JP2009276142A - 放射線検査システム及び放射線検査の撮像方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高精細な画像が得られるとともに、検査時間も短縮できる放射線検査システム及び放射線検査の撮像方法を提供することにある。
【解決手段】検出器103は、放射線源102に対して検査対象物104を挟んで配置される。移動装置108,109は、放射線源と検出器とを検査対象物の長手方向であって、かつ同一方向に平行移動する。回転装置105は、放射線源が平行移動する軸方向に対して照射方向を回転する。中央制御装置205は、放射線源から照射される照射方向が第1の方向であるときに、移動装置を制御して、放射線源と検出器を同一方向に移動して撮像データを得、さらに、放射線源から照射される照射方向が第2の方向であるときに、移動装置を制御して、放射線源から照射される放射線を検出できる位置に検出器を移動した後、さらに、放射線源と検出器を同一方向に移動して撮像データを得る。
【選択図】図1
【解決手段】検出器103は、放射線源102に対して検査対象物104を挟んで配置される。移動装置108,109は、放射線源と検出器とを検査対象物の長手方向であって、かつ同一方向に平行移動する。回転装置105は、放射線源が平行移動する軸方向に対して照射方向を回転する。中央制御装置205は、放射線源から照射される照射方向が第1の方向であるときに、移動装置を制御して、放射線源と検出器を同一方向に移動して撮像データを得、さらに、放射線源から照射される照射方向が第2の方向であるときに、移動装置を制御して、放射線源から照射される放射線を検出できる位置に検出器を移動した後、さらに、放射線源と検出器を同一方向に移動して撮像データを得る。
【選択図】図1
Description
本発明は、放射線検査システム及び放射線検査の撮像方法に係り、特に、放射線源と対向面に検出器を設置し、この放射線源と検出器との間に検査体を設置するものに好適な放射線検査システム及び放射線検査の撮像方法に関する。
発電所等で長期間使用されている配管は、内部減肉が生じる。これは、流体が配管壁面に繰り返し衝突することにより、表面が機械的に損傷を受け、その一部が脱離する現象(エロージョン)と化学的作用による腐食(コロージョン)との相互作用により発生する。特に曲がり個所、オリフィスなど流体の流れに乱れが生じる個所において減肉は顕著に見られる。この減肉量が限界値を超えると運転時の圧力に配管が耐えられず配管損傷が生じる恐れがある。
このような事故を未然に防止するために、配管検査が定期的に実施されており、従来は超音波探傷器等で配管に直接探触子を接触させて試験を実施していた。しかし、配管は外部が保温材にて被覆されていることが多く、超音波探傷では被覆材を外してから試験する必要があった。被覆材の撤去や再装着作業に時間と費用がかかり、さらには被覆材の廃棄処理費用が必要になる問題があった。
これに対し、放射線源と検出器の組合せによる配管内部検査は保温材が被覆された状態でも内部状況検査が可能であり、検査の効率化に有効な手段である(例えば、特許文献1参照)。しかし、従来実施されている透過撮像では、三次元物体の情報が二次元平面上に投影されるために、減肉位置、形状の把握や減肉の定量評価が困難である。
それに対して、配管内部情報を立体的に得るために有効な方法の一つとしてCT(Computed Tomography)がある。CTは、放射線源と検出器を被検体の周囲で回転することにより、全周方向からの透過データを取得し、画像再構成演算により断面像を得るものである。これによりミリメートル以下の分解能を持つ画像が得られる。
しかし、発電所など実際のプラントにおいては配管周囲に放射線源と検出器を回転でき得る空間がない場合が多い。そこで、放射線源と検出器を平行移動することで被検体の断層像を求め、立体情報を得るCL(Computed Laminography)と言われる方式による検査手法が開発されている(例えば、非特許文献1参照)。
立体的な画像を得るための画像再構成演算は、再構成の対象となる領域の様々な角度の透過データを逆投影することで物体内部の画像を得る。そのため、透過角度が全周方向に近くなるように大きくすることで、精細な画像を得ることが容易になる。
しかしながら、CL方式においては、放射線源と検出器を同一方向に平行移動することで検査対象の透過データを得る。しかしながら、放射線源と検出器が平行移動する方式では検査対象の透過角度は通常のCT撮像のような全周方向とはならず、放射線源の照射角度、あるいは検出器の大きさにより透過角度が限定された範囲となり高精細な画像を得ることが困難となる可能性がある。
そのため、従来は、放射線源と検出器が逆方向に移動するか、あるいはいずれか片方を固定してもう片方のみを平行移動することで透過角度を拡げていた。しかし、これらの方法では1箇所を検査するごとに、逆方向移動や片方の平行移動を繰り返さなければならず、検査時間が膨大なるという問題があった。
本発明の目的は、高精細な画像が得られるとともに、検査時間も短縮できる放射線検査システム及び放射線検査の撮像方法を提供することにある。
(1)上記目的を達成するために、本発明は、放射線源と、該放射線源に対して検査対象物を挟んで配置されるとともに、前記放射線源から照射され、前記検査対象物を透過した透過放射線を検出する検出器と、前記放射線源と前記検出器とを前記検査対象物の長手方向であって、かつ同一方向に平行移動する移動装置と有する放射線検査システムであって、前記放射線源が平行移動する軸方向に対して照射方向を回転する回転機構と、前記放射線源から照射される照射方向が第1の方向であるときに、前記移動装置を制御して、前記放射線源と前記検出器を同一方向に移動して撮像データを得、さらに、前記回転機構を制御して、前記放射線源から照射される照射方向が第2の方向であるときに、前記移動装置を制御して、前記検出器を前記放射線源から照射される放射線を検出できる位置に前記検出器を移動した後、さらに、前記放射線源と前記検出器を同一方向に移動して撮像データを得る制御装置とを備えるようにしたものである。
かかる構成により、高精細な画像が得られるとともに、検査時間も短縮できるものとなる。
かかる構成により、高精細な画像が得られるとともに、検査時間も短縮できるものとなる。
(2)上記(1)において、好ましくは、前記放射線源と前記検出器との間に、放射線の減衰率の大きな細線を内部に有する校正用ファントムを設置し、前記制御装置は、前記ファントム中にある細線の透過像を撮像し、該透過像の形状から該放射線源の位置と、前記放射線源と前記検出器の間の距離を導出するアライメント方法を用いるようにしたものである。
(3)上記(2)において、好ましくは、前記校正用ファントムの内部に有する細線を、検出器の検出面に対して垂直方向に、少なくとも2本配置するようにしたものである。
(4)上記(3)において、好ましくは、前記検出器は、2次元平面検出器であり、前記制御装置は、各細線の透過像の延長線が交わる点を求め、該交点の垂直線上に前記放射線源の存在を導出するようにしたものである。
(5)上記(3)において、好ましくは、前記制御装置は、前記校正用ファントムに垂直に配置した細線の長さと、任意の2つの細線の間隔と、透過像における該細線の上端部を結んだ線分長さと、該細線の下端部を結んだ線分長さから放射線源と検出器間の距離を導出するようにしたものである。
(6)上記(3)において、好ましくは、前記校正用ファントムの内部に有する細線を、検出器の検出面に対して水平方向に、かつ、高さ方向に間隔をおいて少なくとも2本配置するようにしたものである。
(7)上記(6)において、好ましくは、前記検出器は、2次元平面検出器であり、前記校正用ファントムの水平方向の細線は、少なくとも二組備え、前記制御装置は、水平かつ平行に配置した二組の細線のそれぞれの平行間隔と、二組の細線間の高さ方向の距離と、透過像における二組の細線のそれぞれの平行間隔から放射線源と検出器間の距離を導出するようにしたものである。
(8)上記(2)において、好ましくは、前記校正用ファントムに用いる細線は、タングステンなどの高密度材である。
(9)上記(2)において、好ましくは、前記校正用ファントムはアクリル中に細線を設置したものである。
(10)また、上記目的を達成するために、本発明は、放射線源と、該放射線源に対して検査対象物を挟んで配置されるとともに、前記放射線源から照射され、前記検査対象物を透過した透過放射線を検出する検出器と、前記放射線源と前記検出器とを前記検査対象物の長手方向であって、かつ同一方向に平行移動する移動装置とを有する放射線検査システムであって、前記放射線源は、それぞれ放射線を照射する方向が異なる複数の放射線源からなり、前記検出器は、前記複数の放射線源の異なる照射方向に対応して配置された複数の検出器からなり、前記複数の放射線源と前記複数の検出器を同一方向に移動して撮像データを得る制御装置とを備えるようにしたものである。
かかる構成により、高精細な画像が得られるとともに、検査時間も短縮できるものとなる。
かかる構成により、高精細な画像が得られるとともに、検査時間も短縮できるものとなる。
(11)さらに、上記目的を達成するために、本発明は、放射線源と、該放射線源に対して検査対象物を挟んで配置されるとともに、前記放射線源から照射され、前記検査対象物を透過した透過放射線を検出する検出器と、前記放射線源と前記検出器とを前記検査対象物の長手方向であって、かつ同一方向に平行移動する移動装置とを有する放射線検査システムを用いて、撮像データを得る放射線検査の撮像方法であって、前記放射線源から照射される照射方向が第1の方向であるときに、前記放射線源と前記検出器を同一方向に移動して撮像データを得、さらに、前記放射線源から照射される照射方向が第2の方向としたときに、前記検出器を前記放射線源から照射される放射線を検出できる位置に前記検出器を移動した後、さらに、前記放射線源と前記検出器を同一方向に移動して撮像データを得るようにしたものである。
かかる方法により、高精細な画像が得られるとともに、検査時間も短縮できるものとなる。
かかる方法により、高精細な画像が得られるとともに、検査時間も短縮できるものとなる。
本発明によれば、高精細な画像が得られるとともに、検査時間も短縮できるものとなる。
以下、図1〜図11を用いて、本発明の第1の形態による放射線検査システムの構成及び動作について説明する。
最初に、図1を用いて、本実施形態による放射線検査システムの全体構成について説明する。
図1は、本発明の第1の形態による放射線検査システムの全体構成を示すシステム構成図である。
最初に、図1を用いて、本実施形態による放射線検査システムの全体構成について説明する。
図1は、本発明の第1の形態による放射線検査システムの全体構成を示すシステム構成図である。
X線管102は、高圧電源(HV)201と冷却器(CL)202に接続されており、X線管システム制御部(XCU)203により常に安定した管電圧と管電流を実現する。
X線管102は、回転装置105により、矢印R1方向に回動可能である。X線管102の回転角は、中央制御部(CCU)205により制御される。X線管102は、2点鎖線で示す第1の照射位置106と、破線で示す第2の照射位置106’の2位置を取るように回転される。また、X線管102は、X線管移動装置(XMU)108により、矢印T1方向に移動可能である。X線管102の移動は、中央制御部(CCU)205により制御される。
検出器103は、被検体である配管104を透過したX線管102からのX線を検出する位置に配置される。すなわち、被検体である配管104を挟んで、X線管102と検出器103とは、対向配置される。検出器103は、2次元検出素子によりなり、シンチレータやシリコンなどの薄膜で形成され、X線を検出すると可視光を出し、この光はフォトダイオードにより電気信号へと変換される。検出器103の検出面は、検出器103の上面とする。フォトダイオードを含む電子回路207は、検出器103の下部に配置され、検出面を保護するカバー材208が検出器103の上面に設けられている。検出器制御部(DCU)204により、データ取り込みタイミングやデータ収集が実施される。
検出器103は、検出器移動装置(DMU)109により、矢印T1方向に移動可能である。検出器103の移動は、中央制御部(CCU)205により制御される。中央制御部(CCU)205は、X線管102を矢印T方向に移動制御する時は、同時に、検出器103も矢印T1方向に移動する。X線管102と検出器103は、相対的に同じ位置関係を保ちながら、同一方向に移動可能である。また、中央制御部(CCU)205は、X線管102を第1の照射位置106に回転指向した時は、検出器103は、図示する検出器103の位置とし、X線管102を第2の照射位置106’に回転させた時は、X線管102から放射されるX線を検出できる検出器103’の位置に、検出器103を移動させる。
X線管システム制御部203及び検出器制御部204は、中央制御部(CCU)205に接続されており、各機器の動作タイミング調整や、制御部内部にある演算装置にてデータ処理が実施される。装置の動作状態や、検査結果はモニタ206にて表示される。
次に、図2を用いて、本実施形態による放射線検査システムにおけるX線管と検出器の部分の詳細構成について説明する。
図2は、本発明の第1の形態による放射線検査システムにおけるX線管と検出器の部分の詳細構成図である。なお、図2において、図1と同一符号は、同一部分を示している。
図2は、本発明の第1の形態による放射線検査システムにおけるX線管と検出器の部分の詳細構成図である。なお、図2において、図1と同一符号は、同一部分を示している。
X線管102は、その内部にX線源101を有している。X線管102と、2次元検出素子によりなる検出器103は、対向配置されている。検査対象物である配管104は、X線管102と検出器103の間に配置される。
X線管102は、回転装置105により、矢印R1方向に回転する。X線管102の回転中心軸は、X線管102及び検出器103の進行方向T1に対して垂直であり、かつ、検出器103の検出面と平行である。これによりX線管102から放射されたX線も第1の照射位置106から第2の照射位置106’に、管の回転に追随して回転する。この照射方向の変化に対応して検出器103も位置を平行移動して検出器103’の位置となる。
X線管102の照射角θ1を30度とすると、第1の照射位置106とするには、検出器103の表面に垂直な線に対して、X線管102は、角度(θ1/2),すなわち、+15度回転させる。また、第2の照射位置106’とするには、検出器103の表面に垂直な線に対して、X線管102は、前述とは逆方向に角度(θ1/2),すなわち、−15度回転させる。
X線管102を第1の照射位置106としたとき、検出器103は、X線管102から放射されるX線を検出できる検出器103の位置に位置づけられる。また、X線管102を第2の照射位置106’としたとき、検出器103は、X線管102から放射されるX線を検出できる検出器103’の位置に位置づけられる。
X線管102を第1の照射位置106とし、検出器103は、X線管102から放射されるX線を検出できる検出器103の位置に位置づけられた状態で、X線管102と検出器103は、両者の相対位置を保持した状態で、配管104の長手方向、すなわち、図示の矢印T1で示す方向に、配管104の全長に亘って移動され、検査対象物104の透過データを取得する。次に、X線管102を第2の照射位置106’とし、検出器103は、X線管102から放射されるX線を検出できる検出器103’の位置に位置づけられた状態で、X線管102と検出器103は、配管104の長手方向、すなわち、図示の矢印T1で示す方向に、配管104の全長に亘って移動され、検査対象物104の透過データを取得する。
このように管のそれぞれの回転角度で取得することで、総合的な検査対象物の透過角度を拡大することが可能となる。例えば、照射角度が30度のX線管であれば、2回の回転による照射方向の変化により、60度の透過角度を確保できる。これにより、放射線源の照射角度を2倍とすることができるので、より高精細な画像を得ることができる。
また、例えば、配管の長さを1mとしたとき、1回のX線管102と検出器103の移動に要する時間は、例えば、3分である。本実施形態では、X線管102の第1の照射位置106と、第2の照射位置106’のそれぞれに対して、X線管102と検出器103の移動が必要なため、全体としての時間は、6分となる。
一方、従来、高精細な画像を得る方式として、放射線源と検出器が逆方向に移動するか、あるいはいずれか片方を固定してもう片方のみを平行移動する方式の場合、長さ1mの配管に対して、移動に要する時間は1分程度である。しかし、1回の移動で得られる配管の情報は、配管の長さ5cm程度であるため、1mの配管全体のついて情報を得るには、20回繰り返す必要があり、その場合、全体としての時間は20分となる。また、1回の移動で得られる配管の情報は、配管の長さ10cm程度とできる場合には、1mの配管全体について情報を得るには、10回繰り返す必要があり、その場合、全体としての時間は10分となる。
いずれにしても、本実施形態では、高精細な画像を得られ、かつ、検査に要する時間も短縮できる。
なお、以上の説明では、放射線源としてX線管について記載したが、他の放射線源についても同様であり、検出器と放射線源との相対位置を変えた透過データを取得することで透過角度を拡大することが可能となる。
また、以上の説明では、X線管102は、第1の照射位置と第2の照射位置の2位置をとるものとしたが、3位置以上とすることもできる。X線管102の照射角θ1を30度とすると、第1の照射位置は、検出器103の表面に垂直な線の方向とし、第2の照射位置は、検出器103の表面に垂直な線からX線管102を、+45度回転させる。また、第3の照射位置は、検出器103の表面に垂直な線に対して、X線管102を、前述とは逆方向に−45度回転させる。この3位置とすることで、照射角を実質的に90度とすることができる。
次に、図3を用いて、本実施形態による放射線検査システムにおける画像再構成領域について説明する。
図3は、本発明の第1の形態による放射線検査システムにおける画像再構成領域の説明図である。なお、図3において、図1と同一符号は、同一部分を示している。
図3は、本発明の第1の形態による放射線検査システムにおける画像再構成領域の説明図である。なお、図3において、図1と同一符号は、同一部分を示している。
本実施形態の装置構成においては、X線管102と検出器103は複数の相対位置で検査対象の透過データを取得し、これを再構成することで断層像を得る。画像再構成領域は、図3に示すような格子状301とすると、画像再構成を実施するにはX線源101と各相対位置における検出器103の各検出素子とを結ぶ線が画像再構成領域の格子301のどの箇所をどれくらいの長さ通過したかを正確に把握することが必要になる。そのためには、X線源101の検出器103からの位置と距離を知ることが必須である。さらに、検査の途中でX線源101と検出器103の相対位置が変化するため、検査対象物をセットした状態で位置を認識することも必要となる。
次に、図4を用いて、本実施形態による放射線検査システムにて用いる校正用ファントムについて説明する。
図4は、本発明の第1の形態による放射線検査システムにて用いる校正用ファントムの説明図である。図4(A)は側面であり、図4(B)は平面図である。
図4は、本発明の第1の形態による放射線検査システムにて用いる校正用ファントムの説明図である。図4(A)は側面であり、図4(B)は平面図である。
図4は、図3にて説明したX線源101と検出器103の相対位置を知るために用いる校正用ファントム401の構成を示している。校正用ファントム401は、アクリルなど剛性が高く、かつ比較的放射線の減衰率が小さい平板で形成されている。校正用ファントム401の内部には、タングステンなど放射線の減衰率が大きい部材を垂直に配置した垂直細線402が設けられている。校正用ファントム401の上面には、水平かつ平行に配置した2本一組の水平細線403aが配置され、同部材の下面には水平かつ平行に配置した2本一組の水平細線403bが配置されている。垂直細線402は、校正用ファントム401の上面又は下面に対して垂直に配置される。校正用ファントム401の上面と下面は、平滑かつ平行な面となっていることが望ましい。
なお、X線源から照射された放射線の照射方向において、X線が最初に入射する面を校正用ファントムの上面、上面に対向する面を下面とする。ファントム401を検出器103の前面に配置し、透過像を撮像する。
次に、図5を用いて、本実施形態による放射線検査システムにおいて校正用ファントムを用いる場合の構成について説明する。
図5は、本発明の第1の形態による放射線検査システムにおいて校正用ファントムを用いる場合の構成の説明図である。なお、図5において、図1及び図4と同一符号は、同一部分を示している。
図5は、本発明の第1の形態による放射線検査システムにおいて校正用ファントムを用いる場合の構成の説明図である。なお、図5において、図1及び図4と同一符号は、同一部分を示している。
本例では、放射線源としてX線源を使用する。X線源101を内部に有したX線管102と、2次元平面素子の検出器103は、検査対象物104を挟んで対向するように配置している。X線管102及び検出器103は、相対位置を固定された状態で、検査対象物104に対して移動する。
校正用ファントム401は、X線源101と検出器103の間に配置される。本例では、検出器103の上面にカバー材208を被せ、カバー材208の上面に校正用ファントム401を密着させている。カバー材208の上面に校正用ファントム401を密着させることで、検出器103の検出面と校正用ファントム401の垂直細線402とを垂直に位置決めすることが容易となる。
また、校正用ファントム401の上面・下面は、検出器103の検出面と平行であり、かつX線源101から照射されたX線106によって校正用ファントム内部の垂直細線402や水平細線403a,403bの透過像が検出器103にて検出できる位置に校正用ファントム401が設置される。
次に、図6を用いて、本実施形態による放射線検査システムにおいて校正用ファントムを用いる場合の垂直細線の透過像について説明する。
図6は、本発明の第1の形態による放射線検査システムにおいて校正用ファントムを用いる場合の垂直細線の透過像の説明図である。
図6は、本発明の第1の形態による放射線検査システムにおいて校正用ファントムを用いる場合の垂直細線の透過像の説明図である。
図6(A)は、本例における垂直細線の透過像を示している。本例において、検出器103は2次元検出面を有しているため、透過像は平面像として得られる。図6(A)において、垂直細線402が4本の場合である。なお、垂直細線402をX線源から見た場合、小さな点で表されるため、図6では垂直細線402を中抜きの丸印で表記している。
X線源101は1mm未満の微小な大きさであり、X線を放射状に照射している。そのため、垂直細線402の透過像601は、垂直細線402からX線源101を見込んだ方向の反対側に投影される。
したがって、図6(B)に示すように、それぞれの垂直細線402の透過像601a,601b,601c,601dを延長した線分602a,602b,602c,602dの交点603によって、検出面におけるX線源101の2次元配置を求めることができる。即ち、交点603から検出面の垂直方向(交点603の上部)にX線源101が位置する。なお、垂直細線402は、少なくとも2本以上あればX線源101の2次元配置を導出できる。但し、垂直細線402が2本の場合、2本の垂直細線402を結ぶ線分上にX線源101が位置しないことが必要条件となる。2本の垂直細線402を結ぶ線分上にX線源101が位置する場合、透過像を延長した2本の線分は同一軸となり、交点が現れないためである。
また、垂直細線402の透過像によりX線源101の2次元配置を導出するため、像の幅は極力細い方が望ましく、誤差を小さくすることが可能である。幅としては検出器103の素子程度が望ましい。よって、細線径も同様に検出器103の素子大きさと同程度とすることが望ましい。
ここで、垂直細線402の代わりに、丸孔を用いた場合、孔画像にボケが生じるため、楕円形の孔画像における扁平率を厳密に算出することは困難である。それに対して、細線を用いることで、細線の透過像から透過像を延長した線分の向きを正確に把握することができ、X線源101の2次元配置を導出して、高精度な位置決めが可能である。
なお、垂直細線402の数を増加することで位置精度を向上させることができる。具体的には、細線の数をn本とした場合、統計誤差は1/√nで減少する。
次に、図7を用いて、本実施形態による放射線検査システムにおける垂直細線による校正原理について説明する。
図7は、本発明の第1の形態による放射線検査システムにおける垂直細線による校正原理の説明図である。なお、図7において、図1及び図4と同一符号は、同一部分を示している。
図7は、本発明の第1の形態による放射線検査システムにおける垂直細線による校正原理の説明図である。なお、図7において、図1及び図4と同一符号は、同一部分を示している。
図7は、本例において垂直細線402によりX線源101と検出器103の検出面との距離を導出するための概念を示している。ここで、X線源101と検出器103の検出面又は垂直細線402との距離は、検出器203の検出面に対して垂直方向の軸におけるX線源101と検出器103の検出面又は垂直細線402との距離とする。垂直細線402を任意の2本選択し、細線の下端間の距離をL1、上端間の距離をL2とする。また、細線の高さをDとする。これら3つの数値は、校正用ファントム製作時に精密に調整可能である。また、X線源101から垂直細線102下端部までの距離をZ1、X線源101から垂直細線402上端部までの距離をZ2とし、X線源101と検出器103の検出面までの距離をHとする。これら3つの数値は未知数である。さらに、検出器203で得られた垂直細線402の透過像から、2つの下端部透過像の距離をL1′、上端部透過像の距離をL2′とする。
透過像の拡大率を下端部でr1、上端部でr2とすると、それぞれ、以下の式(1),式(2)のように表される。
r1=L1/L1’=Z1/H …(1)
r2=L2/L2’=Z2/H …(2)
これらを変形すると、以下の式(3),式(4)のように表される。
Z1=r1×H …(3)
Z2= r2×H …(4)
ここで、細線高さDはZ1とZ2の差であるから、細線高さDは、以下の式(5)により算出できる。
D=Z1−Z2=r1×H−r2×H=H(r1−r2)
∴H=D/(r1−r2)=D/(L1/L1’−L2/L2’) …(5)
これにより、既知の数値からX線源101と検出器103の検出面間の距離Hが導出される。なお、垂直細線のL1′,L2′は、細線透過像の頂点から導出している。
r1=L1/L1’=Z1/H …(1)
r2=L2/L2’=Z2/H …(2)
これらを変形すると、以下の式(3),式(4)のように表される。
Z1=r1×H …(3)
Z2= r2×H …(4)
ここで、細線高さDはZ1とZ2の差であるから、細線高さDは、以下の式(5)により算出できる。
D=Z1−Z2=r1×H−r2×H=H(r1−r2)
∴H=D/(r1−r2)=D/(L1/L1’−L2/L2’) …(5)
これにより、既知の数値からX線源101と検出器103の検出面間の距離Hが導出される。なお、垂直細線のL1′,L2′は、細線透過像の頂点から導出している。
次に、図8及び図9を用いて、本実施形態による放射線検査システムにおける水平細線による校正原理について説明する。
図8及び図9は、本発明の第1の形態による放射線検査システムにおける水平細線による校正原理の説明図である。なお、図8において、図1及び図4と同一符号は、同一部分を示している。
図8及び図9は、本発明の第1の形態による放射線検査システムにおける水平細線による校正原理の説明図である。なお、図8において、図1及び図4と同一符号は、同一部分を示している。
図8(A)に示すように、水平細線403a,403bの透過像から両者の間隔を算出し、X線源と検出器の検出面との距離を求めることも可能である。この場合、図8(B)に示すように、平行に配置した細線間隔からL1′,L2′を導出できるため、平行線の複数個所から導出した数値を平均化することでL1′とL2′の誤差を減少させることが可能である。また、透過像(即ち、X線減衰量)は縁の部分でボケを有している。ボケはX線の透過距離や、X線源の大きさに由来する。垂直細線の場合、垂直細線402の上端・下端部の透過像から距離L1′とL2′を導出しており、透過データの減衰曲線が急激かつ不均一に変化するため、精度よく距離を導出することが難しい。それに対し、水平細線403a,403bを用いると細線径方向のボケとなるため、透過距離は細線の軸中心から縁部に向けて連続的に減少し、X線減衰量901は滑らかな変化をする(図9)。それゆえ透過像での細線中央軸を高精度に導出可能となり、細線の透過像の平行間隔L1′,L2′を高精度に導くことができる。このL1′,L2′を上式(1)から式(5)に適用して距離Hを求めることが可能である。
また、図8(A)より、校正用ファントムの上面に設けた水平細線403aと下面に設けた水平細線403bは、両者の投影像が重ならないようにすることが望ましい。両者の投影像が重なると、透過像の平行間隔L1′,L2′を正確に求めることが困難な場合があるからである。
次に、図10を用いて、本実施形態による放射線検査システムにおける検査内容について説明する。
図10は、本発明の第1の形態による放射線検査システムにおける検査内容を示すフローチャートである。
図10は、本発明の第1の形態による放射線検査システムにおける検査内容を示すフローチャートである。
まず、現地にて装置を組立てる(手順1001)。
次に、X線管102を回転して照射方向を変化し、この照射方向に対応した位置に検出器103を平行移動する(手順1002)。
次に、校正用ファントムを検出器前面に取り付け、検出器に対する校正用ファントムの角度を調整する(手順1003)。これにより、ファントム中の垂直細線と水平細線がそれぞれ検出器の検出面に対して垂直方向,水平方向となるようにファントムは取り付けられる。そして、X線を照射してファントム内の垂直細線及び水平細線の透過像を取得(手順1004)した後に、各垂直細線の透過像を延長して交点座標を導出する(手順1005)。
次に、校正用ファントム上面と下面それぞれの水平細線の透過像の間隔を求める(手順1006)。そして、垂直細線又は水平細線の間隔、及び垂直細線又は水平細線による透過像の間隔を用いてX線源と検出器検出面間の距離を導出する(手順1007)。
つぎに、手順1005により求められた検出面に対するX線源の2次元配置及び手順1007により求められた放射線源と検出器の検出面との距離に基づき、検出器の各検出素子とX線源との幾何配置を決定する(手順1008)。
その後校正用ファントムを取り外し(手順1009)、配管を撮像する(手順1010)。配管撮像はX線源と検出器の並進移動によりデータ収集がなされる。撮像続行・終了の判定を実施し(手順1011)、続行の場合引き続きX線管102の回転、検出器103の平行移動後の校正用ファントムによるアライメントを実施して、X線源101と検出器103のそれぞれの相対位置による幾何配置を取得しながら配管の撮像データを取得することを所望の回数繰り返す。
それぞれの相対位置でのアライメントにより導出した幾何配置により、再構成領域において取得データが通過する経路を導出し、この結果から画像を再構成して、配管断層像を得る(手順1012)。
次に、図11を用いて、本実施形態による放射線検査システムにおいて用いる校正用ファントムの製造方法について説明する。
図11は、本発明の第1の形態による放射線検査システムにおいて用いる校正用ファントムの製造方法の説明図である。
図11は、本発明の第1の形態による放射線検査システムにおいて用いる校正用ファントムの製造方法の説明図である。
校正用ファントムは、3つの部材から構成される。図11(A)は、第1の部材1101aの側面図である。第1の部材1101aは、1個用いられる。図11(B)は、第2の部材1101bの側面図である。第2の部材1101bは、2個用いられる。
校正用ファントムを構成する部材1101a及び1101bは、校正用ファントムに設けられた垂直細線102の中心軸を通る平面で切断することにより、3つの部材に分割されている。部材1101aの側面には、部材1101aの上面に対して垂直方向に垂直細線402が接着されている。また、2つの部材1101bの側面には、垂直細線402を収納できる程度の溝1102が設けられている。
図11(C)は、3つの部材により校正用ファントムを製造する際の分解上面図である。垂直細線402が溝1102に嵌め込まれるように部材1101a及び1101bを接合することで、一つの校正用ファントムを容易に製作することができる。また、垂直細線の位置精度や、角度精度が保持できる。
なお、以上の説明では、検出器103のカバー材120と校正用ファントム401を密着させているものとしたが、検出器103のカバー材120と校正用ファントム401との間に空間を設けていてもよいものである。検出器103の検出面に対して校正用ファントム401の垂直細線402が略垂直となっていれば、前述の数式と同様の考え方でX線源の2次元配置及びX線源と検出器との距離を求めることができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、放射線源から検出器に照射される放射線ビームの広がり角が制限される場合の撮像条件においても、十分な透過角度を持った撮像データ取得が可能となり、高分解能画像再構成が可能となる。また、その際に検査の要する時間を短縮することができる。
次に、図12を用いて、本発明の第2の形態による放射線検査システムの構成及び動作について説明する。なお、本実施形態による放射線検査システムの全体構成は、図1に示したものと同様である。また、本実施形態による放射線検査システムにおけるX線管と検出器の部分の詳細構成は、図2に示したものと同様である。
図12は、本発明の第2の形態による放射線検査システムにおいて校正用ファントムを用いる場合の構成の説明図である。なお、図12において、図1及び図4と同一符号は、同一部分を示している。
図12は、本実施例において垂直細線402によりX線源101と検出器103との距離を導出するための概念を示している。
図4に示した例との相違点は、図4の例では、検出器103の上部にカバー材120を取り付けていたのに対して、本実施形態では、このカバー材120を取り付けない構造としている点である。そのため、垂直細線402の下端部の間隔L1は、検出器の検出面における透過像の間隔L1′と等しくなる。
この場合、L1=L1′となり、前述の式(5)が、以下の式(6)
H=D/(1−L2/L2’) …(6)
と表される。従って、本例では、式(6)によって、X線源と検出器検出面との距離を導出することが可能である。
H=D/(1−L2/L2’) …(6)
と表される。従って、本例では、式(6)によって、X線源と検出器検出面との距離を導出することが可能である。
本実施形態によっても、放射線源から検出器に照射される放射線ビームの広がり角が制限される場合の撮像条件においても、十分な透過角度を持った撮像データ取得が可能となり、高分解能画像再構成が可能となる。また、その際に検査の要する時間を短縮することができる。
次に、図13を用いて、本発明の第3の形態による放射線検査システムの構成及び動作について説明する。
図13は、本発明の第3の形態による放射線検査システムの構成を示すシステム構成図である。なお、図13において、図1と同一符号は、同一部分を示している。
図13は、本発明の第3の形態による放射線検査システムの構成を示すシステム構成図である。なお、図13において、図1と同一符号は、同一部分を示している。
本実施形態では、2個のX線管102,102Aと、2個の検出器103,103Aを備えている。X線管102,102Aは、それぞれ配管軸方向に対して逆向きに回転した配置で固定されている。また、各X線管に対応している検出器103,103Aは、それぞれのX線管102,102Aの照射野に適した位置に固定されている。
X線管102は、図2における第1の照射位置106を有するX線管に相当する。検出器103は、X線管102からのX線が照射される位置に配置される。X線管102Aは、図2における第2の照射位置106’を有するX線管に相当する。検出器103Aは、X線管102AからのX線が照射される位置に配置される。
この例においても、各X線源101と検出器103との幾何配置は、前述の校正用ファントム401を用いて導出する。
本実施形態によっても、放射線源から検出器に照射される放射線ビームの広がり角が制限される場合の撮像条件においても、十分な透過角度を持った撮像データ取得が可能となり、高分解能画像再構成が可能となる。また、その際に検査の要する時間は、1回の走査で済むため、図1に示した例の半分に短縮することができる。
以上説明した本発明は、放射線源と検出器を用いた検査装置に利用でき、プラントにおける配管の減肉検査や3次元形状データ取得に活用できる。
101…X線源
102…X線管
103…検出器
105…回転装置
108,109…移動装置
401…校正用ファントム
402…垂直細線
403…水平細線
102…X線管
103…検出器
105…回転装置
108,109…移動装置
401…校正用ファントム
402…垂直細線
403…水平細線
Claims (11)
- 放射線源と、
該放射線源に対して検査対象物を挟んで配置されるとともに、前記放射線源から照射され、前記検査対象物を透過した透過放射線を検出する検出器と、
前記放射線源と前記検出器とを前記検査対象物の長手方向であって、かつ同一方向に平行移動する移動装置と
を有する放射線検査システムであって、
前記放射線源が平行移動する軸方向に対して照射方向を回転する回転機構と、
前記放射線源から照射される照射方向が第1の方向であるときに、前記移動装置を制御して、前記放射線源と前記検出器を同一方向に移動して撮像データを得、さらに、前記回転機構を制御して、前記放射線源から照射される照射方向が第2の方向であるときに、前記移動装置を制御して、前記検出器を前記放射線源から照射される放射線を検出できる位置に前記検出器を移動した後、さらに、前記放射線源と前記検出器を同一方向に移動して撮像データを得る制御装置とを備えることを特徴とする放射線検査システム。 - 請求項1記載の放射線検査システムにおいて、
前記放射線源と前記検出器との間に、放射線の減衰率の大きな細線を内部に有する校正用ファントムを設置し、
前記制御装置は、前記ファントム中にある細線の透過像を撮像し、該透過像の形状から該放射線源の位置と、前記放射線源と前記検出器の間の距離を導出するアライメント方法を用いることを特徴とする放射線検査システム。 - 請求項2記載の放射線検査システムにおいて、
前記校正用ファントムの内部に有する細線を、検出器の検出面に対して垂直方向に、少なくとも2本配置することを特徴とする放射線検査システム。 - 請求項3記載の放射線検査システムにおいて、
前記検出器は、2次元平面検出器であり、
前記制御装置は、各細線の透過像の延長線が交わる点を求め、該交点の垂直線上に前記放射線源の存在を導出することを特徴とする放射線検査システム。 - 請求項3記載の放射線検査システムにおいて、
前記制御装置は、前記校正用ファントムに垂直に配置した細線の長さと、任意の2つの細線の間隔と、透過像における該細線の上端部を結んだ線分長さと、該細線の下端部を結んだ線分長さから放射線源と検出器間の距離を導出することを特徴とする放射線検査システム。 - 請求項3記載の放射線検査システムにおいて、さらに、
前記校正用ファントムの内部に有する細線を、検出器の検出面に対して水平方向に、かつ、高さ方向に間隔をおいて少なくとも2本配置することを特徴とする放射線検査システム。 - 請求項6記載の放射線検査システムにおいて、
前記検出器は、2次元平面検出器であり、
前記校正用ファントムの水平方向の細線は、少なくとも二組備え、
前記制御装置は、水平かつ平行に配置した二組の細線のそれぞれの平行間隔と、二組の細線間の高さ方向の距離と、透過像における二組の細線のそれぞれの平行間隔から放射線源と検出器間の距離を導出することを特徴とする放射線検査システム。 - 請求項2記載の放射線検査システムにおいて、
前記校正用ファントムに用いる細線は、タングステンなどの高密度材であることを特徴とする放射線検査システム。 - 請求項2記載の放射線検査システムにおいて、
前記校正用ファントムはアクリル中に細線を設置したことを特徴とする放射線検査システム。 - 放射線源と、
該放射線源に対して検査対象物を挟んで配置されるとともに、前記放射線源から照射され、前記検査対象物を透過した透過放射線を検出する検出器と、
前記放射線源と前記検出器とを前記検査対象物の長手方向であって、かつ同一方向に平行移動する移動装置と
を有する放射線検査システムであって、
前記放射線源は、それぞれ放射線を照射する方向が異なる複数の放射線源からなり、
前記検出器は、前記複数の放射線源の異なる照射方向に対応して配置された複数の検出器からなり、
前記複数の放射線源と前記複数の検出器を同一方向に移動して撮像データを得る制御装置とを備えることを特徴とする放射線検査システム。 - 放射線源と、 該放射線源に対して検査対象物を挟んで配置されるとともに、前記放射線源から照射され、前記検査対象物を透過した透過放射線を検出する検出器と、前記放射線源と前記検出器とを前記検査対象物の長手方向であって、かつ同一方向に平行移動する移動装置とを有する放射線検査システムを用いて、撮像データを得る放射線検査の撮像方法であって、
前記放射線源から照射される照射方向が第1の方向であるときに、前記放射線源と前記検出器を同一方向に移動して撮像データを得、さらに、前記放射線源から照射される照射方向が第2の方向としたときに、前記検出器を前記放射線源から照射される放射線を検出できる位置に前記検出器を移動した後、さらに、前記放射線源と前記検出器を同一方向に移動して撮像データを得ることを特徴とする放射線検査の撮像方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2008126197A JP2009276142A (ja) | 2008-05-13 | 2008-05-13 | 放射線検査システム及び放射線検査の撮像方法 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012107877A (ja) * | 2010-11-15 | 2012-06-07 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 放射線検査システム |
JP2012189517A (ja) * | 2011-03-13 | 2012-10-04 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | X線ct装置の校正及び評価用の標準ゲージ、並びに該x線ct装置の校正及び評価用の標準ゲージを用いたx線ct装置の校正方法及び評価方法 |
WO2016190218A1 (ja) * | 2015-05-26 | 2016-12-01 | 株式会社島津製作所 | 測定方法および放射線撮影装置 |
WO2023248583A1 (ja) * | 2022-06-21 | 2023-12-28 | 富士フイルム株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法、及び情報処理プログラム |
-
2008
- 2008-05-13 JP JP2008126197A patent/JP2009276142A/ja active Pending
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