(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線出口にコーンビームコリメータを備えた放射線発生装置と、
検査体を挟んで対向する位置に配置する一次元アレイ検出器を使用した放射線検出装置を有する放射線検査装置において、
前記放射線発生装置の放射線出口に一個以上のピンホール、または、スリットを備えた調整用コリメータと前記一次元アレイ検出器の走査を含めた有効範囲に対応した照射を行う撮影用コリメータとを切り替えることと、前記一次元アレイ検出器がコーンビームの中心軸を中心に、それぞれ独立に９０°以上回転することを特徴とする放射線検査装置。
【請求項２】
放射線出口にファンビームコリメータを備えた放射線発生装置と、
検査体を挟んで対向する位置に配置する一次元アレイ検出器を使用し、アレイ検出器の配列方向と直角方向に走査する機能を備えた放射線検出装置から成る放射線検査装置において、
前記ファンビームコリメータと、一次元アレイ検出器がファンビームの中心軸を中心に、それぞれ独立に９０°以上回転することと、前記ファンビームコリメータが一次元アレイ検出器の走査に同期してファンビームの照射野を移動することを特徴とする放射線検査装置。
【請求項３】
放射線出口にファンビームコリメータを備えた放射線発生装置と、
検査体を挟んで対向する位置に配置する一次元アレイ検出器を使用し、アレイ検出器の配列方向と直角方向に走査する機能を備えた放射線検出装置から成る放射線検査装置において、
前記ファンビームコリメータと、一次元アレイ検出器がファンビームの中心軸を中心に、それぞれ独立に９０°以上回転することと、前記放射線発生装置が一次元アレイ検出器の走査に同期してファンビームの照射野を移動するために、平行移動または回転することを特徴とする放射線検査装置。
【請求項４】
放射線発生装置と、
放射線検出装置を有するものにおいて、
前記放射線発生装置の放射線出口に調整用コリメータと撮影用コリメータとを切り替える切替装置と、
放射線検出器が放射線の中心軸を中心に回転可能な構造となっていることを特徴とする放射線検査装置。
【請求項５】
前記放射線発生装置は、放射線出口にコーンビームコリメータを備え、前記放射線検出装置は、検査体を挟んで対向する位置に配置する一次元アレイ検出器を備えることを特徴とする請求項４に記載の放射線検査装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、放射線検査装置に係り、特に装置の機動力の向上および放射線の漏洩線量の低減に有効な技術に関するものである。
背景技術
自動車道路や鉄道などの交通網は地震などの災害を受けても確実に機能することが災害による被害を最小限に止めることと迅速な復旧に必要である。特に、高架の道路や鉄道は地震による被害を受けやすく、橋脚部の信頼性が重要である。これらの大型構造物の信頼性確保には非破壊での検査手段が必要であり、電子線加速器で発生する高エネルギーＸ線等の放射線を利用した検査装置が実用的である。放射線を利用した非破壊検査方法に、Ｘ線フイルムを使用するＸ線透過試験がある（以下、特に断らない限りＸ線は放射線の代表として用いている）。この手法は、医療用のレントゲン撮影と同じ原理であり、Ｘ線フイルムを被検体の背後に設置し、被検体に向かってＸ線を照射する。Ｘ線フイルムには被検体を透過したＸ線の強度に対応してフイルムの露光が行われる。Ｘ線の照射を終了後、Ｘ線フイルムを現像処理することにより透過像を得ることができる。この方法で大型の構造物を撮影するには、まず、透過力の強い加速器等を使った高エネルギーＸ線源の使用が必要であるとともに、Ｘ線フイルムを感光させるのに数１０分の照射が必要である。この場合、周辺へのＸ線漏洩の防止から大掛かりな遮蔽板の設置を伴う。この手法は装置の据え付け，検査，撤収のすべてにおいて手間が掛かり実用的とは言えない。
また、特開平５−３０２９９７号公報に示されている装置は、加速器を使用した高エネルギーのＸ線を利用することにより、内部に金属屑やコンクリートを充填した２００リットルドラム缶の検査が可能であり、断層撮影およびラジオグラフィ機能を備えている（以下、第１の従来技術とする）。
さらに、特開昭５３−７２６７３号公報に示されている装置では、線源側のコリメータに関する記述はないが、二次元検出器に関する記述がある。つまり、二次元の透過像を得る手段として、残光性を有する面状シンチレータにイメージ増強手段を備えることにより線量の小さな放射性物体の二次元分布の検出を可能とする（以下、第２の従来技術とする）。
また、他の技術として、特開平５−３２２８０２号公報に示されている装置では、前述の技術と同様に線源側のコリメータに関する記述はないが、二次元検出器を使用した装置で、正確な拡大投影像と断層像を得ることができる。また、二次元Ｘ線検出器の中心の法線延長上にＸ線焦点の位置を一致させる技術について開示されている（以下、第３の従来技術とする）。
また、特開平５−２５３３０９号公報に示されている装置は、放射線を患者の治療と患者位置確認用の透過像を得るために使用するものであり、線源側のコリメータは分割した可動コリメータを備えており、透過像を得る際には線状検出器を移動するとともに可動コリメータにより照射野を線状検出器の幅内に制限する（以下、第４の従来技術とする）。
発明の開示
大部分の橋梁・橋脚が存在する市街地で検査するには、膨大な数の検査に必要な装置の機動力、すなわち軽量化と、周辺環境への配慮から漏洩線量の低減が必要である。さらには、様々な寸法と形態に対応するために、放射線発生装置と放射線検出装置が分離していることが望ましく、このために、放射線発生装置と放射線検出装置のアライメントの簡便な手段が提供されていることと、アライメント作業中に照射する放射線を低減することも撮影中の漏洩線量の低減と同様に必要である。これらをすべて満足することが実用化を左右する。
ここで、市街地など現地での検査装置に必要な条件をまとめると、（１）透過力の強いＸ線を発生させるために、電子線加速器を利用した高エネルギーＸ線発生装置を備える、（２）周辺環境へのＸ線の漏洩を低減するために、Ｘ線発生装置に付属するコリメータを備える、（３）短時間で検査を終えるために、高感度の固体検出器（半導体検出器，シンチレーション検出器など）と信号処理装置を備える、（４）検査結果を短時間で評価するために、計算機を中心に構成する画像表示および処理装置を備える、（５）据え付け，撤収が短時間で行える、などがある。
本発明が対象とする検査装置は二次元および一次元の検出器を使用した装置構成が可能であり、不要な放射線照射を防ぐために、それぞれの検出器に応じた線源側のコリメータを使用する。線源側のコリメータは、検出器の有効範囲以外へのＸ線照射を防ぐ目的で使用する。
二次元の検出器を使用した装置では、円錐型の開口部を持つコリメータ（以下、コーンビームコリメータと称する）または角錐型の開口部を持つコリメータ（以下、ホーンビームコリメータと称する）を使用する。
一次元の検出器を使用した装置では、扇型の開口部を持つコリメータ（以下、ファンビームコリメータと称する）の使用が望ましい。ただし、二次元の透過像を得るために一次元検出器を走査するので、検出器の走査に同期してファンビームコリメータの照射位置を移動する必要がある。
ここで、前述の二次元のアレイ検出器を使用した装置と一次元のアレイ検出器を使用した装置について課題をまとめる。二次元のアレイ検出器を使用した装置に関連して、第１の課題は、機動力を向上するために、装置の軽量化、特に二次元アレイ検出器型放射線検出装置の軽量化である。また、第２の課題は、二次元アレイ検出器型放射線検査装置のアライメントの簡便な手段を提供することと、照射線量の低減である。一次元のアレイ検出器を使用した装置に関連して、第３の課題は、一次元アレイ検出器型放射線検査装置のアライメントの簡便な手段を提供することと、照射線量の低減である。
前記の第１および第４の従来技術では、放射線発生装置と放射線検出装置が共通の架台に設置されているか、据え付けて固定して使用することを前提としており、分離してアライメントを実施することは想定していない。
大型構造物、例えば奥行き１メートルの橋脚を考え、１メートル角を装置の有効検査範囲に選ぶとする。このとき、放射線源の焦点と二次元アレイ検出器との距離が４メートルでは、検出器の有効範囲が２メートル角程度必要になる（詳しくは、放射線源・検査物・検出装置の位置関係により多少異なってくる）。前記の第２の従来技術では、マイクロチャンネルプレートなどの光増幅器を使用するが、前述の有効範囲を持たせるには一体で製作することは極めて難しいし、分割するにしても非常にコストが掛かる。また、前記の第３の従来技術では、多数の光ファイバーを使用するために放射線検出装置の重量が嵩み装置が大きくなるとともに機動力が低下する。さらに、個々のシンチレータに接続するために非常にコストが掛かる。
現場でのアライメントでは、検査体を挟んで放射線発生装置と放射線検査装置の両者が全く見通せない場合があり、この状態でもアライメントが行える必要がある。
本発明は、前記の背景に鑑みて成されたものであり、
本発明の第１の目的は、二次元アレイ検出器型放射線検査装置において、特に、放射線検出装置を軽量化し機動力の高い放射線検査装置を提供することである。
また、本発明の第２の目的は、放射線発生装置と放射線検査装置を分離するために、アライメントの簡便な手段を提供することである。
さらに、本発明の第３の目的は、アライメント作業中の照射線量の低減を可能とする放射線検査装置を提供することである。
二次元アレイ検出器型放射線検査装置において、第１の目的を達成するために、本発明の第１の特徴によれば、放射線発生装置と、検査体を挟んで対向する位置に配置する放射線検出装置からなる放射線検査装置において、前記放射線検出装置が二次元アレイ検出器で構成するとともに前記アレイ検出器の放射線の入射面と対向する面に光増幅素子を備える。
二次元アレイ検出器型放射線検査装置において、第２および第３の目的を達成するために、本発明の第２の特徴によれば、放射線発生装置と、検査体を挟んで対向する位置に配置する二次元アレイ検出器を使用した放射線検出装置からなる放射線検査装置において、前記放射線発生装置の放射線出口に一個以上のピンホール、または、スリットを備えた調整用コリメータと前記二次元アレイ検出器の有効範囲に対応した照射を行う撮影用コリメータを備えるとともに切り替える。
一次元アレイ検出器型放射線検査装置において、第２および第３の目的を達成するために、本発明の第３の特徴によれば、放射線出口にコーンビームコリメータを備えた放射線発生装置と、検査体を挟んで対向する位置に配置する一次元アレイ検出器を使用した放射線検出装置からなる放射線検査装置において、前記放射線発生装置の放射線出口に一個以上のピンホール、または、スリットを備えた調整用コリメータと前記一次元アレイ検出器の走査を含めた有効範囲に対応した照射を行う撮影用コリメータを切り替える、さらに、前記一次元アレイ検出器がコーンビームの中心軸を中心に回転する。それぞれ独立に９０°以上回転することが望ましい。
一次元アレイ検出器型放射線検査装置において、第２および第３の目的を達成するために、本発明の第４の特徴によれば、放射線出口にファンビームコリメータを備えた放射線発生装置と、検査体を挟んで対向する位置に配置する一次元アレイ検出器を使用し、アレイ検出器の配列方向と該直角方向に走査する機能を備えた放射線検出装置からなる放射線検査装置において、前記ファンビームコリメータと、一次元アレイ検出器がファンビームの中心軸を中心に回転することと、前記ファンビームコリメータが一次元アレイ検出器の走査に同期してファンビームの照射野を移動する。回転は、それぞれ独立に９０°以上回転することが望ましい。
一次元アレイ検出器型放射線検査装置において、第２および第３の目的を達成するために、本発明の第５の特徴によれば、放射線出口にファンビームコリメータを備えた放射線発生装置と、検査体を挟んで対向する位置に配置する一次元アレイ検出器を使用し、アレイ検出器の配列方向と該直角方向に走査する機能を備えた放射線検出装置からなる放射線検査装置において、前記ファンビームコリメータと、一次元アレイ検出器がファンビームの中心軸を中心に回転する（それぞれ独立に９０°以上回転することが望ましい。）ことと、前記放射線発生装置が一次元アレイ検出器の走査に同期してファンビームの照射野を移動するために、平行移動または回転する。
本発明の第１の特徴によれば、光増幅素子をアレイ用シンチレータの光取り出し面に取り付ける。光増幅素子を、例えば、有機多層膜で構成することで、極めて僅かな重量増加により光増幅機能を実現することができる。また、蒸着等の薄膜形成技術が使用でき、多数のシンチレータを一度に処理することが可能になる。
本発明の第２の特徴によれば、アライメントを行うとき、放射線発生装置の放射線出口に一個以上のピンホール、または、スリットを備えた調整用コリメータを取り付ける。調整用コリメータからの照射パターンは既知であるため、二次元検出器による検出パターンと比較により両者の相対的な位置関係を求めることができ、この結果からアライメントに必要な補正量を決定する。アライメント作業が完了すれば撮影用のコリメータに切り替える。
また、調整用コリメータのピンホールはアライメントに必要な基準パターンを提供するとともに、不要な照射を防止する。
本発明の第３の特徴によれば、前述の第２の特徴と同様に、アライメントを行うとき、放射線発生装置の放射線出口に一個以上のピンホール、または、スリットを備えた調整用コリメータを取り付ける。調整用コリメータからの照射パターンは既知であるため、一次元検出器を走査して得る二次元の検出パターンと比較により両者の相対的な位置関係を求めることができ、この結果からアライメントに必要な補正量を決定する。アライメント作業が完了すれば撮影用のコリメータに切り替える。
また、調整用コリメータのピンホール、または、スリットは、アライメントに必要な基準パターンを提供するとともに、不要な照射を防止する。
さらに、一次元アレイ検出器をコーンビームの中心軸を中心に回転させ、スリットの調整用コリメータをスリットの方向とアレイ検出器のアレイの方向を９０°ずらせることにより走査をせずにアライメントに必要な補正量を決定する。例えばはじめに、スリットが垂直に対する一次元アレイ検出器の検出パターンから水平方向の位置補正量を得る。次に、スリットが水平に対する一次元アレイ検出器の検出パターンから垂直方向の位置補正量を得る。これら２回の照射によりアライメントに必要な補正量を決定する。
また、さらに、一次元アレイ検出器を回転させた状態で撮影することにより検査体の形状あるいは撮影場所の状況に応じた走査方向を選択する。
本発明の第４の特徴によれば、ファンビームコリメータが前述のスリットの調整用コリメータと同様の役割を果たす。したがって、一次元アレイ検出器をファンビームの中心軸を中心に回転させ、ファンビームの薄く広がっている方向（以下、ファン方向と称する）とアレイ検出器のアレイの方向を９０°ずらせることにより走査をせずにアライメントに必要な補正量を決定する。例えばはじめに、ファン方向を垂直，一次元アレイ検出器のアレイ方向を水平にして放射線を照射して一次元アレイ検出器からの検出パターンを得る。この検出パターンから水平方向の位置補正量を得る。次に、ファン方向を水平，一次元アレイ検出器のアレイ方向を垂直にして放射線を照射して一次元アレイ検出器からの検出パターンを得る。この検出パターンから水平方向の位置補正量を得る。以上、２回の照射によりアライメントに必要な補正量を決定する。
また、ファンビームコリメータはアライメントに必要な基準パターンを提供するとともに、アライメント中に不要な照射を防止する。
さらに、一次元アレイ検出器の走査に同期してファンビームの照射野を移動することにより、撮影に必要な部分にのみ放射線の照射を行うとともに不要な照射を防止する。
また、さらに、一次元アレイ検出器を回転させた状態で撮影することにより検査体の形状あるいは撮影場所の状況に応じた走査方向を選択する。
本発明の第５の特徴によれば、前述の第４の特徴と同様に、ファンビームコリメータと一次元アレイ検出器の両者を独立に回転させて一次元アレイ検出器の検出パターンを得ることによりアライメントに必要な補正量を決定する。
また、ファンビームコリメータは、アライメントに必要な基準パターンを提供するとともに、アライメント中に不要な照射を防止する。
さらに、ターゲットから発生する放射線の中心軸とファンビームコリメータの中心軸を概ね一致させ、一次元アレイ検出器の走査に同期してファンビームコリメータの照射野を移動する。ターゲットから発生する放射線は中心軸ほど強度が強く周辺になるほど強度が弱くなる性質がある。したがって、ファンビームコリメータのみを操作する場合は、中心軸から離れた方向にファンビームコリメータが向いていると放射線の弱い部分を利用していることになり、撮影結果において周辺部の解像度を僅かに低下させる。したがって、ターゲットから発生する放射線の中心軸とファンビームコリメータの中心軸を概ね一致させて一次元アレイ検出器の走査に同期してファンビームコリメータの照射野を移動することにより、周辺部での解像度の低下を防止する。前記の操作は、放射線発生装置全体を一次元アレイ検出器に同期して回転、または、平行移動することにより達成できる。あるいは、ターゲットとファンビームコリメータを同じく操作することでも実現できる。ただし、この場合には、加速器の電子線の進行方向をターゲットの手前で曲げる等により電子線がターゲットの概ね同じ場所に概ね同じ角度で衝突するようにしなければならない。
また、さらに、一次元アレイ検出器の走査に同期してファンビームの照射野を移動することにより、撮影に必要な部分にのみ放射線の照射を行うとともに不要な照射を防止する。
さらに、加えると、一次元アレイ検出器を回転させた状態で撮影することにより検査体の形状あるいは撮影場所の状況に応じた走査方向を選択する。
発明を実施するための最良の形態
以下に、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
第１図は、本発明の一実施例の二次元アレイ検出器型放射線検出器の概略を示す斜視図である。大型構造物を検査するために線源には電子線加速器を使用する。そこで発生する放射線は非常に透過力が強く大型構造物の検査に必要欠くべからざる要件である。しかしながら、透過力が強いということは、その放射線を検出するのも難しくなる。したがって、この装置では、アレイ用検出素子２１は奥行きのあるシンチレータ２１１を用いる。ここで使用できるシンチレータは、放射線によって蛍光を発する機能を有すればよく、ＮａＩ（Ｔｌ）結晶，ＣｄＷＯ４結晶，ＺｎＷＯ４結晶，Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２結晶，蛍光性物質を添加したプラスチックシンチレータなどがあるが、特に限定するものでない。素子を縦横に配列し、必要な有効範囲を有する二次元アレイ検出器を構成する。シンチレータ２１１からの光は、放射線の入射方向と反対側へ出るところで光増幅素子２１２によって光増幅する。そして、個々のアレイ用検出素子２１からの光を二次元撮像素子３で受ける。光増幅素子２１２は、後述する有機多層膜、または、受光素子・増幅素子・発光素子のハイブリッド型素子で構成することにより軽量化と量産による低コスト化を可能とする。
第２図は、本発明の一実施例の放射線検査装置を示す斜視図である。高架道路の橋脚といっても様々な寸法と構造がある。したがって、撮影対象を限定せずに使用できることを考えると。放射線発生装置１と放射線検出装置２を分離することが望ましい。さらには、両者が見通せない状態で検査する場合が多いために、両者が見通せない状態でのアライメントの手段が必要である。加えるに、撮影対象が市街地に存在する場合、周辺への放射線の漏洩を防止する対策が望まれており、アライメント中および撮影中での不要な放射線の照射を防止することが重要である。
第３図は、本発明の一実施例の放射線検査装置を示す構成図である。橋梁などの撮影対象を挟んで放射線発生装置と放射線検出装置をアライメントする。透過力の強い高エネルギーの放射線は、電子線加速器１１で電子を加速しターゲット１２に衝突させると制動輻射の原理により発生する。ここで発生する放射線（Ｘ線）は、前方に指向性があるものの広く発生するのでコリメータ１３をターゲット１２の先に取り付けて照射野を限定する。コリメータ１３の照射野は、放射線検出装置の検出器の有効範囲に概ね対応させ不要な照射を防止する。コリメータの材質は、不要な放射線を効率よく吸収するものが良く、鉛，タングステン合金などが利用できるが、特に限定するものでない。電子線加速器・ターゲット・コリメータからなる放射線発生部は、駆動装置１４によって並進・回転等の姿勢制御を行う。
一次元または二次元のアレイ検出器２１からの信号は、信号処理装置２２によってデジタルデータに変換する。デジタルデータを計算機４１で演算および必要な画像処理を行い、透過画像等の結果をディスプレー４２に表示する。また、必要に応じて図示していない記録手段や印刷手段によって記録と印刷をする。アレイ検出器２１と信号処理装置２２からなる放射線検出部は、駆動装置２４によって並進・回転等の姿勢制御を行う。
第４図は、本発明の一実施例の二次元アレイ検出器を構成するアレイ用検出素子の光増幅部を示す構成図である。光増幅部は、光−電子変換部２１５，キャリヤ輸送部２１６，電子−光変換部２１７，両側の電極２１３で構成する。シンチレータ２１１からの光は、直接あるいはシンチレータの内面での反射と散乱により、電極２１３を通して光−電子変換部２１５へ入り、電荷を発生する。発生した電荷は、電極間に印加する電界によって移動し、電子−光変換部２１６へ入る。ここで、電荷は再び光になり、光はキャリヤ輸送部２１７を通過して、電極２１３を通って出る。ここで、全体として光増幅を行うには、光−電子変換部か電子−光変換部のいずれかまたは両方の層において増幅機能を備えることが必要である。そのような機能を備えたものに、例えば、応用物理学会誌，第６４巻，第１０号（１９９５）のｐ．１０３６−１０３９に述べられているものが使用できる。この論文では、光−電子変換部２１５として、光電導性ペリレン顔料，ナフタレン誘導体，フタロシアニン顔料を用い、電子−光変換部２１６として、ｔ−ＢｕＰｈ−ＰＴＣ，Ａｌｑ３を用いている。
全体として、さらに、光−光増幅率を上げるには、図示しないが、前述の光増幅層を複数回積層することにより可能である。
第５図は、本発明の一実施例の二次元アレイ検出器を構成するアレイ用検出素子を示す構成図である。構造は第４図で述べたものと同じである。ここでは、電極２１３をシンチレータ２１１の側面に延長する方法について示す。例えば、シンチレータ側の電極２１３を放射線の入射面と反対の面と隣接する側面の任意の一面に渡って形成する。次に、光−電子変換部２１４，電子−光変換部２１５，キャリヤ輸送部２１６を順次積層する。その後、光の出口を除いて絶縁層２１４を形成する。最後に、光の出口から絶縁層を跨いでシンチレータの側面の内、はじめの電極を形成した面以外から任意の面に渡って電極２１３を形成する。光増幅部へのバイアスの印加は、シンチレータの側面の電極を利用して行う。
第６図は、本発明の一実施例のアレイ用検出素子への給電方法を示す構成図である。絶縁基板２１９の両面に給電用のリード２１８を取り付け、アレイ用検出素子２１の位置に対応した挿入口を設ける。前述の如く、シンチレータの側面に電極を形成すれば、リード２１８を介して光増幅部への給電が可能になる。リードは、シンチレータの側面の電極に所要の圧力で接触し、電気的に接続するためであり、特に図示した形状に限るものでない。
第７図は、本発明の一実施例の二次元アレイ検出器を構成するアレイ用検出素子を示す構成図である。第５図の如く有機多層膜により光増幅部を実現する以外に、ハイブリッドにより複数の機能素子を組み合わせることによっても同様の機能が達成できる。たとえば、フレキシブル基板の片側に受光素子２５３を取り付け裏側を利用して増幅素子２５４と発光素子２５５を取り付ける。受光素子２５３からの信号はフレキシブル基板２５１のスルーホールパターンを使って反対側の増幅素子２５４に接続することができる。増幅素子２５４と発光素子２５５との接続も同様である。受光素子２５３は、光学用接着剤２５２によってシンチレータ２１１に取り付ける。フレキシブル基板に形成した給電線のパターンをシンチレータの側面まで延長することにより、例えば、前述の第６図の手法により各素子へ給電することができる。
第８図は、本発明の一実施例の線源側コリメータを示す斜視図である。放射線発生装置１２と放射線検出装置２６の相互の位置がずれていると、透過画像において欠けが発生したり、ぼけるなど分解能が低下する。したがって、撮影の前にアライメントが必要である。アライメント作業では、例えば、中心に一個ピンホールの開いた調整用コリメータ１３１を設置する。この状態で測定を実施するとピンホールから出たパターン、つまり、１点にのみ出力が現れ、その場所を特定することにより、容易に相互の位置関係を決定することができる。これに基づいて、放射線発生装置１２と放射線検出装置２６の位置合わせを行う。調整用コリメータは、特異的なパターンを備えていることが必要で、前述の如く、中心に一個のピンホール以外に、複数のピンホールあるいは一個あるいは複数のスリットを備えたものでも良い。
アライメント作業が終了すると、撮影用コリメータ１３２に切り替えて撮影を行う。切替機構は図示しないが、スライド式，回転式などが考えられる。
第９図は、本発明の一実施例の二次元の検出器出力を示す等高線グラフである。前述のピンホールコリメータの場合の二次元検出器からの出力イメージである。この結果からアライメントの位置補正量、例えば、ΔＸとΔＹを決定し。図示しないが、放射線発生装置または放射線検出装置の何れかまたは両方の姿勢制御手段によって位置補正する。補正後、再度測定し、位置補正が正常に行われていることを確認しても良い。
第１０図は、本発明の一実施例の二次元の検出器出力において検査体の影響を補正する方法を示す説明図である。一般的に、ピンホールコリメータの検出器出力において被検体の内部の影響により理想的なパターンが得られるとは限らない、例えば、ほぼピンホールの中心に当たるところに鉄骨などの内部構造物が入っていると、理想的には、同心円状の等高線パターンが得られるところで、片側半分が歪んだパターンになる。これは、歪んだ側が、内部の鉄骨により放射線の強度が低下して起こるものであり、内部形状を正確に把握しない限りあらかじめ予測することが不可能である。しかしながら、例えば、線源強度を既知の異なる強度にして測定するなどして、二個以上の検出器出力のパターンを取得し、例えば、両者の対数の差を表示することにより検査体の内部構造の検査結果への影響を補正することができる。
第１１図は、本発明の一実施例の一次元検出器型検査装置の線源側コリメータおよび周辺を含む一次元検出器を示す構成図である。駆動装置２８により回転可能な一次元のアレイ検出器２７の並進移動可能な有感部の形状に対応させて線源１２側のコリメータ１４１のスリットの形状を求める。前記有感部はアレイ検出器２７の内部で並進移動可能な構造になっている（第１２図，第１３図，第１４図でも同様である。）このとき、放射線発生装置と放射線検査装置の相互の距離がスリットの寸法に影響するので、適切に選ぶ必要がある。あるいは、図示しないが、スリット形状を可変にし、撮影現場での条件に応じて最適に調整する。
検査体の形状と周辺の状況から必ずしも検出器の操作方向を同じにとることができないことがある。また、検査体の内部形状によっては、最適な走査方向がある。撮影時に、走査方向を任意に取るためには、線源１２側と検出器２７側の両方を同じく回転させる。
この装置でのアライメントの手順は、後述する（第１４図）。
第１２図は、本発明の一実施例の一次元検出器型検査装置の走査機構および回転機構を示すための構成図である。放射線発生部１１では、ターゲットから発生する放射線の中心軸とファンビームコリメータ１４２の中心軸を概ね一致させ、一次元アレイ検出器２７の走査に同期してファンビームコリメータの照射野を線源側の駆動装置１４によって移動する。ターゲットから発生する放射線は中心軸ほど強度が強く周辺になるほど強度が弱くなる性質がある。したがって、ファンビームコリメータ１４２のみを操作する場合は、中心軸から離れた方向にファンビームコリメータ１４２が向いていると放射線の弱い部分を利用していることになり、撮影結果において周辺部の解像度を僅かに低下させる。したがって、ターゲットから発生する放射線の中心軸とファンビームコリメータの中心軸を概ね一致させて一次元アレイ検出器の走査に同期してファンビームコリメータの照射野を移動することにより、周辺部での解像度の低下を防止する。線源側の駆動装置１４は、ファンビームコリメータ１４２の照射野を一次元アレイ検出器２７の移動可能な有感部に概ね一致させれば良いので、放射線発生装置全体を一次元アレイ検出器に同期して平行移動することによっても達成できる。駆動装置１４により、ファンビームコリメータ１４２と駆動装置２８により一次元アレイ検出器２７は、独立にファンビームの中心に対して９０°以上回転可能に構成してある。
第１３図は、本発明の一実施例の一次元検出器型検査装置の走査機構を示すための構成図。第１２図の方法に加えて、ターゲットとファンビームコリメータ１４２を同じく操作することでも実現できる。ただし、この場合には、加速器の電子線の進行方向をターゲットの手前で曲げる等により電子線がターゲットの概ね同じ場所に概ね同じ角度で衝突するようにしなければならない。つまり、例えば、ターゲットの手前に電子線を曲げる磁場発生装置１６１と自在継ぎ手１６２を取り付けることによって実現できる。
第１４図は、本発明の一実施例の一次元検出器型検査装置におけるアライメント方法を示す説明図である。
この装置での、アライメントの手順を示す。例えばはじめに、ファン方向を図示しないコリメータ１４１側の回転機構によって垂直に設定するとともに、一次元アレイ検出器のアレイ方向を検出器側回転機構２８によって水平に設定して放射線を照射する。これにより、１回目の一次元アレイ検出器からの検出パターンを得る。この検出パターンから水平方向の位置補正量を得る。次に、ファン方向を水平，一次元アレイ検出器のアレイ方向を垂直に設定して放射線を照射して、２回目の一次元アレイ検出器からの検出パターンを得る。この検出パターンから水平方向の位置補正量を得る。以上、２回の照射によりアライメントに必要な補正量を決定する。
第１５図は、本発明の一実施例の一次元の検出器出力を示すグラフである。ファンビームコリメータの場合の一次元検出器からの出力イメージである。三つの山は、ファンビームの照射方向を中心と両側２ヶ所の３方向について測定したことに対応する。この結果からアライメントの位置補正量、例えば、ΔＸとΔＹを決定し。図示しないが、放射線発生装置または放射線検出装置の何れかまたは両方の姿勢制御手段によって位置補正する。補正後、再度測定し、位置補正が正常に行われていることを確認しても良い。
第１６図は、本発明の一実施例の二次元の検出器出力において検査体の影響を補正する方法を示す説明図である。第１５図と同様に三つの山は中心と両側２ヶ所の３方向について測定したことに対応する。二次元アレイ検出器とピンホールコリメータを用いた場合と同様に、一般的に、検出器出力パターンにおいて被検体の内部の影響により理想的なパターンが得られるとは限らない。例えば、ほぼファンビームの中心に当たるところに鉄骨などの内部構造物が入っていると、理想的には、左右対称な山形パターンが得られるところで、片側半分が歪んだパターンになる。これは、歪んだ側が、内部の鉄骨により放射線の強度が低下して起こるものであり、内部形状を正確に把握しない限りあらかじめ予測することが不可能である。しかしながら、例えば、線源強度を既知の異なる強度にして測定し、二個以上の検出器出力のパターンを取得し、例えば、両者の対数の差を表示することにより検査体の影響を補正することができる。
なお、光ファイバーを、二次元イメージの伝送手段として使用可能である。多数のファイバーを使用して、光ファイバー同士の相対的な位置関係を保持することにより入り口での発光パターンをそのまま出口まで伝送することができる。そこで、面状シンチレータあるいは多数のシンチレータを二次元配列した放射線検出部の発光イメージを多数の光ファイバーによって、二次元ＣＣＤカメラなどの撮像素子に接続できる。
産業上の利用可能性
本発明の第１の特徴によれば、放射線検出装置の軽量化に有効で、放射線検査装置の機動力を高めることができる。さらに、有機多層膜型の光増幅素子を利用することにより、蒸着等の薄膜形成技術が使用でき、多数のシンチレータを一度に処理することで、コストの削減ができる。
本発明の第２の特徴によれば、ピンホールコリメータなどの調整用コリメータにより放射線発生装置と放射線検査装置が分離していても簡便なアライメントの手段を得る。また、調整用コリメータはピンホールあるいはスリットとすることで不要な照射を防止できる。
本発明の第３の特徴によれば、前述の第２の特徴の効果に加えて、一次元アレイ検出器を回転させた状態で撮影することにより検査体の形状あるいは撮影場所の状況に応じた走査方向を選択することにより、最良の透過像を得ることができる。
本発明の第４の特徴によれば、ファンビームコリメータを回転させ一次元アレイ検出器のアレイ方向と概ね直角に保ちデータを取得することにより放射線発生装置と放射線検査装置が分離していても簡便なアライメントの手段を得る。また、ファンビームコリメータは不要な照射を防止できる。さらに、一次元アレイ検出器を回転させた状態で撮影することにより検査体の形状あるいは撮影場所の状況に応じた走査方向を選択することにより、高品質の透過像を得ることができる。
本発明の第５の特徴によれば、前述の第４の特徴の効果に加えて、ターゲットから発生する放射線の中心軸とファンビームコリメータの中心軸を概ね一致させて一次元アレイ検出器の走査に同期してファンビームコリメータの照射野を移動することにより、周辺部での放射線強度が弱いことが原因とする解像度の低下を防止できる。
以上のように、放射線発生装置と、検査体を挟んで対向する位置に配置する放射線検出装置からなる放射線検査装置において、放射線検出装置を二次元アレイ検出器で構成する場合に、アレイ検出器の放射線の入射面と対向する面に光増幅素子を備える。また、コリメータをアライメント作業時と撮影時で切り替える。放射線検出装置を一次元アレイ検出器で構成する場合に、コリメータおよび検出器を独立に回転可能とする。二次元アレイ検出器型放射線検査装置において、検査の効率が向上する。また、同じ装置で様々な寸法の構造物の検査ができる。一次元アレイ検出器型放射線検査装置において、同じ装置で様々な寸法の構造物の検査ができる。また、構造物に応じて走査方向を選べるので、高品質の透過像を得ることができる。さらに、不要な放射線の照射を低減する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例の二次元アレイ検出器型放射線検出器の概略を示す斜視図である。
第２図は、本発明の一実施例の放射線検査装置を示す斜視図である。
第３図は、本発明の一実施例の放射線検査装置を示す構成図である。
第４図は、本発明の一実施例の二次元アレイ検出器を構成するアレイ用検出素子の光増幅部を示す構成図である。
第５図は、本発明の一実施例の二次元アレイ検出器を構成するアレイ用検出素子を示す構成図である。
第６図は、本発明の一実施例のアレイ用検出素子への給電方法を示す構成図である。
第７図は、本発明の一実施例の二次元アレイ検出器を構成するアレイ用検出素子を示す構成図である。
第８図は、本発明の一実施例の線源側コリメータを示す斜視図である。
第９図は、本発明の一実施例の二次元の検出器出力を示す等高線グラフである。
第１０図は、本発明の一実施例の二次元の検出器出力において検査体の影響を補正する方法を示す説明図である。
第１１図は、本発明の一実施例の一次元検出器型検査装置の走査機構および回転機構を示すための構成図である。
第１２図は、本発明の一実施例の一次元検出器型検査装置の走査機構および回転機構を示すための構成図である。
第１３図は、本発明の一実施例の一次元検出器型検査装置の走査機構を示すための構成図である。
第１４図は、本発明の一実施例の一次元検出器型検査装置におけるアライメント方法を示す説明図である。
第１５図は、本発明の一実施例の一次元の検出器出力を示すグラフである。
第１６図は、本発明の一実施例の一次元の検出器出力において検査体の影響を補正する方法を示す説明図である。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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