JP4022385B2 - 放射線検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放射線検出装置に関するものであり、特に内部検査を行うため検査対象物に照射したＸ線の後方散乱を検出する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線はその物質透過能力の高さから、医療分野ではレントゲン装置などに、また産業分野では非破壊検査装置などに、広く利用されている。一般的なＸ線の利用方法は、検査対象物にＸ線を照射し、透過したＸ線を検査対象物の反対側で検出するものである。なお、透過したＸ線をフィルムやＣＣＤに写すことにより、検査対象物の内部の映像化を可能としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したＸ線の利用方法では、Ｘ線の照射装置と検出装置との間に、検査対象物を配置する必要がある。そのため、検査対象物の厚さが厚い場合には、Ｘ線が減衰して検査対象物を透過できないという問題がある。また、検査対象物が巨大構造物などの場合には、照射装置と検出装置との位置合わせが困難であるという問題がある。さらに、検査対象物が密閉構造物などの場合には、そもそも照射装置または検出装置の一方を、検査対象物の反対側に配置することができないという問題がある。そして、いずれの場合もＸ線を検出することができないことから、検査対象物の検査が不可能となる。
【０００４】
そこで、Ｘ線の後方散乱を検出する方法が検討されている。図１０に後方散乱Ｘ線の検出方法の説明図を示す。Ｘ線照射装置２０５により照射されたＸ線２０８の光子は、検査対象物２０２の原子に衝突し、その一部は後方に向かって散乱する。そして、検査対象物２０２の内部が一様でない場合には、一様でない後方散乱Ｘ線２０９を生じる。そこで、検査対象物２０２に対して、Ｘ線照射装置２０５と同じ側にＸ線検出装置２１０を配置し、この後方散乱Ｘ線２０９を検出することにより、検査対象物２０２の内部を検査しようとするものである。
【０００５】
ところで、検査対象物２０２の内部を検査するには、位置情報とともにＸ線２０９の強度を知る必要がある。そこで、ピンホール２２２を設けた板２２０をＸ線検出装置２１０の前方に配置し、これを矢印２０４のように順次移動させつつ、Ｘ線２０９の強度を測定する。しかし、Ｘ線２０８は物質透過能力が高いため、後方散乱するＸ線２０９はごく微弱なものにすぎない。従って、ピンホール２２２の開口面積が小さい場合には、ノイズの影響が大きくなり、後方散乱するＸ線２０９を検出することが困難であるという問題がある。また、検出可能な場合でも、測定に長時間を要するという問題がある。一方、検査結果を映像化する場合に、ピンホール２２２の開口面積が画素の大きさとなるので、開口面積の大きいピンホール板２２０を使用すると、解像度が悪化して検査精度が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は上記問題点に着目し、位置情報とともに微弱な放射線の検出が可能であり、また検査精度の向上が可能な、放射線検出装置の提供を目的とする。また、測定時間の短縮が可能な、放射線検出装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る放射線検出装置は、放射線が入射する放射線検出部と、この放射線検出部の前方に配置され、アダマール行列における１または−１に対応してオープンまたはクローズを定める空間変調パターンに対応した複数の穴列を有し、当該複数の穴列から放射線を透過させる第１マスクと、この第１マスクと相対移動可能に設けられ、前記放射線を遮蔽可能であるとともに、前記第１マスクに形成した前記複数の穴列のうち、１つの穴列を開口する第１スリットを、前記放射線検出部の前方に形成した第１スリット板と、前記第１マスクおよび前記第１スリット板の前方に配置され、アダマール行列における１または−１に対応してオープンまたはクローズを定める空間変調パターン（以下、直交変調パターンと称す）に対応した複数の穴列を有し、当該複数の穴列から放射線を透過させる第２マスクと、この第２マスクと相対移動可能に設けられ、前記放射線を遮蔽可能であるとともに、前記第２マスクに形成した前記複数の穴列のうち、１つの穴列を開口する第２スリットを、前記第１スリットの前方に形成した第２スリット板と、を有する構成とした。
【０００８】
この場合、１つの穴列は複数の穴を有するので、ピンホール板に比べて開口面積が大きくなる。すると、ノイズの影響が小さくなり、高いＳＮ比の確保が可能となる。従って、微弱な放射線を検出することができる。またこれにより、単位時間当たりに検出するＸ線光子の数が多くなり、測定時間を短縮することができる。一方、測定値数列に対して直交変調パターンの復調を行えば、検査対象領域における位置情報とともに放射線の強度を知ることができる。そして、高次の直交変調パターンに対応した穴列を形成すれば、検査対象領域が細分化され、検査結果の映像化において解像度を向上させることが可能となる。従って、検査精度を向上させることができる。以上により、位置情報とともに微弱な放射線を検出することが可能となり、また検査精度を向上させることが可能となる。
【０００９】
また、放射線が入射する複数の放射線検出部と、この放射線検出部の前方に配置され、放射線を透過させる直交変調パターンに対応した、複数の穴列を有する第１マスクと、この第１マスクと相対移動可能に設けられ、前記放射線を遮蔽可能であるとともに、前記第１マスクに形成した前記複数の穴列のうち、全部または複数の穴列を同時に開口する第１スリット群を、前記複数の放射線検出部の前方に形成した第１スリット板と、前記第１マスクおよび前記第１スリット板の前方に配置され、放射線を透過させる直交変調パターンに対応した、複数の穴列を有する第２マスクと、この第２マスクと相対移動可能に設けられ、前記放射線を遮蔽可能であるとともに、前記第２マスクに形成した前記複数の穴列のうち、全部または複数の穴列を同時に開口する第２スリット群を、前記第１スリット群の前方に形成した第２スリット板と、を有する構成とした。
【００１０】
これにより、検査対象領域における複数の直線部分について、位置情報とともに放射線の強度を知ることができる。従って、放射線検出装置または検査対象物をトラバースさせる必要がなく、測定時間を短縮することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係るＸ線検出装置の好ましい実施の形態を、添付図面にしたがって詳細に説明する。なお以下に記載するのは本発明の実施形態の一態様にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１２】
最初に、第１実施形態について説明する。図１に第１実施形態に係るＸ線検出装置の斜視図を示す。第１実施形態に係るＸ線検出装置１０は、Ｘ線が入射するＸ線検出部１５と、このＸ線検出部１５の前方に配置され、Ｘ線を透過させる直交変調パターンに対応した、複数の穴列２２を有する第１マスク２０と、この第１マスク２０と相対移動可能に設けられ、前記Ｘ線を遮蔽可能であるとともに、前記第１マスク２０に形成した前記複数の穴列２２のうち、１つの穴列を開口する第１スリット３２を、前記Ｘ線検出部１５の前方に形成した第１スリット板３０と、前記第１マスク２０および前記第１スリット板３０の前方に配置され、Ｘ線を透過させる直交変調パターンの変調モードに対応した、複数の穴列４２を有する第２マスク４０と、この第２マスク４０と相対移動可能に設けられ、前記Ｘ線を遮蔽可能であるとともに、前記第２マスク４０に形成した前記複数の穴列４２のうち、１つの穴列を開口する第２スリット５２を、前記第１スリット３２の前方に形成した第２スリット板５０と、を有するものである。
【００１３】
第１実施形態に係るＸ線検出装置１０の内部には、Ｘ線検出部１５を設ける。図２にＸ線検出部の説明図を示す。Ｘ線検出部は、シンチレータ１６と光電子増倍管１８とで構成する。シンチレータ１６の内部には、ＮａＩ等の結晶とＴｌ等の不純物との混合物を封入する。一方、光電子増倍管１８の入り口部分には光電面１７を形成するとともに、光電子増倍管１８の内部には陽極１８ｂおよび複数のダイノード１８ａを配置する。Ｘ線が入射すると、シンチレータ１６はそのエネルギーを光に変換し、さらに光電子増倍管１８はその光を光電子に変換し、増幅した上で出力する。これによってＸ線が検出可能となる。なお、シンチレータ１６の長さは、次述する第１マスクにおける穴列２２の長さより長く形成するとともに、シンチレータ１６は穴列２２の下方に配置する。
【００１４】
一方、図１に示すように、Ｘ線検出部１５のシンチレータ上に近接して、第１マスク２０を配置する。第１マスク２０は、ＣｕまたはＮｉ等の金属材料により、例えば厚さ０．１ｍｍ程度の円盤状に形成する。なお、複数枚の金属円盤を積層して第１マスク２０としてもよい。
【００１５】
第１マスク２０には、直交変調パターンに対応した穴列２２を、半径方向に沿って形成する。図５に穴列の形成方法の説明図を示す。本実施形態では、直交変調パターンとして、アダマール系列符号化変調パターンを使用する。アダマール行列は、１または−１のみを行列要素とする直交行列であり、以下の漸化式で定義される。
【数１】
ただし、数式１においてｋは次数を示し、Ｈ(k)はＮ×Ｎ個（Ｎ＝２k）の要素を持つ行列となる。なおアダマール行列では、第１行の行列要素はすべて１であるが、他の行の行列要素には、１と−１とがＮ／２個ずつ含まれる。
【００１６】
ところで、あるデータ数列Ｘ(k)をアダマール変換した場合の測定値数列Ｙ(k)は、以下の式で表される。
【数２】
ただし、Ｘ(k)およびＹ(k)は、Ｎ個の要素を持つ列ベクトルである。ここで、Ｈ(k)は直交行列であるから、Ｈ(k)の逆行列は、規格化因子を除けばＨ(k)自信に等しい。すなわち次式が成り立つ。
【数３】
従って、測定値数列をアダマール逆変換してデータ数列Ｘ(k)を求めるには、以下の式に従えばよい。
【数４】
【００１７】
なお、図３（１）にｋ＝３の場合のアダマール行列を示し、以下には例として、このアダマール行列に従った穴列の形成方法を説明する。まずアダマール行列を各行に切り分け、行列要素の１をオープンとし−１をクローズとして、図３（１）右側に示すような複数の変調パターン２２ａを作成する。そして、変調パターン２２ａに従って、図３（２）に示す穴列２２を、第１マスク２０の半径方向に沿って形成する。同様にして、複数の変調パターン２に従って形成した複数の穴列を、第１マスク２０の周方向に所定間隔をおいて配置する。なお、各穴はメタルエッチングにより形成する。
【００１８】
なお、穴列２２の長さを長くすれば、検査対象物の内部検査可能領域を長くすることができる。また、高次のアダマール行列を使用して、穴列２２の数および穴列２２に含まれる穴の数を共に増加させれば、検査結果を映像化した場合の解像度が向上し、検査精度を向上させることができる。
【００１９】
また、図１に示すように、第１マスク２０の表面上には、第１スリット板３０を配置する。第１スリット板３０は、第１マスク２０と同様に金属材料により形成する。なお図１では、２枚の金属板を積層して第１スリット板３０としている。
【００２０】
第１スリット板３０には、上記第１マスクにおける複数の穴列２２のうち、いずれか１つの穴列を開口する第１スリット３２を形成する。第１スリット３２の長さは、穴列２２の長さより長く形成する。また、第１スリット３２は前記Ｘ線検出部の上方に配置する。なお、第１スリット３２はメタルエッチングにより形成する。
【００２１】
また、上記第１マスク２０に形成した複数の穴列２２を、第１スリット３２により順次開口すべく、第１マスク２０を回転駆動する回転駆動手段を設ける。回転駆動手段として、例えばステッピングモータ２４（図５参照）を設ける。
【００２２】
一方、第１スリット板３０から所定間隔をおいて、第１マスク２０と同軸上に、第２マスク４０を配置する。この第２マスク４０は、第１マスクと同形状に形成する。すなわち、第２マスク４０にも直交変調パターンに従った穴列４２を形成する。
【００２３】
また、第２マスク４０の表面上には、第２スリット板５０を配置する。第２スリット板５０には、第２マスク４０における複数の穴列４２のうち、いずれか１つの穴列を開口する第２スリット５２を形成する。なお第２スリット５２は、第１スリット板３０における第１スリット３２と同位相となる位置に形成する。
【００２４】
さらに、上記第２マスク４０に形成した複数の穴列４２を、第２スリット５２により順次開口すべく、第２マスク４０を回転駆動する回転駆動手段を設ける。回転駆動手段として、例えばステッピングモータ４４（図５参照）を設ける。
【００２５】
そして、上述したＸ線検出装置１０を構成する各部材は、円筒状のカバー部材６０の内部に配置する。なお、前記第１スリット板３０および前記第２スリット板５０は、このカバー部材６０に固定する。そして前記第１マスク２０は、前記第１スリット板３０に対して相対移動可能とする。また前記第２マスク４０は、前記第２スリット板５０に対して相対移動可能とする。なお、カバー部材６０はＸ線を遮蔽可能な材料で形成する。一方、各マスクまたは各スリット板も、Ｘ線を遮蔽可能な材料で形成するか、またはＸ線を遮蔽可能な薬品を表面に塗布する。これにより、穴列以外からのＸ線の入射がなくなり、検査精度を向上させることができる。
【００２６】
本実施形態に係るＸ線検出装置を使用した、検査対象物の内部検査装置の構成は、以下のとおりである。図４に内部検査装置の構成図を示し、図５に内部検査装置のブロック図を示す。この検査装置１は、検査対象物２にＸ線８を照射して、Ｘ線のコンプトン散乱を検出するものである。コンプトン散乱とは、Ｘ線の光子が検査対象物の原子における軌道電子と衝突し、エネルギーを失うとともに、入射方向に対して角度φの方向に進路を変更する現象である。なお、角度φは０〜１８０°となりうるので、光子は後方にも散乱する。
【００２７】
コンプトン散乱は、比較的低エネルギーのＸ線でも発生しうるので、本実施形態では低エネルギーのＸ線照射装置５を使用することができる。なお、Ｘ線照射装置５はＸ線制御回路６に接続する。一方、検査対象物２に対してＸ線照射装置５と同じ側に、上述したＸ線検出装置１０を配置して、Ｘ線の後方散乱９を検出する。なお、Ｘ線検出装置１０を構成するステッピングモータ２４，４４は、モータ制御部１２に接続する。モータ制御部１２は、コンピュータ１３からの命令に基づいて、ステッピングモータ２４，４４の動作を制御する。また、Ｘ線検出装置１０を構成するＸ線検出部１５は、ＩＶコンバータ１１ａおよびアンプ１１ｂを介してコンピュータ１３に接続し、Ｘ線測定データの処理を可能とする。
【００２８】
上述した検査装置におけるＸ線検出装置の使用方法について、図４および図５を用いて説明する。また、図６に内部検査方法のフローチャートを示す。
まず、Ｘ線照射装置５から検査対象物２に向けて、Ｘ線を照射する（Ｓ７０）次に、第１マスク２０を初期位置に設定する（Ｓ７２）。すなわち、第１マスク２０における最初の穴列を、第１スリット下に位置させて開口する。同様に、第２マスク４０を初期位置に設定する（Ｓ７３）。すなわち、第２マスク４０における最初の穴列を、第２スリット下に位置させて開口する。
【００２９】
ステップ７０で照射されたＸ線８は、検査対象物２において後方散乱する。そして後方散乱したＸ線９は、第２スリット板５０における第２スリットおよび第２マスク４０における穴列を通って、Ｘ線検出装置１０に入射する。さらに入射したＸ線は、第１スリット板３０における第１スリット３２および第１マスク２０における穴列を通って、Ｘ線検出部１５に到達する。ここで、Ｘ線検出部１５により到達したＸ線を測定する（Ｓ７４）。測定したＸ線は、コンピュータ１３に送信して保存する。
【００３０】
次に、第２マスク４０に形成された全ての穴列を使用して、Ｘ線の測定を行ったか判断する（Ｓ７６）。そして、未使用の穴列が残っている場合には、穴列を変更する（Ｓ７８）。具体的には、第２ステッピングモータにより第２マスク４０を回転駆動して、未使用の穴列を第２スリット５２下に位置させる。そして、上記と同様にＸ線を測定する（Ｓ７４）。なお通常は、図３（２）の矢印２８の方向に第２マスクを回転させ、各穴列を順次第２スリット下に位置させて、Ｘ線を測定すればよい。
【００３１】
一方、ステップ７６において、第２マスク４０に形成された全ての穴列を使用して、Ｘ線の測定が終了したと判断した場合には、第１マスク２０に形成された全ての穴列を使用して、Ｘ線の測定を行ったか判断する（Ｓ８２）。そして、未使用の穴列が残っている場合には、穴列を変更する（Ｓ８４）。具体的には、第１ステッピングモータにより第１マスク２０を回転駆動して、未使用の穴列を第１スリット３２下に位置させる。そして、上記と同様にＸ線を測定する。なお通常は、図３（２）の矢印２８の方向に第１マスクを回転させ、各穴列を順次第１スリット下に位置させて、Ｘ線を測定すればよい。Ｘ線の測定は、第２マスク４０に形成した全ての穴列との組み合わせについて行う。なお、以上には第１マスクの各穴列ごとに第２マスクを１回転させて測定を行う場合について述べたが、逆に第２マスクの各穴列ごとに第１マスクを１回転させて測定を行うこともできる。
【００３２】
そして、ステップ８２において、第１マスク２０に形成した全ての穴列を使用して、Ｘ線の測定が終了したと判断した場合には、コンピュータ１３により、測定値に対してアダマール逆変換の演算を行う（Ｓ８６）。
【００３３】
さらに、Ｘ線の入射角度を算出する。図８にＸ線入射角度の算出方法の説明図を示す。図８に示すように、第２マスクのｉ番目の穴と第１マスクのｊ番目の穴を通ってＸ線が入射した場合の、Ｘ線の入射角度θは次式から求めることができる。
【数５】
ただし、ｄは第１マスクと第２マスクとの距離、△ｘは穴間のピッチである。この全ての組み合わせについて、信号強度に応じた重み付けをして、映像領域に投影する。これによって得られるデータは、Ｘ線検出装置を通してみた検査対象物の断面データに相当する。そこから任意の距離を切り出すことにより、検査対象物の所望の深さにおける断面データを得ることができる。
【００３４】
次に、検査対象領域全体の検査が終了したか判断し（Ｓ８８）、未検査の領域が残っている場合には、Ｘ線検出装置をトラバースさせる（Ｓ９０）。図７にＸ線検出装置のトラバースの説明図を示す。図７における直線２ｂは、スリット５２を検査対象物２に投影した直線である。そして、上記で求めたデータ数列は、直線２ｂ上における位置情報とともにＸ線の強度を示すデータとなる。ここで、検査対象領域が平面２ａの場合には、Ｘ線検出装置１０または検査対象物２を矢印４の方向にトラバースして、平面２ａ内の他の直線部分についてもデータ数列を求める。
【００３５】
一方、ステップ８８において、検査対象領域全体の検査が終了したと判断した場合には、各データ数列の映像化を行う（Ｓ９２）。具体的には、コンピュータ１３の映像表示手段において、検査対象領域に対応する領域を設定し、Ｘ線が強い部分を濃い色で表示するとともに、弱い部分を薄い色で表示する。これにより、検査対象物の内部構造が色の濃淡で表示される。
【００３６】
上記のように、本実施形態に係るＸ線検出装置を使用すれば、微弱なＸ線を測定することができる。この点、検査対象物に対してＸ線照射装置と同じ側に検出装置を配置し、後方散乱するＸ線を測定して、内部検査を行う方法が検討されている。ところが、後方散乱するＸ線はごく微弱であるため、ピンホール板の開口面積が小さい場合には、ノイズの影響が大きくなり、Ｘ線の測定が困難であるという問題がある。また、検出可能な場合でも測定に長時間を要する。一方、検査結果を映像化する場合に、ピンホールの開口面積が画素の大きさとなるので、開口面積の大きいピンホール板を使用すると、解像度が悪化して検査精度が低下するという問題がある。
【００３７】
しかし、第１実施形態に係るＸ線検出装置は、アダマール行列に対応する穴列を形成し、この穴列を通過するＸ線を測定する構成とした。この場合、１つの穴列は複数の穴を有するので、ピンホール板に比べて開口面積が大きくなる。すると、ノイズの影響が小さくなり、高いＳＮ比の確保が可能となる。例えば、ピンホール板を使用する場合に対して、ＳＮ比はＮ2／４倍となる。従って、微弱なＸ線を検出することができる。またこれにより、単位時間当たりに検出するＸ線光子の数が多くなり、測定時間を短縮することができる。例えば、ピンホール板を使用する場合に対して、測定時間は４／Ｎ2となる。
【００３８】
一方、測定値数列に対してアダマール逆変換を行えば、検査対象領域における位置情報とともにＸ線の強度を知ることができる。そして、高次のアダマール行列に対応した穴列を形成すれば、検査対象領域が細分化され、検査結果の映像化において解像度を向上させることが可能となる。従って、検査精度を向上させることができる。以上により、位置情報とともに微弱な放射線を検出することが可能となり、また検査精度を向上させることが可能となる。
【００３９】
これにより、検査対象物に対してＸ線照射装置と同じ側に検出装置を配置し、後方散乱するＸ線を測定して、内部検査を行うことができる。このような内部検査方法は、例えば航空機の翼（ハニカム構造内のはがれ、割れなど）、石油コンビナートの球形タンク、原子炉の炉壁、または船のボディなど、大型構造物の表面付近を精細に検査する用途に適している。
【００４０】
また、直交変調パターンにアダマール系列符号化変調パターンを使用することにより、測定値数列をデータ数列に逆変換するための逆行列を求める必要がない。従って、簡単にデータ数列を求めることができる。
【００４１】
次に、第２実施形態について説明する。図９に第２実施形態に係るＸ線検出装置の斜視図を示す。第２実施形態に係るＸ線検出装置１１０は、Ｘ線が入射する複数のＸ線検出部１１５と、このＸ線検出部１１５の前方に配置され、Ｘ線を透過させる直交変調パターンに対応した、複数の穴列１２２を有する第１マスク１２０と、この第１マスク１２０と相対移動可能に設けられ、前記Ｘ線を遮蔽可能であるとともに、前記第１マスク１２０に形成した前記複数の穴列１２２のうち、全部または複数の穴列を同時に開口する第１スリット群１３２を、前記複数のＸ線検出部１１５の前方に形成した第１スリット板１３０と、前記第１マスク１２０および前記第１スリット板１３０の前方に配置され、Ｘ線を透過させる直交変調パターンに対応した、複数の穴列１４２を有する第２マスク１４０と、この第２マスク１４０と相対移動可能に設けられ、前記Ｘ線を遮蔽可能であるとともに、前記第２マスク１４０に形成した前記複数の穴列１４２のうち、全部または複数の穴列を同時に開口する第２スリット群１５２を、前記第１スリット群１３２の前方に形成した第２スリット板１５０と、を有するものである。なお、第１実施形態と同様の構成となる部分については、その説明を省略する。
【００４２】
Ｘ線検出装置１１０の内部には、複数のＸ線検出部１１５を設ける。図９では、８個のＸ線検出部１１５を周方向等間隔に配置した例を示している。なお、各Ｘ線検出部１１５の構造は第１実施形態と同様である。
【００４３】
その複数のＸ線検出部１１５の上に近接して、第１実施形態と同様の第１マスク１２０を配置する。その第１マスク１２０の表面上には、第１マスク１２０における複数の穴列１２２のうち、全部または複数の穴列を同時に開口する第１スリット群１３２を形成した、第１スリット板１３０を配置する。なお、第１スリット群を構成する各スリットは、前記複数のＸ線検出部１１５の上方にそれぞれ形成する。なお、第１マスク１２０の回転駆動手段は第１実施形態と同様である。
【００４４】
一方、第１スリット板１３０から所定間隔をおいて、第１実施形態と同様の第２マスク１４０を配置する。その第２マスク１４０の表面上には、第２マスク１４０における複数の穴列１４２のうち、全部または複数の穴列を同時に開口する第２スリット群１５２を形成した、第２スリット板１５０を配置する。なお、第２スリット群１５２を構成する各スリットは、第１スリット群１３２を構成する各スリットと同位相となる位置に、それぞれ形成する。なお、第２マスク１４０の回転駆動手段は第１実施形態と同様である。
【００４５】
上記のＸ線検出装置を使用した、検査対象物の内部検査方法について、図６を用いて説明する。なお、第１実施形態と同様の構成となる部分については、その説明を省略する。
【００４６】
第２実施形態では、図６におけるステップ７０のＸ線照射から、ステップ８６のアダマール逆変換までを行うことにより、第２スリット群を構成する各スリットを、検査対象領域に投影した直線部分について、それぞれデータ数列が求められる。そのため、ステップ９０のトラバースを行うことなく、ステップ９２の映像化を行うことができる。なお、第２スリット群を構成する各スリットの間隔が広く、十分な解像度が得られない場合には、Ｘ線検出装置を周方向にトラバースさせることにより、検査対象領域の他の直線部分についてのデータ数列を求めてもよい。
【００４７】
上記のように、第２実施形態に係るＸ線検出装置は、複数のＸ線検出部と、各Ｘ線検出部の上方に形成したスリット群とを有する構成とした。これにより、検査対象領域の複数の直線部分について、データ数列を求めることができる。従って、Ｘ線検出装置または検査対象物をトラバースさせる必要がなく、測定時間を短縮することができる。
【００４８】
【発明の効果】
上記目的を達成するため、本発明に係る放射線検出装置は、放射線が入射する放射線検出部と、この放射線検出部の前方に配置され、放射線を透過させる直交変調パターンに対応した、複数の穴列を有する第１マスクと、この第１マスクと相対移動可能に設けられ、前記放射線を遮蔽可能であるとともに、前記第１マスクに形成した前記複数の穴列のうち、１つの穴列を開口する第１スリットを、前記放射線検出部の前方に形成した第１スリット板と、前記第１マスクおよび前記第１スリット板の前方に配置され、放射線を透過させる直交変調パターンに対応した、複数の穴列を有する第２マスクと、この第２マスクと相対移動可能に設けられ、前記放射線を遮蔽可能であるとともに、前記第２マスクに形成した前記複数の穴列のうち、１つの穴列を開口する第２スリットを、前記第１スリットの前方に形成した第２スリット板と、を有する構成としたので、位置情報とともに微弱な放射線を検出することが可能となり、また検査精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態に係るＸ線検出装置の斜視図である。
【図２】 Ｘ線検出部の説明図である。
【図３】 穴列の形成方法の説明図である。
【図４】 内部検査装置の構成図である。
【図５】 内部検査装置のブロック図である。
【図６】 内部検査方法のフローチャートである。
【図７】 Ｘ線検出装置のトラバースの説明図である。
【図８】 Ｘ線入射角度の算出方法の説明図である。
【図９】 第２実施形態に係るＸ線検出装置の斜視図である。
【図１０】 後方散乱Ｘ線の検出方法の説明図である。
【符号の説明】
１………内部検査装置、２………検査対象物、２ａ………平面、２ｂ………直線、３………欠陥、４………矢印、５………Ｘ線照射装置、６………Ｘ線制御回路、８………照射Ｘ線、９………後方散乱Ｘ線、１０………Ｘ線検出装置、１２………モータ制御部、１３………コンピュータ、１５………Ｘ線検出部、１６………シンチレータ、１７………光電面、１８………光電子増倍管、１８ａ………ダイノード、１８ｂ………陽極、２０………第１マスク、２２………穴列、２２ａ………変調モード、２４………ステッピングモータ、２８………矢印、３０………第１スリット板、３２………第１スリット、４０………第２マスク、４２………穴列、４４………ステッピングモータ、５０………第２スリット板、５２………第２スリット、６０………カバー部材、１１５………Ｘ線検出部、１２０………第１マスク、１２２………穴列、１３０………第１スリット板、１３２………第１スリット群、１４０………第２マスク、１４２………穴列、１５０………第２スリット板、１５２………第２スリット群、２０２………検査対象物、２０４………矢印、２０５………Ｘ線照射装置、２０８………照射Ｘ線、２０９………後方散乱Ｘ線、２１０………Ｘ線検出装置、２２０………ピンホール板、２２２………ピンホール。
【発明の属する技術分野】
本発明は放射線検出装置に関するものであり、特に内部検査を行うため検査対象物に照射したＸ線の後方散乱を検出する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線はその物質透過能力の高さから、医療分野ではレントゲン装置などに、また産業分野では非破壊検査装置などに、広く利用されている。一般的なＸ線の利用方法は、検査対象物にＸ線を照射し、透過したＸ線を検査対象物の反対側で検出するものである。なお、透過したＸ線をフィルムやＣＣＤに写すことにより、検査対象物の内部の映像化を可能としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したＸ線の利用方法では、Ｘ線の照射装置と検出装置との間に、検査対象物を配置する必要がある。そのため、検査対象物の厚さが厚い場合には、Ｘ線が減衰して検査対象物を透過できないという問題がある。また、検査対象物が巨大構造物などの場合には、照射装置と検出装置との位置合わせが困難であるという問題がある。さらに、検査対象物が密閉構造物などの場合には、そもそも照射装置または検出装置の一方を、検査対象物の反対側に配置することができないという問題がある。そして、いずれの場合もＸ線を検出することができないことから、検査対象物の検査が不可能となる。
【０００４】
そこで、Ｘ線の後方散乱を検出する方法が検討されている。図１０に後方散乱Ｘ線の検出方法の説明図を示す。Ｘ線照射装置２０５により照射されたＸ線２０８の光子は、検査対象物２０２の原子に衝突し、その一部は後方に向かって散乱する。そして、検査対象物２０２の内部が一様でない場合には、一様でない後方散乱Ｘ線２０９を生じる。そこで、検査対象物２０２に対して、Ｘ線照射装置２０５と同じ側にＸ線検出装置２１０を配置し、この後方散乱Ｘ線２０９を検出することにより、検査対象物２０２の内部を検査しようとするものである。
【０００５】
ところで、検査対象物２０２の内部を検査するには、位置情報とともにＸ線２０９の強度を知る必要がある。そこで、ピンホール２２２を設けた板２２０をＸ線検出装置２１０の前方に配置し、これを矢印２０４のように順次移動させつつ、Ｘ線２０９の強度を測定する。しかし、Ｘ線２０８は物質透過能力が高いため、後方散乱するＸ線２０９はごく微弱なものにすぎない。従って、ピンホール２２２の開口面積が小さい場合には、ノイズの影響が大きくなり、後方散乱するＸ線２０９を検出することが困難であるという問題がある。また、検出可能な場合でも、測定に長時間を要するという問題がある。一方、検査結果を映像化する場合に、ピンホール２２２の開口面積が画素の大きさとなるので、開口面積の大きいピンホール板２２０を使用すると、解像度が悪化して検査精度が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は上記問題点に着目し、位置情報とともに微弱な放射線の検出が可能であり、また検査精度の向上が可能な、放射線検出装置の提供を目的とする。また、測定時間の短縮が可能な、放射線検出装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る放射線検出装置は、放射線が入射する放射線検出部と、この放射線検出部の前方に配置され、アダマール行列における１または−１に対応してオープンまたはクローズを定める空間変調パターンに対応した複数の穴列を有し、当該複数の穴列から放射線を透過させる第１マスクと、この第１マスクと相対移動可能に設けられ、前記放射線を遮蔽可能であるとともに、前記第１マスクに形成した前記複数の穴列のうち、１つの穴列を開口する第１スリットを、前記放射線検出部の前方に形成した第１スリット板と、前記第１マスクおよび前記第１スリット板の前方に配置され、アダマール行列における１または−１に対応してオープンまたはクローズを定める空間変調パターン（以下、直交変調パターンと称す）に対応した複数の穴列を有し、当該複数の穴列から放射線を透過させる第２マスクと、この第２マスクと相対移動可能に設けられ、前記放射線を遮蔽可能であるとともに、前記第２マスクに形成した前記複数の穴列のうち、１つの穴列を開口する第２スリットを、前記第１スリットの前方に形成した第２スリット板と、を有する構成とした。
【０００８】
この場合、１つの穴列は複数の穴を有するので、ピンホール板に比べて開口面積が大きくなる。すると、ノイズの影響が小さくなり、高いＳＮ比の確保が可能となる。従って、微弱な放射線を検出することができる。またこれにより、単位時間当たりに検出するＸ線光子の数が多くなり、測定時間を短縮することができる。一方、測定値数列に対して直交変調パターンの復調を行えば、検査対象領域における位置情報とともに放射線の強度を知ることができる。そして、高次の直交変調パターンに対応した穴列を形成すれば、検査対象領域が細分化され、検査結果の映像化において解像度を向上させることが可能となる。従って、検査精度を向上させることができる。以上により、位置情報とともに微弱な放射線を検出することが可能となり、また検査精度を向上させることが可能となる。
【０００９】
また、放射線が入射する複数の放射線検出部と、この放射線検出部の前方に配置され、放射線を透過させる直交変調パターンに対応した、複数の穴列を有する第１マスクと、この第１マスクと相対移動可能に設けられ、前記放射線を遮蔽可能であるとともに、前記第１マスクに形成した前記複数の穴列のうち、全部または複数の穴列を同時に開口する第１スリット群を、前記複数の放射線検出部の前方に形成した第１スリット板と、前記第１マスクおよび前記第１スリット板の前方に配置され、放射線を透過させる直交変調パターンに対応した、複数の穴列を有する第２マスクと、この第２マスクと相対移動可能に設けられ、前記放射線を遮蔽可能であるとともに、前記第２マスクに形成した前記複数の穴列のうち、全部または複数の穴列を同時に開口する第２スリット群を、前記第１スリット群の前方に形成した第２スリット板と、を有する構成とした。
【００１０】
これにより、検査対象領域における複数の直線部分について、位置情報とともに放射線の強度を知ることができる。従って、放射線検出装置または検査対象物をトラバースさせる必要がなく、測定時間を短縮することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係るＸ線検出装置の好ましい実施の形態を、添付図面にしたがって詳細に説明する。なお以下に記載するのは本発明の実施形態の一態様にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１２】
最初に、第１実施形態について説明する。図１に第１実施形態に係るＸ線検出装置の斜視図を示す。第１実施形態に係るＸ線検出装置１０は、Ｘ線が入射するＸ線検出部１５と、このＸ線検出部１５の前方に配置され、Ｘ線を透過させる直交変調パターンに対応した、複数の穴列２２を有する第１マスク２０と、この第１マスク２０と相対移動可能に設けられ、前記Ｘ線を遮蔽可能であるとともに、前記第１マスク２０に形成した前記複数の穴列２２のうち、１つの穴列を開口する第１スリット３２を、前記Ｘ線検出部１５の前方に形成した第１スリット板３０と、前記第１マスク２０および前記第１スリット板３０の前方に配置され、Ｘ線を透過させる直交変調パターンの変調モードに対応した、複数の穴列４２を有する第２マスク４０と、この第２マスク４０と相対移動可能に設けられ、前記Ｘ線を遮蔽可能であるとともに、前記第２マスク４０に形成した前記複数の穴列４２のうち、１つの穴列を開口する第２スリット５２を、前記第１スリット３２の前方に形成した第２スリット板５０と、を有するものである。
【００１３】
第１実施形態に係るＸ線検出装置１０の内部には、Ｘ線検出部１５を設ける。図２にＸ線検出部の説明図を示す。Ｘ線検出部は、シンチレータ１６と光電子増倍管１８とで構成する。シンチレータ１６の内部には、ＮａＩ等の結晶とＴｌ等の不純物との混合物を封入する。一方、光電子増倍管１８の入り口部分には光電面１７を形成するとともに、光電子増倍管１８の内部には陽極１８ｂおよび複数のダイノード１８ａを配置する。Ｘ線が入射すると、シンチレータ１６はそのエネルギーを光に変換し、さらに光電子増倍管１８はその光を光電子に変換し、増幅した上で出力する。これによってＸ線が検出可能となる。なお、シンチレータ１６の長さは、次述する第１マスクにおける穴列２２の長さより長く形成するとともに、シンチレータ１６は穴列２２の下方に配置する。
【００１４】
一方、図１に示すように、Ｘ線検出部１５のシンチレータ上に近接して、第１マスク２０を配置する。第１マスク２０は、ＣｕまたはＮｉ等の金属材料により、例えば厚さ０．１ｍｍ程度の円盤状に形成する。なお、複数枚の金属円盤を積層して第１マスク２０としてもよい。
【００１５】
第１マスク２０には、直交変調パターンに対応した穴列２２を、半径方向に沿って形成する。図５に穴列の形成方法の説明図を示す。本実施形態では、直交変調パターンとして、アダマール系列符号化変調パターンを使用する。アダマール行列は、１または−１のみを行列要素とする直交行列であり、以下の漸化式で定義される。
【数１】
【００１６】
ところで、あるデータ数列Ｘ(k)をアダマール変換した場合の測定値数列Ｙ(k)は、以下の式で表される。
【数２】
【数３】
【数４】
なお、図３（１）にｋ＝３の場合のアダマール行列を示し、以下には例として、このアダマール行列に従った穴列の形成方法を説明する。まずアダマール行列を各行に切り分け、行列要素の１をオープンとし−１をクローズとして、図３（１）右側に示すような複数の変調パターン２２ａを作成する。そして、変調パターン２２ａに従って、図３（２）に示す穴列２２を、第１マスク２０の半径方向に沿って形成する。同様にして、複数の変調パターン２に従って形成した複数の穴列を、第１マスク２０の周方向に所定間隔をおいて配置する。なお、各穴はメタルエッチングにより形成する。
【００１８】
なお、穴列２２の長さを長くすれば、検査対象物の内部検査可能領域を長くすることができる。また、高次のアダマール行列を使用して、穴列２２の数および穴列２２に含まれる穴の数を共に増加させれば、検査結果を映像化した場合の解像度が向上し、検査精度を向上させることができる。
【００１９】
また、図１に示すように、第１マスク２０の表面上には、第１スリット板３０を配置する。第１スリット板３０は、第１マスク２０と同様に金属材料により形成する。なお図１では、２枚の金属板を積層して第１スリット板３０としている。
【００２０】
第１スリット板３０には、上記第１マスクにおける複数の穴列２２のうち、いずれか１つの穴列を開口する第１スリット３２を形成する。第１スリット３２の長さは、穴列２２の長さより長く形成する。また、第１スリット３２は前記Ｘ線検出部の上方に配置する。なお、第１スリット３２はメタルエッチングにより形成する。
【００２１】
また、上記第１マスク２０に形成した複数の穴列２２を、第１スリット３２により順次開口すべく、第１マスク２０を回転駆動する回転駆動手段を設ける。回転駆動手段として、例えばステッピングモータ２４（図５参照）を設ける。
【００２２】
一方、第１スリット板３０から所定間隔をおいて、第１マスク２０と同軸上に、第２マスク４０を配置する。この第２マスク４０は、第１マスクと同形状に形成する。すなわち、第２マスク４０にも直交変調パターンに従った穴列４２を形成する。
【００２３】
また、第２マスク４０の表面上には、第２スリット板５０を配置する。第２スリット板５０には、第２マスク４０における複数の穴列４２のうち、いずれか１つの穴列を開口する第２スリット５２を形成する。なお第２スリット５２は、第１スリット板３０における第１スリット３２と同位相となる位置に形成する。
【００２４】
さらに、上記第２マスク４０に形成した複数の穴列４２を、第２スリット５２により順次開口すべく、第２マスク４０を回転駆動する回転駆動手段を設ける。回転駆動手段として、例えばステッピングモータ４４（図５参照）を設ける。
【００２５】
そして、上述したＸ線検出装置１０を構成する各部材は、円筒状のカバー部材６０の内部に配置する。なお、前記第１スリット板３０および前記第２スリット板５０は、このカバー部材６０に固定する。そして前記第１マスク２０は、前記第１スリット板３０に対して相対移動可能とする。また前記第２マスク４０は、前記第２スリット板５０に対して相対移動可能とする。なお、カバー部材６０はＸ線を遮蔽可能な材料で形成する。一方、各マスクまたは各スリット板も、Ｘ線を遮蔽可能な材料で形成するか、またはＸ線を遮蔽可能な薬品を表面に塗布する。これにより、穴列以外からのＸ線の入射がなくなり、検査精度を向上させることができる。
【００２６】
本実施形態に係るＸ線検出装置を使用した、検査対象物の内部検査装置の構成は、以下のとおりである。図４に内部検査装置の構成図を示し、図５に内部検査装置のブロック図を示す。この検査装置１は、検査対象物２にＸ線８を照射して、Ｘ線のコンプトン散乱を検出するものである。コンプトン散乱とは、Ｘ線の光子が検査対象物の原子における軌道電子と衝突し、エネルギーを失うとともに、入射方向に対して角度φの方向に進路を変更する現象である。なお、角度φは０〜１８０°となりうるので、光子は後方にも散乱する。
【００２７】
コンプトン散乱は、比較的低エネルギーのＸ線でも発生しうるので、本実施形態では低エネルギーのＸ線照射装置５を使用することができる。なお、Ｘ線照射装置５はＸ線制御回路６に接続する。一方、検査対象物２に対してＸ線照射装置５と同じ側に、上述したＸ線検出装置１０を配置して、Ｘ線の後方散乱９を検出する。なお、Ｘ線検出装置１０を構成するステッピングモータ２４，４４は、モータ制御部１２に接続する。モータ制御部１２は、コンピュータ１３からの命令に基づいて、ステッピングモータ２４，４４の動作を制御する。また、Ｘ線検出装置１０を構成するＸ線検出部１５は、ＩＶコンバータ１１ａおよびアンプ１１ｂを介してコンピュータ１３に接続し、Ｘ線測定データの処理を可能とする。
【００２８】
上述した検査装置におけるＸ線検出装置の使用方法について、図４および図５を用いて説明する。また、図６に内部検査方法のフローチャートを示す。
まず、Ｘ線照射装置５から検査対象物２に向けて、Ｘ線を照射する（Ｓ７０）次に、第１マスク２０を初期位置に設定する（Ｓ７２）。すなわち、第１マスク２０における最初の穴列を、第１スリット下に位置させて開口する。同様に、第２マスク４０を初期位置に設定する（Ｓ７３）。すなわち、第２マスク４０における最初の穴列を、第２スリット下に位置させて開口する。
【００２９】
ステップ７０で照射されたＸ線８は、検査対象物２において後方散乱する。そして後方散乱したＸ線９は、第２スリット板５０における第２スリットおよび第２マスク４０における穴列を通って、Ｘ線検出装置１０に入射する。さらに入射したＸ線は、第１スリット板３０における第１スリット３２および第１マスク２０における穴列を通って、Ｘ線検出部１５に到達する。ここで、Ｘ線検出部１５により到達したＸ線を測定する（Ｓ７４）。測定したＸ線は、コンピュータ１３に送信して保存する。
【００３０】
次に、第２マスク４０に形成された全ての穴列を使用して、Ｘ線の測定を行ったか判断する（Ｓ７６）。そして、未使用の穴列が残っている場合には、穴列を変更する（Ｓ７８）。具体的には、第２ステッピングモータにより第２マスク４０を回転駆動して、未使用の穴列を第２スリット５２下に位置させる。そして、上記と同様にＸ線を測定する（Ｓ７４）。なお通常は、図３（２）の矢印２８の方向に第２マスクを回転させ、各穴列を順次第２スリット下に位置させて、Ｘ線を測定すればよい。
【００３１】
一方、ステップ７６において、第２マスク４０に形成された全ての穴列を使用して、Ｘ線の測定が終了したと判断した場合には、第１マスク２０に形成された全ての穴列を使用して、Ｘ線の測定を行ったか判断する（Ｓ８２）。そして、未使用の穴列が残っている場合には、穴列を変更する（Ｓ８４）。具体的には、第１ステッピングモータにより第１マスク２０を回転駆動して、未使用の穴列を第１スリット３２下に位置させる。そして、上記と同様にＸ線を測定する。なお通常は、図３（２）の矢印２８の方向に第１マスクを回転させ、各穴列を順次第１スリット下に位置させて、Ｘ線を測定すればよい。Ｘ線の測定は、第２マスク４０に形成した全ての穴列との組み合わせについて行う。なお、以上には第１マスクの各穴列ごとに第２マスクを１回転させて測定を行う場合について述べたが、逆に第２マスクの各穴列ごとに第１マスクを１回転させて測定を行うこともできる。
【００３２】
そして、ステップ８２において、第１マスク２０に形成した全ての穴列を使用して、Ｘ線の測定が終了したと判断した場合には、コンピュータ１３により、測定値に対してアダマール逆変換の演算を行う（Ｓ８６）。
【００３３】
さらに、Ｘ線の入射角度を算出する。図８にＸ線入射角度の算出方法の説明図を示す。図８に示すように、第２マスクのｉ番目の穴と第１マスクのｊ番目の穴を通ってＸ線が入射した場合の、Ｘ線の入射角度θは次式から求めることができる。
【数５】
【００３４】
次に、検査対象領域全体の検査が終了したか判断し（Ｓ８８）、未検査の領域が残っている場合には、Ｘ線検出装置をトラバースさせる（Ｓ９０）。図７にＸ線検出装置のトラバースの説明図を示す。図７における直線２ｂは、スリット５２を検査対象物２に投影した直線である。そして、上記で求めたデータ数列は、直線２ｂ上における位置情報とともにＸ線の強度を示すデータとなる。ここで、検査対象領域が平面２ａの場合には、Ｘ線検出装置１０または検査対象物２を矢印４の方向にトラバースして、平面２ａ内の他の直線部分についてもデータ数列を求める。
【００３５】
一方、ステップ８８において、検査対象領域全体の検査が終了したと判断した場合には、各データ数列の映像化を行う（Ｓ９２）。具体的には、コンピュータ１３の映像表示手段において、検査対象領域に対応する領域を設定し、Ｘ線が強い部分を濃い色で表示するとともに、弱い部分を薄い色で表示する。これにより、検査対象物の内部構造が色の濃淡で表示される。
【００３６】
上記のように、本実施形態に係るＸ線検出装置を使用すれば、微弱なＸ線を測定することができる。この点、検査対象物に対してＸ線照射装置と同じ側に検出装置を配置し、後方散乱するＸ線を測定して、内部検査を行う方法が検討されている。ところが、後方散乱するＸ線はごく微弱であるため、ピンホール板の開口面積が小さい場合には、ノイズの影響が大きくなり、Ｘ線の測定が困難であるという問題がある。また、検出可能な場合でも測定に長時間を要する。一方、検査結果を映像化する場合に、ピンホールの開口面積が画素の大きさとなるので、開口面積の大きいピンホール板を使用すると、解像度が悪化して検査精度が低下するという問題がある。
【００３７】
しかし、第１実施形態に係るＸ線検出装置は、アダマール行列に対応する穴列を形成し、この穴列を通過するＸ線を測定する構成とした。この場合、１つの穴列は複数の穴を有するので、ピンホール板に比べて開口面積が大きくなる。すると、ノイズの影響が小さくなり、高いＳＮ比の確保が可能となる。例えば、ピンホール板を使用する場合に対して、ＳＮ比はＮ2／４倍となる。従って、微弱なＸ線を検出することができる。またこれにより、単位時間当たりに検出するＸ線光子の数が多くなり、測定時間を短縮することができる。例えば、ピンホール板を使用する場合に対して、測定時間は４／Ｎ2となる。
【００３８】
一方、測定値数列に対してアダマール逆変換を行えば、検査対象領域における位置情報とともにＸ線の強度を知ることができる。そして、高次のアダマール行列に対応した穴列を形成すれば、検査対象領域が細分化され、検査結果の映像化において解像度を向上させることが可能となる。従って、検査精度を向上させることができる。以上により、位置情報とともに微弱な放射線を検出することが可能となり、また検査精度を向上させることが可能となる。
【００３９】
これにより、検査対象物に対してＸ線照射装置と同じ側に検出装置を配置し、後方散乱するＸ線を測定して、内部検査を行うことができる。このような内部検査方法は、例えば航空機の翼（ハニカム構造内のはがれ、割れなど）、石油コンビナートの球形タンク、原子炉の炉壁、または船のボディなど、大型構造物の表面付近を精細に検査する用途に適している。
【００４０】
また、直交変調パターンにアダマール系列符号化変調パターンを使用することにより、測定値数列をデータ数列に逆変換するための逆行列を求める必要がない。従って、簡単にデータ数列を求めることができる。
【００４１】
次に、第２実施形態について説明する。図９に第２実施形態に係るＸ線検出装置の斜視図を示す。第２実施形態に係るＸ線検出装置１１０は、Ｘ線が入射する複数のＸ線検出部１１５と、このＸ線検出部１１５の前方に配置され、Ｘ線を透過させる直交変調パターンに対応した、複数の穴列１２２を有する第１マスク１２０と、この第１マスク１２０と相対移動可能に設けられ、前記Ｘ線を遮蔽可能であるとともに、前記第１マスク１２０に形成した前記複数の穴列１２２のうち、全部または複数の穴列を同時に開口する第１スリット群１３２を、前記複数のＸ線検出部１１５の前方に形成した第１スリット板１３０と、前記第１マスク１２０および前記第１スリット板１３０の前方に配置され、Ｘ線を透過させる直交変調パターンに対応した、複数の穴列１４２を有する第２マスク１４０と、この第２マスク１４０と相対移動可能に設けられ、前記Ｘ線を遮蔽可能であるとともに、前記第２マスク１４０に形成した前記複数の穴列１４２のうち、全部または複数の穴列を同時に開口する第２スリット群１５２を、前記第１スリット群１３２の前方に形成した第２スリット板１５０と、を有するものである。なお、第１実施形態と同様の構成となる部分については、その説明を省略する。
【００４２】
Ｘ線検出装置１１０の内部には、複数のＸ線検出部１１５を設ける。図９では、８個のＸ線検出部１１５を周方向等間隔に配置した例を示している。なお、各Ｘ線検出部１１５の構造は第１実施形態と同様である。
【００４３】
その複数のＸ線検出部１１５の上に近接して、第１実施形態と同様の第１マスク１２０を配置する。その第１マスク１２０の表面上には、第１マスク１２０における複数の穴列１２２のうち、全部または複数の穴列を同時に開口する第１スリット群１３２を形成した、第１スリット板１３０を配置する。なお、第１スリット群を構成する各スリットは、前記複数のＸ線検出部１１５の上方にそれぞれ形成する。なお、第１マスク１２０の回転駆動手段は第１実施形態と同様である。
【００４４】
一方、第１スリット板１３０から所定間隔をおいて、第１実施形態と同様の第２マスク１４０を配置する。その第２マスク１４０の表面上には、第２マスク１４０における複数の穴列１４２のうち、全部または複数の穴列を同時に開口する第２スリット群１５２を形成した、第２スリット板１５０を配置する。なお、第２スリット群１５２を構成する各スリットは、第１スリット群１３２を構成する各スリットと同位相となる位置に、それぞれ形成する。なお、第２マスク１４０の回転駆動手段は第１実施形態と同様である。
【００４５】
上記のＸ線検出装置を使用した、検査対象物の内部検査方法について、図６を用いて説明する。なお、第１実施形態と同様の構成となる部分については、その説明を省略する。
【００４６】
第２実施形態では、図６におけるステップ７０のＸ線照射から、ステップ８６のアダマール逆変換までを行うことにより、第２スリット群を構成する各スリットを、検査対象領域に投影した直線部分について、それぞれデータ数列が求められる。そのため、ステップ９０のトラバースを行うことなく、ステップ９２の映像化を行うことができる。なお、第２スリット群を構成する各スリットの間隔が広く、十分な解像度が得られない場合には、Ｘ線検出装置を周方向にトラバースさせることにより、検査対象領域の他の直線部分についてのデータ数列を求めてもよい。
【００４７】
上記のように、第２実施形態に係るＸ線検出装置は、複数のＸ線検出部と、各Ｘ線検出部の上方に形成したスリット群とを有する構成とした。これにより、検査対象領域の複数の直線部分について、データ数列を求めることができる。従って、Ｘ線検出装置または検査対象物をトラバースさせる必要がなく、測定時間を短縮することができる。
【００４８】
【発明の効果】
上記目的を達成するため、本発明に係る放射線検出装置は、放射線が入射する放射線検出部と、この放射線検出部の前方に配置され、放射線を透過させる直交変調パターンに対応した、複数の穴列を有する第１マスクと、この第１マスクと相対移動可能に設けられ、前記放射線を遮蔽可能であるとともに、前記第１マスクに形成した前記複数の穴列のうち、１つの穴列を開口する第１スリットを、前記放射線検出部の前方に形成した第１スリット板と、前記第１マスクおよび前記第１スリット板の前方に配置され、放射線を透過させる直交変調パターンに対応した、複数の穴列を有する第２マスクと、この第２マスクと相対移動可能に設けられ、前記放射線を遮蔽可能であるとともに、前記第２マスクに形成した前記複数の穴列のうち、１つの穴列を開口する第２スリットを、前記第１スリットの前方に形成した第２スリット板と、を有する構成としたので、位置情報とともに微弱な放射線を検出することが可能となり、また検査精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態に係るＸ線検出装置の斜視図である。
【図２】 Ｘ線検出部の説明図である。
【図３】 穴列の形成方法の説明図である。
【図４】 内部検査装置の構成図である。
【図５】 内部検査装置のブロック図である。
【図６】 内部検査方法のフローチャートである。
【図７】 Ｘ線検出装置のトラバースの説明図である。
【図８】 Ｘ線入射角度の算出方法の説明図である。
【図９】 第２実施形態に係るＸ線検出装置の斜視図である。
【図１０】 後方散乱Ｘ線の検出方法の説明図である。
【符号の説明】
１………内部検査装置、２………検査対象物、２ａ………平面、２ｂ………直線、３………欠陥、４………矢印、５………Ｘ線照射装置、６………Ｘ線制御回路、８………照射Ｘ線、９………後方散乱Ｘ線、１０………Ｘ線検出装置、１２………モータ制御部、１３………コンピュータ、１５………Ｘ線検出部、１６………シンチレータ、１７………光電面、１８………光電子増倍管、１８ａ………ダイノード、１８ｂ………陽極、２０………第１マスク、２２………穴列、２２ａ………変調モード、２４………ステッピングモータ、２８………矢印、３０………第１スリット板、３２………第１スリット、４０………第２マスク、４２………穴列、４４………ステッピングモータ、５０………第２スリット板、５２………第２スリット、６０………カバー部材、１１５………Ｘ線検出部、１２０………第１マスク、１２２………穴列、１３０………第１スリット板、１３２………第１スリット群、１４０………第２マスク、１４２………穴列、１５０………第２スリット板、１５２………第２スリット群、２０２………検査対象物、２０４………矢印、２０５………Ｘ線照射装置、２０８………照射Ｘ線、２０９………後方散乱Ｘ線、２１０………Ｘ線検出装置、２２０………ピンホール板、２２２………ピンホール。
Claims (2)
- 放射線が入射する放射線検出部と、
この放射線検出部の前方に配置され、アダマール行列における１または−１に対応してオープンまたはクローズを定める空間変調パターンに対応した複数の穴列を有し、当該複数の穴列から放射線を透過させる第１マスクと、
この第１マスクと相対移動可能に設けられ、前記放射線を遮蔽可能であるとともに、前 記第１マスクに形成した前記複数の穴列のうち、１つの穴列を開口する第１スリットを、前記放射線検出部の前方に形成した第１スリット板と、
前記第１マスクおよび前記第１スリット板の前方に配置され、アダマール行列における１または−１に対応してオープンまたはクローズを定める空間変調パターンに対応した複数の穴列を有し、当該複数の穴列から放射線を透過させる第２マスクと、
この第２マスクと相対移動可能に設けられ、前記放射線を遮蔽可能であるとともに、前記第２マスクに形成した前記複数の穴列のうち、１つの穴列を開口する第２スリットを、前記第１スリットの前方に形成した第２スリット板と、
を有することを特徴とする放射線検出装置。 - 放射線が入射する複数の放射線検出部と、
この放射線検出部の前方に配置され、アダマール行列における１または−１に対応してオープンまたはクローズを定める空間変調パターンに対応した複数の穴列を有し、当該複数の穴列から放射線を透過させる第１マスクと、
この第１マスクと相対移動可能に設けられ、前記放射線を遮蔽可能であるとともに、前記第１マスクに形成した前記複数の穴列のうち、全部または複数の穴列を同時に開口する第１スリット群を、前記複数の放射線検出部の前方に形成した第１スリット板と、
前記第１マスクおよび前記第１スリット板の前方に配置され、アダマール行列における１または−１に対応してオープンまたはクローズを定める空間変調パターンに対応した複数の穴列を有し、当該複数の穴列から放射線を透過させる第２マスクと、
この第２マスクと相対移動可能に設けられ、前記放射線を遮蔽可能であるとともに、前記第２マスクに形成した前記複数の穴列のうち、全部または複数の穴列を同時に開口する第２スリット群を、前記第１スリット群の前方に形成した第２スリット板と、
を有することを特徴とする放射線検出装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001330923A JP4022385B2 (ja) | 2001-10-29 | 2001-10-29 | 放射線検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001330923A JP4022385B2 (ja) | 2001-10-29 | 2001-10-29 | 放射線検出装置 |
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-
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