CN101405620B - 放射线检测器及放射线检测方法 - Google Patents

放射线检测器及放射线检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明的放射线检测器(6)，在多个能区鉴别并检测通过被检查物(2)的放射线。放射线检测器(6)包括：放射线检测部(10)，其产生与已入射的放射线所具有的能量相对应的输出信号；及信号处理部(20)，其根据第1～第N信号鉴别阈值(T1～TN)鉴别输出信号，并且对该鉴别的输出信号进行计数，由此取得作为多个能区(W1～WN)内的放射线计数值的区域别计数值(A1～AN)。并且，上述第1～第N信号鉴别阈值(T1～TN)设定为基准区域别计数值(A1(B)～AN(B))大致均匀，该基准区域别计数值(A1(B)～AN(B))为放射线检测部(10)检测出通过被检查物(2)前的状态的放射线(基准放射线)时的多个能区(W1～WN)各个的区域别计数值。

Description

放射线检测器及放射线检测方法
技术领域
本发明涉及一种能量鉴别型的放射线检测器及放射线检测方法。
背景技术
以往，作为放射线检测器众所周知有利用于下光子计数方式，即，根据构成所入射的放射线的放射线光子的能量而产生输出信号，并通过一定时间计数而检测上述已产生的输出信号。作为如上所述光子计数方式的放射线检测器，例如，有专利文献1～3。
专利文献1的放射线检测装置(放射线检测器)，对由半导体传感器检测放射线而产生的输出信号进行波高鉴别，并且根据传感器的光子能对线量灵敏度的相关性，而在来自各鉴别器的输出中进行修正。通过实施如上所述修正，而实现半导体传感器的可检测的整个能量范围的检测灵敏度的均匀化。另外，在专利文献2的放射线检测器中，通过对每个放射线的入射位置设定能窗(energy window)宽度不同的能窗，由此，修正依存于入射位置的能量光谱的影响。进而，在专利文献3的放射线检测器中，根据与第2次能窗相对应的第2计数值、及相对于第2次能窗的第1主能窗的宽度的比，而串扰修正与第1主能窗相对应的第1计数值。
专利文献1：日本专利特公平7-11575号公报
专利文献2：日本专利特开平9-269377号公报
专利文献3：日本专利特开平9-318755号公报
发明内容
然而，在上述专利文献1公开的放射线检测器中，根据波高鉴别后的计数值，调整半导体传感器的检测能量范围的检测灵敏度，但放射线的检测是在半导体传感器的上述整个检测能量范围中进行的。另外，在专利文献2中，设定检测能区，该检测能区与向放射线检测器入射放射线的位置对应，其原因在于，在各入射位置可确切的检测放射线。另外，在专利文献3中，修正分别检测从Tl-201输出的放射线和从Tc-99m输出的放射线的能窗间的串扰，在一个能窗下对1条放射线(例如，从Tl-201的输出的放射线)进行检测。
另一方面，近年来，在应用于对被检查物照射自放射线照射部所输出的放射线而实施的非破坏检测等的放射线检测器中，要求能量鉴别型。在能量鉴别型的放射线检测器中，根据放射线光子的能值，而进行能量鉴别并检测入射至放射线检测器的放射线。
作为取得如上所述的每个能窗的放射线计数值的情况的一个方法，考虑到使各能窗的宽度大致固定。然而，通常照射至被检查物的放射线本身具有能量特性，因此，如上所述，在以等能量间隔而划分的能窗之间，产生对应放射线本身的能量特性的检测灵敏度的差。
因此，本发明的目的在于提供一种能量鉴别型的放射线检测器及放射线检测方法，其可实现多个能区间的检测灵敏度的均匀化。
本发明的放射线检测器，在多个能区对照射至被检查物并通过被检查物的放射线进行鉴别并检测，包括，放射线检测部，产生与入射的放射线所具有的能量相对应的输出信号；及信号处理部，其根据与用于划分多个能区的N个能量值相对应的第1～第N信号鉴别阈值来鉴别输出信号，并且对鉴别后的输出信号进行计数，由此取得作为多个能区内的每个规定时间的放射线计数值的区域别计数值，并且N为1以上的整数；在将照射至被检查物且通过被检查物前的状态的放射线设为基准放射线时，第1～第N信号鉴别阈值设定为，使放射线检测部检测出基准放射线时的多个能区的区域别计数值的基准区域别计数值大致均匀。
在该构成中，信号鉴别部根据第1～第N信号鉴别阈值，鉴别从放射线检测部输出的输出信号。然后，信号鉴别部对上述鉴别的输出信号进行计数，由此，取得多个能区的区域别计数值。由此，根据上述放射线所具有的能量，在多个能区鉴别并检测所入射至放射线检测部的放射线。
然而，基准放射线是照射至被检查物的放射线即照射至被检查物之前的状态下的放射线，因此，在利用放射线检测器检测通过被检查物的放射线时，多个能区中的每个区域的各个计数值，相对于所对应的能区的基准区域别计数值变化。因此，多个能区中的检测灵敏度，取决于基准区域别计数值。而且，在上述放射线检测器中，第1～第N信号鉴别阈值设定为，使多个能区中基准区域别计数值大致均匀，因此，可实现多个能区间的检测灵敏度的大致均匀化。
进一步优选，上述放射线检测装置的信号处理部包括：信号鉴别部，其根据第1～第N信号鉴别阈值鉴别输出信号；计数部，其对由信号鉴别部鉴别的输出信号进行计数，由此取得作为第1～第N信号鉴别阈值每个的每规定时间的放射线计数值的阈值别计数值；运算部，其根据由计数部取得的阈值别计数值，计算出区域别计数值；及阈值设定部，其设定信号鉴别部的第1～第N信号鉴别阈值，以使多个能区的基准区域别计数值大致均匀。
在该构成中，来自放射线检测部的输出信号，在信号鉴别部中根据第1～第N信号鉴别阈值被鉴别之后，利用计数部进行计数。因此，可相对于第1～第N的各个信号鉴别阈值，取得阈值别计数值。另外，运算部根据由计数部所取得的阈值别计数值，计算出由第1～第N信号鉴别阈值所决定的多个能区中的区域别计数值，因此，可取得多个能区中的区域别计数值。另外，信号处理部所具有的阈值设定部，设定第1～第N信号鉴别阈值，因此，每次使用放射线检测器时均可设定第1～第N信号鉴别阈值。
如上所述优选，在信号处理部具有阈值设定部的放射线检测器中，第1信号鉴别阈值与N个能量值中最小的能量值相对应；在放射线检测部检测出基准放射线的情况下，当将由第1信号鉴别阈值取得的阈值别计数值除以多个能区的个数的值设为规定值时，阈值设定部，设定第1～第N信号鉴别阈值，以使多个能区的基准区域别计数值与规定值大致一致。
由于第1信号鉴别阈值与最小的能量值相对应，因此，相对于第1信号鉴别阈值的阈值别计数值，为相对于第1～第N信号鉴别阈值的阈值别计数值中的最大值。因此，根据上述规定值，设定第1～第N信号鉴别阈值，由此，可增大多个能区中的基准区域别计数值。其结果为，可使检测灵敏度均匀化，并且可抑制检测灵敏度下降。
另外，优选上述放射线检测装置所具有的信号处理部，在放射线检测部检测通过被检查物的放射线的情况下，根据多个能区的区域别计数值，作成用于形成多个能区每个的被检查物的图像的区域别图像数据。在该放射线检测装置中，多个能区的检测灵敏度均匀化。因此，相对于利用如上所述作成的区域别图像数据而形成的各能区的被检查物的图像的画质在图像间大致均匀化。
另外，优选在信号处理部包括信号鉴别部、计数部以及运算部的放射线检测器中，第1信号鉴别阈值与N个能量值中最小的能量值相对应；运算部根据多个能区的区域别计数值，作成用于形成多个能区每个的被检查物的图像的区域别图像数据，根据多个区域别图像数据，作成用于形成抽出被检查物材质信息的材质识别图像的材质识别用图像数据，并且根据相对于在计数部取得的第1信号鉴别阈值的阈值别计数值，作成用于形成表示被检查物的形状的形状识别图像的形状识别用图像数据后，由形状识别用图像数据与材质识别用图像数据作成用于形成合成形状识别图像与材质识别图像的合成图像的合成图像用图像数据。
此时，利用运算部，根据实现检测灵敏度的均匀化的多个能区的区域别计数值，作成区域别图像数据。其结果为，可在使图像间的画质大致均匀化的状态下，取得相对于各能区的被检查物的图像。
另外，运算部作成用于形成材质识别图像的材质识别用数据，该材质识别图像利用多个区域中的区域别图像数据抽出被检查物的材质信息。其结果为，可根据所作成的材质识别用图像数据，取得材质识别图像，并且可确定被检查物中所含有的材质的不同。
进一步，运算部根据相对于第1信号鉴别阈值的阈值别计数值，作成形状识别用图像数据。由于第1信号鉴别阈值与最小的能量值相对应，因此，相对于第1信号鉴别阈值的阈值别计数值，是相对于第1～第N信号鉴别阈值而取得的阈值别计数值中的最大的值。因此，通过根据形状识别用图像数据所形成的形状识别图像，可确切地识别被检查物的形状。
然而，在多个能区的每个区域的被检查物的图像、以及材质识别图像中，限制着检测能区，因此，例如，与利用阈值别计数值形成的被检查物的图像相比，则存在噪声的影响增大的倾向。对此，在上述放射线检测装置中，运算部根据形状识别用图像数据与材质识别用图像数据，作成合成图像用图像数据。由该合成图像用数据所形成的合成图像，合成有形状识别图像与材质识别图像，因此，可一边确认被检查物中所含有的材质的不同部分的形状，一边同时确定该部分的材质。
另外，本发明的放射线检测方法，是通过放射线检测器在多个能区鉴别并检测照射至被检查物并通过被检查物的放射线，放射线检测器包括：检测放射线的放射线检测部，及利用信号鉴别阈值对从放射线检测部输出的输出信号进行鉴别并计数的信号处理部，包括，检测步骤，其利用放射线检测部检测放射线，并产生与该检测出的放射线所具有的能量相对应的输出信号；信号鉴别步骤，其在信号处理部中对利用第1～第N信号鉴别阈值在检测步骤中产生的输出信号进行鉴别，第1～第N信号鉴别阈值与用于划分多个能区的N个能量值相对应，N为1以上的整数；及计数值取得步骤，其在信号处理部对在信号鉴别步骤中所鉴别出的输出信号进行计数，由此取得作为多个能区内的每个规定时间的放射线计数值的区域别计数值，当设定照射至被检查物且通过被检查物前的状态的放射线的基准放射线时，第1～第N信号鉴别阈值设定为，使在检测步骤中检测出基准放射线时的多个能区的区域别计数值的基准区域别计数值大致均匀。
此时，在信号鉴别步骤中，信号鉴别部根据第1～第N信号鉴别阈值，而鉴别在检测步骤中所产生的输出信号。然后，在计数步骤中，信号鉴别部对上述所鉴别的输出信号进行计数，由此，取得根据与第1～第N信号鉴别阈值相对应的能量值而划分的多个能区中的区域别计数值。因此，在多个能区，根据上述放射线所具有的能量，可鉴别并检测入射至放射线检测部的放射线。
然而，基准放射线是照射至被检查物的放射线、即照射至被检查物之前的状态下的放射线，因此，在检测步骤中检测通过被检查物的放射线时，多个能区中的每个区域的各个计数值，相对于所对应的能区的基准区域别计数值而变化。因此，多个能区中的检测灵敏度，取决于基准区域别计数值。并且，在上述方法中，第1～第N信号鉴别阈值设定为使多个能区中的基准区域别计数值大致均匀，因此，可实现使多个能区间的检测灵敏度大致均匀化。
另外，优选上述放射线检测方法的计数值取得步骤包括：计数步骤，其对在信号鉴别步骤中鉴别的输出信号进行计数，由此取得作为第1～第N信号鉴别阈值每个的每规定时间的放射线计数值的阈值别计数值；及运算步骤，其根据在计数步骤中取得的阈值别计数值，计算出区域别计数值。
此时，在信号鉴别步骤中根据第1～第N信号鉴别阈值而鉴别的输出信号，在计数步骤中得到计数，由此，可取得作为第1～第N信号鉴别阈值的每规定时间的放射线计数值的阈值别计数值。继而，在运算步骤中，根据在计数步骤中所取得的阈值别计数值，计算出区域别计数值，因此，可取得多个能区的各个区域的区域别计数值。
另外，优选在上述放射线检测方法中，还包括区域别图像数据作成步骤，其在检测步骤中放射线检测部检测出通过被检查物的放射线的情况下，根据在计数值取得步骤中所取得的区域别计数值，作成用于形成多个能区每个的被检查物的图像的区域别图像数据。
在上述放射线检测方法中，使多个能区的检测灵敏度均匀化。因此，可使相对于利用如上所述方式作成的每个区域图像数据形成的各能区的被检查物的图像的画质，在图像间大致均匀化。
再者，优选在计数值取得步骤包括计数步骤及运算步骤的放射线检测方法中，第1信号鉴别阈值与N个能量值中最小的能量值相对应；还包括图像数据作成步骤，其在检测步骤中放射线检测部检测出通过被检查物的放射线的情况下，作成用于形成被检查物的图像的图像数据；图像数据作成步骤包括：(1)形状识别用图像数据作成步骤，其根据在计数值取得步骤中由第1信号鉴别阈值所取得的阈值别计数值，作成用于形成表示被检查物的形状的形状识别图像的形状识别用图像数据；(2)区域别图像数据作成步骤，其根据在计数值取得步骤中所取得的多个能区的区域别计数值，作成用于形成多个能区每个的被检查物的图像的区域别图像数据；(3)材质识别用图像数据作成步骤，其根据与在区域别图像数据作成步骤中作成的多个能区相对应的区域别图像数据，作成用于形成抽出被检查物的材质信息的材质识别图像的材质识别用图像数据；及(4)合成图像用图像数据作成步骤，其由形状识别用图像数据与材质识别用图像数据作成用于形成合成有形状识别图像与材质识别图像的合成图像的合成图像用图像数据。
此时，在图像数据作成步骤的形状识别用图像数据作成步骤中，根据相对于第1信号鉴别阈值的阈值别计数值，作成形状识别用图像数据。由于第1信号鉴别阈值与最小的能量值相对应，因此，相对于第1信号鉴别阈值的阈值别计数值，是相对于第1～第N信号鉴别阈值而取得的阈值别计数值中的最大值。因此，通过根据形状识别用图像数据所形成的形状识别图像，可确切地识别被检查物的形状。
另外，在图像数据作成步骤的区域别图像数据作成步骤中，根据实现有使检测灵敏度均匀化的多个能区的区域别计数值，作成有区域别图像数据。其结果为，可在使图像间的画质大致均匀化的状态下，取得相对于各能区的被检查物的图像。
进而，在图像数据作成步骤的材质识别用图像数据作成步骤中，作成用于形成材质识别图像的材质识别用图像数据，该材质识别用图像利用多个区域中的区域别图像数据，抽出被检查物的材质信息。其结果为，可根据所作成的材质识别用图像数据，取得材质识别图像，并且可确定被检查物中所含有的材质的不同。
然而，在多个能区的每个能区的被检查物的图像、以及材质识别图像中，限制着检测能区，因此，例如，与利用阈值别计数值而形成的被检查物的图像相比，存在噪声的影响增大的倾向。对此，在上述放射线检测方法中，在图像数据作成步骤的合成图像用图像数据作成步骤中，根据形状识别用图像数据与材质识别用图像数据，作成合成图像用图像数据。根据该合成图像用数据所形成的合成图像，合成有形状识别图像与材质识别图像，因此，可一边确认被检查物中所含有的材质的不同部分的形状，一边同时确定该部分的材质。
另外，优选在上述放射线检测方法中，还包括设定第1～第N信号鉴别阈值的阈值设定步骤；阈值设定步骤包括：第1设定步骤，其以与N个能量值中最小的能量值相对应的方式设定第1信号鉴别阈值；基准放射线检测步骤，其利用放射线检测部检测基准放射线，而产生作为与基准放射线的能量相对应的输出信号的基准输出信号；基准计数值取得步骤，其在信号处理部中，利用第1信号鉴别阈值鉴别并计数基准输出信号，由此取得每规定时间的放射线计数值的基准计数值；及第2设定步骤，其利用每规定时间的放射线计数值及基准计数值设定第1～第N信号鉴别阈值中第2～第N信号鉴别阈值，每规定时间的放射线计数值及基准计数值利用如下方式取得，一边使信号处理部的信号鉴别阈值改变，一边在信号处理部中鉴别并计数基准输出信号。
此时，根据在第1设定步骤中所设定的第1信号鉴别阈值，鉴别并计数在基准放射线检测步骤中所产生的基准输出信号，由此，取得基准计数值。然后，通过一边使信号鉴别阈值改变一边利用信号处理部中所取得的放射线计数值、以及上述基准计数值，设定第2～第N信号鉴别阈值。
在基准计数值取得步骤中所取得的基准计数值，是根据第1～第N信号鉴别阈值而取得的放射线计数值(阈值别计数值)中的最大值。因此，利用基准计数值，设定第2～第N信号鉴别阈值，该第2～第N信号鉴别阈值设定为以使多个能区之区域别计数值大致均匀，由此，可提高多个能区的检测灵敏度。另外，利用一边使信号鉴别阈值改变一边相对于各信号鉴别阈值所取得的放射线计数值，设定第2～第N信号鉴别阈值，因此可更确切地以使多个能区的区域别计数值大致均匀的方式而进行设定。
优选上述阈值设定部所具有的第2设定步骤是，设定第2～第N信号鉴别阈值中第m信号鉴别阈值的步骤，并且包括第m阈值设定步骤，将，通过使信号处理部中的信号鉴别阈值从第(m-1)信号鉴别阈值变化并对基准输出信号进行鉴别并计数而取得的每规定时间的放射线计数值，和通过以信号处理部中的信号鉴别阈值为第(m-1)信号鉴别阈值并对基准输出信号进行鉴别并计数而取得的每规定时间的放射线计数值，上述两者的差与由基准计数值决定的规定值大致一致时的信号鉴别阈值设定为第m信号鉴别阈值，通过反复进行第m阈值设定步骤设定第2～第N信号鉴别阈值，其中m为2～N的整数。
通过使信号处理部中的信号鉴别阈值从第(m-1)信号鉴别阈值变化并对基准输出信号进行鉴别并计数而取得的每规定时间的放射线计数值，和通过以信号处理部中的信号鉴别阈值为第(m-1)信号鉴别阈值并对基准输出信号进行鉴别并计数而取得的每规定时间的放射线计数值，上述两者的差，相当于与上述2个信号鉴别阈值相对应的能量值间的区域别计数值。因此，以使上述区域别计数值与规定值大致一致的方式，决定第m信号鉴别阈值，由此，可设定第2～第N信号鉴别阈值，以使多个能区的区域别计数值大致一致。
另外，在上述放射线检测方法所具有的阈值设定步骤的第1设定步骤中，在放射线未入射至放射线检测部的情况下，将每规定时间的计数值为基准值以下时的信号鉴别阈值设为第1信号鉴别信号，每规定时间的计数值由如下方式取得：一边使信号处理部的信号鉴别阈值改变，一边对从放射线检测部输出的输出信号进行鉴别并计数。
即使在未向放射线检测部照射放射线的状态下，也存在从放射线检测部输出有输出信号的情况，并且，如上所述的输出信号通过信号处理部进行计数，该计数的结果为，在放射线检测时作为暗计数值而成为众所周知的噪声。如上所述，设定第1信号鉴别阈值，由此，可降低暗计数值的影响，并且可更正确地检测放射线。
发明效果
根据本发明的放射线检测器及放射线检测方法，可于多个能区间，以大致均匀的检测灵敏度，能量鉴别并检测放射线。
附图说明
图1是表示应用有本发明的放射线检测器的一个实施方式的非破坏检测系统的构成的方块图。
图2是表示图1所示的放射线检测器的信号鉴别部的构成的概略构成图。
图3是表示基准放射线的能量特性的一个例的模式图。
图4是被检查物的一个例的模式图。
图5是通过构成图4所示的被检查物的各部件的放射线的能量特性的模式图。
图6是设定第1信号鉴别阈值的步骤的概略图。
图7是设定第2～第N信号鉴别阈值的步骤的概略图。
图8是本发明的放射线检测方法的一个实施方式的流程图。
图9是设定第1～第N信号鉴别阈值的步骤的流程图。
图10是表示设定第1～第N信号鉴别阈值的步骤且是继图9的步骤的流程图。
图11是表示设定多个能区的一个例的图。
图12(a)、(b)、(c)是与使多个能区的区域别计数值大致均匀化的情况的被检查物的图像相对应的图。
图13(a)、(b)、(c)是与以等能量间隔划分能区时的被检查物的图像相对应的图。
图14是与实施例中所使用的被检查物的照片相对应的图。
图15是与图14所示的被检查物的形状识别图像相对应的图。
图16(a)、(b)是与多个能区的每个能区的被检查物的图像相对应的图。
图17是与图14所示的被检查物的材质识别图像相对应的图。
图18是与图14所示的被检查物的合成图像相对应的图。
图19是本发明的放射线检测方法的其他实施方式的流程图。
符号说明
1：非破坏检测系统
2：被检查物
2A、2B、2C、2D、2E：部件(材质不同的部分)
3、放射线照射部
4：放射线检测装置
6：放射线检测器
7：控制装置
10：放射线检测部
20：信号处理部
40：信号鉴别部
50：阈值设定部
60：计数部
80：运算部
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的放射线检测器及放射线检测方法的实施方式进行说明。
图1是表示应用有本发明的放射线检测器的一个实施方式的非破坏检测系统的构成的方块图。图2是表示图1所示的放射线检测器的信号鉴别部的构成的概略构成图。在图2中，表示信号鉴别部的构成的一部分。
非破坏检测系统1，其对被检查物2进行非破坏检测，例如，利用于机场的手提行李检测、以及食品中的混入物的检测等。非破坏检测系统1包括：放射线照射部3，其输出照射至被检查物2的放射线；放射线检测装置4，其检测放射线；以及位置调整机构5，其用于调整被检查物2的检测位置。位置调整机构5，例如，可以是一边保持被检查物2一边使被检查物2移动的操作器，也可以是载置被检查物2，并且可使被检查物2向与放射线的照射方向大致正交的方向移动的平台。
放射线照射部3例如是输出X射线(放射线)的X射线管(放射线源)。也可以将从该放射线照射部3输出且照射至被检查物2的放射线、即通过被检查物2之前的状态下的放射线，作为基准状态的放射线并称为基准放射线。放射线照射部3也可以具有滤波器等放射线调整部(未图示)，其用于对自X射线管等放射线源所输出的放射线的波形进行整形，或切割出所期望的能区。在具备如上所述的放射线调整部的情况下，从放射线源输出并通过放射线调整部的放射线，成为从放射线照射部3所输出的基准放射线。该基准放射线，例如，如图3所示，具有随着能量增大放射线光子数量减少的能量特性。
如图1及图2所示，放射线检测装置4包括：放射线检测器6，其利用光子计数法检测放射线；控制装置7，其控制放射线检测器6。控制装置7是个人计算机(PC：personal computer)，其具有键盘等输入部7A及显示器等输出部7B，并且具有含有CPU(Central ProcessingUnit，中央处理单元)等的控制部7C。控制装置7利用输入部7A向放射线检测器6输入资料，并且，利用输出部7B显示从放射线检测器6输出的数据。另外，控制装置7还具有控制位置调整机构5并调整被检查物2的检测位置的功能。在此，控制装置7作为具有控制部7C的PC，但可以具备输入部7A及输出部7B。
放射线检测器6是能量鉴别型的检测器，并且根据其放射线的能量，对以如图3所示的N个(在图3中，N为5)能量值E1～EN所分割的能窗(能区)W1～WN进行鉴别并检测入射的放射线。如图3所示，能窗WN与由能量值EN、以及基准放射线的最大能量值Emax所设定的能区相对应。所谓最大能量值Emax，是指在基准放射线的能量特性中，强度几乎为0的能量值，例如，在放射线为从X射线管输出的X射线的情况时，相当于施加在X射线管的管电压的最大值的能量。对放射线检测器6的构成进行更详细地说明。
如图1及图2所示，放射线检测器6具有放射线检测部10，该放射线检测部10检测放射线并产生与该放射线的能量相对应的输出信号。
放射线检测部10，是使检测放射线的多个(例如64个)放射线检测元件11(参照图2)排列成线状而成的线传感器。作为各放射线检测元件11，例示可利用碲化镉(CdTe)。放射线检测元件11，产生具有与构成入射的放射线的放射线光子的能量值相对应的波高值的脉冲信号(输出信号)，并输出至放射线检测器6所具有的信号处理部20中。
信号处理部20是以与放射线检测部10电连接的面向规定用途的IC(integrated circuit，集成电路)(ASIC，Application Specific IntegratedCircuit，特殊应用集成电路)等为例的信号处理电路，并且对从放射线检测部10的输入的脉冲信号实施规定信号处理(例如，计数处理或图像形成处理等)。信号处理部20与控制装置7电连接，接受通过输入部7A输入的资料等，并且，将通过信号处理部20经信号处理而取得的数据(放射线计数值数据、以及图像数据等)输出至控制装置7中。
信号处理部20具有放大部30，该放大部30放大从放射线检测部10输入的脉冲信号。放大部30由与各放射线检测元件11相对应的放大器31(参照图2)构成，且放大器31放大从各放射线检测元件11输入的脉冲信号，并且对上述脉冲信号的波形进行整形。放大器31将经放大的脉冲信号(以下称为「放大脉冲信号」)输入至信号鉴别部40。
信号鉴别部40根据由阈值设定部50设定的第1～第N信号鉴别阈值T1～TN(以下，简称为「信号鉴别阈值T1～TN」)，鉴别从放大部30输入的放大脉冲信号之后，输入至计数部60。N个信号鉴别阈值T1～TN与分隔多个能窗W1～WN的N个能量值E1～EN相对应，并且用于根据放大脉冲信号鉴别规定波高值以上的放大脉冲信号。
如图2所示，信号鉴别部40具有与各多个放射线检测元件11相对应的鉴别器单元41。各鉴别器单元41由N个(于图2中，N为5)波高鉴别器421～42N构成。在波高鉴别器421～42N中，分别分配有信号鉴别阈值T1～TN，并且输入有具有与信号鉴别阈值T1～TN相对应的电压值的电压信号。
波高鉴别器421～42N根据信号鉴别阈值T1～TN，鉴别从各放射线检测元件11输出且通过所对应的放大器31放大后的放大脉冲信号，并产生输出脉冲信号。
计数部60对通过信号鉴别部40鉴别后的输出脉冲信号进行计数处理。计数部60具有与各多个(例如64个)鉴别器单元41相对应的计数器单元61。各计数器单元61由与构成鉴别器单元41的波高鉴别器421～42N电连接的计数器621～62N构成。
计数器621～62N对从所对应的波高鉴别器421～42N输出的输出脉冲信号进行一定的蓄积时间(规定时间)计数，并取得该每蓄积时间的放射线计数值C1～CN。各放射线计数值C1～CN相当于具有与信号鉴别阈值T1～TN相对应的能量值E1～EN以上的能量的放射线光子数。以下，也可以将相对于信号鉴别阈值T1～TN(信号鉴别阈值T)的放射线计数值C1～CN(放射线计数值C)称为阈值别计数值C[T1]～C[TN](阈值别计数值C[T])。阈值别计数值C[T1]～C[TN]储存在信号处理部20具有的存储部70中(参照图1)。
如图1所示，信号处理部20可进而具有运算部80，该运算部80对由计数部60取得的阈值别计数值C[T1]～C[TN]实施各种运算处理。
运算部80根据由计数部60取得的阈值别计数值C[T1]～C[TN]，算出N个能窗W1～WN的每个的每蓄积时间的放射线计数值(以下，称为「区域别计数值」)A1～AN。区域别计数值A1～AN，例如，通过求出阈值别计数值C[T1]～C[TN]相对于邻接的信号鉴别阈值T1～TN的差算出。具体而言，例如，求出阈值别计数值C[T1]与阈值别计数值C[T2]之差，由此算出能窗W1内的区域别计数值A1。所计算出的区域别计数值A1～AN储存在存储部70中。
另外，运算部80还具有作为图像数据作成部的功能，该图像数据作成部利用阈值别计数值C[T1]～C[TN]或区域别计数值A1～AN而作成被检查物2的图像形成用的图像数据。运算部80使根据与能量值E1～EN中的最小的能量值E1相对应的第1信号鉴别阈值T1而鉴别出的阈值别计数值C[T1]，与放射线检测部10内的放射线检测元件11的位置信息及被检查物2的检测位置信息(测定线)对应地进行映射。由此，作成用于形成图像(以下称为「形状识别图像」)的形状识别用图像数据，上述图像是利用放射线而形成的被检查物2的透射像，且表示被检查物2的形状。
另外，运算部80与上述形状识别用图像数据作成的情况相同地映射各区域别计数值A1～AN，由此，作成用于形成能窗W1～WN的每个被检查物2的图像的区域别图像数据。每个能窗W1～WN的区域别图像数据，根据于检测能区受到限制的状态下所取得的区域别计数值A1～AN进行作成，因此，在区域别图像数据中，包括被检查物2中所含有的材质不同的部分的材质信息的至少一部分(例如，在透射特性中的检测能区中所切割出的部分)。其结果如下所述，可利用与各能窗W1～WN相对应的区域别图像数据中的多个区域中的区域别图像数据，抽出材质信息。
运算部80对多个区域中的区域别图像数据，实施抽出各区域中的区域别图像数据中所含有的材质信息的材质识别用的运算处理，由此，作成用于形成可识别被检查物2的材质(抽出材质信息)的材质识别图像的材质识别用图像数据。进而，运算部80实施将作成的材质识别用图像数据重叠在形状识别用图像数据上的处理，由此，可进而作成用于形成合成有材质识别用图像与形状识别用图像的合成图像的合成图像用图像数据。
利用图4及图5，对作成上述材质识别用图像数据的原理进行说明。图4是表示被检查物的一个例的模式图。如图4所示，被检查物2具有材质不同的3个部件2A、2B、及2C，且在部件2A的一个侧面上，安装有部件2B及部件2C。图5是通过构成图4所示的被检查物的各部件2A～2C的放射线的能量特性的模式图。在图5中，横轴表示能量，纵轴表示放射线吸收度。另外，图5中所示的3个能量特性，在图5中自上而下依序对应于部件2A、2B、及2C。通过各部件2A～2C的放射线的能量特性，是放射线分别单独地通过的情况。因此，如图4所示，在部件2A上，部件2B、部件2C重叠的情况下，通过被检查物2的放射线的能量特性，受到各部件2A～2C的影响，因此，图5所示的各能量特性重叠。
在利用由一个信号鉴别阈值而取得的阈值别计数值，而形成被检查物2的图像时，对具有与该信号鉴别阈值相对应的能量值以上的能量值的放射线光子全部进行计数，因此，无法辨别通过各部件2A～2C的放射线的能量特性。
另一方面，在利用区域别计数值A1～AN而形成的能窗W1～WN的被检查物2的图像中，检测能区受到限制，因此，在每个能窗W1～WN，反映出通过各部件2A～2C的放射线的能量特性不同。因此，对构成能窗W1～WN的被检查物2的图像的区域别图像数据，实施利用所谓四则运算的运算处理，由此，可抽出通过各部件2A～2C的放射线的能量特性。该能量特性由各部件2A～2C的材质而决定，因此，如上所述，对能窗W1～WN的区域别图像数据实施规定运算处理，由此，可取得抽出被检查物2的材质信息、具体而言为，被检查物2的材质不同的部分的材质信息的材质识别用图像数据。再者，所谓利用有上述四则运算的运算处理，例如，指差分处理、加法处理、乘法处理、除法处理、或将上述处理加以组合的处理。
其次，对构成放射线检测装置4的一个个特征的阈值设定部50进行详细说明。
如图1所示，信号处理部20具有的阈值设定部50，设定N个信号鉴别阈值T1～TN，以使检测出基准放射线的情况的各能窗W1～WN的区域别计数值A1～AN(以下，也称为「基准区域别计数值A1(B)～AN(B)」)大致均匀，并且阈值设定部50具有阈值控制部51与计数值比较部52。
阈值控制部51设定应输入至信号鉴别部40的信号鉴别阈值，并且产生相当于该信号鉴别阈值的基准电压值的电压信号，并输入至信号鉴别部40。计数值比较部52判定与已输入至信号鉴别部40的信号鉴别阈值相对应的阈值别计数值是否与规定值一致。
阈值设定部50，可一边使通过阈值控制部51输入至信号鉴别部40中的信号鉴别阈值持续改变，一边利用计数值比较部52的比较结果，依序设定N个信号鉴别阈值T1～TN。以下更具体地进行说明。
首先，阈值设定部50设定第1信号鉴别阈值T1。该第1信号鉴别阈值T1，用于将起因于由于暗电流等的影响而从放射线检测部10输出的脉冲信号的放射线计数值(以下，称为「暗计数值」)Cd与放射线检测时的放射线计数值区分开，并且与能量值E1～EN中的最小的能量值E1相对应。图6是表示设定第1信号鉴别阈值的步骤的图。横轴表示能量，纵轴表示暗计数值。
阈值控制部51一边使信号鉴别阈值T例如从与能量值0相对应的值，以刻度阈值ΔT为单位增加，一边取得暗计数值Cd[T]。如图6所示，例如与从0至刻度值ΔE扫描能量值的情况相对应。
计数值比较部52比较设定与能量值nΔE(n为1以上的整数)相对应的信号鉴别阈值TnΔE时所取得的暗计数值Cd[TnΔE]、与预先所设定的基准值(在图6中为0)。当计数值比较部52判断Cd[TnΔE]为基准值以下时，阈值控制部51决定在信号鉴别部40中所设定的信号鉴别阈值TnΔE作为第1信号鉴别阈值T1。
随之，如图7所示，阈值设定部50，在信号鉴别部40设定第1信号鉴别阈值T1的状态下，利用通过基准放射线的检测取得的阈值别计数值C[T1](以下，也称为「基准计数值C1B」)设定第2～第N信号鉴别阈值T2～TN。图7是表示设定第2～第N信号鉴别阈值的步骤的图。在图7中N为5。横轴表示能量，纵轴表示阈值别计数值。
对设定第m信号鉴别阈值Tm(m为2～N的整数)的情况进行说明。将与第m信号鉴别阈值Tm相对应的能量值设为Em。
阈值控制部51使信号鉴别部40的信号鉴别阈值，从上一个的第(m-1)信号鉴别阈值Tm-1以刻度阈值ΔT为单位进行增加。计数值比较部52比较信号鉴别阈值为Tm+nΔT的情况的阈值别计数值C[Tm+nΔT]、与由下式所表示的目标值(规定值)Gm。
[公式1]
Gm＝C1B-(m-1)R...(1)
在式(1)中，R是基准计数值C1B除以所设定的多个能窗的个数(在此为N)而取得的值。以下，将该R称为规定值。
阈值控制部51，作为第m信号鉴别阈值Tm，对计数值比较部52判断阈值别计数值C[Tm+nΔT]与目标值Gm大致一致时的信号鉴别阈值(Tm+nΔT)进行设定。直至m成为N为止反复进行上述第m信号鉴别阈值Tm的设定，由此，设定第2～第N信号鉴别阈值T2～TN。
式(1)所表示的目标值Gm用于将利用第(m-1)信号鉴别阈值Tm-1取得的阈值别计数值C[Tm-1]和利用第m信号鉴别阈值Tm取得的阈值别计数值C[Tm]之差，设为规定值R。
因此，比较相对于以刻度阈值ΔT为单位而改变的各信号鉴别阈值的阈值别计数值与期望值Gm，并设定第2～第N信号鉴别阈值，由此，基准区域别计数值A1(B)～AN(B)与规定值R大致相等。因此，利用阈值设定部50，可设定用于使基准区域别计数值A1(B)～AN(B)大致均匀化的信号鉴别阈值T1～TN。
在此，区域别计数值A1～AN，将阈值别计数值C[Tm+nΔT]与期望值Gm大致一致时的信号鉴别阈值(Tm+nΔT)，设定为第m信号鉴别阈值Tm者，但于不一致的情况下，可为如下所述。即，可设定为根据信号鉴别阈值(Tm+nΔT)的前后的信号鉴别阈值而取得的阈值别计数值中的更接近目标值Gm的阈值别计数值。再者，基准区域别计数值A1(B)～AN(B)，相对于规定值R优选为，处于R±(1/2)R的范围内，进一步优选为，处于R±(1/10)R的范围内。例如，当规定值R为2000时，各基准区域中的基准区域别计数值A1(B)～AN(B)，优选为处于1000～3000内的值，进一步优选为处于1800～2200内的值。
上述阈值设定部50的信号鉴别阈值T1～TN的设定，可利用各鉴别器单元41所具有的波高鉴别器421～42N中的一个波高鉴别器而实施。此时，除了所使用的波高鉴别器以外，预先输入如未产生输出脉冲信号的信号鉴别阈值。所谓如上所述的未产生输出脉冲信号的信号鉴别阈值，例如，是指与最大能量值Emax相对应的信号鉴别阈值。而且，在使用一个波高鉴别器决定信号鉴别阈值T1～TN之后，对各波高鉴别器421～42N，设定信号鉴别阈值T1～TN。
另外，也可利用分别分配有信号鉴别阈值T1～TN的波高鉴别器421～42N来实施。此时，例如，在设定第m信号鉴别阈值Tm时，可向波高鉴别器42m以外的波高鉴别器，输入如不产生输出脉冲信号那样的信号鉴别阈值。
其次，利用图8，对利用上述非破坏检测系统1对被检查物2进行非破坏检测时的放射线检测装置4的放射线的检测方法进行说明。图8是本发明的放射线检测方法的一个实施方式的流程图。
在步骤S10中，通过控制装置7的输入部7A将放射线检测所须要的各种条件输入至放射线检测器6的信号处理部20中。在此，作为所输入的各种条件，例如有，信号鉴别阈值的设定个数、设定第1信号鉴别阈值T1时的基准值、测定线数量(测定次数)、计数部60中的输出脉冲信号的蓄积时间、以及刻度阈值ΔT等。
进一步在步骤S20中，设定信号鉴别阈值。利用图9及图10，对信号鉴别阈值的设定方法进行说明。图9及图10是表示第1～第N信号鉴别阈值的设定方法的流程图。
首先，如图9所示，在步骤S200中，根据N个信号鉴别阈值T1～TN，设定将要使用的信号鉴别阈值的个数。即，决定将要使用的波高鉴别器421～42N。也可根据在步骤S10中输入的信号鉴别阈值的设定个数，由阈值设定部50进行实施，并且也可由操作者通过输入部7A而进行设定。对分别设定与各多个鉴别器单元41所具有的N个波高鉴别器421～42N相对应的信号鉴别阈值T1～TN的情况进行说明。
在步骤S200中，在设定将要使用的信号鉴别阈值之后，设定第1信号鉴别阈值T1(第1设定步骤)。即，在步骤S201中，阈值控制部51在设定第1信号鉴别阈值T1时，将用于扫描信号鉴别阈值的初始值的信号鉴别阈值T1s输入至信号鉴别部40。此时，向信号鉴别部40具有的波高鉴别器421～42N中的波高鉴别器421输入信号鉴别阈值T1s，向其他波高鉴别器422～42N输入未产生输出脉冲信号的信号鉴别阈值。
在步骤S202中，在未从放射线照射部3照射放射线的状态下，取得自计数部60所输出的放射线计数值(暗计数值)Cd。在步骤S203中，计数值比较部52判断暗计数值Cd是否为基准值以下。对来自放射线检测部10具有的多个放射线检测元件11的输出结果进行该判断。在暗计数值Cd大于基准值的情况下(在S203中为「N」)，在步骤S204中，将信号鉴别阈值T1s仅增加刻度阈值ΔT，并且反复进行步骤S202以及S203，直至暗计数值Cd成为基准值以下为止。当反复进行n次步骤202以及S203时，在信号鉴别部40中作为信号鉴别阈值，输入有T1s+nΔT，并且，在步骤S203中取得的暗计数值为C[T1s+nΔT]。
在暗计数值Cd为基准值以下在情况下(在S203中为「Y」)，在步骤S205中，将此时波高鉴别器42中所设定的信号鉴别阈值(T1s+nΔT)作为第1信号鉴别阈值T1(第1设定步骤)。
其后，在步骤S206中，从放射线照射部3照射放射线并利用放射线检测部10检测基准放射线(检测步骤、基准放射线检测步骤)。由此，如步骤S207所示，可取得作为相对于基准放射线的第1信号鉴别阈值T1的阈值别计数值C1[T1]的基准计数值C1B。具体而言，检测基准放射线而产生的脉冲信号(基准输出信号)，利用信号鉴别部40根据第1信号鉴别阈值T1进行鉴别，并通过计数部60对该经鉴别的脉冲信号进行计数处理，以取得基准计数值C1B(基准计数值取得步骤)。基准计数值C1B储存在存储部70中。
其次，检测基准放射线，并依序决定第2～第N信号鉴别阈值T2～TN(第2设定步骤)。一般而言，对决定第m信号鉴别阈值Tm的情况进行说明(第m阈值设定步骤)。
如图10所示，在步骤S208中，计算目标值Gm。即，运算部80利用储存在存储部70中的基准计数值C1B及式(1)计算出目标值Gm。所计算出的目标值Gm储存在存储部70中。其次，在步骤S209中，将第m信号鉴别阈值Tm的初始值设定为作为上一个信号鉴别阈值的第(m-1)信号鉴别阈值Tm-1(例如，m为2的情况，是第1信号鉴别阈值)，并输入至信号鉴别部40中。此时，向设定第m信号鉴别阈值Tm的波高鉴别器42m输入作为上述初始值的信号鉴别阈值Tm-1，向其他波高鉴别器输入未产生输出脉冲信号的信号鉴别阈值。
随之，在步骤S210中，与步骤S206的情况相同地，检测基准放射线。由此，在步骤S211中，与步骤S207的情况相同地，取得相对于第(m-1)信号鉴别阈值Tm-1的阈值别计数值C[Tm-1]。
在步骤S212中，计数值比较部52比较阈值别计数值C[Tm-1]与目标值Gm。对来自放射线检测部10具有的多个放射线检测元件11的输出结果进行该比较。若阈值别计数值C[Tm-1]不足目标值Gm(在步骤S212为「Y」)，则如步骤S213所示，将信号鉴别阈值Tm-1设定为仅增加刻度阈值ΔT的信号鉴别阈值(Tm-1+ΔT)。而且，反复进行步骤S210～S213，直至阈值别计数值C[Tm-1]成为目标值Gm以上为止。在反复进行了n次步骤S210～S213时，在步骤S210中，作为信号鉴别阈值向信号鉴别部40输入Tms+nΔT，并且在步骤S211中所取得的阈值别计数值为C[Tms+nΔT]。
在步骤S212中，在阈值别计数值C[Tm-1+nΔT]为目标值Gm以上的情况(在S212为「N」)下，在步骤S214中，以如下方式而设定第m信号鉴别阈值Tm。
在阈值别计数值C[Tm-1+nΔT]与目标值Gm一致的情况下，将此时的信号鉴别阈值(Tm-1+nΔT)设定为第m信号鉴别阈值Tm。另外，在阈值别计数值C[Tm-1+nΔT]大于目标值Gm的情况时，比较在Tm-1+nΔT之前一个，即仅刻度阈值ΔT的小的信号鉴别阈值时取得的阈值别计数值C[Tm-1+(n-1)ΔT]与阈值别计数值C[Tm-1+nΔT]，并将与更接近目标值Gm的阈值别计数值相对应的信号鉴别阈值设定为第m信号鉴别阈值Tm。
随之，在步骤S215中，在未设定N个信号鉴别阈值T1～TN的情况下(在S215为「N」)，在步骤S216中，对m加上1而实施下一信号鉴别阈值的设定。而且，直至决定N个信号鉴别阈值T1～TN为止，反复进行步骤S208～S216，由此，可设定N个信号鉴别阈值T1～TN。在上述说明中，当设定各信号鉴别阈值T2～TN时，设定目标值Gm，但是，例如，在步骤S208中，也可预先计算出目标值G2～GN，并且储存在存储部70中。此时，在步骤S216之后，返回至步骤S209。另外，目标值Gm的计算可在步骤S207以后且在S212使用之前进行。
再次利用图8对步骤S20以后的步骤进行说明。在步骤S30中，将被检查物2配置在放射线照射部3与放射线检测器6之间，并利用位置调整机构5调整被检查物2的检测位置。然后，在步骤S40中，从放射线照射部3照射放射线，检测通过被检查物2的放射线(检测步骤)。
由此，如步骤S60所示，在放射线检测器6中，取得相对于N个信号鉴别阈值T1～TN的阈值别计数值C[T1]～C[TN]、及区域别计数值A1～AN(计数处理步骤)。
具体而言，当放射线检测部10的各放射线检测元件11检测放射线(检测步骤)时，放大部30放大从各放射线检测元件11输出的脉冲信号，并将放大脉冲信号输入至信号鉴别部40。信号鉴别部40的各波高鉴别器421～42N，根据信号鉴别阈值T1～TN鉴别输入的放大脉冲信号且产生输出脉冲信号(信号鉴别步骤)，并输入至计数部60中。计数部60对根据各信号鉴别阈值T1～TN输入的输出脉冲信号进行计数，由此，取得阈值别计数值C[T1]～C[TN](计数步骤)。而且，运算部80根据阈值别计数值C[T1]～C[TN]，计算出作为各能窗W1～WN内的放射线计数值的区域别计数值A1～AN(运算步骤)。
接着，在步骤S70中，判断是否测定了在步骤S10所设定的测定次数(测定线数)。在未测定到达已设定的次数的情况下(在S70为「N」)，反复进行上述步骤S30～步骤S70，直至利用位置调整机构5而改变被检查物2的检测位置，由此扫描被检查物S并达到测定次数(测定线数)为止。将通过各测定所取得的数据记录在存储部70中。而且，步骤S70的判断也可由控制装置7的控制部7C来进行，也可由操作者进行判断。
在步骤S70中，在判断为进行测定并达到所设定的次数的情况下(在S70为「Y」)，在步骤S80中，运算部80作成用于形成被检查物2的图像的图像数据(图像数据作成步骤)。即，在步骤S81中，运算部80利用基准计数值C1B作成形状识别用图像数据(形状识别用图像数据作成步骤)。另外，在步骤S82中，根据各区域中的区域别计数值A1～AN，作成每个能窗W1～WN的区域别图像数据(区域别图像数据作成步骤)，其后，对多个区域中的区域别图像数据实施材质识别用的运算处理，并作成材质识别用图像数据(材质识别用图像数据作成步骤)。然后，在步骤S83中，实施将材质识别用图像数据与形状识别用图像数据重叠的处理，由此，作成合成图像用图像数据(合成图像用图像数据作成步骤)。继而，运算部80从信号处理部20，将合成图像用图像数据输出至控制装置7的输出部7B，并且输出部7B显示由合成图像用图像数据构成的合成图像。
而且，在上述说明中，在步骤S81之后实施步骤S82，但该顺序也可相反，也可同时实施。另外，将合成图像用图像数据输出至输出部7B并显示合成图像，但也可将区域别图像数据、形状识别用图像数据、以及材质识别用图像数据，分别输出至输出部7B中，并且，在输出部7B显示每个能窗W1～WN的被检查物2的图像、形状识别用图像、以及材质识别用图像。进而，在此，在实施测定了在步骤S10中设定的测定次数(测定线数)之后，根据在此取得的资料，在步骤S80中形成各图像数据，即，区域别图像数据、形状识别用图像数据、材质识别用图像数据、以及合成图像用图像数据，但也可在每一条测定线的测定结束时，形成相对于该测定线的上述各图像数据。
其次，对放射线检测装置4及放射线检测方法的作用、效果进行说明。
在放射线检测装置4及利用有放射线检测装置4的放射线检测方法中，在通过放射线检测部10检测放射线的情况下，根据信号鉴别阈值T1～TN，鉴别由放射线检测部10产生的脉冲信号，由此，一次取得每个能窗W1～WN的放射线计数值(区域别计数值)A1～AN。在如上所述的能量鉴别型的检测中重要的是，N个信号鉴别阈值T1～TN由阈值设定部50设定为，使相对于基准放射线的区域别计数值A1～AN大致均匀。
对于将信号鉴别阈值T1～TN设定为，使检测出基准放射线时的区域别计数值A1～AN如上所述般大致均匀的效果，与将多个能窗设定为使多个能窗的能宽大致均匀的情况相对比，并进行说明。
如上所述，基准放射线例如具有如图3所示的能量特性。因此，假设在将多个能窗设定为能宽均匀的情况下，相对于基准放射线的各能窗的区域别计数值，因能量特性而不均匀。此时，基准放射线照射至被检查物的放射线，因此，当检测被检查物时，每个能窗的检测灵敏度不同。一般而言，相对于统计量Q的波动(量子噪声)，与统计量Q的平方根的倒数成正比，因此，如上所述，若相对于基准放射线的能窗的区域别计数值不同，则每个能窗的量子噪声的差变大。其结果为，若检测通过被检查物的放射线，并形成各能窗的图像，则多个图像的画质将产生差异。进而，若为了作成材质识别用图像数据而对多个区域中的区域别图像数据实施运算处理，则存在如下倾向，即，在材质识别图像中噪声的影响将进一步变大。
对此，在放射线检测器6中，如图11所示，利用阈值设定部50设定信号鉴别阈值T1～TN，以使在基准放射线的能量特性中，多个能窗W1～WN的面积(图11的影线部)大致均匀(换言之，使基准区域别计数值A1(B)～AN(B)一致)。
即，以上述方式，阈值设定部50设定用于降低暗计数值Cd的影响的第1信号鉴别阈值T1。然后，利用第1信号鉴别阈值T1，鉴别作为由放射线检测部10检测基准放射线所产生的脉冲信号的基准输出信号，由此，取得基准计数值C1B。接着，在设定第2信号鉴别阈值T2～TN的第m信号鉴别阈值Tm中，一边使信号鉴别阈值改变(一边扫描能量值)，一边将阈值别计数值C[Tm+nΔT]与目标值Gm大致一致时的信号鉴别阈值(Tm+nΔT)设定为第m信号鉴别阈值Tm。
决定上述目标值Gm，以使基准放射线时的多个能窗W1～WN的区域别计数值A1～AN与规定值R大致一致，因此，可实现使相对于基准放射线的区域别计数值A1～AN大致均匀化。
另外，如图10所示的流程图，在阈值别计数值C[Tm+nΔT]与期望值Gm并不一致的情况下，选择相对于根据信号鉴别阈值(Tm+nΔT)前后的信号鉴别阈值而取得的阈值别计数值中的更接近期望值Gm的阈值别计数值的信号鉴别阈值。即便在此时，基准区域别计数值A1(B)～AN(B)，也较以等能量间隔设定多个能窗的情况接近规定值R，因此，可实现基准区域别计数值A1(B)～AN(B)的大致均匀化。
在被检查物2的非破坏检测中，基准放射线是照射至被检查物2的放射线，因此，使相对于基准放射线的区域别计数值A1～AN大致均匀化，由此，可对各能区W1～WN以大致均匀的检测灵敏度，检测出通过被检查物2的放射线。其结果为，根据对各能区W1～WN作成的区域别图像数据而形成的被检查物2的图像(每个区域的图像)的画质大致均匀。
根据实验结果，对实现有如上所述能窗W1～WN的图像的画质的均匀化的情况，进一步进行具体地说明。图12是与每个能窗的基准区域别计数值大致一致情况下的3个能窗W1～W3的被检测的图像相对应的图。图12(a)是与能窗W1的被检查物的图像相对应的图。图12(b)是与能窗W2的被检查物的图像相对应的图。图12(c)是与能窗W3的被检查物的图像相对应的图。取得图12所示的图像时的条件如下所述。
将放射线照射部3设为X射线管，并以管电压150keV输出具有如图3所示的能量特性的X射线。将放射线检测部10设为排列有64个利用CdTe的放射线检测元件11的线传感器。另外，信号鉴别部40的各鉴别器单元设为含有3个波高鉴别器421～423，并且设定与此对应的3个能窗W1～W3。
接着，利用图8～图10(尤其系图9及图10)说明的方法设定第1～第3信号鉴别阈值T1～T3，以使相对于基准放射线的区域别计数值A1～A3大致一致。与以上述方式而实际设定的第1～第3信号鉴别阈值T1～T3相对应的能量值，为20keV、45keV、75keV。
由此，设定能区20keV～45keV作为能窗W1，设定能区45keV～75keV作为能窗W2，设定能区75keV～150keV作为能窗W3。如上所述，设定作为检测能区的能窗W1～W3之后，实施图8的步骤S20以后的步骤，由此，形成被检查物2的图像。
根据各能窗W1～W3的能宽的比较可知，在设定信号鉴别阈值T1～T3，以使相对于基准放射线的3个能窗W1～W3的放射线计数值大致一致的情况下，能窗W1～W3的宽度并不一致，并且，在上述情况时，随着能量增加而宽度变大。其原因在于，如上所述，将具有如图3所示的能量特性的X射线用作放射线。另外，若比较图12的3个图像，则可知各图像的画质一致。
图13是为了比较而与以能宽为等间隔方式设定能窗w1～w3的情况的每个能窗的图像相对应的图。图13(a)是与能窗w1的被检查物的图像相对应的图。图13(b)是与能窗w2的检测物的图像相对应的图。图13(c)是与能窗w3的被检查物的图像相对应的图。
取得与图13的图像相对应的图时的条件，除了设定信号鉴别阈值以使能窗的能宽一致以外，与取得图12的图像的情况相同。与取得图13的图像时的3个信号鉴别阈值相对应的能量值为20keV、65keV、105keV。由此，设定能区20keV～65keV、65keV～105keV、105keV～150keV作为能窗w1、w2、w3。
若比较图12所示的3个图像及图13所示的3个图像，则可知图12所示的3个图像，与图13所示的3个图像相比，例如，各图的右侧部分的画质一致。
如上所述，设定信号鉴别阈值T1～TN，以使每个基准放射线的能窗W1～WN的区域别计数值A1～AN大致均匀，由此，可取得画质更加一致的每个能窗W1～WN的被检查物S的图像。因此，即使对构成与能窗W1～WN相对应的被检查物2的图像的区域别图像数据，实施运算处理(例如差分处理等)而形成材质识别图像，也可抑制材质识别图像的画质下降。
而且，如利用图8所说明般，在检测放射线时，在设定被检查物S之前，对从放射线照射部3输出的放射线(基准放射线)设定N个信号鉴别阈值T1～TN。因此，当将放射线检测器6应用于非破坏检测系统1时，可确切地取得画质更一致的每个能窗W1～WN的被检查物S的图像。
另外，设定N个信号鉴别阈值T1～TN时所利用的基准计数值C1B，与在基准放射线中具有最小能量值E1以上的能量的所有放射线光子数相对应，并且是阈值别计数值中的最大值。而且，在设定信号鉴别阈值T1～TN时，设定信号鉴别阈值T1～TN，以使基准区域别计数值A1(B)～AN(B)为由上述基准计数值C1(B)所决定的规定值R(参照式(1))，因此，可减轻各能窗W1～WN的检测灵敏度的下降。
然而，由于检测能区受到限制，因此与未进行能量鉴别的情况相比较，在各能窗W1～WN所计数的区域别计数值A1～AN减少。因此，如上所述，即便抑制相对于基准放射线的每个能窗W1～WN的图像的画质下降，也存在以下情况，即，受到因用于形成各图像的每个区域的图像信息所含有的数据数下降而产生的噪声的影响，而使被检查物2中所含有的材质不同的部分的形状模糊。如上述情况时，为了形成材质识别图像，而对多个区域中的区域别图像数据实施运算处理，则噪声相互影响，因此，在材质识别图像中，存在难以识别被检查物2的形状等问题。
对此，放射线检测装置4所具有的运算部80，进一步将材质识别用图像数据重叠在根据基准计数值C1B而作成的形状识别用图像数据上，而作成合成图像用图像数据。基准计数值C1B，与如上所述通过放射线检测部10检测出的放射线中、除暗计数以外的几乎所有放射线光子数相对应。因此，在根据基准计数值C1B形成的形状识别图像中，可确切地识别被检查物2的形状。因此，根据上述合成图像用图像数据，形成在形状识别图像上重叠有材质识别图像的合成图像，由此，可确切地取得被检查物2中所含有的材质不同的部分的形状及该部分的材质信息。
以利用非破坏检测系统1并利用图8～图10所示的放射线检测方法，对图14所示的被检查物2实际地进行非破坏检测的情况为例，进行具体说明。
被检查物2，如图14所示，在作为部件2A的巧克力块上，配置作为异物的部件2B、部件2C、部件2D、以及部件2E的夹具、订书钉、剃刀的刀刃、以及橡皮片。另外，将放射线检测器6所具有的放射线检测部10，设为排列有64个利用有CdTe的放射线检测元件11的线传感器。放射线照射部3含有X射线管，并以管电压150keV输出X射线。
图15是与图14所示的被检查物的形状识别图像相对应的图。图15根据在能区25keV～150keV取得的放射线计数值而形成。图16是与图14所示的每个能窗的被检查物的图像相对应的图。即，图16(a)是与作为能区25keV～40keV的能窗的被检查物的图像相对应的图。图16(b)是与作为能区70keV～90keV的能窗的被检查物的图像相对应的图。另外，图17是与根据图16所示的2个被检查物的图像而形成的材质识别图像相对应的图。进而，图18是与在图15所示的形状识别图像上重叠有图16所示的材质识别图像的合成图像相对应的图。
如图15所示，根据基准计数值C1B所形成的被检查物2的图像(形状识别图像)，是被检查物2的透射像，且在图15所示的图像中，可分别识别出巧克力块、夹具、订书钉、剃刀的刀刃及橡皮片的形状。然而，在图15所示的图像中，无法确定被检查物2的材质。
另一方面，对构成图16所示的各图像的区域别图像数据实施运算处理，并作成材质识别用图像数据，由此，如图17所示，可取得抽出并显示被检查物2的材质信息的材质识别图像。图17中的浓淡表示所抽出的材质信息的不同。而且，例如，之所以夹具与橡皮片间含有相同浓度之部分，原因在于仅从2个图像抽出材质信息。如上所述，即便仅从2个图像抽出材质信息的情况，例如，也可显然地将夹具、订书钉、剃刀的刀刃及橡皮片、与巧克力块分开。然而，为作成如上所述的材质识别用图像数据而利用的各区域中的区域别图像数据内的数据数较少，因此，在材质识别图像中，难以识别图17所示的被检查物2的形状，尤其难以识别作为部件2A的巧克力块。
对此，如图18所示，在根据合成形状识别用图像数据与材质识别用图像数据的合成图像用图像数据而形成的合成图像中，将确定了材质信息的材质识别图像重叠在可确切地把握形状的形状识别图像上并进行显示，结果，可一边确认被检查物2的形状及该形状中所含有的材质不同的部分，一边确定被检查物2的材质。
以上，对本发明的放射线检测装置及放射线检测方法的实施方式进行了说明，但本发明并非限定于上述实施方式。
例如，在上述实施方式中，在对信号鉴别部40进行设定时，在一旦决定了第2～第N信号鉴别阈值T2～TN中的第(m-1)信号鉴别阈值之后，以每刻度阈值使信号鉴别阈值改变并决定下一信号鉴别阈值(即，第m信号鉴别阈值)，但也可进行如下处理。
即，也可在设定了第1信号鉴别阈值T1之后，根据第1信号鉴别阈值T1以规定刻度阈值ΔT，扫描信号鉴别部40的信号鉴别阈值，并取得相对于基准放射线的所有能区的阈值别计数值分布，其后，根据该阈值别计数值分布，设定N个信号鉴别阈值T1～TN。
利用图8、图9、以及图19更具体地进行说明。在图8所示的步骤S10中，当输入各种条件时，根据从所使用的放射线照射部3输出的放射线(基准放射线)的能区，设定最大能量值Emax及与该最大能量值Emax相对应的信号鉴别阈值(最终值)、以及刻度阈值ΔT等。然后，实施步骤S20。
即，首先，实施图9的步骤S201～步骤S207。在结束步骤S207之后，在图19所示的步骤S217中，使信号鉴别阈值增加ΔT。然后，与步骤S210及S211相同地，实施步骤S218及步骤S219。在之后的步骤S220中，判断信号鉴别阈值是否为步骤S10中所设定的最终值。在不是最终值的情况下，反复进行步骤S217～步骤S220，直至信号鉴别阈值为最终值为止。即，以每刻度阈值ΔT一边增加信号鉴别阈值，一边根据该信号鉴别阈值而取得阈值别计数值。由此，可取得相对于基准放射线的所有能区的阈值别计数值的变化(阈值别计数值分布)。
接着，在步骤S221中，根据所取得的阈值别计数值分布，设定信号鉴别阈值T2～TN，以使相对于基准放射线的多个能区W1～WN的区域别计数值A1～AN(基准区域别计数值A1(B)～AN(B))大致均匀，由此，设定N个信号鉴别阈值T1～TN。
在形成被检查物S的图像的情况时，可通过经由步骤S221而设定N个信号鉴别阈值T1～TN，其后，实施图8所示的步骤S30以后的步骤。
在上述方法中，一边以每刻度阈值变动信号鉴别阈值，一边在所有能量范围内一次全部取得阈值别计数值，其后，设定N个信号鉴别阈值T1～TN，因此，信号处理部20的控制容易。
另外，使放射线检测部10为线传感器，但是，也可以是例如二维状排列有放射线检测元件11的二维传感器。此时，也可不像线传感器的情况那样，不去扫描被检查物2。然而，即使此时，从增加数据量且降低噪声的观点考虑，优选进行多次测定。
而且，在设定第1信号鉴别阈值的情况时，也可不必使信号鉴别阈值从较小值以刻度阈值ΔT依序增加，预先设定大于所假定的第1信号鉴别阈值的信号鉴别阈值，从该设定的信号鉴别阈值，开始降低。此时，根据某信号鉴别阈值而开始检测暗计数值Cd，因此，也可将检测暗计数值Cd之前的信号鉴别阈值设定为第1信号鉴别阈值。再者，若降低信号鉴别阈值而最先所检测出的暗计数值Cd为基准值以下，则也可将此时的信号鉴别阈值设定为第1信号鉴别阈值。
另外，在设定第2～第N信号鉴别阈值T2～TN的情况下，也可以使信号鉴别阈值下降的方式而使之改变。该方法对如下情况等有效，即，例如，当放射线检测部10所具有的放射线检测元件11检测出放射线时，表示所输出的脉冲信号的最大振幅的电压值并不产生在+侧而是产生在-侧。其原因在于，在使用有如上所述的放射线检测部10的情况下，信号鉴别阈值越低，则与越高的能量相对应。此时，除了信号鉴别阈值的扫描方向(能量值之扫描方向)为相反的方向以外，与图8～图10中说明的方法相同。
进而，在设定第1～第N信号鉴别阈值T1～TN时，基于利用扫描信号鉴别阈值(扫描能量值)时的各信号鉴别阈值而鉴别的脉冲信号(输出脉冲信号)的放射线计数值、与目标值Gm或基准值的比较，例如将根据所扫描的各信号鉴别阈值而取得的放射线计数值显示在输出部7B上，并由操作者实施。如上所述，在操作者进行判断的情况下，阈值设定部50可不必具有计数值比较部52，也可由阈值控制部51构成。
另外，在上述实施方式中，第1信号鉴别阈值T1是用于在检测放射线时根据检测结果而排除暗计数值Cd的，但并非限定于此。例如，在暗计数值很小时或利用运算处理等排除暗计数值的情况下，也可将根据与能量0相对应的信号鉴别阈值取得的放射线计数值设为基准计数值，并且以与设定第2～第N信号鉴别阈值的方法相同的方法，设定第1～第N信号鉴别阈值。另外，上述实施方式中，所设定的多个能窗的数量与信号鉴别阈值的数量一致，但并非限定于此。
另外，在上述实施方式中，每次检查被检查物2时，均要设定信号鉴别阈值T1～TN，但例如在利用相同的放射线照射部3时，也可仅设定一次。此时，在设定一次之后，在图8中，可不实施步骤S20，而在S10之后实施步骤S30以后的步骤。另外，信号处理部20具有阈值设定部50，但并非限定于此。即，在信号处理部20中，可利用如基准区域别计数值A1(B)～AN(B)大致一致的信号鉴别阈值T1～TN，而鉴别从放射线检测部10输出的脉冲信号。
另外，放射线检测器6具有液晶显示器等显示部，并且也可显示根据以下各图像数据所形成的各图像，即，通过运算部80作成的各图像数据，即，区域别图像数据、形状识别用图像数据、材质识别用图像数据、以及合成图像用图像数据。

Claims (7)

1.一种放射线检测方法，是通过放射线检测器在多个能区鉴别并检测照射至被检查物并通过所述被检查物的放射线，所述放射线检测器包括：检测放射线的放射线检测部，及利用信号鉴别阈值对从所述放射线检测部输出的输出信号进行鉴别并计数的信号处理部，其特征在于：
包括，
检测步骤，其利用所述放射线检测部检测放射线，并产生与检测出的放射线所具有的能量相对应的输出信号；
信号鉴别步骤，其在所述信号处理部中对利用第1～第N信号鉴别阈值在所述检测步骤中产生的所述输出信号进行鉴别，所述第1～第N信号鉴别阈值与用于划分所述多个能区的N个能量值相对应，N为1以上的整数；及
计数值取得步骤，其在所述信号处理部对在所述信号鉴别步骤中所鉴别出的所述输出信号进行计数，由此取得作为所述多个能区内的每个规定时间的放射线计数值的区域别计数值，
当设定照射至所述被检查物且通过所述被检查物前的状态的放射线的基准放射线时，
所述第1～第N信号鉴别阈值设定为，使在所述检测步骤中检测出所述基准放射线时的所述多个能区的所述区域别计数值的基准区域别计数值大致均匀，
所述计数值取得步骤包括，
计数步骤，其对在所述信号鉴别步骤中鉴别的所述输出信号进行计数，由此取得作为所述第1～第N信号鉴别阈值每个的每规定时间的放射线计数值的阈值别计数值；及
运算步骤，其根据在所述计数步骤中取得的所述阈值别计数值，计算出所述区域别计数值，
所述第1信号鉴别阈值与所述N个能量值中最小的能量值相对应；
还包括图像数据作成步骤，其在所述检测步骤中所述放射线检测部检测出通过所述被检查物的放射线的情况下，作成用于形成所述被检查物的图像的图像数据；
所述图像数据作成步骤包括：
形状识别用图像数据作成步骤，其根据在所述计数值取得步骤中由所述第1信号鉴别阈值所取得的阈值别计数值，作成用于形成表示所述被检查物的形状的形状识别图像的形状识别用图像数据；
区域别图像数据作成步骤，其根据在所述计数值取得步骤中所取得的所述多个能区的区域别计数值，作成用于形成所述多个能区每个的所述被检查物的图像的区域别图像数据；
材质识别用图像数据作成步骤，其根据与在所述区域别图像数据作成步骤中作成的所述多个能区相对应的所述区域别图像数据，作成用于形成抽出所述被检查物的材质信息的材质识别图像的材质识别用图像数据；及
合成图像用图像数据作成步骤，其由所述形状识别用图像数据与所述材质识别用图像数据作成用于形成合成有所述形状识别图像与所述材质识别图像的合成图像的合成图像用图像数据。
2.一种放射线检测方法，是通过放射线检测器在多个能区鉴别并检测照射至被检查物并通过所述被检查物的放射线，所述放射线检测器包括：检测放射线的放射线检测部，及利用信号鉴别阈值对从所述放射线检测部输出的输出信号进行鉴别并计数的信号处理部，其特征在于：
包括，
检测步骤，其利用所述放射线检测部检测放射线，并产生与该检测出的放射线所具有的能量相对应的输出信号；
信号鉴别步骤，其在所述信号处理部中对利用第1～第N信号鉴别阈值在所述检测步骤中产生的所述输出信号进行鉴别，所述第1～第N信号鉴别阈值与用于划分所述多个能区的N个能量值相对应，N为1以上的整数；及
计数值取得步骤，其在所述信号处理部对在所述信号鉴别步骤中所鉴别出的所述输出信号进行计数，由此取得作为所述多个能区内的每个规定时间的放射线计数值的区域别计数值，
当设定照射至所述被检查物且通过所述被检查物前的状态的放射线的基准放射线时，
所述第1～第N信号鉴别阈值设定为，使在所述检测步骤中检测出所述基准放射线时的所述多个能区的所述区域别计数值的基准区域别计数值大致均匀，
还包括设定所述第1～第N信号鉴别阈值的阈值设定步骤；
所述阈值设定步骤包括：
第1设定步骤，其以与所述N个能量值中最小的能量值相对应的方式设定所述第1信号鉴别阈值；
基准放射线检测步骤，其利用所述放射线检测部检测所述基准放射线，而产生作为与所述基准放射线的能量相对应的输出信号的基准输出信号；
基准计数值取得步骤，其在所述信号处理部中，利用所述第1信号鉴别阈值鉴别并计数所述基准输出信号，由此取得每规定时间的放射线计数值的基准计数值；及
第2设定步骤，其利用每规定时间的放射线计数值及所述基准计数值设定所述第1～第N信号鉴别阈值中第2～第N信号鉴别阈值，所述每规定时间的放射线计数值及所述基准计数值利用如下方式取得，一边使所述信号处理部的信号鉴别阈值改变，一边在所述信号处理部中鉴别并计数所述基准输出信号。
3.如权利要求2所述的放射线检测方法，其特征在于：
还包括区域别图像数据作成步骤，其在所述检测步骤中所述放射线检测部检测出通过所述被检查物的放射线的情况下，根据在所述计数值取得步骤中所取得的所述区域别计数值，作成用于形成所述多个能区每个的所述被检查物的图像的区域别图像数据。
4.如权利要求2所述的放射线检测方法，其特征在于：
第2设定步骤是，
设定所述第2～第N信号鉴别阈值中第m信号鉴别阈值的步骤，并且包括第m阈值设定步骤，将，通过使所述信号处理部中的信号鉴别阈值从第(m-1)信号鉴别阈值变化并对所述基准输出信号进行鉴别并计数而取得的每规定时间的放射线计数值，和通过以所述信号处理部中的信号鉴别阈值为第(m-1)信号鉴别阈值并对所述基准输出信号进行鉴别并计数而取得的每规定时间的放射线计数值，上述两者的差与由所述基准计数值决定的规定值大致一致时的信号鉴别阈值设定为第m信号鉴别阈值，
通过反复进行所述第m阈值设定步骤设定第2～第N信号鉴别阈值，其中m为2～N的整数。
5.如权利要求2～4中任意一项所述的放射线检测方法，其特征在于：
在所述第1设定步骤中，
在放射线未入射至所述放射线检测部的情况下，将每规定时间的计数值为基准值以下时的信号鉴别阈值设为第1信号鉴别信号，所述每规定时间的计数值由如下方式取得：一边使所述信号处理部的信号鉴别阈值改变，一边对从所述放射线检测部输出的输出信号进行鉴别并计数。
6.一种用于放射线检测器的图像数据作成装置，其特征在于；
包括：
形状识别用图像数据作成装置，其根据由第1信号鉴别阈值所取得的阈值别计数值，作成用于形成表示被检查物的形状的形状识别图像的形状识别用图像数据；
材质识别用图像数据作成装置，其根据在多个能区的区域别计数值，作成用于形成所述多个能区每个的所述被检查物的图像的区域别图像数据，其后，对所述多个能区中的区域别图像数据实施材质识别用的运算处理，作成用于形成抽出所述被检查物的材质信息的材质识别图像的材质识别用图像数据；及
合成图像用图像数据作成装置，其实施将所述形状识别用图像数据与所述材质识别用图像数据重叠的处理，从而作成用于形成合成有所述形状识别图像与所述材质识别图像的合成图像的合成图像用图像数据，
其中，所述阈值别计数值来自于对第1～第N信号鉴别阈值输入的输出信号进行计数，所述输出信号与入射的放射线所具有的能量相对应，所述第1～第N信号鉴别阈值与划分多个能区的N个能量值相对应，所述第1信号鉴别阈值与所述N个能量值中最小的能量值相对应，并且，N为1以上的整数，
所述区域别计数值通过求出相对于邻接的信号鉴别阈值的阈值别计数值的差而算出，
将照射至所述被检查物且通过所述被检查物前的状态的放射线设为基准放射线，
所述第1～第N信号鉴别阈值设定为，使检测出所述基准放射线时的所述多个能区的所述区域别计数值的基准区域别计数值大致均匀。
7.如权利要求6所述的用于放射线检测器的图像数据作成装置，其特征在于，
在检测出所述基准放射线的情况下，将由所述第1信号鉴别阈值取得的阈值别计数值除以所述多个能区的个数的值设为规定值，
以所述多个能区的所述基准区域别计数值与所述规定值大致一致的方式设定所述第1～第N信号鉴别阈值。
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