JP2001099790A - Ｘ線検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広範囲のＸ線電圧に対応できるＸ線検査装置
を提供する。 【解決手段】 検査官がＸ線発生装置20のＸ線電圧を高
くすると、制御装置ＣＮＴが作動してＸ線ラインセンサ
22のＸ線検知面上の金属フィルタ23、24の枚数を増やし
てＸ線の減衰量を増加し、検査官がＸ線電圧を低くする
と、制御装置ＣＮＴが作動してＸ線ラインセンサ22のＸ
線検知面上の金属フィルタ23、24の枚数を減らしてＸ線
の減衰量を減少させることで、金属フィルタ23、24の減
衰量がＸ線電圧に応じた減衰量となるので、被検査物３
の材質に応じたＸ線検査が行われる。この結果、広範囲
のＸ線電圧に対応できるＸ線検査装置の提供を実現する
ことができる。画像処理装置37が、両Ｘ線ラインセンサ
21、22における透過Ｘ線の量の差から被検査物３の透過
画像を無機物、有機物及び混合物毎に色付け表示するこ
とにより、検査官が識別しやすくなり検査能率が向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線検査装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来のＸ線検査装置の概念図であ
る（特開平４−２９０７号公報）。

【０００３】このＸ線検査装置は、空港や港等の税関等
に配置されたベルトコンベア１０で搬送される被検査物
３にＸ線管１からＸ線束２を照射し、被検査物３を透過
したＸ線をＸ線検知面上にフィルタ１１が貼付けられた
放射線検出器列４Ａ及びフィルタ１１が貼付けられてい
ない放射線検出器列４Ｂで検知するように構成されてい
る。両放射線検出器列４Ａ、４Ｂは、アンプ１２Ａ、１
２Ｂ、マルチプレクサ１３Ａ、１３Ｂ、Ａ／Ｄ変換器５
Ａ、５Ｂ、補正回路６Ａ、６Ｂに接続され、フィルタ１
１が貼付けられた放射線検出器列４Ｂ側の補正回路６Ｂ
は差分回路１５に接続され、フィルタ１１が貼り付けら
れていない放射線検出器列４Ａ側の補正回路６Ａはイン
ターフェイス１４と差分回路１５とに接続されている。
差分回路１５はフレームメモリ７Ｂ、Ｄ／Ａ変換器８Ｂ
を介してモニタ９Ｂに接続され、インターフェイス１４
はフレームメモリ７Ａ、Ｄ／Ａ変換器８Ａを介してモニ
タ９Ａにそれぞれ接続されている。

【０００４】このＸ線検査装置は、両放射線検出器列４
Ａ、４Ｂからの信号からの差分信号により被検査物３が
低原子番号物質であるか、高原子番号物質であるかを識
別し、一方のモニタ９Ｂでカラー表示し、他方のモニタ
９Ａで透過画像をモノクロ表示するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のＸ線検査装置は、Ｘ線管１のＸ線電圧が例えば１５
０ｋＶの電圧に固定されており、被検査物３が小さい場
合や低原子番号物質からなる場合には対応できるもの
の、被検査物３が大きい場合や高原子番号物質からなる
場合には対応できない。

【０００６】すなわち、図１０に示すように被検査物が
有機物の場合はＸ線の強度によらず曲線Ｌ１で示すよう
に均一に吸収されるのに対し、被検査物が無機物の場合
は曲線Ｌ２で示すようにＸ線の強度の弱い部分で吸収が
大きくなるので、放射線検出器に金属フィルタを貼付け
ても差分が小さくなるためである。なお、図１０はＸ線
の強度とスペクトルとの関係を示す図であり、横軸がＸ
線電圧軸であり、縦軸がスペクトル軸である。曲線Ｌ０
は被検査物透過前のＸ線のスペクトルを示す。

【０００７】また、Ｘ線検査装置にはＸ線の出力を可変
できる出力可変式Ｘ線検査装置（Ｘ線電圧：８０ｋＶ〜
３００ｋＶ）があるが、この場合には上述した従来技術
では対応できない。例えば、出力可変式Ｘ線検査装置の
Ｘ線ラインセンサのＸ線検知面に金属フィルタを貼付け
た場合８０ｋＶ〜１５０ｋＶでは機能するものの、１５
０ｋＶを超えるＸ線電圧では機能しないという不都合が
ある。これは、金属フィルタがある特定のＸ線電圧範囲
に最適になるように設定され、Ｘ線電圧範囲が大きくず
れると識別感度が低下するためである。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、広範囲のＸ線電圧に対応できるＸ線検査装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のＸ線検査装置は、コンベアで搬送される被検
査物にＸ線ファンビームを照射するＸ線発生装置と、そ
の透過Ｘ線を検知する２列のＸ線ラインセンサと、一方
のＸ線ラインセンサのＸ線検知面にＸ線ファンビームを
遮るように配置された金属フィルタと、両Ｘ線ラインセ
ンサからの出力電圧の差より被検査物の材料を識別しモ
ニタに画像表示する画像処理装置とを備えたＸ線検査装
置において、Ｘ線発生装置のＸ線電圧が可変式であり、
金属フィルタが複数枚の金属板からなり、Ｘ線発生装置
のＸ線電圧に応じてＸ線ラインセンサ上から金属板を出
し入れすることにより金属フィルタのＸ線減衰量を制御
する制御装置を有するものである。

【００１０】上記構成に加え本発明のＸ線検査装置の画
像処理装置は、両Ｘ線ラインセンサにおける透過Ｘ線の
量の差から被検査物の透過画像を無機物、有機物及び混
合物毎に色付け表示するものである。

【００１１】本発明によれば、Ｘ線が透過しにくい物
（大きい物、高原子番号のもの）を検査官が検査する
時、Ｘ線発生装置のＸ線電圧を高くすると、制御装置が
作動してＸ線ラインセンサのＸ線検知面上の金属板の枚
数を増やしてＸ線の減衰量を増加し、Ｘ線が透過しやす
い物（小さい物、低原子番号のもの）を検査官が検査す
る時、検査官がＸ線電圧を低くすると、制御装置が作動
してＸ線ラインセンサのＸ線検知面上の金属板の枚数を
減らしてＸ線の減衰量を減少させることで、金属フィル
タの減衰量がＸ線電圧に応じた減衰量となるので、被検
査物の透過しにくさ応じたＸ線検査が行われる。この結
果、広範囲のＸ線電圧に対応できるＸ線検査装置の提供
を実現することができる。

【００１２】画像処理装置が、両Ｘ線ラインセンサにお
ける透過Ｘ線の量の差から被検査物の透過画像を無機
物、有機物及び混合物毎に色付け表示することにより、
検査官が識別しやすくなり検査能率が向上する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。

【００１４】図１は本発明の一実施の形態を示すブロッ
ク図である。

【００１５】被検査物３を搬送するベルトコンベア１０
の一方の側（図では右側）には、被検査物３にＸ線ファ
ンビーム２を照射する出力可変式のＸ線発生装置２０が
配置されており、ベルトコンベア１０の他方の側（図で
は左側）には被検査物３を透過したＸ線を検知する２列
のＸ線ラインセンサ２１、２２が配置されている。Ｘ線
ラインセンサ２１、２２の一方の側（図では下側）のＸ
線検知面上のＸ線ファンビーム上には複数（図では２枚
であるが限定されない）の金属板（銅板あるいは鉄板）
からなる金属フィルタ２３、２４が重なるように配置さ
れており、エアシリンダ２５、２６のロッド２５ａ、２
６ａの先端に取付けられている。２７、２８はエアシリ
ンダ２５、２６の電磁弁であり、検査装置制御部２９に
接続されている。検査装置制御部２９には操作盤３０が
接続されており、操作盤３０にはＸ線発生装置２０の電
源スイッチ、ベルトコンベア３のスイッチやＸ線電圧を
０〜３００ｋＶまで変えるためのダイヤル等の各種スイ
ッチが設けられている。

【００１６】検査装置制御部２９は、Ｘ線発生装置２０
のＸ線電圧に応じてＸ線ラインセンサ２２とＸ線発生装
置２０との間のＸ線ラインビーム上から金属フィルタ２
３、２４を出し入れすることにより、金属フィルタ２
３、２４のＸ線減衰量を制御するようになっている。

【００１７】両Ｘ線ラインセンサ２１、２２は、アンプ
３１ａ、３１ｂ、Ａ／Ｄ変換器３２ａ、３２ｂ、補正回
路３３ａ、３３ｂ及びリングバッファメモリ３４ａ、３
４ｂにそれぞれ接続されている。Ｘ線検知面上に金属フ
ィルタ２３、２４が無い方のリングバッファメモリ３４
ａは透過像処理部３５に接続され、透過像処理部３５は
モニタ３６に接続されている。Ｘ線検知面上に金属フィ
ルタ２３、２４の有る方のリングバッファメモリ３４ｂ
は画像処理装置としての材料判別処理部３７に接続さ
れ、材料判別処理部３７はモニタ３８に接続されてい
る。

【００１８】材料判別処理部３７は両Ｘ線ラインセンサ
２１、２２からの出力電圧の差より被検査物３の材質、
すなわち無機物、有機物か、あるいはそれ以外（混合
物）かを識別するようになっている。

【００１９】これら検査装置制御部２９、Ａ／Ｄ変換器
３２ａ、３２ｂ、補正回路３３ａ、３３ｂ、リングバッ
ファメモリ３４ａ、３４ｂ、透過像処理部３５及び材料
判別処理部３７で制御装置ＣＮＴが構成されている。

【００２０】なお、４５は被検査物３の位置を検出する
ためのセンサであり、検査装置制御部２９に接続されて
いる。

【００２１】ここで、両Ｘ線ラインセンサ２１、２２は
位置がずれているため、得られる透過像には必然的に位
置ずれが生じる。そこで、本Ｘ線検査装置はこの透過像
の位置ずれを防止するため、数１式を満足するように設
定されている。

【００２２】

【数１】（Ｘ線ラインセンサ位置ずれ）＝（整数）×
（被検査物搬送速度）×（Ｘ線ラインセンサスキャン周
期時間） 例えば、Ｘ線ラインセンサ２１、２２の位置ずれを８ｍ
ｍとし、整数を２とすると、Ｘ線ラインセンサスキャン
周期時間は０．０２ｓｅｃとなる。

【００２３】図２は本発明のＸ線検査装置の一実施の形
態を示す斜視図である。図３は図２に示したＸ線検査装
置の側面図であり、図４は図２に示したＸ線検査装置の
平面図である。

【００２４】被検査物３を搬送するベルトコンベア１０
の一部を覆うようにＸ線検査室３９が配置されている。
Ｘ線検査室３９の側壁３９ａには、Ｘ線発生装置２０か
ら鉛直な面に扇状に広がるＸ線ファンビームが通過でき
るように鉛直方向のスリット３９ｂが形成されている。
Ｘ線発生装置２０は外部にＸ線が漏れないように防護壁
４０で覆われている。Ｘ線検査室３９内にはベルトコン
ベア１０を挟んで被検査物３からの透過Ｘ線を検知する
略Γ字形状のＸ線ラインセンサ２１、２２が２列配置さ
れている。２列のＸ線ラインセンサ２１、２２の一方
（図では出口側であるが入口側でもよい。）のＸ線ライ
ンセンサ２１、２２のＸ線検知面上にはＸ線ファンビー
ムを遮るように金属フィルタ２３、２４が図示しない直
線ガイドに取付けられている。

【００２５】Ｘ線検査室３９の外側には図２には示され
ない制御装置ＣＮＴ、モニタ３６、３８、操作盤３０等
が配置されている。

【００２６】Ｘ線検査室３９の出入口には遮蔽扉４１、
４２が設けられている。遮蔽扉４１、４２の内側には巻
き上げ式の遮蔽カーテン４３、４４が設けられており、
被検査物３がそのままＸ線検査室３９を通過できるよう
になっている。

【００２７】図５（ａ）は図２に示したＸ線ラインセン
サ及び金属フィルタの拡大図であり、図５（ｂ）は図５
（ａ）の矢印Ａ方向の矢視図である。

【００２８】略Γ字形状のＸ線ラインセンサ２１、２２
のＸ線検知面の上には略Γ字形状の金属フィルタ２３が
配置され、エアシリンダ２５のロッド２５ａの端部に取
付けられている。金属フィルタ２３は両端から中央に向
かって厚さが薄くなるように形成されている。これはＸ
線発生装置２０から照射されるＸ線ファンビームの透過
Ｘ線の強度がＸ線ラインセンサ２１、２２のＸ線検知面
上で均一になるようするためである。

【００２９】金属フィルタ２３の下側には他の金属フィ
ルタ２４が配置され、エアシリンダ２６のロッド２６ａ
の端部に取付けられている。図２〜５ではＸ線ラインセ
ンサ２２のＸ線検知面は金属フィルタ２３で覆われてい
るが、エアシリンダ２５を駆動して金属フィルタ２３を
矢印Ｃ方向に移動させることによりＸ線ラインセンサ２
２のＸ線検知面を露出させることができ、これとは逆に
エアシリンダ２６を駆動して金属フィルタ２４を矢印Ｂ
方向に移動させることにより、Ｘ線ラインセンサ２２の
Ｘ線検知面を２枚の金属フィルタ２３、２４で覆うこと
ができる。すなわち、一方（図５（ｂ）では右側）のＸ
線ラインセンサ２２のＸ線透過量はエアシリンダ２５、
２６を駆動することにより制御できるようになってい
る。

【００３０】次に図１に示したＸ線検査装置の動作につ
いて説明する。

【００３１】ここで、Ｘ線ラインセンサ２１、２２には
性能のばらつきや経年変化等があり、最良の透過像を得
るためには頻度高くＸ線ラインセンサ２１、２２の感度
等を校正する必要がある。Ｘ線ラインセンサ２１、２２
の校正時には金属フィルタ２３、２４は不要なため、金
属フィルタ２３、２４をＸ線ラインセンサ２１、２２の
Ｘ線検知面から離しておく（金属フィルタ取り外し状
態）。金属フィルタ２３、２４が無い方のＸ線ラインセ
ンサ２１側では「Ｘ線オフ状態」、「Ｘ線オン状態」の
２種類のデータを取り、金属フィルタ２３、２４がある
方のＸ線ラインセンサ２２側では「Ｘ線オフ状態」、
「Ｘ線オンで金属フィルタ取り外し状態」、「Ｘ線オン
で金属フィルタ挿入状態」の３種類の条件で校正データ
を取る。なお、この校正はＸ線検査で使用するＸ線電圧
全てについて行う。

【００３２】無機物（銅、鉄等）を用いて校正するとき
に、横軸を無機物厚さとし、縦軸をＸ線ラインセンサ出
力とする減衰特性曲線を形成し、この特性曲線を基準デ
ータとして画像処理部のメモリに記憶させておく。この
特性曲線もＸ線検査に使用するＸ線電圧全てについて行
う。

【００３３】以下の３つのアルゴリズムで材料識別を行
い、結果をモニタ３６、３８（図１参照）に表示する。

【００３４】(1) 無機物の減衰特性曲線と、２列のＸ線
ラインセンサ２１、２２の出力とをもとにして、被検査
物３の無機物相当厚を推定する。Ｘ線ラインセンサ２
１、２２それぞれ用いて独自に推定した結果を比較し、
差が規定値以内であれば被検査物３は無機物であると判
定し、規定値以外であればそれ以外（有機物か、あるい
は無機物と有機物との混在）であると判定する。

【００３５】(2) 校正時に、被検査物３が無い状態での
Ｘ線ラインセンサ２１、２２の出力比を計算しておく。
実際の検査時に取るＸ線ラインセンサ２１、２２のデー
タは、被検査物３で何らかの減衰が生じているが、同様
にＸ線ラインセンサ２１、２２の出力比を計算し、先の
校正時のデータ比と比較する。Ｘ線ラインセンサ２１、
２２の出力の差が規定値以内ならば有機物であると判定
し、規定値以外ならばそれ以外（無機物か、あるいは無
機物と有機物との混在）であると判定する。

【００３６】(3) 上記(1) 、(2) の判定をもとに、概ね
有機物、概ね無機物、中間の３種類に識別する。

【００３７】ここで、例えば金属フィルタ２３、２４の
減衰量を１／５とした場合、金属フィルタ２３、２４が
挿入されたＸ線ラインセンサ２１、２２の出力が２０％
になり、金属フィルタ２３、２４が無いＸ線ラインセン
サ２１、２２の出力は１００％となる。この状態で減衰
量が１／１０の有機物のＸ線検査を行うと、有機物はＸ
線電圧の変化に対して均一にＸ線を減衰させるので、金
属フィルタ２３、２４が挿入されたＸ線ラインセンサ２
１、２２の出力が２％になり、金属フィルタ２３、２４
が無いＸ線ラインセンサ２１、２２の出力は１０％とな
る。すなわち、被検査物３が有機物の場合は両Ｘ線ライ
ンセンサ２１、２２の出力の比は一定である。しかしな
がら、被検査物３が無機物の場合はＸ線電圧の変化に対
してＸ線の減衰が不均一となるので、出力比が一定とな
らない。この結果、両Ｘ線ラインセンサ２１、２２の出
力比が一定であるか否かで被検査物３が有機物か否かが
判定できる。

【００３８】モニタ３６の表示はモノクロ透視画像表示
（従来の表示方法。金属フィルタ２３、２４の無い側の
Ｘ線ラインセンサ２１で取るデータを表示）する。また
モニタ３８に識別結果をもとに３種類に色分けし、カラ
ー画像表示する。カラー画像は被検査物３を見やすくす
るためにモノクロ透視画像の輝度情報を重畳させて表示
することも可能である。なお、２台のモニタ３６、３８
を用いずに１台のモニタに分割表示したり、１台のモニ
タで切替え表示してもよい。

【００３９】なお、本実施の形態では、２列のＸ線ライ
ンセンサ２１、２２のうちの一方のＸ線ラインセンサ２
２のＸ線検知面上にのみ金属フィルタ２３、２４を出し
入れする場合について説明したが、これに限定されず、
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように両Ｘ線ライン
センサ２１、２２のＸ線検知面上に金属フィルタ４６、
４７を出し入れするようにしてもよい。

【００４０】なお、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発
明のＸ線検査装置の金属フィルタの変形例を示す説明図
である。

【００４１】

【実施例】（実施例１）図７は鉄板からなる金属フィル
タの透過時のセンサ出力減衰を示す図であり、横軸が鉄
の厚さ軸であり、縦軸がＸ線ラインセンサ出力（Ａ／Ｄ
変換後のデータであり、鉄板の厚さが０ｍｍのときの値
を２５５とする。）軸である。

【００４２】例えば減衰率を１／５とすると、Ｘ線電圧
が８０ｋＶのときは鉄板の厚さは２ｍｍであり、Ｘ線電
圧が１５０ｋＶのときは鉄板の厚さは３．５ｍｍであ
る。また減衰率を１／１０とすると、Ｘ線電圧が８０ｋ
Ｖのときは鉄板の厚さは３ｍｍであり、Ｘ線電圧が１５
０ｋＶのときは鉄板の厚さは６ｍｍである。

【００４３】（比較例１）図８は有機物としての水の透
過時のセンサ出力減衰を示す図であり、横軸が水の厚さ
軸であり、縦軸がＸ線ラインセンサ出力（Ａ／Ｄ変換後
のデータであり、鉄板の厚さが０ｍｍのときの値を２５
５とする。）軸である。

【００４４】同図より、減衰は検査電圧に依存せず、水
厚さのみに依存することが分る。

【００４５】（実施例２）鉄板を金属フィルタとした場
合、金属フィルタでの最適減衰量を１／５とすると、各
検査電圧における厚さは表１のようになる。

【００４６】

【表１】

【００４７】（注）金属フィルタは２ｍｍ、４ｍｍを用
意して、最適厚に近くなるように選択する。

【００４８】（実施例３）鉄板を金属フィルタとした場
合、金属フィルタでの最適減衰量を１／１０とすると、
各検査電圧における厚さは表２のようになる。

【００４９】

【表２】

【００５０】（注）金属フィルタは３ｍｍ、７ｍｍを用
意して、最適厚に近くなるように選択する。

【００５１】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。

【００５２】広範囲のＸ線電圧に対応できるＸ線検査装
置の提供を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示すブロック図であ
る。

【図２】本発明のＸ線検査装置の一実施の形態を示す斜
視図である。

【図３】図２に示したＸ線検査装置の側面図である。

【図４】図２に示したＸ線検査装置の平面図である。

【図５】（ａ）は図２に示したＸ線ラインセンサ及び金
属フィルタの拡大図であり、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ方
向の矢視図である。

【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明のＸ線検査装
置の金属フィルタの変形例を示す説明図である。

【図７】鉄板からなる金属フィルタの透過時のセンサ出
力減衰を示す図である。

【図８】有機物としての水の透過時のセンサ出力減衰を
示す図である。

【図９】従来のＸ線検査装置の概念図である。

【図１０】Ｘ線の強度とスペクトルとの関係を示す図で
ある。

【符号の説明】

３ 被検査物 １０ ベルトコンベア ２０ Ｘ線発生装置 ２１、２２ Ｘ線ラインセンサ ２３、２４ 金属フィルタ ３５ 透過像処理部 ３７ 材料判別処理部（画像処理装置） ３６、３８ モニタ ＣＮＴ 制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンベアで搬送される被検査物にＸ線フ
   ァンビームを照射するＸ線発生装置と、その透過Ｘ線を
   検知する２列のＸ線ラインセンサと、一方のＸ線ライン
   センサのＸ線検知面に上記Ｘ線ファンビームを遮るよう
   に配置された金属フィルタと、両Ｘ線ラインセンサから
   の出力電圧の差より上記被検査物の材料を識別しモニタ
   に画像表示する画像処理装置とを備えたＸ線検査装置に
   おいて、上記Ｘ線発生装置のＸ線電圧が可変式であり、
   上記金属フィルタが複数枚の金属板からなり、上記Ｘ線
   発生装置のＸ線電圧に応じて上記Ｘ線ラインセンサ上か
   ら上記金属板を出し入れすることにより上記金属フィル
   タのＸ線減衰量を制御する制御装置を有することを特徴
   とするＸ線検査装置。
2. 【請求項２】 上記画像処理装置は、両Ｘ線ラインセン
   サにおける透過Ｘ線の量の差から上記被検査物の透過画
   像を無機物、有機物及び混合物毎に色付け表示する請求
   項１に記載のＸ線検査装置。