JP2016524701A - マルチスペクトルx線検出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
直接的検出法には、物質の同定において特定の用途がある。
パルスモードを用いた直接的検出法では、物質の同定が可能であり、多くの公開された特許出願に記載がある。
特許文献2では、撮像装置及び方法が開示されている。
特許文献3では、組成液の判定法が開示されている。
特許文献4では、容器内の物質の同定方法が開示されている。
上述の特許出願において提示された手法は効果的ではあるものの、これらの検出器自体に限界がある。
パルスモード検出法は、個々のパルスについて、光子の計数及びエネルギーの情報を保持するため、多くの物質同定用途で採用されてきた。
有利には、領域は、互いの横方向にあり、好ましくは、構造は、互いの横方向にあり、また、好ましくは、2つの直交する方向にある複数の領域を含む。
好ましくは、構造は、平坦であるか、又は非平坦である。構造は、少なくとも1つの平面において、湾曲していてもよい。
好ましくは、隣接領域間の差異は、隣接領域における構造の材料の厚さの差異である。
好ましくは、突出部又は窪み部は、ピラミッド形である。
第2の層は、窪み部に対する開口部が位置づけられている第1の層の表面を覆っていてもよい。
非金属層は、ケイ素で形成されていてもよい。
隣接領域間の差異は、構造の個々の隣接領域の形成材料の差異であってもよい。
一部の実施形態においては、X線検出装置は、可視波長の光子を記録する、データ記録手段を含むか、又はそれに関連づけられる。
一部の実施形態においては、X線検出装置は、既知の物質の固有の記録情報のデータベースを含むか、又はそれに関連づけられる。
好ましくは、構造は、平坦であるか、又は非平坦である。構造は、少なくとも1つの平面において、湾曲していてもよい。
好ましくは、隣接領域間の材料の差異は、隣接領域における構造の材料の厚さの差異である。
この突出部又は窪み部は、ピラミッド形であってよい。
構造は、多数の窪み部が形成された非金属層を含み、各窪み部は、金属で塞がれてもよい。
好ましくは、第2の層は、窪み部に対する開口部が位置づけられている第1の層の表面を覆う。
好ましくは、非金属層は、ケイ素で形成される。
隣接領域間の材料の差異は、構造の個々の隣接領域の形成材料の差異であってもよい。
本発明の第4の態様によると、物質の物質特性の判定方法は、
a)本発明の第1の態様に係るX線検出装置内に物質を位置決めする工程と、
b)X線の線源に、共通軸に沿ってX線のエネルギースペクトルを方向づけさせる工程と、
c)入射したX線の波長の光子を電気信号に変換するように構成された要素によって、出射された電気信号を分析する工程と、を含む。
ここで、図6a及び6bを参照すると、各図に示した装置は、吸収端を生成するように適合される。
MAP20’の各領域A、B、Cは、異なる吸収端を有し、異なる蛍光ピークを導く。
線源/試料/MAP/検出器。
線源/MAP/試料/検出器。
線源/試料/コリメータ/検出器。
線源/コリメータ/試料/検出器。
線源/試料/コリメータ/MAP/検出器。
線源/試料/MAP/コリメータ/検出器。
線源/コリメータ/MAP/試料/検出器。
線源/MAP/コリメータ/試料/検出器。
MAPは、多くの異なった方法で製造することができる。
MAPの領域は、a)異なる厚さの異なる材料、b)同一の厚さの異なる材料、c)異なる厚さの同一の材料、であってもよい。
図10〜15bは、マルチ吸収板の異なる構成を示す。
干渉板は、3Dプリンティングによって形成されてもよい。
図10及び11に示す個々の領域26a〜26dは、厚さが異なるか、又は材料が異なるか、又はそれらの両方が異なる領域を示し得る。
干渉板は、3Dプリンティングによって形成されてもよい。
これらの構造26’、26’’により、厚さの異なる細長い領域がそれぞれもたらされる。
干渉板(マルチ吸収板とも呼ぶ)は、3次元印刷技術を使用して形成されてもよい。
工程(v)−少なくとも1つの既知の物質についてこの方法の工程(i)〜(iv)に従い、データベースに差を保存する。
工程(vi)−被試験物質について記録された強度間の差と、データベースからの既知の物質について記録された強度間の差を比較する。
本明細書においては、X線という用語は、ガンマ線をも指しているものと認識されてよい。
Claims (70)
- X線/ガンマ線撮像装置であって、
入射したX線/ガンマ線の波長の光子を直接電気信号に変換するように構成された要素を含むX線/ガンマ線の検出器と、
被試験物質のための位置と、
X線/ガンマ線の線源と、
X線/ガンマ線のエネルギースペクトルを擾乱させるように構成された構造と、を備え、
X線/ガンマ線の検出器、被試験物質のための位置、X線/ガンマ線の線源、及び構造のそれぞれは、共通軸上に位置し、
X線/ガンマ線の線源は、X線/ガンマ線のエネルギースペクトルが共通軸に沿って方向づけられ、要素、X線/ガンマ線のエネルギースペクトルを擾乱させるように構成された構造、及び位置決めされた被試験物質に当たるように配置され、
構造は、X線/ガンマ線の線源と要素との間に、かつ被試験物質のための位置の一方の側に存在し、
構造は、共通軸に交差し、
構造は、少なくとも3つの隣接領域を含み、
各領域は、すぐ隣りの領域とは異なっており、かつX線/ガンマ線のエネルギースペクトルを異なる様式で擾乱させるように構成されることを特徴とするX線/ガンマ線撮像装置。 - X線/ガンマ線の線源は、広帯域線源であることを特徴とする請求項1に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 構造の少なくとも3つの領域は、互いの横方向に位置することを特徴とする請求項1に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 構造の少なくとも3つの領域は、2つの直交する方向において、互いの横方向に位置することを特徴とする請求項3に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 構造の少なくとも3つの領域は、アレイ状に形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- アレイは、x×yのアレイを含み、x及びyの倍数は、3以上であることを特徴とする請求項5に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 構造において、アレイは、反復することを特徴とする請求項5又は6に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 構造は、多数のアレイを含むことを特徴とする請求項5〜7のいずれか一項に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 個々の領域は、1つ又は2つ以上のX線/ガンマ線擾乱素子をそれぞれ含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- X線/ガンマ線擾乱素子が、同一であるか、又は異なっていることを特徴とする請求項9に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 構造は、平坦であるか、又は非平坦であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 構造は、少なくとも1つの平面において、湾曲していることを特徴とする請求項11に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 構造は、X線/ガンマ線のエネルギースペクトルのエネルギー分布と強度の両方を擾乱させるように構成されていることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 構造の隣接領域間の差異は、隣接領域における構造の材料の厚さの差異を含むことを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 領域の厚さは、構造にわたって、少なくとも1つの方向において、連続的に変化することを特徴とする請求項14に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 領域の厚さは、構造にわたって、2つの直交する方向において、連続的に変化することを特徴とする請求項15に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 隣接領域間の差異は、構造の個々の隣接領域の形成材料の差異を含むことを特徴とする請求項1〜16のいずれか一項に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 構造の個々の領域は、個別の層を含むことを特徴とする請求項14〜17のいずれか一項に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 個別の層の厚さは、領域間、及び/又は1つの領域内で異なることを特徴とする請求項18に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 個別の層の形成材料は、領域間、及び/又は1つの領域内で異なることを特徴とする請求項18又は19に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 個別の層の数が、領域間、及び/又は1つの領域内で異なることを特徴とする請求項18〜20のいずれか一項に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 構造は、複数の個別の層を含み、個別の層のうちの少なくとも1つは、少なくとも1つの開口部を有することを特徴とする請求項18〜21のいずれか一項に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 複数の個別の層は、少なくとも1つの開口部を有し、
構造内の異なる層の開口部は、寸法が異なることを特徴とする請求項22に記載のX線/ガンマ線撮像装置。 - 個別の層は、箔で形成されていることを特徴とする請求項22又は23に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 構造は、カウントレートを擾乱させる一方で、X線/ガンマ線のエネルギースペクトルのエネルギー分布を保持するように構成されていることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 構造は、コリメータであり、構造の少なくとも3つの領域のそれぞれは、すぐ隣りの領域の開口部とは異なった大きさの開口部を有し、
隣接する開口部は、X線/ガンマ線を吸収する材料によって分離され、
構造は、少なくとも2つの異なる大きさの開口部を有することを特徴とする請求項25に記載のX線/ガンマ線撮像装置。 - 構造は、X線/ガンマ線を吸収する材料からなる板を有し、板には開口部が形成されていることを特徴とする請求項26に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 構造は、タングステン、金、又は鉛から形成されることを特徴とする請求項25〜27のいずれか一項に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 開口部は、放電加工により、構造に形成されることを特徴とする請求項25〜28のいずれか一項に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- X線/ガンマ線のエネルギースペクトルに吸収端及び蛍光ピークを生成する手段を更に備えることを特徴とする請求項1〜29のいずれか一項に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- X線/ガンマ線のエネルギースペクトルに吸収端及び蛍光ピークを生成する手段は、構造内に含まれていることを特徴とする請求項30に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 構造の少なくとも3つの領域は、異なった吸収端及び蛍光ピークをそれぞれ有することを特徴とする請求項31に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 請求項1〜32のいずれか一項に記載のX線/ガンマ線撮像装置に用いられる好適なX線/ガンマ線の検出器であって、
入射したX線/ガンマ線の波長の光子を直接電気信号に変換するように構成された要素と、
X線/ガンマ線のエネルギースペクトル源との位置合わせのための構造と、を備え、
構造は、X線/ガンマ線のエネルギースペクトルを擾乱させるように構成されており、少なくとも3つの領域を有し、各領域は、すぐ隣りの領域とは異なっており、かつX線/ガンマ線のエネルギースペクトルを異なる様式で擾乱させるように構成されていることを特徴とするX線/ガンマ線の検出器。 - 請求項33に記載のX線/ガンマ線の検出器に用いられる好適な構造であって、
入射するX線/ガンマ線のエネルギースペクトルを擾乱させるように構成されており、共通の平面上に位置する少なくとも3つの領域を有し、各領域は、すぐ隣りの領域とは異なっており、各隣接領域は、X線/ガンマ線のエネルギースペクトルを異なる様式で擾乱させるように構成されていることを特徴とする構造。 - 少なくとも3つの領域は、互いの横方向に位置していることを特徴とする請求項34に記載の構造。
- 少なくとも3つの領域は、2つの直交する方向において、互いの横方向に位置していることを特徴とする請求項35に記載の構造。
- 複数の領域は、アレイ状に形成されていることを特徴とする請求項34〜36のいずれか一項に記載の構造。
- アレイ状は、反復することを特徴とする請求項37に記載の構造。
- 多数のアレイ状を有することを特徴とする請求項37〜38のいずれか一項に記載の構造。
- 個々の領域は、1つ又は2つ以上のX線/ガンマ線擾乱素子をそれぞれ含むことを特徴とする請求項34〜39のいずれか一項に記載の構造。
- X線/ガンマ線擾乱素子は、同一であるか、又は異なっていることを特徴とする請求項40に記載の構造。
- 平坦であるか、又は非平坦であることを特徴とする請求項34〜41のいずれか一項に記載の構造。
- 少なくとも1つの平面において、湾曲していることを特徴とする請求項34〜42のいずれか一項に記載の構造。
- 隣接領域間の材料の差異は、隣接領域における材料の厚さの差異を含むことを特徴とする請求項34〜43のいずれか一項に記載の構造。
- 領域の厚さは、少なくとも1つの方向において、連続的に変化することを特徴とする請求項44に記載の構造。
- 領域の厚さは、2つの直交する方向において、連続的に変化することを特徴とする請求項45に記載の構造。
- 隣接領域間の材料の差異は、個々の隣接領域の形成材料の差異を含むことを特徴とする請求項34〜43のいずれか一項に記載の構造。
- 個々の領域は、個別の層を含むことを特徴とする請求項34〜47のいずれか1項に記載の構造。
- 個別の層の厚さは、領域間、及び/又は1つの領域内で異なることを特徴とする請求項48に記載の構造。
- 個別の層の形成材料は、領域間、及び/又は1つの領域内で異なることを特徴とする請求項48又は49に記載の構造。
- 個別の層の数は、領域間、及び/又は1つの領域内で異なることを特徴とする請求項48〜50のいずれか一項に記載の構造。
- 個別の層を複数有し、
個別の層のうちの少なくとも1つは、少なくとも1つの開口部を有することを特徴とする請求項48〜51のいずれか一項に記載の構造。 - 複数の個別の層は、少なくとも1つの開口部を有し、
異なる層の開口部は、寸法が異なることを特徴とする請求項52に記載の構造。 - 個別の層は、箔で形成されていることを特徴とする請求項48〜53のいずれか一項に記載の構造。
- 複数の突出部又は窪み部を有し、
突出部又は窪み部は、太さが突出部又は窪み部の少なくとも1つの方向において変化し、X線/ガンマ線のエネルギースペクトルを擾乱させるように構成された少なくとも3つの隣接領域を提供することを特徴とする請求項34に記載の構造。 - 突出部又は窪み部は、ピラミッド形であることを特徴とする請求項55に記載の構造。
- 多数の窪み部が形成された非金属層を含み、
各窪み部は、金属で塞がれていることを特徴とする請求項55又は56に記載の構造。 - 多数の窪み部が形成された第1の非金属層と、対応する数の突出部を含む第2の金属層と、を備え、各突出部が各窪み部を塞ぐことを特徴とする請求項57に記載の構造。
- 第2の層は、窪み部に対する開口部が位置づけられている第1の層の表面を覆うことを特徴とする請求項58に記載の構造。
- 隣接する窪み部又は突出部は、X線/ガンマ線擾乱材料によって、互いに分離されており、
隣接する窪み部又は突出部を分離する材料は、少なくとも3つの領域のうちの1つを構成することを特徴とする請求項55〜59のいずれか一項に記載の構造。 - 非金属層は、ケイ素で形成されていることを特徴とする請求項55〜59のいずれか一項に記載の構造。
- 物質の物質特性を判定する方法であって、
a)請求項1〜32のいずれか1項に記載のX線/ガンマ線撮像装置内に物質を位置決めする工程と、
b)X線/ガンマ線の線源に、共通軸に沿ってX線/ガンマ線のエネルギースペクトルを方向づけさせる工程と、
c)入射したX線/ガンマ線の波長の光子を電気信号に変換するように構成された要素によって、出射された電気信号を分析する工程と、
d)要素のダイナミックレンジ外の電気信号を消去する工程と、を含むことを特徴とする方法。 - 要素を画素化することで得られた画素についての電気信号を分析する工程と、
要素のダイナミックレンジ外の電気信号を消去する工程と、を更に含むことを特徴とする請求項62に記載の方法。 - 電気信号が消去された要素の各画素に、要素のダイナミックレンジ内の、隣接する画素の電気信号を割り当てる工程を更に含むことを特徴とする請求項63に記載の方法。
- 電気信号が消去された要素の各画素に、周囲の画素の電気信号から内挿又は外挿した電気信号を割り当てる工程を更に含むことを特徴とする請求項63に記載の方法。
- 最も近くに隣接する画素、又は同一の物質特性を有する領域に関連した最も近くに隣接する画素から、電気信号の選択、内挿又は外挿を行うことを特徴とする請求項64又は65に記載の方法。
- 請求項62〜66のいずれか一項に記載の方法の工程を行うように構成された画像処理ソフトウェアと、データ処理装置と、を更に備えることを特徴とする請求項1〜32のいずれか一項に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- データベースを更に備えることを特徴とする請求項67に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- データ記録手段を更に備えることを特徴とする請求項67又は68に記載のX線/ガンマ線撮像装置。
- 図面に実質的に示された、または、図面に関連して実質的に記載されたことを特徴とするX線/ガンマ線検出装置。
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