JP2007256285A - 放射線透過検査システムを位置合せする方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線透過検査システム１０を位置合せする方法を提供する。
【解決手段】本方法は、ビームパターンを照射することができる放射線源１４を設けるステップと、放射線源から照射された放射線を受けるように検出器１６を位置決めするステップと、放射線源１４にビームパターンを照射させるステップとを含む。検出器１６を用いて、ビームパターンの線束強度の分布を求める。ビームパターンの２次元又は３次元マップを記憶することができる。システム１０は、マップを基準にして、検出器１６がビームパターン内の所定の位置に配置されるように放射線源１４及び検出器１６を相対的に位置決めすることによって位置合せされる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、総括的には放射線透過検査システムに関し、より具体的には、放射線源を検出器と位置合せする方法に関する。

放射線装置、具体的にはＸ線装置は、その特性を評価する目的で対象物を測定又は検査するために用いられる。線源によって投射された放射線は、その大きさ、質量及び構成に応じて検査対象物によって様々な程度で吸収される。対象物を透過し続けるフォトンは、検出器によって計数又は測定され、対象物にわたる線束変化のパターンにより、対象物に関する情報が得られる。最適な画像を取得するために、Ｘ線源、検出器及び検査対象物は、位置合せされなければならない。この位置合せにおける小さな改善により、画質における大きな改善を得ることができることが多い。

Ｘ線は電離放射線であり、人間に危険であるので、要員の被曝を防止又は最小にするための手段が必要とされる。このことは、危険領域を指定しかつその領域から要員を排除することによって、或いはＸ線を狭い領域内に閉じ込めるようなＸ線吸収構造体を形成することによって達成される。より小さな対象物の検査では、シールドしかつ恒久的に位置合せした検査システムを含む位置に対象物自体を持ち運ぶことができる。しかしながら、航空機機体及びガスタービンエンジン構成部品のようなより大きな対象物の場合には、Ｘ線検査システムを対象物まで持ち運び、そこで組立てかつ位置合せしなければならない。対象物及びシステムの大きさ及び構成によっては、検出器及びＸ線管は、互いの視線内にあるようにすることができず、或いは単一の別個の位置から見えるようにすることさえできない場合があり、線源、検出器及びシールディングの位置合せを困難にする。

従来技術のＸ線管、検出器及びシールディングは一般的に、高価な固定具、治具及び外部センサを用いて、或いは近似かつ反復によって位置合せされる。画像が撮影されかつ評価され、システムの位置合せが変更される。大型の対象物の検査の場合には、そのようにすることはしばしば、困難であり、時間がかかり、またＸ線への不必要な曝露を生じるおそれがある。加えて、位置合せが適当でなければ、最適以下の画像が生成される。
米国特許第７，１０１，０７８号公報 米国特許第７，０７３，９３９号公報 米国特許第７，０２０，２４２号公報 米国特許第６，９６８，０３４号公報 米国特許第６，９６０，０２０号公報 米国特許第６，９５４，５１５号公報 米国特許第６，９３５，７７９号公報 米国特許第６，４６６，６４３号公報 米国特許第６，４２２，７５０号公報 米国特許第６，０５６，４３７号公報 米国特許第４，８０９，３１４号公報 米国特許第４，５７８，８０６号公報 米国特許第４，２９６，３２９号公報

従って、線源と検出器との間で視線が利用できないような放射線システムを位置合せする方法に対する必要性がある。

上述の必要性は本発明によって満たされ、１つの態様によると、本発明は放射線透過検査システムを位置合せする方法を提供し、本方法は、ビームパターンを照射することができる放射線源を設けるステップと、放射線源から照射された放射線を受けるように検出器を位置決めするステップと、放射線源にビームパターンを照射させるステップと、検出器を用いてビームパターンの線束強度の分布を求めるステップと、求めた線束強度の分布を基準にして、検出器がビームパターン内の所定の位置に配置されるように放射線源及び検出器を相対的に位置決めするステップとを含む。

本発明の別の態様によると、放射線透過検査システムを位置合せする方法は、ビームパターンを照射することができる放射線源を設けるステップと、放射線源から照射された放射線を受けるように該放射線源に対する第１の位置に検出器を位置決めするステップと、放射線源にビームパターンを照射させるステップと、検出器上の複数の点において検出器が受けた線束強度の記録の第１のグループを生成するステップと、記録を含みかつビームパターン内の複数の点における線束強度を表すマップを作成するステップと、マップを基準にして、検出器がビームパターン内の所定の位置に配置されるように放射線源及び検出器を相対的に位置決めするステップとを含む。

本発明は、添付図面の図と関連させた以下の説明を参照することによって最もよく理解することができる。

様々な図を通して同一の参照符号が同様の要素を示す図面を参照すると、図１は、検査対象のターゲット１２の周りに配置された放射線透過検査システム１０を概略的に示す。検査システム１０は、様々なタイプの構造体において用いることができる。検査システム１０は、ターゲット１２の第１の側に配置された放射線源１４と、ターゲット１２の第２の反対側に配置された放射線検出器１６とを含む。放射線源１４は、Ｘ線管１８を含み（同位体線源もまた用いることができる）、管１８によって発生した放射線束をビームに形成する公知のタイプのコリメータ２０を含むことができる。この図示した実施例では、ビーム（以下でより詳細に説明する）は円錐形又は扇形であるが、ビームはまた検出器の形状及び大きさにコリメートすることができ、或いは幾つかのケースでは、特定の機体部分を照射しかつ関心のある点の周囲のあらゆるものを遮断し及び／又は近接する要員に対する放射線危害を最小にするようにあらゆる方法でコリメートすることさえできる。放射線源１４及び放射線検出器１６は、放射線源１４によって照射された放射線がターゲット１２を透過し、次に放射線検出器１６に衝突するように、相対的に配置される。それぞれ線源１４及び検出器１６に対して、公知のタイプのマニピュレータ２２及び２４が設けられる。マニピュレータ２２及び２４は、電子又はコンピュータ制御装置２６の指令下で或いは手動入力に応答して３次元空間の正確な位置に線源１４及び検出器１６を移動させることができる。

人間がいる場所で検査システム１０が用いられることになる場合には、システム１０によって発生した電離放射線から要員を保護するためにシールディングを設けることができる。図１は、放射線を吸収する材料で構成されたシールド２８を示し、シールド２８は、制御装置２６の指令下で或いは手動入力に応答して３次元空間の正確な位置に該シールド２８を移動させることができる公知のタイプのマニピュレータ３０によって検出器１６の背後の位置に支持される。図２は、別の検査システム１０’を示し、この検査システム１０’では、シールド２８’は、例えばブラケット３２を用いて検出器１６’に機械的に取付け又は連結されて、単一マニピュレータ２４’によって検出器と一致して移動される。

図３は、放射線源１４によって生成された例示的なビームパターン「Ｐ」の上方から下方を見た図を示す。図示したこの特定の実施例は、比較的薄い「スライス」にコリメートされた扇形ビームパターンＰであり、すなわちビームパターンＰは、紙面の方向に薄い厚さを有する。本方法はまた、円錐ビームパターン又は長手方向「Ｘ」軸に沿って延びる他のタイプのパターン（図示せず）に適用することができる。図３に見られるように、ビームパターンＰは、コリメータ２０によって定められる側面境界を有する。ビームパターンＰは、管１８の内部幾何学形状、ターゲットの特徴形状、コリメータ２０及び他の要因によって影響を受ける。しかしながら、各放射線源１４は一般的に、安定しかつ測定可能なビームパターンＰを有することになる。

このビームパターンＰは、線源１４及び検出器１６を用いて測定され、２次元又は３次元マップとして記録される。図３において、検出器１６は複数の並列検出器素子３４を含む公知のタイプの線形検出器である。このタイプの検出器１６は本質的に、各検出器素子３４が受けた放射線束強度を表す個別の信号を生成することができる。素子間の間隔は既知であるので、線形検出器１６は線束パターンＰの１次元マップを作成することができる。マッピングプロセスを行うために、線形検出器１６は、横すなわち「Ｙ」軸に平行に配向され、縦すなわちＸ軸に沿って線源１４から特定の第１の距離に位置決めされる。この位置決めは、線源１４及び／又は検出器１６の移動の組合せによって達成することができる。マニピュレータ２２、２４及び３０の各々の位置を表示及び／又は記録することができるように、位置検出器のような適当な手段（図示せず）が設けられる。この情報は、線源１４、検出器１６、シールド２８並びにマニピュレータ２２、２４及び３０の既知の寸法と組合せて用いて、座標原点「Ｏ」（図１参照）に対する線源１４、検出器１６及びシールド２８の位置を導き出すことができる。幾つかの場合では、ターゲット１２の吸収特性が、画質に大きな影響を与える可能性がある。従って、ターゲット１２（図３には図示せず）は、マッピングプロセス中に近似的に位置合せした状態で線源１４と検出器１６との間に配置することができる。

初期位置が設定されると、次に放射線源１４を起動させ、各検出器素子３４に衝突する放射線束が、例えば制御装置２６の電子ファイル記録に記録され、或いはこの衝突する放射線束は、ユーザによる観察のために表示装置３６（図１を参照）に表示することができる。これは実際には、ビームパターンＰ及びその中の線束分布のＹ方向における１次元表示を生成する。次に検出器１６をＸ軸に沿って別の位置に移動させて、各検出器素子３４に衝突する放射線束が再び記録又は表示される。これらのステップは、ビームパターンＰの２次元マップを定める一群の記録が完成するまで反復される。領域検出器（図示せず）を用いる場合には、各Ｘ軸位置における記録は２次元表示となり、完成マップは、ビームパターンＰの３次元モデルとなる。

このマップが完成すると、一般的に、特に関心のある１つ又はそれ以上の識別可能な領域がビームパターンＰ内に存在することになる。１つの領域は一般的に、最も均一な線束レベルを有する。これは、図３において「Ｕ」と付した境界線によって概略的に表示している。最も高い線束レベルを有する別の領域、一般的にビームパターンＰの中心領域も存在し、この中心領域は、図３において「Ｈ」と付した境界線によって概略的に表示している。完成マップが記憶された時、これらの関心領域はその座標によって識別することができる。

任意選択的に、検査システム１０は、１つ又はそれ以上の補助検出器２９を含むことができる。これらは、例えば歯科咬翼画像に用いられるタイプ及び大きさのような公知のタイプの比較的安価かつ低解像能のデジタル検出器である。これら補助検出器２９の１つ又はそれ以上は、図１に示すように、シールド２８の周辺部の周り、例えば縁部の周りの各コーナ部及び／又はスパン中央位置に取付けられ、制御装置２６に接続される。位置合せ又はコリメートが計画通りに動作していない場合、例えばマニピュレータの１つが誤った移動をする場合には、補助検出器２９の１つにおいて検出可能な線束を生じることになる。図２に示す検出器システム１０’では、同様の補助検出器２９’のセットを用いることができる。

検査システム１０は、所定の閾値レベルを超えた線束が補助検出器２９のいずれかによって観察された場合に、線源１４を自動的に停止するようにプログラムすることができる。応答のパターン、すなわち個々の補助検出器２９からの信号の差異もまた、位置合せ問題を補正するために如何に線源１４、検出器１６及び／又はシールド２８を移動させるべきかを決定するために用いることができる。

マップが記憶された後に、この情報は次に、検査又は測定プロセスに必要なように線源１４、検出器１６及びシールド２８を位置合せするために用いることができる。そのことの実施例は、図４に示しており、図４は、デッキ４０、外壁４２及び翼４４を有する航空機機体３８の内側に配置された線源１１４を含む検査装置１００を示している。線源１１４は、第１のマニピュレータ１２２によってデッキ４０に取付けられる。検出器１１６は、第２のマニピュレータ１２４によって機体３８の外側に位置決めされ、シールド１２８は、第３のマニピュレータ１３０によって機体３８の外側に位置決めされる。第２及び第３のマニピュレータ１２４及び１３０は、公知のタイプのトラック又は他の地上車両（図示せず）によって支持された多関節ブーム１３１によって支持することができる。線源１１４、検出器１１６及びシールド１２８は全て、別個のマニピュレータを用いずにブーム１３１によって支持することができるようにすることもまた可能である。この構成の場合には、線源１１４と検出器１１６との間に視界が存在せず、従って手動位置合せには多くの試行錯誤を必要とすることになる。線源１１４、検出器１１６及びシールド１２８を配置した後に、これらは、前に作成したマップを基準にして位置合せされる。言い換えると、検出器１１６は、線源１１４を起動させた時にビームパターンＰ’内に位置することになる空間内の座標に位置決めされる。第１及び第２のマニピュレータ１２２及び１２４は、線源１１４及び／又は検出器１１６を移動させてこの位置合せを達成するために用いられる。この図示した実施例では、高線束領域Ｈ’は、検出器１１６のほぼ中心部に位置合せされる。このことは、ビームパターンＰ内の高線束領域Ｈ’の座標が線源１１４の座標及び／又は座標原点「Ｏ」に対して既知であるので、可能である。

本方法はまた、機体壁４２のようなターゲットに対して検査装置１００を位置合せするために用いることができる。例えば、線源１１４、機体壁４２及び検出器１１６は、高線束強度領域Ｈ’が機体壁４２の所定の領域４６を透過するように相対的に位置決めすることができる。

本発明の方法はまた、シールド１２８を位置合わせするために用いることができる。図４に示すように、シールド１２８は、ビームパターンＰ’の境界線が線源１１４からの選択した距離において該シールド１２８の垂直方向及び水平方向範囲内に位置するようにマニピュレータ１３０によって位置決めされる。シールド１２８は、線源１１４からの放射線を吸収して、通常危険ゾーンとなる作業領域４８が保護されるようにする。上記の補助検出器２９と同様な補助検出器１２９は、必要に応じて、上述のような自動停止及び／又は位置合せ補正機能と共に検査システム１００で用いることができる。ビームパターンＰ’の境界線は既知であるので、この作業領域４８は、手動位置合せを用いた場合よりも大きな確実さでかつ少ない量のシールディング材料で保護することができる。さらに、効果的なシールディングを確立するために、要員が手動で検査システム１００の周りで放射線を測定する必要性を排除する。

上記の記載は、放射線透過検査システムを位置合せする方法を説明してきた。本発明の特定の実施形態について説明してきたが、本発明の技術思想及び技術的範囲から逸脱することなくそれら実施形態に対して様々な変更を加えることができることは当業者には明らかであろう。従って、本発明の好ましい実施形態及び本発明を実施するための最良の形態の上記の説明は、例示の目的のみであって、限定の目的で提示したものではなく、本発明は特許請求の範囲によって定まる。

本発明により構成した放射線透過検査システムの概略側面図。 別の放射線透過検査システムの概略断面図。 マッピングプロセスを行っている、図１の放射線透過検査システムの概略上面図。 航空機機体に隣接して適切に配置された放射線透過検査システムの概略図。

符号の説明

１０ 検査システム
１２ ターゲット
１４ 放射線源
１６ 放射線検出器
１８ Ｘ線管
２０ コリメータ
２２ マニピュレータ
２４ マニピュレータ
２６ 制御装置
２８ シールド
２９ 補助検出器
３０ マニピュレータ
３２ ブラケット
３４ 検出器素子
３６ 表示装置
３８ 機体
４０ デッキ
４２ 外壁
４４ 翼
１００ 検査装置
１１４ 線源
１１６ 検出器
１２２ 第１のマニピュレータ
１２４ 第２のマニピュレータ
１２８ シールド
１３０ 第３のマニピュレータ
１３１ 多関節ブーム

Claims (10)

1. 放射線透過検査システム（１０）を位置合せする方法であって、
   ビームパターンを照射することができる放射線源（１４）を設けるステップと、
   前記放射線源から照射された放射線を受けるように検出器（１６）を位置決めするステップと、
   前記放射線源（１４）に前記ビームパターンを照射させるステップと、
   前記検出器（１６）を用いて前記ビームパターンの線束強度の分布を求めるステップと、
   前記求めた線束強度の分布を基準にして、前記検出器（１６）が前記ビームパターン内の所定の位置に配置されるように前記放射線源（１４）及び検出器（１６）を相対的に位置決めするステップと、
   を含む方法。
2. 前記ビームパターンの人間に解読可能な視覚表示を生成するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
3. 前記ビームパターンのコンピュータ可読表示を生成するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
4. 前記線束強度の分布の電子記録を記憶するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
5. 前記線束強度の分布を求めるステップが、
   前記放射線源（１４）に対して既知の位置に前記検出器（１６）を移動させるステップと、
   前記検出器（１６）上の複数の点において線束強度を記録するステップと、
   前記ビームパターンのマップが作成されるまで前記検出器（１６）を移動させるステップ及び前記線束強度を記録するステップを反復するステップと、
   を含む、請求項１記載の方法。
6. 放射線を吸収するためのシールド（２８）を設けるステップと、
   前記線束強度の分布を基準にして、前記シールド（２８）が前記ビームパターンに対して所定の位置に位置するように前記放射線源（１４）及びシールド（２８）を相対的に位置決めするステップと、
   をさらに含む、請求項１記載の方法。
7. 前記シールド（２８）によって所定の位置に支持された少なくとも１つの補助検出器（２９）を設けて、前記検出器（１６）が前記ビームパターン内の所定の位置に配置されていない時に前記放射線源（１４）からの放射線束を該補助検出器（２９）が受けることになるようにするステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
8. 所定レベルを超えた放射線束が前記補助検出器（２９）に衝突した時に、前記放射線源（１４）が前記ビームパターンを照射するのを停止させるステップをさらに含む、請求項７記載の方法。
9. 前記シールド（２８）によって間隔を置いた位置に支持された複数の補助検出器（２９）を設けるステップと、
   前記補助検出器（２９）の少なくとも１つによって前記放射線源（１４）から放射線を受けるステップと、
   前記補助検出器（２９）の各々において受けた放射線束間の差異に基づいて誤り信号を発生するステップと、
   をさらに含む、請求項７記載の方法。
10. 検査対象のターゲット（１２）を設けるステップと、
    前記線束強度の分布を基準にして、前記ターゲット（１２）が前記ビームパターンに対して所定の位置に位置するように前記放射線源（１４）及びターゲット（１２）を相対的に位置決めするステップと、
    をさらに含む、請求項１記載の方法。

Images