JP2011145127A - Radiation measurement apparatus - Google Patents

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JP2011145127A JP2010004835A JP2010004835A JP2011145127A JP 2011145127 A JP2011145127 A JP 2011145127A JP 2010004835 A JP2010004835 A JP 2010004835A JP 2010004835 A JP2010004835 A JP 2010004835A JP 2011145127 A JP2011145127 A JP 2011145127A
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Yasushi Ichizawa
康史 市沢
Yoshihiko Ohigata
祐彦 大日方
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Yokogawa Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiation measurement apparatus for simultaneously and independently calculating the film thicknesses of a plurality of layers by combining a single radiation source and different scintillators. <P>SOLUTION: In the radiation measurement apparatus for irradiating a measurement target with a radiation emitted from the same radiation source; transmitting it through the measurement target; and measuring the physical quantity of the measurement target from the quantity of the transmitted radiation, the transmitted radiation is detected by different types of detectors whose materials and thicknesses are different. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、放射線(例えばX線,ベータ線、ガンマ線等)を用いた放射線測定装置に関し、1つの線源に対して複数の異なるシンチレータを具備した検出器を用い、特に高エネルギーを十分に受け止める結晶シンチレータと高エネルギーは大部分を透過するプラスチックシンチレータを組み合わせ、夫々のシンチレータを透過する線量の割合からエネルギー弁別を含む厚さ測定を行う放射線測定装置に関するものである。   The present invention relates to a radiation measurement apparatus using radiation (for example, X-rays, beta rays, gamma rays, etc.), and uses a detector having a plurality of different scintillators for one radiation source, and particularly sufficiently receives high energy. The present invention relates to a radiation measurement apparatus that combines a crystal scintillator and a plastic scintillator that transmits most of the scintillator, and performs thickness measurement including energy discrimination from the ratio of the dose that passes through each scintillator.

X線を用いた透視による解析や検査はX線の透過強度を画像化したもので、それを画像処理することでX線の強度情報を得ている。しかし、X線の強度情報のみでは物質の影絵を見ているに過ぎず、物質内部の形状はわかっても材質や状態を詳しく知るには限界がある。一方、人間の目は光の強度情報だけでなく、光の波長(色)情報を捉えることが出来るため、物質の材質や状態を詳しく認識することが出来る。X線の強度情報を捉えるだけではなく、X線の持つエネルギー(波長)情報を捉えることが出来れば内部の材質や状態を解析することができる。   X-ray fluoroscopic analysis and inspection are images of X-ray transmission intensity, and X-ray intensity information is obtained by image processing. However, X-ray intensity information alone is only looking at the shadow of the substance, but there are limits to knowing the material and state in detail even if the shape inside the substance is known. On the other hand, since the human eye can capture not only the light intensity information but also the light wavelength (color) information, the material and state of the substance can be recognized in detail. In addition to capturing X-ray intensity information, if the energy (wavelength) information of X-rays can be captured, the internal material and state can be analyzed.

図6はX線、β線の2種類の線源1a,1bを用いて異なる素材の厚さ(坪量)を測る装置の一例を示す要部斜視図およびブロック構成図である。被測定物は矢印P方向へ一定速度で流れており、それぞれの線源1a,1bに対して夫々の検出器(電離箱2a,2b)が正対した位置に配置してある。夫々の線源1a,1bと検出器2a,2bを搭載した異なるフレーム(11a:x線測定装置,11b:β線測定装置)で、x線源1aは電源回路11cおよびx線駆動回路11dを介して、β線源1bはシャッタ駆動回路1eを介して被測定物(シート)の同一箇所を測定できる様に構成されている。被測定物3としては例えば、磁気フィルムで薄いベースシート上に異なる物質(磁性体)を薄く塗布(蒸着)した複合材料などであり、塗布(蒸着)量及びベースシートの厚さをそれぞれ測るような用途に用いられる。   FIG. 6 is a main part perspective view and a block configuration diagram showing an example of an apparatus for measuring the thickness (basis weight) of different materials using two types of X-ray and β-ray sources 1a and 1b. The object to be measured flows at a constant speed in the direction of arrow P, and the respective detectors (ionization chambers 2a and 2b) are arranged at the positions facing the radiation sources 1a and 1b. In different frames (11a: x-ray measuring device, 11b: β-ray measuring device) equipped with respective radiation sources 1a, 1b and detectors 2a, 2b, the x-ray source 1a includes a power supply circuit 11c and an x-ray drive circuit 11d. Accordingly, the β-ray source 1b is configured to be able to measure the same portion of the object to be measured (sheet) via the shutter drive circuit 1e. The measurement object 3 is, for example, a composite material in which different substances (magnetic materials) are thinly applied (deposited) on a thin base sheet with a magnetic film, and the amount of application (deposition) and the thickness of the base sheet can be measured respectively. Used for various purposes.

透過測定方式の吸収の式は、測定厚さをx、透過前の検出器出力をI0、透過後の検出器出力をIとすると、I=I0exp(-μx)と表わすことができる。吸収係数μは、β線源の場合はそのエネルギーによって一定値に定まり、被測定物3には影響されない特徴があるため、測定厚さ範囲によって線源の種類を選ぶことになる。 The absorption equation of the transmission measurement method can be expressed as I = I 0 exp (−μx) where x is the measurement thickness, I 0 is the detector output before transmission, and I is the detector output after transmission. . In the case of a β-ray source, the absorption coefficient μ is determined to be a constant value depending on its energy and is not affected by the DUT 3. Therefore, the type of the radiation source is selected according to the measurement thickness range.

紙・プラスチック等の測定には、通常85Krまたは147Pmのような弱いエネルギーのβ線源が使用される。
X線の場合は被測定物3によっても吸収係数は変化するので測定範囲を考慮して管電圧を最適に選ぶ必要がある。紙やシート材の例では品種や厚さにより変化し、μ=a*x+b(a,bは品種によって決まる定数)と表すことができる。4.5keVのX線の例では、磁気フィルムのベースシートに対し磁性層では約5倍の吸収係数を示す。
For measurement of paper, plastic, etc., a weak energy β-ray source such as 85 Kr or 147 Pm is usually used.
In the case of X-rays, since the absorption coefficient varies depending on the object to be measured 3, it is necessary to optimally select the tube voltage in consideration of the measurement range. In the example of paper or sheet material, it varies depending on the type and thickness, and can be expressed as μ = a * x + b (a and b are constants determined by the type). In the example of 4.5 keV X-rays, the magnetic layer has an absorption coefficient about 5 times that of the base sheet of the magnetic film.

透過してきた厚さ情報を持った放射線はキセノンなどの希ガスを封じた電離箱2a,2bで検出される。この際、X線、β線いずれの場合においても線源1a,1bと検出器(電離箱2a,2b)間の空気層も同時に測定してしまうため、この空気層の温度変化の影響が大きい。この影響を除くために、空気層の温度を温度検出器6a,6bで検出して温度補償し、電離箱の微小検出電流を増幅回路4a,4b(プリアンプ)で増幅する。   The transmitted radiation with thickness information is detected by ionization chambers 2a and 2b containing a rare gas such as xenon. At this time, the air layer between the radiation sources 1a and 1b and the detectors (ionization chambers 2a and 2b) is also measured at the same time in both cases of X-rays and β-rays. . In order to eliminate this influence, the temperature of the air layer is detected by the temperature detectors 6a and 6b to compensate the temperature, and the minute detection current of the ionization chamber is amplified by the amplifier circuits 4a and 4b (preamplifier).

その出力はA/D変換器5a,5bでA/D変換されて演算部16(マイクロコンピュータ)に含まれる信号処理部7a,7bへ送られて演算に供される。信号処理部7a,7bでは、予め被測定物3と同一の材質であって厚さの異なる坪量が既知の試料の測定により作成された検量線の校正データ8a,8bと比較することにより、所望材質の厚さを判定することが出来る。これを測定に用いる夫々の線源1a,1bについて行っておき、記憶部(図示せず)に格納しておく。特に、上記に示した複合材料による積層の材料で夫々の厚さを求める際には、夫々の線源により得られた測定値が材料毎の吸収係数と厚さの積の総和である事から、これを比較演算処理部9で連立演算として解く事により算出が可能となる。
なお、それらの厚さ情報は表示部や生産管理サーバ10へ送出される。
The output is A / D converted by the A / D converters 5a and 5b, sent to the signal processing units 7a and 7b included in the calculation unit 16 (microcomputer), and used for calculation. In the signal processing units 7a and 7b, by comparing with calibration data 8a and 8b of a calibration curve prepared by measurement of a sample having the same material as the object 3 to be measured and having a different basis weight in advance, The thickness of the desired material can be determined. This is performed for each of the radiation sources 1a and 1b used for measurement and stored in a storage unit (not shown). In particular, when determining the thickness of each of the laminated materials using the composite materials described above, the measured value obtained from each radiation source is the sum of the product of the absorption coefficient and thickness for each material. This can be calculated by solving it as simultaneous calculations in the comparison calculation processing section 9.
The thickness information is sent to the display unit and the production management server 10.

また、センサ部(線源1a,1bおよび電離箱2a,2b)は被測定物(シート)の幅方向に機械的に走査され、厚さの幅方向分布を測定できるように構成されている。双方の測定ポイントは同一箇所を比較演算できるように同期をとっている。   The sensor units (the radiation sources 1a and 1b and the ionization chambers 2a and 2b) are configured to be mechanically scanned in the width direction of the object to be measured (sheet) and to measure the thickness distribution in the width direction. Both measurement points are synchronized so that the same location can be compared and calculated.

特開2004−271333JP 2004-271333 A

ところで、上記従来の放射線測定装置においては、
1)異なる線源を2台搭載するとともに、測定装置を2台配置したシステム構成にしなければならないため、システム価格が高価となり、また、線源や検出器のスペースも2台分必要になる。
2)2つの線源の安定制御(安定駆動)にそれぞれ独立した制御機構を設ける必要がある。特に、成膜の高速化により同一位置を測定するための同期制御は困難になってきている。また、同一位置を正確にトラッキング(線源及び検出器のシート幅方向及びシート流れ方向への走査位置)ができない場合には測定誤差を大きくする事になる。
3)線源の経時変化補正の如何によって、測定精度が悪くなる可能性がある。
という課題があった。
By the way, in the conventional radiation measuring apparatus,
1) A system configuration in which two different radiation sources are installed and two measuring devices are arranged, resulting in an expensive system price and a space for two radiation sources and detectors.
2) It is necessary to provide independent control mechanisms for stable control (stable drive) of the two radiation sources. In particular, synchronous control for measuring the same position has become difficult due to the high speed of film formation. Further, when the same position cannot be accurately tracked (scanning positions of the radiation source and detector in the sheet width direction and the sheet flow direction), the measurement error is increased.
3) The measurement accuracy may be deteriorated depending on how the radiation source is corrected over time.
There was a problem.

従って本発明は、複層膜厚の測定のために2つの線源を用いなくても、1つの線源と異なるシンチレータの組み合わせにより高精度にエネルギー弁別が行える安価でコンパクトな装置を用いて複層膜厚の同時独立算出を可能にすることを目的としている。   Therefore, the present invention can be realized by using an inexpensive and compact apparatus that can perform energy discrimination with high accuracy by combining different scintillators with one radiation source without using two radiation sources to measure the multilayer film thickness. It is intended to enable simultaneous and independent calculation of layer thickness.

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の放射線測定装置の発明は、
同一線源から照射された放射線を被測定物に照射して透過させ、透過した透過線量から被測定物の物理量を測定する放射線測定装置において、透過した放射線を材質または厚さを含む種類の異なる複数の検出器により検出することを特徴とする。
In order to achieve such a problem, the invention of the radiation measuring apparatus according to claim 1 of the present invention is:
In a radiation measuring apparatus that measures the physical quantity of an object to be measured from the transmitted dose by irradiating the object to be measured with radiation irradiated from the same radiation source, the transmitted radiation is of different types including material or thickness. Detection is performed by a plurality of detectors.

請求項2においては、請求項1に記載の放射線測定装置において、
前記複数の検出器のうちの少なくとも一つは前記放射線のエネルギー弁別を行うことを特徴とする。
In Claim 2, in the radiation measuring apparatus of Claim 1,
At least one of the plurality of detectors performs energy discrimination of the radiation.

請求項3においては、請求項1または2に記載の放射線測定装置において、
前記複数の検出器のうちの少なくとも一つは放射線に対してエネルギー感度の異なる直接変換型半導体検出器を用いることを特徴とする。
In Claim 3, In the radiation measuring device of Claim 1 or 2,
At least one of the plurality of detectors uses a direct conversion semiconductor detector having different energy sensitivity to radiation.

請求項4においては、請求項1乃至3に記載の放射線測定装置において、
前記複数の検出器のうちの少なくとも一つは数keVの低エネルギー域から数MeV程度までの高エネルギー域まで吸収が可能な検出器であることを特徴とする。
In Claim 4, in the radiation measuring apparatus of Claims 1 thru | or 3,
At least one of the plurality of detectors is a detector capable of absorbing from a low energy region of several keV to a high energy region of about several MeV.

請求項5においては、請求項1乃至3に記載の放射線測定装置において、
前記複数の検出器のうちの少なくとも一つは数keVの低エネルギー域から数MeV程度までの高エネルギー域まで感度特性を有し、高エネルギー域では吸収が不十分であって連続的に透過特性が減少を示す吸収性の低いシンチレータもしくは直接変換型半導体検出器であることを特徴とする。
In Claim 5, in the radiation measuring apparatus of Claims 1 thru | or 3,
At least one of the plurality of detectors has a sensitivity characteristic from a low energy range of several keV to a high energy range of about several MeV, and in the high energy range, absorption is insufficient and transmission characteristics continuously. Is a scintillator or a direct conversion type semiconductor detector having a low absorptivity, which shows a decrease.

請求項6においては、請求項1乃至4に記載の放射線測定装置において、
前記複数の検出器のうちの少なくとも一つはNaI(TI)(ヨウ化ナトリウム(タリウム))やCsI(Tl)(ヨウ化セシウム(タリウム))を含む結晶系のシンチレータであって、高エネルギー域を十分に吸収する厚さを持たせた検出器であることを特徴とする。
In Claim 6, in the radiation measuring apparatus of Claims 1 thru | or 4,
At least one of the plurality of detectors is a crystalline scintillator containing NaI (TI) (sodium iodide (thallium)) or CsI (Tl) (cesium iodide (thallium)), and has a high energy range. It is a detector having a thickness that sufficiently absorbs water.

請求項7においては、請求項1乃至4に記載の放射線測定装置において、
前記複数の検出器のうちの少なくとも一つは、PVT(ポリビニールトルエン)やGOS(Ce(Gd2(SiO4)O:Ce))やGd2O2S:Tb(酸硫化ガドリニウム)の少なくとも一つを配合した蛍光紙またはプラスチックシンチレータであって、高エネルギー域では吸収が不十分であって透過の割合を制御した厚さであることを特徴とする。
In Claim 7, in the radiation measuring apparatus of Claims 1 thru | or 4,
At least one of the plurality of detectors includes at least PVT (polyvinyl toluene), GOS (Ce (Gd 2 (SiO 4 ) O: Ce)), and Gd 2 O 2 S: Tb (gadolinium oxysulfide). It is a fluorescent paper or plastic scintillator blended with one, and is characterized by insufficient absorption in a high energy range and a controlled thickness of transmission.

本発明によれば以下のような効果がある。
請求項1〜7によれば、
1.線源が1つで済むため、システム価格が低く抑えられ、またスペースも2台分の測定フレームが不要になるため、フットプリントに有利であり生産ラインの設置空間短縮に寄与する。
2.線源の安定制御(安定駆動)は1つの線源について行えば良いため、1つの制御機構で済む。
3.透過特性の校正も、1つの線源から得られ、事前の校正データ取得が容易である。
4.線源の経時変化補正が高精度でなくても、夫々の検出器は1つの線源に同期して依存するためエネルギー弁別精度が悪くならない。
5.密度が大きく(原子番号の大きい)厚さの薄い被測定物と密度が小さく(原子番号の小さい)厚い被測定物で透過線量が同じであっても、材質(物質)により区別が可能になる。
The present invention has the following effects.
According to claims 1 to 7,
1. Since only one radiation source is required, the system price is kept low, and the measurement frame for two units is not required, which is advantageous for the footprint and contributes to shortening the installation space of the production line.
2. Since stable control (stable drive) of the radiation source may be performed for one radiation source, only one control mechanism is required.
3. Transmission characteristics can also be calibrated from a single source, making it easy to obtain calibration data in advance.
4). Even if the correction of the aging of the radiation source is not highly accurate, the energy discrimination accuracy does not deteriorate because each detector depends on one radiation source in synchronization.
5. Even if the penetration dose is the same for a thin object to be measured with a large density (with a large atomic number) and a thick object with a small density (with a small atomic number), the material (substance) can be distinguished. .

本発明の実施形態の一例を示す要部斜視図(a)、および要部ブロック構成図(b)である。FIG. 2 is a perspective view of a main part showing an example of an embodiment of the present invention, and a block diagram of a main part (b). NaI(TI)のエネルギーレベルに対するシンチレータの吸収特性を示す図である。It is a figure which shows the absorption characteristic of the scintillator with respect to the energy level of NaI (TI). PVTのエネルギーレベルに対するシンチレータの吸収特性を示す図である。It is a figure which shows the absorption characteristic of the scintillator with respect to the energy level of PVT. 演算部の処理についての説明図である。It is explanatory drawing about the process of a calculating part. 検出器の出力に対する検出素子の出力レベルを模式的に示す図(a)および層別した画素毎に画像を分けて表示した図(b)である。FIG. 5A is a diagram schematically showing the output level of the detection element with respect to the output of the detector, and FIG. 従来の放射線測定装置の一例を示す要部斜視図(a)およびブロック構成図(b)である。It is a principal part perspective view (a) and a block block diagram (b) which show an example of the conventional radiation measuring device.

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図1(a,b)に本発明の構成図を示す。図1(a)は要部斜視図、図1(b)は要部ブロック構成図である。これらの図において、従来例の図6と同一要素には同一符号を付している。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 (a, b) shows a configuration diagram of the present invention. FIG. 1A is a perspective view of a main part, and FIG. 1B is a block diagram of the main part. In these figures, the same elements as those in the conventional example shown in FIG.

X線またはβ線またはγ線などの放射線源21に正対する位置に第1シンチレータを具備する第1検出器(ラインセンサ・・・カメラ)22aと第2シンチレータを具備する第2検出器(ラインセンサ)22bを近接させ且つ、被測定物の搬送方向Pに対して直行するように併設してある。また、余分な放射線が漏れないようにコリメータ23や照射筒(図示せず)などが設けられている。   A first detector (line sensor... Camera) 22a having a first scintillator and a second detector (line) having a second scintillator at a position facing the radiation source 21 such as X-ray, β-ray or γ-ray. Sensor) 22b is provided close to the sensor and 22b so as to be perpendicular to the conveyance direction P of the measurement object. Further, a collimator 23, an irradiation tube (not shown), and the like are provided so that excess radiation does not leak.

第1検出器22aと第2検出器22bは上面が略一致するように揃えてあり、被測定物 (シート状試料)3は夫々のセンサの上空を通過するものとし、夫々のセンサの検出部間の距離と被測定物の搬送速度から、第1検出器22aと第2検出器22bは同一の測定箇所を同期して演算できるように構成されている。   The first detector 22a and the second detector 22b are aligned so that the upper surfaces thereof are substantially coincident with each other, and the object to be measured (sheet-like sample) 3 passes over the respective sensors, and the detection portions of the respective sensors. The first detector 22a and the second detector 22b are configured so that the same measurement location can be calculated in synchronization with the distance between them and the conveyance speed of the object to be measured.

夫々の検出器には、透過線量に応じた微小検出電流をプリアンプ部4a,4bで高精度な高抵抗を用いて電圧に変換し、A/D変換器5a,5bでA/D変換して演算処理部7a,7bに送る。一方、空気層の温度変化による影響を除くために、空気層の温度及び検出器温度、線源温度を検出し温度補償し、演算処理部7a,7bにて校正データ8a,8bを用いて正規化及び検量線演算を行う。   In each detector, a minute detection current corresponding to the transmitted dose is converted into a voltage using a high-precision high resistance in the preamplifier units 4a and 4b, and A / D converted by the A / D converters 5a and 5b. It is sent to the arithmetic processing units 7a and 7b. On the other hand, in order to eliminate the influence of the temperature change of the air layer, the temperature of the air layer, the detector temperature, and the source temperature are detected and temperature compensation is performed, and the arithmetic processing units 7a and 7b are used to correct the data Perform calibration and calibration curve calculations.

前記第1シンチレータは低エネルギー域(数KeV)から高エネルギー域(数MeV)までの吸収特性のある、例えば、NaI(TI)(ヨウ化ナトリウム(タリウム))やCsI(Tl)(ヨウ化セシウム(タリウム))などの結晶系シンチレータが用いられる。
図2はNaI(TI)のエネルギーレベルに対するシンチレータの吸収特性を示す図である。横軸に放射線エネルギーを縦軸に吸収(%)を示している。
The first scintillator has an absorption characteristic from a low energy range (several KeV) to a high energy range (several MeV), for example, NaI (TI) (sodium iodide (thallium)) or CsI (Tl) (cesium iodide). Crystalline scintillators such as (thallium)) are used.
FIG. 2 is a diagram showing the absorption characteristics of the scintillator with respect to the energy level of NaI (TI). The horizontal axis represents radiation energy and the vertical axis represents absorption (%).

一方、第2シンチレータは、PVT(ポリビニールトルエン)やGOS(Ce(Gd2(SiO4)O:Ce))やGd2O2S:Tb(酸硫化ガドリニウム)に代表されるプラスチックシンチレータなどの安価で使い勝手のよいシンチレータで、検出エネルギー領域は10-100KeV程度であり、それ以上の高エネルギー域ではシンチレータに吸収されず透過してしまい燐光にあまり寄与しない特性を示すものである。 On the other hand, the second scintillator is a plastic scintillator represented by PVT (polyvinyltoluene), GOS (Ce (Gd 2 (SiO 4 ) O: Ce)) and Gd 2 O 2 S: Tb (gadolinium oxysulfide). It is an inexpensive and easy-to-use scintillator with a detection energy range of about 10-100 KeV, and in the higher energy range, it is not absorbed by the scintillator and is transmitted and exhibits a characteristic that does not contribute much to phosphorescence.

図3はPVTのエネルギーレベルに対するシンチレータの吸収特性を示す図である。横軸に放射線エネルギーを縦軸に吸収(%)を示している。   FIG. 3 is a graph showing the absorption characteristics of the scintillator with respect to the energy level of PVT. The horizontal axis represents radiation energy and the vertical axis represents absorption (%).

図4は演算部の処理についての説明図である。結晶シンチレータ(第1シンチレータ)と、プラスチックシンチレータ(第2シンチレータ)を組み合わせ、第1シンチレータにより被測定物の坪量を算出し、第2シンチレータによりエネルギー弁別する例を示す。
図4に示す処理1において、第1検出器22aからのA/D変換された電圧出力が演算部6に取り込まれ、ステップS1において第1検出からの出力が正規化される。ほぼ同時にステップS2において第1検出器22aの温度と必要に応じて第1検出器22aの周辺温度も演算部6に取り込まれる。演算部6では線量や検出器の感度などに応じて電圧値を正規化する。更に温度特性を補正して第1検出器22aの出力を求める。
FIG. 4 is an explanatory diagram for the processing of the calculation unit. An example is shown in which a crystal scintillator (first scintillator) and a plastic scintillator (second scintillator) are combined, the basis weight of an object to be measured is calculated by the first scintillator, and energy discrimination is performed by the second scintillator.
In the process 1 shown in FIG. 4, the A / D converted voltage output from the first detector 22a is taken into the computing unit 6, and the output from the first detection is normalized in step S1. Almost simultaneously, in step S2, the temperature of the first detector 22a and the ambient temperature of the first detector 22a are also taken into the computing unit 6 as necessary. The calculation unit 6 normalizes the voltage value according to the dose, the sensitivity of the detector, and the like. Further, the temperature characteristic is corrected to obtain the output of the first detector 22a.

ステップS3において、演算部6の記憶装置に保存してある検量線を読込み出力値と対比する。検量線は、予め第1検出器22aを用いて板厚の異なる既知の校正基準板を複数測定して検量線を作成しておく。図4a’は検量線を用いて、出力値(イ)から検量線をたどって坪量(ロ)を求める状態を模式的に示す図である。   In step S3, the calibration curve stored in the storage device of the calculation unit 6 is read and compared with the output value. The calibration curve is prepared in advance by measuring a plurality of calibration reference plates having different plate thicknesses using the first detector 22a in advance. FIG. 4a ′ is a diagram schematically showing a state in which the basis weight (b) is obtained by tracing the calibration curve from the output value (A) using the calibration curve.

次に第2検出器22bからのA/D変換された電圧出力が演算部6に取り込まれ、ステップS1’において第2検出からの出力が正規化される。ほぼ同時にステップS2’において第2検出器22bの温度と必要に応じて第2検出器22bの周辺温度も演算部6に取り込まれる。演算部では線量や検出器の感度などに応じて電圧値を正規化する。更に温度特性を補正して第2検出器22bの出力を求める。   Next, the A / D converted voltage output from the second detector 22b is taken into the calculation unit 6, and the output from the second detection is normalized in step S1 '. Almost at the same time, in step S2 ', the temperature of the second detector 22b and the ambient temperature of the second detector 22b are taken into the calculation unit 6 as required. The calculation unit normalizes the voltage value according to the dose and the sensitivity of the detector. Further, the temperature characteristic is corrected to obtain the output of the second detector 22b.

ステップS3’において、演算部の記憶装置に保存してあるエネルギーに対する透過後の出力特性を演算部に読込み出力値と対比する。特性図は、予め第2検出器22bを用いて線源の出力を低域から広域に振って複数測定して計算しておくものとする。
図4a’’は特性図を用いて、出力値(ハ)から特性図をたどってエネルギー値(ニ)を求める状態を模式的に示す図である。
坪量を求める処理を処理1、エネルギー弁別する処理を処理2とすれば、図4の演算部の説明では、処理1→処理2と説明したが、順番を入れ替えて処理2→処理1としても良い。また、演算部の構成によっては並列処理であってもよい。
In step S3 ′, the output characteristics after transmission with respect to the energy stored in the storage device of the calculation unit are read into the calculation unit and compared with the output value. It is assumed that the characteristic diagram is calculated in advance by using a second detector 22b to measure the output of the radiation source from a low frequency to a wide frequency.
FIG. 4a '' is a diagram schematically showing a state in which the energy value (d) is obtained by tracing the characteristic diagram from the output value (c) using the characteristic diagram.
If the processing to find the basis weight is processing 1, and the processing to discriminate energy is processing 2, in the explanation of the calculation unit in FIG. 4, it has been described as processing 1 → processing 2, but the order is also changed to processing 2 → processing 1. good. Further, parallel processing may be performed depending on the configuration of the calculation unit.

ここで、ある2つの異なる物質が塗布された被測定物(試料)2の透過線量を求めたとする。2つの被測定物の透過線量は同値であったとする。その場合、従来のように透過線量だけを頼りに画像化しても2つの物質は区別することが出来ない。更にエネルギー弁別を求めたところ2つの被測定物で異なる結果が出たとする。   Here, it is assumed that the penetrating dose of the object to be measured (sample) 2 coated with two different substances is obtained. Assume that the transmitted dose of the two objects to be measured is the same value. In that case, the two substances cannot be distinguished from each other even if the imaging is based on only the transmitted dose as in the past. Furthermore, when energy discrimination was obtained, different results were obtained for the two measured objects.

図4bは放射線エネルギーの強さ(kev)と試料2を透過後の第2検出器の出力の関係を示す図である。図4bに示すように、一方の物質1は透過後の検出器の出力がAであったとする。この場合図4bからわかるようにエネルギーはBとなる。他方の物質2は透過後の検出器の出力がCでエネルギーはDとなる。以上の結果から、物質1は、密度の小さい(原子番号の小さい)厚い物質とわかる。一方物質2は密度の大きい(原子番号の大きい)薄い物質と判別することができる。   FIG. 4 b is a graph showing the relationship between the intensity (kev) of radiation energy and the output of the second detector after passing through the sample 2. As shown in FIG. 4b, it is assumed that one substance 1 has an output A after transmission. In this case, the energy is B as shown in FIG. The other substance 2 has the output C of the detector after transmission and the energy D. From the above results, it can be seen that the substance 1 is a thick substance having a small density (small atomic number). On the other hand, substance 2 can be identified as a thin substance having a large density (a large atomic number).

実際には、数百〜数千画素の1次元の検出素子にて検出し、時系列に演算して2次元の画像にし、厚さと物質の構成割合などを把握することになる。
図5aは第1検出器22aの出力に対する検出素子の出力レベルを模式的に示すもので、シンチレータに搭載された検出素子が16画素の1次元センサであったとした場合である。
出力に応じてレベルの高い方からレベル1、レベル2、レベル3と層別する。
Actually, detection is performed by a one-dimensional detection element of several hundred to several thousand pixels, and is calculated in a time series to form a two-dimensional image, and the thickness and the composition ratio of the substance are grasped.
FIG. 5a schematically shows the output level of the detection element with respect to the output of the first detector 22a. This is a case where the detection element mounted on the scintillator is a 16-dimensional one-dimensional sensor.
According to the output, level 1, level 2, and level 3 are categorized from the highest level.

図5bは層別した画素毎に画像を分けて表示したものである。分類した層別画像毎に、第1検出器22aの透過線量の出力に合わせたコントラストで表示すると、夫々同じ物質での厚さ(坪量)比較が出来る。層別画像ごとに異なる単色光で表示すれば画像を重ね合わせても物質判別が可能な画像とすることが出来る。   FIG. 5b shows the image divided for each layered pixel. If each classified image is displayed with a contrast that matches the transmitted dose output of the first detector 22a, the thickness (basis weight) of the same substance can be compared. If the images are displayed with different monochromatic light for each layered image, the image can be distinguished even if the images are superimposed.

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。実施例では、異なるシンチレータを具備した、ラインセンサのような検出器を2台並べた構成としたが、TDI(Time Delay Integration:移動積分スキャン)ラインセンサであってもよい。   The above description merely shows a specific preferred embodiment for the purpose of explanation and illustration of the present invention. In the embodiment, two detectors such as line sensors having different scintillators are arranged side by side. However, a TDI (Time Delay Integration) line sensor may be used.

TDIラインセンサは、1列ではなく複数列(例えば4列、8列、・・・・128列)並んだ構成のものがあり、CCDの電荷読み出しの際、転送のタイミングとCCD面に入射している対象像が移動するタイミングを合わせることで,CCDの垂直段数だけ露光するものである。このような複数列の検出部に夫々異なるシンチレータを設置し、積算範囲をシンチレータの種類毎に限定したり、もしくは積算しないで夫々独立して取り出すことで1台のセンサから2つの検出結果を求めるようにしてもよい。   Some TDI line sensors are arranged in multiple rows (for example, 4 rows, 8 rows,..., 128 rows) instead of one row. When reading the CCD charge, it is incident on the CCD surface and the transfer timing. By matching the timing of moving the target image, the exposure is performed for the number of vertical stages of the CCD. Different scintillators are installed in such a plurality of rows of detection units, and the integration range is limited for each type of scintillator, or two detection results are obtained from one sensor by taking out each independently without integration. You may do it.

また、実施例では1次元のラインセンサであったが、2次元のエリアセンサーであっても単体のセンサを2つ以上組み合わせたものであっても良い。また、線源は必ずしも1つの線源でなくても複数であっても構わない。   Further, although the one-dimensional line sensor is used in the embodiment, it may be a two-dimensional area sensor or a combination of two or more single sensors. Further, the radiation source is not necessarily one radiation source but may be plural.

また、複層の試料に対し、いずれか一方の膜厚変動が少ない場合には、適宜、一方のシンチレータ検出器の素子数を減じ、代表値を求める事によってコストダウンを図っても良い。更に、極めて膜厚変動が小さい場合やコストダウン要請の強い場合には一方の検出素子を1つとしたり、シンチレータの代わりに電離箱を用いても良い。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。
Further, in the case where any one of the film thickness variations is small with respect to the multi-layer sample, the cost may be reduced by appropriately reducing the number of elements of one scintillator detector and obtaining a representative value. Furthermore, when the film thickness variation is extremely small or when there is a strong demand for cost reduction, one detection element may be used, or an ionization chamber may be used instead of the scintillator.
Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes many changes and modifications without departing from the essence thereof.

1,21 線源
2 電離箱
3 被測定物(試料)
4 プリアンプ
5 A/D変換器
6 温度検出器
7 信号処理部
8 校正データ
9 比較演算処理部
10 表示部、生産管理サーバ
11a X線測定装置
11b β線測定装置
11c 電源回路
11d X線駆動回路
16 演算部(マイクロコンピュータ)
22a 第1検出器
22b 第2検出器
1,21 Radiation source 2 Ionization chamber 3 Object to be measured (sample)
4 Preamplifier 5 A / D Converter 6 Temperature Detector 7 Signal Processing Unit 8 Calibration Data 9 Comparison Operation Processing Unit 10 Display Unit, Production Management Server 11a X-ray Measurement Device 11b β-ray Measurement Device 11c Power Supply Circuit 11d X-ray Drive Circuit 16 Calculation unit (microcomputer)
22a first detector 22b second detector

Claims (7)

同一線源から照射された放射線を被測定物に照射して透過させ、透過した透過線量から被測定物の物理量を測定する放射線測定装置において、透過した放射線を材質または厚さを含む種類の異なる複数の検出器により検出することを特徴とする放射線測定装置。   In a radiation measuring apparatus that measures the physical quantity of an object to be measured from the transmitted dose by irradiating the object to be measured with radiation irradiated from the same radiation source, the transmitted radiation is of different types including material or thickness. A radiation measurement apparatus, wherein detection is performed by a plurality of detectors. 前記複数の検出器のうちの少なくとも一つは前記放射線のエネルギー弁別を行うことを特徴とする請求項1に記載の放射線測定装置。   The radiation measuring apparatus according to claim 1, wherein at least one of the plurality of detectors performs energy discrimination of the radiation. 前記複数の検出器のうちの少なくとも一つは放射線に対してエネルギー感度の異なる直接変換型半導体検出器を用いることを特徴とする請求項1または2に記載の放射線測定装置。   The radiation measurement apparatus according to claim 1, wherein at least one of the plurality of detectors uses a direct conversion semiconductor detector having energy sensitivity different from that of radiation. 前記複数の検出器のうちの少なくとも一つは数keVの低エネルギー域から数MeV程度までの高エネルギー域まで吸収が可能な検出器であることを特徴とする請求項1乃至3に記載の放射線測定装置。   4. The radiation according to claim 1, wherein at least one of the plurality of detectors is a detector capable of absorbing from a low energy region of several keV to a high energy region of about several MeV. 5. measuring device. 前記複数の検出器のうちの他の少なくとも一つは数keVの低エネルギー域から数MeV程度までの高エネルギー域まで感度特性を有し、高エネルギー域では吸収が不十分であって連続的に透過特性が減少を示す吸収性の低いシンチレータもしくは直接変換型半導体検出器であることを特徴とする請求項1から3に記載の放射線測定装置。   At least one of the plurality of detectors has a sensitivity characteristic from a low energy region of several keV to a high energy region of about several MeV, and the absorption is insufficient in the high energy region and continuously. 4. The radiation measuring apparatus according to claim 1, wherein the radiation measuring apparatus is a scintillator or a direct conversion type semiconductor detector having a low absorption characteristic and showing a decrease in transmission characteristics. 前記複数の検出器のうちの少なくとも一つはNaI(TI)(ヨウ化ナトリウム(タリウム))やCsI(Tl)(ヨウ化セシウム(タリウム))を含む結晶系のシンチレータであって、高エネルギー域を十分に吸収する厚さを持たせた検出器であることを特徴とする請求項1乃至に記載の放射線測定装置。   At least one of the plurality of detectors is a crystalline scintillator containing NaI (TI) (sodium iodide (thallium)) or CsI (Tl) (cesium iodide (thallium)), and has a high energy range. The radiation measuring apparatus according to claim 1, wherein the radiation measuring apparatus is a detector having a thickness that sufficiently absorbs water. 前記複数の検出器のうちの少なくとも一つは、PVT(ポリビニールトルエン)やGOS(Ce(Gd2(SiO4)O:Ce))やGd2O2S:Tb(酸硫化ガドリニウム)の少なくとも一つを配合した蛍光紙またはプラスチックシンチレータであって、高エネルギー域では吸収が不十分であって透過の割合を制御した厚さであることを特徴とする請求項1乃至5に記載の放射線測定装置。 At least one of the plurality of detectors includes at least PVT (polyvinyl toluene), GOS (Ce (Gd 2 (SiO 4 ) O: Ce)), and Gd 2 O 2 S: Tb (gadolinium oxysulfide). The radiation measurement according to any one of claims 1 to 5, wherein the thickness is a fluorescent paper or plastic scintillator blended with one, and has a thickness with insufficient absorption in a high energy range and a controlled transmission rate. apparatus.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101924944B1 (en) * 2018-05-16 2019-02-27 한밭대학교 산학협력단 Automatic ocean radiation monitoring system for real time measurement
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