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JP2000512764A - Inspection apparatus using small-angle topographic method for determining internal structure and composition of object - Google Patents

Inspection apparatus using small-angle topographic method for determining internal structure and composition of object

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JP2000512764A
JP2000512764A JP10532140A JP53214098A JP2000512764A JP 2000512764 A JP2000512764 A JP 2000512764A JP 10532140 A JP10532140 A JP 10532140A JP 53214098 A JP53214098 A JP 53214098A JP 2000512764 A JP2000512764 A JP 2000512764A
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detector
collimator
small
angle
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JP10532140A
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コマルディン、オーレグ・ブィ
ローレンス、アルバート・エフ
ラザレフ、パーベル・アイ
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クウォンタ・ビジョン・インコーポレイテッド
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Priority claimed from RU97105594A external-priority patent/RU2119660C1/en
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Abstract

(57)【要約】 Ｘ線トポグラフィ的装置が物体の構造及び組成を判定する。本発明の実施例に基づいて、スキャンニングシステムが小角散乱を用いて画像を形成する。空間フィルタ（８０８）が小角での物体（７０５）散乱用放射線を選択し、他の放射線を遮断する。フィルタに後続する座標感知検出器（８１５）が散乱放射線を記録する。物体画像は小角散乱情報を基に構成され、その物体の領域の組成がその領域に対する散乱曲線から判定される。本発明の１つの実施例は、放射線を通すための放射源（８０１）、小角で物体散乱を放射するための検出システム、並びにスキャンニング中に物体を移動させるためのユニット（７４９）を含む。 (57) Abstract An X-ray topographic device determines the structure and composition of an object. According to an embodiment of the present invention, a scanning system forms an image using small angle scattering. A spatial filter (808) selects radiation for scattering the object (705) at small angles and blocks other radiation. A coordinate sensing detector (815) following the filter records the scattered radiation. The object image is formed based on the small-angle scattering information, and the composition of the region of the object is determined from the scattering curve for the region. One embodiment of the present invention includes a radiation source (801) for passing radiation, a detection system for emitting object scatter at small angles, and a unit (749) for moving an object during scanning.

Description

【発明の詳細な説明】 物体の内部構造及び組成を判定する際に小角トポグラフィ的方法 を用いる検査装置背景 発明の分野 本発明は透過用放射線の小角偏向を利用して物体の内部構造及び組成を判定す る方法及び装置に関連する。関連技術の説明 周知の吸収放射線写真法（absorption radiography）は物体を通って伝搬され る放射線の強度分布を記録することにより、物体の内部構造を判定する。強度分 布の変化は、物体を通過する異なる経路の放射線吸収量の差に起因する。そのよ うな装置では、物体内の放射線の散乱は背景雑音を生成し、画像コントラストを 減少させる。散乱した放射線の影響を相殺するために、米国特許第４，６５１， ００２号は、コリメータ或いはフィルタを用いて別々に散乱した放射線を記録し 、その後物体がＸ線照射されたときに得られる全強度分布から、その記録された 散乱放射線強度を差引く方法を提案した。米国特許第４，６５１，００２号は散 乱強度の積分値を測定し、コリメーション及びフィルタ格子の相対的な位置の精 細な調整を必要としない。従ってフィルタは、可動素子として実装され、散乱は 大きな角度の場合に測定される。 背景散乱放射を捕らえるために、米国特許第４，５４９，３０７号は入力放射 線を遮断し、かつ検査される物体上にスポットを形成する特別な蓋を提案した。 そのスポットでは背景のみ、すなわち散乱放射線のみが記録される。全画像に渡 る背景レベルはそのスポット内の測定から近 似され、その後、全吸収信号から差引かれ、高いコントラストの画像が得られる 。 上述のように、上記の装置は偏向せずに物体を透過する放射線の強度分布から 物体の内部構造を識別、すなわち判定する。もしその物体が吸収特性においてほ とんど違いのない物質を含むなら、これらの装置から得られる画像は、そのよう な物質を含む物体の一部を識別するために必要とされるコントラストが欠落する ことがあり、物体の内部構造を画像化するために、吸収放射線写真法以外のアプ ローチを必要とする。 英国特許第２，２９９，２５１号（１９９６）は結晶構造からのブラッグ反射 を用いて、結晶性及び多結晶性構造を識別する装置を提案した。その装置のコリ メータにより、放射線が通過する物体の各別々の領域に対応するエネルギースペ クトルを記録することができる。選択された角度で反射される多色性放射線のエ ネルギースペクトル分布は、放射線を反射する物質の結晶構造の特性を示し、そ れゆえエネルギースペクトル分布のデータベースを用いて物質を識別することが できる。この方法は、手荷物内の爆発物の特定に用いるために提案された。しか しながら、その方法は結晶性及び多結晶性構造を有する物質を検出する用途に制 限される。 ソ連国特許第ＳＵ１４０２８７１号（１９８７）及びロシア国特許第ＲＵ２０ １２８７２（１９９４）は、異なる電子密度を有する物体の部分の境界面でのＸ 線の屈折の影響を利用して物体の内部構造を画像化するための装置を記載する。 屈折により３秒の角度までＸ線が偏向する。これらの装置は単結晶を用いて、入 射放射線をコリメートし、屈折放射線をフィルタリングする。これらの装置の欠 点は、小口径比を生じるブラッグ則に従う単結晶反射に依存することである。各 波長に対して、放射線はブラッグ反射の角度間隔に等しい偏向間隔内のある角度 、すなわ ち約１０秒角で反射する。これは、１０-5の放射源放射エネルギーの極わずかし か物体の画像化のために用いられないということを意味する。 公告ＰＣＴ特許出願第ＷＯ９６／１７２４０（１９９６）は単結晶の代わりに 口径格子（aperture lattice）を用いて、より大きな口径比を実現する装置を記 載する。物体の前方のコリメーション格子が、一連の狭く、弱い発散ビームとし て入射束を形成する。物体と検出器との間にあるフィルタ格子は散乱放射フィル タとして機能する。その２つの格子は、解析される物体の不在時に透過用放射束 が検出器に到達しないような関係で互いに配置される。画像処理中に物体は、検 出器に対して固定され、検出放射線の空間周波数及び位置が、物体のＸ線照射部 分の位置及び大きさを判定する。コリメーション格子は全物体を包囲するほど十 分に大きいことが好ましく、しかもわずか０．０５−０．１ｍｍ幅の不透過性領 域を有し、解析される物体内の異質性（inhomogeneity）を検出するための適当 な分解能を保証しなければならない。コリメーション格子のこれら２つの要件が 、装置のコスト及び複雑な調整を増大させる。 米国特許第４，７５１，７７２号、第４，７５４，４６９号、第４，９５６， ８５６号、第５，００８，９１１号並びに第５，２６５，１４４号は、入射ビー ム方向が１−１２°内の角度で散乱されるコヒーレント放射のスペクトルを記録 することにより、生体組織を検査したり、手荷物内の爆発物を識別したりするた めの方法及び装置を記載する。Ｘ線エネルギーが十分に小さい場合、弾性散乱し た放射の大部分が上記角度内に入る。これらの特許において明記されるように、 物体の解析は単色或いは多色放射線の狭い平行ビームを用いる。コヒーレントに 散乱した放射線は、その放射線のエネルギー及び散乱角度の両方を分析する検出 システムを用いて測定される。いくつかの原理がこれらの装置の根底を成してお り、その１つが、（非弾性散乱放射ではない）弾性散乱放射線 のエネルギースペクトルが主要ビームのスペクトルに同一であるということであ る。弾性散乱放射の強さは、１−１９°の角度間隔内で明らかな最大値を有する 特徴的な角度変動を有する。最大離脱角度はＸ線照射された物質及び入射放射線 のエネルギーに依存する。小さな散乱角度でコヒーレントに散乱した放射線の強 度分布は、物体を構成する物質の分子構造に依存するため、同じ吸収度を有する 物質（従来の吸収度Ｘ線解析が識別できない）でも、コヒーレント放射の角度散 乱の強度分布により識別されることが多い。 米国特許第４，７５１，４２２号及び第４，７５４，４６９号は、画像を形成 するために小角コヒーレント散乱及びコンピュータトモグラフィを用いる装置を 記載する。記載される装置は、コヒーレント散乱断面が規定された角度範囲にお いて小さく、従って高い放射線量が物体にＸ線照射するために必要とされるため 、比較的低感度である。米国特許第５，２６５，１４４号は特定の角度で散乱す る放射線を記録するために同心検出円を用いる装置を記載する。その装置は小さ な開きを有するナロービームを用いて、物質にＸ線照射しているが、小さなビー ムの開きが小角散乱の望ましい記録のために必要とされ、小口径比、それゆえ低 感度のが問題となる。記載される装置の放射束は物体を通過する間に遭遇する異 なる材料から散乱され、その結果強度分布は、物体に含まれる異なる材料から生 じるいくつかの曲線の重ね合わせになる。これにより、散乱曲線から物質を識別 することが複雑になる。米国特許第４，７５２，７２２号は、小角コンピュータ トモグラフィを用いてこの問題を解決することを提案する。しかしながら、トモ グラフィ用画像を形成することは、多数の異なる角度から物体をＸ線照射する必 要があり、高価で、必ずしも実行できるとは限らない。 本発明は高口径比を有する比較的安価な装置を用いて、解析される物 体の全体積に渡る物質分布についての情報を得ることを目的とする。さらに、本 発明は、物体の内部構造の射影を画像化或いは形成するとき、製造及び操作が容 易で、しかも画像品質が向上した装置を製作することを目的とする。概要 本発明の１つの実施例は、本質的に物体内を小角でコヒーレントに散乱する放 射線を用いて形成される物体の画像或いは射影である小角トポグラムを形成する 。さらに、散乱曲線は、異なる角度で物体を横切る多重ビームに対して確定され る。散乱曲線は、像点を、結合放射ビームが通過した物体の一部の回折特性に関 連付ける。これらの散乱曲線及びトポグラムは小角散乱強度を示し、従って物体 の分子組成についての情報を保有する。測定においては、各散乱強度は、放射ビ ーム経路が通過する異なる物体領域からのいくかの散乱曲線の重ね合わせである 。これは物体の解析を妨げる。しかしながら、異なる方向に沿って物体を横切る ビームに対して検出された散乱曲線を用いるとき、トモグラフィ技術が、物体の 特定の点或いは領域に対する近似的な散乱曲線Ｉ（Θ）を確定することができる 。検出器を増加する、すなわち散乱放射強度が測定される角度の数が大きくなる ほど、散乱曲線の近似度はより厳密になる。各物質は、唯一の散乱曲線を有し、 対象の物質の散乱曲線はデータベースに入力される。得られた近似散乱曲線をデ ータベース内の散乱曲線と比較することにより、ある物体の特定の領域内に含ま れる物質が特定されることができる。 本発明の原理は、種々の装置に実装することができる。１つのそのような装置 は、透過用放射源、入射放射線束を狭く、弱い発散ビームとして形成するコリメ ータ、物体の背後に位置する空間フィルタ、並びにフ ィルタの背後に位置する座標感知（coordinate-sensitive）検出器を含む小角ト ポグラフィ装置である。放射線に対して透過性のある領域を有するコリメータは 、放射線に対して不透過性を有する領域を交互に有するスリット或いは通路であ る。空間フィルタは、コリメータと類似の規則的な周期性のある構造であるが、 コリメータの透過性領域に対応して不透過性材料の領域を有し、フィルタの不透 過性領域がコリメータの透過性領域から到来する直接経路上の放射を遮断する。 コリメータから到来する各ビームは、物体射影における別々の領域を占める。さ らに装置は、透過用放射ビームと相対的に物体を移動するための設備を含み、物 体をスキャニングし、検出器において物体の完全な射影を得る。 １つの実施例では、コリメータは、放射線に対して不透過性の領域と透過性通 路とからなる規則的に周期性を有する構造体を含む。通路の形状及び位置は異な ることができるが、例えば、六角形パターン内に位置するスリット或いはオリフ ィスであることができる。スリットコリメータは、放射線に対して不透過性領域 とプレート間の隙間とが交互に並ぶプレート、或いは別法では、入力仕切板（di aphragm）が１つ或いはいくつかのスリットを有し、出力仕切板が多数のスリッ トを有する２つの仕切板を含む。別法では、円形開口部を備える透過性通路を有 するコリメータは、細管状ねじり（capillary twist）、或いは入力仕切板が１ つ或いはいくつかのオリフィスを、出力仕切板が多数のオリフィスを有する２つ のオリフィスのいずれかとして実装される。太さがミクロン或いはサブミクロン で、角度が数分の発散を有するビームを形成するために、スリットなしコリメー タは、２つの平坦な研磨板の端部でのＸ線伝搬効果を利用して、繰返し全内部反 射（ＣＩＲ）させる。スリットなしコリメータは、互いに隙間なく上面に積層し 、さらに高圧下で互いに押圧した、平滑な表面を有する一組の金属或いはガラス 板として実装される。 極めて狭い（１０秒より小さい角度の発散）高い強度のＸ線ビームを得るために 、変更されたスリットなしコリメータは、Ｘ線軌道に垂直な反射表面上に未研磨 帯を有する平滑な表面の板の積層体を含む。 空間フィルタは、コリメータに相補的な規則的で周期的な構造であり、すなわ ち空間フィルタはコリメータからの直接放射を遮断するように配列され、所望の 範囲内の角度で物体が散乱する放射線を伝搬する。空間フィルタはスリットコリ メータに対しては線状ラスタとして、さらに円筒形通路を有するコリメータに対 しては円形の不透過性領域を有するラスタとして実装されるべきである。 コリメータは透過用放射線の別々のビームを、解析される物体の別々の領域に 配向するため、ビームを横切る物体が相対的に移動することがが、物体の内部構 造の全画像を得るために必要とされる。従って物体を移動させるための設備は、 検出用装置上での必要な露光を得るために十分な速度を有し、スキャン用放射線 を横切り物体が一様に移動することを保証する装置でなければならない。検出装 置は、座標感知Ｘ線放射センサであり、同時にすべてのビームからの情報を記録 する。情報処理システム受信部は、検出器からの情報を収集し、小角散乱におけ る差異を示すコントラストを有する物体画像を生成する。その画像は、吸収コン トラストにおいて得られた画像と比較されることになる。物体内の別々の素子に 対して、処理システムは小角散乱曲線を確定し、さらに確定された曲線と、既知 の物質の散乱曲線の入手可能な書籍或いはデータベースとを比較する。処理シス テムは、一致する散乱曲線がデータベース内に見出されるとき、素子の物質を特 定する。 小角形態的方法を利用する装置の別の実施例は、放射源、入射束を物体に入射 する多数の小さく、弱い発散ビームとして形成するスリットコリメータ、並びに 検出器素子がその中に配列され、物体の背後に位置す る空間フィルタを含む。空間フィルタは、スリット内に置かれる記録素子を有し 、不透過性プレートからなるスリットラスタである。そのプレートの幅は選択さ れ、１つのビームからの散乱放射線が、隣接するビーム用の記録素子に影響を与 えないことを保証するようにする。プレート間の間隙の深さ及び幅は、各個々の 検出器が、限定された角度範囲上に入る放射を記録するように決定される。１つ の実施例は、入射ビーム毎に３つの間隙及び３つの検出器を含む。１つのビーム に対する中央の検出素子は物体を直接通過して伝搬する放射線の強度を測定する 。そのビームに対する他の２つの検出器素子は、中央の素子の両側に所望の角度 範囲内に偏向される放射線の強度を測定する。各検出器素子は処理システムに接 続され、処理システムは、物体により散乱される放射線に関する強度情報を、偏 向されない放射線に関する強度情報から分離する。２つの画像をモニタ上に形成 することができ、１つは物体の小角コントラストに対応する画像であり、もう１ つは吸収コントラストに対応する画像である。 物体を検査するための方法は異なる角度で物体をＸ線照射し、さらにその物体 の吸収率の３次元分布を確定する。さらに、小角散乱曲線が各物体素子に対して 得られる。吸収率を決定するために、物体(例えば、爆発物を検査される手荷物) は、互いからできるだけ異なる弧をなす種々の角度で配向される、単一源からの 透過用放射線の均一な扇形ビームによりスキャンされる。スキャニングは、装置 の光素子を移動させることにより（例えばコリメータ、空間フィルタ並びに検出 器）、或いは物体を移動させることにより行われることができる。物体を移動さ せることが、一般に手荷物制御装置では実用的である。各ビームの口径は装置に 要求される分解能により、すなわち特定されるべき物質が物体内に占める領域の 大きさにより選択される。スキャンニング方向に垂直な方向内 の均一なビームの幅は全解析物体を包囲する。 各ビームに対して、座標感知検出器は物体を通って伝搬する放射線の強度を記 録する。検出器は、入射ビームの平面に平行に方向付けられた線形検出用素子か らなるシステムである。その方向付けを用いて、座標感知検出器の空間分解能が 、現れた異質物の最小サイズを判定する。その物体が移動するとき、各ビームが 連続的に全物体をスキャンする。物体を通って伝搬される放射線の強度は、ビー ムが横切る物質の吸収率に依存する。同じ物体セルを異なる角度で横切るビーム の測定された透過率から、そのセルを満たす物質に対する平均吸収率が確定され る。物体を通って伝搬される放射線の測定された強度の値は、全物体体積に渡る 吸収率の分布を計算する処理システムに転送される。その後その物体は基本セル の３次元マトリクスとして表わされ、それぞれがある一定の吸収率を有している 。各セルは１つの物質のみにより満たされるものと見なされる。得られた吸収率 分布から、そのセル内の物質に対する平均原子番号が確定される。異なる物質が 類似する吸収率を有する場合もあるので、このモードのＸ線照射において得られ る物体画像は、類似の吸収率を有する物質間の識別には用いることができないこ とがある。 類似の吸収率を有する物質間の識別を行うために、コヒーレント小角散乱（Ｓ ＡＳ）が用いられる。複雑な物体がＸ線照射されたときに個々のビームに対して 現れる小角散乱曲線は、１つのビームが物体を通過するときに交差する全ての物 質の散乱曲線の重ね合わせである。その重ね合わせから単一の物体セルの散乱曲 線を分離するために、小角強度分布が、互いからできるだけ大きく異なる角度を 有する、物体上のいくつかの入射角のビームに対して得られる。分離ＳＡＳシス テムは各ビームに対して用いることができる。各ＳＡＳシステムは、コリメータ 、空間フィルタ、並びにコリメータにより形成されるビームの小角散乱曲線を測 定するための座標感知検出器を含む。各コリメータは、単一放射源からの一連の 狭く、弱い発散ビームを形成する。物体は連続的にＳＡＳシステムを通過し、各 システムが物体をスキャンする。異なるスキャニング角度のビームに対して測定 された小角散乱曲線を処理することにより、物体の構造及び組成を特徴付ける散 乱曲線の分布がもたらされる。 いくつかの異なる角度で小角散乱強度を測定し、かつ物体内の各セル（或いは 体積素子）に対する対応する近似的な散乱曲線を作成することにより、そのセル 内の物質を特定することができるようになる。セルの散乱曲線の近似の精度は、 コヒーレント散乱強度が測定される角度の数が多いほど良くなる。測定された小 角散乱の範囲は、コヒーレントに散乱された放射線の主要部分が配向される角度 領域、すなわち所謂中央回折ピーク領域に制限される。この領域は、角度で５秒 から１度であり、用いられる波長と材料の構造的な特性に依存する。中央ピーク 領域内の小角散乱を記録することにより、記録された放射線に対してより大きな 強度が与えられる。各セルに対する散乱曲線を計算するとき、主要ビームがセル に到達する前の吸収差及びセルから検出器までの経路上で偏向されるビームの減 衰のような測定条件についての差分に対する許容度が設けられる。許容度は確定 された吸収率を用いて作成される。各セルに対して得られた散乱曲線は別々のビ ームに対する平均値である。物質は、まず吸収率及び小角散乱曲線により各セル 毎に特定される。求める物質に対応しない吸収率を有するセルは、ＳＡＳ測定の 検討解析から除外されうる。例えば、爆発物に対する手荷物検査をするとき、吸 収率が示す領域は金属であり、すなわちセラミックは爆発物或いは麻薬に対する 調査をするＳＡＳ解析から除外してもよい。これは、ＳＡＳデータの解析を、吸 収データから識別される対象のセルに限定することにより手順を簡単にし、加速 する。処理システムは２つタイプのデータ、すなわち吸 収率及び小角散乱曲線から物体画像を生成することができる。２つのタイプの画 像を組み合わせることにり、データ処理システムは、物体の３次元内部構造画像 を、物体を構成する物質の特定と共に確定することができ、図式的に表示画面上 に内部構造及び組成を表示することができる。その装置で用いられる異なるＳＡ Ｓシステムの全数は、解析物体の複雑さにより選択される。例えば、手荷物制御 では、解析される物体内に存在する物質の全数は、一般に３０を越えない。互い から４０°離れた４つの解析ビームにより、十分に物質の吸収率を確定すること ができ、ＳＡＳシステムは吸収測定のための個々のビームの間をなす空間内に配 置される。システムの全広がりは約１２０°である。 本発明の１つの実施例は、透過用放射源、解析物体内の放射線吸収を測定する ためのシステム、小角で散乱された放射を測定するシステム、並びにスキャニン グのために物体を移送するための装置を含む。解析物体内の吸収を測定するため のシステムは、扇形ビームを形成するスリットコリメータ、画像コントラストを 改善するように背景放射を削除するための物体の背後に配置されるフィルタ、並 びに多数の座標感知検出器からなる。各検出器は、個別のビームに対して伝搬さ れる放射線の強度を記録し、入射ビームの平面に平行な方向に沿う空間分解能を 有する。各コリメータスリットの寸法は、そのビームの幅及び発散角度を確定し 、スキャニング方向内にある物体における入射ビームの大きさは、検出されるべ き異質物の最小の大きさより小さくなるようにすべきである。そうでなければ、 物質は周囲をなす媒体の背景から識別されないかもしれない。スキャニング方向 に垂直な方向にあるビーム射影の大きさは、物体の大きさ以上にされるべきであ る。各ビームに対して、座標感知検出器は全物体スキャニング期間中、物体を通 って伝搬される放射を記録する。物体上へのビーム入射の異なる角度に対して、 伝搬される放射の測 定される強度はデータ処理システム内に転送され、３次元マトリクス基本セル上 の吸収率分布の形で、伝搬された放射線の強度値から物体画像が構築される。 物体からの小角散乱に対する測定システムは、同一の放射源からの透過用放射 線及びスキャニング動作の方向に対して異なる角度で配置される同じ遮蔽物を用 いる。そのような各遮蔽物は、コリメータ、空間フィルタ、並びに２座標型座標 感知検出器を含む。各コリメータは、放射源と物体との間に位置し、放射束を、 物体上に入射する１つ或いはいくつかの狭く、弱い発散ビームに成形する。マル チスリットコリメータは、放射線に対する透過性領域と不透過性領域とを交互に 有する規則性を有する周期的構造である。不透過性領域を形成する表面のライン は、全てのコリメータに対する放射源のフォーカルスポットで収束し、装置のエ ネルギー効率を上げるべきである。従って、コリメータの異なるスリットに達す る放射線は、放射源フォーカルスポットの異なる部分により放射される。解析物 体が小角で散乱する放射線を分離するために、空間フィルタが、座標感知検出器 の前方に配置され、上述のように、コリメータと整合し、直接放射を遮断する。 コリメータは物体の特定の部分を透過するビームを形成し、そのため小角で散 乱されるビームにおいて、物体の内部構造の全画像を得るために物体が検出用ビ ームを横切って移動することが必要である。例えば、コンベヤが、吸収率及び小 角散乱を測定するために、両方のシステム内の検出器に必要な露光時間を与える ために十分に遅い速度で、そのシステムを通って物体を移動させる。小角散乱を 記録するために検出装置は、２次元座標感知Ｘ線素子であり、ＣＣＤ、フォトダ イオードマトリクス、発光スクリーン、或いはＸ線用フィルムである。検出器感 度は、放射源の要求電力及び物体のスキャニング速度を確定する。データ処理シ ステ ムは、座標感知検出器からデータ信号を受信し、吸収から得られる画像と比較さ れることになる小角散乱の強度に従って物体の画像を形成する。物体内の個々の セルに対して得られる小角散乱曲線は、小角散乱曲線の入手可能なデータベース と比較され、セル内の物質を特定する。 本発明の別の実施例では、限定された角度で物体に配向される全ての扇形ビー ムに対して、吸収されずに伝搬される放射及び小角散乱の強度分布の両方が同時 に記録される。上述の実施例で示したように、一連の狭く、弱い発散ビームは、 透過用放射線の単一放射源からコリメータを用いて形成される。放射線は、その 放射線に対して不透過性のプレートからなるスリットのラスタ内部深くに配置さ れる検出用素子（例えばＣＣＤ或いはＸ線領域フォトダイオードのバー）を用い て記録される。プレート厚は、隣接する素子に対して、ある記録素子に対する１ つのビームから散乱された放射線の影響が排除できるように選択される。プレー ト間の間隙の深さ及び幅は個々の検出器に対する要件により確定され、特定の角 度でその間隙内に入る放射線を記録する。図面の簡単な説明 第１図は本発明の実施例に基づく小角トポグラフィ的装置を示す。 第２図は、１つ或いはそれ以上のスリット形透過性領域を除く、不透過性をな すコリメータからの扇形ビームの断面を示す。 第３図は、本発明の実施例において、透過性通路或いは開口部を有する不透過 性材料の遮蔽物から形成されるコリメータを示す。 第４図は、本発明による扇形ビームを用いる解析器内のコリメータ、空間フィ ルタ、並びに座標感知検出器の相対的な位置を示す。 第５図は、本発明の実施例において、プレート間のスリット内に位置する検出 器素子を有する一組のプレートである空間フィルタを備えたシ ステムを示す。 第６図は、本発明の実施例において、物体を偏向されずに通過する透過用放射 線が可視光線に変換されるシステムを示す。 第７Ａ及び７Ｂ図は、本発明の実施例に基づく、手荷物制御設備の異なる外観 を示す。 第８図は、本発明の態様に基づいて、散乱なしに伝搬される放射線及び小角で 散乱される放射線を別々に測定する手荷物制御設備を示す。 第９図は、第８図のシステムに対するデータ処理及び表示画面への出力を示す 。 第１０図は、２つの検出器システムが１つの空間フィルタにおいて結合される 本発明の別の装置の実施例を示す。 第１１図は、本発明の態様に基づいて、スリット内に配置される記録素子を有 するスリットラスタである空間フィルタ及び検出器システムを示す。 別の図面であっても同じ参照記号を使用したものは、類似の或いは同一のもの を示す。好適な実施例の詳細な説明 第１図は、小角トポグラフィ的装置１００を示し、透過用放射線の放射源１０ １、解析される物体１０５上に入射される放射線を形成するため仕切板１０２及 び１０６を含むコリメータ１２０、並びに物体１０５と座標感知検出器１１３と の間に位置する空間フィルタ１１０を含む。放射源１０１は、本発明の典型的な 実施例では、仕切板１０２にＸ線を配向するＸ線管である。別法では、放射源１ ０１は、放射１０４が物体１０５をＸ線照射するために必要な硬度及び強度を有 するなら、任意のタイプのＸ線放射源でよい。コリメーションに対して、仕切板 １０２は、 タングステン或いは鉛のような材料のシートであり、透過用放射線に対して不透 過性を有する。仕切板１０２では、オリフィス１０３が、スリット、円形或いは 任意の所望の形状をしており、仕切板１０６に向けて通過する放射１０４の発散 を制限する。仕切板１０６は交互をなす領域１０７及び１０８を有し、それぞれ 透過用放射線に対して透過性及び不透過性を示す。透過性領域１０７は、中空の 開口部であるか、或いはポリマのような透過性材料が充填されてもよい。透過性 領域１０７を通過する放射線は、物体１０５に入射される。コリメータ１２０及 び空間フィルタ１１０は相互に関連付けられ、多くの装置の動作パラメータを確 定する。例えば、放射源１０１のフォーカルスポットはコリメータ１２０と空間 フィルタ１１０の形状に依存する寸法を有する。 空間フィルタ１１０は物体１０５を通過する放射線１０９の経路内に透過性領 域１１１及び不透過性領域１１２を有する。空間フィルタ１１０の透過性領域１ １１は小角で散乱されるコヒーレントな放射を伝搬する。不透過性領域１１２は 、コリメータ１２０の関連する透過性領域１０７からの直接放射（すなわち偏向 されずに物体１０５を通過する放射線）、並びに大角で散乱する放射線を吸収す る。従って、物体１０５の不在時には、検出器１１３は背景強度信号のみを記録 する。物体１０５がコリメータ１２０とフィルタ１１０との間の領域内にあると き、物体１０５は放射線を散乱し、検出器１１３上に画像信号を生成する。座標 感知検出器１１３において得られる小角散乱放射の強度分布は、物体１０５の構 造についての情報を保有し、物体１０５に含まれる物質の散乱能力を示す。（こ こで用いられる用語「座標感知検出器」は検出器上の異なる座標において別々の 強度或いは測定を記録する検出器を示す。）物体１０５内に存在する物質を特定 するために、測定された小角散乱曲線が選択された既知の物質に対する散乱曲線 のデータベースと比較され る。データベースは例えば、一組の散乱曲線を含むことがあり、各曲線が強度を 指標する角度の表において表わされ、爆発物材料や規制薬物のような検出される べき物質に対応する。 コリメータ１２０は狭く、弱い発散ビームを形成し、放射線に対する不透過性 の領域１０８及び領域１０７の透過性通路からなる規則的に周期性を有する構造 を含む。通路の形状及び位置は異なってもよいが、例えば六角形パターン内に配 置されたスリット或いは円形オリフィスである。コリメータ内の通路の適切な配 置及び形状は、物体１０５の性質に依存する。コリメータ１２０に対する一般的 な要件は、以下の通りである。まず。透過性通路を形成する表面上のラインは放 射源１０１のフォーカルスポットに収束され、装置１００のエネルギー効率を高 める。異なるコリメータ通路に達する放射は、異なる部分のフォーカルスポット に由来し、従って、強力な広い焦点源の使用を可能にする。第２に、コリメータ １２０は、所望の小角範囲内に散乱される放射線を検出できるほど十分に小さい 、特に物体１０５が最小角度αより大きい角度で散乱する各ビームが主要束の外 側にあるということを保証するような、発散γを有するビームを形成すべきであ る。第３に、コリメータ１２０の構造は、隣接するビームからの所望の角度範囲 内の散乱が検出器１１３で互いに重畳しないような構造にされるべきである。こ れは角度βまでの小角で明瞭に検出することを保証する。（角度α及びβは、所 望の小角範囲を画定し、角度αは角度で５秒かそれ以上、角度βは１°かそれ以 上の角度を有する。）この要件を満足するために、コリメータ１２０及び空間フ ィルタ１１０は、コリメータ１２０の横方向の寸法（cross dimension）より大 きい距離だけ離されるべきである。 スリットコリメータ（すなわちスリット形状をなす伝搬通路を有するコリメー タ）は、放射線に対して不透過性を有すプレート及びそのプレ ート間の隙間、或いは１つ或いはいくつかのスリットを有する入力仕切板及び多 数のスリットを有する出力仕切板を含む２つの仕切板を含む。第２図は、物体１ ０５の背後に位置する空間フィルタにおける主要放射線の断面２１２に対するコ リメータ内のスリットにおける放射線の断面２０７の関係を示す。第１図に示す ように、出力仕切板１０６の透過性領域１０７が断面２０７の大きさを制御し、 空間フィルタ１１０が断面２１２の大きさ及び位置と整合する不透過性領域１１ ２を有する。 コリメータ内のあるスリットは、ある時点での物体の帯状部分のみを示すが、 物体を横切る放射の帯をスキャニングすることにより全物体の構造に関するデー タが得られる。物体をスキャニングするために２つの方法は、物体１０５に対し て装置の光素子を移動することと、物体１０５を移動することである。光素子（ コリメータ１２０及び空間フィルタ１１０）の移動により、不透過性領域１１２ 及び整合する透過性領域１０７の相対的位置が偏移する震動が生じるため、物体 １０５を移動することが好ましい。第１図では、駆動部１１４はレバー１１５を 揺動し、レバー１１５は一端１１８で蝶着され、蝶着トラクションバー１１６及 び１１７によりそれぞれ、物体１０５及び検出１１３に接続される。検出器１１ ３上に形成される物体１０５の内部構造の画像の縮尺及び相対的位置を保持する ために、物体１０５及び検出器１１３の置換は、放射源１０１の発散点から物体 までの距離、並びに検出器までの距離にそれぞれ同期し、かつ比例する。 別のコリメータの形状は、円形開口部を備える放射線透過性通路を有する。そ のようなコリメータは、Ｘ−ｒａｙ Ｏｐｔｉｃｅ，Ｉｎｃ（Ａｌｂａｎｙ，Ｎ Ｙ）から入手できるような細管状ねじり、或いは２つの仕切板、すなわち１つ或 いは多数のオリフィスを有する入力仕切板及び多数のオリフィスを有する出力仕 切板のいずれかとして実装される。第 ３図は円形の外形を有するビームを生成するためのコリメータ３２０及び空間フ ィルタ３２２を示す。第３図では、コリメータ３２０は、透過性通路３２４を有 する放射線に対して不透過性の材料の遮蔽物３１２である。通路３２４の軸は、 放射源の焦点に一致する点３０１で収束するライン３２６に沿って位置する。空 間フィルタ３１０はコリメータ３２０と整合し、すず、タングステン、チタン、 並びに鉛のような放射線に不透過性の材料で満たされた遮蔽物３１２内に領域３ １４を有する放射線に透過性の材料の遮蔽物３１２である。領域３１４の軸もま た、点３０１で収束する線３２６に沿って位置する。 遮蔽物３２２及び３１２は、フォトリソグラフィ及びエッチングを用いて製造 される。遮蔽物３２０を製造するために、通路３２４内の（或いは包囲する）突 出部が透過用放射線に透過性のポリマのプレート内に形成される。突出部は、放 射線焦点を起源する角度でプレートの表面に向けられる。その後プレートはエッ チングされ、プレートの非露出部分（或いはプレート内の材料に依存して露出部 分）が除去される。その後除去された部分は、透過用放射線に不透過性の材料、 例えばタングステン粉末で満たされる。同様に、遮蔽物３１２を製造するために 、領域３１４内の焦点方向に向く突出部が透過用放射線のための透過性ポリマか らなるプレートを通して形成され、開口部は透過用放射線に不透過性の材料で満 たされる。通路の寸法（この場合、その深さ及び直径）、コリメータ構造の周期 性（コリメータ通路間の距離）、並びに遮蔽物３１２の不透過性領域の寸法は、 解析物体内の小角散乱に対応する放射線のみが座標感知検出器に達するように選 択される。 スリットなしコリメータは１ミクロン或いはそれより小さい口径、かつ数秒角 の発散を有するビームを形成する。スリットなしコリメータは、２つの平坦に研 磨されたプレートの境界で完全内部反射（ＣＩＲ）によ り生じるＸ線伝搬効果を用いており、隙間なく互いの上面に積層され、かつ高圧 力下で互いに押圧された研磨表面を有する一組の金属或いはガラスプレートとし て実装される。スリットなしコリメータは、高い開口比を有し、１−２μｍ幅の ビームにすることができる。Ｘ線伝搬方向におけるプレートの長さにより、プレ ート（動作中平面）間の境界に沿ってビームの一部が伝搬しないように、完全に 吸収することができる。完全に平坦でかつ平滑なプレートの場合、Ｘ線がスリッ トなしコリメータ内を伝搬する通路の有効な幅は、ＣＩＲ中に放射線が媒体内に 透過する深さにより確定され、数十から数百オングストロームである。実際に、 この値はプレート研磨品質及び平坦性、並びにその押圧条件に依存する。スリッ トなしコリメータを通過するビームの発散２γは、コリメータの入力開口角度に 等しいが、ＣＩＲ臨界角２Θの２倍を越えることはできない。この入力開口角は 以下の式により確定される。 ２δ＝ｆ／Ｄ ただし、ｆはコリメータ動作平面の垂直な方向に沿ったＸ線管のフォーカスサイ ズであり、Ｄは管焦点からコリメータ入力までの距離である。 変形スリットなしコリメータは極めて狭い（角度で１０秒より小さい発散）、 高い強度のＸ線ビームをもたらす。またこのコリメータは互いに押圧された研磨 表面のプレートの積層体からなるが、未研磨帯がＸ線経路に垂直をなす反射表面 上に形成され、ビームを完全に吸収できるような装置入力及び出力からの距離に 配置される。ＣＩＲによりビームが研磨表面の入力境界を通過した後、大角で進 行するビームは、放射を吸収する未研磨の表面領域に入る。しかしながら、小角 で進行するビームは、未研磨表面上に入らないため、コリメート装置出力に達す る。 小角散乱空間フィルタはコリメータと相補的な規則性を有する周期的な構造で ある、すなわち空間フィルタはコリメータにより形成される直接放射線を遮断し 、αからβの範囲にある角度で物体内で散乱された放射線を伝搬するように配列 される。空間フィルタはコリメータと整合する。スリットコリメータ或いはスリ ットなしコリメータいずれの場合も、空間フィルタは線形ラスタとして実装され るが、狭く密集した円筒形通路の場合、円形開口部を有するラスタとして実装さ れる。 第４図はコリメータ４２０及び空間フィルタ４１０の別の実施例を示す。この 実施例では、コリメータ４２０はプレート４２０を含み、プレート４２０は放射 線に対して不透過性の材料からなり、間に隙間４２５を有して互いに隣接して配 置される。放射線の方向に沿ったプレート４２４の厚さは、プレートの材料によ る透過用放射線の吸収に依存する。プレート４２４は、解析物体の全射影を覆う ほど十分な長さを有する。仕切板４２８は、プレート４２４に平行で、かつプレ ート４２４に対する放射束を形成する１つ或いはいくつかのスリット４２９を有 する。仕切板４２８内にいくつかのスリットを用いることにより、解析物体に照 射するために用いられる放射源からの放射線の割合が増加する。空間フィルタ４ １０は、透過用放射線に対して不透過性の材料からなる一組のプレート４２６か ら構成される。プレート間の隙間４２７は放射に対して透過性のスリットを形成 する。各プレート４２６は、材料が放射線を吸収する能力により選択される、放 射線伝搬に方向に沿った厚さと、物体の全射影範囲を覆う長さと、コリメータ４ ２０内の関連する隙間４２５からの直接放射線を遮断するほど十分な幅とを有す る。吸収用プレート４２６は、隙間４２５から配向される全ての透過用放射線を 集合的に遮断し、空間フィルタ４１０の背後に位置する２次元検出器４１３が散 乱放射線の強度のみを測定する。 第５図は、画像形成システムの実施例を示し、空間フィルタ５１０は透過用放 射線に対して不透過性を有する一組のプレート５３０であり、プレート５３０間 の隙間は放射検出器５３１のバーを含む。各放射検出器５３１は、コリメータ４ ２０からのビームに対応し、プレート５３０は、あるビームから散乱される放射 が、隣接するビームに対応する検出器５３１に達するのを防ぐように設定された 厚さを有する。プレート５３０間の各隙間の幅及び長さは、隙間内の検出器５３ １に達する特定の角度の放射線範囲を選択する。処理システム５３４は、汎用コ ンピュータ或いは特定処理装置でもよいが、検出器５３１からの測定された強度 を記録し、処理する。処理システム５３４は、散乱せずに物体１０５を通過する 放射線及び物体１０５により散乱される放射線に対応する画像信号５３２及び５ ３３を形成する。信号５３２では、コントラストが、物体１０５における材料の 吸収係数の違いから形成され、一方信号５３３は小角散乱の強度におけるコント ラストを示す。１つの応用例では、小角内の強度は、所定の散乱曲線のそれぞれ からの１つの特定の角度を示す。例えば、画像内の強度は、選択された物質の散 乱が最大になる特定の角度における放射線の強度を示しており、その画像は選択 された物質を選択的に強調する。別法では、画像内のある点における強度は、そ の点に対応する散乱曲線の全体を表わすことができる。さらに別の方法では、特 定の物質を含むものと特定された物体の領域が、その物質に関連する偽色（fals e color）を割り当てられる。ディスプレイ５３５は物体の内部構造の２つの画 像を表示する。 第６図は、別の小角トポグラフィ的装置６００を示す。装置６００は透過用放 射線の放射源６３６及び放射源６３６からの放射束６３７の経路内に配置される 入力仕切板６３８を含む。入力仕切板６３８は物体１０５上に入る放射束６４０ を形成するいくつかのスリット６３９を有す る。仕切板６３９と物体１０５との間に位置する出力仕切板６４１は、解析物体 １０５に配向される多くの狭く、弱い発散ビームを形成する。物体１０５の背後 では、空間フィルタ６４２が、多くのスリット６４４を形成するプレート６４３ 間に隙間を有する一組の平行なプレート６４３を含む。フィルタ６４２のプレー ト６４３は、蛍光物質をコーティングされ、仕切板６４１が透過用放射束６４４ から覆う領域内に配置される。プレート６４３の表面上の蛍光物質は、物体によ り散乱される透過用放射線を可視光内に変換する。その後光は凹面鏡６４５及び 集光レンズ６４６を含む光システムを通り検出器６４７に入り、そこでプレート ６４３からの可視光の分布として示される散乱された放射の強度分布が記録され る。従って装置６００は解析物体の内部構造の２つの画像を形成することができ る。１つは検出器６４７上で形を成す散乱放射の分布から確定される画像であり 、もう１つは物体１０５を通って、プレート６４３背後の検出器６４８に入る直 接放射から確定される画像である。これにより、物体の内部構造についてのより 完全情報が得られる。上述の実施例のおけるコリメータは透過用放射線の別々の ビームを解析物体の別々の領域に配向し、ビームを横切る物体の相対的な移動が 物体の内部構造の全画像を得るために必要とされる。物体を移動させるために設 備は、検出器上で必要な露光を得るために十分な速度で、スキャニング用放射線 を横切る物体の一様な運動を保証する装置でなければならない。検出器は座標感 知Ｘ線放射センサであり、同時に全てのビームからの情報を記録する。検出器は 、例えば、フォトダイオードマトリクス、発光スクリーン或いはＸ線用写真フィ ルムである。 第７Ａ及び７Ｂ図は、手荷物制御設備７００における本発明の実施例の使用を 示す。手荷物制御設備はコンベヤ７４９を含み、コンベヤは透過用放射線源７５ ０と検出器７５１との間の領域を通して解析物体７０ ５（手荷物）を移動させる。コンベヤ７４９下にある放射源７５０からのＸ線放 射は、多くの狭く、弱い発散Ｘ線放射ビームを形成するコリメータ７５２を通過 する。さらにそのビームは、物体７０５を通り空間フィルタ７５３に達し、空間 フィルタは非散乱放射部分を吸収する。小角で散乱されたコヒーレントな放射は 、フィルタ７５３を通り、検出器７５１に達する。各時点で、検出器７５１は物 体７０５の内部構造画像の断片において偏向される放射を記録する。処理ユニッ ト７５２は、検出器７５１及びコンベヤ７４９を駆動する駆動部７５５に接続さ れ、物体７０５の位置についての情報と共に各断片に関連する検出器７５１から の情報を記録する。物体の内部構造の断片及び物体の位置を示す情報から、計算 ユニット７５４は物体の内部構造の完全な画像を発生し、画像を映像ディスプレ イ７５６に転送する。第７Ｂ図は、コンベヤ７４９、放射源７５０、コリメータ ７５２、空間フィルタ７５３、検出器７５１並びに解析物体７０５の相対的な位 置を示す。別の手荷物制御設備は、第４，５或いは６図に示される装置のような 他の小角トポグラフィ的装置を使用することができる。 本発明の別の実施例に基づいて、第８図は伝搬測定システム及びＳＡＳ測定シ ステムを含む手荷物制御設備８００を示す。伝搬測定システムは物体（手荷物） ７０５を通って偏向されずに伝搬された放射線を測定し、透過用放射源８０１、 コリメータ８０４、空間フィルタ８０８並びに座標感知検出器８０７を含む。Ｓ ＡＳ測定システムは、物体７０５が小角で偏向する放射を測定し、放射源８０１ 、コリメータ８０５、空間フィルタ８１２並びに座標感知検出器８１５を含む。 本発明の典型的な実施例では、放射源８０１はいずれのシステムにおいても共通 のＸ線管であり、コリメータ８０４及び８０５を通して放射を移動式コンベヤ７ ４９上の物体７０５に配向する。コンベヤ７４９は伝搬測定システムを 通り、その後小角測定システムを通って物体７０５を移動させる。コリメータ７ ０４は、遮蔽物内に形成されるスリット形状透過性領域８０６を有する、透過用 放射線に対して不透過性の材料の別々の遮蔽物を含む。スリットの軸は、透過用 放射線の放射源のフォーカルスポットに一致する点（例えばＸ線管焦点）に収束 するラインに沿っている。スリット８０６からのビームは、互いからできるだけ 異ってコンベヤ７４９の平面と角度をなす。スリット幅はビームサイズを選択し 、ビームサイズは調査対象物質が物体７０５内に占めると推測される領域の幅に 一致することが好ましい。スリット幅と垂直をなして、コリメータ７０４は物体 ７０５全体を覆うビームを形成する。コリメータスリット８０６に平行に配置さ れる座標感知検出器８０７は偏向せずに物体７０５を通って伝搬した放射線を記 録する。各座標感知検出器８０７はスリット８０６に対して平行な線に沿う座標 に対応する一連の放射強度を測定する。各検出器８０７の座標分解能は、物体の 移動方向に垂直な方向内の空間分解能を確定する。空間フィルタ８０８は、各検 出器８０７と物体７０５との間に１つのスリットを含む一連のスリットを有する 。フィルタ８０８は検出器８０７に到達する偏向された放射線を減少させ、それ により伝搬放射線の記録された強度のＳＮ比を改善する。 ＳＡＳ測定の場合、コリメータ８０５は多数の狭く、弱い発散ビームを物体に 配向する。コリメータ８０５の各々は、不透過性領域８１０及び透過性領域８０ ９を交互に有し、透過用放射線に対する通路を形成する。コリメータ８０５の各 々の通路の軸は、放射源８０１の焦点に収束する方向８１１に沿っている。また コリメータ８０５の軸も放射源に収束するが、コンベヤ７４９に対して種々の角 度をなす。コリメータ８０５の中央軸の向きは互いからできるだけ異なる。空間 フィルタ８１２は、物体７０５から放出される放射線の経路内に透過性領域８１ ３及び不透 過性領域８１４を含む。各空間フィルタ８１２は、関連コリメータ８０５に対し て配置され、フィルタの不透過性領域８１４が関連コリメータ８０５の透過性領 域８０９を通過する放射線を遮断する。物体７０５が小角で散乱する放射線は、 透過性領域８１３を通過する。透過性領域の寸法（この場合、スリットの幅及び 深さ）、コリメータ８０５の構造の周期性（スリット間の距離）並びに空間フィ ルタ８１２の透過性領域の寸法は、関連座標感知検出器８１５が、物体７０５が 特定の角度範囲内で散乱する放射線を確実に受信できるように選択される。典型 的な角度範囲は、約０−０．５度であるが、６−１２秒より小さいことが好まし い。各検出器８１５は２次元座標感知素子であり、各主要ビームに対する小角散 乱曲線を構築するできるほど十分な分解能を有する。 物体７０５が伝搬測定システムに到達する前に、検出器８０７はコリメータ８ ０４からのビームの放射線強度を測定する。第９図に示される処理ユニット９１ ６は、減衰前の強度を示す信号を検出器８０７から受信する。処理ユニット９１ ６は、専用ハードウエアであるか、もしくは汎用コンピュータ内で実行されるル ーチンである。物体７０５が伝搬測定システムを通って移動するとき、検出器８ ０７は種々の角度で物体７０５を通って伝搬する放射線の強度を測定し、処理シ ステム９１６が、物体７０５内で一部吸収及び散乱された後の放射線強度を示す 信号を受信する。処理ユニット９１６は、物体７０５の存在時に測定された強度 と、物体７０５の不在時に測定された強度との比を計算し、物体７０５の体積全 体に渡る吸収率分布を確定する。 ＳＡＳ測定の場合、フィルタ８１２は、直接放射が検出器８１５に達すること を阻止する。従って、物体７０５が小角測定システム内の存在しないとき、検出 器８１５は背景放射強度のみを記録する。第９図に示されるＳＡＳデータ処理ユ ニット９１７は、検出器８１５からの測定さ れた小角散乱強度と、処理ユニット９１６からの吸収率分布とを受信し、処理す る。処理ユニット９１７は、小角散乱曲線を計算するとき、偏向経路に沿う吸収 を補償する。処理ユニット９１７は、小角散乱システムから得られたデータを処 理する。小角散乱システムは、主要ビームがスキャニング中に物体７０５を横切 る角度において異なる。これにより、処理ユニット９１７は、物体７０５の体積 全体に渡って分布するセルに対する小角散乱曲線を構成することができる。処理 ユニット９１８は、吸収に対して得られた物体７０５の画像と小角散乱に対して 得られた物体７０５の画像とを比較し、さらに物体７０５内のセルに対する散乱 曲線を既知の物質に対する小角散乱曲線のデータベースと比較する。比較結果に 基づいて、物体７０５の３次元画像が形成され、特定されるべき物体７０５を構 成する物質と共に映像表示画面上に表示される。 第１０図は、本発明に基づく手荷物制御設備１０００の実施例を示す。設備１ ０００は、透過用放射線の放射源１０１及び狭く、弱い発散扇形ビームを形成す るコリメータ１０２０を含む。扇形ビームは移動式コンベヤ７４９上にある物体 ７０５に配向される。コリメータ１０２０は物体７０５に関連するように方向付 けられ、その軸は、互いからできるだけ大きく離れた角度で物体７０５が移動す る方向に向けられる。各コリメータ１０２０は対応する空間フィルタ１０２４と 、対応する一組の座標感知検出器１０２３とを有する。座標感知検出器１０２３ は、空間フィルタ１０２４のスリット内のあり、小角で散乱された放射線１０２ １と、散乱されずに伝搬された放射線１０２２との強度を測定する。コリメータ からの各扇形ビームは、少なくとも２つの検出器、すなわち関連するスキャンビ ームの無偏向経路に沿って配置される検出器と、関連ビームからの小角で散乱さ れた放射を測定するための隣接する検出器とに結合される。 第１１図は、第１０図のシステム１０００内のコリメータ１０２０の１つに関 連するフィルタ及び検出器システム１１００の斜視図である。システム１１００ は、透過用放射線に対して不透過性のプレート１１２５及びプレート１０２５内 の隙間内にある座標感知検出器１０２３を含む。プレート１１２５の厚さは、１ つの扇形ビームから散乱された放射線が他の扇形ビームに関連する検出器に達す ることを阻止するように選択される。プレート１１２５間のスロットの長さ及び 幅は、伝搬或いは散乱放射線の特定の角度範囲内に入る放射線を記録するための 個々の検出器に対する要件に従って選択される。検出器１０２３からの信号は、 ２つの独立の通路を介して、第９図のユニット９１６及び９１７のような処理ユ ニットに転送される。第１の通路は、無偏向放射線の放射強度を記録する検出器 １０２３に接続され、物体を構成する材料の吸収率を示すデータを転送する。吸 収測定のための検出器１０２３は、スリットの長さ方向に沿った一連の強度を測 定する線形座標感知検出器である。第２の通路は、小角で散乱する放射線を記録 する検出器に接続される。小角散乱測定用検出器は、２次元或いは線形座標感知 検出器である。２次元座標感知検出器は、スリットに沿った各点に対して異なる 角度で強度を測定する。処理ユニットは上述の形態と同様の形態で情報の２つの 通路を処理し、その後映像表示画面に画像を転送する。 本発明は特定の実施例に関連して記載されているが、本記載は本発明の適用例 の一例であって、限定するものと見なすべきではない。種々の変形例及び開示さ れた実施例の組み合わせは、以下の請求項により画定されるような本発明の範囲 内に入る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION     Small-angle topographic method for determining internal structure and composition of objects                             Inspection equipment usingbackground Field of the invention   The present invention utilizes the small-angle deflection of penetrating radiation to determine the internal structure and composition of an object. Methods and apparatus.Description of related technology   The well-known absorption radiography is transmitted through an object. The internal structure of the object is determined by recording the intensity distribution of the radiation. Strength The change in the cloth is due to differences in the amount of radiation absorbed by different paths through the object. That's it In such devices, the scattering of radiation in the object creates background noise and reduces image contrast. Decrease. To offset the effects of scattered radiation, US Pat. No. 002 records separately scattered radiation using a collimator or filter. From the total intensity distribution obtained when the object was subsequently irradiated with X-rays, A method to subtract the scattered radiation intensity was proposed. U.S. Pat. No. 4,651,002 disclose Measure the integral of the turbulence intensity to determine the collimation and the relative position of the filter grating. No fine adjustment is required. Therefore, the filter is implemented as a movable element and the scattering is Measured for large angles.   To capture background scattered radiation, U.S. Pat. No. 4,549,307 discloses input radiation. A special lid has been proposed which blocks the lines and forms a spot on the object to be inspected. At that spot only the background, ie only the scattered radiation, is recorded. Pass to all images Background level is close to the measurement in the spot. Similar, then subtracted from the total absorption signal, resulting in a high contrast image .   As mentioned above, the above-described device uses the intensity distribution of the radiation transmitted through the object without deflection. Identify, or determine, the internal structure of the object. If the object is If they contain substances that are almost the same, the images obtained from these devices Lack of contrast required to identify parts of objects containing sensitive substances In some cases, applications other than absorption radiography may be used to image the internal structure of the object. Need roach.   UK Patent No. 2,299,251 (1996) discloses Bragg reflection from a crystal structure. A device for discriminating between crystalline and polycrystalline structures was proposed using. The stiffness of the device The meter allows the energy spectrum to correspond to each distinct area of the object through which the radiation passes. Can record the creature. Emission of polychromatic radiation reflected at selected angles The energy spectrum distribution characterizes the crystalline structure of the material that reflects the radiation, Therefore, it is not possible to identify substances using the energy spectrum distribution database. it can. This method has been proposed for use in identifying explosives in baggage. Only However, the method is limited to applications that detect substances having crystalline and polycrystalline structures. Limited.   Soviet Patent SU 1402871 (1987) and Russian Patent RU20 12872 (1994) describes the X at the interface of parts of an object with different electron densities. An apparatus for imaging the internal structure of an object using the effects of line refraction is described. X-rays are deflected to an angle of 3 seconds by refraction. These devices use single crystals for input. It collimates radiation and filters refraction radiation. The lack of these devices The point is that it relies on single crystal reflection according to Bragg's law resulting in a small aperture ratio. each For a wavelength, the radiation is at some angle within the deflection interval equal to the angular interval of the Bragg reflection , It is reflected in about 10 arcseconds. This is 10-FiveSource radiant energy Not used for imaging of objects.   Published PCT Patent Application No. WO 96/17240 (1996) replaces single crystals A device that achieves a larger aperture ratio using an aperture lattice is described. Put on. The collimation grating in front of the object forms a series of narrow, weakly divergent beams. To form an incident beam. The filter grating between the object and the detector is a scattered radiation filter. Function as The two gratings provide a radiant flux for transmission in the absence of the object to be analyzed. Are positioned relative to one another such that they do not reach the detector. Objects are detected during image processing. The spatial frequency and the position of the detected radiation are fixed to the Determine the position and size of the minute. The collimation grid is It is preferably large enough, and has an impermeable area of only 0.05-0.1 mm width. Suitable for detecting inhomogeneity in the analyzed object High resolution must be guaranteed. These two requirements for the collimation grating Increases the cost and complexity of the equipment.   U.S. Pat. Nos. 4,751,772, 4,754,469, 4,956, Nos. 856, 5,008,911 and 5,265,144 show incident beams. Records the spectrum of coherent radiation scattered at angles within 1-12 ° Can be used to inspect biological tissue or identify explosives in baggage. A method and an apparatus for the above are described. If the X-ray energy is small enough, Most of the emitted radiation falls within this angle. As specified in these patents, The analysis of the object uses a narrow parallel beam of monochromatic or polychromatic radiation. Coherent Scattered radiation is a detection that analyzes both the energy and the scattering angle of the radiation Measured using the system. Several principles underlie these devices. One of which is elastic scatter radiation (not inelastic scatter radiation) Energy spectrum is identical to that of the main beam. You. Elastic scattered radiation intensity has a clear maximum within an angular interval of 1-19 ° It has a characteristic angular variation. Maximum departure angle is X-ray irradiated material and incident radiation Energy. Radiation intensity coherently scattered at small scattering angles Since the degree distribution depends on the molecular structure of the substance constituting the object, it has the same absorbance Even for materials (conventional absorbance X-ray analysis cannot identify), the angular scatter of coherent radiation It is often identified by the intensity distribution of the disturbance.   U.S. Pat. Nos. 4,751,422 and 4,754,469 form images. Equipment using small angle coherent scattering and computed tomography to perform Describe. The described device has a coherent scattering cross section in a defined angular range. And therefore a high radiation dose is needed to irradiate the object , Relatively low sensitivity. U.S. Pat. No. 5,265,144 scatters at a specific angle An apparatus using a concentric detection circle to record radiation is described. The device is small The substance is irradiated with X-rays using a narrow beam with a wide aperture, Aperture is required for the desired recording of small-angle scattering, and a small aperture ratio and therefore low Sensitivity is a problem. The radiant flux of the described device is different from that encountered during the passage through the object. Scattered from different materials, resulting in an intensity distribution generated from different materials contained in the object. It becomes a superposition of several curves. This allows you to identify substances from the scattering curve Is complicated. U.S. Pat. No. 4,752,722 discloses a small angle computer. We propose to solve this problem using tomography. However, Tomo Forming a graphic image requires irradiating the object from many different angles. Is expensive, expensive, and not always feasible.   The invention uses a relatively inexpensive device with a high aperture ratio to analyze The aim is to obtain information about the distribution of substances over the whole body volume. In addition, the book The invention allows for manufacturing and operation when imaging or forming a projection of the internal structure of an object. It is an object of the present invention to produce an apparatus which is easy and has improved image quality.Overview   One embodiment of the present invention is essentially a small angle coherently scattered radiation within an object. Form small-angle topograms that are images or projections of objects formed using rays . In addition, the scattering curves are determined for multiple beams traversing the object at different angles You. The scattering curve describes the image point as a function of the diffraction characteristics of a portion of the object through which the combined radiation beam has passed. Connect. These scattering curves and topograms show small-angle scattering intensities and therefore Holds information about the molecular composition of In the measurement, each scattering intensity is Is the superposition of some scattering curves from different object regions that the trajectory passes . This hinders the analysis of the object. However, traverse objects along different directions When using the detected scattering curve for the beam, tomography techniques An approximate scattering curve I (Θ) for a specific point or region can be determined. . Increase the number of detectors, ie the number of angles at which the scattered radiation intensity is measured The closer the scattering curve is, the more rigorous the approximation is. Each substance has only one scattering curve, The scattering curve of the substance of interest is entered into a database. The obtained approximate scattering curve is Include in a specific area of an object by comparing with the scattering curve in the database Substances to be identified can be identified.   The principles of the present invention can be implemented in various devices. One such device Is a transmission radiation source, a collimator that forms a narrow, weakly divergent beam of incident radiation. Data, spatial filters behind objects, and filters Small angle detector including a coordinate-sensitive detector located behind the filter It is a topography device. Collimators with areas that are transparent to radiation are , A slit or passage having alternating areas that are opaque to radiation. You. A spatial filter is a regular periodic structure similar to a collimator, It has a region of opaque material corresponding to the permeable region of the collimator and the opaque region of the filter. The transient region blocks radiation on the direct path coming from the transmissive region of the collimator. Each beam coming from the collimator occupies a separate area in the object projection. Sa In addition, the device includes equipment for moving the object relative to the transmitted radiation beam, Scan the body and get a complete projection of the object at the detector.   In one embodiment, the collimator includes a region that is opaque to radiation and a region that is permeable to radiation. It includes a regular periodic structure composed of roads. The shape and position of the passage are different For example, a slit or orifice located in a hexagonal pattern Can be The slit collimator is located in an area that is opaque to radiation. And the gap between the plates alternately, or alternatively, the input divider (di aphragm) has one or several slits, and the output partition plate has many slits. And two partition plates having the same. Alternatively, have a permeable passage with a circular opening. The collimator used is a capillary twist or one input divider. One or several orifices, two with an output divider with multiple orifices Implemented as one of the orifices. Micron or submicron thickness A slitless collimator to form a beam whose angle has a divergence of several minutes. Using the effect of X-ray propagation at the ends of two flat polishing plates, the (CIR). Collimators without slits are stacked on top without gaps A set of metal or glass with a smooth surface pressed against each other under high pressure Implemented as a board. To obtain a very narrow (divergence angle less than 10 seconds) high intensity X-ray beam , Modified slitless collimator unpolished on reflective surface perpendicular to X-ray trajectory Includes a laminate of smooth surfaced plates with bands.   A spatial filter is a regular, periodic structure that is complementary to a collimator. The spatial filter is arranged to block direct radiation from the collimator, and The object propagates the scattered radiation at angles within the range. Spatial filter is slit A linear raster for the meter and a collimator with a cylindrical passage Should be implemented as a raster with a circular opaque area.   Collimators place separate beams of penetrating radiation on different areas of the object being analyzed. Due to the orientation, the object moving across the beam can move relatively, but the internal structure of the object Needed to obtain a full image of the structure. Therefore, equipment for moving objects is Scanning radiation with sufficient speed to obtain the required exposure on the detection device Must ensure that the object moves uniformly across the Detector Is a coordinate-sensitive X-ray radiation sensor and simultaneously records information from all beams I do. The information processing system receiver collects the information from the detector and uses it for small-angle scattering. An object image having a contrast indicating the difference is generated. The image is It will be compared with the image obtained in the trust. To separate elements in the object On the other hand, the processing system determines the small-angle scattering curve, Of the material's scattering curve with available books or databases. Processing system The system will identify the material of the device when a matching scattering curve is found in the database. Set.   Another embodiment of an apparatus that utilizes the small angle morphology method is to use A number of small, weakly diverging beams to form a slit collimator, and Detector elements are arrayed therein and located behind the object Including a spatial filter. The spatial filter has a recording element placed in the slit , A slit raster comprising an impermeable plate. The width of that plate is selected Scattered radiation from one beam affects the recording elements for adjacent beams. Make sure that no The depth and width of the gap between the plates is The detector is determined to record radiation falling on a limited angular range. One Examples include three gaps and three detectors for each incident beam. One beam The central sensing element for measures the intensity of radiation propagating directly through the object . The other two detector elements for that beam are at the desired angle on either side of the central element. Measure the intensity of the radiation deflected into range. Each detector element is connected to the processing system The processing system then provides intensity information about the radiation scattered by the object, Separate from intensity information about undirected radiation. Form two images on a monitor One is the image corresponding to the small-angle contrast of the object and the other is One is an image corresponding to the absorption contrast.   A method for inspecting an object is to irradiate the object at different angles with X-rays, The three-dimensional distribution of the absorption rate is determined. In addition, small-angle scattering curves for each object element can get. Objects (e.g., baggage being inspected for explosives) to determine absorption Are from a single source, oriented at various angles making arcs as different as possible from each other. Scanned by a uniform fan beam of penetrating radiation. Scanning equipment (Eg, collimator, spatial filter and detection Device), or by moving an object. Moved object Is generally practical for baggage control devices. The diameter of each beam depends on the device Depending on the required resolution, i.e. the area occupied by the substance to be identified in the object It is selected according to the size. Within the direction perpendicular to the scanning direction The uniform beam width of surrounds the entire analysis object.   For each beam, the coordinate sensing detector records the intensity of the radiation propagating through the object. Record. Is the detector a linear detection element oriented parallel to the plane of the incident beam? It is a system consisting of Using that orientation, the spatial resolution of the coordinate sensing detector , Determine the minimum size of the foreign matter that has appeared. As the object moves, each beam Scan all objects continuously. The intensity of radiation propagating through an object It depends on the absorption rate of the material traversed by the system. Beam traversing the same object cell at different angles From the measured transmission of the cell, the average absorption for the substance filling the cell is determined. You. The measured intensity value of the radiation propagating through the object spans the entire object volume It is transferred to a processing system that calculates the distribution of absorption rates. Then the object is a basic cell , Each having a certain absorption rate . Each cell is considered to be filled with only one substance. Obtained absorption rate From the distribution, the average atomic number for the material in that cell is determined. Different substances Since they may have similar absorptances, they are obtained in this mode of X-ray irradiation. Object images cannot be used to distinguish between substances with similar absorption rates. There is.   In order to discriminate between substances having similar absorptivity, coherent small-angle scattering (S AS) is used. When a complex object is irradiated with X-rays, The small-angle scattering curves that appear are all objects that intersect when one beam passes through the object. It is a superposition of quality scattering curves. The scattering curve of a single object cell from its superposition In order to separate the lines, the small-angle intensity distributions must be as different as possible from each other. Obtained for beams at several angles of incidence on the object. Separated SAS system A system can be used for each beam. Each SAS system is a collimator , Spatial filter, and small angle scattering curve of the beam formed by the collimator. Includes a coordinate sensing detector for determining Each collimator is a series of Form a narrow, weak divergent beam. Objects continuously pass through the SAS system, The system scans the object. Measured for beams with different scanning angles By processing the calculated small-angle scattering curves, the scattering characterizing the structure and composition of the object The result is a distribution of random curves.   Measure the small-angle scattering intensity at several different angles and use each cell (or By creating a corresponding approximate scattering curve for the volume element) To identify the substance inside. The approximation accuracy of the cell scattering curve is The greater the number of angles at which the coherent scattering intensity is measured, the better. Measured small The range of angular scattering is the angle at which the main part of the coherently scattered radiation is oriented. The area is limited to the so-called central diffraction peak area. This area is 5 seconds in angle To 1 degree, depending on the wavelength used and the structural properties of the material. Central peak By recording small angle scatter in the area, a greater Strength is given. When calculating the scattering curve for each cell, the main beam is Of the absorption difference before reaching the beam and the beam deflected on the path from the cell to the detector. An allowance is provided for differences for measurement conditions such as decay. Acceptance is fixed It is created using the determined absorption rate. The scattering curves obtained for each cell are This is the average value for the The substance is first measured in each cell according to the absorptance and small-angle scattering curve. It is specified for each. Cells that have an absorption rate that does not correspond to the desired substance Can be excluded from the study analysis. For example, when checking baggage for explosives, The area where yields show is metal, that is, ceramics against explosives or drugs. It may be excluded from the SAS analysis to be investigated. This is an analysis of the SAS data. Simplify and accelerate procedures by limiting the cells to those identified from the collected data I do. The processing system has two types of data: Object images can be generated from yields and small angle scattering curves. Two types of painting By combining the images, the data processing system creates a three-dimensional internal structure image of the object Can be determined together with the identification of the substances that make up the object, and Can display the internal structure and composition. Different SAs used in the device The total number of S systems is chosen according to the complexity of the object to be analyzed. For example, baggage control In, the total number of substances present in the analyzed object generally does not exceed 30. Each other To fully determine the absorptivity of a substance with four analytical beams 40 ° away from The SAS system is located in the space between the individual beams for absorption measurements. Is placed. The total spread of the system is about 120 °.   One embodiment of the invention is a transmission radiation source, which measures radiation absorption in an analysis object. For measuring small angle scattered radiation, and scanning Including a device for transferring objects for logging. To measure absorption in the analytical object The system uses a slit collimator to form a fan beam and image contrast A filter placed behind the object to remove background radiation to improve And a number of coordinate sensing detectors. Each detector propagates for a separate beam. Record the intensity of the incident radiation and increase the spatial resolution along a direction parallel to the plane of the incident beam. Have. The dimensions of each collimator slit determine its beam width and divergence angle. The magnitude of the incident beam on an object in the scanning direction should be detected. It should be smaller than the minimum size of foreign matter. Otherwise, The substance may not be identified from the background of the surrounding medium. Scanning direction The size of the beam projection in a direction perpendicular to the plane should be greater than the size of the object. You. For each beam, the coordinate sensing detector passes the object during the entire object scanning period. The radiation that is propagated is recorded. For different angles of incidence of the beam on the object, Measurement of transmitted radiation The defined intensity is transferred into the data processing system and is stored on a three-dimensional matrix elementary cell. An object image is constructed from the intensity values of the transmitted radiation in the form of an absorptivity distribution of   The measurement system for small-angle scattering from an object uses transmitted radiation from the same source. Use the same shield placed at different angles to the direction of the line and scanning motion I have. Each such shield is a collimator, a spatial filter, and a two-coordinate coordinate. Includes a sensing detector. Each collimator is located between the source and the object, Shape into one or several narrow, weakly divergent beams incident on the object. Mar Chislit collimators alternate between areas that are opaque to radiation and areas that are opaque to radiation. This is a periodic structure having regularity. Surface lines forming impermeable areas Converges at the focal spot of the source for all collimators and Energy efficiency should be increased. Therefore, it reaches different slits of the collimator Radiation is emitted by different portions of the source focal spot. Analytical object A spatial filter is used to separate radiation scattered at small angles by the body, using a coordinate sensing detector. And aligned with the collimator, as described above, to block direct radiation.   A collimator forms a beam that passes through a specific part of the object and is therefore scattered at small angles. In the disturbed beam, the object is used to detect the object to obtain a full image of the internal structure of the object. It is necessary to move across the room. For example, if the conveyor Give detectors in both systems the required exposure time to measure angular scatter Move the object through the system at a slow enough speed. Small angle scattering For recording, the detection device is a two-dimensional coordinate sensing X-ray device, such as a CCD, An ion matrix, luminescent screen, or X-ray film. Detector feeling The degree determines the required power of the radiation source and the scanning speed of the object. Data processing system Stay The system receives the data signal from the coordinate sensing detector and compares it with the image obtained from the absorption. An image of the object is formed according to the intensity of the small angle scattering to be effected. Individual within the object The small-angle scattering curves obtained for the cells are available in a database of available small-angle scattering curves. Is compared to identify the substance in the cell.   In another embodiment of the present invention, all fan-shaped beams oriented at a limited angle to the object For both the unabsorbed and transmitted small-angle scattering intensity distributions Will be recorded. As shown in the example above, a series of narrow, weakly divergent beams is It is formed using a collimator from a single source of penetrating radiation. The radiation Deep inside the raster of the slit consisting of a plate opaque to radiation Detection element (eg, CCD or X-ray area photodiode bar) Recorded. The plate thickness is 1 for one recording element for adjacent elements. It is selected so that the effects of radiation scattered from the two beams can be eliminated. play The depth and width of the gap between the detectors is determined by the requirements for the individual detector, and Record the radiation entering the gap in degrees.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES   FIG. 1 shows a small-angle topographic apparatus according to an embodiment of the present invention.   FIG. 2 shows an opacity, excluding one or more slit-shaped permeable areas. 2 shows a cross section of a fan beam from a collimator.   FIG. 3 shows an embodiment of the present invention in which an opaque passage or opening is provided. 2 shows a collimator formed from a shield of a conductive material.   FIG. 4 shows a collimator and a spatial filter in an analyzer using a fan beam according to the present invention. 3 shows the relative position of the sensor as well as the coordinate sensing detector.   FIG. 5 is a diagram showing a detection system located in a slit between plates in an embodiment of the present invention. System with a spatial filter, which is a set of plates with Show stem.   FIG. 6 is a view showing a transmission radiation which passes through an object without being deflected in an embodiment of the present invention. Fig. 3 shows a system in which lines are converted to visible light.   7A and 7B show different appearances of baggage control equipment according to an embodiment of the present invention. Is shown.   FIG. 8 illustrates radiation transmitted without scattering and small angles in accordance with an embodiment of the present invention. 1 shows a baggage control facility for separately measuring scattered radiation.   FIG. 9 shows data processing and output to a display screen for the system of FIG. .   FIG. 10 shows two detector systems combined in one spatial filter 5 shows an embodiment of another device of the present invention.   FIG. 11 has a recording element disposed in a slit in accordance with an embodiment of the present invention. 1 shows a spatial filter and detector system that is a slit raster.   The use of the same reference symbols in different drawings is similar or identical. Is shown.Detailed Description of the Preferred Embodiment   FIG. 1 shows a small-angle topographical device 100 comprising a source 10 of penetrating radiation. 1. a partition plate 102 for forming radiation incident on the object 105 to be analyzed; A collimator 120 including the object 105 and the coordinate sensing detector 113 And a spatial filter 110 located between them. Radiation source 101 is a typical In the embodiment, the partition plate 102 is an X-ray tube that directs X-rays. Alternatively, radiation source 1 01 has the hardness and intensity necessary for the radiation 104 to irradiate the object 105 with X-rays. If so, any type of X-ray radiation source may be used. Divider for collimation 102 is A sheet of material such as tungsten or lead that is opaque to penetrating radiation It is transient. In the partition plate 102, the orifice 103 has a slit, a circle or Divergence of radiation 104 having any desired shape and passing toward divider 106 Restrict. The divider 106 has alternating regions 107 and 108, Shows transparency and opacity to penetrating radiation. The permeable region 107 is hollow It may be an opening or filled with a permeable material such as a polymer. Permeability Radiation passing through the region 107 is incident on the object 105. Collimator 120 and And spatial filters 110 are correlated to establish the operating parameters of many devices. Set. For example, the focal spot of the radiation source 101 is It has a size that depends on the shape of the filter 110.   The spatial filter 110 has a transparent region in the path of the radiation 109 passing through the object 105. Region 111 and an opaque region 112. Transmissive area 1 of spatial filter 110 11 propagates coherent radiation scattered at small angles. The impermeable area 112 , Direct radiation (ie deflection) from the associated transmissive region 107 of the collimator 120 Radiation that passes through the object 105 without being absorbed), as well as radiation scattered at large angles. You. Therefore, when the object 105 is absent, the detector 113 records only the background intensity signal. I do. If the object 105 is in the area between the collimator 120 and the filter 110 The object 105 scatters radiation and produces an image signal on the detector 113. Coordinate The intensity distribution of the small-angle scattered radiation obtained at the sensing detector 113 is It holds information about the structure and indicates the scattering ability of the substance contained in the object 105. (This As used herein, the term "coordinate sensing detector" refers to discrete coordinates at different coordinates on the detector. 2 shows a detector that records the intensity or measurement. ) Identify the substance present in the object 105 The measured small-angle scattering curve is used to determine the scattering curve for the selected known substance. Is compared to the database You. The database may, for example, include a set of scatter curves, each curve representing an intensity. Expressed in a table of indexing angles, detected as explosive materials or controlled substances Corresponding to the substance that should be.   The collimator 120 forms a narrow, weakly diverging beam and is opaque to radiation With periodicity consisting of transparent passages in the regions 108 and 107 including. The shape and location of the passages may be different, for example, arranged in a hexagonal pattern. The slit or circular orifice placed. Proper arrangement of passages in the collimator The placement and shape depend on the nature of the object 105. General for collimator 120 Requirements are as follows: First. Lines on the surface that form the permeable passage Focused on the focal spot of the radiation source 101, which increases the energy efficiency of the device 100. Confuse. The radiation reaching the different collimator paths will be in different focal spots , Thus enabling the use of a powerful broad focus source. Second, collimator 120 is small enough to detect radiation scattered within the desired small angle range In particular, each beam that scatters the object 105 at an angle greater than the minimum angle α Beam should be formed with a divergence γ that guarantees that You. Third, the structure of the collimator 120 is such that the desired angular range from adjacent beams Should be structured so that the scattering in the detector 113 does not overlap each other. This This guarantees a clear detection at small angles up to the angle β. (The angles α and β are Define the desired small angle range, angle α is 5 seconds or more in angle, and angle β is 1 ° or more. Has an upper angle. ) To meet this requirement, the collimator 120 and Filter 110 is larger than the cross dimension of collimator 120. Should be separated by a critical distance.   Slit collimator (ie a collimator having a slit-shaped propagation path) Is a plate that is opaque to radiation and its plate Gaps between ports, or input dividers with one or several slits and multiple Includes two dividers, including an output divider with a number of slits. FIG. 2 shows the object 1 05 for the main radiation cross section 212 in the spatial filter located behind 4 shows the relationship of a cross section 207 of radiation at a slit in a remeter. Shown in Figure 1 As described above, the transparent area 107 of the output partition plate 106 controls the size of the cross section 207, The impermeable region 11 in which the spatial filter 110 matches the size and position of the cross section 212 2   Some slits in the collimator show only a band of the object at some point, Data on the structure of all objects is obtained by scanning a band of radiation across the object. Data is obtained. Two methods for scanning an object are Moving the optical element of the apparatus and moving the object 105. Optical element ( The movement of the collimator 120 and the spatial filter 110) causes the impermeable region 112 And a vibration in which the relative position of the matching transparent region 107 shifts, It is preferable to move 105. In FIG. 1, the driving unit 114 moves the lever 115 Swinging, lever 115 is hinged at one end 118 and hinged traction bar 116 and , And are connected to the object 105 and the detection 113, respectively. Detector 11 3 holds the scale and relative position of the image of the internal structure of the object 105 formed on In order to replace the object 105 and the detector 113, the object 101 To the detector, as well as to the detector, respectively.   Another collimator shape has a radiolucent passage with a circular opening. So Collimators such as X-ray Optics, Inc (Albany, N Y) or a tubular twist, such as that available from Y), or two dividers, one or Or an input divider with multiple orifices and an output divider with multiple orifices Implemented as one of the cutting boards. No. FIG. 3 shows a collimator 320 and a space filter for generating a beam having a circular outer shape. The filter 322 is shown. In FIG. 3, the collimator 320 has a transparent passage 324. A shield 312 of a material that is opaque to the radiation. The axis of the passage 324 is It lies along a line 326 that converges at a point 301 that coincides with the focal point of the source. Sky Inter filter 310 is aligned with collimator 320 and includes tin, tungsten, titanium, And a region 3 in a shield 312 filled with a radiopaque material such as lead. 14 is a shield 312 of a radiation permeable material. The axis of area 314 Also, it is located along the line 326 that converges at the point 301.   Shields 322 and 312 are manufactured using photolithography and etching Is done. Protrusions in (or surrounding) passageway 324 to produce shield 320 An outlet is formed in a plate of polymer transparent to the penetrating radiation. The protrusion is It is directed to the surface of the plate at an angle originating from the ray focus. Then the plate is And the unexposed part of the plate (or the exposed part depending on the material in the plate) Minutes) are removed. The part removed afterwards is a material that is opaque to penetrating radiation, For example, it is filled with tungsten powder. Similarly, to manufacture the shield 312 The focus-pointing protrusion in region 314 is a transmissive polymer for penetrating radiation The aperture is filled with a material that is opaque to penetrating radiation. Be done. The dimensions of the passage (in this case its depth and diameter), the period of the collimator structure (The distance between the collimator passages) and the size of the impermeable area of the shield 312 Only radiation corresponding to small-angle scattering in the object is selected to reach the coordinate sensing detector. Selected.   Non-slit collimator is 1 micron or smaller in diameter and a few seconds To form a beam having a divergence of Non-slit collimator By total internal reflection (CIR) at the polished plate boundary Are stacked on top of each other without gaps, and A set of metal or glass plates with abrasive surfaces pressed together under force Implemented. A slitless collimator has a high aperture ratio and a 1-2 μm width. Can be a beam. Depending on the plate length in the X-ray propagation direction, To prevent some of the beam from propagating along the boundary between the Can be absorbed. For perfectly flat and smooth plates, X-rays The effective width of the path that propagates through a collimator without radiation is the It is determined by the penetration depth and is from tens to hundreds of angstroms. actually, This value depends on the plate polishing quality and flatness, and the pressing conditions. Slip The divergence 2γ of the beam passing through the collimator without Equal, but cannot exceed twice the CIR critical angle 2 °. This input aperture angle is It is determined by the following equation. 2δ = f / D Where f is the focus size of the X-ray tube along the direction perpendicular to the collimator operation plane. And D is the distance from the tube focus to the collimator input.   The deformed slitless collimator is extremely narrow (divergence less than 10 seconds at an angle), Produces a high intensity X-ray beam. Also this collimator is pressed against each other Reflective surface consisting of a stack of surface plates, but with unpolished bands perpendicular to the x-ray path Formed on top and at a distance from the input and output of the device so that it can completely absorb the beam Be placed. The beam travels at a large angle after passing the input boundary of the polished surface by CIR. The traveling beam enters an unpolished surface area that absorbs radiation. However, small angle Beam that travels at the collimator does not enter the unpolished surface You.   The small-angle scattering spatial filter has a periodic structure complementary to the collimator. There is a spatial filter that blocks the direct radiation formed by the collimator Arranged to propagate radiation scattered within the object at angles in the range α to β Is done. The spatial filter matches the collimator. Slit collimator or pickpocket In both cases, the spatial filter is implemented as a linear raster. However, for narrow and dense cylindrical passages, they are implemented as rasters with circular openings. It is.   FIG. 4 shows another embodiment of the collimator 420 and the spatial filter 410. this In an embodiment, the collimator 420 includes a plate 420, the plate 420 It is made of a material that is impermeable to wires, and is disposed adjacent to each other with a gap 425 therebetween. Is placed. The thickness of the plate 424 along the direction of the radiation depends on the material of the plate. Depends on the absorption of transmitted radiation. Plate 424 covers the entire projection of the analysis object It has a sufficient length. The partition plate 428 is parallel to the plate 424 and One or several slits 429 to form a radiant flux for the I do. By using several slits in the partition plate 428, the analysis object can be illuminated. The proportion of radiation from the radiation source used to emit is increased. Spatial filter 4 10 is a set of plates 426 made of a material impermeable to penetrating radiation. It is composed of Gap 427 between plates forms a slit that is transparent to radiation I do. Each plate 426 has a radiation, selected by the ability of the material to absorb radiation. Thickness along the direction of ray propagation, length covering the entire projection range of the object, and collimator 4 20 is wide enough to block direct radiation from the associated gap 425 in 20 You. The absorbing plate 426 transmits all penetrating radiation directed from the gap 425. The two-dimensional detector 413 behind the spatial filter 410 is Measure only the intensity of the turbulent radiation.   FIG. 5 shows an embodiment of an image forming system, in which a spatial filter 510 is used for transmitting light. A set of plates 530 that are impervious to radiation; Includes a bar of the radiation detector 531. Each radiation detector 531 includes a collimator 4 20 corresponding to the beam from plate 20, plate 530 is the radiation scattered from one beam Are set to prevent reaching the detector 531 corresponding to the adjacent beam Having a thickness. The width and length of each gap between the plates 530 is determined by the detector 53 in the gap. Select a particular angular radiation range that reaches one. The processing system 534 is a general-purpose A computer or specific processor, but the measured intensity from detector 531 Record and process. Processing system 534 passes through object 105 without scattering Image signals 532 and 5 corresponding to radiation and radiation scattered by object 105 33 are formed. At signal 532, the contrast is The signal 533 is formed from the difference in absorption coefficient, while the signal Indicates the last. In one application, the intensity within the small angle is determined for each of the predetermined scattering curves. From one particular angle. For example, the intensity in the image is the scattering of the selected substance. Shows the intensity of the radiation at a particular angle where the disturbance is at a maximum, and the image is selected Selective emphasis on identified substances. Alternatively, the intensity at a point in the image is Can be represented as a whole. In yet another method, The area of an object identified as containing a certain substance is identified as a false color (fals) associated with that substance. e color). Display 535 shows two views of the internal structure of the object. Display an image.   FIG. 6 shows another small angle topographical device 600. The device 600 is a transmission release The radiation source 636 and the radiation flux 637 from the radiation source 636 are disposed in the path. An input partition 638 is included. The input divider 638 has a radiant flux 640 entering the object 105. Has several slits 639 that form You. The output partition 641 located between the partition 639 and the object 105 is It forms many narrow, weakly divergent beams oriented at 105. Behind object 105 Here, the spatial filter 642 is a plate 643 forming many slits 644. Includes a set of parallel plates 643 with gaps between them. Play filter 642 The partition 641 is coated with a fluorescent substance, and the partition plate 641 is It is arranged in the area covered from. The fluorescent material on the surface of the plate 643 depends on the object. The scattered transmission radiation is converted into visible light. Then the light is turned to concave mirror 645 and It passes through an optical system including a condenser lens 646 and enters a detector 647 where the plate The intensity distribution of the scattered radiation, shown as the distribution of visible light from 643, is recorded. You. Therefore, the apparatus 600 can form two images of the internal structure of the analysis object. You. One is an image determined from the distribution of scattered radiation that forms on detector 647. The other passes directly through the object 105 and into the detector 648 behind the plate 643. It is an image determined from tangential radiation. This gives more information about the internal structure of the object. Complete information is obtained. The collimator in the above embodiment has a separate Orient the beam to separate areas of the analysis object, and the relative movement of the object across the beam Required to obtain a full image of the internal structure of the object. Set up to move objects The scanning radiation must be fast enough to obtain the required exposure on the detector. The device must ensure uniform movement of the object across it. Detector is coordinate It is an intelligent X-ray radiation sensor that records information from all beams at the same time. The detector is For example, a photodiode matrix, a light-emitting screen or a photographic filter for X-rays. Lum.   7A and 7B illustrate the use of an embodiment of the present invention in a baggage control facility 700. Show. The baggage control facility includes a conveyor 749, which comprises a transmission radiation source 75. Analysis object 70 through the region between zero and detector 751 Move 5 (baggage). X-ray emission from radiation source 750 under conveyor 749 The radiation passes through a collimator 752 that forms a beam of many narrow, weakly divergent X-ray radiation I do. Further, the beam passes through the object 705 and reaches the spatial filter 753, The filter absorbs the unscattered radiation portion. Coherent radiation scattered at small angles is , Through a filter 753 and to a detector 751. At each point, the detector 751 The radiation deflected in a fragment of the internal structure image of the body 705 is recorded. Processing unit 752 is connected to a driving unit 755 for driving the detector 751 and the conveyor 749. From the detector 751 associated with each fragment along with information about the location of the object 705 Record the information. Calculated from fragments of the internal structure of the object and information indicating the position of the object Unit 754 generates a complete image of the internal structure of the object and displays the image on a video display. Transfer to i756. FIG. 7B shows a conveyor 749, a radiation source 750, and a collimator. 752, spatial filter 753, detector 751, and relative position of analysis object 705. Position. Another baggage control facility may be such as the device shown in FIG. Other small angle topographic devices can be used.   FIG. 8 shows a propagation measurement system and a SAS measurement system according to another embodiment of the present invention. Shows luggage control equipment 800 including a stem. Propagation measurement system is for objects (baggage) The radiation transmitted undeflected through 705 is measured and transmitted radiation source 801, It includes a collimator 804, a spatial filter 808, and a coordinate sensing detector 807. S The AS measurement system measures the radiation that the object 705 deflects at a small angle and the radiation source 801 , A collimator 805, a spatial filter 812, and a coordinate sensing detector 815. In an exemplary embodiment of the invention, source 801 is common to both systems. X-ray tube, which transmits radiation through collimators 804 and 805. Orientation 705 on object 49. Conveyor 749 is a propagation measurement system Object 705 is then moved through the small angle measurement system. Collimator 7 04 is a transmission type having a slit-shaped transmission area 806 formed in the shield. Includes a separate shield of material opaque to radiation. The axis of the slit is for transmission Converges to a point that coincides with the focal spot of the radiation source (eg, X-ray tube focal point) Along the line you want. The beams from the slits 806 are Differently, it makes an angle with the plane of the conveyor 749. Select the beam size for the slit width. , The beam size is the width of the area where the target substance is assumed to occupy the object 705. Preferably they match. At right angles to the slit width, the collimator 704 A beam covering the entire area 705 is formed. Placed parallel to the collimator slit 806 The coordinate sensing detector 807 records the radiation transmitted through the object 705 without deflection. Record. Each coordinate sensing detector 807 is a coordinate along a line parallel to the slit 806 A series of radiation intensities corresponding to are measured. The coordinate resolution of each detector 807 is Determine the spatial resolution in a direction perpendicular to the direction of movement. The spatial filter 808 controls Has a series of slits including one slit between the ejector 807 and the object 705 . Filter 808 reduces the deflected radiation reaching detector 807, Improves the signal-to-noise ratio of the recorded intensity of the propagating radiation.   For SAS measurements, the collimator 805 uses multiple narrow, weakly divergent beams Orient. Each of the collimators 805 includes an opaque region 810 and a transparent region 80. 9 alternately to form a passage for transmitted radiation. Each of the collimators 805 The axis of each passage is along a direction 811 that converges at the focal point of the radiation source 801. Also The axis of the collimator 805 also converges to the source, but at various angles with respect to the conveyor 749. Make a degree. The orientations of the central axes of the collimators 805 are as different as possible from each other. space Filter 812 includes a transparent region 81 in the path of the radiation emitted from object 705. 3 and opacity Including a transient region 814. Each spatial filter 812 is associated with an associated collimator 805 And the opaque region 814 of the filter is placed in the transparent region of the associated collimator 805. Block radiation passing through area 809. The radiation that the object 705 scatters at a small angle is It passes through the transparent region 813. The dimensions of the transmissive area (in this case the width of the slit and Depth), periodicity of the structure of the collimator 805 (distance between slits) and spatial The size of the transparent area of the filter 812 is determined by the associated coordinate sensing detector 815 and the object 705 It is selected to ensure that radiation scattered within a specific angular range can be received. Typical Typical angle range is about 0-0. 5 degrees, but preferably less than 6-12 seconds No. Each detector 815 is a two-dimensional coordinate sensing element and has a small angular spread for each main beam. It has enough resolution to construct a random curve.   Before the object 705 reaches the propagation measurement system, the detector 807 The radiation intensity of the beam from 04 is measured. Processing unit 91 shown in FIG. 6 receives from the detector 807 a signal indicating the intensity before attenuation. Processing unit 91 6 is dedicated hardware or a routine executed in a general-purpose computer. It is. As the object 705 moves through the propagation measurement system, the detector 8 07 measures the intensity of radiation propagating through the object 705 at various angles and Stem 916 shows radiation intensity after being partially absorbed and scattered within object 705 Receive the signal. The processing unit 916 includes an intensity measured in the presence of the object 705. And the intensity measured when the object 705 is absent is calculated, and the total volume of the object 705 is calculated. Determine the absorption distribution across the body.   For SAS measurements, the filter 812 can be used to direct radiation to reach the detector 815. To block. Therefore, when the object 705 is not present in the small-angle measurement system, Instrument 815 records only the background radiation intensity. The SAS data processing unit shown in FIG. The knit 917 is measured from the detector 815. Receiving and processing the obtained small-angle scattering intensity and the absorptance distribution from the processing unit 916. You. Processing unit 917 calculates the absorption along the deflection path when calculating the small angle scattering curve. To compensate. The processing unit 917 processes data obtained from the small-angle scattering system. Manage. Small-angle scattering system allows the main beam to traverse object 705 during scanning At different angles. Accordingly, the processing unit 917 determines the volume of the object 705. Small angle scattering curves for cells distributed throughout can be constructed. processing Unit 918 provides an image of object 705 obtained for absorption and for small angle scattering The obtained image of the object 705 is compared with the image, and the scattering of cells in the object 705 is further performed. The curves are compared to a database of small angle scattering curves for known substances. In the comparison result A three-dimensional image of the object 705 is formed based on the It is displayed on the image display screen together with the formed substance.   FIG. 10 shows an embodiment of a baggage control facility 1000 according to the present invention. Equipment 1 000 form a source 101 of penetrating radiation and a narrow, weakly diverging fan beam. Collimator 1020. The fan beam is the object on the moving conveyor 749 705. Collimator 1020 is oriented relative to object 705 And the axes move the object 705 at an angle as far away from each other as possible. Direction. Each collimator 1020 has a corresponding spatial filter 1024 , And a corresponding set of coordinate sensing detectors 1023. Coordinate sensing detector 1023 Are radiation 102 in the slit of the spatial filter 1024 and scattered at small angles. 1 and the intensity of the radiation 1022 propagated without being scattered. Collimator Each fan beam from at least two detectors, the associated scan beam Detector along the beam's undeflected path and scattered at small angles from the associated beam Coupled to an adjacent detector for measuring the emitted radiation.   FIG. 11 relates to one of the collimators 1020 in the system 1000 of FIG. FIG. 9 is a perspective view of an associated filter and detector system 1100. System 1100 Are in plates 1125 and 1025 that are opaque to penetrating radiation. Include a coordinate sensing detector 1023 located within the gap. The thickness of the plate 1125 is 1 Radiation scattered from one fan beam reaches a detector associated with another fan beam Selected to prevent The length of the slot between the plates 1125 and The width is used to record radiation that falls within a specific angular range of transmitted or scattered radiation. The choice is made according to the requirements for the individual detector. The signal from the detector 1023 is Through two independent paths, processing units such as units 916 and 917 of FIG. Transferred to the knit. The first path is a detector for recording the intensity of unpolarized radiation. It is connected to 1023 and transfers data indicating the absorptivity of the material constituting the object. Sucking The detector 1023 for the yield measurement measures a series of intensities along the length of the slit. Linear coordinate sensing detector. The second passage records radiation scattered at small angles Connected to the detector. Detector for small angle scattering measurement is two-dimensional or linear coordinate sensing It is a detector. 2D coordinate sensing detector is different for each point along the slit Measure the intensity at an angle. The processing unit has two pieces of information in a form similar to that described above. Process the passage and then transfer the image to the video display screen.   Although the present invention has been described with reference to particular embodiments, the description is illustrative of the application of the invention. And is not to be considered limiting. Various modifications and disclosures Combinations of the embodiments set forth should be within the scope of the invention as defined by the following claims. Get in.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ラザレフ、パーベル・アイ アメリカ合衆国カリフォルニア州94025・ メンロパーク・＃21・コールマンアベニュ ー 806────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, L U, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF) , CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, M W, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY) , KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM , AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, E S, FI, GB, GE, GH, HU, IL, IS, JP , KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, M W, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD , SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, UZ, VN, YU, ZW (72) Inventor Lazarev, Pavel I             United States California 94025             Menlo Park # 21 Coleman Avenue             ー 806

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １． 小角トポグラフィ的装置であって、 透過用放射線の放射源と、 透過用放射線からスキャンビームを形成し、不透過性領域を交互に有する透過 性領域からなる規則的に周期性を有する構造であるコリメータと、 前記スキャンビームに対して物体を移動させ、前記物体の完全な射影を得る設 備と、 前記物体の背後に位置する空間フィルタと、 前記空間フィルタが伝搬する放射線を検出するように配置される座標感知検出 器とを有し、 前記空間フィルタは前記コリメータの構造と相補的で規則的な周期性構造を有 し、また前記コリメータの前記透過性領域に対応する前記空間フィルタの領域が 、前記透過用放射線に対して不透過性があり、かつ前記コリメータの前記不透過 性領域に対応する前記空間フィルタの領域が前記透過用放射線に対して透過性が あり、前記空間フィルタの前記不透過性領域が偏向されずに前記物体を通過する 前記スキャンビームの一部を遮断するように配置され、また前記空間フィルタの 前記透過性領域が、前記物体が小角で偏向する前記スキャンビームの一部を伝搬 するように配置されることを特徴とする小角トポグラフィ的装置。 ２． 前記コリメータが前記透過用放射線に不透過性のプレートからなり、その 中で前記放射源の焦点に収束する軸を有する前記透過性通路が形成されることを 特徴とする請求項１に記載の装置。 ３． 前記空間フィルタが透過性プレートからなり、さらに前記不透過性領域が 前記透過性プレート内に位置する不透過性材料のロッド形状領域からなり、前記 コリメータの前記透過性通路からの透過用放射線を遮 断することを特徴とする請求項２に記載の装置。 ４． 前記コリメータがプレート間に隙間を有する一組のプレートからなり、一 連のスリットを形成し、前記スリットが前記コリメータの前記透過性領域であり 、また前記スリットが前記放射源の焦点を横切る平面内にある扇形ビームを形成 することを特徴とする請求項１に記載の装置。 ５． 前記コリメータ内の前記透過性領域がスリット形状であることを特徴とす る請求項１に記載の装置。 ６． 前記コリメータが互いに接触して積重された一組の研磨プレートからなる ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ７． １つ或いはそれ以上の前記プレートが異なる研磨表面内に未研磨部分を有 することを特徴とする請求項１に記載の装置。 ８． 小角トポグラフィ的装置であって、 入力放射線を解析される物体上に入る複数の別々のビームとして形成する透過 用放射線の放射源と、 前記物体の背後に位置する複数の平行なプレートと、 前記プレート間に形成されるスリット内に位置する複数の検出器素子とを有す ることを特徴とする小角トポグラフィ的装置。 ９． 前記検出器素子からのデータを受信するために接続される処理システムを さらに有することを特徴とする請求項８に記載の装置。 １０． 前記複数のプレートが、前記検出器素子に達する放射線を、前記物体内 で小角で散乱される放射線に制限する方向性及び寸法を有することを特徴とする 請求項９に記載の装置。 １１． 前記各検出器素子が、前記検出器素子を含む平面上の前記ビームの１つ の射影の半分より小さいことを特徴とする請求項８に記載の装置。 １２． 前記別々のビームのそれぞれに対する前記複数の検出器素子が、 前記ビームの無偏向経路内にある第１の検出器素子と、 前記物体内で小角で偏向される前記ビームの経路内にある第２の検出器素子と を含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。 １３． 前記別々のビームのそれぞれに対して、前記複数のプレートが、前記第 ２の検出器素子に達する放射線を、前記物体内で小角で散乱された放射線に制限 する方向性と寸法とを有ことを特徴とする請求項１２に記載の装置。 １４． 処理システムをさらに有し、前記処理システムが前記検出器素子からの データを受信するように接続され、また前記処理システムが前記ビームの前記第 １の検出器素子から受信されたデータから吸収分布を、かつ前記ビームの前記第 ２の検出器素子から受信されたデータから小角散乱の分布を確定することを特徴 とする請求項１２に記載の装置。 １５． 物体の組成及び内部構造を判定するための装置であって、 透過用放射線の放射源と、 前記放射源から放射束を形成し、かつ前記物体に向けて配向するコリメーショ ンシステムと、 前記放射源に対して前記物体を移動させるためのスキャニングシステムと、 前記物体を通って伝搬される無偏向放射線を測定し、かつ前記物体の吸収率の 分布を特定する第１の検出器システムと、 前記物体内で小角で散乱された放射線を測定し、かつ前記物体に対する複数の 散乱曲線を特定する第２の検出器システムとを有することを特徴とする装置。 １６． 前記コリメーションシステムが、 前記第１の検出器システムに向けて配向される、前記放射源からの放射線の第 １の組の主要ビームを形成する第１の組のコリメータと、 前記第２の検出器システムに向けて配向される、前記放射源からの放射の第２ の組の主要ビームを形成する第２の組のコリメータとを有することを特徴とする 請求項１５に記載の装置。 １７． 前記第１の組の各主要ビームが、前記放射源からの放射の平坦な扇形ビ ームであることを特徴とする請求項１６に記載の装置。 １８． 前記第２の組のコリメータが複数のマルチスリットコリメータからなり 、前記マルチスリットコリメータの各々が、放射源からの放射線の多数の弱い発 散扇形ビームを形成し、また前記マルチスリットコリメータの各々が、前記物体 の動きに対して異なる角度で方向付けられることを特徴とする請求項１６に記載 の装置。 １９． 前記第２の検出器システムからのデータを受信するように接続される処 理システムをさらに含み、前記処理システムが前記各主要ビームに対する散乱曲 線を確定し、さらに各散乱曲線と既知の散乱曲線のデータベースとを比較し、前 記主要ビームが通過する領域内の前記物体の組成を特定することを特徴とする請 求項１６に記載の装置。 ２０． 前記処理システムが前記第１の検出器システムからのデータを受信する ように接続され、かつ前記検出器システムからのデータから吸収率の３次元分布 を確定することを特徴とする請求項１９に記載の装置。 ２１． 前記処理システムが、散乱曲線を確定するときに、吸収率の分布を用い て、吸収の影響を補償することを特徴とする請求項２０に記載の装置。 ２２． 前記第２の検出器システムが２次元座標感知検出器と、前記検出器と前 記物体との間に位置する空間フィルタとを含み、前記空間フィルタが、偏向せず に前記物体を通って伝搬される放射線を遮断するために配置される不透過性領域 と、前記物体が小角で散乱する放射を検出器に伝搬するために配置される透過性 領域とを有することを特徴とする請 求項１５に記載の装置。 ２３． 物体の組成及び内部構造を判定するための装置であって、 透過用放射線の放射源と、 前記物体の配向される放射束を形成するためのユニットと、 前記物体の背後にスリットを形成する複数のプレートと、 前記物体を通って無偏向で伝搬される放射を記録するために、前記プレート間 に前記スリット内に配置される第１の複数の検出器素子と、 前記物体内で小角で散乱前記される放射を記録するために、前記プレート間に 前記スリット内に配置される第２の複数の検出器素子と、 前記第１及び前記第２の複数の検出器素子に接続され、前記物体を通って無偏 向で伝搬され、記録された放射線と、前記物体内で小角で散乱され、記録された 放射線の測定に基づいて前記物体の画像を形成する処理システムとを有すること を特徴とする装置。 ２４． 前記各検出器素子が、前記検出器素子を含むスリットの長さ方向に沿っ て配列された一組の記録用素子からなることを特徴とする請求項２３に記載の装 置。 ２５． 前記処理システムが、散乱されずに前記物体を通って伝搬される放射線 から小角で散乱された前記放射線を弁別し、前記物体の一部に対する散乱曲線を 確定することを特徴とする請求項２３に記載の装置。 ２６． 前記処理システムが、前記散乱曲線を既知の物質に対する散乱曲線のデ ータベースと比較することにより、前記物体の一部を占める物質を特定すること を特徴とする請求項２５に記載の装置。 ２７． 前記各検出器素子の幅が、前記検出器素子を含む平面上に入るビームの 射影の半分より小さいことを特徴とする請求項２３に記載の装置。 ２８． 前記解析物体の方向に放射束を形成する前記ユニットが、単一 放射源からの多数の平坦で弱い発散扇形ビームを形成するために設計された一連 のマルチスリットコリメータからなり、前記コリメータは、その軸が互いからで きるだけ大きく離れるように方向付けられることを特徴とする請求項２３に記載 の装置。 ２９． 前記放射源に対して前記物体を移動させるためのスキャニングシステム をさらに有することを特徴とする請求項２３に記載の装置。[Claims] 1. A small-angle topographic device,   A source of penetrating radiation;   A transmission beam that forms a scan beam from penetrating radiation and has alternating opaque areas A collimator, which is a structure having a regular periodicity composed of a crystalline region,   An arrangement for moving an object with respect to the scan beam to obtain a complete projection of the object. And   A spatial filter located behind the object;   Coordinate sensing detection wherein said spatial filter is arranged to detect propagating radiation With a container,   The spatial filter has a regular periodic structure that is complementary to the structure of the collimator. And the area of the spatial filter corresponding to the transmissive area of the collimator is Opaque to the penetrating radiation and the opacity of the collimator The area of the spatial filter corresponding to the transparent area is transparent to the radiation for transmission. The opaque area of the spatial filter passes through the object without being deflected The scan filter is arranged to block a part of the scan beam, and further includes a The transparent region propagates a portion of the scan beam where the object is deflected at a small angle A small-angle topographic device, characterized in that 2. The collimator comprises a plate impermeable to the transmitting radiation, Wherein the transparent passage having an axis converging at the focal point of the radiation source is formed therein. The device according to claim 1, characterized in that: 3. The spatial filter comprises a transmissive plate, and the impermeable area further comprises Comprising a rod-shaped region of an impermeable material located in the permeable plate; The transmission radiation from the transparent passage of the collimator is blocked. 3. The device according to claim 2, wherein the device is turned off. 4. The collimator comprises a set of plates with a gap between the plates, Forming a series of slits, the slit being the transmissive area of the collimator Wherein the slit forms a fan beam in a plane transverse to the focal point of the radiation source The device of claim 1, wherein 5. The transparent region in the collimator has a slit shape. The device of claim 1. 6. The collimator comprises a set of polishing plates stacked in contact with each other The method of claim 1, wherein: 7. One or more of the plates have unpolished portions in different polishing surfaces. The device of claim 1, wherein 8. A small-angle topographic device,   Transmission forming the input radiation as multiple separate beams entering the object to be analyzed Radiation source for   A plurality of parallel plates located behind the object;   A plurality of detector elements located in a slit formed between said plates. A small-angle topographic device. 9. A processing system connected to receive data from the detector element; The device of claim 8, further comprising: 10. The plurality of plates direct radiation reaching the detector element within the object. Characterized by having directionality and dimensions that limit radiation scattered at small angles at An apparatus according to claim 9. 11. Each detector element is one of the beams on a plane containing the detector element 9. Apparatus according to claim 8, characterized in that it is less than half the projection of. 12. The plurality of detector elements for each of the separate beams;   A first detector element in an undeflected path of the beam;   A second detector element in the path of the beam deflected at a small angle within the object; The device of claim 8, comprising: 13. For each of the separate beams, the plurality of plates are Radiation reaching the second detector element is limited to radiation scattered at small angles within the object 13. The device of claim 12, wherein the device has a directionality and dimensions. 14． Further comprising a processing system, wherein the processing system comprises Connected to receive data, and wherein the processing system is configured to An absorption distribution from data received from one of the detector elements, and Determining the distribution of small-angle scattering from the data received from the second detector element 13. The device according to claim 12, wherein: 15. An apparatus for determining the composition and internal structure of an object,   A source of penetrating radiation;   Collimation forming a radiation flux from the radiation source and orienting towards the object System and   A scanning system for moving the object relative to the radiation source;   Measuring unpolarized radiation propagating through the object and measuring the absorptivity of the object A first detector system for determining a distribution;   Measuring radiation scattered at a small angle in the object, and A second detector system for determining a scattering curve. 16. The collimation system comprises:   A second of the radiation from the radiation source being directed towards the first detector system. A first set of collimators forming a set of primary beams;   A second of radiation from the radiation source directed towards the second detector system; And a second set of collimators forming a set of primary beams. The device according to claim 15. 17． Each primary beam of the first set is a flat fan beam of radiation from the radiation source. 17. The device of claim 16, wherein the device is a device. 18. The second set of collimators comprises a plurality of multi-slit collimators. , Each of the multi-slit collimators has a number of weak sources of radiation from the radiation source. Forming a diverging beam and wherein each of said multi-slit collimators is 17. The device of claim 16, wherein the device is oriented at different angles with respect to the movement of the user. Equipment. 19. A process connected to receive data from the second detector system; A processing system, wherein the processing system includes a scatter curve for each of the primary beams. Determine the lines and compare each scatter curve with a database of known scatter curves, Identifying the composition of the object in the area through which the main beam passes. An apparatus according to claim 16. 20. The processing system receives data from the first detector system And a three-dimensional distribution of absorptivity from data from the detector system 20. The apparatus according to claim 19, wherein: 21. The processing system uses the distribution of the absorptivity when determining the scattering curve. 21. The device of claim 20, wherein the device compensates for the effects of absorption. 22. The second detector system includes a two-dimensional coordinate sensing detector, and a detector in front of the detector. A spatial filter positioned between the object and the object, wherein the spatial filter does not deflect. An opaque region arranged to block radiation propagating through said object And a transparency arranged to propagate radiation scattered at a small angle by the object to a detector. And an area having An apparatus according to claim 15. 23. An apparatus for determining the composition and internal structure of an object,   A source of penetrating radiation;   A unit for forming an oriented radiant flux of the object;   A plurality of plates forming a slit behind the object,   Between the plates to record radiation transmitted undeflected through the object A first plurality of detector elements arranged in said slit;   Between the plates to record the radiation scattered at small angles within the object A second plurality of detector elements disposed in the slit;   Connected to the first and second plurality of detector elements and passed unbiased through the object. Radiation recorded and scattered at a small angle within the object and recorded A processing system for forming an image of the object based on the measurement of the radiation An apparatus characterized by the above. 24. Each of the detector elements extends along a length of a slit including the detector element. 24. The apparatus according to claim 23, comprising a set of recording elements arranged in a row. Place. 25. Radiation that propagates through the object without scattering by the processing system From the radiation scattered at a small angle from the scatter curve for a part of the object 24. The device of claim 23, wherein determining. 26. The processing system converts the scatter curve into a scatter curve data for a known substance. Identify substances that occupy part of the object by comparison with the database The device according to claim 25, characterized in that: 27. The width of each detector element is such that the width of the beam entering the plane containing the detector element is 24. The device of claim 23, wherein the projection is less than half. 28. The unit forming the radiant flux in the direction of the analysis object is a single unit A series designed to form multiple flat, weakly diverging fan beams from a radiation source Multi-slit collimator, said collimators whose axes are 24. The device of claim 23, wherein the device is oriented so as to be as far apart as possible. Equipment. 29. Scanning system for moving the object with respect to the radiation source 24. The apparatus of claim 23, further comprising:
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