JP2015076214A - 放射線管及び放射線検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線を遮蔽する部材を別途設けることなくターゲットとスリットとの間においてＸ線の散乱を遮蔽することを可能にした放射線管を提供する。
【解決手段】陽極部材１０と、電子の照射により放射線を発生させるターゲット１１と、を有する放射線管１において、ターゲット１１の周囲を取り囲み、かつ陽極部材１０の外方へ突出する放射線遮蔽体１２を有し、放射線遮蔽体１２の先端において、スリット形成部材１３が放射線遮蔽体１２に接続されていることを特徴とする、放射線管１。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射線管及び放射線検査装置に関する。

一般に、放射線発生装置は、放射線源として、放射線管（放射線発生管）を内蔵している。放射線管は、筒状の絶縁管と、この絶縁管が有する２つの開口のうちの一方を閉塞する陰極と、もう一方の開口を閉塞する陽極と、からなる真空容器で構成され、陰極には電子放出源が接続され、陽極にはターゲットを備えている。放射線管は、陰極と陽極との間に高電圧を印加することにより、電子放出源から電子が放出される。そしてこの電子がターゲットに照射されると、ターゲットからＸ線等の放射線が発生する。

一方、Ｘ線等の放射線を用いて人体等の検体を検査する放射線検査装置において、センサー等の検査機器に関するコスト等の観点から、検体に照射する放射線の照射範囲を調整することが行われている。特許文献１には、Ｘ線等を発生させる放射線源が配置される電装室内にスリットを配置し、放射線の照射範囲を調整する構成が開示されている。図５は、特許文献１に係る検査装置の主要構成を示す模式図であり、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図である。図５の検査装置１００は、コンベア１０５で被検査物品ｍを搬送させながらＸ線等の放射線を用いて検査を行う装置である。図５の検査装置１００は、検査空間遮蔽壁１０１で仕切られた検査空間と、物品の搬送方向に交差する方向に延びるスリットが形成されている検査空間上方のスリット形成部材１０２と、電装室遮蔽壁１０３と、を備えている。これらの部材によって、例えば、反射型放射線源１０４から発生したＸ線等の放射線の照射範囲が調整されると共に、図５中の破線矢印で示した検査空間外への放射線の散乱の防止することができる。

特開２０１３−８８１９９号公報

ところで、従来では放射線の照射範囲を制限し、かつ検査空間外へ放射線が散乱するのを防止する場合には、図５に示されるように、検査空間の上方にスリット形成部材１０２が配置されていた。しかし、放射線が放射するターゲットとスリット部材とが一定の距離をもって離隔しているため、ターゲットとスリットとの間でＸ線の散乱が発生する。このため、放射線管の周囲に、例えば、電装室遮蔽壁を別途設ける必要があった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされるものであり、その目的は、放射線を遮蔽する部材を別途設けることなくターゲットとスリットとの間においてＸ線の散乱を遮蔽することを可能にした放射線管を提供することにある。

本発明の放射線管は、陽極部材と、電子の照射により放射線を発生させるターゲットと、を有する放射線管において、
前記ターゲットの周囲を取り囲み、かつ前記陽極部材の外方へ突出する放射線遮蔽体を有し、
前記放射線遮蔽体の先端において、スリット形成部材が前記放射線遮蔽体に接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、放射線を遮蔽する部材を別途設けることなくターゲットとスリットとの間においてＸ線の散乱を遮蔽することを可能にした放射線管を提供することができる。また本発明の放射線発生管を用いると、検査空間遮蔽壁に相当する放射線遮蔽体のみの簡素な構成で、検査空間外へのＸ線の散乱が遮蔽されるため、放射線検査装置を、少ない部品点数や組立工数で安価に作製することができる。

本発明の放射線管における実施形態の例を示す模式図であり、（ａ）は、正面図であり、（ｂ）は、底面図である。 図１の放射線管が放射する放射線の光路を示す断面模式図である。 本発明の放射線検査装置における第一の実施形態を示す断面模式図であり、（ａ）は、正面からの断面図であり、（ｂ）は、側面からの断面図である。 本発明の放射線検査装置における第二の実施形態を示す断面模式図であり、（ａ）は、正面からの断面図であり、（ｂ）は、側面からの断面図である。 特許文献１に係る検査装置の主要構成を示す断面模式図であり、（ａ）は正面からの断面図であり、（ｂ）は側面からの断面図である。

本発明の放射線管は、陽極部材と、電子の照射により放射線を発生させるターゲットと、を有している。また本発明の放射線管は、ターゲットの周囲を取り囲み、かつ陽極部材の外方へ突出する放射線遮蔽体を有しており、放射線遮蔽体の先端において、スリット形成部材が放射線遮蔽体に接続されている。

以下、図面を適宜参照しながら本発明について説明する。

［実施例１］
図１は、本発明の放射線管における実施形態の例を示す模式図であり、（ａ）は、正面図であり、（ｂ）は、底面図である。図１の放射線管１は、陽極部材１０と、陰極部材２０と、絶縁管３０と、を有する。図１の放射線管１において、絶縁管３０は、筒状の部材であり、２つある開口のうち、１つは陽極部材１０によって閉塞され、もう１つは陰極部材２０によって閉塞されている。本発明において、絶縁管の閉塞の方法は、特に限定されないが、例えば、電極部材（１０、２０）が有するフランジ（不図示）と絶縁管３０とで接合する方法が挙げられる。

また図１の放射線管１は、陽極部材１０と、陰極部材２０と、絶縁管３０と、で囲まれた空間が真空状態となっていて、透過型の放射線管である。

図１の放射線管１を構成する陽極部材１０や陰極部材２０の構成材料としては、低線膨張係数合金やステンレス等の金属材料が挙げられる。具体的には、モネル（米国登録商標シリアルＮｏ．７１１３６０３４：ＭＯＮＥＬ、Ｎｉ−Ｃｕ系合金）、インコネル（米国登録商標シリアルＮｏ．７１３３３５１７：ＩＮＣＯＮＥＬ、Ｎｉ基の超合金）、コバール（米国登録商標シリアルＮｏ．７１３６７３８１：ＫＯＶＡＲ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系の合金）等が挙げられる。本発明において、陽極部材１０及び陰極部材２０の構成材料は、それぞれ同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。

また図１の放射線管１において、陽極部材１０には、後述するターゲット１１を内包する放射線遮蔽体１２を取り付けるために所定の領域（例えば、中央部）に開口が設けられている。

図１の放射線管１を構成する絶縁管３０の構成材料としては、アルミナ等のセラミックス材料やガラス等の電気的に絶縁性の材料が用いられる。

図１の放射線管１において、陽極部材１０側には、ターゲット１１と、放射線遮蔽体１２と、スリット形成部材１３と、が設けられている。

ターゲット１１は、放射線を透過する基材と、この基材の電子放出源２１側の表面に成膜されているターゲット金属層と、から構成されている。

ターゲット１１を構成する基材は、ターゲット金属層を支持できる強度を有し、ターゲット金属層で発生した放射線の吸収が少なく、かつターゲット金属層で発生した熱をすばやく他の部材へ放熱できるよう熱伝導率の高いものが好ましい。ターゲット１１を構成する基材の構成材料として、例えばダイヤモンド、炭化シリコン、窒化アルミニウム等が挙げられる。

ターゲット１１を構成するターゲット金属層の構成材料としては、融点が高く、放射線発生効率の高い材料が好ましい。例えば、タングステン、タンタル、モリブデン等の金属材料が挙げられる。また発生した放射線がターゲット金属層を透過する際に生じ得る吸収を軽減するため、ターゲット金属層の厚みは、数μｍ乃至十数μｍ程度が適当である。

本発明において、ターゲット１１は、図１に示されるように、その周囲を放射線遮蔽体１２で取り囲まれている。この放射線遮蔽体１２は、陽極部材１０の外方へ突出する部材であり、不要な放射線を遮蔽するために設けられている。尚、ここでいう突出とは、陽極部材１０の一部を加工して放射線遮蔽体１２を形成する態様に限定されない。例えば、筒状の放射線遮蔽体１２を陽極部材１０とは別に作製し、陽極部材１０と放射線遮蔽体１２とを接合して放射線遮蔽体１２を陽極部材１０に取り付ける態様も含まれる。放射線遮蔽体１２の断面形状（底面側の断面形状）としては、放射線遮蔽体１２を形成する壁面の肉厚が一定なもの（例えば、円形状等）であってもよい。ただしこれに限定されるものではなく、例えば、スリット形成部材１３が有するスリット１４の形状に合わせて放射線遮蔽体１２を形成する壁面の肉厚が調整されたものであってもよい。放射線遮蔽体１２の構成材料としては、放射線を遮蔽できる材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、鉛、タングステン等が挙げられる。

図１の放射線管１において、放射線遮蔽体１２で取り囲まれているターゲット１１は、陽極部材１０と一定の距離を置いて設けられているが、本発明において、ターゲット１１は、陽極部材１０に接近させた状態で設けられていてもよい。ターゲット１１から発生する熱を効率よく放熱させる観点から、ターゲット１１は、図１に示されるように、陽極部材１０と一定の距離を置いて設けるのが好ましい。

図１の放射線管１において、放射線遮蔽体１２の先端にはスリット形成部材１３が設けられている。スリット形成部材１３は、放射線を用いた検査において、不要な放射線を遮蔽し、スリット形状の放射線を形成するために用いられる。このように、スリット形成部材１３は、ターゲット１１から放射される放射線の進路を制御するために用いられる部材であるが、この放射線の進路制御の詳細については、後述する。スリット形成部材１３の構成材料としては、鉛、タングステン等が挙げられるが、これに限定されるものではない。また本発明において、スリット形成部材１３の構成材料は、放射線遮蔽体１２と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

図１の放射線管１において、陰極部材２０側には、電子放出源２１が設けられている。図１の放射線管１において、電子放出源２１は、陽極部材１０と、陰極部材２０と、絶縁管３０と、で形成された空間（真空容器）の内部であって、陽極部材１０側に設けられたターゲット１１に対向するように配置されている。電子放出源２１としては、タングステンフィラメント、含浸型カソード等の熱陰極、又はカーボンナノチューブ等の冷陰極を用いることができる。ここで電子放出源２１に所定の電圧を印加すると電子が放射されるが、この電子は、静電レンズ等の制御手段（不図示）により、ターゲット１１を構成するターゲット金属層に到達するように制御される。

図１の放射線管１から放射線を発生させるために、電子放出源２１とターゲット１１との間に印加される電圧（Ｖ_a）は、放射線の使用用途によって異なるものの、概ね４０ｋＶ乃至１２０ｋＶ程度である。

次に、図面を適宜参照しながら、スリット形成部材１３による放射線の進路制御について説明する。

図２は、図１の放射線管が放射する放射線の光路を示す断面模式図である。尚、図２の（ａ）は、図１（ｂ）のＡＡ’断面を示す断面図であり、（ｂ）は、図１（ｂ）のＢＢ’断面（ＡＡ’断面に直交する面での断面）を示す断面図である。

電子放出源２１から放出された電子線がターゲット１１に衝突すると、ターゲット１１から放射線が発生する。このとき発生する放射線Ｘ_aの形状はコーン状である。このコーン状の放射線Ｘ_aは、放射線遮蔽体１２の先端（開口部）に設けたスリット形成部材１３により、１点鎖線で示されるスリット形状に矯正された放射線Ｘ_bとして放出される。

ところで、図２に示される構成、即ち、スリット形成部材１３と、放射線遮蔽体１２と、ターゲット１１を含む構成は、例えば、以下に説明する方法で作製することができる。

まず陽極部材１０の中央部に設けられているフランジ部１０ａの上に、基材にターゲット金属層を成膜してなる円形のターゲット１１と、放射線遮蔽体１２と、放射線を遮蔽する円板に矩形のスリット１４を設けたスリット形成部材１３と、をこの順で載置する。そして、各部材間の接合部分をロウ付接合することで作製することができる。

本実施例の放射線管１は、簡素な構成であるが、ターゲット１１とスリット１４との間において散乱している放射線を遮蔽することができる。

［実施例２］
次に、本発明の放射線管を備える放射線検査装置について説明する。図３は、本発明の放射線検査装置における第一の実施形態を示す断面模式図であり、（ａ）は、正面からの断面図であり、（ｂ）は、側面からの断面図である。図３の放射線検査装置２は、コンベア４１で検査物品ｍを搬送させながら放射線管１から放射されるＸ線等の放射線を用いて検査を行う装置である。尚、図３の放射線検査装置２には、コンベア４１の他に、放射線を検知する放射線ラインセンサ４２と、放射線を用いた検査行う検査空間を遮蔽するための検査空間遮蔽壁４３と、が備わっている。

図３の放射線検査装置２において、コンベア４１は、両端に設けられる駆動モータ４４により検査物品ｍを左右方向にベルト搬送するために設けられている。

ところで、図３の放射線検査装置２において、放射線遮蔽体１２の先端に接続されているスリット形成部材１３から放射される放射線は、側面方向の幅が狭くなっている。これは、スリット形成部材１３に、コンベア４１の搬送方向に交差する方向に延びるスリットが形成されているからである。このように、スリット形成部材１３が有するスリットを通った放射線は、検査空間遮蔽壁４３内を移動する検査物品ｍを透過することになる。ここでスリット形成部材１３が有するスリットを通った放射線は、放射線ラインセンサ４２により検出される。

本実施例の放射線検査装置２は、従来では必要とされた、放射線源が配置される電装室内の放射線の散乱を遮蔽するための電装室遮蔽部材壁を設ける必要がない。これは、放射線管１を構成する放射線遮蔽体１２及びスリット形成部材１３に形成されているスリットにより不要な放射線は遮蔽され、検査空間外へ放射線が散乱されないからである。このため、検査空間内においては、検査空間遮蔽壁４３のみ設ければ十分となるので、装置自体が簡素化されることとなる。従って、本発明の放射線検査装置は、安全で、部品点数や組立工数を減らせると共に安価な放射線検査装置である。

［実施例３］
図４は、本発明の放射線検査装置における第二の実施形態を示す断面模式図であり、（ａ）は、正面からの断面図であり、（ｂ）は、側面からの断面図である。図４の放射線検査装置３は、可動絞りユニット１５がスリット形成部材１３に取り付けられている点で図３の放射線検査装置２と相違する。

図４の放射線検査装置３を構成する可動絞りユニット１５は、放射線発生装置である放射線管１から照射される放射線の照射野の広さを調整する機能を有する。検査対象物によっては、例えば、ＩＣタグが付いている等のように、Ｘ線等の放射線を照射することが好ましくない部位が存在する場合がある。係る場合、可動絞りユニット１５を用いて放射線の照射の広さを調整する。具体的には、図４（ａ）に示されるように、可動絞りユニット１５を用いて、正面から見た形状が扇型である放射線Ｘ_bのファン角を通常のファン角である２θよりも小さい角度であるθ＋φ（θ＞φ）に設定する。これにより、放射線を照射することが好ましくない部位を避けつつ検査物品ｎのみに放射線を照射することができる。尚、図４に示される一点鎖線領域内の放射線は、実施例２と同様に、放射線ラインセンサ４２により検出することができる。

本発明の放射線管や放射線検査装置は、産業機器分野における放射線（Ｘ線等）を用いた非破壊検査や、医療機器分野における診断に応用することができる。

１：放射線発生管、２（３）放射線検査装置、１０：陽極部材、１１：ターゲット、１２：放射線遮蔽体、１３：スリット形成部材、１４：スリット、１５：可動絞りユニット、２０：陰極部材、２１：電子放出源、３０：絶縁管、４１：コンベア、４２：放射線ラインセンサ、４３：遮蔽部材壁、ｍ（ｎ）：検査物品

Claims (2)

1. 陽極部材と、電子の照射により放射線を発生させるターゲットと、を有する放射線管において、
   前記ターゲットの周囲を取り囲み、かつ前記陽極部材の外方へ突出する放射線遮蔽体を有し、
   前記放射線遮蔽体の先端において、スリット形成部材が前記放射線遮蔽体に接続されていることを特徴とする、放射線管。
2. 請求項１に記載の放射線管と、
   前記放射線管が有するスリット形成部材を通って検査を行う物品を透過した放射線を検出する放射線ラインセンサと、を有し、
   前記スリット形成部材に、前記物品の搬送方向に交差する方向に延びるスリットが形成されることを特徴とする、放射線検査装置。

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