JP2008232765A - Device of inspecting flaw in the vicinity of surface using back scattered radiation - Google Patents

Device of inspecting flaw in the vicinity of surface using back scattered radiation Download PDF

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JP2008232765A JP2007071436A JP2007071436A JP2008232765A JP 2008232765 A JP2008232765 A JP 2008232765A JP 2007071436 A JP2007071436 A JP 2007071436A JP 2007071436 A JP2007071436 A JP 2007071436A JP 2008232765 A JP2008232765 A JP 2008232765A
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亮 開本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flaw inspection device capable of surely determining the presence of flaws in the vicinity of the surface of target of inspection, such as, casting by utilizing back scattered radiation, without requiring high radiation energy. <P>SOLUTION: The device is constituted so as to provide a rotary table 2 for holding the inspection target W to rotate it in front of the irradiation direction of the radiation from a radiation generating source 1 and includes a radiation detector 4 for detecting the back scattered radiation from the inspection target W on the rotary table 2 through a collimator 3 and a reconstitution operator 6 for reconstituting a CT image using the output of the radiation detector 4. The back scattered radiation data is collected by rotating the rotary table 2 within an angle range of 180°, while the inspection target W is arranged on the rotary table 2 so that the center of the inspection region A thereof almost coincides with the condensing point of the collimator 3 and the rotary axis R of the rotary table 2 passes through the inspection region A to be subjected to the reconstitution of a tomographic image. By this method, the presence of the flow in the vicinity of the surface of the inspection target W can be inspected using radiation of energy of a degree reaching the inspection region A in the vicinity of the surface of the inspection target W, without transmitting the radiation through the inspection target W. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、X線やガンマ線、あるいは中性子線などの放射線を用いて、鋳物やアルミダイカスト品等の検査対象物の表面近傍の欠陥の有無を検査する装置に関し、更に詳しくは、検査対象物による後方散乱放射線を用いて、その表面近傍の検査領域の断層像を構築する欠陥検査装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for inspecting the presence or absence of defects near the surface of an inspection object such as a casting or an aluminum die cast product using radiation such as X-rays, gamma rays, or neutrons, and more specifically, depending on the inspection object. The present invention relates to a defect inspection apparatus that constructs a tomographic image of an inspection region near the surface using backscattered radiation.

鋳物やアルミダイカスト品等の鋳造材料において、ボイドやクラック、あるいは鬆(引け巣)などの内部欠陥を非破壊のもとに検査することは、信頼性、安全性、あるいは最終製品の歩留りの向上に寄与するところが大きい。   Non-destructive inspection of internal defects such as voids, cracks and voids in casting materials such as castings and aluminum die-cast products improves reliability, safety, and yield of final products. The place that contributes to

従来、このような鋳造材料の非破壊検査には、X線、ガンマ線、あるいは中性子線等の放射線を鋳造材料に透過させ、その透過放射線の強弱を画像化する放射線透視装置や、更には、検査対象である鋳造材料を放射線の透過方向に直交する方向に沿った軸の回りに回転させつつ、所定の微小角度ごとに取り込んだ透過放射線データを再構成することにより、鋳造材料の断層像を得る放射線CT装置が用いられていた(例えば特許文献1参照)。
特開平7−12759号公報
Conventionally, for such non-destructive inspection of casting materials, radiation fluoroscopes that transmit X-rays, gamma rays, neutrons and other radiation to the casting material and image the intensity of the transmitted radiation, and further inspection A tomographic image of the casting material is obtained by reconstructing the transmitted radiation data captured at every predetermined minute angle while rotating the target casting material around an axis along a direction orthogonal to the radiation transmission direction. A radiation CT apparatus has been used (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-7-12759

ところで、鋳鉄等の鋳物材料は、X線、ガンマ線および中性子線等の放射線が透過しにくい材料であり、分厚い鋳鉄を透過させるためには非常に高いエネルギの放射線が必要である。   Incidentally, casting materials such as cast iron are materials that are difficult to transmit radiation such as X-rays, gamma rays, and neutrons, and very high energy radiation is required to transmit thick cast iron.

X線の場合を例にとると、X線透過方向に15mmの厚さを持つ鋳鉄の検査には、およそ200kVのX線管電圧が必要である。因みに、人体用の透視装置の管電圧は通常100kV以下である。従って、鋳鉄を検査対象物とするX線透視装置やX線CT装置は高価で、かつ、複雑なシステムが必要となる。   Taking the case of X-rays as an example, an X-ray tube voltage of about 200 kV is required for inspection of cast iron having a thickness of 15 mm in the X-ray transmission direction. Incidentally, the tube voltage of a fluoroscope for a human body is usually 100 kV or less. Therefore, an X-ray fluoroscopic apparatus and an X-ray CT apparatus using cast iron as an inspection object are expensive and require a complicated system.

一方、鋳鉄のような材料は、その中心部に存在するボイド、クラック、あるいは鬆は、強度上で問題となるものは殆どなく、むしろ鋳肌(鋳造直後の鋳物の表面)の近傍にあるボイド、クラック、あるいは鬆などの欠陥が大きな問題となる。その理由は、一般に鋳造品は、鋳肌を含む表層部分を最終的に切削して最終製品とする場合が多いのであるが、図2(A)に示すように、鋳肌の近傍にボイドBやクラックC、あるいは鬆Sなどの欠陥が存在すると、図2(B)に示すように、表層部分の切削により欠陥が製品表面に露出してしまい、最終製品の表面不良となり、それまでの切削加工等の製造コストが無駄になってしまうからである。   On the other hand, in the case of a material such as cast iron, the voids, cracks, or voids present in the center of the material are hardly problematic in strength, but rather are in the vicinity of the casting surface (the surface of the casting immediately after casting). Defects such as cracks and voids are a major problem. The reason for this is that, in general, in many cases, a cast product finally cuts a surface layer portion including a casting surface to obtain a final product. However, as shown in FIG. If there are defects such as cracks C or voids S, as shown in FIG. 2 (B), the defects are exposed on the surface of the product by cutting the surface layer portion, resulting in surface defects of the final product, This is because manufacturing costs such as processing are wasted.

この鋳肌の近傍の欠陥は、従来の放射線透視装置や放射線CT装置でも確認できたが、前記したように高エネルギの放射線が必要となり、より簡易に検査できる装置が望まれている。   Although the defects near the casting surface could be confirmed with a conventional radioscopy apparatus or radiation CT apparatus, as described above, high-energy radiation is required, and an apparatus that can be more easily inspected is desired.

本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、高い放射線エネルギを必要とせず、鋳物などの検査対象物の表面近傍の欠陥の有無を、後方散乱放射線を利用して確実に判定することのできる装置の提供をその課題としている。   The present invention has been made in view of such circumstances, and does not require high radiation energy, and reliably determines the presence or absence of defects near the surface of an inspection object such as a casting using backscattered radiation. The problem is to provide a device that can be used.

上記の課題を解決するため、本発明の後方散乱放射線を用いた表面近傍の欠陥検査装置は、放射線を検査対象物に照射して得られる後方散乱放射線を用いて、被検査物の表面近傍の欠陥の有無を検査する装置であって、放射線発生源と、その放射線発生源からの放射線の照射方向前方に配置され、検査対象物を保持して放射線の照射方向に直交する軸を中心として当該検査対象物を回転させる回転テーブルと、その回転テーブル上の検査対象物からの後方散乱放射線を検出する放射線検出器と、その放射線検出器と上記回転テーブル上の検査対象物との間に設けられたコリメータと、上記放射線検出器からの出力を用いて上記回転軸に直交する平面に沿った検査対象物の断層像を構築する再構成演算装置を備えるとともに、上記検査対象物を、その検査領域の中心が上記コリメータの集光点に略一致し、かつ、その検査領域内を上記回転軸が通るように上記回転テーブル上に配置した状態で、その回転テーブルを略180°以内の角度範囲内で回転させ、上記再構成演算装置は、その回転角度範囲内で得られる後方散乱放射線データを用いて、上記検査領域の断層像を構築することをによって特徴づけられる(請求項1)。   In order to solve the above problems, the defect inspection apparatus near the surface using the backscattered radiation of the present invention uses the backscattered radiation obtained by irradiating the inspection object with the radiation, An apparatus for inspecting for the presence or absence of a defect, which is arranged in front of a radiation source and a radiation irradiation direction from the radiation generation source, holds an inspection object, and is centered on an axis orthogonal to the radiation irradiation direction. Provided between a rotary table for rotating the inspection object, a radiation detector for detecting backscattered radiation from the inspection object on the rotation table, and the radiation detector and the inspection object on the rotation table. And a reconstruction calculation device for constructing a tomographic image of the inspection object along a plane orthogonal to the rotation axis using the output from the radiation detector, and the inspection object In the state where the center of the inspection area substantially coincides with the condensing point of the collimator and is arranged on the rotation table so that the rotation axis passes through the inspection area, the rotation table is within about 180 °. Rotating within an angular range, the reconstruction computing device is characterized by constructing a tomographic image of the examination region using backscattered radiation data obtained within the rotational angular range (claim 1). .

ここで、本発明においては、上記コリメータは、その集光点が上記回転軸上にほぼ位置するように配置される構成(請求項2)を好適に採用することができる。   Here, in the present invention, the collimator can suitably employ a configuration (Claim 2) that is arranged so that the condensing point is substantially located on the rotation axis.

また、本発明においては、上記X線検出器を2次元検出器とし、上記コリメータは、集光点から互いに異なる角度でコーン放射状に開口が施された構造を有したものとすること(請求項3)ができる。   Further, in the present invention, the X-ray detector is a two-dimensional detector, and the collimator has a structure in which openings are provided in cone cones at different angles from a condensing point. 3) is possible.

あるいは、本発明においては、上記X線検出器を1次元検出器とし、上記コリメータは、集光点から互いに異なる角度で一列放射状に開口が施された構造を有したものとすること(請求項4)もできる。   Alternatively, in the present invention, the X-ray detector is a one-dimensional detector, and the collimator has a structure in which apertures are radially formed at different angles from a condensing point. 4) is also possible.

なお、本発明において用いる放射線としては、X線、ガンマ線、中性子線などを挙げることができる。   Examples of the radiation used in the present invention include X-rays, gamma rays, and neutron rays.

本発明は、物質に入射した放射線が、その物質との相互作用により後方に散乱される後方散乱放射線を利用し、高い放射線エネルギを必要とすることなく検査対象物の表面近傍の欠陥を検出しようとするものである。   The present invention utilizes backscattered radiation in which radiation incident on a material is scattered backward by interaction with the material, and detects defects near the surface of the inspection object without requiring high radiation energy. It is what.

すなわち、放射線の後方散乱は、図3に示すように、物質mに対して放射線rが入射したとき、物質mを透過するもののほか、ある確率で前方および後方に散乱する放射線が生じる。そして、この後方散乱は、放射線が低いエネルギであっても、ある確率のもとに発生する。従って、この後方散乱放射線を利用すれば、表面近傍の欠陥の有無の検査には、検査対象物を透過できるほど高いエネルギの放射線を用いる必要はない。   That is, as shown in FIG. 3, when the radiation r is incident on the substance m, the radiation is scattered in the forward and backward directions with a certain probability in addition to transmitting the substance m. This backscattering occurs with a certain probability even if the radiation has low energy. Therefore, if this backscattered radiation is used, it is not necessary to use radiation having such a high energy that can pass through the inspection object for the inspection of the presence or absence of defects near the surface.

X線を例にとると、図4(A)に示すように、15mmの鋳鉄を透過させようとすると200kVの管電圧が必要であることは前記した通りであるが、例えば100kVのX線管電圧のもとに発生させたX線は、同図(B)に示すように、その厚さの鋳鉄を透過することはできず、表面から5mm程度の深さにまで到達してそこで止まってしまうが、このX線は、鋳肌の近傍、つまり表面から1mmないし数mm程度であって最終的な表面切削領域を含む範囲には到達してそこで確率的に後方に散乱される。   Taking X-rays as an example, as shown in FIG. 4A, as described above, a tube voltage of 200 kV is required to transmit 15 mm of cast iron, but for example, a 100 kV X-ray tube The X-rays generated under the voltage cannot pass through the cast iron of that thickness, as shown in FIG. 5B, and reach a depth of about 5 mm from the surface and stop there. However, this X-ray reaches the vicinity of the casting surface, that is, about 1 mm to several mm from the surface and includes the final surface cutting region, and is then scattered stochastically there.

この後方に散乱された放射線を選択的に検出するために、本発明では、放射線検出器の入射面の前段にコリメータを設ける。このコリメータは、その集光点が検査対象領域の中心と略一致するように配置し、検査対象物の検査領域の中心と略一致する集光点から、一列放射状もしくはコーン放射状に開口が施された構造の放射線吸収材料を用いる。この放射線吸収材料としては、例えばX線であればタングステン等を、また、ガンマ線であればタングステンよりも遮蔽能力が高い劣化ウラン等を好適に用いることができ、中性子線であれば中性子を吸収する硼素やリチウムを含む素材を好適に用いることができる。   In order to selectively detect the radiation scattered backward, in the present invention, a collimator is provided in front of the incident surface of the radiation detector. This collimator is arranged so that its condensing point substantially coincides with the center of the inspection target area, and openings are provided in a single row radial shape or cone radial shape from the condensing point that substantially coincides with the center of the inspection target region of the inspection target object. A radiation absorbing material having a different structure is used. As this radiation absorbing material, for example, tungsten or the like can be suitably used for X-rays, and degraded uranium or the like having a higher shielding ability than tungsten can be suitably used for gamma rays, and neutrons can be absorbed by neutrons. A material containing boron or lithium can be preferably used.

また、断層像を構築するためのデータを得るためには、検査対象領域内に回転テーブルの回転軸が存在している必要があり、好ましくは検査対象領域の中心と回転軸とが略一致した状態で回転テーブルを回転させ、後方散乱放射線を検出する。   In addition, in order to obtain data for constructing a tomographic image, the rotation axis of the rotary table needs to exist in the inspection target area, and preferably the center of the inspection target area and the rotation axis substantially coincide with each other. The rotating table is rotated in the state to detect the backscattered radiation.

さて、検査対象物の表面近傍の検査対象領域にボイド、クラック、あるいは鬆などの欠陥がなかった場合には、図5(A)に示すように、その検査対象領域Aは相互作用をする物質で満たされていることになる一方、同図(B)に示すように、検査対象領域Aにボイド、クラック、あるいは、鬆などの欠陥Dがあった場合には、これらの欠陥Dは空隙であることから相互作用を起こす物質が存在しないことになり、欠陥Dからは放射線の後方散乱が生じない。従って、上記のような欠陥Dが検査対象領域内にある場合には、欠陥Dがない場合に比べて、後方散乱放射線の強度が低下することになる。   When there is no defect such as a void, crack, or void in the inspection target region near the surface of the inspection target, the inspection target region A interacts as shown in FIG. On the other hand, as shown in FIG. 2B, when there are defects D such as voids, cracks or voids in the inspection target area A, these defects D are voids. Since there is no substance that causes interaction, there is no backscattering of radiation from the defect D. Accordingly, when the defect D as described above is in the inspection target region, the intensity of the backscattered radiation is reduced as compared with the case where there is no defect D.

そして、検査対象物を回転テーブル上に置き、上記のような後方散乱放射線の強度データを、回転テーブルを回転させて一定の角度ごとに収集し、その収集データを用いてCT画像を再構成すると、後方散乱放射線CT画像が得られることになる。   Then, when the inspection object is placed on a rotary table, the intensity data of the backscattered radiation as described above is collected at a certain angle by rotating the rotary table, and the CT image is reconstructed using the collected data. As a result, a backscattered radiation CT image is obtained.

本発明においては、上記の後方散乱放射線強度データの収集、つまりCT撮影のための回転テーブルの回転範囲は、略180°以下に制限しているのであるが、これは、例えば検査対象物の表面の垂直方向を基準として、左回りに略90°以下、右回りに略90°以下として回転させることを言う。   In the present invention, the collection range of the backscattered radiation intensity data, that is, the rotation range of the rotary table for CT imaging is limited to about 180 ° or less. This is, for example, the surface of the inspection object. With the vertical direction as a reference, it is rotated approximately 90 ° or less counterclockwise and approximately 90 ° or less clockwise.

また、CT撮影時の回転テーブルの回転角度範囲を略180°以下の角度制限を付する理由は、以下の通りである。
1.本発明装置は、検査対象物の表面近傍の欠陥による後方散乱放射線を画像化するものであり、図6(A)に示す状態を回転角度0°とすると、同図(B)のように+90°から同図(C)のように−90°の範囲内で回転させてCT撮影を行うのであるが、検査対象物Wの表面近傍に設定している検査領域A内に回転テーブルの回転中心Rが入るように、好ましくは検査領域Aの中心と回転中心Rとが略一致した状態でCT撮影を行う。このような撮影に際し、図6(D)のように検査対象物Wを180°を越えて回転させてしまうと、検査対象物Wの放射線入射位置に対し、検査しようとする表面近傍の検査領域Aが離れてしまい、入射放射線が検査領域Aに到達せず、後方散乱も発生しないか、あるいは発生しても後方散乱放射線が検出器に到達しなくなることが想定でき、その寄与が実質的に無視される程度となるためである。
The reason why the rotation angle range of the rotary table at the time of CT imaging is limited to about 180 ° or less is as follows.
1. The apparatus of the present invention images backscattered radiation due to defects near the surface of the inspection object. If the state shown in FIG. 6A is a rotation angle of 0 °, +90 as shown in FIG. CT imaging is performed by rotating within the range of 90 ° from −90 ° as shown in FIG. 5C. The rotation center of the rotary table is in the inspection area A set near the surface of the inspection object W. Preferably, CT imaging is performed in a state where the center of the inspection area A and the rotation center R substantially coincide with each other so that R enters. In such imaging, if the inspection object W is rotated beyond 180 ° as shown in FIG. 6D, the inspection region near the surface to be inspected with respect to the radiation incident position of the inspection object W. It can be assumed that A is separated and the incident radiation does not reach the inspection region A and no backscattering occurs, or even if it occurs, the backscattering radiation does not reach the detector. This is because it is negligible.

2.検査対象物を略180°を越えて回転させてしまうと、図7に示すように、検査対象物Wが放射線源S等と物理的な干渉を起こしてしまうことがある。   2. If the inspection object is rotated beyond about 180 °, the inspection object W may cause physical interference with the radiation source S or the like as shown in FIG.

3.近年のCT技術の進展により、CT撮影時における対象物の回転角度に略180°以下の制限を加えても、良好なCT画像を得ることができるようになっている。   3. Due to recent advances in CT technology, it is possible to obtain a good CT image even if a rotation angle of the object at the time of CT imaging is limited to about 180 ° or less.

4.略180°以下の角度制限を付することにより、検査対象物の表面近傍の検査領域の部位を、放射線源の放射口にできるだけ近づけることができ、これによって放射線画像の幾何拡大率を大きくとることもできる。このため、拡大されたCT画像を取得することも可能となる。   4). By attaching an angle limit of approximately 180 ° or less, the region of the inspection region near the surface of the inspection object can be brought as close as possible to the radiation port of the radiation source, thereby increasing the geometric magnification of the radiation image. You can also. For this reason, it is also possible to acquire an enlarged CT image.

従って、本発明においてCT撮影時における回転テーブルの回転角度範囲を略180°以下とする、ということは、検査対象物の表面近傍からの後方散乱放射線を無視し得る程度に、および/または、検査対象物が放射線源と干渉しない程度に、および/または、角度制限を加えても良好なCT画像が得られる程度に、および/または、検査対象物の表面近傍をできる限り放射線の放射口に近づけることができる程度で、ということである。   Therefore, in the present invention, the rotation angle range of the rotary table at the time of CT imaging is set to approximately 180 ° or less to the extent that backscattered radiation from the vicinity of the surface of the inspection object can be ignored and / or inspection. To the extent that the object does not interfere with the radiation source and / or to obtain a good CT image even if angle restriction is applied, and / or to bring the vicinity of the surface of the inspection object as close as possible to the radiation emission port It is to the extent that it can be done.

本発明によれば、鋳鉄やアルミダイカストなどの鋳造品の表面近傍に存在する欠陥を、高いエネルギの放射線を用いることなく、後方散乱放射線によって検出するものであり、低い放射線エネルギで表面近傍の非破壊CT検査を実施することが可能となる。   According to the present invention, defects existing near the surface of a cast product such as cast iron or aluminum die casting are detected by backscattered radiation without using high-energy radiation. A destructive CT inspection can be performed.

また、検査対象物と放射線源等との物理的な干渉を防止しつつ、検査すべき表面近傍の部位を放射線の放射口にできるだけ近づけることができ、これによって放射線画像の幾何拡大率を大きくとることも可能となり、拡大されたCT画像を取得することができる。
そして、このような後方散乱放射線を用いたCT画像による鋳造品の表面近傍の欠陥の有無の検査を実現することにより、表面近傍を切削した後の最終製品の表面不良を未然に検出し、無駄な切削コストを削減することができる。
In addition, while preventing physical interference between the object to be inspected and the radiation source, the part near the surface to be inspected can be brought as close as possible to the radiation outlet, thereby increasing the geometric magnification of the radiation image. And an enlarged CT image can be acquired.
And by realizing the presence or absence of defects near the surface of the cast product by CT image using such backscattered radiation, the surface defect of the final product after cutting near the surface is detected in advance, Cutting costs can be reduced.

また、従来の放射線透視装置やCT装置でも表面近傍の欠陥の有無を確認することはできたが、高エネルギの放射線が必要であり、本発明によってより簡易に検査できる装置が実現する。   Moreover, although the presence or absence of the defect of the surface vicinity was able to be confirmed even with the conventional radioscopy apparatus and CT apparatus, the high energy radiation is required and the apparatus which can be test | inspected more easily by this invention is implement | achieved.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図1は本発明の実施の形態の構成図であり、機械的構成を表す模式的平面図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a schematic plan view showing a mechanical configuration and a block diagram showing a system configuration.

装置は、X線管球を主体とするX線発生源1と、検査対象物Wを搭載して回転を与える回転テーブル2と、その回転テーブル2上の検査対象物Wから後方散乱されるX線を選択的に透過させ、他のX線を遮蔽するコリメータ3と、X線検出器4、およびCT演算等を行うコンピュータ6を主体として構成されている。   The apparatus includes an X-ray generation source 1 mainly composed of an X-ray tube, a rotary table 2 on which an inspection object W is mounted to give rotation, and an X scattered back from the inspection object W on the rotation table 2. A collimator 3 that selectively transmits rays and shields other X-rays, an X-ray detector 4, and a computer 6 that performs CT calculation and the like are mainly configured.

コンピュータ6は、X線検出器4の出力を画像データ取り込み回路7を介して取り込み、CT演算により再構成したCT画像を表示器8に表示する。また、このコンピュータ6は、回転テーブル2の駆動制御や、X線発生源1の制御を、それぞれドライバないしはX線コントローラ(いずれも図示せず)を通じて行い、キーボードやマウス、あるいはジョイスティック等を含む操作部9の操作により各種指令を与えることができるようになっている。   The computer 6 captures the output of the X-ray detector 4 via the image data capturing circuit 7 and displays a CT image reconstructed by CT calculation on the display 8. The computer 6 also controls the drive of the rotary table 2 and the X-ray generation source 1 through a driver or an X-ray controller (none of which are shown), and includes operations such as a keyboard, a mouse, or a joystick. Various commands can be given by operating the unit 9.

X線検出器4は、この例において2次元(パネル)検出器であって、コリメータ3は、X線の吸収しやすい、例えばタングステン等を材質とし、互いに異なる角度のコーン状の複数の開口が形成された構造であって、その集光点である各コーン状の開口の頂点は、回転テーブル2の回転軸R上にほぼ位置するように、これら両者の位置関係が設定されている。X線発生源1は、そのX線の放射口側の先端部の一部がX線検出器4の中央部に設けられた開口4aを貫通して回転テーブル2側に突出している。   The X-ray detector 4 is a two-dimensional (panel) detector in this example, and the collimator 3 is made of, for example, tungsten or the like, which easily absorbs X-rays, and has a plurality of cone-shaped openings at different angles. In the formed structure, the positional relationship between the two is set so that the apex of each cone-shaped opening, which is the light condensing point, is approximately located on the rotation axis R of the turntable 2. In the X-ray generation source 1, a part of the tip on the X-ray emission port side passes through an opening 4 a provided at the center of the X-ray detector 4 and protrudes toward the rotary table 2.

検査対象物Wは例えば鋳鉄製品であって、その鋳肌の切削後の最終製品の表面にボイドやクラック、あるいは鬆などの欠陥があるか否かを検査の目的としている。この検査対象物Wは回転テーブル2の上に搭載された状態で回転軸Rを中心として回転が与えられるのであるが、表面近傍の検査領域Aが回転テーブル2の回転軸R上にほぼ位置するように当該回転テーブル2に搭載された状態で、CT撮影に供される。   The inspection object W is, for example, a cast iron product, and the purpose of the inspection is whether or not there is a defect such as a void, a crack, or a void on the surface of the final product after cutting the cast surface. The inspection object W is rotated about the rotation axis R while being mounted on the rotary table 2, but the inspection area A in the vicinity of the surface is substantially located on the rotation axis R of the rotation table 2. Thus, it is used for CT imaging in a state mounted on the rotary table 2.

前記したX線発生源1からのX線のエネルギ、つまりこのX線発生源1の管電圧は、X線が検査対象物Wの表面近傍の検査領域Aに到達すればよいので、例えば100kVとすることができる。   Since the X-ray energy from the X-ray generation source 1 described above, that is, the tube voltage of the X-ray generation source 1 only needs to reach the inspection region A in the vicinity of the surface of the inspection object W, for example, 100 kV can do.

CT撮影に際しては、検査対象物Wを上記のように回転テーブル2上に搭載し、X線発生源1からのX線を照射しつつ、回転テーブル2を略180°以下の範囲内で回転させ、あらかじめ設定されている微小角度ごとにX線検出器4からのX線強度データを取り込むコンピュータ6に取り込む。このCT撮影時にX線検出器4に入射するX線は、検査対象物Wに照射されたX線が検査対象物Wによって後方散乱し、かつ、コリメータ3を通過したものである。従って、X線検出器4に入射するX線は、検査対象物W内で、コリメータ3の集光点近傍の領域、つまり検査領域Aから後方散乱したX線となる。前記した図5の説明において明らかにしたように、検査領域Aにボイドやクラック、あるいは鬆などの欠陥があると、そこにはX線と相互作用をする物質が欠落していることから、これらの欠陥からは後方散乱X線が生じず、これらの欠陥がない場合に比して後方散乱X線強度が弱くなる。   When performing CT imaging, the inspection object W is mounted on the rotary table 2 as described above, and the rotary table 2 is rotated within a range of about 180 ° or less while irradiating the X-rays from the X-ray generation source 1. Then, the X-ray intensity data from the X-ray detector 4 is fetched into the computer 6 which fetches every minute angle set in advance. The X-rays incident on the X-ray detector 4 at the time of CT imaging are those in which the X-rays irradiated on the inspection object W are back-scattered by the inspection object W and pass through the collimator 3. Accordingly, the X-rays incident on the X-ray detector 4 become X-rays scattered back from the region near the condensing point of the collimator 3, that is, the inspection region A, in the inspection object W. As clarified in the description of FIG. 5 described above, if there are defects such as voids, cracks, or voids in the inspection region A, the substance that interacts with X-rays is lacking there. Backscattered X-rays are not generated from these defects, and the backscattered X-ray intensity is weaker than when these defects are not present.

コンピュータ6では、このようにして取り込んだ検査領域Aからの後方散乱X線を用いた再構成演算により、検査領域Aの後方散乱X線CT画像を構築して、表示器8に表示する。このCT画像から、検査領域A内にボイドやクラック、あるいは鬆などの欠陥の有無を検査する事ができる。   In the computer 6, a backscattered X-ray CT image of the inspection region A is constructed and displayed on the display unit 8 by reconstruction calculation using the backscattered X-rays from the inspection region A thus captured. From this CT image, it is possible to inspect the presence or absence of defects such as voids, cracks or voids in the inspection area A.

ここで、以上の実施の形態においては、X線検出器4として2次元検出器を用いる場合の例を示したが、1次元検出器であってもよい。この場合、コリメータ3は、コーン放射状である必要はなく、互いに角度の異なる開口が1列放射状に形成された構造のものを用いることができる。   Here, in the above embodiment, an example in which a two-dimensional detector is used as the X-ray detector 4 has been shown, but a one-dimensional detector may be used. In this case, the collimator 3 does not need to have a cone radial shape, and may have a structure in which openings having different angles are formed in a single row radial shape.

また、本発明において用いる放射線は、上記のようにX線に限られることなく、ガンマ線や中性子線を用いることができる。ガンマ線を用いる場合には、放射線源としてコバルト60(Co60)等のアイソトープを用い、コリメータの材質として劣化ウラン等を用いるとともに、検出器にはヨウ化ナトリウム(NaI)シンチレータを用いたガンマ線検出器を用いれば良い。 The radiation used in the present invention is not limited to X-rays as described above, and gamma rays and neutron rays can be used. In the case of using gamma rays, an isotope such as cobalt 60 (Co 60 ) is used as a radiation source, depleted uranium or the like is used as a collimator material, and a gamma ray detector using a sodium iodide (NaI) scintillator as a detector. Can be used.

また、中性子線を用いる場合には、線源として小型原子炉を用いた中性子線源を、シンチレータの材質として硼素またはリチウムを含む材料を用いるとともに、検出器としては3フッ化硼素(BF3 )カウンター等の中性子検出器を用いれば良い。 In the case of using a neutron beam, a neutron beam source using a small nuclear reactor is used as a radiation source, a material containing boron or lithium is used as a scintillator material, and boron trifluoride (BF 3 ) is used as a detector. A neutron detector such as a counter may be used.

本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式図とシステム構成を表すブロック図とを併記して示す図である。In the configuration diagram of the embodiment of the present invention, a schematic diagram showing a mechanical configuration and a block diagram showing a system configuration are shown together. 鋳鉄等の材料において問題となる内部欠陥の説明図である。It is explanatory drawing of the internal defect which becomes a problem in materials, such as cast iron. 物質による放射線の後方散乱の説明図である。It is explanatory drawing of the backscattering of the radiation by a substance. 鋳鉄を検査対象物としたとき、X線を透過させて像を得る場合と後方散乱を利用する場合における必要な管電圧の相違の説明図である。When cast iron is used as an inspection object, it is an explanatory diagram of a difference in necessary tube voltage between the case where an image is obtained by transmitting X-rays and the case where backscattering is used. 検査領域にボイド、クラック、あるいは鬆などの欠陥がなかった場合と、これらの欠陥があった場合の後方散乱放射線の相違の説明図である。It is explanatory drawing of the difference in backscattered radiation when there are no defects, such as a void, a crack, or a void, in a test | inspection area | region, and these defects. 本発明において回転テーブルの回転角度範囲を略180°以下とする理由の説明図である。It is explanatory drawing of the reason which makes the rotation angle range of a turntable substantially 180 degrees or less in this invention. 本発明において回転テーブルの回転角度範囲を略180°以下とする場合の利点の説明図である。It is explanatory drawing of the advantage in the case of making the rotation angle range of a turntable into about 180 degrees or less in this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 X線発生源
2 回転テーブル
3 コリメータ
4 X線検出器
4a 開口
6 コンピュータ
7 画像データ取り込み回路
8 表示器
9 操作部
A 検査領域
R 回転軸
W 検査対象物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 X-ray generation source 2 Rotary table 3 Collimator 4 X-ray detector 4a Aperture 6 Computer 7 Image data capture circuit 8 Display 9 Operation part A Inspection area R Rotating shaft W Inspection object

Claims (4)

放射線を検査対象物に照射して得られる後方散乱放射線を用いて、被検査物の表面近傍の欠陥の有無を検査する装置であって、
放射線発生源と、その放射線発生源からの放射線の照射方向前方に配置され、検査対象物を保持して放射線の照射方向に直交する軸を中心として当該検査対象物を回転させる回転テーブルと、その回転テーブル上の検査対象物からの後方散乱放射線を検出する放射線検出器と、その放射線検出器と上記回転テーブル上の検査対象物との間に設けられたコリメータと、上記放射線検出器からの出力を用いて上記回転軸に直交する平面に沿った検査対象物の断層像を構築する再構成演算装置を備えるとともに、
上記検査対象物を、その検査領域の中心が上記コリメータの集光点に略一致し、かつ、その検査領域内を上記回転軸が通るように上記回転テーブル上に配置した状態で、その回転テーブルを略180°以内の角度範囲内で回転させ、上記再構成演算装置は、その回転角度範囲内で得られる後方散乱放射線データを用いて、上記検査領域の断層像を構築することを特徴とする後方散乱放射線を用いた表面近傍の欠陥検査装置。
An apparatus for inspecting the presence or absence of defects near the surface of an object to be inspected using backscattered radiation obtained by irradiating the object to be inspected,
A radiation source, a rotary table disposed in front of the radiation direction from the radiation source, holding the inspection object, and rotating the inspection object around an axis perpendicular to the radiation irradiation direction; and A radiation detector for detecting backscattered radiation from the inspection object on the turntable, a collimator provided between the radiation detector and the inspection object on the turntable, and an output from the radiation detector And a reconstruction calculation device for constructing a tomographic image of the inspection object along a plane orthogonal to the rotation axis using
In the state where the inspection object is arranged on the rotary table so that the center of the inspection area substantially coincides with the condensing point of the collimator and the rotation axis passes through the inspection area. And the reconstruction calculation device constructs a tomographic image of the examination region using backscattered radiation data obtained within the rotation angle range. Defect inspection equipment near the surface using backscattered radiation.
上記コリメータは、その集光点が上記回転軸上にほぼ位置するように配置されることを特徴とする請求項1に記載の後方散乱放射線を用いた表面近傍の欠陥検査装置。   2. The defect inspection apparatus near the surface using backscattered radiation according to claim 1, wherein the collimator is arranged so that a condensing point thereof is substantially located on the rotation axis. 上記放射線検出器は2次元検出器であって、上記コリメータは、集光点から互いに異なる角度でコーン放射状に開口が施された構造を有していることを特徴とする請求項1に記載の後方散乱放射線を用いた表面近傍の欠陥検査装置。   2. The radiation detector according to claim 1, wherein the radiation detector is a two-dimensional detector, and the collimator has a structure in which openings are provided in a cone radial shape at different angles from a condensing point. Defect inspection equipment near the surface using backscattered radiation. 上記放射線検出器は1次元検出器であって、上記コリメータは、集光点から互いに異なる角度で一列放射状に開口が施された構造を有していることを特徴とする請求項1に記載の後方散乱放射線を用いた表面近傍の欠陥検査装置。   2. The radiation detector according to claim 1, wherein the radiation detector is a one-dimensional detector, and the collimator has a structure in which openings are radially formed in a row at different angles from a condensing point. Defect inspection equipment near the surface using backscattered radiation.
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