JP2000065944A - 簡易型x線エネルギー測定装置 - Google Patents

簡易型x線エネルギー測定装置

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JP2000065944A
JP2000065944A JP23275898A JP23275898A JP2000065944A JP 2000065944 A JP2000065944 A JP 2000065944A JP 23275898 A JP23275898 A JP 23275898A JP 23275898 A JP23275898 A JP 23275898A JP 2000065944 A JP2000065944 A JP 2000065944A
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energy
pulse
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rays
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Akira Ozu
章 大図
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パルスもしくは連続のX線、γ線または放射
線等を用いた、産業診断もしくは医療診断の技術分野、
またはX線、放射線を扱う研究開発の技術分野において
利用できるX線エネルギー測定装置。 【手段】 X線リニアイメージセンサーの長手方向に沿
って厚みが変化(直線状、または階段状等)し、且つX
線を減弱させる金属等の物質をリニアイメージセンサー
前面に設置し、それに対応した各場所のX線検出素子に
入るX線の量がその位置にある物質の厚みによって変化
することを利用したX線エネルギー測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パルスもしくは連
続のX線、γ線または放射線等を用いた、非破壊検査、
ラジオグラフィー、医療診断、蛍光分析、透過画像計測
等を行う放射線を応用する産業診断の技術分野、または
医療診断の技術分野、またX線レーザー等のパルスで高
強度のX線、放射線を扱う研究開発の技術分野において
利用できるX線エネルギー測定装置に関するものであ
る。なお、本発明のX線エネルギー測定装置は、即時的
にその場でX線のエネルギーの計測を行う必要がある技
術分野において特に利用できるものである。
【0002】
【従来の技術】従来の技術でX線のエネルギー計測を行
うには、約3種類ある。まず第1に半導体素子、シンチ
レータ等を用いてパルス計数によるサンプリング計測を
行うものがある。半導体の場合、半導体中にX線まは放
射線によって発生した電荷による電流パルスを外部回路
によって検出し、時間をかけてこの電流パルスの波高値
から入射したX線のエネルギーを計数し、それら放射線
のエネルギーを求める。シンチレータでも同様に、シン
チレータ内にX線または放射線によって発生した蛍光パ
ルスを光電子増倍管等によって検出し、そのパルスの波
高値からエネルギーを求めるものである。
【0003】しかし、これらの技術では、パルス時間幅
が最低で数ns(ns:10-9秒)程度の電流パルス或
いは蛍光パルスを長時間で計測するため、これらのパル
ス幅と同程度で強度の高い(X線光子数の多い)X線パ
ルスのエネルギーを計測することはできない。なぜな
ら、このような時間幅の短いX線パルスはその時間幅内
にX線の光子が集中して数多くあるため検出するパルス
が重なり合い正確なパルスの波高値計測が不可能になる
からである。これを克服するには、線源との距離を離す
か、線源と計測器の間に蔽遮物を入れるかしてX線の強
度をパルス計測できる範囲まで減衰させ、時間をかけて
パルス計数を行わなければならない。
【0004】また、第2の方法としてX線検出器(シン
チレータ等)の前に或る物質の遮蔽物を設置してその厚
みを増やして、減衰したX線の量から物質の厚みに対す
るX線の減弱曲線を求め、この傾きによりX線のエネル
ギーを求めることができる。けれどもこの減弱曲線を求
めるために非常に多くのX線パルスを必要とする欠点が
あり、一つのX線パルスからはそのエネルギーを求める
ことができない。このため、これら従来の方法ではパル
スX線のエネルギーを計測するために非常に多くのX線
パルスを計測しなければならないという欠点がある。
【0005】また、第3の方法として、このようなX線
パルスのエネルギーを瞬時にしてその場で計測するに
は、回析格子または結晶等の素子にX線や放射線を入射
し、それらの素子から反射し空間的にスペクトル分解さ
れたX線を空間的に広い領域にわたって検出するものが
ある。この方法は、正確にエネルギーを求められるもの
の、その装置の規模が大きくなり、持ち運びが困難でか
つ調整及び操作が煩雑になる。さらにその装置を整備す
るには費用がかかりすぎるという欠点がある(参照:木
村、阪井訳、放射線計測ハンドブック、日刊工業新聞
社)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術でX線パル
スのエネルギーを計測するには、非常に高額の装置が必
要になるか、または計測に多大の時間と何発ものX線パ
ルスを発生させなければならない問題がある。また、即
時的にその場で計測を行うには、大規模な装置をそろえ
るための高額な費用と操作上の煩雑さを必要とする問題
がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】単一のX線パルスからそ
のエネルギーを瞬時にその場で計測するためには、X線
リニアイメージセンサー前に金属等のX線や放射線に対
して遮蔽となる物質をセンサーの長手方向に厚みを変え
て設置しておき、各位置の厚みとそのセンサーの信号量
を求めることで対処できる。その厚みとその位置で得ら
れたセンサーの信号量からその材質を用いたときのX
線,放射線の減弱曲線が簡単に求められ、この減弱曲線
の傾きよりX線、放射線のエネルギーをその場で単一の
X線パルスの計測から求める。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明より、シンチレータ(蛍光
体)付き、またはそうでないX線リニアイメージセンサ
ーのX線入射面の手前に金属等のX線に対して遮蔽とな
る材質の物質をセンサーの長手方向に厚みを変えて設置
する。リニアイメージセンサーのゲート時間内にX線パ
ルスが入射すると、リニアセンサーの各位置のセルから
は、その位置で遮蔽される物質の厚みによって減衰した
X線パルスに対応する信号値を求めることができる。そ
の厚みとその厚みの位置でのセンサーのX線量からその
材質を用いたときのX,放射線の減弱曲線(物質の厚み
と減衰するX線量との関係)が簡単に求められる。この
減衰曲線は、各物質、各X線エネルギーに対して既知の
ことであり、かつこの減衰曲線の傾きからX線のエネル
ギーを求めることができる。この曲線の傾きが本発明で
は簡単に求められX線、放射線のエネルギーをその場で
瞬時に原理的に単一のX線パルス、1回の計測で算出す
ることができる。
【0009】リニアイメージセンサーは、単一の小さな
CCD素子またはフォトダイオードが数多く直線状に並
べられたものである。各場所のX線検出素子とは、この
リニアイメージセンサー内の各場所にあるセンサーを校
正する小さなX線検出素子である。
【0010】
【実施例】図1に示す放電型X線源から発生したX線パ
ルスのエネルギー測定を従来の方法(図2)と本発明に
よる方法(図4)を用いて行った。その結果を図3と図
5に示す。比較の結果、従来の方法と本発明による方法
で計測されたX線パルスのエネルギーはほぼ同じ値(約
80keV)が得られた。
【0011】即ち、図1には、パルス放電型X線源から
発生した非常に短い時間幅をもつX線パルスの波形が示
されている。これによると、真空中の電極間で非常に短
い時間内にパルス放電を行うと、電極間に図1に示すよ
うなパルス電圧(放電電圧)、電流(放電電流)が生
じ、短い時間幅(〜10ns)のX線パルス(X線信
号)が発生する。このようなX線パルスのエネルギーを
上述した従来の装置と本発明による方法で測定して比較
した。
【0012】従来の方法では、図3の点の数が示すよう
にX線パルスのエネルギーをある程度精度良く計測する
ためには20発以上のX線パルスを発生させなければな
らなかった。これに対して、本発明による方法では1発
のX線パルスで精度良くそのエネルギーを計測すること
ができた。
【0013】従来の装置を図2に示す。その装置は、基
本的にX線パルス束1、X線減弱物質(板状等)2、X
線検出器(半導体、シンチレーター等)3、X線検出器
用電源4、及びパルス信号測定器5から構成される。そ
の装置の動作は、X線パルス1が物質2に入射して減衰
され、X線検出器3で透過したX線量が求められるもの
である。この方法でX線パルスのエネルギーを求めるに
は、物質2の厚みを段階的に変えてその時のX線量を何
度(図2中の4参照)も計測しなければならない。この
厚みとX線量の関係を表したものが図3である。
【0014】本発明による装置を図4に示す。図4に示
すように装置は、基本的にX線パルス6、センサー長手
方向に沿って厚みを直線状または階段状に変化させたX
線減弱物質7、X線リニアイメージセンサー8、イメー
ジセンサーのコントローラー9、及びリニアイメージセ
ンサー信号読みだし装置10から構成される。X線パル
ス6が減弱物質7で減衰し、センサーに入射したX線は
入射した位置の減弱物質の厚みに応じて減衰され(図中
8部分参照)その量がリニアイメージセンサーの素子か
らの信号に現れる。これを読みだすと厚みに従ってX線
が減衰する信号が(図5または図4中の10参照)得ら
れる。
【0015】これにより、本発明の方法を用いると従来
方法の約20分の1の時間でX線パルスのエネルギーを
一回の計測で求めることができた。精度の良いエネルギ
ー値を必要とする場合、従来の方法ではさらに何回もの
X線パルス時間計測が必要になるが、本発明では1回の
X線パルスの計測できる。
【0016】これは図3と図5のデータを比較すること
によってわかる。本発明による方法では線状にきれいに
データが取得でき、実際に従来の方法よりも簡単に精度
良くX線のエネルギーを求めることができた。
【0017】即ち、図3の測定データより図に示す減弱
曲線の傾きがもとまり、これより計測したX線のエネル
ギーを求めることができる。しかし、この手法、計測の
精度はこの曲線の傾きの精度によって決定されるため、
正確にこれを求めるには図3にある測定データの数を増
やさなければならない。このため、計測の精度を上げる
には相当数のX線パルスを発生させ、かつ遮蔽する物質
の厚みを細かく変えて計測を何度も繰り返さなければな
らない。
【0018】これに対し、図5では、リニアイメージセ
ンサーの長手方向に段階的(図4参照、2mmおきに1
mmの段差)に物質厚みを変化させたときの信号である
ため、その信号が段階的に現れたものである。この信号
から図5のように従来の方法とは対照的に一つのパルス
線束の測定から減衰曲線を測定することができた。従来
の装置がX線パルスの一回の測定により一つのデータだ
ったのに対して本発明ではリニアイメージセンサーによ
り減弱物質の厚みを変えたデータがイメージセンサーの
素子数だけ(普通256〜1024程度)得ることがで
きる。これによって図3で得られたと同様の単一のX線
パルスのエネルギーを瞬時に一つのX線パルスから簡単
に求めることができる。
【0019】
【発明の効果】本発明により、従来の装置に比して簡易
的かつ安価に単一のパルスX線からそのエネルギーを瞬
時にその場で計測することができる。これにより従来の
装置で必要とする装置及び作業コスト及び作業時間等を
大幅に省略することができ、この計測作業を行う必要が
ある産業分野にコスト、作業の迅速化、効率化の面で効
果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 放電型パルスX線源から発生したX線パルス
の時間波形を示す図である。
【図2】 放電型パルスX線源から発生したX線パルス
のエネルーを測定するための従来の装置を示す図であ
る。
【図3】 従来の測定装置で計測されたX線パルスのエ
ネルギーの測定結果を示す図である。
【図4】 放電型パルスX線源から発生したX線パルス
のエネルーを測定するための本発明の装置を示す図であ
る。
【図5】 本発明の測定装置で計測されたX線パルスの
エネルギー測定結果を示す図である。
【符号の説明】
1:X線パルス束、2:X線減弱物質(板状等)、3:
X線検出器(半導体、シンチレーター等)、4:X線検
出器用電源、5:パルス信号測定器、6:X線パルス、
7:センサーの長手方向に沿って厚みを直線状または階
段状に変化させたX線減弱物質、8:X線リニアイメー
ジセンサー、9:イメージセンサーのコントローラー、
10:リニアイメージセンサー信号読みだし装置

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X線リニアイメージセンサーにX線を減
    弱させる金属等の物質を付加することによってX線パル
    スのエネルギーを一つのX線パルスのみの計測で検出す
    ることを特徴とするX線エネルギー測定装置。
  2. 【請求項2】 付加される物質がリニアセンサー前面に
    置かれ、リニアセンサーの長手方向に沿って厚みが変化
    (直線状、または階段状等)し、リニアイメージセンサ
    ー内の各場所にあるX線検出素子に入るX線の量がその
    位置にある物質の厚みによって変化することを特徴とす
    る請求項1に記載のX線エネルギー測定装置。
  3. 【請求項3】 リニアイメージセンサーの長手方向の各
    X線検出素子で検出した信号は、その素子の前面にある
    物質の厚みを透過したX線の量に相当する請求項1に記
    載のX線エネルギー測定装置。
  4. 【請求項4】 リニアイメージセンサーの各X線検出素
    子で物質を透過して検出されたX線量とその物質の厚み
    の関係を計算機または電子回路等で処理してそのX線パ
    ルスの減衰または減弱曲線を計測し、その場でX線パル
    スのエネルギーを導き出すことを特徴とする請求項1に
    記載のX線エネルギー測定装置。
  5. 【請求項5】 X線パルスがリニアイメージセンサー面
    に対してほぼ垂直に入射することを特徴とする請求項1
    に記載のX線エネルギー測定装置。
  6. 【請求項6】 測定器等を用いたX線エネルギーアナラ
    イザーで測定できない時間幅よりも短いパルス時間幅で
    も測定できることを特徴とする請求項1に記載のX線エ
    ネルギー測定装置。
  7. 【請求項7】 半導体またはその他のサンプリング測定
    器等を用いたX線エネルギーアナライザーで測定できな
    いX線レーザー等のような強度の高いX線パルスでも設
    置する物質の厚み及び材質を変化させることにより測定
    することができることを特徴とする請求項1に記載のX
    線エネルギー測定装置。
  8. 【請求項8】 線源がγ線、放射線であってもX線の場
    合と同様の手法でそのエネルギーを一つのパルスで検出
    することができることを特徴とする請求項1に記載のX
    線エネルギー測定装置。
  9. 【請求項9】 X線源からのX線がパルス状でない連続
    的に発生させられるX線でも、その場でそのX線のエネ
    ルギーを測定することができることを特徴とする請求項
    1に記載のX線エネルギー測定装置。
  10. 【請求項10】 X線を計測するセンサー部は、リニア
    イメージセンサーのように一次元的に素子が並んだもの
    だけではなく、二次元的に並んでいるセンサーでも測定
    可能であることを特徴とする請求項1に記載のX線エネ
    ルギー測定装置。
  11. 【請求項11】 一つのX線パルスから一回の測定でX
    線のエネルギーに関するデータが一つ程度しか得られな
    い従来の装置に対して、リニアセンサーの素子数のデー
    タが一回の測定で得られることを特徴とする請求項1に
    記載のX線エネルギー測定装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102798883A (zh) * 2012-09-11 2012-11-28 西北核技术研究所 一种基于光纤阵列的脉冲X/γ射线能谱的测量装置
RU2572065C1 (ru) * 2014-10-20 2015-12-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Устройство для измерения энергии мягкого рентгеновского излучения в нескольких спектральных диапазонах
KR20190092103A (ko) * 2018-01-30 2019-08-07 한국원자력연구원 영상의 겹침 보정을 위한 계단식 구조물

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