JP2019152497A - Method and device for nondestructive inspection of structure using muography - Google Patents

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政浩 金
Masahiro Kin
政浩 金
智博 小森
Tomohiro Komori
智博 小森
秀作 野田
Shusaku Noda
秀作 野田
天野 哲也
Tetsuya Amano
哲也 天野
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Abstract

To enable exploration of defects in small and medium infrastructure facilities such as bridges and incinerators, which have been difficult until now.SOLUTION: A method for nondestructive inspection of a structure using muography is characterized in including the steps of: installing a first shielding material 51 on the lower side of inspection objects (10, 20); detecting cosmic rays passing through the first shielding material 51 using a third detector 43; and performing nondestructive inspection on the inner structure of the inspection objects (10, 20) using low energy cosmic rays passing through the inspection objects (10, 20), which are extracted from the cosmic rays detected by a second detector 42 between the inspection objects (10, 20) and the first shielding material 51 and are equal to or lower than a first predetermined energy.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、ミュオグラフィを用いる構造物の非破壊検査方法及び装置に係り、特に、これまでは困難だった橋梁や焼却炉等の小・中インフラ設備の欠陥探査に用いるのに好適な、ミュオグラフィを用いる構造物の非破壊検査方法及び装置に関する。   The present invention relates to a non-destructive inspection method and apparatus for a structure using muography, and in particular, muography suitable for use in defect detection of small and medium infrastructure facilities such as bridges and incinerators, which has been difficult until now. The present invention relates to a nondestructive inspection method and apparatus for a structure to be used.

宇宙線の粒子(例えば宇宙線の大気衝突で生じる素粒子であるミュオン)を利用して、各種構造物の検査、火山の内部、地中の空洞等の調査を行う方法(いわゆるミュオグラフィ)が知られている。この方法は、検査もしくは調査対象と宇宙線の相互作用を利用したもので、最も一般的な手段としては、X線透過試験のように、宇宙線の透過量差の画像から内部状況を推定するものである。   A method (so-called muography) that uses cosmic ray particles (for example, muons, which are elementary particles generated by atmospheric collisions of cosmic rays) to inspect various structures, investigate the interior of volcanoes, underground cavities, etc. is known. It has been. This method uses the interaction between the object to be examined or investigated and cosmic rays, and the most common means is to estimate the internal situation from the image of the transmission difference of cosmic rays as in the X-ray transmission test. Is.

宇宙線には、様々なエネルギーのものが存在し、エネルギーの大きいものは数百GeVに達し、エネルギーが大きいほど物質に対する透過力は大きくなる。   Cosmic rays have various energies, and those with large energies reach several hundred GeV, and the greater the energy, the greater the permeability to matter.

宇宙線による内部状況の推定は、検査対象物内を宇宙線が通過したときの減衰の程度もしくは透過の程度で判断するもので、例えば図1(A)に示す如く、検査対象物10が健全の場合は減衰量が大きく(透過量が小さく)、逆に図1(B)に示す如く、空洞等の欠陥10Aが存在する場合は減衰量が小さく(透過量が大きく)なる。このように、宇宙線の減衰量もしくは透過量を把握し、評価することによって欠陥等の有無を推定することができる。   The estimation of the internal situation by cosmic rays is determined by the degree of attenuation or transmission when the cosmic rays pass through the inspection object. For example, as shown in FIG. In this case, the amount of attenuation is large (the amount of transmission is small). Conversely, as shown in FIG. 1B, the amount of attenuation is small (the amount of transmission is large) when a defect 10A such as a cavity exists. Thus, the presence or absence of a defect or the like can be estimated by grasping and evaluating the attenuation amount or transmission amount of cosmic rays.

したがって、例えば検出したい欠陥の大きさに対して、欠陥がある場合は透過でき、欠陥がない場合は透過できないエネルギーの宇宙線を使用すれば、欠陥の有無が明確に判断できる。   Therefore, for example, by using cosmic rays of energy that can be transmitted if there is a defect and cannot be transmitted if there is no defect, it is possible to clearly determine the presence or absence of the defect.

特開2007−271400号公報JP 2007-271400 A

例えば図2(A)に例示するような橋梁の合成床版20において、図2(B)に示す如く、水浸入やコンクリート26の中性化による外殻鋼板22の減肉22A、アルカリ骨材反応、鉄筋24の腐食膨張、鉄筋24との剥離によるコンクリート26のひび割れ26A、コンクリート26の砂利化26B等の外部からわからない内部の損傷を探査したい。しかしながら、合成床版20等は火山の内部、地中の空洞等に比べ大きさが小さく、かつ、検出すべき欠陥も小さいので、宇宙線のエネルギーを限定しない従来の方法では健全部と欠陥部の信号値の差が生じにくいため、欠陥10Aの検出が難しくなる。   For example, in the bridge composite floor slab 20 illustrated in FIG. 2A, as shown in FIG. 2B, the thickness reduction 22A of the outer shell steel plate 22 due to water intrusion or the neutralization of the concrete 26, the alkali aggregate We want to explore internal damages that are not visible from the outside, such as reaction, corrosion expansion of reinforcing bars 24, cracks 26A of concrete 26 due to separation from reinforcing bars 24, and gravel 26B of concrete 26. However, the composite floor slab 20 is smaller in size than the inside of the volcano, the underground cavity, etc., and the defects to be detected are also small. This makes it difficult to detect the defect 10A.

宇宙線のエネルギー範囲を限定し欠陥等を検出する手法が特許文献1に記載されている。   Patent Document 1 describes a method for detecting defects and the like by limiting the energy range of cosmic rays.

しかしながら、特許文献1は天頂角が50°以上の透過力が極めて大きい水平ミュオンを利用するものであり、例えば橋梁の合成床版等の場合の小さな欠陥の検査には適していなかった。   However, Patent Document 1 uses a horizontal muon having a very large penetrating power with a zenith angle of 50 ° or more, and is not suitable for inspection of small defects in, for example, a composite floor slab of a bridge.

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、これまでは困難だった橋梁や焼却炉等の小・中インフラ設備の欠陥探査を実施することを課題とする。   The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to carry out a defect search for small / medium infrastructure facilities such as bridges and incinerators, which has been difficult until now.

宇宙線は、それが有しているエネルギーの大きさによって飛程(物質に入射した宇宙線が停止するまでの入射表面からの距離)、すなわち、物質に対する透過力が変化し、一般的にエネルギーが大きいほど飛程は大きくなる。   A cosmic ray has a range (distance from the incident surface until the cosmic ray incident on the material stops), that is, the transmission power to the material, depending on the amount of energy it has. The larger the range, the greater the range.

図3の曲線は宇宙線エネルギーと飛程の関係を表す模式図である。エネルギーの大きいものは、火山を透過する程度の大きな飛程を有している。   The curve in FIG. 3 is a schematic diagram showing the relationship between cosmic ray energy and range. The one with large energy has a large range enough to penetrate the volcano.

宇宙線透過による検査及び調査は検査対象物での宇宙線の透過量の差から内部状態を推定するものである。したがって、検査対象物の厚さ前後の飛程を有する宇宙線成分を利用することが望ましい。なぜならば、検査対象物厚さより飛程の大きいものは、欠陥等の有無に関係なく検査対象物を通過するため、これらの成分は欠陥等との信号とバックグランドの信号との差を小さくするからである。一方、飛程が小さいものは、検出位置の誤検出の可能性があり、宇宙線の飛来方向の推定精度が低下する。   The inspection and investigation by cosmic ray transmission is to estimate the internal state from the difference in the amount of cosmic ray transmission at the inspection object. Therefore, it is desirable to use a cosmic ray component having a range around the thickness of the inspection object. This is because those having a range larger than the thickness of the inspection object pass through the inspection object regardless of whether or not there is a defect, so these components reduce the difference between the signal of the defect and the background signal. Because. On the other hand, if the range is small, there is a possibility that the detection position is erroneously detected, and the estimation accuracy of the flying direction of the cosmic rays is lowered.

したがって、適切なエネルギー範囲すなわち適切な飛程を有する宇宙線を用いることが望ましい。特に、高エネルギー成分は欠陥等の検出性能を悪化させるため、高エネルギー成分を除去する方がより効果的である。   Therefore, it is desirable to use cosmic rays having an appropriate energy range, that is, an appropriate range. Particularly, since the high energy component deteriorates the detection performance of defects and the like, it is more effective to remove the high energy component.

宇宙線のエネルギー弁別は、図4に示す如く、検査対象物10の欠陥等を検出する第1及び第2の位置敏感型宇宙線検出器(以下、単に検出器と称する)41、42の後に、検査で使用するエネルギー領域の宇宙線を遮断する性質を有する金属体(例えば鉛や鉄)等の第1の宇宙線遮蔽材(以下、単に遮蔽材と称する)51を設け、図5に示す如く、第1の遮蔽材51を通過して第3の検出器43で信号が検出された場合は、透過力の大きな宇宙線による信号として、それに起因する信号は検査信号から削除する。   As shown in FIG. 4, cosmic ray energy discrimination is performed after first and second position-sensitive cosmic ray detectors (hereinafter simply referred to as detectors) 41 and 42 for detecting defects or the like of the inspection object 10. FIG. 5 shows a first cosmic ray shielding material (hereinafter simply referred to as a shielding material) 51 such as a metal body (for example, lead or iron) having a property of blocking cosmic rays in the energy region used in the inspection. As described above, when the signal is detected by the third detector 43 after passing through the first shielding member 51, the signal resulting from the cosmic ray having a large transmission power is deleted from the inspection signal.

すなわち、宇宙線は、エネルギーの大小により検出器41、42、43のいずれか、もしくはすべてで検出される。検出された宇宙線のうち、第3の検出器43で検出された高エネルギー宇宙線の信号成分は排除して検査対象物10を評価する。   That is, cosmic rays are detected by any or all of the detectors 41, 42, and 43 depending on the magnitude of energy. Among the detected cosmic rays, the signal component of the high-energy cosmic rays detected by the third detector 43 is excluded, and the inspection object 10 is evaluated.

位置敏感型検出器による欠陥位置の推定は、複数の検出器(例えば41と42)での宇宙線の通過点を結んだ直線が検査対象物10内を通過する範囲に存在するとして行うため、通過点を特定する精度が悪化すると、欠陥10Aの位置精度も悪化する。したがって、通過点を正確に特定することが重要になる。   The defect position is estimated by the position sensitive detector because the straight line connecting the passing points of the cosmic rays in a plurality of detectors (for example, 41 and 42) exists in the range passing through the inspection object 10. When the accuracy of specifying the passing point is deteriorated, the positional accuracy of the defect 10A is also deteriorated. Therefore, it is important to specify the passing point accurately.

天頂角が大きい領域の宇宙線では、大気を通過する距離が大きくなるため、吸収・崩壊の影響により、低エネルギー成分は少なくなる。一方、天頂角が小さい領域では、大気を通過する距離が小さくなるため、低エネルギー成分が比較的多く含まれる。特に、天頂角0°〜20°の領域には低エネルギー成分がより多いことから、この範囲の宇宙線を使用するのがよい。   In cosmic rays in the region with a large zenith angle, the distance that passes through the atmosphere increases, so the low energy component decreases due to the effects of absorption and decay. On the other hand, in a region where the zenith angle is small, the distance passing through the atmosphere is small, and therefore a relatively large amount of low energy components are included. In particular, since there are more low energy components in the region of the zenith angle of 0 ° to 20 °, it is preferable to use cosmic rays in this range.

さらに、図6(A)に示す如く、天頂角の大きな宇宙線(図6(A)では50°)を用いた場合、宇宙線が検査対象物10の検査対象範囲11を通過した位置と検出器40が離れてしまうため、計測結果から欠陥10Aの実在位置を特定することが難しくなる。しかしながら、図6(B)に示す如く、天頂角が小さな宇宙線(図6(B)では20°)を用いると、検査対象範囲11は検出器40のほぼ真上であることから、検出される宇宙線数が多く、欠陥10Aの実在位置の特定が容易なため、位置推定精度も低下しない。このことからも、天頂角が小さい領域の宇宙線を用いるのがよい。   Furthermore, as shown in FIG. 6 (A), when a cosmic ray having a large zenith angle (50 ° in FIG. 6 (A)) is used, the position and detection of the cosmic ray passing through the inspection object range 11 of the inspection object 10 are detected. Since the instrument 40 is separated, it is difficult to specify the actual position of the defect 10A from the measurement result. However, as shown in FIG. 6 (B), when a cosmic ray with a small zenith angle (20 ° in FIG. 6 (B)) is used, the inspection object range 11 is almost directly above the detector 40 and is detected. Since the number of cosmic rays to be detected is large and the actual position of the defect 10A can be easily identified, the position estimation accuracy is not lowered. For this reason as well, it is preferable to use cosmic rays in a region where the zenith angle is small.

検出器の構成は図4に限定されない。第1の検出器41は宇宙から降り注ぐ宇宙線を検出できればよいので、第1の検出器41を検査対象物10の上側から離れた位置(すなわち、第2の検出器42、第1の遮蔽材51、第3の検出器43でなる検出器本体40の上側から離れた位置)に配設することもできる。   The configuration of the detector is not limited to FIG. Since the 1st detector 41 should just be able to detect the cosmic ray which pours down from space, the 1st detector 41 is located in the position away from the upper side of inspection object 10 (namely, the 2nd detector 42, the 1st shielding material). 51, a position away from the upper side of the detector main body 40 composed of the third detector 43).

また、これまでは、例えば数百MeVより大きい高エネルギー成分を除去するという思想であったが、例えば百MeV以下の低エネルギー成分も場合により、検査性能を低下させる懸念がある。   In the past, for example, a high energy component larger than several hundred MeV was removed. However, for example, a low energy component equal to or lower than 100 MeV may possibly deteriorate the inspection performance.

低エネルギー成分のうち、検査対象物10の後段の第2の検出器42で、例えば負ミュオン捕獲反応などに起因する誤検出成分は、欠陥部のコントラストを低下させる可能性がある上、宇宙線の飛来軌跡の推定も困難である。以上より、検出性能を低下させるような低エネルギー成分の信号も除去しておくことが望ましい。   Among the low energy components, a false detection component caused by, for example, a negative muon capture reaction in the second detector 42 at the subsequent stage of the inspection object 10 may reduce the contrast of the defect portion, and may also cause cosmic rays. It is also difficult to estimate the flight trajectory. From the above, it is desirable to remove low-energy component signals that degrade detection performance.

そこで、図7乃至図11に示す変形例のように、例えば鉛や鉄でなる第2の遮蔽材52を設けて、高エネルギー側だけでなく、低エネルギー側の宇宙線も除外することもできる。   Therefore, as in the modification examples shown in FIGS. 7 to 11, a second shielding member 52 made of, for example, lead or iron can be provided to exclude not only the high energy side but also the low energy side cosmic rays. .

図7、図8は検査対象物10に低エネルギー成分が入射しないように高エネルギー側用の第1の遮蔽材51とは異なる低エネルギー側用の第2の遮蔽材52を検査対象物10の上側に設置するものである。   7 and 8, the second shielding material 52 for the low energy side, which is different from the first shielding material 51 for the high energy side, is used to prevent the low energy component from entering the inspection object 10. It is installed on the upper side.

図7は図4と同じ構成で、第1の検出器41の上側に第2の遮蔽材52を配設した例、図8は第1の検出器41と検査対象物10の間に第2の遮蔽材52を配設した例である。   7 shows an example in which the second shielding member 52 is disposed on the upper side of the first detector 41, and FIG. 8 shows a second configuration between the first detector 41 and the inspection object 10. This is an example in which the shielding material 52 is provided.

図9乃至図11は検査対象物10で発生する低エネルギー成分による散乱線を信号として検出しないように、検査対象物10の下側又は上側に高エネルギー側の第1の遮蔽材51とは異なる低エネルギー側の第2の遮蔽材52を設置するものである。   9 to 11 are different from the first shielding member 51 on the lower side or upper side of the inspection object 10 so as not to detect the scattered radiation due to the low energy component generated in the inspection object 10 as a signal. The second shielding material 52 on the low energy side is installed.

図9は検査対象物10と第2の検出器42の間に第2の遮蔽材52を配設した例、図10は第1の検出器41を検査対象物10から離れた位置に配設すると共に、検査対象物10の上側に第2の遮蔽材52を配設した例、図11は検査対象物10と第2の検出器42の間に第2の遮蔽材52を配設した例である。図10、図11のように、第1の検出器41を離した場合、第4の検出器44及び第5の検出器45を設けて、第2の検出器42と第4の検出器44、第1の検出器41と第5の検出器45、それぞれの組合せで宇宙線の入射方向を特定することができる。また、これは、第2の遮蔽材52を設けない場合でも同じである。   FIG. 9 shows an example in which a second shielding member 52 is disposed between the inspection object 10 and the second detector 42, and FIG. 10 illustrates the first detector 41 disposed at a position away from the inspection object 10. In addition, an example in which the second shielding material 52 is disposed on the upper side of the inspection object 10, and FIG. 11 shows an example in which the second shielding material 52 is disposed between the inspection object 10 and the second detector 42. It is. As shown in FIGS. 10 and 11, when the first detector 41 is separated, a fourth detector 44 and a fifth detector 45 are provided, and the second detector 42 and the fourth detector 44 are provided. The incident direction of the cosmic rays can be specified by the combination of the first detector 41 and the fifth detector 45. This is the same even when the second shielding member 52 is not provided.

ここで、高エネルギー側を遮蔽する第1の所定エネルギー、及び、低エネルギー側を遮蔽する第2の所定エネルギーは、検査対象物と検出したい欠陥の大きさによるところが大きいので、一概に決められないが、一例としては、厚さ200mmのコンクリート中の100mm×100mm×100mmの空洞を検出対象とした場合には、高エネルギー側を遮蔽する第1の所定エネルギーを数百MeV、低エネルギー側を遮蔽する第2の所定エネルギーを数十MeVとすることができる。   Here, the first predetermined energy that shields the high energy side and the second predetermined energy that shields the low energy side are largely determined by the size of the inspection object and the defect to be detected, and thus cannot be determined unconditionally. However, as an example, when a 100 mm × 100 mm × 100 mm cavity in a 200 mm thick concrete is to be detected, the first predetermined energy for shielding the high energy side is several hundred MeV and the low energy side is shielded. The second predetermined energy to be set can be several tens MeV.

本発明は、前記の知見に基づいてなされたもので、検査対象物を透過した、第1の所定エネルギー以下の低エネルギー宇宙線を用いて検査対象物の内部構造を非破壊検査することにより、前記課題を解決するものである。   The present invention has been made based on the above knowledge, by nondestructively inspecting the internal structure of the inspection object using a low-energy cosmic ray having a first predetermined energy or less that has passed through the inspection object. The problem is solved.

ここで、前記低エネルギー宇宙線は、天頂角が0°〜20°の範囲の宇宙線に含まれるものである。   Here, the low energy cosmic rays are included in cosmic rays having a zenith angle in the range of 0 ° to 20 °.

また、検査対象物の下側に第1の遮蔽材を設け、該第1の遮蔽材を透過した宇宙線を検出して、検査対象物と前記第1の遮蔽材の間で検出した宇宙線から除外することにより前記低エネルギー宇宙線を抽出することができる。   Also, a cosmic ray is provided between the inspection object and the first shielding material by providing a first shielding material below the inspection object, detecting a cosmic ray that has passed through the first shielding material. The low-energy cosmic rays can be extracted by excluding them.

また、更に、前記第1の所定エネルギーよりも小さい第2の所定エネルギー以下の低エネルギー宇宙線を除外することができる。   Furthermore, low-energy cosmic rays having a second predetermined energy or less that is smaller than the first predetermined energy can be excluded.

また、前記第1の所定エネルギーよりも小さい前記第2の所定エネルギー以下の低エネルギー宇宙線を除外する第2の遮蔽材を設けることができる。   Moreover, the 2nd shielding material which excludes the low energy cosmic rays below the said 2nd predetermined energy smaller than the said 1st predetermined energy can be provided.

本発明は、又、宇宙から入射する宇宙線を検出する第1の宇宙線検出器と、検査対象物を透過した宇宙線を検出する第2の宇宙線検出器と、該第2の宇宙線検出器の下側に配設された第1の遮蔽材と、該第1の遮蔽材を透過した宇宙線を検出する第3の宇宙線検出器と、前記第2の宇宙線検出器の出力信号から前記第3の宇宙線検出器の出力信号を除くことにより、検査対象物を透過した、第1の所定エネルギー以下の低エネルギー宇宙線を検出する演算手段と、を備えたことを特徴とするミュオグラフィを用いる構造物の非破壊検査装置を提供することにより、同様に前記課題を解決するものである。   The present invention also provides a first cosmic ray detector that detects a cosmic ray incident from the universe, a second cosmic ray detector that detects a cosmic ray that has passed through an inspection object, and the second cosmic ray. A first shielding member disposed below the detector; a third cosmic ray detector that detects cosmic rays that have passed through the first shielding member; and an output of the second cosmic ray detector. Computation means for detecting low energy cosmic rays below the first predetermined energy that have passed through the inspection object by removing the output signal of the third cosmic ray detector from the signal, By providing a non-destructive inspection apparatus for a structure that uses muography, the above-mentioned problem is similarly solved.

ここで、前記第1の宇宙線検出器を、検査対象範囲の上方に配設することができる。   Here, the first cosmic ray detector can be disposed above the inspection target range.

また、前記第1の宇宙線検出器を、検査対象範囲の上方から離れた位置に配設することができる。   Further, the first cosmic ray detector can be disposed at a position away from above the inspection target range.

また、宇宙線の入射方向を検出するための第4及び第5の宇宙線検出器を更に配設することができる。   In addition, fourth and fifth cosmic ray detectors for detecting the incident direction of the cosmic rays can be further provided.

また、更に、前記第1の所定エネルギーよりも小さい第2の所定エネルギー以下の低エネルギー宇宙線を除外する第2の遮蔽材を備えることができる。   Furthermore, a second shielding material that excludes low-energy cosmic rays having a second predetermined energy or less that is smaller than the first predetermined energy may be provided.

また、前記第2の遮蔽材を、前記第1の宇宙線検出器の上側に配設することができる。   Further, the second shielding material can be disposed on the upper side of the first cosmic ray detector.

また、前記第2の遮蔽材を、前記第1の宇宙線検出器と前記第1の遮蔽材の間に配設することができる。   Further, the second shielding material can be disposed between the first cosmic ray detector and the first shielding material.

また、前記第2の遮蔽材を、検査対象物と前記第2の宇宙線検出器の間に配設することができる。   Further, the second shielding material can be disposed between the inspection object and the second cosmic ray detector.

また、前記第2の遮蔽材を、検査対象範囲の上方に配設することができる。   Further, the second shielding material can be disposed above the inspection target range.

本発明によれば、これまでは困難だった橋梁や焼却炉等の小・中インフラ設備の欠陥探査が可能となる。   According to the present invention, it is possible to search for defects in small / medium infrastructure facilities such as bridges and incinerators, which have been difficult until now.

宇宙線の透過による欠陥検査の原理を模式的に示す断面図Cross-sectional view schematically showing the principle of defect inspection by transmission of cosmic rays (A)橋梁の合成床版及び(B)その欠陥状態を示す断面図(A) Composite floor slab of bridge and (B) Cross section showing the defect state 本発明の原理を説明するための、宇宙線エネルギーと宇宙線飛程の関係の例を示す線図A diagram showing an example of the relationship between cosmic ray energy and cosmic ray range for explaining the principle of the present invention 本発明による高エネルギー宇宙線除去のための検出器の配置例を示す断面図Sectional drawing which shows the example of arrangement | positioning of the detector for the high energy cosmic ray removal by this invention 同じく作用を示す断面図Cross-sectional view showing the same effect 同じく宇宙線の入射角の違いによる検査対象範囲と検出器の位置ずれの関係の例を比較して示す図The figure which compares and shows the example of the relation between the inspection object range by the difference in the incident angle of cosmic rays, and the position shift of the detector 図4の変形例の検出器配置を示す断面図Sectional drawing which shows the detector arrangement | positioning of the modification of FIG. 同じく他の変形例を示す断面図Sectional drawing which shows another modification similarly 同じく更に他の変形例を示す断面図Sectional drawing which shows another modification similarly 同じく更に他の変形例を示す断面図Sectional drawing which shows another modification similarly 同じく更に他の変形例を示す断面図Sectional drawing which shows another modification similarly 本発明の第1実施形態の構成を示す(A)縦断面図及び(B)横断面図(A) longitudinal cross-sectional view and (B) cross-sectional view showing the configuration of the first embodiment of the present invention 前記実施形態で用いられる検出器の例を示す斜視図The perspective view which shows the example of the detector used by the said embodiment. 本発明の第2実施形態の構成を示す(A)縦断面図及び(B)横断面図(A) longitudinal cross-sectional view and (B) cross-sectional view showing the configuration of the second embodiment of the present invention 同じく第3実施形態の構成を示す(A)縦断面図及び(B)横断面図(A) Longitudinal sectional view and (B) Transverse sectional view similarly showing the configuration of the third embodiment

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

なお、本発明は以下の実施形態及び実施例に記載した内容により限定されるものではない。また、以下に記載した実施形態及び実施例における構成要件には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。   In addition, this invention is not limited by the content described in the following embodiment and an Example. The constituent elements in the embodiments and examples described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those that are so-called equivalent ranges. Furthermore, the constituent elements disclosed in the embodiments and examples described below may be appropriately combined or may be appropriately selected and used.

本発明の第1実施形態は、図12に示す如く、橋梁30の合成床版20の検査に本発明を適用する際に、橋梁30の合成床版20の下側に第2の検出器42、第1の遮蔽材51、第3の検出器43でなる検出器本体40を積層配置すると共に、合成床版20の舗装28上で検出器本体40の上側に第1の検出器41を配設したものである。図において、34は橋脚、36は支承、38は伸縮装置、61、62、63はそれぞれ第1、第2、第3の検出器41、42、43の出力を計測する計測器、70は計測器61、62、63の出力に対して本発明による演算を行う演算器である。   In the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 12, when the present invention is applied to the inspection of the composite floor slab 20 of the bridge 30, the second detector 42 is provided below the composite floor slab 20 of the bridge 30. The detector main body 40 including the first shielding member 51 and the third detector 43 is laminated and the first detector 41 is arranged above the detector main body 40 on the pavement 28 of the composite floor slab 20. It is set. In the figure, 34 is a bridge pier, 36 is a support, 38 is a telescopic device, 61, 62, and 63 are measuring instruments that measure the outputs of the first, second, and third detectors 41, 42, and 43, respectively, and 70 is a measuring instrument. This is an arithmetic unit that performs an operation according to the present invention on the outputs of the units 61, 62, and 63.

演算器70で、第2の検出器42の出力から第3の検出器43の出力を除外することにより、低エネルギー宇宙線の信号を抽出することができる。   By removing the output of the third detector 43 from the output of the second detector 42 by the computing unit 70, a signal of low energy cosmic rays can be extracted.

前記検出器41、42、43としては、それぞれ図13に例示する如く、シンチレーションファイバー80を複数本直交するように配置し、シンチレーションファイバー80の片端にマルチピクセルフォトンカウンター(MPPC)82を配設したものを用いることができる。宇宙線の飛来方向を特定するために、図13に示すように2層が必要であり、例えば第1の検出器41と第2の検出器42で2層とすることができる。なお、検出器はこれ以外に原子核乾板、ドリフトチェンバー等も用いることができる。   As the detectors 41, 42, and 43, as illustrated in FIG. 13, a plurality of scintillation fibers 80 are disposed so as to be orthogonal to each other, and a multi-pixel photon counter (MPPC) 82 is disposed at one end of the scintillation fibers 80. Things can be used. In order to specify the flying direction of the cosmic rays, two layers are required as shown in FIG. 13. For example, the first detector 41 and the second detector 42 can form two layers. In addition to this, a nuclear plate, a drift chamber, or the like can be used as the detector.

本発明の第2実施形態は、図14に示す如く、第1の検出器41を検出器本体40の上方から、ケーブルで接続可能な数メートル離れた合成床版20の上に配置している。更に、宇宙線の入射方向を特定するために、第2の検出器42の上側(図14の例)又は下側と、第1の検出器41の上側(図14の例)又は下側に、それぞれ第4、第5の検出器44、45を設けている。   In the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 14, the first detector 41 is arranged on the composite floor slab 20 that is several meters away from the upper part of the detector body 40 and can be connected by a cable. . Furthermore, in order to specify the incident direction of the cosmic rays, the upper side (example of FIG. 14) or the lower side of the second detector 42 and the upper side (example of FIG. 14) or the lower side of the first detector 41. , Fourth and fifth detectors 44 and 45 are provided, respectively.

図において、64、65は、第4、第5の検出器44、45の出力を計測する計測器である。   In the figure, 64 and 65 are measuring instruments that measure the outputs of the fourth and fifth detectors 44 and 45.

他の点については、第1実施形態と同様であるので説明は省略する。   The other points are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

本発明の第3実施形態は、図15に示す如く、第1の検出器41及び第5の検出器45を橋梁30の近傍に配置したものである。使用する宇宙線の天頂角範囲に遮蔽物がなければ、この第3実施形態のような配置も可能である。   In the third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 15, the first detector 41 and the fifth detector 45 are arranged in the vicinity of the bridge 30. If there is no shield in the zenith angle range of the cosmic rays to be used, the arrangement as in the third embodiment is also possible.

他の点については、第2実施形態と同様であるので説明は省略する。   Other points are the same as those in the second embodiment, and thus the description thereof is omitted.

なお、前記実施形態においては、いずれも低エネルギー側を遮蔽する第2の遮蔽材52が配設されていなかったが、第2の遮蔽材52を追加することによって、検出器本体40を図7乃至図11のような構成とすることも可能である。   In the above embodiment, the second shielding member 52 that shields the low energy side is not provided in any of the above embodiments, but the detector main body 40 can be made as shown in FIG. 7 by adding the second shielding member 52. It is also possible to have a configuration as shown in FIG.

前記遮蔽材としては、例えば、鉛や鉄といった金属及びそれらの合金、もしくは、金属を配合した混合物(例えば、樹脂に金属粉末を混合したもの)などの高密度物質を用いることができる。   As the shielding material, for example, metals such as lead and iron and alloys thereof, or a high-density material such as a mixture containing metal (for example, a resin mixed with metal powder) can be used.

前記実施形態で示したように、X線を利用する場合に必要なX線発生装置や放射線管理区域を床版上に設置する必要がないため、交通を妨げることなく検査が可能となる。   As shown in the embodiment, since it is not necessary to install an X-ray generator and a radiation management area necessary for using X-rays on the floor slab, inspection can be performed without obstructing traffic.

なお、本発明の適用対象はこれに限定されず、合成床版以外の鋼床版、PC床版、焼却炉、パイプライン、地下トンネルの空洞、ダムの壁等の他の小・中インフラ設備の欠陥検査へも同様に適用できることは明らかである。   The application object of the present invention is not limited to this, but other small and medium infrastructure facilities such as steel slabs other than synthetic slabs, PC slabs, incinerators, pipelines, underground tunnel cavities, dam walls, etc. It is clear that the present invention can be similarly applied to the defect inspection.

10…検査対象物
10A…欠陥
20…合成床版
28…舗装
30…橋梁
32…桁
34…橋脚
36…支承
38…伸縮装置
40…検出器本体
41、42、43、44、45…(宇宙線)検出器
51、52…(宇宙線)遮蔽材
61、62、63、64、65…計測器
70…演算器
80…シンチレーションファイバー
82…マルチピクセルフォトンカウンター(MPPC)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Inspection object 10A ... Defect 20 ... Composite floor slab 28 ... Pavement 30 ... Bridge 32 ... Girder 34 ... Bridge pier 36 ... Bearing 38 ... Telescopic device 40 ... Detector main body 41, 42, 43, 44, 45 ... (cosmic ray) ) Detector 51, 52 ... (cosmic ray) shielding material 61, 62, 63, 64, 65 ... Measuring instrument 70 ... Calculator 80 ... Scintillation fiber 82 ... Multi-pixel photon counter (MPPC)

Claims (14)

検査対象物を透過した、第1の所定エネルギー以下の低エネルギー宇宙線を用いて検査対象物の内部構造を非破壊検査することを特徴とするミュオグラフィを用いる構造物の非破壊検査方法。   A nondestructive inspection method for a structure using muography, wherein the internal structure of the inspection object is nondestructively inspected using a low-energy cosmic ray having a first predetermined energy or less that has passed through the inspection object. 前記低エネルギー宇宙線が、天頂角が0°〜20°の範囲の宇宙線に含まれるものであることを特徴とする請求項1に記載のミュオグラフィを用いる構造物の非破壊検査方法。   The non-destructive inspection method for a structure using muography according to claim 1, wherein the low energy cosmic rays are included in cosmic rays having a zenith angle in a range of 0 ° to 20 °. 検査対象物の下側に第1の遮蔽材を設け、該第1の遮蔽材を透過した宇宙線を検出して、検査対象物と前記第1の遮蔽材の間で検出した宇宙線から除外することにより前記低エネルギー宇宙線を抽出することを特徴とする請求項1又は2に記載のミュオグラフィを用いる構造物の非破壊検査方法。   A first shielding material is provided below the object to be inspected, and cosmic rays transmitted through the first shielding material are detected and excluded from the cosmic rays detected between the object to be inspected and the first shielding material. The non-destructive inspection method for a structure using muography according to claim 1, wherein the low-energy cosmic rays are extracted. 更に、前記第1の所定エネルギーよりも小さい第2の所定エネルギー以下の低エネルギー宇宙線を除外することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のミュオグラフィを用いる構造物の非破壊検査方法。   The nondestructive inspection of a structure using muography according to any one of claims 1 to 3, wherein low-energy cosmic rays having a second predetermined energy or less smaller than the first predetermined energy are excluded. Method. 前記第1の所定エネルギーよりも小さい前記第2の所定エネルギー以下の低エネルギー宇宙線を除外する第2の遮蔽材を設けたことを特徴とする請求項4に記載のミュオグラフィを用いる構造物の非破壊検査方法。   5. The non-structural structure using muography according to claim 4, further comprising a second shielding member that excludes low-energy cosmic rays that are smaller than the first predetermined energy and lower than the second predetermined energy. Destructive inspection method. 宇宙から入射する宇宙線を検出する第1の宇宙線検出器と、
検査対象物を透過した宇宙線を検出する第2の宇宙線検出器と、
該第2の宇宙線検出器の下側に配設された第1の遮蔽材と、
該第1の遮蔽材を透過した宇宙線を検出する第3の宇宙線検出器と、
前記第2の宇宙線検出器の出力信号から前記第3の宇宙線検出器の出力信号を除くことにより、検査対象物を透過した、第1の所定エネルギー以下の低エネルギー宇宙線を検出する演算手段と、
を備えたことを特徴とするミュオグラフィを用いる構造物の非破壊検査装置。
A first cosmic ray detector for detecting cosmic rays incident from space;
A second cosmic ray detector that detects cosmic rays that have passed through the object to be inspected;
A first shielding material disposed below the second cosmic ray detector;
A third cosmic ray detector for detecting cosmic rays transmitted through the first shielding material;
An operation for detecting low-energy cosmic rays having a first predetermined energy or less, which has passed through the inspection object, by removing the output signal of the third cosmic ray detector from the output signal of the second cosmic ray detector. Means,
A non-destructive inspection device for structures using muography, characterized by comprising:
前記第1の宇宙線検出器が、検査対象範囲の上方に配設されていることを特徴とする請求項6に記載のミュオグラフィを用いる構造物の非破壊検査装置。   The non-destructive inspection apparatus for a structure using muography according to claim 6, wherein the first cosmic ray detector is disposed above an inspection target range. 前記第1の宇宙線検出器が、検査対象範囲の上方から離れた位置に配設されていることを特徴とする請求項6に記載のミュオグラフィを用いる構造物の非破壊検査装置。   7. The nondestructive inspection apparatus for a structure using muography according to claim 6, wherein the first cosmic ray detector is disposed at a position away from above the inspection target range. 宇宙線の入射方向を検出するための第4及び第5の宇宙線検出器が更に配設されていることを特徴とする請求項8に記載のミュオグラフィを用いる構造物の非破壊検査装置。   9. The nondestructive inspection apparatus for a structure using muography according to claim 8, further comprising fourth and fifth cosmic ray detectors for detecting the incident direction of the cosmic rays. 更に、前記第1の所定エネルギーよりも小さい第2の所定エネルギー以下の低エネルギー宇宙線を除外する第2の遮蔽材を備えたことを特徴とする請求項6乃至9のいずれかに記載のミュオグラフィを用いる構造物の非破壊検査装置。   The muography according to any one of claims 6 to 9, further comprising a second shielding material that excludes low-energy cosmic rays that are less than a second predetermined energy that is smaller than the first predetermined energy. Non-destructive inspection equipment for structures. 前記第2の遮蔽材が、前記第1の宇宙線検出器の上側に配設されていることを特徴とする請求項10に記載のミュオグラフィを用いる構造物の非破壊検査装置。   The nondestructive inspection apparatus for a structure using muography according to claim 10, wherein the second shielding material is disposed on an upper side of the first cosmic ray detector. 前記第2の遮蔽材が、前記第1の宇宙線検出器と前記第1の遮蔽材の間に配設されていることを特徴とする請求項10に記載のミュオグラフィを用いる構造物の非破壊検査装置。   The non-destructive structure using muography according to claim 10, wherein the second shielding material is disposed between the first cosmic ray detector and the first shielding material. Inspection device. 前記第2の遮蔽材が、検査対象物と前記第2の宇宙線検出器の間に配設されていることを特徴とする請求項10に記載のミュオグラフィを用いる構造物の非破壊検査装置。   11. The nondestructive inspection apparatus for a structure using muography according to claim 10, wherein the second shielding material is disposed between an inspection object and the second cosmic ray detector. 前記第2の遮蔽材が、検査対象範囲の上方に配設されていることを特徴とする請求項10に記載のミュオグラフィを用いる構造物の非破壊検査装置。   The non-destructive inspection apparatus for a structure using muography according to claim 10, wherein the second shielding material is disposed above an inspection target range.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4061880A4 (en) * 2019-11-22 2023-12-27 Muon Vision Inc. Systems and methods for monitoring slope stability

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007121203A (en) * 2005-10-31 2007-05-17 Nippon Steel Corp Bottom of blast furnace management method
JP2007271400A (en) * 2006-03-31 2007-10-18 Institute Of Physical & Chemical Research Method of acquiring internal structure information of structure using multi-division horizontal muon detecting means
JP2013213748A (en) * 2012-04-03 2013-10-17 Hitachi Ltd Inner structure inspection device and inner structure monitoring system
US20150287237A1 (en) * 2014-04-04 2015-10-08 Decision Sciences International Corporation Muon tomography imaging improvement using optimized limited angle data
JP2016161485A (en) * 2015-03-04 2016-09-05 株式会社東芝 Internal material specification device and internal material specification method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007121203A (en) * 2005-10-31 2007-05-17 Nippon Steel Corp Bottom of blast furnace management method
JP2007271400A (en) * 2006-03-31 2007-10-18 Institute Of Physical & Chemical Research Method of acquiring internal structure information of structure using multi-division horizontal muon detecting means
JP2013213748A (en) * 2012-04-03 2013-10-17 Hitachi Ltd Inner structure inspection device and inner structure monitoring system
US20150287237A1 (en) * 2014-04-04 2015-10-08 Decision Sciences International Corporation Muon tomography imaging improvement using optimized limited angle data
JP2016161485A (en) * 2015-03-04 2016-09-05 株式会社東芝 Internal material specification device and internal material specification method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4061880A4 (en) * 2019-11-22 2023-12-27 Muon Vision Inc. Systems and methods for monitoring slope stability
US11971373B2 (en) 2019-11-22 2024-04-30 Muon Vision Inc. Systems and methods for monitoring slope stability

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