JP2019203853A - X線ラインセンサ及びそれを用いたx線異物検出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の第1の実施形態に係るX線異物検出装置1の構成図である。
図5に示すように、X線ラインセンサ30は信号処理部35をさらに備えている。この信号処理部35は、フォトダイオードアレイ33の各フォトダイオード32により変換された電気信号を処理し、低空間周波成分及び高空間周波成分からなるデュアルエネルギーX線画像に相当する画像を生成するようになっている。具体的には、信号処理部35は、A/D変換器36と、データ記憶部37と、低空間周波成分算出部38と、高空間周波成分算出部39とを備えている。
一般に、受光分布は、発光点の高さhに応じて主要な空間周波数が異なると考えられ、発光点の高さがhのとき、受光分布は空間周波数領域で近似的にexp(−|f|×h)に比例する。
次に、本実施形態に係るX線ラインセンサ30を用いてデュアルエネルギー方式で異物を検出可能か否かについて、シミュレーションを行った結果を説明する。
P=exp(−μt)
=exp(−μ/ρ*ρ*t)
ここで、μは被検査物Wの線減弱係数、ρは密度、tは厚みである。なお、質量減弱係数μ/ρはX線のエネルギーに依存する量であり、高エネルギーになるほど質量減弱係数は小さくなる(すなわち、よく透過するようになる)。また、高エネルギー(例えば100keV)のX線では、肉と骨の質量減弱係数が近くなる。
(i)確率p=exp(−μH/m)の確率で通過
(ii)1−pの確率で発光
ここで、μはシンチレータ31の線減弱係数である。
f(x,h)={(x−x0)2+h2}−1
ここで、x0は発光点でのセンサ長手方向の位置を表す。
図9(a)は、比較例として理想的なデュアルエネルギー式X線ラインセンサを用いた場合のシュミレーション結果を示す。図中、実線は、20keVと100keVのX線をシンチレータに入射させたときに、フォトダイオードアレイにより得られる透過率(強度)分布を示し(低+高エネルギーX線画像)、破線は、100keVのX線をシンチレータに入射させたときに、フォトダイオードアレイにより得られる透過率(強度)分布を示す(高エネルギーX線画像)。
次に、上記シミュレーション(その1)と諸条件は同じで、シンチレータ31の厚さHを変えて透過率分布をシミュレーションで求めた結果を説明する。シンチレータ31の厚さHは、H=αdで表される。ここで、dはフォトダイオード32の素子ピッチであり、αは、素子ピッチdに対するシンチレータ31の厚さHの比を示すパラメータである。
次に、本発明の第2の実施形態に係るX線ラインセンサ30Aについて、図面を参照して説明する。
(i)16素子からなる各素子セットの端から奇数番目の素子(8素子)は、第1カラーフィルタ34aと共に用いることで、第1のシンチレータ31aで吸収される低+高エネルギーX線のセンシングに使用する。このように、第1カラーフィルタ34aによりエネルギー弁別した上で、奇数番目の8素子を用いて低空間周波成分(例えば平均成分)を算出し、より精密に低+高エネルギーX線のセンシングを行う。
(ii)16素子からなる各素子セットの端から偶数番目の素子(8素子)は、第2カラーフィルタ34bと共に用いることで、第2のシンチレータ31bで吸収される高エネルギーX線のセンシングに使用する。このように、第2カラーフィルタ34bによりエネルギー弁別した上で、偶数番目の8素子を用いて高空間周波成分(例えば標準偏差)を算出し、より精密に高エネルギーX線のセンシングを行う。
次に、本発明の第3の実施形態に係るX線ラインセンサ30Bについて、図面を参照して説明する。
次に、本発明の第4の実施形態に係るX線ラインセンサ30Cについて、図面を参照して説明する。
2 搬送部
2a ベルト面
3 検出部
4 筐体
5 表示部
6 駆動モータ
7 搬入口
8 搬出口
9 X線発生器(X線照射部)
11 箱体
12 X線管
13 フィラメント
14 ターゲット
15 陽極
16 遮蔽カーテン
21 搬送路
21a 天井部
22 検査空間
30 X線ラインセンサ
31 シンチレータ
32 フォトダイオード(光電変換素子)
33 フォトダイオードアレイ(光電変換素子アレイ)
35 信号処理部
36 A/D変換器
37 データ記憶部
38 低空間周波成分算出部
39 高空間周波成分算出部
40 制御部
41 X線画像取得・記憶部(画像取得部)
42 画像処理部
42a 差分処理部
43 判定部
43a 閾値処理部
45 設定操作部
47 駆動制御部
d 素子ピッチ(フォトダイオード幅)
H シンチレータ厚さ
W 被検査物
Claims (3)
- 入射したX線を吸収し光を発すると共に発せられた前記光が放射状に伝わるシンチレータ(31)と、
前記シンチレータを放射状に伝わった前記光を受光し電気信号に変換する複数の光電変換素子が、直線状に配列された光電変換素子アレイ(33)と、
を備え、前記光電変換素子の素子ピッチ(d)に対する前記シンチレータの高さ方向の厚み(H)の比(α)が1より大きいことを特徴とするX線ラインセンサ(30)。 - 前記各光電変換素子により変換された前記電気信号のX線ラインセンサ長手方向の強度分布における低空間周波成分又は平均成分を第1エネルギーのX線画像として算出し、高空間周波成分を第2エネルギーのX線画像として算出する信号処理部(35)をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のX線ラインセンサ。
- 被検査物(W)にX線を照射するX線照射部(9)と、
前記被検査物を透過したX線を検出する、請求項1又は2に記載のX線ラインセンサ(30)と、
前記各光電変換素子により変換された前記電気信号のX線ラインセンサ長手方向の強度分布における低空間周波成分又は平均成分を第1エネルギーのX線画像として取得し、高空間周波成分を第2エネルギーのX線画像として取得する画像取得部(41)と、
前記第1エネルギーのX線画像と前記第2エネルギーのX線画像とに基づいて前記被検査物における異物の有無を判定する判定部(43)と、
を備えたことを特徴とするX線異物検出装置(1)。
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