(57)【要約】【課題】  構成が不明な被撮像物であってもその構成材料を判定可能な放射線検出装置及び放射線検出方法を提供する。【解決手段】  放射線検出装置１は、少なくとも１〜１５０ｋｅＶのエネルギー範囲に検出感度を有し、放射線のフォトンのエネルギーに応じた信号を生成する放射線検出部１１と、生成された信号をエネルギー弁別して計数して、上記エネルギー範囲のうちの少なくとも３つのエネルギー領域Ｅ１〜Ｅ５毎の計数値を取得する信号処理手段１３と、取得された計数値を基に被撮像物３の吸収値を算出すると共に、少なくとも３つのエネルギー領域に対する、変動パターンと複数の基準材料Ｍ１〜Ｍ５毎の吸収係数の基準変動パターンＰ１〜Ｐ５とを基に、被撮像物３に含まれる少なくとも１つの構成材料を判定する判定手段３１Ｂとを備え、判定手段は、変動パターンを複数の基準変動パターンの何れかに判定することによって被撮像物の構成材料を判定する。【選択図】  図１
2009014624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１〜１５０ｋｅＶのエネルギー範囲に検出感度を有しており、入射する放射線に含まれるフォトンのエネルギーに応じた信号を生成する放射線検出部と、
前記放射線検出部で生成された前記信号をエネルギー弁別して計数して、前記エネルギー範囲のうちの少なくとも３つのエネルギー領域毎の計数値を取得する信号処理手段と、
前記信号処理手段で取得された計数値を基に、前記放射線検出部への入射前に前記放射線が通過する被撮像物の吸収値を算出すると共に、前記少なくとも３つのエネルギー領域に対する、前記吸収値の変動パターンと複数の基準材料における吸収係数の基準変動パターンとを基に、前記被撮像物に含まれる少なくとも一つの構成材料を判定する判定手段と、
を備え
前記判定手段は、前記変動パターンを前記複数の基準変動パターンの何れかに判定することによって前記被撮像物の前記構成材料を判定することを特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】
少なくとも１〜１５０ｋｅＶのエネルギー範囲に検出感度を有しており、入射する放射線に含まれるフォトンのエネルギーに応じた信号を生成する放射線検出部と、
前記放射線検出部で生成された前記信号をエネルギー弁別して計数して、前記エネルギー範囲のうちの少なくとも３つのエネルギー領域毎の計数値を取得する信号処理手段と、
前記信号処理手段で取得された計数値を基に、前記放射線検出部への入射前に前記放射線が通過する被撮像物の吸収値を算出すると共に、前記少なくとも３つのエネルギー領域に対する、前記吸収値の変動パターンと複数の基準材料における吸収係数の基準変動パターンとを基に、前記被撮像物に含まれる少なくとも一つの構成材料を判定する判定手段と、
を備え、
前記判定手段は、前記被撮像物に前記複数の基準材料が含まれると仮定して、前記変動パターンと前記複数の基準変動パターンとを基に各前記基準材料の含有量を算出することによって、前記被撮像物の前記構成材料を判定することを特徴とする放射線検出装置。
【請求項３】
前記判定手段での判定結果を基に、前記被撮像物の前記構成材料毎の放射線画像を構成して表示する表示部を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記基準変動パターンは、前記少なくとも３つのエネルギー領域のうちの一つのエネルギー領域の吸収係数で他のエネルギー領域の吸収係数が規格化されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の放射線検出装置。
【請求項５】
前記少なくとも３つのエネルギー領域のうちの少なくとも一つのエネルギー領域を変更せしめるエネルギー領域変更手段を備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の放射線検出装置。
【請求項６】
前記基準変動パターンを変更せしめる基準変動パターン変更手段を備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の放射線検出装置。
【請求項７】
少なくとも１〜１５０ｋｅＶのエネルギー範囲に対して検出感度を有する放射線検出装置によって放射線を検出し、前記放射線に含まれるフォトンのエネルギーに応じた信号を生成する検出工程と、
前記検出工程で生成された信号をエネルギー弁別して計数して、前記エネルギー範囲のうちの少なくとも３つのエネルギー領域毎の計数値を取得する計数工程と、
前記計数工程で取得される前記計数値を基に、前記放射線検出装置への入射前に放射線が通過する被撮像物の吸収値を算出すると共に、前記少なくとも３つのエネルギー領域に対する、前記吸収値の変動パターンと複数の基準材料における吸収係数の基準変動パターンとを基に、前記被撮像物の少なくとも一つの構成材料を判定する材料判定工程と、
を備え、
前記材料判定工程では、前記変動パターンを、前記複数の基準変動パターンの何れかに判定することによって、前記被撮像物の前記構成材料を判定することを特徴とする放射線検出方法。
【請求項８】
少なくとも１〜１５０ｋｅＶのエネルギー範囲に対して検出感度を有する放射線検出装置によって放射線を検出し、前記放射線に含まれるフォトンのエネルギーに応じた信号を生成する検出工程と、
前記検出工程で生成された信号をエネルギー弁別して計数して、前記エネルギー範囲のうちの少なくとも３つのエネルギー領域毎の計数値を取得する計数工程と、
前記計数工程で取得される前記計数値を基に、前記放射線検出装置への入射前の放射線が通過した被撮像物の吸収値を算出すると共に、前記少なくとも３つのエネルギー領域に対する、前記吸収値の変動パターンと複数の基準材料における吸収係数の基準変動パターンとを基に、前記被撮像物の少なくとも一つの構成材料を判定する材料判定工程と、
を備え、
前記材料判定工程では、前記被撮像物が前記複数の基準材料を含むと仮定して、前記変動パターンと前記複数の基準変動パターンとを基に前記被撮像物内の各前記基準材料の含有量をそれぞれ算出することによって、前記被撮像物の前記構成材料を判定することを特徴とする放射線検出方法。
【請求項９】
前記検出工程は、
放射線源と前記放射線検出装置との間に前記被撮像物を配置していない状態で前記放射線源から出力された放射線を検出し、その検出された放射線に含まれるフォトンのエネルギーに応じた信号を生成する第１検出工程と、
放射線源と前記放射線検出装置との間に前記被撮像物を配置している状態で前記放射線源から出力され前記被撮像物を通過した放射線を検出し、その検出された放射線に含まれるフォトンのエネルギーに応じた信号を生成する第２検出工程と、
を有し、
前記計数工程は、
前記第１検出工程で生成された信号をエネルギー弁別して計数して、前記エネルギー範囲のうちの少なくとも３つのエネルギー領域毎の計数値を取得する第１計数工程と、
前記第２検出工程で生成された信号をエネルギー弁別して計数して、前記エネルギー範囲のうちの少なくとも３つのエネルギー領域毎の計数値を取得する第２計数工程と、
を有し、
前記材料判定工程では、前記第１計数工程で取得された計数値と、前記第２計数工程で取得された計数値とに基づいて前記吸収値を算出することを特徴とする請求項７又は８に記載の放射線検出方法。
【請求項１０】
前記材料判定工程での判定結果を基に前記被撮像物の前記構成材料毎の放射線画像を構成し表示する表示工程を更に備えることを特徴とする請求項７〜９の何れか一項に記載の放射線検出方法。
【請求項１１】
前記基準変動パターンは、前記少なくとも３つのエネルギー領域の一つのエネルギー領域の吸収係数で他のエネルギー領域の吸収係数が規格化されていることを特徴とする請求項７〜１０の何れか一項に記載の放射線検出方法。
【請求項１２】
前記少なくとも３つのエネルギー領域のうちの少なくとも一つのエネルギー領域を変更せしめるエネルギー領域変更工程を備えることを特徴とする請求項７〜１１の何れか一項に記載の放射線検出方法。
【請求項１３】
前記基準変動パターンを変更せしめる基準変動パターン変更工程を備えることを特徴とする請求項７〜１２の何れか一項に記載の放射線検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出装置及び放射線検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この分野の技術として、半導体放射線検出素子を用い、放射線のエネルギー弁別を行う特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１には、造影剤としてヨウ素を用いて血管像を撮像する場合が記載されており、ヨウ素のＫ吸収端を境界にするように２つのエネルギー領域を設け、それらの差分をとることでヨウ素を含む領域のみをより明確にすることができることが記載されている。これは、Ｋ吸収端で大きく吸収量が変化するヨウ素を含む領域と、吸収量の変化の少ない周囲の組織とではＫ吸収端前後で吸収量の差が非常に大きいことを利用したものである。
【特許文献１】特開２００４−８４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１に記載の技術は、ヨウ素を用いた血管造影のように、予め計測すべき対象物の吸収特性が既知であることを前提としている。そのため、例えば手荷物検査のように構成が不明な対象物を被撮像物として撮像し、その被撮像物に含まれる構成材料を知りたい場合に、構成材料を判定することができない、という問題点がある。
【０００４】
そこで、本発明は、構成が不明な被撮像物であってもその構成材料を判定可能な放射線検出装置及び放射線検出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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明に係る放射線検出装置は、少なくとも１〜１５０ｋｅＶのエネルギー範囲に検出感度を有しており、入射する放射線に含まれるフォトンのエネルギーに応じた信号を生成する放射線検出部と、放射線検出部で生成された信号をエネルギー弁別して計数して、エネルギー範囲のうちの少なくとも３つのエネルギー領域毎の計数値を取得する信号処理手段と、信号処理手段で取得された計数値を基に、放射線検出部への入射前に放射線が通過する被撮像物の吸収値を算出すると共に、少なくとも３つのエネルギー領域に対する、吸収値の変動パターンと複数の基準材料における吸収係数の基準変動パターンとを基に、被撮像物に含まれる少なくとも一つの構成材料を判定する判定手段と、を備え、判定手段は、変動パターンを複数の基準変動パターンの何れかに判定することによって被撮像物の構成材料を判定することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明に係る放射線検出方法は、少なくとも１〜１５０ｋｅＶのエネルギー範囲に対して検出感度を有する放射線検出装置によって放射線を検出し、放射線に含まれるフォトンのエネルギーに応じた信号を生成する検出工程と、検出工程で生成された信号をエネルギー弁別して計数して、エネルギー範囲のうちの少なくとも３つのエネルギー領域毎の計数値を取得する計数工程と、計数工程で取得される計数値を基に、放射線検出装置への入射前に放射線が通過する被撮像物の吸収値を算出すると共に、少なくとも３つのエネルギー領域に対する、吸収値の変動パターンと複数の基準材料における吸収係数の基準変動パターンとを基に、被撮像物の少なくとも一つの構成材料を判定する材料判定工程と、を備え、材料判定工程では、変動パターンを、複数の基準変動パターンの何れかに判定することによって、被撮像物の構成材料を判定することを特徴とする。
【０００７】
上記放射線検出装置及び放射線検出方法では、少なくとも１〜１５０ｋｅＶのエネルギーを有する放射線を検出可能であり、放射線を検出すると、放射線に含まれるフォトンをエネルギー弁別して計数し、上記少なくとも３つのエネルギー領域の計数値を取得する。そして、取得した計数値に基づいたそれらのエネルギー領域に対する吸収値の変動パターンを、複数の基準変動パターンのうちの何れかに判定することによって、被撮像物の構成材料を判定する。これにより、被撮像物の構成材料を、複数の基準変動パターンを示す基準材料の何れかに判定することが可能である。この場合、特定の元素の吸収端のエネルギーを利用せずに少なくとも３つのエネルギー領域に対する基準変動パターンを利用しているため、被撮像物の構成が不明であっても、被撮像物の構成材料を判定できる。また、放射線検出装置が少なくとも１〜１５０ｋｅＶのエネルギー範囲に対して検出感度を有することから、構成材料の判定において、周期律表に記載の元素のより多くの元素を対象として調べることが可能である。
【０００８】
また、本発明は、少なくとも１〜１５０ｋｅＶのエネルギー範囲に検出感度を有しており、入射する放射線に含まれるフォトンのエネルギーに応じた信号を生成する放射線検出部と、放射線検出部で生成された信号をエネルギー弁別して計数して、エネルギー範囲のうちの少なくとも３つのエネルギー領域毎の計数値を取得する信号処理手段と、信号処理手段で取得された計数値を基に、放射線検出部への入射前に放射線が通過する被撮像物の吸収値を算出すると共に、少なくとも３つのエネルギー領域に対する、吸収値の変動パターンと複数の基準材料における吸収係数の基準変動パターンとを基に、被撮像物に含まれる少なくとも一つの構成材料を判定する判定手段と、を備え、判定手段は、被撮像物が複数の基準材料を含むと仮定して、変動パターンと複数の基準変動パターンとを基に各基準材料の含有量を算出することによって、被撮像物の構成材料を判定する、放射線検出装置にも係る。
【０００９】
同様に、本発明は、少なくとも１〜１５０ｋｅＶのエネルギー範囲に対して検出感度を有する放射線検出装置によって放射線を検出し、放射線に含まれるフォトンのエネルギーに応じた信号を生成する検出工程と、検出工程で生成された信号をエネルギー弁別して計数して、エネルギー範囲のうちの少なくとも３つのエネルギー領域毎の計数値を取得する計数工程と、計数工程で取得される計数値を基に、放射線検出装置への入射前に放射線が通過する被撮像物の吸収値を算出すると共に、少なくとも３つのエネルギー領域に対する、吸収値の変動パターンと複数の基準材料における吸収係数の基準変動パターンとを基に、被撮像物の少なくとも一つの構成材料を判定する材料判定工程と、を備え、材料判定工程では、被撮像物が複数の基準材料を含むと仮定して、変動パターンと複数の基準変動パターンとを基に被撮像物内の各基準材料の含有量をそれぞれ算出することによって、被撮像物の構成材料を判定する、放射線検出方法にも係る。
【００１０】
この場合も、少なくとも１〜１５０ｋｅＶのエネルギーを有する放射線を検出可能であり、放射線を検出すると、放射線に含まれるフォトンをエネルギー弁別して計数し、上記少なくとも３つのエネルギー領域の計数値を取得する。そして、被撮像物が複数の基準材料を含むと仮定して、変動パターンと複数の基準変動パターンとを基に被撮像物内の各基準材料の含有量をそれぞれ算出することによって、被撮像物の構成材料を判定する。
【００１１】
被撮像物が複数の基準材料を含んでいると仮定すると、変動パターンを構成する各エネルギー領域の吸収値は、各基準変動パターンを構成するエネルギー領域毎の吸収係数及び各基準材料の含有量の影響を受けていることになる。よって、変動パターンと基準変動パターンとを基に、被撮像物に含まれる基準材料の含有量を算出することが可能である。そのため、被撮像物において放射線が通過した領域に含まれている基準材料を判定することができ、結果として、被撮像物における構成材料を判定することができる。また、放射線検出装置が少なくとも１〜１５０ｋｅＶのエネルギー範囲に対して検出感度を有することから、構成材料の判定において、周期律表に記載の元素のより多くの元素を対象として調べることができる。
【００１２】
上記検出工程は、放射線源と前記放射線検出装置との間に被撮像物を配置していない状態で放射線源から出力された放射線を検出し、その検出された放射線に含まれるフォトンのエネルギーに応じた信号を生成する第１検出工程と、放射線源と放射線検出装置との間に被撮像物を配置している状態で放射線源から出力され被撮像物を通過した放射線を検出し、その検出された放射線に含まれるフォトンのエネルギーに応じた信号を生成する第２検出工程と、を有し、上記計数工程は、第１検出工程で生成された信号をエネルギー弁別して計数して、上記エネルギー範囲のうちの少なくとも３つのエネルギー領域毎の計数値を取得する第１計数工程と、第２検出工程で生成された信号をエネルギー弁別して計数して、上記エネルギー範囲のうちの少なくとも３つのエネルギー領域毎の計数値を取得する第２計数工程と、を有し、材料判定工程では、第１計数工程で取得された計数値と、第２計数工程で取得された計数値とに基づいて吸収値を算出することが好ましい。
【００１３】
第１検出工程及び第１計数工程により、放射線源から出力され被撮像物を通過していない放射線に基づいた計数値を取得できる。そして、第２検出工程及び第２計数工程により、放射線源から出力され被撮像物を通過した放射線に基づいた計数値を取得できる。そのため、材料判定工程では、放射線源から出力された放射線に対する被撮像物の吸収値をより正確に算出することが可能であり、結果として、被撮像物の構成材料をより正確に判定できることになる。
【００１４】
また、本発明に係る放射線検出装置においては、判定手段での判定結果を基に、被撮像物の構成材料毎の放射線画像を構成して表示する表示部を更に備えることが好適である。同様に、本発明に係る放射線検出方法においては、材料判定工程での判定結果を基に、被撮像物の構成材料毎の放射線画像を構成し表示する表示工程を更に備えることが好適である。これにより、被撮像物に含まれる構成材料の異なる領域を視覚的に確認することが可能である。
【００１５】
上記基準変動パターンは、少なくとも３つのエネルギー領域のうちの一つのエネルギー領域の吸収係数で他のエネルギー領域の吸収係数が規格化されていることが好ましい。このように規格化することで、各基準変動パターンの特性がより明らかになるため、被撮像物の構成材料を判定し易い。
【００１６】
また、本発明に係る放射線検出装置では、少なくとも３つのエネルギー領域のうちの少なくとも一つのエネルギー領域を変更せしめるエネルギー領域変更手段を備えることも好適である。同様に、本発明に係る放射線検出方法では、上記少なくとも３つのエネルギー領域のうちの少なくとも一つのエネルギー領域を変更せしめるエネルギー領域変更工程を備えることも好適である。これにより、上記少なくとも一つのエネルギー領域を変更できるため、検出すべき放射線が有するエネルギーに応じて適切なエネルギー領域を設定可能である。
【００１７】
更に、本発明に係る放射線検出装置では、基準変動パターンを変更せしめる基準パターン変更手段を備えることも好ましい。同様に、本発明に係る放射線検出方法では、基準変動パターンを変更せしめる基準変動パターン変更工程を備えることも好ましい。これにより、基準変動パターンを種々変更でき、それらを基に被撮像物の構成材料を判定できる。よって、被撮像物の構成材料をより正確に判定できることになる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の放射線検出装置及び放射線検出方法によれば、構成が不明の被撮像物であってもその構成材料を判定することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面とともに本発明に係る放射線検出装置及び放射線検出方法の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００２０】
図１に示す放射線検出装置１は、放射線源２から出力され被撮像物３を透過した放射線Ｒを検出して、その検出データを基に被撮像物３を非破壊検査するためのものである。放射線検出装置１は、例えば空港での手荷物検査や、食品中の混入物検査等に好適に適用される。放射線源２は、白色Ｘ線源、多色Ｘ線源、又は複数の放射線同位元素を組み合わせたもの等が例示されるが、以下の説明では特に断らない限り白色Ｘ線源とする。また、本実施形態では、放射線源２から出力される放射線Ｒに対して被撮像物３を所定方向に走査しながら被撮像物３を検査する場合について説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る放射線検出装置の一実施形態を示すブロック図である。図１では、放射線源２及び被撮像物３も示している。
【００２２】
図１に示すように、放射線検出装置１は、エネルギー弁別型の放射線検出器１０と、放射線検出器１０に制御可能に接続された制御装置３０とを含んで構成される。
【００２３】
放射線検出器１０は、放射線検出部としてのラインセンサ１１を有しており、ラインセンサ１１は、複数の放射線検出素子１２がライン状に配列されて構成されている。各放射線検出素子１２は、少なくとも１ｋｅＶ〜１５０ｋｅＶのエネルギー範囲に対して検出感度を有しており、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）を利用したものが例示される。放射線検出素子１２は、入射した放射線に含まれるフォトンのエネルギー値に応じた波高値を有する電荷パルス信号を生成する。
【００２４】
放射線検出器１０は、各放射線検出素子１２が生成した電荷パルス信号をエネルギー弁別して計数処理するための信号処理手段１３と、信号処理手段１３で電荷パルス信号をエネルギー弁別するための基準電圧を設定する閾値設定部１４とを更に有する。
【００２５】
信号処理手段１３は、放射線検出素子１２毎に設けられた増幅器１３Ａ、電圧比較器１３Ｂ及び計数器１３Ｃと、計数処理部１３Ｄと、を有する。図１中の破線は、破線で囲んだ領域内の増幅器１３Ａ、電圧比較器１３Ｂ及び計数器１３Ｃが放射線検出素子１２毎に設けられていることを示すための便宜的なものである。図１では、計数処理部１３Dは、ラインセンサ１１に対して１つ配設するとしているが、増幅器１３Ａ等と同様に、放射線検出素子１２毎に設けることも可能である。
【００２６】
増幅器１３Ａは、放射線検出素子１２からの電荷パルス信号を増幅すると共に、その波形を整形して電圧比較器１３Ｂに出力する。
【００２７】
電圧比較器１３Ｂは、増幅器１３Ａからの電荷パルス信号の波高値と、閾値設定部１４から入力される５つの基準電圧とをそれぞれ比較し、電荷パルス信号の波高値が各基準電圧より大きい場合に、パルス信号を計数器１３Ｃに出力する。すなわち、上述した５つの基準電圧と、増幅器１３Ａからの電荷パルス信号との比較結果を５系統のパルス信号として計数器１３Ｃに出力する。上記５つの基準電圧は、フォトンをエネルギー弁別するためのエネルギー閾値Ｅ１〜Ｅ５に対応するものである。
【００２８】
本実施形態では、エネルギー閾値Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５を、それぞれ２０ｋｅＶ，３０ｋｅＶ，４０ｋｅＶ，６５ｋｅＶ，１００ｋｅＶとする。これにより、エネルギー範囲１〜１５０ｋｅＶは、２０ｋｅＶより大きく３０ｋｅＶ以下であるエネルギー領域Ｗ１と、３０ｋｅＶより大きく４０ｋｅＶ以下であるエネルギー領域Ｗ２と、４０ｋｅＶより大きく６５ｋｅＶ以下であるエネルギー領域Ｗ３と、６５ｋｅＶより大きく１００ｋｅＶ以下であるエネルギー領域Ｗ４と、１００ｋｅＶより大きく１５０ｋｅＶ以下であるエネルギー領域Ｗ５とに分けられる。
【００２９】
計数器１３Ｃは、電圧比較器１３Ｂからの５系統のパルス信号をそれぞれ計数し、計数処理部１３Ｄに出力する。計数処理部１３Ｄは、上記５系統のパルス信号の計数値を基に、エネルギー閾値Ｅ１〜Ｅ５のうち隣接するエネルギー閾値でそれぞれ弁別される計数値の差分を取ることによって、エネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５内の計数値を算出する。
【００３０】
上記放射線検出器１０の構成では、複数の放射線検出素子１２毎に生成された電荷パルス信号がそれぞれエネルギー弁別されて、放射線検出素子１２毎にエネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５別の計数値が取得される。そして、被撮像物３を検査する場合には、被撮像物３を走査しているため、走査位置毎に各放射線検出素子１２に対応したエネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５別の計数値が取得されることになる。
【００３１】
放射線検出器１０は、エネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５別の計数値を検出データとして制御装置３０に出力する。
【００３２】
制御装置３０は、例えばパーソナルコンピュータであり、放射線検出器１０からの検出データを基に被撮像物３の構成材料を判定する判定手段３１と、上記検出データを基に被撮像物３の放射線画像を構成し表示する画像表示部３２と、検出データ等の種々のデータや所定のプログラム等を格納する記憶部３３と、操作者からのデータの入力及び各種指示の入力を受け付ける入力部３４と、制御装置３０の各構成要素や放射線検出器１０を制御する制御部３５とを含んで構成される。
【００３３】
判定手段３１は、演算部３１Ａと判定部３１Ｂとを含む。演算部３１Ａは、検出データを基に画素毎のエネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５別の吸収値を算出する。より具体的には、それぞれ同一のエネルギー（またはエネルギー領域）において、吸収前の放射線Ｒ、すなわち、被撮像物３を透過していない放射線Ｒを検出した場合の計数値をＡとし、被撮像物３を透過した後の放射線Ｒを検出した場合の計数値をＩとし、吸収値をＴとしたとき、吸収値Ｔを以下の式（１）によって算出する。
【数１】
2009014624.tif 000003
【００３４】
判定部３１Ｂは、演算部３１Ａで算出された吸収値のエネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５に対する変動パターンを、記憶部３３に格納されているエネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５に対する基準変動パターンＰ１〜Ｐ５の何れかに判定する。判定部３１Ｂは、被撮像物３の放射線画像を構成する画素毎の検出データ、すなわち、走査位置毎の各放射線検出素子１２からの電荷パルス信号に対応する計数値を基に算出される吸収値の変動パターンを基に上記判定を実施する。
【００３５】
ここで、図２を利用して上記基準変動パターンＰ１〜Ｐ５について説明する。図２は、基準変動パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５の模式図である。図２の横軸はエネルギー領域を示しており、縦軸は吸収係数を示している。各基準変動パターンＰ１〜Ｐ５は、図２に示すように、一番低いエネルギー領域Ｗ１の吸収係数で規格化しておくことが好ましい。この場合、各エネルギー領域での変化の仕方が明確になり、パターンの比較が容易になるからである。
【００３６】
基準変動パターンＰ１〜Ｐ５は、周期律表の元素を放射線の吸収特性に応じて５つの基準材料Ｍ１〜Ｍ５に分類した場合に、各基準材料Ｍ１〜Ｍ５の放射線の吸収係数（又は減弱係数）の変化パターンを示すものである。各基準変動パターンＰ１〜Ｐ５は、次のような特徴を有する。
【００３７】
基準変動パターンＰ１は、吸収にエネルギー依存性がないパターンである。このようなパターンを示す物質は、周期律表において１Ｈから１０Ｎｅまでが対応する。また、基準変動パターンＰ２は、低エネルギー領域で主に吸収が変化するパターンである。このようなパターンを示す物質は、周期律表において１１Ｎａから１８Ａｒまでが対応する。基準変動パターンＰ３は、エネルギー領域全体で吸収が変化するパターンである。このようなパターンを示す物質は、周期律表において１９Ｋから５０Ｓｎまでが対応する。基準変動パターンＰ４は、中エネルギー領域に吸収端のあるパターンである。このようなパターンを示す物質は、周期律表において５５Ｃｓから７１Ｌｕまでに対応する。基準変動パターンＰ５は、高エネルギー領域に吸収端のあるパターンである。このようなパターンを示す物質は、周期律表において７２Ｈｆから８６Ｒｎに対応する。
【００３８】
なお、周期律表において８６Ｒｎよりも大きい原子番号の元素群においても適用が可能であり、さらに、エネルギー領域を更に細分化することで、基準変動パターンを各元素毎に設定し、各元素毎での判定も可能となる。しかしながら、本実施形態では、説明を簡便にする便宜上、上記した５つのパターンにて分類することとする。また、実際に、周期律表の元素を放射線の吸収特性に応じて分類した５つのパターンであれば、一般的な材料を用いた被撮像物３に対して、おおよその構成材料情報を得ることができる。
【００３９】
基準変動パターンＰ１〜Ｐ５が基準材料Ｍ１〜Ｍ５における吸収係数のエネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５に対する変化パターンに対応しているため、変動パターンを基準変動パターンＰ１〜Ｐ５の何れかに判定することで、判定部３１Ｂは、被撮像物３の構成材料を基準材料Ｍ１〜Ｍ５の何れかに判定できることになる。
【００４０】
ところで、上記５種類の基準変動パターンＰ１〜Ｐ５はエネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５の設定の仕方に依存している。本実施形態では、上記５種類の基準変動パターンＰ１〜Ｐ５を採用できるようにエネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５を設定している。
【００４１】
例えば、基準変動パターンＰ４及び基準変動パターンＰ５を他のパターンから分別するために、エネルギー閾値Ｅ３は、基準変動パターンＰ４を示す物質の原子番号エリアのもっとも小さい原子番号元素の吸収端エネルギーに設定している。具体的には、エネルギー閾値Ｅ３を、５５Ｃｓの吸収端４０ｋｅＶとしている。
【００４２】
エネルギー閾値Ｅ４は、基準変動パターンＰ４を示す物質の原子番号エリアの最も大きい原子番号元素と、基準変動パターンＰ５を示す物質の原子番号エリアのうち最も小さい原子番号元素の吸収端の間に設定されている。具体的には、エネルギー閾値Ｅ４をＬｕの吸収端６３．３ｋｅＶと、Ｈｆの吸収端６５．４ｋｅＶの間の６５ｋｅＶとしている。
【００４３】
そして、エネルギー閾値Ｅ５は、基準変動パターンＰ５を示す物質の原子番号エリアの最も大きい原子番号元素の吸収端とＸ線の最大エネルギー（１５０ｋｅＶ）の間に設定されている。すなわち、Ｒｎ吸収端９８．４ｋｅＶと、１５０ｋｅＶの間の１００ｋｅＶとしている。
【００４４】
再度、図１を利用して放射線検出器１０の構成について説明する。画像表示部３２は、各基準変動パターンＰ１〜Ｐ５に判定された変動パターンを示す画素を、基準変動パターンＰ１〜Ｐ５毎に差別化して表示することで、被撮像物３に含まれる基準材料Ｍ１〜Ｍ５からなる部分毎の放射線画像を構成し表示する。
【００４５】
記憶部３３は、判定部３１Ｂで使用する複数の基準変動パターンＰ１〜Ｐ５、放射線検出器１０から入力される検出データ、演算部３１Ａで算出された画素毎のエネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５別の吸収値、判定部３１Ｂでの判定結果及び閾値設定部１４で設定すべきエネルギー閾値及び所定のプログラム等を格納する。
【００４６】
入力部３４は、操作者からの種々のデータの入力や、放射線検出装置１の制御用の指示などの入力を受け付ける。入力部３４は、例えば、基準変動パターンＰ１〜Ｐ５を構成する各エネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５の吸収係数や、閾値設定部１４で設定すべきエネルギー閾値Ｅ１〜Ｅ５等の操作者からの入力を受け付ける。入力部３４をとおして入力されたデータは記憶部３３に格納される。また、入力部３４を介して基準変動パターンＰ１〜Ｐ５を新たに入力することで、基準変動パターンＰ１〜Ｐ５を変更することも可能であるため、入力部３４は、基準変動パターン変更手段としても機能させることもできる。
【００４７】
また、制御部３５は、入力部３４から入力される操作者の指示等に応じて制御装置３０の各構成要素及び放射線検出器１０を制御する。この制御は、記憶部３３に予め入力されているプログラムを実行することで実施される。また、制御部３５は、入力部３４からエネルギー閾値Ｅ１〜Ｅ５が入力された場合、その入力されたエネルギー閾値Ｅ１〜Ｅ５に対応する基準電圧を閾値設定部１４を介して電圧比較器１３Ｂに入力せしめる。これにより、エネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５が変更されることになるので、制御部３５及び閾値設定部１４は、エネルギー領域変更手段として機能していることになる。制御部３５による種々の制御は、記憶部３３に予め入力されている所定のプログラムを実行することで実施される。
【００４８】
以上の説明では、放射線検出器１０と制御装置３０とは分離されており、そられが制御可能に接続されているとしたが、放射線検出器１０と制御装置３０とは一体的なものであってもよい。例えば、制御装置３０の各構成要素が放射線検出器１０に含まれているとすることもできる。この場合には、閾値設定部１４の機能を制御部３５に含ませることも可能である。また、演算部３１Ａで実施する吸収値の計算は、計数処理部１３Ｄで実施してもよい。この場合、計数処理部１３Ｄは、判定手段３１の一部としても機能することになる。
【００４９】
次に、被撮像物３を検査するための放射線検出装置１による放射線Ｒの検出方法について説明する。以下では、説明の便宜上、放射線源２から出力され被撮像物３を通過していない放射線Ｒを放射線Ｒ１とも称す。この場合、放射線源２からは放射線Ｒ１が出力されていることになる。そして、被撮像物３を通過した場合において被撮像物３通過後の放射線Ｒ（Ｒ１）を放射線Ｒ２とも称す。
【００５０】
図３は、本実施形態で放射線Ｒを利用して検査する被撮像物の一例の平面図である。図３に示すように、本実施形態における被撮像物３は、基準材料Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５から構成される被撮像物３１，３２，３３，３４，３５が重ならずに配置されているものとする。また、記憶部３３には、基準変動パターンＰ１〜Ｐ５が予め格納されており、電圧比較器１３Ｂには、制御部３５及び閾値設定部１４を介して５つのエネルギー閾値Ｅ１〜Ｅ５に対応する５つの基準電圧が入力されているものとする。
【００５１】
図４は、本実施形態における放射線の検出方法の一例のフローチャートである。被撮像物３を検査するために放射線検出装置１を利用して放射線Ｒを検出する場合、先ず、放射線源２と放射線検出器１０との間に配置しない状態で、放射線源２から放射線Ｒ１を出力し、その放射線Ｒ１を放射線検出器１０で検出する。ラインセンサ１１の各放射線検出素子１２に放射線Ｒ１が入射すると、放射線検出素子１２は、放射線Ｒ１が入射する度に、その放射線Ｒ１のエネルギーに応じた波高値を有する電荷パルス信号を生成し、増幅器１３Ａに出力する（第１検出工程Ｓ１１）。
【００５２】
増幅器１３Ａは、放射線検出素子１２からの電荷パルス信号を増幅及び波形整形した後、電荷パルス信号を電圧比較器１３Ｂに入力する。電圧比較器１３Ｂは、放射線検出素子１２からの電荷パルス信号の波高値と、閾値設定部１４から入力されている５つの基準電圧とをそれぞれ比較し、各基準電圧に基づいてエネルギー弁別して５系統のパルス信号を計数器１３Ｃに出力する。
【００５３】
計数器１３Ｃは、５系統のパルス信号をそれぞれ計数して、計数処理部１３Ｄに出力する。計数処理部１３Ｄは、計数器１３Ｃから入力された計数値を基に、エネルギー領域W１〜W５別の計数値をそれぞれ算出し、検出データとして制御装置３０に出力する（第１計数工程Ｓ１２）。制御装置３０は、計数処理部１３Ｄからの検出データを記憶部３３に格納する。
【００５４】
次に、図１に示したように、放射線源２と放射線検出器１０との間に被撮像物３を配置した後、放射線源２から放射線Ｒ１を出力し、被撮像物３を透過した後の放射線Ｒ１である放射線Ｒ２を放射線検出器１０により検出する。この際、被撮像物３を走査しながら、被撮像物３を通過した放射線Ｒ２を放射線検出器１０で検出する。ラインセンサ１１の各放射線検出素子１２に放射線Ｒ２が入射すると、放射線検出素子１２は、放射線Ｒ２が入射する度に、その放射線Ｒ２のエネルギーに応じた波高値を有する電荷パルス信号を生成し、増幅器１３Ａに出力する（第２検出工程Ｓ１３）。
【００５５】
増幅器１３Ａは、放射線検出素子１２からの電荷パルス信号を増幅及び波形整形した後、電荷パルス信号を電圧比較器１３Ｂに入力する。電圧比較器１３Ｂは、放射線検出素子１２からの電荷パルス信号の波高値と、閾値設定部１４から入力されている５つの基準電圧とをそれぞれ比較し、各基準電圧に基づいてエネルギー弁別して５系統のパルス信号を計数器１３Ｃに出力する。
【００５６】
計数器１３Ｃは、５系統のパルス信号をそれぞれ計数して、計数処理部１３Ｄに出力する。計数処理部１３Ｄは、計数器１３Ｃから入力された計数値を基に、エネルギー領域W１〜W５別の計数値をそれぞれ算出し、検出データとして制御装置３０に出力する（第２計数工程Ｓ１４）。
【００５７】
制御装置３０は、計数処理部１３Ｄからの検出データを記憶部３３に格納する。被撮像物３が放射線Ｒ１により走査されているため、記憶部３３には、走査位置毎の各放射線検出素子１２に対応するエネルギー領域別の計数値が検出データとして格納される。すなわち、記憶部３３には、被撮像部３の放射線画像を構成する画素毎の検出データが格納される。
【００５８】
制御部３５は、被撮像物３の放射線Ｒ１による走査が終了し、記憶部３３に全検出データが格納されると、判定手段３１に、被撮像物３の画素毎の構成材料を判定せしめる。構成材料の判定方法について説明する。
【００５９】
演算部３１Ａは、第１計数工程１１及び第２計数工程１２においてそれぞれ取得された各画素に対応する検出データを基に被撮像物３の吸収値を算出する。具体的には、第１計数工程Ｓ１２で取得した計数値を式（１）におけるＡとし、第２計数工程Ｓ１４で取得した計数値を式（１）におけるＩとして吸収値Ｔを算出する。次いで、判定部３１Ｂが、吸収値のエネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５に対する吸収値の変動パターンを、記憶部３３に予め格納されている５つの基準変動パターンＰ１〜Ｐ５と比較する。そして、判定部３１Ｂは、各変動パターンが、基準変動パターンＰ１〜Ｐ５の何れに対応するかを画素毎に判定する（材料判定工程Ｓ１５）。
【００６０】
画像表示部３２は、判定部３１Ｂの判定結果に基づいて、同じ基準変動パターンに判定された画素領域毎に放射線画像をそれぞれ構成し表示する（表示工程Ｓ１６）。これにより、図５（ａ）〜図５（ｅ）に示すように、被撮像物３に含まれる被撮像物３１〜３５毎の放射線画像を得ることができる。図５では、説明のために、被撮像物３１〜３５のうち視覚可能に表示すべきもの以外の部分は破線で示している。ここでは、被撮像物３１〜３５を別々に表示するものとして説明しているが、被撮像物３において被撮像物３１〜３５に対応する領域を色分けや模様分け等の視覚的区別が可能な表示をすることで差別化して表示するようにしてもよい。また、被撮像物３１〜３５毎の放射線画像は、例えば、エネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５別の計数値に基づいて構成することによって、エネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５別の各被撮像物３１〜３５の放射線画像を形成するようにしてもよい。
【００６１】
放射線検出装置１では、従来のように単なる高エネルギー／低エネルギーでの吸収の増減により被撮像物の構成材料の判定を実施するのではなく、５つのエネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５に対する吸収値の変動パターンにより被撮像物３の構成材料を判定している。その結果、例えば、Ｋ吸収端の有無やそのエネルギーが不明であっても被撮像物３の構成材料の特徴を取得することが可能である。更に、放射線Ｒを検出するエネルギー範囲が１ｋｅＶ〜１５０ｋｅＶであるため、Ｋ吸収端情報を含むとともに、その前後の吸収情報と合わせて構成材料の同定が可能となる。
【００６２】
そして、本実施形態では、基準変動パターンＰ１〜Ｐ５は、周期律表内の複数の元素を５つの基準材料Ｍ１〜Ｍ５に分類し、その基準材料Ｍ１〜Ｍ５に対する吸収計数の変動パターンとしている。そのため、放射線検出装置１における被撮像物３の構成材料を、前述したように基準材料Ｍ１〜Ｍ５の何れかに確実に判定できる。
【００６３】
これまでの説明では、基準変動パターンＰ１〜Ｐ５は予め入力され記憶部３３に格納されているとしたが、例えば、画像表示部３２に表示される放射線画像に応じて基準変動パターンＰ１〜Ｐ５を変更する基準変動パターン変更工程を更に有することも好ましい。これにより構成材料の判定に適した基準変動パターンを採用することが可能であり、結果として、より正確に構成材料を判定可能である。基準変動パターンＰ１〜Ｐ５の変更は、前述したように、入力部３４をとおして新しい基準変動パターンを入力することで可能である。
【００６４】
また、本実施形態では、エネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５を予め設定されているものとしたが、エネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５の少なくとも一つを制御部３５及び閾値設定部１４を介して変更するエネルギー領域変更工程を更に有することも好適である。この場合、放射線Ｒを適切な複数のエネルギー領域を利用して検出することが可能である。例えば、放射線源２を変えたとしても使用する放射線源２から出力される放射線Ｒに応じた複数のエネルギー領域を利用して放射線Ｒを検出することができる。エネルギー領域変更工程は、例えば、第１検出工程Ｓ１１前に実施することができる。
【００６５】
更に、本実施形態では、吸収値を算出する際に使用する被撮像物３の透過前の放射線量としての計数値を、被撮像物３に放射線Ｒ１を照射する工程の前に測定するとしたが、この場合に限定されない。例えば、放射線源２から出力される放射線Ｒ１の理論的な放射線量に対応する計数値を採用し、それを使用することも可能である。また、被撮像物３を通過していない放射線Ｒ１を検出し計数する工程（第１検出工程Ｓ１１及び第２計数工程Ｓ１２）は、少なくとも１回実施しておけばよい。また、第１検出工程Ｓ１１及び第１計数工程Ｓ１２と、第２検出工程Ｓ１３及び第２計数工程Ｓ１４との順番は、逆であってもよい。
【００６６】
（第２の実施形態）
次に、図６に示すように、５つの被撮像物４１〜４５の少なくとも一部が重なって構成される被撮像物４の構成材料の判定に有効な放射線検出装置及び放射線検出方法について説明する。なお、被撮像物４は、一例として、板状の被撮像物４１の表面上に被撮像物４２、被撮像物４３及び被撮像物４４が順に重なっていると共に、被撮像物４１の裏面上に被撮像物４５が重なっているものとする。また、被撮像物４１〜４５は、それぞれ基準材料Ｍ１〜Ｍ５から構成されているものとする。
【００６７】
図７は、第２の実施形態の放射線検出装置の構成を示すブロック図である。
【００６８】
放射線検出装置５が有する放射線検出器１０の構成は第１の実施形態の場合と同様であるため、説明を省略する。制御装置４０は、被撮像物４の構成材料を判定する判定手段４１と、判定手段４１の判定結果を基に被撮像物４の放射線画像を構成し表示する画像表示部４２とを備える点で図１に示した制御装置３０と主に相違するが、その他の構成は制御装置３０と同様である。上記相違点を中心にして説明する。
【００６９】
判定手段４１は、第１の実施形態の演算部３１Ａが有する演算機能と共に、判定部３１Ｂが有する判定機能を兼ね備えており、判定手段４１は、被撮像物４に基準材料Ｍ１〜Ｍ５が含まれていると仮定し、被撮像物３の吸収値のエネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５に対する変動パターンと、基準変動パターンとを利用して基準材料Ｍ１〜Ｍ５からなる部分の厚さを算出することによって、被撮像物４の構成材料を判定する。なお、「厚さ」とは、放射線Ｒの進行方向における長さである。判定手段４１で構成材料を判定する方法について具体的に説明する。
【００７０】
図８は、被撮像物の一点を透過した放射線を検出して取得される吸収値の変動パターン一例の模式図であり、図６に示した点ｐの位置を透過した放射線Ｒの検出結果に基づく吸収値の変動パターンを模式的に示している。図８中の横軸はエネルギー領域を示しており、縦軸は吸収値を示している。
【００７１】
被撮像物４に基準材料Ｍ１〜Ｍ５からなる部分が含まれると仮定し、それらの厚さをＸ１〜Ｘ５とすると、図８に示した変動パターンは、基準変動パターンＰ１〜Ｐ５に対して厚さＸ１〜Ｘ５を重みとして乗算したものを重ね合わせたものとして表される。よって、変動パターンと基準変動パターンＰ１〜Ｐ５とを利用することで厚さＸ１〜Ｘ５を算出できる。より具体的に説明する。
【００７２】
一つのエネルギー領域Ｗｍ（ｍは、１〜５の何れかの数）に対して、透過前の放射線量をＡｍ、透過後の放射線量をＩｍ、基準材料Ｍ１〜Ｍ５におけるエネルギー領域Ｗｍに対する吸収係数（減弱係数）をμｍ１、μｍ２、μｍ３、μｍ４、μｍ５とし、被撮像物４に含まれる各基準材料Ｍ１〜Ｍ５の厚さを、前述したようにＸ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５とする。
【００７３】
この場合、Ａｍ、Ｉｍ、μｍ１〜μｍ５、Ｘ１〜Ｘ５を用いて成立する吸収の式の両辺の対数をとって整理すると、次式が成り立つ。
【数２】
2009014624.tif 000004
そして、各ｍに対して式（２）が算出されることから５つの式が成立することになるので、それらをまとめると、次式のように表される。
【数３】
2009014624.tif 000005
ここで、Ｔｍ＝ｌｎ（Ａｍ／Ｉｍ）であり、判定手段４１で算出される吸収値である。
【００７４】
最小のエネルギー領域Ｗ１の吸収係数で他のエネルギー領域Ｗ２〜Ｗ５の吸収係数を規格化しておけば、次式のようになる。
【数４】
2009014624.tif 000006
【００７５】
判定手段４１では、式（４）をＸ１〜Ｘ５に対して解くことで、放射線Ｒの通過位置における各基準材料Ｍ１〜Ｍ５からなる部分の厚さＸ１〜Ｘ５を算出する。厚さＸ１〜Ｘ５が０又は計測誤差を考慮した微小値以外の値を有する場合には、その厚さＸ１〜Ｘ５を有する基準材料Ｍ１〜Ｍ５が被撮像物４に含まれることになるため、上記のように厚さＸ１〜Ｘ５を算出することで、被撮像物４の放射線通過位置での構成材料が判定されることになる。そして、判定手段４１が、被撮像物４における放射線Ｒの通過位置毎に（言い換えれば、画素毎に）基準材料Ｍ１〜Ｍ５からなる部分の厚さＸ１〜Ｘ５を算出することで、基準材料Ｍ１〜Ｍ５別の厚さデータを得ることできる。なお、前述したように、式（３）及び式（４）に記載のＴｍが吸収値に対応するため、判定手段４１は、式（３）又は式（４）を利用することで、吸収値を算出していることになり、この場合、式（３）又は式（４）における右辺が吸収値の変動パターンに対応することになる。
【００７６】
画像表示部４２は、判定手段４１で算出された厚さデータを基準材料Ｍ１〜Ｍ５別に画素にマッピングして被撮像物４の放射線画像を構成して表示することで、被撮像物４の構成材料別の放射線画像を表示する。例えば、基準材料Ｍ１からなる部分、すなわち、被撮像物４１の放射線画像を構成し表示する場合には、各画素に対応するＸ１の値をマッピングし、Ｘ１の値の大きさに応じて色分けや濃度分け等の視覚的区別が可能な表示をすればよい。
【００７７】
上記放射線検出装置５の構成において、放射線検出器１０と制御装置４０とは一体的なものであってもよいことは、第１の実施形態の場合と同様である。例えば、制御装置４０の各構成要素が放射線検出器１０に含まれていてもよい。
【００７８】
また、前述したように、判定手段４１では、式（３）又は式（４）を解くための演算を実行して基準材料Ｍ１〜Ｍ５の厚さを算出することによって被撮像物４に含まれる構成材料を判定していることになる。そのため、判定手段４１は、第１の実施形態の演算部３１Ａが有する演算機能と、判定部３１Ｂが有する判定機能とを兼ねているとして説明したが、これに限定されない。例えば、判定手段４１は、第１の実施形態の場合と同様に、演算機能を有する演算部３１Ａ及び判定機能を有する判定部３１Ｂをそれぞれ有していてもよい。
【００７９】
この場合、判定手段４１が有する演算部３１Ａは、式（３）又は式（４）を実施し、その演算結果としての基準材料Ｍ１〜Ｍ５の厚さＸ１〜Ｘ５を判定手段４１が有する判定部３１Ｂに入力する。そして、判定手段４１が有する判定部３１Ｂは、例えば、厚さＸ１〜Ｘ５を所定の値（例えば、計測誤差を考慮した微小値又は０）と比較し、当該所定の値より大きい厚さを有する基準材料Ｍ１〜Ｍ５が被撮像物４に含まれるとしてもよい。
【００８０】
また、判定手段４１が有する演算部３１Ａの機能の一部又は全部を計数処理部１３Ｄで実施することもできる。このように計数処理部１３Ｄが、判定手段４１が有する演算部３１Ａの機能の一部又は全部を有する場合、計数処理部１３Ｄは判定手段４１の一部としても機能することになる。なお、計数処理部１３Ｄが担う判定手段４１が有する演算部３１Ａの機能の一部としては、吸収値の計算が例示される。計数処理部１３Ｄで吸収値を計算した場合には、その計算結果を式（３）又は式（４）のＴｍに代入すればよい。
【００８１】
次に、被撮像物４を検査するために放射線検出装置５を利用した放射線検出方法について説明する。ここでは、図６に示した被撮像物４を撮像するものとする。また、基準変動パターンＰ１〜Ｐ５は、第１の実施形態と同様のものを使用すると共に、予め記憶部３３に格納されているとする。基準変動パターンＰ１〜Ｐ５及びエネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５が予め設定されていることも第１の実施形態と同様とする。また、以下では、説明の便宜上、放射線源２から出力され被撮像物４を通過していない放射線Ｒを放射線Ｒ１とも称す。この場合、放射線源２からは放射線Ｒ１が出力されていることになる。そして、被撮像物４を通過した場合において被撮像物４通過後の放射線Ｒ（Ｒ１）を放射線Ｒ２とも称す。
【００８２】
図９は、本実施形態における放射線検出方法の一例のフローチャートである。本実施形態の放射線検出方法において、図９に示す第１検出工程Ｓ２１から第２計数工程Ｓ２４までの工程は、第１の実施形態の第１検出工程Ｓ１１から第２計数工程Ｓ１４までの工程と同様である。
【００８３】
先ず、第１の実施形態の場合と同様に、放射線源２と放射線検出器１０との間に被撮像物４を配置しない状態で、放射線源２から放射線Ｒ１を出力し、放射線検出器１０で放射線Ｒ１を検出する。各放射線検出素子１２は、入射した放射線Ｒ１のエネルギーに応じた波高値を有する電荷パルス信号を生成し、増幅器１３Ａに出力する（第１検出工程Ｓ２１）。増幅器１３Ａは、入力された電荷パルス信号を増幅及び波形整形し、電圧比較器１３Ｂに出力する。電圧比較器１３Ｂは、入力された電荷パルス信号の波高値を、５つの基準電圧を基にエネルギー弁別して５系統のパルス信号として計数器１３Ｃに出力する。計数器１３Ｃは、５系統のパルス信号をそれぞれ計数して、計数処理部１３Ｄに出力する。計数処理部１３Ｄは、計数器１３Ｃから入力された計数値を基に、エネルギー領域W１〜W５別の計数値をそれぞれ算出し、検出データとして制御装置３０に出力する（第１計数工程Ｓ２２）。制御装置３０は、計数処理部１３Ｄからの検出データを記憶部３３に格納する。
【００８４】
次いで、放射線源２と放射線検出器１０との間に被撮像物４を配置した後、放射線源２から放射線Ｒ１を出力し、被撮像物４を透過した放射線Ｒ２を放射線検出器１０によって検出する。この際、被撮像物４を走査しながら、被撮像物４を通過した放射線Ｒ２を放射線検出器１０で検出する。各放射線検出素子１２は、入射した放射線Ｒ２のエネルギーに応じた波高値を有する電荷パルス信号を生成し、増幅器１３Ａに出力する（第２検出工程Ｓ２３）。増幅器１３Ａは、入力された電荷パルス信号を増幅及び波形整形した後、電圧比較器１３Ｂに出力する。電圧比較器１３Ｂは、入力された電荷パルス信号を、５つの基準電圧に基づいてエネルギー弁別して５系統のパルス信号を計数器１３Ｃに出力する。計数器１３Ｃは、５系統のパルス信号をそれぞれ計数して、計数処理部１３Ｄに出力する。計数処理部１３Ｄは、計数器１３Ｃから入力された計数値を基に、エネルギー領域W１〜W５別の計数値をそれぞれ算出し、検出データとして制御装置３０に出力する（第２計数工程Ｓ２４）。
【００８５】
制御装置４０の記憶部３３は、放射線検出器１０から入力された検出データを格納する。制御部３５は、被撮像物４の走査が終了し、検出すべき全検出データが記憶部３３に格納されると、判定手段４１に被撮像物４の構成材料を判定せしめる。
【００８６】
判定手段４１は、エネルギー領域Ｗｍの計数値を式（４）におけるＩｍとし、被撮像物４を配置せずに放射線Ｒ１を直接検出した場合のエネルギー領域Ｗｍの計数値を式（４）におけるＡｍとして基準材料Ｍ１〜Ｍ５の厚さＸ１〜Ｘ５を算出する。判定手段４１は、算出結果に基づいて、被撮像物４に含まれる構成材料を判定する（材料判定工程Ｓ２５）。判定手段４１は、上記判定を画素毎に実施し、その判定結果を記憶部３３に出力する。
【００８７】
画像表示部４２は、記憶部３３に格納された判定手段４１での判定結果としての基準材料Ｍ１〜Ｍ５別の厚さデータを、基準材料Ｍ１〜Ｍ５別に各画素にマッピングすることによって、図１０に示すように、被撮像物４に含まれる構成材料別の放射線画像を構成し表示する（表示工程Ｓ２６）。
【００８８】
図１０は、被撮像物の構成材料別の放射線画像を示す図である。図１０（ａ）〜図１０（ｅ）は、それぞれ基準材料Ｍ１〜Ｍ５からなる部分の放射線画像であり、被撮像物４１〜４５の放射線画像に対応する。図１０（ｂ）〜図１０（ｅ）では、被撮像物４２〜４５の被撮像物４１に対する位置を明確にするために、被撮像物４１の形状を破線で示している。
【００８９】
放射線検出装置５においても、従来のように単なる高エネルギー／低エネルギーでの吸収の増減により材料の判定を実施するのではなく、５つのエネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５に対するカウント数の変動パターンにより判定している。その結果、例えば、Ｋ吸収端の有無やそのエネルギーが不明であっても被撮像物の材料の特徴を取得することが可能である。更に、放射線Ｒを検出するエネルギー範囲が１ｋｅＶ〜１５０ｋｅＶであるため、Ｋ吸収端情報を含むとともに、その前後の吸収情報と合わせて、より確実に材料の同定が可能となる。
【００９０】
そして、本実施形態では、被撮像物４に基準材料Ｍ１〜Ｍ５が含まれていると仮定し、基準材料Ｍ１〜Ｍ５の厚さを算出することで、被撮像物４の構成材料を判定している。その結果、図６に示したように、被撮像物４１〜４５の少なくとも２つが重なっているような被撮像物４に対しても、被撮像物４１〜４５の構成材料を特定でき、結果として、被撮像物４に含まれる複数の構成物質を同定できることになる。
【００９１】
また、上記のように厚さを算出しているため、特定の放射線通過領域における構成材料の被撮像物４における含有比率を算出することも可能である。更に、厚さデータに基づいて構成材料別の放射線画像を画像表示部で構成し表示しているため、異なる構成材料からなる部分の形状などの判別が容易である。本実施形態でも、基準変動パターン変更工程及びエネルギー領域変更工程を有してもよいことは、第１の実施形態と同様である。
【００９２】
本実施形態では、被撮像物４に基準材料Ｍ１〜Ｍ５が含まれていると仮定し、基準材料Ｍ１〜Ｍ５の厚さを算出することで、被撮像物４の構成材料を判定している。この場合、基準材料Ｍ１〜Ｍ５の各厚さが、被撮像物４内の各基準材料Ｍ１〜Ｍ５の含有量に対応する。しかしながら、被撮像物４が基準材料Ｍ１〜Ｍ５の混合物（例えば合金）の場合であっても、その混合物中での基準材料Ｍ１〜Ｍ５の含有量を取得することもできる。この場合、上記した計算式においてＸ１〜Ｘ５が含有量となるが、この含有量も、やはり測定部位における基準材料Ｍ１〜Ｍ５の厚さとして算出される。つまり、材料ＭAを何％、材料ＭBを何％含む、ということではなく、材料ＭAを何ミリ、材料ＭBを何ミリ積んだ状態であるとして算出されることになる。これは、例えば、基準材料Ｍ１〜Ｍ５の各々からなる部分がそれぞれ厚さ方向に分散している場合も同様である。
【００９３】
また、本実施形態では、被撮像物４の透過前のエネルギー領域Ｗｍの放射線量Ａｍを、被撮像物４に放射線Ｒ１を照射する工程の前に測定するとしたが、例えば、放射線源２から出力される放射線Ｒ１の理論的な数値を採用し、予め入力していてもよい。また、判定手段４１は、式（４）を使用して厚さＸ１〜Ｘ５を算出するとしたが、式（３）を使用することも可能である。
【００９４】
更に、本実施形態においても、第１の実施形態の場合と同様に、上記被撮像物４を通過していない放射線Ｒ１を検出する工程（第１検出工程Ｓ２１及び第１計数工程Ｓ２２）は、少なくとも１回実施しておけばよい。また、第１検出工程Ｓ２１及び第１計数工程Ｓ２２と、第２検出工程Ｓ２３及び第２計数工程Ｓ２４との順番は、逆であってもよい。
【００９５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は第１及び第２の実施形態に限定されない。例えば、基準変動パターンＰ１〜Ｐ５を示す基準材料Ｍ１〜Ｍ５の各々は、合金等のように複数の元素からなるものとしてもよい。そして、このように複数の元素を含む基準材料の基準変動パターンを利用することで、例えば、第１の実施形態の放射線検出装置を利用した放射線検出方法においても、放射線の進行方向に異なる材料からなる部分が嵩っている被撮像物の構成材料を判定することも可能である。
【００９６】
また、基準変動パターンＰ１〜Ｐ５は、入力部から基準変動パターンＰ１〜Ｐ５を構成する各エネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５の吸収係数を入力することで予め放射線検出装置１，５に設定されているとしたが、次のようにして設定してもよい。すなわち、計測対象としての被撮像物３，４に放射線Ｒを照射する前に、予め所定の基準材料に放射線Ｒを照射して、各エネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５の計数値を取得し、それらの変動パターンを基準変動パターンとして設定してもよい。更に、これまでの説明では、５つの基準変動パターンＰ１〜Ｐ５を利用したが、基準変動パターンの数は、エネルギー範囲１〜１５０ｋｅＶを分けるエネルギー領域の数に少なくとも対応していればよく、エネルギー領域の数より多くてもよい。また、第１及び第２の実施形態を組み合わせることもできる。例えば、第１の実施形態の放射線検出装置１で被撮像物の検査を実施し構成材料を判定した後、構成材料の重なりなどにより第1の実施形態での判定が困難と思われる領域に対して、第２の実施形態を実施することで判定を行っても良い。
【００９７】
また、エネルギー範囲１〜１５０ｋｅＶを５つのエネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５に分けて各エネルギー領域Ｗ１〜Ｗ５毎の計数値を取得するようにしているが、通常のエネルギーサブストラクションを考慮すれば、エネルギー範囲１〜１５０ｋｅＶは、少なくとも３つのエネルギー領域に分けられていればよい。
【００９８】
更に、放射線検出部１１は、ラインセンサとしたが、複数の放射線検出素子１２が２次元的に配列された構成としても良いし、例えば、１つの放射線検出素子１２からなるとすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明に係る放射線検出装置の一実施形態のブロック図である。
【図２】基準変動パターンの模式図である。
【図３】被撮像物の一例の平面図である。
【図４】図１に示した放射線検出装置を利用した放射線検出方法の一例のフローチャートである。
【図５】構成材料別の被撮像物の放射線画像の模式図である。
【図６】被撮像物の他の例の平面図である。
【図７】本発明に係る放射線検出装置の他の実施形態のブロック図である。
【図８】変動パターンの模式図である。
【図９】図７に示した放射線検出装置を利用した放射線検出方法の一例のフローチャートである。
【図１０】図６に示した被撮像物に対する構成材料別の被撮像物の放射線画像の模式図である。
【符号の説明】
【０１００】
１，５…放射線検出装置，３，４…被撮像物，３１，３２，３３，３４，３５…被撮像物（基準材料からなる部分）、４１，４２，４３，４４，４５…被撮像物（基準材料からなる部分）、１０…放射線検出器、１１…ラインセンサ（放射線検出部）、１３…信号処理手段、３０，４０…制御装置、３１，４１…判定手段、３２，４２…画像表示部、Ｒ，Ｒ１，Ｒ２…放射線。
【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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