(57)【要約】      （修正有）【課題】複数の異なるエネルギーのＸ線を放射すると共に、生成したＸ線のエネルギーのばらつきを抑制する。【解決手段】Ｘ線検査装置１０に備えられるＸ線発生装置１４は、粒子加速装置２０が複数の異なるエネルギーのＸ線を発生させるための荷電粒子ビームを生成し、ターゲット２２に荷電粒子ビームが照射されることによってＸ線を放射する。単一エネルギー制御装置は、ターゲット２２に荷電粒子ビームが照射されることによって、ターゲット２２に流れる電流の計測値及びターゲット２２から放射されるＸ線の線量の計測値から求められる単位ターゲット電流当たりのＸ線線量に基づいて、異なるエネルギーのＸ線毎に粒子加速装置２０を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物へＸ線を照射するＸ線発生装置であって、
複数の異なるエネルギーのＸ線を発生させるための荷電粒子ビームを生成する粒子加速装置と、
前記荷電粒子ビームが照射されることによって、Ｘ線を放射するターゲットと、
前記ターゲットに前記荷電粒子ビームが照射されることによって、前記ターゲットに流れる電流を計測する電流計測手段と、
前記ターゲットに前記荷電粒子ビームが照射されることによって、前記ターゲットから放射されるＸ線の線量を計測する線量計測手段と、
前記電流計測手段による計測値及び前記線量計測手段による計測値から求められる単位電流当たりのＸ線線量に基づいて、前記異なるエネルギーのＸ線毎に前記粒子加速装置を制御する制御手段と、
を備えたＸ線発生装置。
【請求項２】
複数の異なるエネルギーのＸ線を所定の時間間隔で周期的に繰り返し前記検査対象物へ照射する請求項１記載のＸ線発生装置。
【請求項３】
前記ターゲットから放射され、前記検査対象物へ照射されるＸ線を遮る開閉可能なシャッタを備え、
前記単位電流当たりのＸ線線量が予め定められた目標値を含む所定の範囲内となった場合に、前記シャッタが開かれる請求項１又は請求項２記載のＸ線発生装置。
【請求項４】
前記単位電流当たりのＸ線線量が予め定められた目標値を含む所定の範囲内となった場合に、Ｘ線を用いた前記検査対象物の検査を行う請求項１から請求項３の何れか１項記載のＸ線発生装置。
【請求項５】
前記目標値及び前記所定の範囲が、複数の異なるエネルギーのＸ線毎に設定可能とされている請求項３又は請求項４記載のＸ線発生装置。
【請求項６】
前記目標値及び前記所定の範囲、並びに前記検査対象物を繰り返し検査する場合の周期が、前記検査対象物に応じて設定可能とされている請求項３から請求項５の何れか１項記載のＸ線発生装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記単位電流当たりのＸ線線量に基づいて、前記粒子加速装置をフィードバック制御する請求項１から請求項６の何れか１項記載のＸ線発生装置。
【請求項８】
前記フィードバック制御は、連続的又は所定の時間間隔毎に行われることを特徴とする請求項７記載のＸ線発生装置。
【請求項９】
前記制御装置は、複数の異なるエネルギーのＸ線に応じて複数備えられ、Ｘ線のエネルギーに応じて切り替えられる請求項１から請求項８の何れか１項記載のＸ線発生装置。
【請求項１０】
複数の異なるエネルギーのＸ線を発生させるための荷電粒子ビームを生成する粒子加速装置と、前記荷電粒子ビームが照射されることによって、Ｘ線を放射するターゲットと、を備え、検査対象物へＸ線を照射するＸ線発生装置の制御方法であって、
前記ターゲットに前記荷電粒子ビームが照射されることによって、前記ターゲットに流れる電流の計測値及び前記ターゲットから放射されるＸ線の線量の計測値から求められる単位電流当たりのＸ線線量に基づいて、前記異なるエネルギーのＸ線毎に前記粒子加速装置を制御するＸ線発生装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線発生装置及びＸ線発生装置の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、粒子加速装置によって発生された荷電粒子ビームを、モリブデン及びタングステン等の重金属であるターゲットに照射することによりＸ線を放射させるＸ線発生装置が開発されている。このようなＸ線発生装置で発生されるＸ線は、医療や非破壊検査による画像診断や断層撮影、及び結晶構造を調べるための回折等に用いられる。
より具体的には、例えば、輸出入における密輸品検査や爆発物等の不審物（検査対象物）をＸ線で検査するＸ線検査装置として、種々の物質の組成に適合して検査するために、複数の異なるエネルギーのＸ線を放射させるＸ線発生装置を用いたＸ線検査装置が提案されている。このような検査装置は、低原子数、低密度で透過性の高い物質（例えばプラスチック等）を検査するためには、比較的低エネルギーのＸ線（約５００ｋｅＶ以下）を用い、高い原子数の物質（例えば核物質等）を検査するためには、photo-neutron（光中性子）が発生する高いエネルギーを有するＸ線（５〜１０ＭｅＶ程度）を用いる。
【０００３】
特許文献１には、電子を加速させるために直列に接続された加速管へ供給するＲＦエネルギーを、高速に切り替え可能なパワーディバイダーやフェーズシフタで分配するパルス切り替え可能な、複数の異なるエネルギーのＸ線を生成する線形加速器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０２１１４３１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている線形加速器では、複数の異なるエネルギーのＸ線を生成できるものの、時間的に安定したエネルギーのＸ線を生成させることができなかった。その結果、放射されるＸ線のエネルギースペクトルは、ブロードなスペクトルとなる、すなわち、生成されるＸ線のエネルギーにばらつきが生じていた。Ｘ線のエネルギーにばらつきが生じると、検査対象物に対する検査精度が低下する可能性がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、複数の異なるエネルギーのＸ線を放射すると共に、生成したＸ線のエネルギーのばらつきを抑制することができるＸ線発生装置及びＸ線発生装置の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のＸ線発生装置及びＸ線発生装置の制御方法は以下の手段を採用する。
【０００８】
すなわち、本発明に係るＸ線発生装置は、検査対象物へＸ線を照射するＸ線発生装置であって、複数の異なるエネルギーのＸ線を発生させるための荷電粒子ビームを生成する粒子加速装置と、前記荷電粒子ビームが照射されることによって、Ｘ線を放射するターゲットと、前記ターゲットに前記荷電粒子ビームが照射されることによって、前記ターゲットに流れる電流を計測する電流計測手段と、前記ターゲットに前記荷電粒子ビームが照射されることによって、前記ターゲットから放射されるＸ線の線量を計測する線量計測手段と、前記電流計測手段による計測値及び前記線量計測手段による計測値から求められる単位電流当たりのＸ線線量に基づいて、前記異なるエネルギーのＸ線毎に前記粒子加速装置を制御する制御手段と、を備える。
【０００９】
本発明によれば、検査対象物へＸ線を照射するＸ線発生装置は、粒子加速装置によって、複数の異なるエネルギーのＸ線を発生させるための荷電粒子ビームが生成され、ターゲットに荷電粒子ビームが照射されることによって、Ｘ線が放射される。
複数の異なるエネルギーのＸ線によって検査対象物を検査することによって、検査対象物を構成する種々の物質の組成に適合した検査が可能である。
また、電流計測手段によって、ターゲットに荷電粒子ビームが照射されることによって、ターゲットに流れる電流が計測され、線量計測手段によって、ターゲットに荷電粒子ビームが照射されることによって、ターゲットから放射されるＸ線の線量が計測される。
そして、制御手段によって、電流計測手段による計測値及び線量計測手段による計測値から求められる単位電流当たりのＸ線線量に基づいて、異なるエネルギーのＸ線毎に粒子加速装置が制御される。
【００１０】
このように、ターゲットに流れる電流値及びＸ線の線量値から求められる単位電流当たりのＸ線線量を指標として、すなわち、単位電流当たりのＸ線線量が一定となるように粒子加速装置を制御することによって、Ｘ線のエネルギーを切り替えても所望のＸ線のエネルギーを精度高く得ることができる。そのため、本発明は、複数の異なるエネルギーのＸ線を放射すると共に、生成したＸ線のエネルギーのばらつきを抑制することができる。
【００１１】
また、本発明のＸ線発生装置は、複数の異なるエネルギーのＸ線を所定の時間間隔で周期的に繰り返し前記検査対象物へ照射してもよい。
本発明によれば、検査対象物の時間変化を精度高く評価することができる。
【００１２】
また、本発明のＸ線発生装置は、前記ターゲットから放射され、前記検査対象物へ照射されるＸ線を遮る開閉可能なシャッタを備え、前記単位電流当たりのＸ線線量が予め定められた目標値を含む所定の範囲内となった場合に、前記シャッタが開かれてもよい。
本発明によれば、Ｘ線のエネルギーが一定範囲に安定していないＸ線が検査対象物へ照射されることを抑制することができるので、検査対象物に対する検査の精度を高くすることができる。
【００１３】
また、本発明のＸ線発生装置は、前記単位電流当たりのＸ線線量が予め定められた目標値を含む所定の範囲内となった場合に、Ｘ線を用いた前記検査対象物の検査が行われてもよい。
本発明によれば、Ｘ線のエネルギーが一定範囲に安定していないＸ線によって検査対象物を検査することを抑制することができるので、検査対象物に対する検査の精度を高くすることができる。なお、ここでいう検査とは、検査対象物を透過又は散乱したＸ線を計測することによる検査、及びＸ線を検査対象物へ照射することにより放出される中性子を計測することによる検査が含まれる。
【００１４】
また、本発明のＸ線発生装置は、前記目標値及び前記所定の範囲が、複数の異なるエネルギーのＸ線毎に設定可能とされてもよい。
本発明によれば、単位電流当たりのＸ線線量の目標値及び該目標値の範囲が、複数の異なるエネルギーのＸ線毎に設定可能とされているので、Ｘ線のエネルギー毎にその精度を調整することができ、Ｘ線発生装置の制御の自由度が向上する。
【００１５】
また、本発明のＸ線発生装置は、前記目標値及び前記所定の範囲、並びに前記検査対象物を繰り返し検査する場合の周期が、前記検査対象物に応じて設定可能とされてもよい。
本発明によれば、単位電流当たりのＸ線線量の目標値及び該目標値の範囲、並びに検査対象物を繰り返し検査する場合の周期が、検査対象物に応じて設定可能となっているので、検査対象物を精度高く検査できる。
【００１６】
また、本発明のＸ線発生装置は、前記制御装置が、前記単位電流当たりのＸ線線量に基づいて、前記粒子加速装置をフィードバック制御してもよい。
本発明によれば、単位電流当たりのＸ線線量に基づいて、粒子加速装置をフィードバック制御するので、生成したＸ線のエネルギーのばらつきをより抑制することができる。
【００１７】
また、本発明のＸ線発生装置は、前記フィードバック制御が、連続的又は所定の時間間隔毎に行われてもよい。
本発明によれば、フィードバック制御が連続的又は所定の時間間隔毎に行われるので、粒子加速装置の連続した使用時間が長くなることに起因する、生成したＸ線のエネルギーのばらつきをより抑制することができる。
【００１８】
また、本発明のＸ線発生装置は、前記制御装置が複数の異なるエネルギーのＸ線に応じて複数備えられ、Ｘ線のエネルギーに応じて切り替えられてもよい。
本発明によれば、複数の異なるエネルギーのＸ線に応じて、制御装置が切り替えられるので、Ｘ線のエネルギーに応じて適切なＸ線のエネルギーの制御が可能となる。
【００１９】
一方、本発明に係るＸ線発生装置の制御方法は、複数の異なるエネルギーのＸ線を発生させるための荷電粒子ビームを生成する粒子加速装置と、前記荷電粒子ビームが照射されることによって、Ｘ線を放射するターゲットと、を備え、検査対象物へＸ線を照射するＸ線発生装置の制御方法であって、前記ターゲットに前記荷電粒子ビームが照射されることによって、前記ターゲットに流れる電流の計測値及び前記ターゲットから放射されるＸ線の線量の計測値から求められる単位電流当たりのＸ線線量に基づいて、前記異なるエネルギーのＸ線毎に前記粒子加速装置を制御する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、複数の異なるエネルギーのＸ線を放射すると共に、生成したＸ線のエネルギーのばらつきを抑制することができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＸ線検査装置の構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るＸ線検査処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１実施形態に係るＸ線検査装置において計測されたＸ線スペクトルの例である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る複数の異なるエネルギーのＸ線に対して、エネルギーの精度を異ならせた場合の、Ｘ線スペクトルの例である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るパルスＸ線の繰り返し照射の例である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るＸ線検査処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３実施形態に係るＸ線検査装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明に係るＸ線発生装置及びＸ線発生装置の制御方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２３】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について説明する。
【００２４】
図１は、本第１実施形態に係るＸ線検査装置１０の構成図である。
本第１実施形態に係るＸ線検査装置１０は、検査対象物１２へＸ線を照射するＸ線発生装置１４、及び検査対象物１２を透過、散乱したＸ線や、Ｘ線が検査対象物１２へ照射されることによって放出される中性子（光中性子）を計測する放射線計測部１６を備えることによって、検査対象物１２を検査する。なお、光中性子は、高エネルギーのＸ線と原子との光核反応によって放出される中性子である。
【００２５】
検査対象物１２は、特に限定されず、例えば生物又は航空機で輸送される荷物等でもよい。また、検査対象物１２の大きさも限定されず、例えば荷物であれば、手荷物程度の大きさからコンテナ程度の大きさであってもよい。
なお、本第１実施形態では、検査対象物１２が、ベルトコンベアによって移動されながらＸ線が照射され、検査されるものとする。
【００２６】
Ｘ線発生装置１４は、複数の異なるエネルギーのＸ線を発生させるための荷電粒子ビームを生成する粒子加速装置２０（本第１実施形態では線形加速器）と、荷電粒子ビームが照射されることによってＸ線を放射するターゲット２２と、ターゲット２２に荷電粒子ビームが照射されることによって、ターゲットに流れる電流を計測する電流計測部２４と、ターゲット２２に荷電粒子ビームが照射されることによって、ターゲット２２から放射されるＸ線の線量を計測する線量計測部２６と、ターゲット２２から放射され、検査対象物１２へ照射されるＸ線を遮る開閉可能なＸ線シャッタ２８を備える。
【００２７】
粒子加速装置２０は、加速管用電源３０からサーキュレータ（不図示）や導波管（不図示）を介して荷電粒子加速管３２へ電磁波が供給されることによって、荷電粒子源３４によって生成された荷電粒子を加速する。なお、荷電粒子加速管３２としてＲＦ加速管を用いた場合、加速管用電源３０としてクライストロン、マグネトロンなどが用いられる。
【００２８】
また、荷電粒子としては、電子や負イオンの負電荷粒子（例えばカーボン）や正イオンである正電荷粒子（例えばプロトン）が用いられる。Ｘ線発生装置１４は、荷電粒子を生成するための粒子線源用電源３６を備えている。
粒子線源用電源３６は、荷電粒子を電子とした場合、フィラメントを加熱するための電源や、電子ビームを引き出すための電極に電圧を印可するため電源として用いられ、荷電粒子を負イオン又は正イオンとする場合、イオン化させるガス等をプラズマ化させるための電源や、イオンビームを引き出すための電極に電圧を印可するため電源として用いられる。
なお、本実施形態に係る粒子加速装置２０は、一例として、荷電粒子ビームを電子ビームとする。
【００２９】
さらに、Ｘ線発生装置１４は、エネルギー切替装置３８及び単一エネルギー制御装置４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃを備える。
エネルギー切替装置３８は、発生させるＸ線のエネルギーに応じて、荷電粒子ビームのエネルギーを切り替えるための切替指示信号を、単一エネルギー制御装置４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃへ送信する。なお、本第１実施形態に係るＸ線発生装置１４は、一例として、３種類のエネルギー（本第１実施形態では０．５ＭｅＶ、６ＭｅＶ、９ＭｅＶ）のＸ線を発生させる。そのため、単一エネルギー制御装置４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃは、各々０．５ＭｅＶ用、６ＭｅＶ用、及び９ＭｅＶ用となる。このように、Ｘ線発生装置１４は、低エネルギーから高エネルギーのＸ線を選択的に検査対象物１２へ照射できるので、プラスチック等の低原子数、低密度で透過性の高い物質から、ウランやプルトニウム等の核物質等の高原子数の物質までＸ線検査によって判別することができる。
なお、以下の説明において、各単一エネルギー制御装置４０を区別する場合は、符号の末尾にＡ〜Ｂの何れかを付し、各単一エネルギー制御装置４０を区別しない場合は、Ａ〜Ｂを省略する。
【００３０】
そして、エネルギー切替装置３８から送信された切替指示信号に応じた単一エネルギー制御装置４０は、加速管用電源３０及び粒子線源用電源３６から出力させる電力を制御することにより、粒子加速装置２０を制御する。また、単一エネルギー制御装置４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃは、Ｘ線シャッタ２８の開閉も制御する。
【００３１】
ターゲット２２は、例えばモリブデン及びタングステン等の重金属であり、線量計測部２６は例えば透過型線量計である。
【００３２】
さらに、放射線計測部１６は、検査対象物１２の周囲に複数配置されており、Ｘ線や中性子を計測する計測装置である。放射線計測部１６による計測結果を示す計測データは、診断装置４２へ送信される。
【００３３】
診断装置４２は、放射線計測部１６から送信された計測データに基づいて、検査対象物１２を構成する組成の同定、検査対象物１２の時間変化、及び空間分布評価等の検査評価を行う。
【００３４】
また、Ｘ線検査装置１０は、Ｘ線検査装置１０全体の制御を司るコントローラ４４を備えている。コントローラ４４は、加速管用電源３０及び粒子線源用電源３６、並びに診断装置４２の始動及び停止を制御すると共に、エネルギー切替装置３８へＸ線発生装置１４で発生させるＸ線のエネルギーを示す信号を送信する。また、単一エネルギー制御装置４０からは、粒子加速装置２０の制御状態を示す情報を受信する。
【００３５】
図２は、本第１実施形態に係るＸ線検査処理の流れを示すフローチャート（制御アルゴリズム）である。
【００３６】
まず、ステップ１００では、コントローラ４４によって検査対象物１２へ照射するＸ線のエネルギーが選定される。
【００３７】
次のステップ１０２では、エネルギー切替装置３８によって選択されたＸ線のエネルギーに応じた単一エネルギー制御装置４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃの何れかがが選定される。これと共に、各Ｘ線のエネルギー毎に、電流計測部２４による計測値（以下、「ターゲット電流値」という。）及び線量計測部２６による計測値（以下、「線量値」という。）から求められる単位ターゲット電流当たりのＸ線線量Ｐの制御目標値Ａ及び制御目標値Ａの制御範囲Δが設定される。
【００３８】
制御目標値Ａは、例えば、Ｘ線のエネルギーが高くなるほど、また金属ターゲット物質の原子番号が大きいほど電子線からＸ線への変換効率が高くなる傾向があるため、制御目標値Ａが高くなるように設定される。一方、制御範囲Δは、制御範囲Δを小さするほど発生させるＸ線のエネルギー変動幅を狭くし、Ｘ線エネルギー精度を向上させることができる。
さらに、制御目標値Ａ及び制御範囲Δは、検査対象物１２に応じても設定可能とされている。例えば、検査対象物１２の質量数や密度、空間分解能い、密度（質量）分解能、ベルトコンベアによる移動速度、検査処理頻度等に応じて、制御目標値Ａ及び制御範囲Δが設定可能とされる。より詳しくは、検査対象物１２を構成する物質の原子数や密度を粗く分析する場合や、高速で多数の検査対象物１２を検査する場合、制御範囲Δは、大きく設定される。逆に、検査対象物１２を構成する物質の原子数や密度をより精密に分析する場合、制御範囲Δは、小さく設定される。
なお、制御目標値Ａ及び制御範囲Δは、Ｘ線検査装置１０のオペレータによる入力によって設定されてもよいし、予め記憶された制御目標値Ａ及び制御範囲Δを読み出すことによって設定されてもよい。
【００３９】
次のステップ１０４では、コントローラ４４によって加速管用電源３０及び粒子線源用電源３６による電力（電圧及び電流）の出力が開始されることにより、荷電粒子が加速され、Ｘ線発生装置１４によるＸ線の生成が開始される。なお、ステップ１０４では、Ｘ線シャッタ２８は、閉じられており、ターゲット２２から放射されるＸ線は検査対象物１２へ照射されない。
【００４０】
次のステップ１０６では、単位ターゲット電流当たりのＸ線線量Ｐが制御目標値Ａ±制御範囲Δで一定値となっているか否かが判定され、肯定判定となった場合は、ステップ１１０へ移行する。
【００４１】
一方、ステップ１０６において否定判定となった場合は、ステップ１０８へ移行し、単一エネルギー制御装置４０によって、単位ターゲット電流当たりのＸ線線量Ｐが制御目標値Ａ±制御範囲Δで一定値となるように、加速管用電源３０及び粒子線源用電源３６によって出力される電力が制御される。すなわち、単位ターゲット電流当たりのＸ線線量Ｐに基づいて、粒子加速装置２０がフィードバック制御される。
なお、ターゲット２２にて計測されたターゲット電流値及び線量計測部２６で計測された線量値を示す計測データが、エネルギー切替装置３８を介して単一エネルギー制御装置４０に送信されることによって、単一エネルギー制御装置４０によって、単位ターゲット電流当たりのＸ線線量Ｐが制御目標値Ａ±制御範囲Δで一定値となっているか否かが判定される。
【００４２】
ここで、制御量である単位ターゲット電流当たりのＸ線線量Ｐを制御目標値Ａ±制御範囲Δで一定とするような、加速管用電源３０のフィードバック制御としては、下記（１）〜（３）のような方法がある。
（１）クライストロン等のＲＦ電源をフィードバック制御して、荷電粒子加速管３２に供給される高周波電力のパルスの出力電力を更新する。
（２）クライストロン等のＲＦ電源をフィードバック制御して、荷電粒子加速管３２に供給される高周波電力のパルスのパルス幅を更新する。
（３）クライストロン等のＲＦ電源をフィードバック制御して、荷電粒子加速管３２に供給される高周波電力のパルスの出力電力とパルスのパルス幅の両方を更新する。
【００４３】
また、制御量である単位ターゲット電流当たりのＸ線線量Ｐを制御目標値Ａ±制御範囲Δで一定とするような、粒子線源用電源３６（本第１実施形態では粒子線源が電子銃）のフィードバック制御としては、下記（４）〜（６）のような方法がある。
（４）電子銃のカソードに供給される電力を更新する。
（５）電子銃のグリッドに印加される電圧を更新する。
（６）電子銃のカソードに供給される電力とグリッドに印加される電圧との両方を更新する。
【００４４】
一方、粒子線源がイオン源の場合、下記（７）〜（９）のような方法がある。
（７）イオン源の放電プラズマ生成電源に供給される電力を更新する。
（８）イオン源のグリッドに印加される電圧を更新する。
（９）イオン源の放電プラズマ生成電源に供給される電力とグリッドに印加される電圧との両方を更新する。
【００４５】
ここで、Ｘ線発生装置が、エネルギー切替装置３８及び単一エネルギー制御装置４０を備えない場合、粒子加速装置による荷電粒子のエネルギーは、印加されるＲＦ電力をパワーディバイダーやフェーズシフタで電力分配を調整されることにより調整される、又は複数の荷電粒子加速管を組み合わせて発生させたり、一部をフィルタリングして発生させたりするので、Ｘ線のエネルギー毎に適切な粒子加速装置、すなわちＸ線のエネルギーの制御が困難となる。
しかし、本第１実施形態に係るＸ線発生装置１４の様に、エネルギー切替装置３８を備えることによって、Ｘ線のエネルギー毎に単一エネルギー制御装置４０が選定されるので、選定されたＸ線のエネルギー毎に適切なＸ線のエネルギーの制御が可能となる。
【００４６】
ステップ１１０では、Ｘ線シャッタ２８が開かれることによって、検査対象物１２にＸ線が照射される。
このように、単位ターゲット電流当たりのＸ線線量Ｐが制御目標値Ａ±制御範囲Δで一定値となるように制御された後に、Ｘ線シャッタ２８を開いて検査対象物１２にＸ線を照射することにより、Ｘ線のエネルギーが一定範囲に安定していないＸ線が検査対象物１２へ照射されることを抑制することができるので、検査対象物１２に対する検査の精度を高くすることができる。
【００４７】
次のステップ１１２では、放射線計測部１６による計測が行われる。
このように、単位ターゲット電流当たりのＸ線線量Ｐが制御目標値Ａ±制御範囲Δで一定値となるよう、制御された後に、放射線計測部１６による計測を行うことにより、Ｘ線のエネルギーが一定範囲に安定していないＸ線によって検査対象物１２を検査することを抑制することができるので、検査対象物１２に対する検査の精度を高くすることができる。
【００４８】
ステップ１１４では、放射線計測部１６による計測データが診断装置４２へ送信され、診断装置４２によってＸ線のエネルギーに応じた検査評価が行われ、検査評価結果が記憶される。
【００４９】
次のステップ１１６では、必要全エネルギー（０．５ＭｅＶ、６ＭｅＶ、９ＭｅＶ）による計測が終了したか否かを判定し、肯定判定となった場合は、ステップ１１８へ移行し、否定判定となった場合は、ステップ１００へ戻り、実行していないＸ線のエネルギーが新たに選定される。
【００５０】
次のステップ１１８では、全て検査評価が終了したか否かを判定し、肯定判定となった場合は、本処理を終了し、否定判定となった場合は、ステップ１００へ戻り、実行していない評価を行うためのＸ線のエネルギーが新たに選定される。
【００５１】
図３は、本第１実施形態に係るＸ線検査装置１０において計測されたＸ線スペクトルの例である。図３は、横軸がＸ線のエネルギーを示し、縦軸がＸ線の線量を示す。
図３に示すように、各Ｘ線のエネルギー毎に単位ターゲット電流当たりのＸ線線量Ｐが、制御目標値Ａ±制御範囲Δで一定値となるように粒子加速装置２０を制御することにより、例えば、Ｘ線のスペクトル幅が０．０２〜０．１ＭｅＶとなり、Ｘ線のエネルギーのばらつきを抑制した、エネルギーの精度が高い安定制御が可能となった。
【００５２】
また、本第１実施形態に係るＸ線発生装置１４は、エネルギー切替装置３８及び単一エネルギー制御装置４０を備え、Ｘ線のエネルギー毎に制御を行うので、エネルギーの精度が高いことが必要なＸ線（例えば６ＭｅＶ、９ＭｅＶ）、エネルギーの精度が高くなくてもよいＸ線（例えば０．５ＭｅＶ）を、例えば検査対象物１２や検査の頻度等に応じて使い分けできる。このような使い分けを行うたには、精度が高いことが必要なＸ線のエネルギーに対しては、制御範囲Δが小さく設定され、精度が高くなくてもよいＸ線のエネルギーに対しては、制御範囲Δが大きく設定される。
図４は、複数の異なるエネルギーのＸ線に対して、エネルギーの精度を異ならせた場合の、Ｘ線スペクトルの例である。図４は、エネルギーが０．５ＭｅＶのＸ線を他のエネルギーのＸ線に比べて制御範囲Δを小さくして発生された例である。これにより、本第１実施形態に係るＸ線発生装置１４は、必要な制御のみを重点的に取り込むことができるので、制御の自由度が向上する。
【００５３】
なお、本第１実施形態に係るＸ線検査装置１０は、複数の異なるエネルギーのＸ線を所定の時間間隔で周期的に繰り返し検査対象物１２へ照射する、すなわち、複数の異なるエネルギーのＸ線をパルス的に検査対象物１２へ繰り返し照射する。
図５は、パルスＸ線の繰り返し照射の例である。なお、各Ｘ線パルスの時間間隔は、例えば数１０〜数１００ｍｓ程度であり、照射繰り返し周期Ｔは数１００ｍｓ〜数秒程度とする。このように、各エネルギーのパルスＸ線を周期的に繰り返し照射することにより、検査対象物１２の時間変化を評価することができる。
なお、上述したように、本第１実施形態に係るＸ線発生装置１４は、Ｘ線のエネルギーの切り替えを行っても、Ｘ線のエネルギーのばらつきを抑制することができるため、このような、パルスＸ線の繰り返し照射による検査対象物１２の時間変化の評価を、高精度に行うことができる。
【００５４】
さらに、照射繰り返し周期Ｔは、検査対象物１２に応じて設定可能とされている。例えば、検査対象物１２の移動速度が速い場合、短い時間刻みでの処理が必要になるので、照射繰返し周期Ｔは短く設定される。一方、検査対象物１２の移動速度が遅い場合、長い時間刻みでの処理が必要になるので、照射繰返し周期Ｔが長く設定される。照射繰返し周期Ｔが長いほど、検査精度は高くなるため、重要度の高い検査対象物１２に応じて照射繰返し周期Ｔを長くしてもよい。
また、検査対象物１２の検査処理の頻度が短い場合、短い時間刻みでの処理が必要になるので、繰返し周期Ｔは短く設定され、検査対象物１２の検査処理の頻度が長い場合、長い時間刻みでの処理が必要になるので、繰返し周期Ｔは長く設定される。
【００５５】
また、Ｘ線発生装置１４、特に粒子加速装置２０は、例えば、連続使用時間が長くなることに起因して、荷電粒子ビームのエネルギーが変化する場合がある。この理由は、例えば自身が発生する熱による膨張によって、荷電粒子の加速に用いる電極間の距離等が変化するためである。このような場合には、生成されるＸ線のエネルギーにずれが生じる可能性がある。また、他の原因により、生成されるＸ線のエネルギーにずれが生じる可能性がある。
このため、上述したフィードバック制御は、検査対象物１２に対する検査の開始前に行われるのみならず、連続的又は所定の時間間隔毎に行われてもよい。これにより、検査対象物１２に対してＸ線を照射している状態においても、単位ターゲット電流当たりのＸ線線量Ｐを、常に制御目標値Ａ±制御範囲Δで一定値とすることができるため、検査対象物１２に対する検査の精度を高くすることができる。
【００５６】
以上説明したように、本第１実施形態に係るＸ線検査装置１０に備えられるＸ線発生装置１４は、粒子加速装置２０が複数の異なるエネルギーのＸ線を発生させるための荷電粒子ビームを生成し、ターゲット２２に荷電粒子ビームが照射されることによってＸ線を放射する。そして、単一エネルギー制御装置４０は、ターゲット２２に荷電粒子ビームが照射されることによって、ターゲット２２に流れる電流の計測値及びターゲット２２から放射されるＸ線の線量の計測値から求められる単位ターゲット電流当たりのＸ線線量に基づいて、異なるエネルギーのＸ線毎に粒子加速装置２０を制御する。
従って、本第１実施形態に係るＸ線発生装置１４は、複数の異なるエネルギーのＸ線を放射すると共に、生成したＸ線のエネルギーのばらつきを抑制することができる。
【００５７】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態について説明する。
【００５８】
なお、本第２実施形態に係るＸ線検査装置１０の構成は、図１に示す第１実施形態に係るＸ線検査装置１０の構成と同様であるので説明を省略するが、本第２実施形態に係るＸ線検査装置１０は、Ｘ線シャッタ２８を動作させない又はＸ線シャッタ２８を備えない。
【００５９】
図６は、本第２実施形態に係るＸ線検査処理の流れを示すフローチャート（制御アルゴリズム）である。なお、図６における図２と同一のステップについては図２と同一の符号を付して、その説明を一部又は全部省略する。
【００６０】
ステップ１０６では、単位ターゲット電流当たりのＸ線線量Ｐが制御目標値Ａ±制御範囲Δで一定値となっているか否かが判定され、肯定判定となった場合は、ステップ２００へ移行する。
ステップ２００では、単一エネルギー制御装置４０からコントローラ４４へＸ線の制御が完了したことを示す制御完了信号を送信する。
次のステップ２０２では、コントローラ４４から診断装置４２へＸ線の計測の開始を指示する開始指示信号を送信し、ステップ１１２へ移行する。
【００６１】
ステップ１１２では、放射線計測部１６による計測が行われる。
【００６２】
以上説明したように、本第２実施形態では、単位ターゲット電流当たりのＸ線線量Ｐが制御目標値Ａ±制御範囲Δで一定値となった場合に、コントローラ４４から診断装置４２へＸ線の計測の開始を指示する開始指示信号を送信するので、検査対象物１２へＸ線が照射されることを遮るＸ線シャッタ２８を不要とする。
【００６３】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態について説明する。
【００６４】
図７は、本第３実施形態に係るＸ線検査装置１０の構成を示す。なお、図７における図１と同一の構成部分については図１と同一の符号を付して、その説明を省略する。
本第３実施形態に係るＸ線検査装置１０は、Ｘ線のエネルギー毎に粒子加速装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを備えると共に、粒子加速装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ毎に加速管用電源３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ及び粒子線源用電源３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ、並びにターゲット２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ及びＸ線シャッタ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃを備える。
【００６５】
これにより、Ｘ線のエネルギーを切り替える毎に加速管用電源３０及び粒子線源用電源３６を調整する必要がなくなる。
また、粒子加速装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃが常に荷電粒子ビームを生成することによって、複数の異なるエネルギーのＸ線が放出することとなる。このため、Ｘ線のエネルギー毎のＸ線シャッタ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃを開閉することによって、移動してくる検査対象物１２へのＸ線の照射を選択することができ、検査対象物１２の検査時間をより短縮することができる。
【００６６】
以上、本発明を、上記各実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記各実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００６７】
例えば、上記各実施形態では、Ｘ線のエネルギーを３種類に切り替え可能とする形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、Ｘ線のエネルギーを２種類又は４種類以上に切り替え可能とする形態としてもよい。
【００６８】
また、上記各実施形態では、Ｘ線のエネルギー毎に単一エネルギー制御装置４０を備える形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、複数のエネルギーに対して一つのエネルギー制御装置を備え、複数の異なるエネルギーのＸ線毎に応じて、該エネルギー制御装置が、加速管用電源３０及び粒子線源用電源３６から出力させる電力を調整する形態としてもよい。
【００６９】
また、上記各実施形態では、線量計測部２６を透過型する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、線量計測部２６を非透過型とすると共に、Ｘ線シャッタ２８の機能を兼用させる形態としてもよい。
【００７０】
また、上記各実施形態では、粒子加速装置として線形加速器を用いる形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、粒子加速装置として静電加速器や円形加速器等、他の粒子加速装置を用いる形態としてもよい。
また、加速された荷電粒子ビームのエネルギーを弁別するエネルギー弁別器を粒子加速装置が備えてもよい。これにより、ターゲット２２へ照射される荷電粒子ビームのエネルギーの精度が高められるので、生成されるＸ線のエネルギーの精度をより高くすることができる。
【００７１】
また、上記各実施形態で説明したＸ線検査処理の流れも一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。
【００７２】
例えば、Ｘ線シャッタ２８を開き、検査対象物１２へＸ線を照射しているときに、単位ターゲット電流当たりのＸ線線量Ｐが制御目標値Ａ±制御範囲Δからずれた場合、Ｘ線シャッタ２８を閉じることで検査対象物１２へのＸ線の照射を停止するステップを、Ｘ線検査処理に追加してもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１０    Ｘ線検査装置
１２    検査対象物
１４    Ｘ線発生装置
１６    Ｘ線計測部
２０    粒子加速装置
２２    ターゲット
２４    電流計測部
２６    線量計測部
２８    Ｘ線シャッタ
４０    単一エネルギー制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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