JP2003294658A

JP2003294658A - 放射線検査装置

Info

Publication number: JP2003294658A
Application number: JP2002097586A
Authority: JP
Inventors: Akiko Yamaguchi; 晶子山口; Nobutada Aoki; 延忠青木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-15
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP3902048B2

Abstract

(57)【要約】【課題】反射（後方散乱）法において、高輝度の後方散
乱成分を蛍光体で発光させ、光検出器が受ける光子のロ
スを少なくして高コントラストの撮像を得る。【解決手段】被検体４に向けて放射線を放出する放射線
源３と、放出された放射線をコリメートする入射ビーム
整形孔５ａと被検体４で反射（散乱）され、被検体から
反射された成分の中で、特定位置４ａからの反射成分だ
けを通過させる反射ビーム通過溝５ｂとを有するコリメ
ータ５と、前記反射ビーム通過溝５ｂを通過した成分を
可視光に変換する蛍光体６と、その蛍光体６からの発光
を集光する光コレクタ７とからなるセンサヘッド２と、
前記光コレクタ７で集光された光を検出し蛍光信号とし
て信号処理する光検出器８と、光コレクタ７で集光され
た光を、光コレクタ内に複数の光ファイバ９ａの端部を
設け、上記光ファイバ９ａの他端を光検出器８に接続し
て光検出器８まで伝送する伝送系９とを備えた構成とす
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線やγ線等の放
射線を被検体に照射して内部の構造、組織の変化、欠陥
の有無・大きさ・位置等を調べる放射線検査装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】放射線検査装置は、レントゲン撮影等の
医療診断、構造物内の欠陥検査等の工業検査、空港の金
属探知機等の保安検査などの分野で利用されている。

【０００３】現在は、被検体を透過する放射線で被検体
内の放射線透過率の差をとらえて画像化する、いわゆる
透過法が主流である。

【０００４】しかし、レントゲン写真のような透過方式
では、厚さ方向に情報が積算されてしまうため、コント
ラストがつきにくく、また欠陥があってもその厚さ方向
の位置を知ることができないという欠点がある。

【０００５】さらに、放射線源と検出器との間に被検体
を置く構成であるため、奥行きの大きい被検体の場合は
強力な放射線を照射する必要があり、検査することがで
きないか、またはできるとしても非常に大掛かりな設備
を要するという欠点もある。

【０００６】例えば、溶接部の内部を検査する方法で代
表的なものには、上記のＸ線透過法と超音波探傷法があ
るが、超音波探傷法は検査に要する時間や精度等の問題
から採用できない場合がある。

【０００７】ここで、大口径肉厚鋼管のジョイント部の
溶接においては、一回で盛れる肉厚の制限から連続して
何層にも周回して溶接作業を行うことになる。

【０００８】この溶接検査は、溶接終了後に、溶接され
た部材を検査室に移し、撮像可能な大きさのフィルムを
溶接箇所に貼付して透過法で検査を行い、それを溶接部
分全体に亘って繰り返すという方法を採っていた。しか
しこの方法では、何層もの溶接のため得られた像が見難
いばかりか、溶接中に欠陥が見つかってもその深さ・何
層目か等を判断することができない。そこで、欠陥が発
見されるとその部分の溶接をすべて撤去しやり直すとい
う方法を取らざるを得ない状況にあった。

【０００９】放射線検査方法には、上述の透過法の他に
反射（後方散乱）法がある。この反射（後方散乱）法
は、被検体に入射した放射線の反射成分（コンプトン散
乱成分）を信号としてとらえ、その信号を処理すること
によって被検体内部の状態を画像化するというものであ
る。

【００１０】この反射（後方散乱）法によれば、図１５
に示すように、被検体内に入射したＸ線ビームは、その
到達点において、その部分の物質の電子密度に比例した
コンプトン散乱を起こすので、被検体内に欠陥などの欠
損した部分があればコンプトン散乱Ｘ線は急減する。し
たがって、所定の位置におけるコンプトン散乱Ｘ線を測
定することによって欠陥の有無を検知することができ、
Ｘ線源と検出器が被検体表面を走査することによって被
検体内部の位置、形状をとらえた３次元断層画像を得る
ことができる。

【００１１】この反射（後方散乱）方式では、上述のよ
うに被検体のあるポイントに物質がない場合は信号量が
原理的に０となるため高コントラストの判定ができると
いう特長がある。またＸ線／γ線源と、検出器を同じ側
に設置できるため、一方向からの検査が可能で、大型対
象物の検査に適するなどの特長を有している。このこと
から、従来の透過法では困難とされていた検査対象に対
して有効な手法として検討されはじめている。

【００１２】図１６を用いてこの反射（後方散乱）方式
の放射線検査を説明する。あるポイントの情報を高分解
能で得るためには入射Ｘ線を細く絞る（コリメートす
る）必要がある。そのため、放射線源が発生するＸ線の
一部しか有効に利用できない。また、コンプトン散乱Ｘ
線は全方向に発生するため、情報を得たいポイントから
返ってくるコンプトン散乱Ｘ線のみを選別する必要があ
る。これによりさらにＸ線量は減少する。

【００１３】したがって、図１６（Ａ）に示すように入
射Ｘ線、散乱Ｘ線を十分にコリメートしなければある程
度のＸ線量は得られるが、被検体のある体積の積算情報
になってしまい、必要な分解能が得られないことにな
る。この分解能を上げるには図１６（Ｂ）のように入射
Ｘ線と散乱Ｘ線を十分にコリメートすることが必要とな
る。

【００１４】しかし、このコリメートによってＸ線量が
減少すると信号量も減少することになるので、必要な分
解能を満足できるコリメート方法を選択し、かつ入射Ｘ
線量と反射（散乱）Ｘ線量を増加させ、低ノイズで検出
することが必要となる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】放射線検査装置では、
特に分解能について高い検査性能を得るためには、高い
指向性と高強度を両立して有する高輝度のＸ線源を備え
ていることが望ましい。しかし、高輝度のＸ線ビームが
得られる放射光リング装置（電子蓄積リング加速器）は
非常に大型であり、装置規模、コスト、維持費の点で問
題がある。

【００１６】そこで、一般的なＸ線源としては、装置構
成が簡単で低コストであることから、電子衝撃型のＸ線
管を用いることが多い。その一方で、電子衝撃型のＸ線
管は、Ｘ線の放出角が広いため集中して照射することが
できずその一部しか利用できないという短所が指摘され
ている。

【００１７】ここで、一般的なＸ線管を使用した場合に
は、Ｘ線発生点と照射点の距離をｒとすると、（１／
ｒ）の２乗で光子密度が減少し、Ｘ線管から被検体が離
れると照射される入射Ｘ線量は減少するので、結果とし
て信号として検出できる被検体からの散乱Ｘ線量も減少
する。また、被検体から検出器間の距離を離すと、同様
に（１／ｒ）の２乗で散乱Ｘ線による信号量も減少す
る。

【００１８】また、反射（後方散乱）法の場合、コンプ
トン散乱を起こす散乱微分断面積は、非常に小さいオー
ダ（〜１０^−２７ｃｍ^２／Steradian／電子）であるた
め、小さい領域からの少量の散乱Ｘ線を効果的に集める
ことが重要なポイントとなる。

【００１９】したがって、反射式放射線検査装置では、
入射Ｘ線量を増加させることと、散乱Ｘ線を効率良く低
ノイズ下で検出することが高い検査性能を得るための課
題となる。また、散乱Ｘ線はシンチレータなどの蛍光体
でＸ線を光に変換し、光電子増倍管などの光検出器で検
出する構成となるが、この光信号を効率良く集めて検出
器まで伝送することと、光検出器が受ける放射線、電磁
ノイズの影響を低減することが高い検出性能を得るため
の課題となる。

【００２０】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、反射（後方散乱）法において、高輝度の後方
散乱成分を蛍光体に受光させる放射線検査装置を提供す
ることを目的とする。

【００２１】本発明の他の目的は、光検知器が受ける光
子のロスを少なくすることにより高いコントラストの撮
像を得る放射線検査装置を提供することにある。

【００２２】本発明のさらに他の目的は、溶接部位の検
査において、溶接作業とリアルタイムで検査できる放射
線検査装置を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る放射線検査
装置は、上述した課題を解決するために、請求項１に記
載したように、被検体に向けて放射線を放出する放射線
源と、放出された放射線をコリメートする入射ビーム整
形孔と被検体で反射（散乱）され、被検体から反射され
た成分の中で、特定位置からの反射成分だけを通過させ
る反射ビーム通過溝とを有するコリメータと、前記反射
ビーム通過溝を通過した成分を可視光に変換する蛍光体
と、その蛍光体からの発光を集光する光コレクタとから
なるセンサヘッドと、前記光コレクタで集光された光を
検出し蛍光信号として信号処理する光検出器と、光コレ
クタで集光された光を、光コレクタ内に複数の光ファイ
バの端部を設け、上記光ファイバの他端を光検出器に接
続して光検出器まで伝送する伝送系とを備えたことを特
徴とする。

【００２４】また、上述した課題を解決するために、請
求項２に記載したように、前記放射線検査装置は、複数
本の光ファイバの端部を蛍光体の発光部に向けて蛍光体
近くに配置した光コレクタと、光ファイバおよび集合光
ファイバからなる伝送系とを有することを特徴とする。

【００２５】さらに、上述した課題を解決するために、
請求項３に記載したように、本発明に係る放射線検査装
置の放射線源は、電子衝撃型Ｘ線源であって、前記入射
ビーム整形孔端部に当接して設置され、前記コリメータ
と一体的に構成されたことを特徴とする。

【００２６】さらにまた、上述した課題を解決するため
に、請求項４に記載したように、本発明に係る放射線検
査装置の放射線源は、同位体（ＲＩ）線源であって、前
記入射ビーム整形孔端部に当接して設置され、前記コリ
メータと一体的に構成されたことを特徴とする。

【００２７】さらに、上述した課題を解決するために、
請求項５に記載したように、本発明に係る放射線検査装
置は、前記センサヘッドと隔離して設置された同位体格
納用遮蔽ボックスと、この遮蔽ボックスに格納された同
位体を、前記センサヘッドの放射線源としての所定の位
置へ遠隔操作で導入する導入装置とを備えたことを特徴
とする。

【００２８】また、上述した課題を解決するために、請
求項６に記載したように、本発明に係る放射線検査装置
は、前記同位体格納用遮蔽ボックス内に同位体のカプセ
ルを複数個備えたカセットと、任意の種類の同位体のカ
プセルを選定可能な遠隔操作装置とを備えたことを特徴
とする。

【００２９】さらに、上述した課題を解決するために、
請求項７に記載したように、本発明に係る放射線検査装
置は、前記蛍光体を設置するハウジングを備え、そのハ
ウジングが蛍光体と接する面を鏡面加工またはメッキ処
理したものであることを特徴とする。

【００３０】またさらに、上述した課題を解決するため
に、請求項８に記載したように、本発明に係る放射線検
査装置の前記光ファイバの端部は、前記反射ビーム通過
溝の傾きに合わせて所定の角度をもって蛍光体発光部に
取付けられたことを特徴とする。

【００３１】さらに、上述した課題を解決するために、
請求項９に記載したように、本発明に係る放射線検査装
置の前記コリメータの被検体側の端面には、前記入射ビ
ーム整形孔と直交する直線上に、一定の幅を除いて反射
ビーム通過溝を設けたことを特徴とする。

【００３２】さらに、上述した課題を解決するために、
請求項１０に記載したように、本発明に係る放射線検査
装置は、前記センサヘッドを自在移動できるロボットア
ームと、放射線または電磁ノイズから隔離された場所に
設置された蛍光信号測定用の検出器およびロボットアー
ム制御装置とを有することを特徴とする。

【００３３】また、上述した課題を解決するために、請
求項１１に記載したように、本発明に係る放射線検査装
置は、長い線状の検査部を有する被検体を連続的に検査
する放射線検出装置において、前記センサヘッドを自在
移動できるロボットアームと、放射線または電磁ノイズ
から隔離された場所に設置された蛍光信号測定用の検出
器およびロボットアーム制御装置と、この検査部上を前
記反射ビーム通過溝が通過しないようにコリメータの向
きを調整してこの検査部を走査する機構とを有すること
を特徴とする。

【００３４】

【発明の実施の形態】本発明に係る放射線検査装置の第
１の実施の形態について、図１ないし図３を参照して説
明する。

【００３５】本実施の形態の放射線検査装置１は、図１
に示すように、センサヘッド２と光検出器８と伝送系９
を備えており、センサヘッド２は、放射線源３とコリメ
ータ５と蛍光体としての蛍光板６と光コレクタ７とを備
えている。ここに放射線源３は一般的な電子衝撃型Ｘ線
源であり、光検出器８は光電子倍増管等である。

【００３６】コリメータ５は、Ｘ線の遮蔽材となる鉛、
タングステンなどの高原子番号の金属または合金ででき
ており、図１および図２に示すように、コリメータの中
心軸上に入射ビーム整形孔（入射コリメート孔）５ａ
と、被検体４の表面または内部で反射（散乱）され、被
検体４から放出された成分の中で、特定位置４ａからの
成分だけを通過させる一つまたは複数の反射ビーム通過
溝（反射コリメート孔または溝）５ｂとが穿設されてい
る。

【００３７】反射ビーム通過溝５ｂは、微細な溝が被検
体４の特定の１点からの散乱成分を見込む角度で放射さ
れるような方向で設けられていることが必要である。反
射ビーム通過溝５ｂは、被検体４の特定位置からの信号
のみを取出し、他の部位からのノイズとなる散乱成分を
除去できる構造であればよく、円錐形状とすると多数の
溝を切るより加工がし易いという利点がある。また、そ
のように形成されていれば、散乱成分を見込む角度が一
のものであっても複数であってもよい。ここで反射ビー
ム通過溝５ｂのサイズは、要求するＸ線透過像の解像度
に合わせて調整する。

【００３８】蛍光板６は、反射ビーム通過溝５ｂの端部
に取付けられる。到達するＸ線ｂの量は入射Ｘ線ａに比
べ小さなものとなっているので、特に使用するＸ線量に
対して蛍光効率の高い材料を選んで作られたもの、ある
いは反応部位を大きくするような厚みを持った材料を用
いる。

【００３９】光コレクタ７は、図３（Ａ）および（Ｂ）
に示すような構成になっている。すなわち、伝送系９の
集合光ファイバ９ｂの先端部において、各光ファイバ９
ａの端面を円周状等になるように配列し、これを蛍光板
６に向けて蛍光板６の近くに配置し、蛍光信号を光ファ
イバ９ａ内に導光することができる。

【００４０】伝送系９は、プラスティックや石英などの
細線ロッドを束ねてつくられた光ファイバ９ａ光学系
と、同じように光ファイバを複数本束ねてつくられた集
合光ファイバ９ｂとから構成される。蛍光板６からの蛍
光は、この伝送系９によってセンサヘッド２の外部に設
置された光検出器８に送られ、蛍光信号として信号処理
される。

【００４１】このような構成によって、放射線源３から
放出された放射線としてのＸ線ａは、入射ビーム整形孔
５ａを通ることによってコリメートされたペンシル状の
Ｘ線ビームとなる。このペンシル状Ｘ線ビームは、被検
体４の中に入射して被検体４を照射し、その特定部位４
ａから反射（後方散乱）した成分は、反射ビーム通過溝
５ｂを通して蛍光板６に入射し、蛍光を発する。ここで
発生した蛍光は、蛍光板６に向けて蛍光板６の近くに配
置された光コレクタ７に直接入射して光ファイバ９ａを
通して光検出器８まで伝送され、蛍光信号量が測定され
る。

【００４２】従来の、蛍光体の背後にミラー、レンズな
どを設置し、ＣＣＤカメラや光電子増倍管等の光検出器
で直接集光する空間伝送方式では、伝送効率の低下を防
ぐために光検出器を蛍光体の近傍に設置する必要があ
る。しかし、このように光コレクタ７と光ファイバ９ａ
を用いた集光、伝送方式により、放射線ノイズの影響を
受けやすい光検出器８をセンサヘッド２から離れた位置
に設置することが可能となる。すなわち、光検出器８を
Ｘ線発生点から十分離した位置に設置することができる
ため、光検出器８に対する放射線、電磁ノイズの影響を
低減することが可能となる。

【００４３】また、光検出器８に厳重な放射線シールド
を施してセンサヘッドに組み込むことが不要となり、ミ
ラー、レンズなどを設置するための中間空間スペースも
不要となるためＸ線管から入射ビーム整形孔５ａまでの
距離を小さくすることができる。これによりＸ線源３ａ
と被検体４、被検体４と蛍光板６との距離を短くするこ
とができ、被検体４への入射Ｘ線量と反射信号量を増加
することが可能となる。

【００４４】さらに、光コレクタ７自体は非常に小さな
ものであるため、放射線検査装置１を十分小型化するこ
とが可能となる。

【００４５】次に、本発明に係る放射線検査装置の第２
の実施の形態について、図４を参照して説明する。

【００４６】本実施の形態の放射線検査装置１Ａは、前
記第１の実施の形態の放射線検査装置１における放射線
源３の部分を、コリメータと当接し、嵌合して一体とな
るような電子衝撃型Ｘ線源３ａを設置した構成としたも
のである。他の構成は上述の第１の実施の形態と実質的
に同じであり、同じ符号を付して説明を省略する。

【００４７】電子衝撃型Ｘ線源３ａは、電子銃（カソー
ド）１０、電子銃１０から射出される電子ビームｃを集
束させる集束用電磁レンズ１２およびＸ線発生ターゲッ
ト（アノード）１３を収納した筒状体１１とを組み合せ
て形成され、コリメータ５と一体型となる構成とし、電
子銃１０から射出された電子ビームｃは、集束用電磁レ
ンズ１２を通ってターゲット１３に照射されることによ
り入射Ｘ線２を発生させる。

【００４８】このように構成された本発明の実施形態で
は、Ｘ線源３と被検体４との距離をさらに短くすること
が可能となるため、被検体４への入射Ｘ線量を増加さ
せ、それに伴う反射Ｘ線信号量も増加させることができ
る。また、さらにセンサヘッド２を小型化することがで
きる。

【００４９】さらに、このようにＸ線源一体型のセンサ
ヘッド２を構成することにより、入射ビーム整形孔５ａ
とＸ線源３の軸とを合わせる照準作業が不要となり、作
業量の低減を図ることができる。

【００５０】次に、本発明に係る放射線検査装置の第３
の実施の形態について、図５を参照して説明する。

【００５１】本実施の形態の放射線検査装置１Ｂは、前
記第２の実施の形態の放射線検査装置１Ａの電子衝撃型
Ｘ線源３ａに代えて同位体線源３ｂを採用した構成とし
たものである。他の構成は上述の第２の実施の形態と実
質的に同じであり、同じ符号を付して説明を省略する。

【００５２】この放射線検査装置１Ｂは、同位体線源３
ｂをコリメータ５と一体型となる構成とし、第２の実施
の形態に示された放射線検査装置１Ａと同じ作用によ
り、同位体線源３ｂと被検体４との距離を短くすること
ができ、被検体４への入射Ｘ線量の増加、それに伴う反
射Ｘ線信号量の増加を図ることができる。

【００５３】同位体線源３ｂは、金属あるいは酸化物ペ
レットなど化学的に安定な形態をしたものを、ステンレ
ス鋼などのカプセルに密封したものである。

【００５４】同位体線源３ｂは入射ビーム整形孔の端部
に設けられた格納箱１４に収納される。格納箱１４は、
コリメータ５と同じく、Ｘ線の遮蔽材となる鉛、タング
ステンなどの高原子番号の金属または合金でできてい
る。同位体線源３ｂは、シャッタの開閉を遠隔操作で行
うことにより、被検体４への照射時間を調節することが
できる。

【００５５】これにより、線源一体型の検査装置として
被検体４へのＸ線やγ線照射量を増加させることが可能
となる。

【００５６】次に、本発明に係る放射線検査装置の第４
の実施の形態について、図６および図７を参照して説明
する。

【００５７】本実施の形態の放射線検査装置１Ｃは、前
記第３の実施の形態に示された放射線検査装置１Ｂの同
位体線源３ｂを、導入管２０を通してセンサヘッド２ま
で輸送する機構を備えて、これを遠隔で操作することを
可能とするものである。

【００５８】格納用遮蔽ボックス１７内に収められた同
位体線源３ｂは、カプセル器内に密封され、このカプセ
ル器は、リードワイヤ１８の先端に取付けられたフック
１８ａに掛着される。このリードワイヤ１８はローラ１
９に巻きとられており、このリードワイヤ１８をモータ
にて遠隔駆動操作することにより、導入管２０を通して
同位体線源３ｂをコリメータ５まで輸送させる。検査実
施時には、コリメータ５まで輸送された同位体線源３ｂ
によって同位体線源３ｂから被検体４までの距離を短く
でき、第３の実施形態に示された放射線検査装置１Ｂと
同じ作用により、被検体４へ高密度の入射γ線を照射す
ることができる。

【００５９】次に、本発明に係る放射線検査装置の第５
の実施の形態について、図８を参照して説明する。

【００６０】本実施の形態の放射線検査装置１Ｄは、第
４の実施の形態に示された放射線検査装置１Ｃに加え
て、格納用遮蔽ボックス１７に異なる種類の同位体線源
３ｂを複数個入れることのできるカセット２１を備え、
検査対象の被検体４に合わせて同位体線源３ｂを任意に
選定し、遠隔にて導入管２０を通してセンサヘッド２ま
で同位体線源３ｂを輸送する構成とし、第４の実施形に
示された放射線検査装置１Ｃで得られる作用と同様に、
検査実施時には、コリメータ５まで輸送された任意の同
位体線源３ｂによって、被検体４へ高密度の入射γ線を
照射することができ、それに伴う反射信号量を増加させ
ることができる。

【００６１】現在実用されている同位体（ＲＩ）型γ線
源は、^６０Ｃｏ、^１９２Ｉｒがおもに使用されており、
^１３７Ｃｓもその中間のエネルギーとして実用されてい
る。低エネルギーγ線源として、その放射定数は小さい
が、^１７０Ｔｍが供給されている。

【００６２】これにより対象物の材質、厚さに応じて適
するγ線エネルギーを放出する同位体を任意に選定する
ことができるため、部位によって材質が異なる複合材構
造物、または厚さの不連続な対象物に対して検査の効率
化をはかることが可能となる。

【００６３】次に、本発明に係る放射線検査装置の第６
の実施の形態について、図９を参照して説明する。

【００６４】本実施の形態の放射線検査装置１Ｅは、蛍
光体がハウジング１６を介して反射ビーム通過溝５ｂの
端部に設置されるものである。

【００６５】このハウジング１６はアルミ等の材料で構
成され、そのハウジング１６が蛍光体と接する面は鏡面
仕上げ、またはメッキ処理を施される。

【００６６】シンチレータなどの蛍光板６は、反射ビー
ム通過溝５ｂを通過した、被検体４内部の特定部位から
の反射（後方散乱）Ｘ線ｂやγ線をとらえて蛍光を発
し、このうち光コレクタ７の方向へ進む蛍光は光ファイ
バ９ａの伝送系９を通して光検出器８まで導光される。
本実施の形態では、それ以外の方向へ進み、蛍光板６の
側面や底面を通過して散逸してしまう蛍光信号をも有効
に光コレクタ７まで導光しようとするものである。

【００６７】これにより、蛍光板６内部で等方向に発生
した蛍光をこの反射面で有効に反射させて光コレクタ７
の入射面に効率良く導くことによって、光検出器８まで
伝送される信号量を増加させることができる。

【００６８】次に、本発明に係る放射線検査装置の第７
の実施の形態について、図１０を参照して説明する。

【００６９】本実施の形態の放射線検査装置１Ｆは、光
コレクタ７内の光ファイバ９ａを反射ビーム通過溝５ｂ
の傾きに合わせて角度をつけて蛍光板６発光部に取付け
たものである。

【００７０】蛍光板６は、一般的に蛍光板６に入射して
くるＸ線やγ線の侵入深さと、蛍光の透過率を考慮して
最適化された厚さに設定されるが、この蛍光板６内での
Ｘ線やγ線の軌道に対して光コレクタ７内の光ファイバ
９ａの端部が垂直に維持されているときが最も入射効率
が高くとれる。そこで、光コレクタ７内の光ファイバ９
ａの端部をこの条件に合わせて傾斜をとって設置するも
のである。

【００７１】これにより、蛍光板６内部に侵入したＸ線
やγ線の軌道に沿って発した蛍光は、有効に光コレクタ
７内の光ファイバ９ａに入射され、光検出器８まで伝送
されることになり、検出信号量を増加させることが可能
となる。

【００７２】次に、本発明に係る放射線検査装置の第８
の実施の形態について、図１１および図１２を参照して
説明する。

【００７３】本実施の形態の放射線検査装置１Ｇは、本
発明に係る放射線検査用センサヘッド２を走査して、例
えば溶接線に沿って検査を行うような場合、反射ビーム
通過溝５ｂがこの溶接線上を通過しないようなコリメー
タ構造とするものである。

【００７４】反射ビーム通過溝５ｂは、図１１（Ｂ）お
よび（Ｃ）に示すように、微細な溝が被検体４の特定の
１点４ａからの散乱成分を見込む角度で放射されるよう
な方向で設けられる。したがって、これら反射ビーム通
過溝５ｂは、コリメータの被検体側の端面において、信
号量増加とコリメータ加工の点から円形を描くように形
成される。

【００７５】しかし、これを用いて溶接線等の長い線状
の検査部を有する被検体４を検査する場合、以下の不都
合が生じる。すなわち、溶接ビード１５の表面は波状の
凹凸があり表面の高さが異なるため、溶接線上の一方か
ら反射して反射ビーム通過溝５ｂに入る成分と、溶接線
上の反対側から反射して反射ビーム通過溝５ｂに入る成
分とでは、溶接線の側方から反射する成分に比べ、被検
体４内通過距離の差が大きくなり易く、したがって欠陥
深さとして検出されるものの幅が大きくなる。そこで、
このような溶接線上に反射ビーム通過溝５ｂが来ないよ
うに、コリメータ５の対応する位置に反射ビーム通過溝
５ｂを設けないこととするものである。

【００７６】この場合、これら反射ビーム通過溝５ｂ
は、コリメータ５の被検体４側の端面において、通常円
形に現れるものが、入射ビーム整形孔５ａを中心とする
直径との交点において一定の幅の区間円周が途切れた、
二つの対称な円弧として現れる。

【００７７】また、反射ビーム通過溝５ｂは、図１２
（Ａ）および（Ｂ）に示すように、２本の平行な線を描
くものとなるように形成してもよい。この場合、線を長
くすることで被検体４からの反射信号量を増加すること
が可能となるほか、平行線の間隔を自由に取ることがで
き様々な溶接線に対応できるというメリットがある。

【００７８】これにより、溶接部位の表面のビード１５
の凹凸の影響を小さくして反射Ｘ線ｂやγ線を測定する
ことができ、溶接部の欠陥検査の精度を向上させること
が可能となる。

【００７９】次に、本発明に係る放射線検査装置の第９
の実施の形態について、図１３を参照して説明する。

【００８０】本実施の形態では、放射線検査装置１Ｈを
ロボット２２と組み合せたものであり、放射線源３を含
むセンサヘッド２を自在移動できるロボットアーム２４
上に設置し、蛍光信号測定用の光検出器８を放射線また
は電磁ノイズから隔離された場所に設置する構成とす
る。ロボットアーム２３の制御は、専用のロボットアー
ム制御装置２４によって行い、蛍光信号の測定は、放射
線場から離れた場所に光検出器８を設置して行う。

【００８１】この放射線検査装置１Ｈでは、本発明では
光コレクタ７と光ファイバ９ａを用いた集光、伝送方式
を採用したことにより、センサヘッド２を小型化するこ
とができる。したがって、ロボットアーム２２にかかる
負荷も減少し、ロボットアーム２２の小型化も可能とな
る。

【００８２】これにより、蛍光信号検出器８を放射線バ
ックグラウンド、または電磁ノイズの低い環境下に置く
ことができ、精度の高い放射線検査を遠隔操作にて行う
ことが可能となる。

【００８３】図１４は、本発明に係る放射線検査装置の
第１０の実施の形態を示すものである。本実施の形態の
放射線検査装置１Ｉは、上記第８および第９の実施の形
態で示された放射線検査装置について、さらに溶接線２
８を避けて反射Ｘ線やγ線が反射ビーム通過溝５ｂに入
射できるような角度を維持し、かつ反射ビーム通過溝５
ｂが溶接線２８上を通過しないように走査できるような
機構を備えた構成としている。

【００８４】放射線検査装置１Ｉは、溶接装置２６が溶
接施工した直後の溶接部位を上述の第９の発明の放射線
検査装置１Ｉを用いて検査する場合、センサヘッド２を
ロボットアーム２３の先端に設置した回転機構２５に搭
載し、これにより反射Ｘ線／γ線が溶接線２８上を通過
しないようにするために、モニタカメラ２６を使ってコ
リメータ５の反射Ｘ線やγ線の反射ビーム通過溝５ｂが
溶接線２８に対して平行になるように自動調整した後、
センサヘッド２を任意の方向に走査できる機構とする。

【００８５】これによって溶接部位の放射線検査を遠
隔、高精度にて実施することが可能となる。

【００８６】

【発明の効果】本発明によれば、反射（後方散乱）法に
おいて、高輝度の後方散乱成分を蛍光体に受光させる放
射線検査装置を提供することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放射線検査装置の第１の実施の形態の
説明図。

【図２】（Ａ）は本発明の放射線検査装置の第１の実施
の形態に係るコリメータのＸ−Ｘ断面図、（Ｂ）は同コ
リメータの透視図。

【図３】（Ａ）は本発明の放射線検査装置で使用する光
コレクタの構成を説明する断面図、（Ｂ）は同平面図。

【図４】本発明の放射線検査装置の第２の実施の形態の
説明図。

【図５】本発明の放射線検査装置の第３の実施の形態の
説明図。

【図６】本発明の放射線検査装置の第４の実施の形態の
説明図。

【図７】本発明の放射線検査装置の第４の実施の形態の
線源の導入法を説明する図。

【図８】本発明の放射線検査装置の第５の実施の形態の
説明図。

【図９】本発明の放射線検査装置の第６の実施の形態の
説明図。

【図１０】本発明の放射線検査装置の第７の実施の形態
の説明図。

【図１１】本発明の放射線検査装置の第８の実施の形態
の説明図であり、（Ａ）はコリメータの断面図、（Ｂ）
はコリメータ端面と溶接線との位置関係を示す図、
（Ｃ）はその透視図。

【図１２】本発明の放射線検査装置の第８の実施の形態
の説明図であり、（Ａ）は反射ビーム通過溝が平行線と
なる場合の位置関係図、（Ｂ）はその透視図。

【図１３】本発明の放射線検査装置の第９の実施の形態
の説明図。

【図１４】本発明の放射線検査装置の第１０の実施の形
態の説明図。

【図１５】（Ａ）はＸ線コンプトン散乱撮像法の装置構
成を説明する図、（Ｂ）はＸ線コンプトン散乱撮像法の
採取信号を説明する図。

【図１６】後方散乱の放射線検査におけるコリメータの
役割を説明する図であり、（Ａ）はコリメートが不十分
な場合を示す図、（Ｂ）はコリメートが十分な場合を示
す図。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１
Ｈ，１Ｉ放射線検査装置２センサヘッド３放射線源３ａＸ線源３ｂ同位体線源４被検体４ａ被検体の特定部位５コリメータ５ａ入射ビーム整形孔５ｂ反射ビーム通過溝６蛍光板７光コレクタ８光検出器９伝送系９ａ光ファイバ９ｂ集合光ファイバ１０電子銃１１筒状体１２収束電磁レンズ１３ターゲット１４格納箱１５溶接ビード１６蛍光体ハウジング１７遮蔽ボックス１８リードワイヤ１８ａフック１９ローラ２０導入管２１（ＲＩ）カセット２２ロボット２３ロボットアーム２４アーム制御装置２５回転機構２６モニタカメラ２７溶接装置２８溶接線２９画像ａ入射Ｘ線ａ１入射Ｘ線の有効成分ａ２入射Ｘ線の無効成分ｂ散乱Ｘ線ｂ１散乱Ｘ線の有効成分ｂ２散乱Ｘ線の無効成分ｃ電子ビーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G001 AA01 AA02 AA10 BA15 CA01 CA02 DA01 DA02 DA06 DA10 GA04 HA12 HA13 JA06 LA02 SA02 SA10 SA13 SA30 2G088 EE29 FF02 FF04 GG15 JJ02 JJ12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体に向けて放射線を放出する放射線
源と、放出された放射線をコリメートする入射ビーム整
形孔と、被検体で反射（散乱）され、被検体から反射さ
れた成分の中で、特定位置からの反射成分だけを通過さ
せる反射ビーム通過溝とを有するコリメータと、前記反射ビーム通過溝を通過した成分を可視光に変換す
る蛍光体と、その蛍光体からの発光を集光する光コレクタとからなる
センサヘッドと、前記光コレクタで集光された光を検出
し蛍光信号として信号処理する光検出器と、光コレクタ
で集光された光を、光コレクタ内に複数の光ファイバの
端部を設け、上記光ファイバの他端を光検出器に接続し
て光検出器まで伝送する伝送系とを備えたことを特徴と
する放射線検査装置。
【請求項２】前記放射線検査装置は、複数本の光ファ
イバの端部を蛍光体の発光部に向けて蛍光体近くに配置
した光コレクタと、光ファイバおよび集合光ファイバか
らなる伝送系とを有することを特徴とする請求項１記載
の放射線検査装置。
【請求項３】前記放射線源は、電子衝撃型Ｘ線源であ
って、前記入射ビーム整形孔端部に当接して設置され、
前記コリメータと一体的に構成されたことを特徴とする
請求項１記載の放射線検査装置。
【請求項４】前記放射線源は、同位体（ＲＩ）線源で
あって、前記入射ビーム整形孔端部に当接して設置さ
れ、前記コリメータと一体的に構成されたことを特徴と
する請求項１記載の放射線検査装置。
【請求項５】前記放射線検査装置は、前記センサヘッドと隔離して設置された同位体格納用遮
蔽ボックスと、この遮蔽ボックスに格納された同位体を、前記センサヘ
ッドの放射線源としての所定の位置へ遠隔操作で導入す
る導入装置とを備えたことを特徴とする請求項４記載の
放射線検査装置。
【請求項６】前記導入装置は、前記同位体格納用遮蔽ボックス内に同位体のカプセルを
複数個備えたカセットと、任意の種類の同位体のカプセルを選定可能な遠隔操作装
置とを備えたことを特徴とする請求項５記載の放射線検
査装置。
【請求項７】前記蛍光体を設置するハウジングを備
え、該ハウジングの蛍光体と接する面を鏡面加工または
メッキ処理したものであることを特徴とする請求項１記
載の放射線検査装置。
【請求項８】前記光ファイバの端部は、前記反射ビー
ム通過溝の傾きに合わせて所定の角度をもって蛍光体発
光部に取付けられたことを特徴とする請求項１記載の放
射線検査装置。
【請求項９】前記コリメータの被検体側の端面には、
前記入射ビーム整形孔と直交する直線上に、一定の幅を
除いて反射ビーム通過溝を設けたことを特徴とする請求
項１記載の放射線検査装置。
【請求項１０】前記センサヘッドを自在移動できるロ
ボットアームと、放射線または電磁ノイズから隔離された場所に設置され
た蛍光信号測定用の検出器およびロボットアーム制御装
置とを有することを特徴とする請求項１記載の放射線検
出装置。
【請求項１１】長い線状の検査部を有する被検体を連
続的に検査する放射線検出装置において、前記センサヘッドを自在移動できるロボットアームと、放射線または電磁ノイズから隔離された場所に設置され
た蛍光信号測定用の検出器およびロボットアーム制御装
置と、この検査部上を前記反射ビーム通過溝が通過しないよう
にコリメータの向きを調整してこの検査部を走査する機
構とを有することを特徴とする請求項９記載の放射線検
出装置。