技術紹介

デジタル放射線透過試験（D-RT）についてのIIC の取り組み
中町鴻 *1

Nakamachi Ko

佐藤雅保 *2

Sato Masamori

田北雅彦 *3

Takita Masahiro

工業分野における溶接構造物や鋳造品の放射線検査では、フィルムを撮影媒体とした画像の合否・判定が主流であったが、デジタル放射線透過試験（D-RT）の JIS 規格化により、イメージングプレート（IP）やフラットパネルディテクタ（FPD）等の電子デバイスを用いた規格に沿った撮影が可能となった。横浜検査部では、20 年以上前から D-RT 装置を導入し、今回の JIS 規格化の原案にもかかわっている。現在では、D-RT における極厚物の撮影技法について検討を進めている。
キーワード：放射線透過試験（RT）、デジタル放射線透過試験（D-RT）、デジタルラジオグラフィ（DR）、イメージングプレート（IP）、平板型半導体検出器（フラットパネルディテクタ：FPD）、フィルムデジタイザ

1. はじめに

2. D-RT 撮影の概要
2.1 D-RT の特徴

デジタル放射線透過試験（D-RT）には、さまざまな放射線検査用電子デバイスがあるが、当社

D-RT はフィルム RT（F-RT）に比べて、作業のでは、イメージングプレート（IP）とフラットパ効率性・データの長期保存性・データ検索の利便ネルディテクタ（FPD）を用いた撮影を行ってい性などの特徴がある。D-RT は「デジタル出力をる。IP はフィルムと同様に試験体に密着配置が持つ検出器により画像化する手法」と「X 線フィ可能であり、FPD は画像の積分処理やリアルタルムなどのアナログ情報をデジタルの形で画像化イム性に優れている。また、フィルムデジタイザする手法」、上記 2 つに大別される。F-RT と D-RT

は、従来の JIS 規格によるフィルム撮影にデジタの比較を表 1 に示す。

ルデータ化した画像処理等の付加価値を付与する

D-RT は F-RT と比べて、放射線の感度やダイことができるため、D-RT システムとして採用しナミックレンジに優れている。また、現像処理がている。本稿では、これらの装置を用いた D-RT

不要なことから作業性に優れ、FPD では機種に撮影の概要、D-RT における極厚物の撮影技法のよって画像の積分処理や動画の撮影にも対応して検討試験について紹介する。

いる。D-RT の画像は、電子データであるため、*1：検査事業部*2：検査事業部*3：検査事業部

横浜検査部
横浜検査部
横浜検査部

部長
次長

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IIC REVIEW/2018/04. No.59

かさばらず長期保存による画像劣化の心配もな

図 2 に IP、図 3 に IP スキャナ、図 4 にフィルムい。また、D-RT では、取得した画像データに画デジタイザの写真を示す。また、図 5 に各撮影像処理を施すことで、濃淡やコントラストを最適手法の装置体系を示す。

な条件に調整することができる。F-RT についても、撮影済みのフィルムをフィルムデジタイザに読みこませ、透過画像のデジタルデータ化を行うことで、画像処理を適用することができる。
表1

フィルム RT（F-RT）とデジタル RT（D-RT）
  の比較

図2

イメージングプレート（IP）

2.2 D-RT 装置
D-RT 装置は、撮影媒体（検出器）、パソコン、高精細モニタで構成され、IP を用いる場合は、IP スキャナが必要となる。また、撮影済みの X 線フィルムなどのアナログ画像をデジタル画像化するためには、フィルムデジタイザを用いる。図 1 に FPD、

図1

図3

フラットパネルディテクタ（FPD）

イメージングプレート（IP）スキャナ

図4—18—

フィルムデジタイザ

図5

各撮影手法の装置体系

2.3 IP、FPD を用いた撮影

2.4 D-RT の適用例
（1）IP による撮影

IP は、ある程度変形させて扱うことができるため、試験体に密着配置することができ、フィル

図 6 に据付け済みのひずみゲージを撮影した

ムに近い感覚で撮影することができる。撮影した透過画像を示す。撮影には、200kV の X 線装置

IP は、IP スキャナでデジタル画像をパソコンへと高精細タイプの IP を用い、出張検査として RT取り込み、それと同時に放射線の情報を消去するを実施した。透過画像を拡大して観察をすると、ことで、繰返し撮影に使用することができる。取0.1mm 程度の配線やその接合部を確認することがり込んだデジタル画像は、ソフトウェアによるさでき、IP による出張 RT においても十分な像質がまざまな画像処理を施し、最適な条件へ調整する。

得られることが確認できる。

でき上がったデジタル画像は、電子データとして（2）FPD による撮影
図 7 に鋳造製品を撮影した透過画像を示す。撮共有・管理することができ、CD-R 等の記録メディアに書き出し、お客様へ納品する。

影には、200kV の X 線装置と FPD を用いた。鋳FPD は、有線または無線にて直接パソコンへデ造製品は、複雑な形状のものが多く、また透過厚ジタル画像を取り込むことができるため、より作も製品の部位によってさまざまである。このよう業性の高い撮影作業が可能である。これらの撮影な製品を撮影する場合、通常は感度の異なるフィ方法は、現像処理が不要である。また、装置の小ルムを複数枚用いるか、狙った透過厚ごとに撮影型化・軽量化も進んできているため、車に X 線条件を変える必要がある。FPD では、撮影過程装置とパソコンを搭載すれば放射線検査設備の移で画像の積分処理があるため、広い透過厚に対し動が容易に可能であり、出張検査等に大変有効でてもある程度コントラストを落とさずに撮影するある。

ことができる。

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フォーカス X 線装置は、焦点寸法が極めて小さく、拡大撮影に大変適している。通常の X 線装置の焦点寸法は、数 mm 程度であるが、本撮影に用いたマイクロフォーカス X 線装置は 5mm である。

図6

据付け済みのひずみゲージを撮影した透過画像（高精細タイプの IP）

図8

半導体部品を拡大撮影した透過画像（フィルム）

図 9 に拡大撮影の配置図（通常の X 線装置）、図 10 に拡大撮影の配置図（マイクロフォーカスX 線装置）を示す。通常、X 線による透過画像を撮影する場合、透過画像のボケを小さくするために試験体とフィルムを密着させ、試験体と同じ大きさの像が得られる拡大無しの撮影を行う。拡大撮影の場合、試験体をフィルムから離し線源側へ
図7鋳造製品を撮影した透過画像（FPD）寄せて配置し、試験体を線源側へ寄せて配置するほど高い拡大率の透過画像が得られる。このとき、（3）マイクロフォーカス X 線装置による拡大撮影

通常の X 線装置では、焦点寸法が大きく透過画

図 8 に半導体部品を拡大撮影した透過画像を像にボケが生じてしまうが、マイクロフォーカス示す。撮影には、マイクロフォーカス X 線装置

X 線装置では、焦点寸法が極めて小さいため、ボとフィルムを用いており、撮影した後に、フィルケの少ない鮮明な拡大透過画像を得ることができムデジタイザにてデジタル画像化した。マイクロる。図 8 の拡大率は、50 ～ 60 倍程度であり、径—20—

10mm 程度のボンディングワイヤやその接着部分

3. 高エネルギー X 線による厚肉試験体へのD-RT の適用を確認することができる。

3.1 試験概要
従来、厚肉試験体への RT は、高エネルギー X線に対して F-RT が使われてきたが、D-RT の国内規格化に伴い、試験コストの低減や環境負荷の低減等の観点から、D-RT の適用が期待されている。本項では、厚肉試験体、高エネルギー X 線について F-RT と D-RT による比較・検討試験を行った結果を紹介する。
3.2 試験方法
撮影対象は、タングステン球を溶接部に挿入した突合せ溶接試験体であり、溶接後に機械加工を行ってある板厚 76mm の平板である。X 線装置には、LINATRON M9 を用い、9MeV の高エネルギーX 線に対して、フィルム、IP、FPD で撮影を行った。X 線焦点－フィルム間距離（FFD）は、2,000mm
図9拡大撮影の配置図（通常の X 線装置）程度とし、照射時間および FPD の積分処理条件（露出時間、取り込み画像フレーム数）等は、それぞれ最適な画像が得られるように設定した。また、フィルムおよび IP の画像を取り込む際の、デジタイザのスキャンピッチは 50mm とした。図 11に LINATRON M9 の撮影における機器の配置を示す。

図 10

拡大撮影の配置図（マイクロフォーカスX 線装置）—

図 11 LINATRON M9 の撮影における機器の配置
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3.3 結果
図 12 ～図 14 に 9MeV の高エネルギー X 線により撮影したフィルム、IP、FPD の放射線透過画像を示す。図 14 は、従来のフィルム画像とは異なり、撮像過程で積分処理があるため、独特のコントラストが得られている。フィルムと FPD の画像では複線形像質計（Duplex Wire）、JIS 線形透過度計、ASTM 有孔形透過度計の像が比較的鮮明に写っている。しかし、図 13 は全体的に散乱線の影響なのかムラがあり、鮮明さに欠ける結果と図 12（1）なった 。

9MeV、フィルム RT（F-RT）画像（t = 76）

本試験では、板厚 76mm の他に 240mm、300mmについても撮影試験を行った。板厚 240mm の厚肉試験体では FPD を適用できるが、それ以上の板厚になると撮影時間の観点から、IP での撮影が適していることがわかった。300mm を超える極厚肉の試験体には、総合的にフィルムを用いることが無難であるが、高精細タイプの IP についても照射時間の観点から候補として挙げられる可能性がある。
図 13

4. D-RT の JIS 規格化について

9MeV、イメージングプレート（IP）
RT 画像（t = 76）

2017 年 9 月 20 日、「JIS Z 3110：2017：溶接継手の放射線透過試験方法－デジタル検出器による X線及び g 線撮影技術」が発行された。これにより、今後は徐々に D-RT の普及が進み、フィルムとの置き換えが可能になる分野が増えると予想される。本章では、JIS Z 3110 の内容を元に、D-RT 特有の考え方や F-RT と異なる点について紹介する。
F-RT では、フィルム濃度やコントラストで透過画像の管理を行うが、D-RT ではグレイ値（GV）や信号対ノイズ比（SNR）、基本空間分解能（SRb）といった指標を用いて数値管理を行う。
GV とは、IP や FPD に記録された放射線の強度を表す数値であり、これには本来の放射線の強図 14

度のゆらぎや、デジタル化される過程で生じるノ—

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9MeV、フラットパネルディテクタ（FPD）
RT 画像（t = 76）

イズが 含 ま れ て い る。GV は 放 射 線 の 信 号 成 分

るディップの深さが 20％以下となる最初の針金（Signal）とノイズ成分（Noise）からなると考え対を確認する。このとき、対応する針金径およびられ、次の式（1）で表す。

針金と針金の間隔を SRb とする 。

（4）

（1）

GV = Signal + Noise

ただし、Signal は平均値あるいは中央値、Noiseは標準偏差として扱う。また SNR は、Signal と（2）Noise の比であり、次の式（2）で表す 。
SNR = Signal / Noise（2）

D-RT では、Duplex Wire を撮影した透過画像に

図 15

Duplex Wire の形状

図 16

基本空間分解能（SRb）

対し、針金対がどこまで分離して識別できるかどうかで像質を決め、針金対の分離の度合いを示す
指 標 と し て SRb を 用 い る。 図 15 に Duplex Wireの形状、図 16 に基本空間分解能（SRb）を示す。
Duplex Wire は透けて見える固形の樹脂ホルダに13 組の針金対からなる系列を埋め込んだ構造であり、それぞれの針金対は、円形断面を持った同（3）径の針金で構成する 。図 17 に Duplex Wire の針金対の像に対するラインプロファイルの例を示す。針金対の像に対し、D-RT のラインプロファイル機能を使用し、2 つのピークの大きさに対す

図 17

Duplex Wire の針金対の像に対するラインプロファイルの例—

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5. おわりに参考文献

横浜検査部では、JIS 規格原案作成委員会に参（1） N. Ooka, M. Takita and K. Yokota：Application of

加し、規格作成のために厚肉材への D-RT 適用にDigital Radiographic Testing techniques to thick

向けた検討試験を行ってきた。その中で、当社でmaterial using high-energy X-Ray [ID152], 15th

所有する装置では、240mm を超える極厚肉でのAsia Pacific Conference for Non-Destructive Testing

FPD の特性限界や、D-RT システムによる性能限（APCNDT2017）, Singapore, 2017, pp.1-8

界が明らかとなってきた。JIS 規格も発行され、（2） 一般社団法人日本溶接協会 非破壊試験技術

厚肉製品についても D-RT に移行できる分野も増実用化研究委員会：工業分野におけるデジタえてくると予想される。今後も高エネルギー X

ルラジオグラフィの基礎とその適用、初版、線分野に対する D-RT 試験を積極的に行い、その2014、pp.142-147（3） JIS Z 2307：2017：放射線透過試験用複線形特性やノウハウを明らかにしていきたい。

像質計による像の不鮮鋭度の決定、一般財団法人日本規格協会、初版、2017、pp.1-8（4） JIS Z 3110：2017：溶接継手の放射線透過試
験方法－デジタル検出器による X 線及び g線撮影技術、一般財団法人日本規格協会、初版、2017、pp.43-51

検査事業部
横浜検査部

中町

検査事業部
横浜検査部部長

鴻佐藤 雅保TEL. 045-759-2280
FAX. 045-759-2146

TEL. 045-759-2280
FAX. 045-759-2146

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田北 雅彦
TEL. 045-759-2280
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