JP2006275853A - Ｘ線異物検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 Ｘ線の吸収が少ない被検査体の透視画像の画質を向上させる。
【解決手段】 Ｘ線管１で発生したＸ線４をベルトコンベア５で運ばれてくる被検査体７に照射してラインセンサ３により透過Ｘ線を検出し透過像を得る。この透過像から被検査体７内部に存在する異物を検出する。Ｘ線管１とラインセンサ３の間に内部を真空としたケース２を配置すると、Ｘ線４はこのケース２内を通過するから、このケース２を通過する間ではＸ線４が空気によって吸収されることがない。これによりＸ線管１で発生したＸ線のうち、とくに波長の長い低エネルギーのＸ線が減衰することなく被検査体７に到達することになる。したがって、高エネルギーＸ線では透視画像にコントラストが付かず、低エネルギーＸ線で検査することが適当な種類の被検査体に対しても効果的に異物検出を行うことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は被検査体にＸ線を照射しその透過Ｘ線データから被検査体内部に異物が存在するか否か等を検出するＸ線異物検出装置に関する。なお、この明細書においては、被検査体内部の異物とは被検査体内部に隠れている異物だけでなく被検査体の表面や外面に付着している異物をも含むものとする。また被検査体に発生したクラックや欠けも異物の一種として検出するものとする。

コンベア上に載せられて流れてくる被検査物にＸ線を照射し、その透過Ｘ線画像から被検査体内部に存在する異物を検出する装置が知られている。このＸ線異物検出装置においては、コンベアの上方に配置されたＸ線管によってＸ線を発生し、そのＸ線をスリットなどからなるコリメータを用いて扇状に広がるＸ線ビームとして形成し、そのＸ線ビームをコンベアの下方にコンベアの動く方向と直角に配置された多数の画素からなるライン状のＸ線検出器によって検出する。コンベアを動かしながらコンベア上の被検査体にＸ線を照射し、そのＸ線透過データを収集して時間軸に沿ってデータを並べると被検査体の２次元的なＸ線透過画像が得られる。ここで、被検査体内部に異物が存在し、その異物のＸ線吸収率が被検査体そのもののＸ線吸収率と異なれば、Ｘ線透過画像に異物の陰として表れることとなる。

Ｘ線異物検出装置は、たとえば食品の一次加工品に混入した金属片などを検出するために使用されるが、そのような目的のためにはＸ線発生源としてのＸ線管には通常６０ｋＶから９０ｋＶ程度の管電圧をかけて使用することが多い。この程度のエネルギーのＸ線は大気中に存在する空気によってはほとんど吸収されないので、Ｘ線異物検出装置は大気中で使用するようになっており、Ｘ線源から被検査体を載せるコンベアまでの間の空間も空気が存在している。

たとえば、特許文献１に従来のＸ線異物検出装置の構成が記載されている。
特開２００３−２４０７３５

薬品などのＸ線の吸収が少ない被検査体において、微細なクラックや欠け、異物などを検出するためには、Ｘ線の管電圧を低くおさえて低エネルギーのＸ線を相対的に増大させてＸ線の透視画像の質を向上させる必要がある。また、薬品においては、Ｘ線を照射することにより変質や薬効低減の恐れがあるという理由から、低管電圧すなわち低エネルギーで必要最小限の管電流にてＸ線を照射する必要がある。

しかし、Ｘ線はＸ線源のＸ線発生点からファンビーム状に放射されるため、一定の大きさを有する被検査体の全体にＸ線を照射するためには、その大きさに応じてＸ線源を被検査体からある程度の距離をおいて設置する必要がある。したがって、Ｘ線源と被検査体との間に存在する空気によりＸ線は減衰してしまい、低管電圧および低管電流にてＸ線検査を行うことは困難である。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、低管電圧および低管電流でも使用できるＸ線異物検出装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するために、Ｘ線源で発生したＸ線を被検査体に照射してその透過Ｘ線像から被検査体の内部に存在する異物を検出するＸ線異物検出装置において、Ｘ線源から被検査体までの空間を空気よりＸ線の吸収が少ない低Ｘ線吸収空間としたことを特徴とする（請求項１）。

Ｘ線源から被検査体までの空間を空気よりＸ線の吸収が少ない低Ｘ線吸収空間とすることで、特に低エネルギーのＸ線の吸収が少なくなり、被検査体に照射される低エネルギーのＸ線量が従来に比べて相対的に増すのでＸ線の吸収量が少ないような種類の被検査体の透過画像も良質な画像として明瞭に得られることとなる。

そして上述の低Ｘ線吸収空間を実現する一つの手段として、Ｘ線源から被検査体までの空間の一部を真空の状態とした真空空間とすることができる（請求項２）。

この真空空間は、ファンビーム状のＸ線が通る道筋のまわりを箱状に区画し、その内部を真空状態にすることで実現される。そして、この箱状の空間におけるＸ線が通過する面をＸ線の透過しやすい材料でふさぐことが望ましい。Ｘ線透過材料としては薄い高分子材料からなるフィルムや、薄いベリリウム板などを用いることができる。また、この真空空間は真空を封じ込めた状態でもよいし、真空漏れに対応するため、常時真空ポンプで真空引きしておくこともできる。

さらに、上述の低Ｘ線吸収空間を実現する一つの手段として、Ｘ線源から被検査体までの空間の一部をＸ線吸収の少ないガスで満たした低吸収ガス空間とすることができる（請求項３）。低吸収ガス空間とは空気よりもＸ線吸収係数の小さい水素ガスまたはヘリウムガス等で満たした空間である。

この低吸収ガス空間は、ファンビーム状のＸ線が通る道筋のまわりを箱状に区画し、その内部を低吸収ガスで満たすことで実現される。そして、この箱状の空間におけるＸ線が通過する面をＸ線の透過しやすい材料でふさぐことが望ましい。Ｘ線透過材料としては高分子材料からなる薄いフィルムや、薄いベリリウム板などを用いることができる。また、この低吸収ガス空間はガスを封じ込めた状態でもよいし、常時ガスを流すようにしてもよい。常時ガスを流すようにした場合は、Ｘ線が透過する面に配置すべき透過材料を省略して、開放面とすることもできる。

本発明によれば、Ｘ線源から被検査体までの空間を空気よりＸ線の吸収が少ない低Ｘ線吸収空間としたから、従来装置のように空気によって吸収されるＸ線量が減少し、より多くのＸ線が被検査体に到達する。Ｘ線源で発生されるＸ線スペクトルのうち、とくに空気によって吸収される率が大きいエネルギーの低いＸ線量が従来に比べて相対的に増加するから、低エネルギーＸ線を使って検査することが適当な種類の被検査体について、異物検出がより確実に行える。

上記の低Ｘ線吸収空間を真空空間として実現すれば、空気による吸収を全くないものとすることができるから、低エネルギーＸ線を使って検査することが可能となる。また、水素やヘリウムガスも空気と比較すればはるかにＸ線の吸収が少ないから、低Ｘ線吸収空間を低吸収ガス空間としても同様に低エネルギーＸ線を使って検査することが可能となる。

本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のＸ線異物検査装置を正面から見て、その内部構成を模式的に示す図である。

全体の構造を支えるフレームともなる防護箱６の上部にＸ線を発生するＸ線管１が配置され、下部に一次元的にＸ線検出素子の並んだラインセンサ３が配置されている。その間に被検査体７を搬送するベルトコンベア５が設置され、被検査体７はそのベルトコンベア５上に載せられて図1で左から右方向（矢印Ａの方向）に搬送される。ラインセンサ３のＸ線検出素子が並んでいる方向（長手方向）はベルトコンベア５の進行方向Ａと直交している。すなわち、ラインセンサ３の長手方向は図１の紙面と直交する方向となるように配置されている。Ｘ線管１のすぐ下にはＸ線４の通路を低Ｘ線吸収空間とするためのケース２が配置されている。ベルトコンベア５上の被検査体が防護箱６に出入りする口には防護のれん８が下げられており、Ｘ線が外部にもれ出るのを防いでいる。防護箱６は全体の構造を支えるフレームであるとともにＸ線がこの防護箱６の外部に出るのを防いで作業者の安全を確保している。

Ｘ線管１で発生したＸ線４はスリットによってベルトコンベアの進行方向には幅が狭められ、ラインセンサ３の長手方向だけに広がったファンビーム状に成形される。このスリットの配置位置はＸ線管１のすぐ下でもよいしケース２の下に配置してもよい。ファンビーム状のＸ線４は被検査体７やベルトコンベア５のベルトを透過してラインセンサ３によって検出される。ラインセンサ３はある瞬間の一次元的Ｘ線強度を検出するので、この一次元データを時間軸に沿って並べるとベルトコンベア５上を運ばれる被検査体７の二次元的透視画像が得られる。この透視像から画像処理によって被検査体７に含まれる異物を検出することができる。

図１には図示していないが、Ｘ線管１の制御やベルトコンベア３の駆動などを行う制御装置、さらには、ラインセンサ３からの信号を画像として構成し各種の画像処理を行う画像処理装置などがＸ線異物検査装置には含まれている。

図２はケース２を説明するための概略斜視図である。ケース２はＸ線管１から放射されるファンビーム形状のＸ線を被うような形状をしている。ケース２は図２では側面が台形状をしているが、ケース２の形はこれに限られずＸ線ビームを通過させる空間を有するものならば直方体や他の形状でも構わない。このケース２の配置としては、図１に示されるように、ケース２の上面２１はＸ線管１のＸ線放射口付近に配置され、下面２２はラインセンサ３のＸ線検出面と対向するように配置される。ただし、ケース２の下面２２とベルトコンベア５との間は被検査体７が通過できる程度の空間をあけて配置する。

ケース２は内部が空間となっている密閉容器であり、内部は真空引きされて真空空間となっている。その上面２１と下面２２はＸ線が透過する必要があるから、Ｘ線の透過しやすい材料で構成されている。例えばこのＸ線透過材料としてはポリエチレンやポリエステルなどのような薄い高分子膜を用いることができる。また金属であるベリリウムの薄い板を使用することも可能である。

このケース２がＸ線管１とラインセンサ３との間に配置され、Ｘ線４はこのケース２内を通過するから、このケース２を通過する間ではＸ線４が空気によって吸収されることがない。これによりＸ線管１で発生したＸ線のうち、とくに波長の長い低エネルギーのＸ線が減衰することなく被検査体７に到達することになる。したがって低エネルギーＸ線で検査することが適当な種類の被検査体に対しても効果的に異物検出を行うことができる。

上記ではケース内部は真空空間として封じ込めたものとして説明したが、上面２１と下面２２をＸ線透過窓とする必要がある関係で、実際上は真空漏れが発生する恐れがある。したがってケース２の内部を常時真空ポンプで真空引きするようにすれば多少の真空漏れがあってもケース内部を実用的に真空状態に保つことができる。

また、ケース２内部を真空ではなくＸ線吸収の少ない低吸収ガスで満たすことで、低Ｘ線吸収空間を構成することができる。ケース２の内部にＸ線吸収の少ない低吸収ガスを封じ込めることで低吸収ガス空間を構成することができ、これをＸ線の通過する経路に配置することで低Ｘ線吸収空間とすることができる。Ｘ線吸収の少ないガスとしては安全性なども考慮するとヘリウムガスが最適である。水素ガスを用いることも可能である。

ケース２内部を真空にする場合と同様に、ケース２内部に低吸収ガスを満たす場合もその上面２１と下面２２はＸ線の透過しやすい材料で構成する。このＸ線透過材料としてはポリエチレンやポリエステルなどのような薄い高分子膜を用いることができる。また金属であるベリリウムの薄い板を使用することも可能である。

ケース２内部に低吸収ガスを封じ込めるのではなく、ケース２にガス源を連結し、常時低吸収ガスをケース２内に流すようにしてもよい。このようにすればケース２の上面２１や下面２２に多少の漏れがあったとしてもケース２の内部に空気が入り込むことがない。

さらには常時低吸収ガスをケース２内に流すようにすれば、上面２１と下面２２にフィルムなどを張らずに開放の状態で使用することも可能である。このようにすれば上面２１および下面２２でＸ線が吸収されることが全くなくなるので、より一層低エネルギーのＸ線が被検査体に到達しやすくなる。

Ｘ線吸収の度合いを空気とヘリウムガスと真空とで比較した例を図３に示す。Ｘ線管の管電圧を変えた場合に、その管電圧におけるＸ線の平均エネルギーを仮定し、空気とヘリウムガスと真空とでどのくらい吸収されるかを見積もったものである。Ｘ線の通過距離は約50cmとしてある。これから分かるように、管電圧が小さくなるほど空気によるＸ線の吸収率は大きくなり吸収率が90%を超える場合もあるが、ヘリウムガスや真空の場合には実際上問題とならない１％以下のレベルであることが示されている。

本発明のＸ線異物検出装置の概略構成図である。 低Ｘ線吸収空間を構成するケースの斜視図である。 Ｘ線吸収率を空気とヘリウムガスと真空とで比較した表である。

符号の説明

１…Ｘ線管、２…ケース、３…ラインセンサ、４…Ｘ線、５…ベルトコンベア、６…防護箱、７…被検査体、８…防護のれん、２１…上面、２２…下面

Claims (3)

1. Ｘ線源で発生したＸ線を被検査体に照射してその透過Ｘ線像から被検査体の内部に存在する異物を検出するＸ線異物検出装置において、Ｘ線源から被検査体までの空間を空気よりＸ線の吸収が少ない低Ｘ線吸収空間としたことを特徴とするＸ線異物検出装置。
2. 前記低Ｘ線吸収空間は前記空間を真空とした真空空間であることを特徴とする請求項１に記載されたＸ線異物検出装置。
3. 前記低Ｘ線吸収空間は前記空間をＸ線吸収の少ないガスで満たした低吸収ガス空間であることを特徴とする請求項１に記載されたＸ線異物検出装置。
   
   

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