(57)【要約】【課題】本発明の目的は、プラント配管のように狭隘部に設置された被検体を、放射線源と放射線検出器の並進走査による断層撮影方法により、形状再現性の高い放射線断層撮影方法および放射線断層撮影装置を提供することにある。【解決手段】本発明は、前記並進走査の方向と直交する面内における、前記被検体の周囲の円軌道上の少なくとも２つの異なる位置から前記被検体の方向に前記放射線を照射し、それぞれの照射方向で前記並進走査して撮影することを特徴とする。【効果】本発明によれば、プラント配管のように狭隘部に設置された被検体を、放射線源と放射線検出器の並進走査による断層撮影方法により、形状再現性の高い放射線断層撮影方法および放射線断層撮影装置を提供できる。【選択図】  図１
2013061154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を挟むように放射線源と放射線検出器を対向配置して放射線を照射し、前記放射線源と前記放射線検出器を前記被検体に対して同一方向に並進走査することにより撮影した前記被検体の投影データの集合から、画像再構成演算により前記被検体の断層像または立体像を構築する放射線断層撮影方法において、前記並進走査の方向と直交する面内における、前記被検体の周囲の円軌道上の少なくとも２つの異なる位置から前記被検体の方向に前記放射線を照射し、それぞれの照射方向で前記並進走査して撮影することを特徴とする放射線断層撮影方法。
【請求項２】
一組の前記放射線源と前記放射線検出器と、前記並進走査による撮影を実施する並進走査撮影手段と、前記一組の放射線源と放射線検出器を前記並進走査の方向と直交する面内において、前記被検体の周りに任意の角度で回転させる放射線源および検出器回転手段を有し、第一の照射方向における前記並進走査撮影手段による第一の撮影工程と、該第一の撮影工程実施後、前記放射線源および検出器回転手段により、前記放射線源と前記検出器を前記被検体の周りに任意の角度で回転させる放射線源および検出器回転工程と、該放射線源および検出器回転工程を実施後、第二の照射方向における前記並進走査撮影手段による第二の撮影工程と、前記放射線源および検出器回転工程と前記第二の撮影工程を少なくとも一回実施することを特徴とする放射線断層撮影方法。
【請求項３】
請求項１に記載の放射線断層撮影方法において、複数の前記放射線源と前記放射線検出器と、それぞれの前記放射線源と前記放射線検出器の組を前記被検体の周囲の円軌道上の異なる位置に配置する放射線源および放射線検出器配置手段と、前記放射線源と前記放射線検出器の組を前記並進走査させて撮影を実施する複数の並進走査撮影手段を有し、該複数の並進走査撮影手段により撮影する複数の並進走査撮影工程を実施することを特徴とする放射線断層撮影方法。
【請求項４】
請求項１ないし３に記載の放射線断層撮影方法において、前記撮影工程により撮影した投影データから、データの抽出範囲を決定するデータ抽出範囲決定手段と、該データ抽出範囲決定手段により決定した範囲のデータを抽出するデータ抽出手段を有し、前記データ抽出範囲決定手段と前記データ抽出手段によりデータを抽出するデータ抽出工程を実施し、該データ抽出工程により抽出したデータにより画像再構成を実施することを特徴とする放射線断層撮影方法。
【請求項５】
請求項４に記載の放射線断層撮影方法において、前記データ抽出範囲決定手段は、参照用データを入力する参照用データ入力手段と、前記投影データに対してデータの抽出範囲を指定する抽出範囲指定手段とからなることを特徴とする放射線断層撮影方法。
【請求項６】
放射線源と、該放射線源に対して被検体をはさむように配置された放射線検出器と、前記放射線源と前記放射線検出器を前記被検体に対して同一方向に並進走査する並進走査機構と、該並進走査機構の走査および前記放射線検出器による前記被検体を透過した前記投影データの撮影タイミングを制御する制御装置と、前記放射線検出器により撮影した複数の前記投影データを記憶する記憶装置と、該記憶装置から複数の前記投影データを読み出し、画像再構成演算を実施する演算装置とからなり、該演算装置により前記被検体の断層像または立体像を構築する放射線断層撮影装置において、前記並進走査機構の走査方向と直交する面内で、かつ、前記被検体の周囲の円軌道上の少なくとも２つの異なる位置に前記放射線源と前記放射線検出器を設置し、該放射線源および放射線検出器を前記並進走査機構により並進走査させて複数の前記投影データの撮影を実施することを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項７】
請求項６に記載の放射線断層撮影装置において、一組の前記放射線源と前記放射線検出器とを、前記並進走査機構の走査方向と直交する面内で、かつ、前記被検体の周囲の円軌道上を回転走査する回転走査機構を有し、また前記制御装置は、該回転走査機構の回転走査を制御するとともに、前記並進走査機構を制御することを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項８】
請求項６に記載の放射線断層撮影装置において、複数の前記放射線源と前記放射線検出器と、それぞれの前記放射線源と前記放射線検出器の組を前記被検体の周囲の円軌道上の異なる位置に設置し、前記並進走査機構は、該複数の放射線源及び放射線検出器を並進走査させることを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項９】
請求項６ないし８に記載の放射線断層撮影装置において、複数の前記投影データに対するデータ抽出範囲の決定処理を実施するデータ抽出範囲決定装置と、該データ抽出範囲決定装置による処理結果に基づき、複数の前記投影データからデータ抽出を実施するデータ抽出装置とを有することを特徴とする放射線断層撮影装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の放射線断層撮影装置において、前記データ抽出範囲決定装置は、参照用データを入力する参照用データ入力装置と、前記投影データに対してデータの抽出範囲を入力する抽出範囲入力装置とからなることを特徴とする放射線断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線断層撮影方法および放射線断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力や火力等の発電プラントや、化学プラント、石油プラントに設置された配管の健全性を確保するために、断層撮影が可能なＸ線ＣＴのような装置を用いて、これらの配管内面を現地で非破壊検査するニーズが増加している。上記プラントの配管は狭隘な場所に設置されていることが多く、産業用に用いられている大きなＸ線ＣＴ装置を適用することが困難である。
【０００３】
現地でのプラント配管を断層撮影する方法として、特許文献１に示す方法がある。従来のＸ線ＣＴ装置が検査対象物の周囲を１８０°＋放射線広がり角度乃至は一般的には３６０°の角度方向から撮影した複数の投影データ（以下、「完全投影データ」）に基づいて断層画像または立体像を構築するのに対して、特許文献１の方法は、ラミノグラフィと呼ばれる断層撮影方法の一方式であり、Ｘ線ＣＴ装置で必要とする角度よりも小さい角度でのみ撮影された複数の投影データ（以下、「不完全投影データ」）により断層像または立体像を構築することが可能である。配管検査では、配管の長軸方向に放射線源と放射線検出器を並進移動させて撮影している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２７５３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されている撮影方法では、図１３に示すように、配管に対して一方向からの照射である。そのため、図に示すような照射方向に対して配管の腹および背の位置における投影値と比較して、照射方向に対して配管の接線方向近傍における投影値は感度が低くなる傾向にある。これは、以下の二つの理由による。一つは、配管の接線方向近傍では、配管の腹および背の位置よりも放射線の透過距離が長くなり、放射線の減衰量が多く信号対雑音比が低下（感度が低下）することである。もう一つは、配管の接線方向近傍では、配管の壁がエッジとして存在し、このエッジが、放射線源の焦点サイズや検出器の応答の影響を強く受けてぼけることによるものである。このため、これらの複数の投影データの集合から画像再構成すると、配管の接線方向近傍における形状再現性が低下するという課題がある。
【０００６】
本発明の目的は、プラント配管のように狭隘部に設置された被検体を、放射線源と放射線検出器の並進走査による断層撮影方法により、形状再現性の高い放射線断層撮影方法および放射線断層撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記並進走査の方向と直交する面内における、前記被検体の周囲の円軌道上の少なくとも２つの異なる位置から前記被検体の方向に前記放射線を照射し、それぞれの照射方向で前記並進走査して撮影することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、プラント配管のように狭隘部に設置された被検体を、放射線源と放射線検出器の並進走査による断層撮影方法により、形状再現性の高い放射線断層撮影方法および放射線断層撮影装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例である放射線断層撮影装置およびシステムの一例を並進走査の方向から見た図である。
【図２】図１の放射線断層撮影装置を側面から見た図である。
【図３】本発明の一実施例である放射線断層撮影方法において、放射線源と放射線検出器の配管に対する配置の一例を模式的に表した図である。
【図４】本発明の一実施例である放射線断層撮影方法において、放射線源と放射線検出器を図３の配置から角度θ°回転移動させた様子の一例を示した図である。
【図５】本発明の一実施例である配管断層撮影方法による撮影において、放射線源および放射線検出器を配管の周囲に±３０°の位置に配置した場合の、放射線の照射方向に対する配管の接線方向近傍での放射線の透過の様子の一例を示した図である。
【図６】本発明の一実施例である配管断層撮影方法による撮影において、放射線源および放射線検出器を配管の周囲に±４５°の位置に配置した場合の、放射線の照射方向に対する配管の接線方向近傍での放射線の透過の様子の一例を示した図である。
【図７】本発明の第二の実施例である放射線断層撮影方法において、参照用データを用いて投影データから使用データを抽出する処理のフローの一例を示した図である。
【図８】本発明の第二の実施例である放射線断層撮影方法において、参照用データの表示画面やデータ抽出範囲の入力画面の一例を示した図である。
【図９】本発明の第三の実施例である放射線断層撮影装置の一例を、並進走査方向から見た図である。
【図１０】図９の放射線断層撮影装置を側面から見た図である。
【図１１】本発明の第四の実施例である放射線断層撮影装置の一例を、並進走査方向から見た図である。
【図１２】図１１の放射線断層撮影装置を側面から見た図である。
【図１３】従来の放射線断層撮影方法における課題を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、放射線断層撮影方法および放射線断層撮影装置に係り、特に、プラント配管のような狭隘な場所に設置された物体の内部を可視化して検査するのに好適な放射線非破壊検査システムおよび検査方法に関する。
【００１１】
以下、本発明の実施例を、発電プラントなどに設置された配管を被検体の例として図を用いて説明する。
【実施例１】
【００１２】
本発明で使用する放射線断層撮影システムおよび放射線断層撮影装置５０１の一例について、その概要を図１および図２に示す。図１は、放射線断層撮影装置５０１を並進走査方向から見た図である。また図２は、放射線断層撮影装置５０１の側面図である。図１および図２は直管に対して本発明の装置を適用した場合を示している。
【００１３】
放射線断層撮影装置５０１では、放射線源１および放射線検出器２を、配管１０をはさむようにＣ字型アーム１０１に取り付けてある。Ｃ字型アーム１０１は、回転走査機構１０２により回転する。回転走査機構１０２は並進走査機構１０３に固定されており、並進走査機構１０３により回転走査機構１０２に取り付けられた放射線源１および放射線検出器２が並進走査する。放射線断層撮影装置５０１は、支持脚１０４により設置、支持される。放射線断層撮影装置５０１による撮影において、放射線検出器２、回転走査機構１０２、および並進走査機構１０３を、制御・画像取り込み装置２１により制御する。撮影は以下のようにして実施する。まず、回転走査機構１０２を所定の位置まで回転する。この位置を基準角度とする。図１および図２では、放射線源１と放射線検出器２が鉛直方向にある場合を基準角度としているが、図３の模式図に示すように、放射線源１と放射線検出器２は傾いていてもよい。放射線源１と放射線検出器２を基準角度まで移動した後、並進走査機構１０３により放射線源１、放射線検出器２、および回転走査機構１０２を配管の長軸方向に一定の速度で並進させる。並進走査中、一定距離ごとに投影データ５１の撮影を実施し、複数の投影データ５１を取り込む。投影データ５１の取込は、並進走査機構１０３のエンコーダ情報に基づき、一定距離を進むごとにパルス信号を発生、これをトリガ信号として放射線検出器２に送信することにより実施する。取り込まれた投影データ５１は記憶装置３１に保存され、その後断層像または立体像を構築するための画像再構成演算装置２２から呼び出される。構築された断層像または立体像は、記憶装置３２に保存され、欠陥評価をするための画像計測装置２３から呼び出される。ここで、図１に示す制御・画像取り込み装置２１、記憶装置３１、画像再構成演算装置２２、記憶装置３２、画像計測装置２３の構成は一例であり、例えば記憶装置３１と３２は同一の装置を使用することも可能である。
【００１４】
基準角度での並進走査実施後、制御・画像取り込み装置から原点復帰信号等を並進走査機構１０３に送信することで、放射線源１、放射線検出器２、および回転走査機構１０２を並進の初期位置に戻す。その後、制御・画像取り込み装置から回転走査機構１０２に回転走査の信号を送信し、回転走査機構１０２により、放射線源１および放射線検出器２を、並進走査方向と直交する面内における円軌道上を指定角度θ°回転移動させる。その様子を図４に模式図として示す。回転移動後は、基準角度での並進走査および撮影と同じ手順により、投影データ５１の取込を実施する。
【００１５】
以上では、各並進走査および撮影実施後、原点復帰信号等により放射線源１、放射線検出器２、および回転走査機構１０２を並進の初期位置に戻す工程を実施しているが、第一の並進走査実施後に、その位置において回転走査機構１０２を回転走査してから、第一の並進走査の方向と反対方向に第二の並進走査を実施してもよい。
【００１６】
また以上では、並進走査の回数を２回として説明しているが、３回以上であっても同じ手順により撮影可能であり、並進走査の回数が多いほど再構成画像における被検体形状の再現性が高くなる。
【００１７】
図５および図６に、上記した２回の撮影により放射線の照射方向に対する配管の接線方向近傍に及ぼす影響を模式的にあらわしたものを示す。図５は、θを±３０°としたものを、図６はθを±４５°としたものを示している。θは、図の垂直方向を０°として、円軌道１０５上を放射線源１および放射線検出器２が回転する角度を表している。放射線源１からの放射線３は、配管１０を完全に内包するように照射される。ここで、放射線源１から放射線検出器２へ伸ばした直線のうち、配管１０の内側側面と接する直線を１１０とする。図中のハッチング領域４は、直線１１０で挟まれた領域である。θ＝−３０°（−４５°）の方向から照射された放射線３のうち、直線１１０では、課題として述べたように感度が低下するため、画像再構成演算の結果、形状再現性が低下する。また、＋３０°（＋４５°）方向から照射された放射線３が、θ＝−３０°（−４５°）方向の直線１１０を配管の腹および背の位置として透過するため、この方向での感度低下を緩和することができる。一方の、θ＝＋３０°（＋４５°）の方向から照射された放射線３のうち、直線１１０においても、同様な理由により感度低下を緩和することができる。また、θ＝±３０°の場合と比較して、θ＝±４５°の場合の方が、感度低下の度合いがより大きくなる。これは、図に示したように、θ＝±３０°よりもθ＝±４５°の方が、従来の一方向からの照射により感度が低下する部分が離れているためである。
【００１８】
本実施例の方法によれば、プラント配管のように狭隘部に設置された被検体を、放射線源と放射線検出器の並進走査を少なくとも二方向から実施することで、より形状再現性の高い放射線断層像または立体像を構築することが可能である。
【実施例２】
【００１９】
以下に、本発明の実施例２について説明する。本実施例は、照射方向に対する配管接線方向の感度低下による再構成画像の形状再現性低下をより緩和するために、実施例１に記載した方法および装置により撮影した投影データから配管接線方向近傍のデータを用いずに再構成する方法である。
【００２０】
図７は、本実施例における処理のフローを示したものである。本実施例では、実施例１に記載した方法および装置により撮影を実施した後、配管１０の形状に関する参照用データ３０２を入力する参照用データ入力処理１００１を実施する。参照用データ３０２の一例として、放射線断層撮影装置５０１により撮影した投影データ５１を使用する。すなわち、参照用データ入力処理１００１では、投影データ５１を入力する。続いて、入力された参照用データ３０２を表示する参照用データ表示処理１００２を実施する。図８に、参照用データ３０２の表示画面３０２ａの一例を示す。図７に戻る。続いて、配管接線方向近傍のデータを除外するために、画像再構成演算において使用するデータの抽出範囲を入力するデータ抽出範囲入力処理１００３を実施する。図８には、データ抽出範囲入力方法の一例として、参照用データ３０２の表示画面３０２ａ上に図示したような線上にある画素値をサンプリングして、ラインプロファイルとして表示するラインプロファイル表示画面３０３を示してある。このプロファイルに基づき、データ抽出範囲を入力する。一例として、ラインプロファイル表示画面３０３上にマウスを置きクリックすると、図に示すような左側の縦の点線が表示され、同様の操作を実施すると右側の縦の点線が表示される。各点線はマウスのドラッグによりその位置を変更することができる。画面上にはそのときの各縦点線の位置情報が表示される。再び、図７に戻る。抽出範囲を決定した後、その入力情報に基づきデータ抽出処理１００４を実行する。抽出されたデータは、抽出データ記憶処理１００５により記憶装置３１に記憶される。その後、抽出されたデータを読み出す抽出データ読み出し処理１００６を実行し、画像再構成演算処理が実施される。
【００２１】
以上の説明では、撮影した投影データ５１を参照用データ３０２としたが、参照用データ３０２は、事前に簡易的に画像再構成を実施して構築した立体像や、配管の図面や３次元ＣＡＤデータ等を利用してもよい。この場合、立体像や３次元ＣＡＤデータに対して、投影シミュレーション処理を実行することが考えられる。これにより、立体像あるいは３次元ＣＡＤデータの模擬投影データを作成することができ、以上で述べたデータ抽出範囲入力処理１００３を適用することが可能となる。
【００２２】
本実施例の方法によれば、プラント配管のように狭隘部に設置された被検体を、放射線源と放射線検出器の並進走査を少なくとも二方向から実施することで、より形状再現性の高い放射線断層像または立体像を構築することが可能である。
【実施例３】
【００２３】
図９および図１０に、本発明の実施例３を示す。図９は本実施例における放射線断層撮影装置５０１を並進走査方向から見たものを、また図１０はそれを側面から見たものを示している。図に示すように、本実施例では、放射線源１、放射線検出器２、Ｃ字型アーム１０１、回転走査機構１０２、並進走査機構１０３を一セットとしたものを二セット使用する。撮影手順は第一の実施例と同様である。図９および図１０では、放射線源１同士、あるいは放射線検出器２同士が干渉するのを避けるために、それぞれのセットを並進走査方向にずらして配置してある。並進走査機構１０３を制御する際には、そのずれ量を考慮する必要がある。
【００２４】
実施例１および実施例２では一セットで複数回の撮影が必要だったが、本実施例によればその半分の回数で撮影することが可能である。また、回転走査機構１０２により、放射線源１および放射線検出器２の位置を変更することも可能である。また、以上の説明では、放射線源１、放射線検出器２、Ｃ字型アーム１０１、回転走査機構１０２、並進走査機構１０３を二セット使用する場合について述べたが、三セット以上使用することも可能である。また、撮影実施後に実施例２に記載した方法を適用することも可能である。
【実施例４】
【００２５】
図１１および図１２に、本発明の実施例４を示す。図１１は本実施例における放射線断層撮影装置５０１を並進走査方向から見たものを、また図１２はそれを側面から見たものを示している。本実施例の放射線断層撮影装置５０１は、実施例１または実施例３のＣ字型アーム１０１にかえて、ガントリ１０１ａとしてある。放射線源１および放射線検出器２は、図に示すように２セットをガントリ１０１ａに設置してある。撮影手順は実施例１、または実施例２と同様である。
【００２６】
本実施例に示す装置とすることで、異なる方向からの撮影を同時に実施することが可能であり、実施例３同様に並進走査の回数を半減することが可能である。また、以上の説明では、放射線源１および放射線検出器２は二セットとした場合について述べたが、三セット以上を使用することも可能である。また、撮影実施後に実施例２に記載した方法を適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の方法および装置を用いることで、プラント配管のように狭隘部に設置された被検体を放射線源と放射線検出器の並進走査を少なくとも二方向から実施することで、被検体の形状再現性を向上させることが可能である。また、本発明の方法および装置は、航空機の翼のように大型のもの、薄板状のものに対しても適用可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１  放射線源
２  放射線検出器
３  放射線
４  ハッチング領域
１０  配管
２１  制御・画像取り込み装置
２２  画像再構成演算装置
２３  画像計測装置
３１、３２  記憶装置
５１  投影データ
１０１  Ｃ字型アーム
１０１ａ  ガントリ
１０２  回転走査機構
１０３  並進走査機構
１０４  支持脚
１０５  円軌道
３０２  参照用データ
３０２ａ  表示画面
３０３  ラインプロファイル表示画面
５０１  放射線断層撮影装置
１００１、１００２、１００３、１００４、１００５、１００６  処理
【図１】
2013061154.tif 000003
【図２】
2013061154.tif 000004
【図３】
2013061154.tif 000005
【図４】
2013061154.tif 000006
【図５】
2013061154.tif 000007
【図６】
2013061154.tif 000008
【図７】
2013061154.tif 000009
【図８】
2013061154.tif 000010
【図９】
2013061154.tif 000011
【図１０】
2013061154.tif 000012
【図１１】
2013061154.tif 000013
【図１２】
2013061154.tif 000014
【図１３】
2013061154.tif 000015