JP2022187538A - Nondestructive inspection system and nondestructive inspection method - Google Patents

Nondestructive inspection system and nondestructive inspection method Download PDF

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宰 杉田
Tsukasa Sugita
晴夫 宮寺
Haruo Miyadera
直人 久米
Naoto Kume
拓郎 藤牧
Takuro Fujimaki
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Abstract

To provide a nondestructive inspection technique capable of enhancing both the ability to distinguish types of materials and their resolution.SOLUTION: A nondestructive inspection system 1 includes: an X-ray transmittance analysis unit 15 that analyzes the transmittance of X-ray R based on a difference between the intensity of X-ray R generated by an X-ray generator 4 and the intensity of X-ray R detected by an X-ray detector 5; a material area determination unit 16 that determines a material area 27 that is an area divided for each shape of an object 3 included in a target 2 based on the distribution of the transmittance; a muon passage coordinate analysis unit 17 that analyzes the passage coordinates and the passage angle of muon μ that has passed through each of muon trajectory detectors 6, 7; a muon trajectory data extraction unit 18 that extracts the trajectory of muon μ that has passed through the material area 27 based on the passage coordinates and the passage angle; and a muon scattering analysis unit 19 that analyzes a scattering angle θ of muon scattering that has occurred in the material area 27 based on the trajectory.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、非破壊検査技術に関する。 Embodiments of the present invention relate to non-destructive inspection techniques.

国際的な物流においては、様々な検査が行われている。例えば、輸送される貨物中に含まれる物品が申請された明細書に記載の内容と整合しているか否かの確認、または違法な物質の有無などの確認が行われている。特に、コンテナなどの輸送貨物の内部を開封することなく検査を行う代表的な非破壊検査技術として、X線を用いたラジオグラフィが広く行われている。この技術では、測定対象物(サンプル)にX線を照射し、物質毎に異なるX線の透過率の差に基づいて、測定対象物の2次元の透過画像を作成する。そして、この透過画像を検査官が確認することにより、内部の物品の照合を行っている。また、核物質または放射性物質を見つけることを目的として、ガンマ線または中性子線の検出器が併用される場合もある。 Various inspections are performed in international distribution. For example, confirmation is made as to whether or not the items contained in the cargo to be transported are consistent with the contents of the application specification, or whether or not illegal substances are present. In particular, radiography using X-rays is widely used as a typical non-destructive inspection technique for inspecting the inside of transported goods such as containers without opening them. In this technique, an object (sample) to be measured is irradiated with X-rays, and a two-dimensional transmission image of the object to be measured is created based on the difference in X-ray transmittance that differs for each substance. Then, an inspector confirms the transmitted image to check the internal articles. In some cases, gamma-ray or neutron detectors are also used for the purpose of finding nuclear or radioactive material.

近年、その他の検査方法として、宇宙線ミュオンを用いた貨物の検査方法が開発されている。この方法は、ミュオン散乱法またはミュオントモグラフィと称され、上空から降り注ぐ天然の高エネルギー粒子である宇宙線ミュオンを利用するものである。このミュオンが通過した物質中で生じるミュオン散乱を検出することにより、貨物中の物質の分布または種類を判定することができる。この方法は、貨物中に隠蔽されたウランなどの核物質を検出することを目的とし、2000年代に米国ロスアラモス国立研究所で開発された。 In recent years, as another inspection method, a cargo inspection method using cosmic ray muons has been developed. This method is called muon scattering method or muon tomography, and utilizes cosmic ray muons, which are natural high-energy particles falling from the sky. By detecting muon scattering that occurs in the substance through which the muons have passed, the distribution or type of substances in the cargo can be determined. This method was developed at Los Alamos National Laboratory in the United States in the 2000s for the purpose of detecting nuclear material such as uranium hidden in cargo.

ミュオントモグラフィの利点としては、X線と異なり人工的な線源が不要であり、かつ天然の粒子を利用するため、被ばく対策および安全にかかわる制限に束縛されない。また、宇宙線ミュオンは、数GeVという高いエネルギーを有するため、高い透過率を有する。さらに、物質毎にミュオンの散乱角が異なるという特徴を利用した物質の種類の識別能力の高さが挙げられる。 The advantages of muon tomography are that unlike X-rays, it does not require an artificial radiation source and uses natural particles, so it is not bound by restrictions related to radiation exposure and safety. In addition, cosmic ray muons have a high energy of several GeV, and therefore have a high transmittance. Furthermore, it has a high ability to identify the type of material using the feature that the scattering angle of muons differs for each material.

物質の透過率と物質の種類の識別能力については、ミュオントモグラフィの方がX線ラジオグラフィよりも優れた性能を有している。しかし、ミュオントモグラフィの欠点としては、空間分解能が低いため、得られる透過画像の精度がX線ラジオグラフィよりも低いことが挙げられる。 Muon tomography has better performance than X-ray radiography in terms of material transmittance and ability to identify types of materials. A disadvantage of muon tomography, however, is that the accuracy of transmission images obtained is lower than that of X-ray radiography due to its low spatial resolution.

特開2016-161485号公報JP 2016-161485 A

本発明が解決しようとする課題は、物質の種類の識別能力と分解能の双方を高めることができる非破壊検査技術を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a non-destructive inspection technique that can improve both the ability to identify the type of substance and the resolution.

本発明の実施形態に係る非破壊検査システムは、検査対象である対象物に照射するX線を発生させるX線発生装置と、前記対象物を透過した前記X線を検出するX線検出器と、前記X線発生装置で発生させた前記X線の強度と前記X線検出器で検出された前記X線の強度との差に基づいて、前記X線の透過率を解析するX線透過率解析部と、前記透過率の分布に基づいて、前記対象物に含まれる物体の形状毎に分けられる領域である物質領域を判定する物質領域判定部と、ミュオンを検出し、かつ前記対象物を挟んで互いに向かい合う位置に設けられた少なくとも1組のミュオン軌跡検出器と、それぞれの前記ミュオン軌跡検出器を通過した前記ミュオンの通過座標および通過角度を解析するミュオン通過座標解析部と、前記通過座標および前記通過角度に基づいて、前記物質領域を通過した前記ミュオンの軌跡を抽出するミュオン軌跡データ抽出部と、前記軌跡に基づいて、前記物質領域で生じたミュオン散乱の散乱角を解析するミュオン散乱解析部と、前記散乱角に基づいて、前記物質領域に存在する物質の種類を識別可能な出力用情報を生成する出力情報生成部と、前記出力用情報を出力する出力部と、を備える。 A non-destructive inspection system according to an embodiment of the present invention includes an X-ray generator that generates X-rays to irradiate an object to be inspected, and an X-ray detector that detects the X-rays that have passed through the object. , an X-ray transmittance for analyzing the transmittance of the X-rays based on the difference between the intensity of the X-rays generated by the X-ray generator and the intensity of the X-rays detected by the X-ray detector; an analysis unit; a material region determination unit that determines a material region that is a region divided by shape of an object included in the object based on the distribution of the transmittance; At least one pair of muon trajectory detectors provided at positions facing each other across the muon trajectory detectors, a muon passing coordinate analysis unit for analyzing the passing coordinates and the passing angle of the muons passing through the respective muon trajectory detectors, and the passing coordinates and a muon trajectory data extraction unit that extracts the trajectory of the muon that has passed through the material region based on the passage angle, and a muon scattering that analyzes the scattering angle of muon scattering occurring in the material region based on the trajectory. An analysis unit, an output information generation unit that generates output information capable of identifying the type of substance existing in the substance region based on the scattering angle, and an output unit that outputs the output information.

本発明の実施形態により、物質の種類の識別能力と分解能の双方を高めることができる非破壊検査技術が提供される。 Embodiments of the present invention provide non-destructive testing techniques that can increase both material type discrimination and resolution.

第1実施形態の非破壊検査システムを示す構成図。The block diagram which shows the nondestructive inspection system of 1st Embodiment. 非破壊検査システムを示すブロック図。A block diagram showing a non-destructive inspection system. 非破壊検査方法を示すフローチャート。A flow chart showing a non-destructive inspection method. サンプルの配置形態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the arrangement|positioning form of a sample. X線による透過画像を示す説明図。Explanatory drawing which shows the transmission image by X-ray. X線による物質領域の判定結果を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the result of determination of a material region by X-rays; ミュオンによる透過画像を示す説明図。Explanatory drawing which shows the transmission image by a muon. 出力情報生成処理の流れの一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the flow of an output information generation process. サンプルの測定結果を示す説明図。Explanatory drawing which shows the measurement result of a sample. ミュオンの散乱角を示す説明図。Explanatory drawing which shows the scattering angle of a muon. X線透過率とミュオン散乱の強度の比率を示すグラフ。Graph showing the ratio of X-ray transmittance and muon scattering intensity. 第2実施形態のX線測定系を示す構成図。The block diagram which shows the X-ray measurement system of 2nd Embodiment. 第2実施形態のミュオン測定系を示す構成図。The block diagram which shows the muon measurement system of 2nd Embodiment.

(第1実施形態)
以下、図面を参照しながら、非破壊検査システムおよび非破壊検査方法の実施形態について詳細に説明する。まず、第1実施形態について図1から図11を用いて説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of a nondestructive inspection system and a nondestructive inspection method will be described in detail with reference to the drawings. First, a first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 11. FIG.

図1の符号1は、第1実施形態の非破壊検査システムである。この非破壊検査システム1は、対象物2を破壊することなく検査するためのものである。例えば、対象物2に所定の物体3が存在しているか否かについて検査するために用いられる。検査対象である対象物2としては、コンテナを輸送するトラックなどの車両を例示する。なお、対象物2は、航空機または船舶で輸送されるコンテナ、人力で持ち運びが可能な荷物などであっても良い。 Reference numeral 1 in FIG. 1 denotes the nondestructive inspection system of the first embodiment. This non-destructive inspection system 1 is for inspecting an object 2 without destroying it. For example, it is used to check whether a given object 3 is present in the object 2 . A vehicle such as a truck for transporting containers is exemplified as the object 2 to be inspected. Note that the object 2 may be a container that is transported by an aircraft or a ship, a luggage that can be carried manually, or the like.

本実施形態の非破壊検査システム1は、X線を用いたラジオグラフィ(X線検査)とミュオンを用いたミュオントモグラフィ(ミュオン検査)の双方を用いて対象物2の検査を行う。そして、双方の検査結果を統合することで最終的な判定結果を得る。この非破壊検査システム1は、ラジオグラフィと同等の画像分解能を有しながら、ミュオントモグラフィと同様の物質識別能力を有する。 The non-destructive inspection system 1 of the present embodiment inspects an object 2 using both radiography using X-rays (X-ray inspection) and muon tomography using muons (muon inspection). Then, the final determination result is obtained by integrating both test results. This non-destructive inspection system 1 has an image resolution equivalent to that of radiography and a substance identification capability similar to that of muon tomography.

なお、非破壊検査システム1は、少なくとも物質の種類を識別可能であれば良い。また、物質の種類には、物質の元素、物質の組成、物質に含まれる各元素の割合、物質の密度、物質量などが含まれる。 The non-destructive inspection system 1 should be able to identify at least the type of substance. Further, the type of substance includes elements of the substance, composition of the substance, ratio of each element contained in the substance, density of the substance, amount of substance, and the like.

ミュオン検査では、荷電粒子であるミュオンμを用いる。ミュオンμは、主に宇宙線として存在する。ミュオンμは、宇宙から地球に入射する一次宇宙線が地球の大気と反応することにより生じる二次宇宙線の一種である。ミュオンμは、正または負の電荷を持ち、平均3~4GeVの高いエネルギーを持つため、高い透過力を有する。また、ミュオンμは、加速器を用いて人工的に発生させることもできる。本実施形態では、宇宙線のミュオンμを用いる形態を例示するが、人工的に発生させたミュオンμを用いても良い。 Muon inspection uses muon μ, which is a charged particle. Muon μ exists mainly as cosmic rays. The muon μ is a kind of secondary cosmic ray produced by reaction of the primary cosmic ray entering the earth from space with the earth's atmosphere. A muon μ has a positive or negative charge and a high energy of 3 to 4 GeV on average, so it has a high penetrating power. Muon μ can also be artificially generated using an accelerator. In this embodiment, a mode using muons μ of cosmic rays is exemplified, but artificially generated muons μ may be used.

非破壊検査システム1は、X線発生装置4とX線検出器5と第1ミュオン軌跡検出器6と第2ミュオン軌跡検出器7と解析用コンピュータ8とを備える。 The nondestructive inspection system 1 includes an X-ray generator 4 , an X-ray detector 5 , a first muon trajectory detector 6 , a second muon trajectory detector 7 and an analysis computer 8 .

X線発生装置4は、対象物2に照射するX線Rを発生させる装置である。また、X線検出器5は、対象物2を透過したX線Rを検出する装置である。第1実施形態では、X線発生装置4とX線検出器5とが、対象物2を挟んで互いに向かい合う位置に設けられる。例えば、対象物2を水平方向に挟んで互いに向かい合う位置に設けられる。X線発生装置4は、一定のエネルギーで同一の方向から対象物2にX線Rを照射する。 The X-ray generator 4 is a device that generates X-rays R with which the object 2 is irradiated. The X-ray detector 5 is a device that detects X-rays R that have passed through the object 2 . In the first embodiment, the X-ray generator 4 and the X-ray detector 5 are provided at positions facing each other with the object 2 interposed therebetween. For example, they are provided at positions facing each other across the object 2 in the horizontal direction. The X-ray generator 4 irradiates the object 2 with X-rays R from the same direction with constant energy.

第1ミュオン軌跡検出器6と第2ミュオン軌跡検出器7は、対象物2を挟んで互いに向かい合う位置に設けられる。例えば、対象物2を垂直方向に挟んで互いに向かい合う位置に設けられる。これら1組のミュオン軌跡検出器6,7は、自然界に存在する宇宙線であるミュオンμを検出する装置である。 The first muon trajectory detector 6 and the second muon trajectory detector 7 are provided at positions facing each other with the object 2 interposed therebetween. For example, they are provided at positions facing each other with the object 2 sandwiched in the vertical direction. These pair of muon trajectory detectors 6 and 7 are devices for detecting muons μ, which are cosmic rays existing in nature.

また、X線発生装置4とX線検出器5とミュオン軌跡検出器6,7は、厚いコンクリートなどの遮蔽部材9で覆われた検査室の内部に設置される。対象物2は、検査室の内部に配置される。遮蔽部材9によりX線Rが遮蔽されるため、周辺に居る人員の被ばくを防ぐことができる。なお、ミュオンμは、X線Rよりも高い透過率を有するため、遮蔽部材9を透過する。 The X-ray generator 4, X-ray detector 5, and muon trajectory detectors 6 and 7 are installed inside an examination room covered with a shielding member 9 such as thick concrete. Object 2 is placed inside an examination room. Since the X-rays R are shielded by the shielding member 9, it is possible to prevent personnel in the vicinity from being exposed to radiation. Since the muon μ has a higher transmittance than the X-ray R, it passes through the shielding member 9 .

第1実施形態では、X線発生装置4およびX線検出器5と、1組のミュオン軌跡検出器6,7とが、同じ検査場所に設置されており、X線検査とミュオン検査とを同時に行う態様を例示する。つまり、X線検査とミュオン検査とが、検査場所と検査時間が同じ条件で行われる。 In the first embodiment, the X-ray generator 4, the X-ray detector 5, and the pair of muon trajectory detectors 6 and 7 are installed at the same inspection location, and the X-ray inspection and the muon inspection are performed simultaneously. Illustrate how to do it. In other words, the X-ray inspection and the muon inspection are performed under the same conditions of inspection location and inspection time.

次に、非破壊検査システム1のシステム構成を図2に示すブロック図を参照して説明する。 Next, the system configuration of the nondestructive inspection system 1 will be described with reference to the block diagram shown in FIG.

X線発生装置4とX線検出器5とミュオン軌跡検出器6,7は、解析用コンピュータ8に接続され、この解析用コンピュータ8により制御される。 The X-ray generator 4 , the X-ray detector 5 and the muon trajectory detectors 6 and 7 are connected to an analysis computer 8 and controlled by the analysis computer 8 .

解析用コンピュータ8は、入力部10と出力部11と通信部12と記憶部13とメイン制御部14とを備える。この解析用コンピュータ8は、CPU、ROM、RAM、HDDなどのハードウェア資源を有し、CPUが各種プログラムを実行することで、ソフトウェアによる情報処理がハードウェア資源を用いて実現されるコンピュータで構成される。さらに、本実施形態の非破壊検査方法は、各種プログラムをコンピュータに実行させることで実現される。 The analysis computer 8 includes an input section 10 , an output section 11 , a communication section 12 , a storage section 13 and a main control section 14 . The analysis computer 8 has hardware resources such as a CPU, ROM, RAM, and HDD, and the CPU executes various programs to realize information processing by software using the hardware resources. be done. Furthermore, the nondestructive inspection method of this embodiment is implemented by causing a computer to execute various programs.

解析用コンピュータ8の各構成は、必ずしも1つのコンピュータに設ける必要はない。例えば、ネットワークで互いに接続された複数のコンピュータを用いて1つの解析用コンピュータ8を実現しても良い。例えば、X線発生装置4とX線検出器5を制御するコンピュータと、ミュオン軌跡検出器6,7を制御するコンピュータと、データを解析するためのコンピュータとをそれぞれ個別に設けても良い。 Each component of the analysis computer 8 does not necessarily have to be provided in one computer. For example, one analyzing computer 8 may be realized using a plurality of computers connected to each other via a network. For example, a computer for controlling the X-ray generator 4 and the X-ray detector 5, a computer for controlling the muon trajectory detectors 6 and 7, and a computer for analyzing data may be separately provided.

入力部10には、解析用コンピュータ8を使用するユーザの操作に応じて所定の情報が入力される。この入力部10には、マウスまたはキーボードなどの入力装置が含まれる。つまり、これら入力装置の操作に応じて所定の情報が入力部10に入力される。 Predetermined information is input to the input unit 10 according to the operation of the user who uses the analysis computer 8 . The input unit 10 includes an input device such as a mouse or keyboard. That is, predetermined information is input to the input unit 10 according to the operation of these input devices.

出力部11は、所定の情報の出力を行う。解析用コンピュータ8には、解析結果の出力を行うディスプレイなどの画像の表示を行う装置が含まれる。つまり、出力部11は、ディスプレイに表示される画像の制御を行う。なお、ディスプレイはコンピュータ本体と別体であっても良いし、一体であっても良い。 The output unit 11 outputs predetermined information. The analysis computer 8 includes a device for displaying images, such as a display for outputting analysis results. That is, the output unit 11 controls the image displayed on the display. The display may be separate from the computer main body, or may be integrated with the computer main body.

なお、解析用コンピュータ8は、ネットワークを介して接続される他のコンピュータが備えるディスプレイに表示される画像の制御を行っても良い。その場合には、他のコンピュータが備える出力部11が、本実施形態の解析結果の出力の制御を行っても良い。 Note that the analysis computer 8 may control images displayed on a display of another computer connected via a network. In that case, the output unit 11 provided in another computer may control the output of the analysis result of this embodiment.

なお、本実施形態では、画像の表示を行う装置としてディスプレイを例示するが、その他の態様であっても良い。例えば、ヘッドマウントディスプレイまたはプロジェクタを用いて情報の表示を行っても良い。さらに、紙媒体に情報を印字するプリンタをディスプレイの替りとして用いても良い。つまり、出力部11が制御する対象として、ヘッドマウントディスプレイ、プロジェクタまたはプリンタが含まれても良い。 Note that in the present embodiment, a display is exemplified as a device for displaying images, but other modes may be used. For example, information may be displayed using a head-mounted display or a projector. Furthermore, a printer that prints information on a paper medium may be used as an alternative to the display. In other words, the target controlled by the output unit 11 may include a head mounted display, a projector, or a printer.

通信部12は、インターネットなどの通信回線を介して他のコンピュータと通信を行う。なお、本実施形態では、解析用コンピュータ8と他のコンピュータがインターネットを介して互いに接続されているが、その他の態様であっても良い。例えば、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)または携帯通信網を介して互いに接続されても良い。 The communication unit 12 communicates with other computers via a communication line such as the Internet. In this embodiment, the computer for analysis 8 and another computer are connected to each other via the Internet, but other modes are also possible. For example, they may be connected to each other via a LAN (Local Area Network), a WAN (Wide Area Network), or a mobile communication network.

記憶部13は、非破壊検査を行うときに必要な各種情報を記憶する。例えば、記憶部13は、ミュオン散乱の散乱角の統計値と、それぞれの統計値に対応する物質とを蓄積したデータベースを備える。このデータベースは、メモリ、HDDまたはクラウドに記憶され、検索または蓄積ができるよう整理された情報の集まりである。 The storage unit 13 stores various kinds of information necessary for nondestructive inspection. For example, the storage unit 13 has a database that accumulates statistical values of scattering angles of muon scattering and substances corresponding to the respective statistical values. The database is a collection of information stored in memory, HDD, or cloud and organized so that it can be searched or stored.

メイン制御部14は、非破壊検査システム1を統括的に制御する。このメイン制御部14は、X線透過率解析部15と物質領域判定部16とミュオン通過座標解析部17とミュオン軌跡データ抽出部18とミュオン散乱解析部19と出力情報生成部20とを備える。これらは、メモリまたはHDDに記憶されたプログラムがCPUによって実行されることで実現される。また、出力情報生成部20は、物質判定部21と透過画像生成部22とを備える。 The main control unit 14 controls the nondestructive inspection system 1 in an integrated manner. The main control unit 14 includes an X-ray transmittance analysis unit 15 , a material region determination unit 16 , a muon passage coordinate analysis unit 17 , a muon trajectory data extraction unit 18 , a muon scattering analysis unit 19 and an output information generation unit 20 . These are implemented by executing programs stored in the memory or HDD by the CPU. The output information generation unit 20 also includes a substance determination unit 21 and a transparent image generation unit 22 .

次に、非破壊検査システム1を用いて実行される非破壊検査方法について図3のフローチャートを用いて説明する。なお、前述のブロック図(図2)を適宜参照する。さらに、図4から図11を適宜参照する。 Next, a nondestructive inspection method executed using the nondestructive inspection system 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. Note that the aforementioned block diagram (FIG. 2) will be referred to as appropriate. Furthermore, FIG. 4 to FIG. 11 will be referred to as appropriate.

ここで、図5、図6、図7、図9に示す画像は、発明者らがモンテカルロシミュレーションを実行することにより作成した画像である。例えば、図4に示すように、シミュレーション上の所定の空間23に、所定のサンプルとしてそれぞれ異なる種類の物質で構成される3種類のブロック24,25,26が配置されているものとする。ここでは、鉄のブロック24と鉛のブロック25と金のブロック26が配置されている。そして、シミュレーションにより、X線の発生、透過、減衰を解析し、この解析結果からX線透過画像(図5)を作成している。また、ミュオンの透過、散乱を解析し、この解析結果からミュオン透過画像(図7)を作成している。 Here, the images shown in FIGS. 5, 6, 7, and 9 are images created by the inventors by executing a Monte Carlo simulation. For example, as shown in FIG. 4, it is assumed that three types of blocks 24, 25, and 26 composed of different types of substances are arranged as predetermined samples in a predetermined space 23 on the simulation. Here, an iron block 24, a lead block 25 and a gold block 26 are arranged. The generation, transmission, and attenuation of X-rays are analyzed by simulation, and an X-ray transmission image (FIG. 5) is created from the analysis results. In addition, muon transmission and scattering are analyzed, and a muon transmission image (Fig. 7) is created from the analysis results.

図3に示すように、まず、ステップS1において、X線発生装置4は、検査対象である対象物2に照射するX線Rを発生させる。 As shown in FIG. 3, first, in step S1, the X-ray generator 4 generates X-rays R with which the object 2 to be inspected is irradiated.

次のステップS2において、X線検出器5は、対象物2を透過したX線Rを検出する。ここで、X線透過画像(図5)が得られる。 In the next step S<b>2 , the X-ray detector 5 detects X-rays R that have passed through the object 2 . An X-ray transmission image (FIG. 5) is now obtained.

次のステップS3において、X線透過率解析部15は、X線発生装置4で発生させたX線Rの強度とX線検出器5で検出されたX線Rの強度との差に基づいて、X線Rの透過率を解析する。 In the next step S3, the X-ray transmittance analysis unit 15, based on the difference between the intensity of the X-rays R generated by the X-ray generator 4 and the intensity of the X-rays R detected by the X-ray detector 5, , X-ray R transmittance.

次のステップS4において、物質領域判定部16は、X線透過率解析部15で解析された透過率の分布に基づいて、対象物2に含まれる物体3の形状毎に分けられる領域である物質領域27(図6)を判定する。 In the next step S4, the material region determination unit 16 determines the material region, which is the region divided for each shape of the object 3 included in the object 2, based on the transmittance distribution analyzed by the X-ray transmittance analysis unit 15. Determine region 27 (FIG. 6).

ここで、物質領域判定部16は、X線透過率解析部15で解析された透過率の分布から、透過率が一定の範囲の値に収まる領域を1つの物質領域27とし、X線Rの照射により得られる対象物2のX線透過画像(図5)を複数の物質領域27(図6)に分ける。このようにすれば、透過率毎に形成される物体3の形状を透過画像に現すことができる。 Here, from the transmittance distribution analyzed by the X-ray transmittance analysis unit 15, the material region determination unit 16 defines a region in which the transmittance falls within a certain range as one material region 27. An X-ray transmission image of object 2 obtained by irradiation (FIG. 5) is divided into a plurality of material regions 27 (FIG. 6). By doing so, the shape of the object 3 formed for each transmittance can be represented in the transmission image.

例えば、物体3が、鉄のブロック24と鉛のブロック25と金のブロック26であるとする(図4)。ここで、X線Rの透過率が高い部分の明度を低くし、X線Rの透過率が低い部分の明度を高くすると、図5に示すX線透過画像が得られる。このX線透過画像では、それぞれのブロック24,25,26の形状が明確に写っている。 For example, let the object 3 be an iron block 24, a lead block 25 and a gold block 26 (FIG. 4). Here, if the brightness of the portion with high X-ray R transmittance is decreased and the brightness of the portion with low X-ray R transmittance is increased, the X-ray transmission image shown in FIG. 5 is obtained. In this X-ray transmission image, the shape of each block 24, 25, 26 is clearly shown.

X線RによるX線検査は、画像の分解能が高いため、物体3の形状を詳細に測定することができる。一方、一定以上の厚さの金属製の物体3については、X線Rの透過率が一定となるため、その物体を構成する物質の種類を識別することができない。そこで、X線検査は、物質の種類を判定することには利用せずに、物質の形状を判定するために利用する。 X-ray inspection using X-rays R has high image resolution, so the shape of the object 3 can be measured in detail. On the other hand, since the transmittance of the X-rays R is constant for the metal object 3 having a certain thickness or more, it is impossible to identify the type of substance that constitutes the object. Therefore, the X-ray examination is used not to determine the type of substance, but to determine the shape of the substance.

物質領域判定部16は、例えば、一定の透過率ごとに物質を識別する線を引くことで、それぞれのブロック24,25,26が存在する領域の識別を行う。例えば、図6に示すように、ブロック24,25,26を設置していない領域であって空気(空間23)が存在する領域と、鉄のブロック24が存在する領域と、鉛のブロック25が存在する領域と、金のブロック26が存在する領域の4通りの物質領域27が存在するものとする。ここで、それぞれの物質領域27の境界に線を引くことで、それぞれのブロック24,25,26の形状が現れる。つまり、物質領域判定部16は、それぞれの物質領域27を判定することができる。ただし、X線検査では、4種類の物質領域27が、それぞれどのような物質に対応するかについては判定できない。そこで、ミュオン検査を利用する。 The material area determining unit 16 identifies areas in which the respective blocks 24, 25, and 26 are present, for example, by drawing a line identifying the material for each constant transmittance. For example, as shown in FIG. 6, an area where blocks 24, 25, and 26 are not installed and where air (space 23) exists, an area where iron block 24 exists, and a lead block 25 are arranged. It is assumed that there are four types of material regions 27, one in which gold blocks 26 exist and the other in which gold blocks 26 exist. Here, by drawing a line at the boundary of each material region 27, the shape of each block 24, 25, 26 appears. That is, the material region determination unit 16 can determine each material region 27 . However, X-ray inspection cannot determine what materials each of the four types of material regions 27 corresponds to. Therefore, muon inspection is used.

図3に示すように、ステップS1からS4と並列に、ステップS5からS6が実行される。まず、ステップS5において、対象物2を挟んで互いに向かい合う位置に設けられた1組のミュオン軌跡検出器6,7が、ミュオンμを検出する。 As shown in FIG. 3, steps S5 to S6 are performed in parallel with steps S1 to S4. First, in step S5, a pair of muon trajectory detectors 6 and 7 provided at positions facing each other with the object 2 interposed therebetween detects muons μ.

次のステップS6において、ミュオン通過座標解析部17は、それぞれのミュオン軌跡検出器6,7を通過したミュオンμの通過座標および通過角度を解析する。 In the next step S6, the muon passage coordinate analysis unit 17 analyzes the passage coordinates and passage angle of the muon μ that has passed through the muon trajectory detectors 6 and 7, respectively.

特に図示はしないが、それぞれのミュオン軌跡検出器6,7は、円筒形状で軸方向に延びる複数本のドリフトチューブを有する。それぞれのドリフトチューブが平面的に並べられるとともに、この平面的に並べられたドリフトチューブがさらに積層され、1つのユニットが形成される。 Although not shown, each of the muon trajectory detectors 6 and 7 has a plurality of cylindrical drift tubes extending in the axial direction. Each drift tube is arranged two-dimensionally, and the drift tubes arranged two-dimensionally are further laminated to form one unit.

例えば、それぞれのドリフトチューブには、ミュオンにより電離されるガスが封入されている。ミュオンがドリフトチューブの内部を通過して、ガスの原子を電離させてイオンが生ずると、このイオンがドリフトチューブ内の芯線に移動し、パルス状に電流が流れる。この電流によりミュオンの通過を検出することができる。なお、電流が最短距離を流れる性質を利用し、ドリフトチューブの軸方向のいずれの位置で電離が発生したかを検出することができる。 For example, each drift tube contains gas that is ionized by muons. When muons pass through the interior of the drift tube and ionize gas atoms to produce ions, the ions move to the core wire within the drift tube, causing a pulsed current to flow. This current allows the passage of muons to be detected. It should be noted that it is possible to detect at which position in the axial direction of the drift tube the ionization has occurred, by utilizing the property that the current flows in the shortest distance.

第1ミュオン軌跡検出器6と第2ミュオン軌跡検出器7は、それぞれが同一構成のユニットとなっている。例えば、図10に示すように、第1ミュオン軌跡検出器6をミュオンμの入射側とし、第2ミュオン軌跡検出器7をミュオンμの出射側として説明する。なお、第2ミュオン軌跡検出器7をミュオンμの入射側とし、第1ミュオン軌跡検出器6をミュオンμの出射側であっても良い。 The first muon trajectory detector 6 and the second muon trajectory detector 7 are units having the same configuration. For example, as shown in FIG. 10, the description will be made assuming that the first muon trajectory detector 6 is on the muon μ incident side and the second muon trajectory detector 7 is on the muon μ emitting side. The second muon trajectory detector 7 may be on the muon μ incident side, and the first muon trajectory detector 6 may be on the muon μ emitting side.

ミュオン通過座標解析部17は、第1ミュオン軌跡検出器6における入射時のミュオンμの通過座標および通過角度を示す入射ベクトル28を解析する。また、第2ミュオン軌跡検出器7における出射時のミュオンμの通過座標および通過角度を示す出射ベクトル29を解析する。 The muon passage coordinate analysis unit 17 analyzes an incident vector 28 indicating passage coordinates and a passage angle of the muon μ at the time of incidence in the first muon trajectory detector 6 . Also, an emission vector 29 indicating the passage coordinates and the passage angle of the muon μ at the time of emission from the second muon trajectory detector 7 is analyzed.

図3に示すように、ステップS4およびS6の後に進むステップS7において、ミュオン軌跡データ抽出部18は、ミュオン通過座標解析部17が解析したミュオンμの通過座標および通過角度に基づいて、物質領域27(図6)を通過したミュオンμの軌跡を抽出する。 As shown in FIG. 3, in step S7 following steps S4 and S6, the muon trajectory data extraction unit 18 extracts the material region 27 based on the passage coordinates and passage angle of the muon μ analyzed by the muon passage coordinate analysis unit 17. Extract the trajectory of the muon μ that passed through (FIG. 6).

ここで、ミュオン軌跡データ抽出部18は、それぞれのミュオン軌跡検出器6,7で一定の時間内(例えば、1マイクロ秒以下の範囲内)に検出されたミュオンμの軌跡を同一のミュオンμによるものとし、対象物2に対するミュオンμの入射時の軌跡(入射ベクトル28)および出射時の軌跡(出射ベクトル29)を1つのデータセットとして扱う(図10)。このようにすれば、ミュオンμを用いた検査に必要なデータの処理が行い易くなる。 Here, the muon trajectory data extraction unit 18 extracts the trajectory of the muon μ detected by the muon trajectory detectors 6 and 7 within a certain period of time (for example, within the range of 1 microsecond or less) by the same muon μ. Assume that the trajectory of the muon μ when it enters the object 2 (incident vector 28) and when it exits (exit vector 29) are treated as one data set (FIG. 10). This makes it easier to process the data necessary for the inspection using the muon μ.

例えば、第1ミュオン軌跡検出器6を通過したミュオンμの入射ベクトル28は、3次元座標(Px,Py,Pz)および3次元ベクトル(Vx,Vy,Vz)の6つのデータを有する。また、第2ミュオン軌跡検出器7を通過したミュオンμの出射ベクトル29も同様に6つのデータを有する。ここで、ミュオン軌跡検出器6,7は、2基で1組のセットとなっており、一定の時間内で同時に検出されたミュオンμを、同一のミュオンμとみなす。従って、1つのミュオンμを検出する度に、第1ミュオン軌跡検出器6で検出された6つのデータ(Px1,Py1,Pz1,Vx1,Vy1,Vz1)と、第2ミュオン軌跡検出器7で検出された6つのデータ(Px2,Py2,Pz2,Vx2,Vy2,Vz2)の合計12個のデータセットが記録される。このデータセットを用いて、ミュオンμが散乱した座標を得ることができる。 For example, the incident vector 28 of the muon μ that has passed through the first muon trajectory detector 6 has six data of three-dimensional coordinates (Px, Py, Pz) and three-dimensional vectors (Vx, Vy, Vz). Similarly, the emission vector 29 of the muon μ that has passed through the second muon trajectory detector 7 also has six data. Here, the muon trajectory detectors 6 and 7 form a set of two units, and the muons μ detected simultaneously within a certain period of time are regarded as the same muon μ. Therefore, every time one muon μ is detected, the six data (Px1, Py1, Pz1, Vx1, Vy1, Vz1) detected by the first muon trajectory detector 6 and the data detected by the second muon trajectory detector 7 A total of 12 data sets of 6 data (Px2, Py2, Pz2, Vx2, Vy2, Vz2) are recorded. This dataset can be used to obtain the coordinates at which the muon μ was scattered.

また、ミュオン軌跡データ抽出部18は、ミュオンμの通過座標および通過角度に基づいて、ミュオンμが通過したミュオン軌跡検出器6,7のそれぞれから延びる仮想の直線30,31を軌跡として生成する。このようにすれば、ミュオン散乱が生じた座標を特定する処理が行い易くなる。 The muon trajectory data extraction unit 18 also generates virtual straight lines 30 and 31 extending from the muon trajectory detectors 6 and 7 through which the muon μ passes, as trajectories, based on the passage coordinates and passage angle of the muon μ. By doing so, it becomes easier to perform the process of specifying the coordinates at which the muon scattering occurs.

例えば、図10に示すように、入射ベクトル28の方向を延長した仮想の直線30と、出射ベクトル29の方向を延長した仮想の直線31とが交わる位置を特定する。この位置が、ミュオン散乱が生じた座標32を示している。そして、仮想の直線30,31同士がなす角度(軌跡の差分)が、ミュオンμの進行方向が変化したときの角度であり、ミュオンμの散乱角θである。散乱角θは、所謂ミュオンμの散乱の大きさである。 For example, as shown in FIG. 10, the intersection of a virtual straight line 30 extending in the direction of the incident vector 28 and a virtual straight line 31 extending in the direction of the exit vector 29 is identified. This position indicates coordinates 32 where muon scattering occurred. The angle (difference between the trajectories) formed by the virtual straight lines 30 and 31 is the angle when the traveling direction of the muon μ changes, and is the scattering angle θ of the muon μ. The scattering angle θ is the magnitude of scattering of so-called muons μ.

図3に示すように、次のステップS8において、ミュオン散乱解析部19は、ミュオンμの軌跡に基づいて、物質領域27で生じたミュオン散乱の散乱角θを解析する。ここで、ミュオン散乱解析部19は、仮想の直線30,31同士の交点をミュオン散乱が生じた座標32とし、ミュオンμの散乱角θの解析を行う。 As shown in FIG. 3, in the next step S8, the muon scattering analysis unit 19 analyzes the scattering angle θ of muon scattering generated in the material region 27 based on the trajectory of the muon μ. Here, the muon scattering analysis unit 19 takes the intersection of the virtual straight lines 30 and 31 as coordinates 32 where muon scattering occurs, and analyzes the scattering angle θ of the muon μ.

また、ミュオン散乱解析部19は、それぞれの座標位置について、複数のミュオンμによる散乱角θの結果を蓄積して保存する。この蓄積した結果を統計した値を、ミュオンμの散乱が発生した座標32における散乱角θとして解析を行う。つまり、ミュオン散乱解析部19は、ミュオンμの軌跡に基づいて、物質領域27で生じたミュオン散乱の散乱角θの統計値を解析する。このようにすれば、散乱角θの統計値に基づく定量的な解析を行うことができる。 Further, the muon scattering analysis unit 19 accumulates and stores the results of scattering angles θ caused by a plurality of muons μ for each coordinate position. A statistical value of the accumulated results is analyzed as the scattering angle θ at the coordinates 32 where the scattering of the muon μ occurs. That is, the muon scattering analysis unit 19 analyzes the statistical value of the scattering angle θ of the muon scattering generated in the material region 27 based on the muon μ trajectory. In this way, quantitative analysis based on the statistical value of the scattering angle θ can be performed.

例えば、ミュオン軌跡データ抽出部18が、所定の1つの物質領域27を通過した複数のミュオンμの軌跡を抽出した場合において、ミュオン散乱解析部19は、複数のミュオンμの軌跡から、それぞれのミュオンμの散乱角θを解析するときに、散乱角θの平均値、中央値、分散、または任意の値のうちの少なくとも1つの統計値を算出する。このようにすれば、散乱角θに基づく解析の精度を向上させることができる。なお、任意の値は、ユーザが任意に設定できる値である。例えば、散乱角θの60%の値、または、散乱角θの80%の値などを統計値として用いても良い。なお、散乱角θの統計値と、それぞれの統計値に対応する物質の種類とを示すデータが、記憶部13のデータベースに予め蓄積されている。 For example, when the muon trajectory data extraction unit 18 extracts the trajectories of a plurality of muons μ that have passed through one predetermined material region 27, the muon scattering analysis unit 19 extracts the muon When analyzing the scattering angle θ of μ, at least one statistic of the mean, median, variance, or arbitrary value of the scattering angle θ is calculated. By doing so, it is possible to improve the accuracy of the analysis based on the scattering angle θ. The arbitrary value is a value that can be arbitrarily set by the user. For example, a value of 60% of the scattering angle θ or a value of 80% of the scattering angle θ may be used as the statistical value. Data indicating the statistical values of the scattering angles θ and the types of substances corresponding to the respective statistical values are stored in advance in the database of the storage unit 13 .

次のステップS9において、出力情報生成部20は、出力用情報の生成処理を実行する。この生成処理は、散乱角θに基づいて、物質領域27に存在する物質の種類を識別可能な出力用情報を生成するものである。 In the next step S9, the output information generating section 20 executes processing for generating output information. This generation processing is to generate output information capable of identifying the type of substance present in the substance region 27 based on the scattering angle θ.

例えば、出力情報生成部20の物質判定部21は、物質領域27に存在する物質の種類を判定する。この場合において、出力用情報は、物質の種類の判定結果を示す情報である。このようにすれば、物質の種類の判定を自動的に行うことができる。判定結果は、文章で示しても良いし、所定のグラフで示しても良い。さらに、所定の警告を出力しても良い。例えば、物質の種類がウランなどの核物質または爆薬などの危険物である場合に、所定の警告を出力しても良い。 For example, the substance determination unit 21 of the output information generation unit 20 determines the type of substance existing in the substance region 27 . In this case, the output information is information indicating the determination result of the substance type. In this way, the type of substance can be determined automatically. The determination result may be shown in sentences or may be shown in a predetermined graph. Furthermore, a predetermined warning may be output. For example, if the type of material is nuclear material such as uranium or dangerous material such as explosives, a predetermined warning may be output.

また、出力情報生成部20の物質判定部21は、記憶部13のデータベースを参照し、統計値に対応して予め設定された物質を特定し、物質領域27に存在する物質の種類を判定する。このようにすれば、物質の種類の判定を自動的に行うときの精度が向上する。 Further, the substance determination unit 21 of the output information generation unit 20 refers to the database of the storage unit 13, specifies a substance preset corresponding to the statistical value, and determines the type of substance existing in the substance region 27. . By doing so, the accuracy of automatically determining the type of substance is improved.

また、出力情報生成部20の透過画像生成部22は、対象物2の透過画像(図9)を生成する。この場合において、出力用情報は、対象物2の透過画像である。このようにすれば、対象物2の透過画像に基づいてユーザが物質の種類の判定を行うことができる。さらに、対象物2の透過画像では、対象物2に含まれる物体3の形状が明瞭に写るため、物体3が如何なる物であるかをユーザが認識し易くなる。 Further, the transmission image generation section 22 of the output information generation section 20 generates a transmission image (FIG. 9) of the object 2. FIG. In this case, the output information is a transmission image of the object 2 . In this way, the user can determine the type of substance based on the transmission image of the object 2 . Furthermore, since the shape of the object 3 included in the object 2 is clearly shown in the transparent image of the object 2, the user can easily recognize what the object 3 is.

例えば、図7に示すように、ミュオン検査により取得したミュオン透過画像は、X線透過画像(図5)と比較して画像分解能(空間分解能)が低い。そのため、それぞれのブロック24,25,26の形状の輪郭がぼやけた画像となる。一方、ミュオン散乱は、物質の種類に応じて、その散乱角θが変化する。そのため、X線の透過率を用いて物質を識別する場合と比較して、物質毎の違いをより明確に取得することができる。 For example, as shown in FIG. 7, the muon transmission image acquired by the muon inspection has lower image resolution (spatial resolution) than the X-ray transmission image (FIG. 5). Therefore, an image in which the outlines of the shapes of the respective blocks 24, 25, and 26 are blurred is obtained. On the other hand, in muon scattering, the scattering angle θ changes according to the type of substance. Therefore, it is possible to more clearly acquire the difference for each material compared to the case of identifying the material using the X-ray transmittance.

ミュオン散乱の散乱角θは、以下の数式1に示される。ここで、物質の原子番号に固有の放射長Xに依存して散乱角θが変化する。なお、pは、ミュオンの運動量である。βcは、ミュオンの速度である。zは、ミュオンの電荷である。xは、ミュオンが物質中を通過する距離である。 The scattering angle θ 0 of muon scattering is shown in Equation 1 below. Here, the scattering angle θ 0 varies depending on the radiation length X 0 inherent in the atomic number of the material. Note that p is the momentum of the muon. βc is the muon velocity. z is the charge of the muon. x is the distance a muon travels through a substance.

Figure 2022187538000002
Figure 2022187538000002

放射長Xは、物質に応じて異なるため、解析された散乱角θから、その散乱が起きた座標32に存在する物質を推定することができる。 Since the radial length X 0 varies with material, the analyzed scattering angle θ can be used to deduce the material present at coordinates 32 where the scattering occurred.

また、ミュオン散乱の大きさと、物質の種類の関係は、数式1で示した通りである。この数式1を用いて、散乱角θの大きさから、物質の種類に対するXの値を計算することで、物質領域27に存在する物質を推定することができる。 Also, the relationship between the magnitude of muon scattering and the type of substance is as shown in Equation 1. By using this Equation 1 and calculating the value of X0 for the type of substance from the size of the scattering angle θ, the substance existing in the substance region 27 can be estimated.

ここで、X線とミュオン散乱の物質識別性能の違いを比較する。図11は、X線透過率とミュオン散乱の強度の比率を示すグラフである。このグラフでは、鉄を基準とし、鉛と金の場合のX線透過率とミュオン散乱の強度の比率を示している。 Here, the difference in substance identification performance between X-ray and muon scattering is compared. FIG. 11 is a graph showing the ratio of X-ray transmittance and muon scattering intensity. This graph shows the ratio between the X-ray transmittance and the muon scattering intensity for lead and gold, with iron as the reference.

X線透過率は、鉄を基準とした場合に、鉛および金で差分が殆ど無い。これに対して、ミュオン散乱は、鉛が鉄の1.5倍であり、金が鉄の1.7倍である。つまり、ミュオン散乱を用いた方が、X線透過率を用いる場合よりも、明確に物質毎の差分が生じ、物質の識別ができることが示されている。 There is almost no difference in X-ray transmittance between lead and gold when iron is used as a reference. In contrast, muon scattering is 1.5 times higher for lead than iron and 1.7 times higher for gold than iron. In other words, it has been shown that the use of muon scattering produces a clearer difference for each material than the use of X-ray transmittance, enabling identification of the material.

図8は、出力情報生成処理の流れの一例を示す。この例では、物質領域27に対するミュオンの散乱角θの抽出手順を示している。 FIG. 8 shows an example of the flow of output information generation processing. This example shows a procedure for extracting the muon scattering angle θ with respect to the material region 27 .

例えば、X線検査で得られたX線透過画像33と、ミュオン検査で得られたミュオン透過画像34とを用いる。まず、X線透過画像33に基づいて、それぞれの物質領域27を判定し、物質の種類を判定する対象となる物質領域27を設定する。 For example, an X-ray transmission image 33 obtained by X-ray inspection and a muon transmission image 34 obtained by muon inspection are used. First, each material region 27 is determined based on the X-ray transmission image 33, and the material region 27 whose type of material is to be determined is set.

次に、ミュオン透過画像34から、設定された物質領域27に対応するミュオン散乱のみを特定し、そのミュオン散乱の散乱角θを抽出し、その抽出結果35を得る。そして、抽出された散乱角θの統計値の計算を行い、物質領域27の散乱角θの測定結果36を得る。この手順を実行することにより、X線検査と同等の画像分解能を維持したまま、物質領域27のミュオンの散乱角θを解析することができる。 Next, from the muon transmission image 34, only the muon scattering corresponding to the set material region 27 is specified, the scattering angle θ of the muon scattering is extracted, and the extraction result 35 is obtained. Statistical values of the extracted scattering angles .theta. are calculated to obtain measurement results 36 of the scattering angles .theta. By executing this procedure, the muon scattering angle θ of the material region 27 can be analyzed while maintaining image resolution equivalent to that of X-ray inspection.

この抽出手順で得られる測定結果36では、散乱角θの統計値に基づいて、物質領域27の明度が平均化される。例えば、図9に示すように、物質領域27に存在する物質の種類毎に色分けされたブロック24,25,26(対象物2)の透過画像を生成することができる。つまり、対象物2の透過画像では、物質領域27に存在する物質の種類毎に異なる態様で表示される。この透過画像の明度の違いに基づいて、ユーザが物質の種類の判定を行うことができる。さらに、物質判定部21が判定を自動的に行っても良い。 In the measurement result 36 obtained by this extraction procedure, the brightness of the material region 27 is averaged based on the statistical value of the scattering angle θ. For example, as shown in FIG. 9, transmission images of blocks 24, 25, and 26 (object 2) that are color-coded according to the type of material present in material region 27 can be generated. That is, the transmission image of the object 2 is displayed in a different manner for each type of substance present in the substance region 27 . The user can determine the type of material based on the difference in lightness of the transmitted image. Furthermore, the substance determination unit 21 may automatically perform the determination.

なお、従来技術のミュオン散乱解析では、ミュオン検査による透過画像の1ピクセルごとに、ミュオン散乱角の平均値を計算するため、統計量が少ない場合には、統計誤差が大きくなってしまうという課題がある。一方、本実施形態では、X線を用いて特定した物質領域全体のミュオン散乱角の平均値を用いるため、統計誤差を低減することができる。 In the conventional muon scattering analysis, since the average value of the muon scattering angle is calculated for each pixel of the transmission image obtained by the muon inspection, the statistical error becomes large when the statistic is small. be. On the other hand, in this embodiment, the average value of the muon scattering angles of the entire material region specified using X-rays is used, so statistical errors can be reduced.

図3に示すように、次のステップS10において、出力部11は、出力用情報を出力する。そして、非破壊検査方法を終了する。なお、以上のステップは、非破壊検査方法に含まれる少なくとも一部であり、他のステップが非破壊検査方法に含まれていても良い。 As shown in FIG. 3, in the next step S10, the output unit 11 outputs information for output. Then, the nondestructive inspection method ends. The above steps are at least part of the nondestructive inspection method, and other steps may be included in the nondestructive inspection method.

なお、本実施形態のフローチャートにおいて、各ステップが直列に実行される形態を例示しているが、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなく、一部のステップの前後関係が入れ替わっても良い。また、一部のステップが他のステップと並列に実行されても良い。 In addition, in the flowchart of the present embodiment, each step is exemplified in a form in which each step is executed in series. good. Also, some steps may be executed in parallel with other steps.

なお、第1実施形態では、X線発生装置4が一定のエネルギーで対象物2にX線Rを照射しているが、その他の態様であっても良い。例えば、X線発生装置4が対象物2に照射するX線Rのエネルギーを一定期間毎に異ならせても良い。 In addition, in the first embodiment, the X-ray generator 4 irradiates the object 2 with the X-rays R at a constant energy, but other aspects may be adopted. For example, the energy of the X-rays R with which the X-ray generator 4 irradiates the object 2 may be changed every certain period.

例えば、図1に示すように、X線発生装置4が対象物2に同一の方向から対象物2にX線Rを照射する場合に、一定期間毎にエネルギーを変化させたX線Rを照射する。さらに、エネルギー毎にX線透過画像(図5)を取得する。 For example, as shown in FIG. 1, when the X-ray generator 4 irradiates the object 2 with X-rays R from the same direction, the X-rays R are emitted with the energy changed at regular intervals. do. Furthermore, an X-ray transmission image (FIG. 5) is acquired for each energy.

図2に示すように、物質領域判定部16は、エネルギー毎に異なるX線Rの透過率に基づいて、物質領域27(図6)を判定する。このようにすれば、それぞれの物質領域27を詳細に分けることができる。例えば、鉄の場合と鉛の場合では、エネルギー毎にその透過率がそれぞれ異なる。そのため、エネルギーを変えて数パターンのX線透過画像を取得し、これらのX線透過画像を参照することで、対象物2に含まれる物質毎に物質領域27を分ける処理が行い易くなる。このように、X線検査の段階で、ある程度、物質の種類の識別を行うことができ、物質領域27の判定の際に、より高い精度で判定を行うことができる。 As shown in FIG. 2, the material region determination unit 16 determines the material region 27 (FIG. 6) based on the transmittance of the X-rays R, which differs for each energy. In this way, each material region 27 can be divided in detail. For example, iron and lead have different transmittances for different energies. Therefore, by obtaining several patterns of X-ray transmission images with different energies and referring to these X-ray transmission images, it becomes easier to divide the material regions 27 for each material contained in the object 2 . In this manner, the type of material can be identified to some extent at the stage of the X-ray inspection, and the determination of the material region 27 can be performed with higher accuracy.

なお、第1実施形態では、X線検査とミュオン検査とが検査場所と検査時間の双方が同じ条件で行われるが、その他の態様でも良い。例えば、X線検査とミュオン検査とで同一の検査場所を用いる際に、X線検査を行う日時とミュオン検査を行う日時とを異ならせても良い。 In the first embodiment, the X-ray inspection and the muon inspection are performed under the same conditions in terms of inspection location and inspection time, but other modes may be used. For example, when the same inspection location is used for X-ray inspection and muon inspection, the date and time for X-ray inspection and the date and time for muon inspection may be different.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態について図12から図13を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 12 and 13. FIG. The same reference numerals are assigned to the same components as those shown in the above-described embodiment, and overlapping descriptions are omitted.

図12に示すように、第2実施形態の非破壊検査システム1Aは、所定の第1検査場所に設けられた第1X線発生装置4Aと第1X線検出器5Aと第2X線発生装置4Bと第2X線検出器5Bとを備える。なお、第1検査場所は、遮蔽部材9で覆われた検査室に設けられている。さらに、図13に示すように、非破壊検査システム1Aは、第1検査場所とは異なる第2検査場所に設けられた1組のミュオン軌跡検出器6,7を備える。 As shown in FIG. 12, the nondestructive inspection system 1A of the second embodiment includes a first X-ray generator 4A, a first X-ray detector 5A, and a second X-ray generator 4B provided at a predetermined first inspection location. and a second X-ray detector 5B. Note that the first inspection location is provided in an inspection room covered with the shielding member 9 . Furthermore, as shown in FIG. 13, the non-destructive inspection system 1A comprises a pair of muon trajectory detectors 6, 7 provided at a second inspection location different from the first inspection location.

第1検査場所と第2検査場所は、互に隣接しているものとして説明する。なお、第2実施形態では、1つの解析用コンピュータ8を用いて、第1検査場所と第2検査場所の各装置類を制御する。なお、第1検査場所と第2検査場所にそれぞれ別個の解析用コンピュータ8を設置し、それぞれの解析用コンピュータ8を互いに通信回線で接続しても良い。 The first inspection location and the second inspection location are described as being adjacent to each other. Note that in the second embodiment, one analysis computer 8 is used to control the devices at the first inspection location and the second inspection location. Separate analysis computers 8 may be installed at the first inspection location and the second inspection location, respectively, and the analysis computers 8 may be connected to each other via a communication line.

第2実施形態では、X線発生装置4およびX線検出器5を用いたX線検査とミュオン軌跡検出器6,7を用いたミュオン検査とが、検査場所と検査時間が異なる条件で行われる。つまり、X線検査とミュオン検査とが、それぞれ個別に行われる。 In the second embodiment, the X-ray inspection using the X-ray generator 4 and the X-ray detector 5 and the muon inspection using the muon trajectory detectors 6 and 7 are performed under different inspection locations and inspection times. . That is, the X-ray inspection and the muon inspection are performed separately.

例えば、複数の対象物2として、複数台のトラックがあるとする。ここで、先のトラックが第1検査場所でX線検査をしている間に、後続のトラックが第2検査場所でミュオン検査を行う。つまり、先のトラックのX線検査の待ち時間を利用して、後続のトラックがミュオン検査を行う。 For example, assume that there are a plurality of trucks as the plurality of objects 2 . Here, the following truck is muon inspected at the second inspection location while the preceding truck is being X-ray inspected at the first inspection location. That is, the following track performs muon inspection using the waiting time of the X-ray inspection of the previous track.

X線検査では、遮蔽部材9で遮蔽を行う必要がある。例えば、トラックを遮蔽部材9で覆われた検査室に収容する際には、遮蔽扉の開閉時間と搬入時間が必要となる。さらに、X線検査の終了後には、再度、遮蔽扉を開閉し、搬出するための時間が必要となる。このように、複数台のトラックで連続的にX線検査を行う場合において、後続のトラックは、先のトラックのX線検査が終わるまで所定の待機場所で待機する必要がある。 In the X-ray examination, it is necessary to shield with the shielding member 9 . For example, when the truck is housed in an inspection room covered with the shielding member 9, opening and closing time of the shielding door and loading time are required. Furthermore, after the X-ray inspection is finished, it takes time to open and close the shielding door again and carry out the product. In this way, when X-ray inspection is continuously performed by a plurality of trucks, the subsequent trucks need to wait at a predetermined standby location until the X-ray inspection of the preceding truck is completed.

これに対して、ミュオン検査では、遮蔽部材9で遮蔽を行う必要がない。また、宇宙線を利用するため、ミュオンを発生させる装置も必要ない。所定の待機場所に、1組のミュオン軌跡検出器6,7を設置するだけで、第2検査場所を設けることができる。 On the other hand, in the muon inspection, it is not necessary to shield with the shielding member 9 . In addition, since cosmic rays are used, there is no need for equipment that generates muons. A second inspection location can be provided simply by installing a set of muon trajectory detectors 6 and 7 at a predetermined standby location.

このように、遮蔽部材9で覆われた検査室に先のトラックを収容する時間および取り出す時間を利用して、後続のトラックがミュオン検査を行うことができる。そのため、効率的に2つの種類の検査を行うことができる。 In this way, the subsequent truck can be inspected for muons by utilizing the time the preceding truck is placed in the inspection chamber covered with the shielding member 9 and the time taken out. Therefore, two types of inspection can be efficiently performed.

また、第2実施形態では、第1X線発生装置4Aと第1X線検出器5Aとが、対象物2を挟んで互いに向かい合う位置に設けられている。ここで、第1X線発生装置4Aから照射されるX線Rは、第1X線検出器5Aで検出される。 Further, in the second embodiment, the first X-ray generator 4A and the first X-ray detector 5A are provided at positions facing each other with the object 2 interposed therebetween. Here, the X-rays R emitted from the first X-ray generator 4A are detected by the first X-ray detector 5A.

さらに、第2X線発生装置4Bと第2X線検出器5Bとが、対象物2を挟んで互いに向かい合う位置に設けられている。ここで、第2X線発生装置4Bから照射されるX線Rは、第2X線検出器5Bで検出される。 Further, a second X-ray generator 4B and a second X-ray detector 5B are provided at positions facing each other with the object 2 interposed therebetween. Here, the X-rays R emitted from the second X-ray generator 4B are detected by the second X-ray detector 5B.

第2実施形態では、第1X線発生装置4Aと第2X線発生装置4Bが、それぞれ異なる複数の方向から対象物2にX線Rを照射する。図13の例では、対象物2としてのトラックの後方(水平方向)から第1X線発生装置4AのX線Rが照射されるとともに、トラックの上方(垂直方向)から第2X線発生装置4BのX線Rが照射される。つまり、2つのX線Rの照射方向が互いに直角に交わる。そして、第1X線検出器5Aと第2X線検出器5Bは、それぞれ異なる複数の方向から対象物2を透過したX線Rを検出する。このようにすれば、X線透過画像の精度を向上させることができる。 In the second embodiment, the first X-ray generator 4A and the second X-ray generator 4B irradiate the object 2 with X-rays R from a plurality of different directions. In the example of FIG. 13, X-rays R from the first X-ray generator 4A are emitted from behind (horizontally) the track as the object 2, and X-rays R from the second X-ray generator 4B are emitted from above (vertically) the track. X-ray R is irradiated. That is, the irradiation directions of the two X-rays R cross each other at right angles. The first X-ray detector 5A and the second X-ray detector 5B detect the X-rays R that have passed through the object 2 from a plurality of different directions. By doing so, it is possible to improve the accuracy of the X-ray transmission image.

例えば、水平方向と垂直方向の複数の方向からX線Rを対象物2に照射することで複数のX線透過画像を取得し、これらのX線透過画像を参照することで、対象物2の3次元的な情報を得ることができる。また、ミュオン検査では、一度の検査で対象物2の3次元的な情報を取得することができる。双方を組み合わせることで3次元的な物質の分布を示す情報を得ることができる。 For example, by irradiating the object 2 with X-rays R in a plurality of horizontal and vertical directions, a plurality of X-ray transmission images are acquired, and by referring to these X-ray transmission images, the Three-dimensional information can be obtained. Also, in the muon inspection, three-dimensional information of the object 2 can be acquired in one inspection. By combining the two, it is possible to obtain information indicating the three-dimensional distribution of substances.

なお、X線検査でX線透過画像(2次元データ)が得られる場合には、所定の面積を有する範囲が物質領域27となる。また、X線検査でX線ボリューム画像(3次元データ)が得られる場合には、所定の容積を有する範囲が物質領域27となる。 Note that when an X-ray transmission image (two-dimensional data) is obtained by X-ray examination, the material region 27 is a range having a predetermined area. Further, when an X-ray volume image (three-dimensional data) is obtained by X-ray examination, the material region 27 is a range having a predetermined volume.

また、第2実施形態の非破壊検査システム1Aは、対象物2に対して相対的に固定される位置であってX線検査とミュオン検査で共通して用いられる位置に設けられる基準部37を備える。さらに、解析用コンピュータ8のミュオン軌跡データ抽出部18(図2)は、X線検査時の対象物2の座標とミュオン検査時の対象物2の座標とを、基準部37の座標に基づいて補正する。このようにすれば、X線検査とミュオン検査で生じる対象物2の位置ずれを補正することができる。 In addition, the nondestructive inspection system 1A of the second embodiment includes the reference portion 37 provided at a position that is relatively fixed with respect to the object 2 and that is commonly used in the X-ray inspection and the muon inspection. Prepare. Furthermore, the muon trajectory data extraction unit 18 (FIG. 2) of the analysis computer 8 extracts the coordinates of the object 2 during the X-ray inspection and the coordinates of the object 2 during the muon inspection based on the coordinates of the reference unit 37. to correct. By doing so, it is possible to correct the positional deviation of the object 2 caused by the X-ray inspection and the muon inspection.

例えば、X線検査とミュオン検査をそれぞれ異なる検査場所で行う場合に、取得されるX線透過画像とミュオン透過画像の座標を整合させる必要がある。そのため、座標の基準となる基準部37(座標識別サンプル)を設けるようにする。基準部37には、鉛のブロックなどのように材質が既知の部材を用いる。なお、材質が既知の部材とは、X線の透過率とミュオンの散乱角の少なくとも一方が既知である部材の意味を含む。 For example, when an X-ray inspection and a muon inspection are performed at different inspection locations, it is necessary to match the coordinates of the acquired X-ray transmission image and the muon transmission image. Therefore, a reference portion 37 (coordinate identification sample) is provided as a coordinate reference. A member of known material such as a block of lead is used for the reference portion 37 . A member whose material is known includes the meaning of a member whose at least one of the X-ray transmittance and the muon scattering angle is known.

また、対象物2がトラックである場合には、トラックが載置される台座38に基準部37を設ける。なお、基準部37をトラックのボディに固定させても良い。 Also, when the object 2 is a truck, a base 38 on which the truck is placed is provided with a reference portion 37 . Note that the reference portion 37 may be fixed to the body of the truck.

基準部37の位置(座標)が対象物2に対して相対的に固定される位置(座標)に設けられているため、X線検査とミュオン検査の双方で取得された透過画像のそれぞれの座標を、基準部37を基準として一致させることができる。 Since the position (coordinates) of the reference portion 37 is provided at a position (coordinates) that is relatively fixed with respect to the object 2, the respective coordinates of the transmission images acquired by both the X-ray inspection and the muon inspection can be matched using the reference portion 37 as a reference.

なお、X線検査とミュオン検査で用いる基準部37は、形状と寸法と材質が同じものであれば良い。つまり、部材(物体)として異なる複数個の基準部37を、X線検査とミュオン検査でそれぞれ用いても良い。 Note that the reference portion 37 used in the X-ray inspection and the muon inspection may be of the same shape, size and material. In other words, a plurality of reference portions 37 different as members (objects) may be used for each of the X-ray inspection and the muon inspection.

なお、第2実施形態では、X線検査とミュオン検査とが検査場所と検査時間の双方が異なる条件で行われるが、その他の態様でも良い。例えば、X線検査とミュオン検査とで同一の検査場所を用いるようにし、X線検査を行う日時とミュオン検査を行う日時とを異ならせても良い。この場合において、取得されるX線透過画像とミュオン透過画像の座標を整合させるために、座標の基準となる基準部37を設けるようにしても良い。 In the second embodiment, the X-ray inspection and the muon inspection are performed under different conditions in terms of both the inspection location and the inspection time. For example, the X-ray inspection and the muon inspection may be performed at the same inspection location, and the date and time of the X-ray inspection and the date and time of the muon inspection may be different. In this case, in order to match the coordinates of the acquired X-ray transmission image and the muon transmission image, a reference unit 37 may be provided as a coordinate reference.

非破壊検査システムおよび非破壊検査方法を第1実施形態から第2実施形態に基づいて説明したが、いずれか1の実施形態において適用された構成を他の実施形態に適用しても良いし、各実施形態において適用された構成を組み合わせても良い。 The nondestructive inspection system and nondestructive inspection method have been described based on the first and second embodiments, but the configuration applied in any one embodiment may be applied to other embodiments, You may combine the structure applied in each embodiment.

前述の実施形態のシステムは、専用のチップ、FPGA(Field Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)、またはCPU(Central Processing Unit)などのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ROM(Read Only Memory)またはRAM(Random Access Memory)などの記憶装置と、HDD(Hard Disk Drive)またはSSD(Solid State Drive)などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と、マウスまたはキーボードなどの入力装置と、通信インターフェースとを備える。このシステムは、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。 The system of the above-described embodiment includes a control device in which a processor such as a dedicated chip, FPGA (Field Programmable Gate Array), GPU (Graphics Processing Unit), or CPU (Central Processing Unit) is highly integrated, and a ROM (Read Only Memory) or RAM (Random Access Memory), external storage devices such as HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive), display devices such as displays, and input devices such as mice or keyboards and a communication interface. This system can be realized with a hardware configuration using a normal computer.

なお、前述の実施形態のシステムで実行されるプログラムは、ROMなどに予め組み込んで提供される。もしくは、このプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでCD-ROM、CD-R、メモリカード、DVD、フレキシブルディスク(FD)などのコンピュータで読み取り可能な非一過性の記憶媒体に記憶されて提供するようにしても良い。 It should be noted that the program executed by the system of the above-described embodiment is pre-installed in a ROM or the like and provided. Alternatively, this program can be stored as an installable or executable file on a non-transitory computer-readable storage medium such as CD-ROM, CD-R, memory card, DVD, flexible disk (FD), etc. may be stored and provided.

また、このシステムで実行されるプログラムは、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせて提供するようにしても良い。また、このシステムは、構成要素の各機能を独立して発揮する別々のモジュールを、ネットワークまたは専用線で相互に接続し、組み合わせて構成することもできる。 Also, the program executed by this system may be stored on a computer connected to a network such as the Internet, downloaded via the network, and provided. In addition, this system can also be configured by combining separate modules that independently perform each function of the constituent elements and are interconnected by a network or a dedicated line.

なお、前述の実施形態では、1組のミュオン軌跡検出器6,7が、対象物2を垂直方向に挟んで互いに向かい合う位置に設けられているが、その他の態様であっても良い。例えば、2組のミュオン軌跡検出器6,7が、対象物2を垂直方向と水平方向に挟んで互いに向かい合う位置にそれぞれ設けられても良い。また、ミュオン軌跡検出器は、2つで1組である必要はなく、奇数個のミュオン軌跡検出器が設けられても良い。例えば、3つ以上のミュオン軌跡検出器が設けられても良い。 In the above-described embodiment, a pair of muon trajectory detectors 6 and 7 are provided at positions facing each other with the object 2 interposed therebetween in the vertical direction. For example, two sets of muon trajectory detectors 6 and 7 may be provided at positions facing each other across the object 2 in the vertical and horizontal directions. Also, two muon trajectory detectors do not have to be one set, and an odd number of muon trajectory detectors may be provided. For example, more than two muon trajectory detectors may be provided.

以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、散乱角に基づいて、物質領域に存在する物質の種類を識別可能な出力用情報を生成する出力情報生成部を備えることにより、物質の種類の識別能力と分解能の双方を高めることができる。 According to at least one embodiment described above, by providing an output information generation unit that generates output information capable of identifying the type of substance present in the substance region based on the scattering angle, the type of substance can be identified. Both power and resolution can be increased.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態またはその変形は、発明の範囲と要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, changes, and combinations can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and spirit of the invention, as well as the invention described in the claims and equivalents thereof.

1(1A)…非破壊検査システム、2…対象物、3…物体、4(4A,4B)…X線発生装置、5(5A,5B)…X線検出器、6…第1ミュオン軌跡検出器、7…第2ミュオン軌跡検出器、8…解析用コンピュータ、9…遮蔽部材、10…入力部、11…出力部、12…通信部、13…記憶部、14…メイン制御部、15…X線透過率解析部、16…物質領域判定部、17…ミュオン通過座標解析部、18…ミュオン軌跡データ抽出部、19…ミュオン散乱解析部、20…出力情報生成部、21…物質判定部、22…透過画像生成部、23…空間、24…鉄のブロック、25…鉛のブロック、26…金のブロック、27…物質領域、28…入射ベクトル、29…出射ベクトル、30,31…仮想の直線、32…座標、33…X線透過画像、34…ミュオン透過画像、35…抽出結果、36…測定結果、37…基準部、38…台座、R…X線、θ…散乱角、μ…ミュオン。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 (1A)... Non-destructive inspection system, 2... Object, 3... Object, 4 (4A, 4B)... X-ray generator, 5 (5A, 5B)... X-ray detector, 6... First muon trajectory detection Device 7 Second muon trajectory detector 8 Computer for analysis 9 Shielding member 10 Input unit 11 Output unit 12 Communication unit 13 Storage unit 14 Main control unit 15 X-ray transmittance analysis unit 16 substance region determination unit 17 muon passage coordinate analysis unit 18 muon trajectory data extraction unit 19 muon scattering analysis unit 20 output information generation unit 21 substance determination unit 22... Transmission image generator 23... Space 24... Iron block 25... Lead block 26... Gold block 27... Substance area 28... Incident vector 29... Exit vector 30, 31... Virtual Straight line 32 Coordinates 33 X-ray transmission image 34 Muon transmission image 35 Extraction result 36 Measurement result 37 Reference part 38 Pedestal R X-ray θ Scattering angle μ Muon.

Claims (13)

検査対象である対象物に照射するX線を発生させるX線発生装置と、
前記対象物を透過した前記X線を検出するX線検出器と、
前記X線発生装置で発生させた前記X線の強度と前記X線検出器で検出された前記X線の強度との差に基づいて、前記X線の透過率を解析するX線透過率解析部と、
前記透過率の分布に基づいて、前記対象物に含まれる物体の形状毎に分けられる領域である物質領域を判定する物質領域判定部と、
ミュオンを検出し、かつ前記対象物を挟んで互いに向かい合う位置に設けられた少なくとも1組のミュオン軌跡検出器と、
それぞれの前記ミュオン軌跡検出器を通過した前記ミュオンの通過座標および通過角度を解析するミュオン通過座標解析部と、
前記通過座標および前記通過角度に基づいて、前記物質領域を通過した前記ミュオンの軌跡を抽出するミュオン軌跡データ抽出部と、
前記軌跡に基づいて、前記物質領域で生じたミュオン散乱の散乱角を解析するミュオン散乱解析部と、
前記散乱角に基づいて、前記物質領域に存在する物質の種類を識別可能な出力用情報を生成する出力情報生成部と、
前記出力用情報を出力する出力部と、
を備える、
非破壊検査システム。
an X-ray generator that generates X-rays to irradiate an object to be inspected;
an X-ray detector that detects the X-rays that have passed through the object;
X-ray transmittance analysis for analyzing the transmittance of the X-rays based on the difference between the intensity of the X-rays generated by the X-ray generator and the intensity of the X-rays detected by the X-ray detector Department and
a material area determination unit that determines a material area, which is an area divided by shape of an object included in the target object, based on the transmittance distribution;
at least one pair of muon trajectory detectors that detect muons and are provided at positions facing each other across the object;
a muon passing coordinate analysis unit that analyzes the passing coordinates and passing angles of the muons that have passed through each of the muon trajectory detectors;
a muon trajectory data extraction unit that extracts the trajectory of the muon that has passed through the material region based on the passage coordinates and the passage angle;
a muon scattering analysis unit that analyzes the scattering angle of muon scattering occurring in the material region based on the trajectory;
an output information generating unit that generates output information capable of identifying the type of material present in the material region based on the scattering angle;
an output unit that outputs the information for output;
comprising
Nondestructive inspection system.
前記出力情報生成部は、前記物質領域に存在する前記物質の種類を判定する物質判定部を備え、
少なくとも1つの前記出力用情報は、前記物質の種類の判定結果を示す情報である、
請求項1に記載の非破壊検査システム。
The output information generation unit includes a substance determination unit that determines the type of the substance present in the substance region,
At least one of the output information is information indicating the determination result of the type of the substance,
The non-destructive inspection system according to claim 1.
前記出力情報生成部は、前記対象物の透過画像を生成する透過画像生成部を備え、
少なくとも1つの前記出力用情報は、前記対象物の透過画像である、
請求項1または請求項2に記載の非破壊検査システム。
The output information generation unit includes a transmission image generation unit that generates a transmission image of the object,
at least one of the output information is a transmission image of the object;
The nondestructive inspection system according to claim 1 or 2.
前記物質領域判定部は、
前記X線透過率解析部で解析された前記透過率の分布から、前記透過率が一定の範囲の値に収まる領域を1つの前記物質領域とし、
前記X線の照射により得られる前記対象物の透過画像を複数の前記物質領域に分ける、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の非破壊検査システム。
The material region determination unit
From the distribution of the transmittance analyzed by the X-ray transmittance analysis unit, a region in which the transmittance falls within a certain range of values is defined as one material region,
dividing the transmission image of the object obtained by the X-ray irradiation into a plurality of the material regions;
The nondestructive inspection system according to any one of claims 1 to 3.
前記ミュオン軌跡データ抽出部は、
それぞれの前記ミュオン軌跡検出器で一定の時間内に検出された前記ミュオンの前記軌跡を同一の前記ミュオンによるものとし、
前記対象物に対する前記ミュオンの入射時の前記軌跡および出射時の前記軌跡を1つのデータセットとして扱う、
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の非破壊検査システム。
The muon trajectory data extraction unit
Assume that the trajectories of the muons detected within a certain period of time by each of the muon trajectory detectors are due to the same muon;
Treating the trajectory when the muon is incident on the object and the trajectory when the muon is emitted from the object as one data set;
The nondestructive inspection system according to any one of claims 1 to 4.
前記ミュオン軌跡データ抽出部は、前記ミュオンの前記通過座標および前記通過角度に基づいて、前記ミュオンが通過した前記ミュオン軌跡検出器のそれぞれから延びる仮想の直線を前記軌跡として生成し、
前記ミュオン散乱解析部は、前記直線の交点を前記ミュオン散乱が生じた座標とし、前記散乱角の解析を行う、
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の非破壊検査システム。
The muon trajectory data extraction unit generates, as the trajectory, a virtual straight line extending from each of the muon trajectory detectors through which the muon has passed, based on the passage coordinates and the passage angle of the muon,
The muon scattering analysis unit uses the intersection of the straight lines as coordinates at which the muon scattering occurs, and analyzes the scattering angle.
The nondestructive inspection system according to any one of claims 1 to 5.
前記X線発生装置および前記X線検出器を用いたX線検査と前記ミュオン軌跡検出器を用いたミュオン検査とが、検査場所と検査時間の少なくとも一方が異なる条件で行われるものであり、
前記対象物に対して相対的に固定される位置であって前記X線検査と前記ミュオン検査で共通して用いられる位置に設けられる基準部を備え、
前記ミュオン軌跡データ抽出部は、前記X線検査時の前記対象物の座標と前記ミュオン検査時の前記対象物の座標とを、前記基準部の座標に基づいて補正する、
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の非破壊検査システム。
An X-ray inspection using the X-ray generator and the X-ray detector and a muon inspection using the muon trajectory detector are performed under different conditions in at least one of an inspection location and an inspection time,
a reference part provided at a position that is relatively fixed with respect to the object and is commonly used in the X-ray inspection and the muon inspection;
The muon trajectory data extraction unit corrects the coordinates of the object during the X-ray inspection and the coordinates of the object during the muon inspection based on the coordinates of the reference unit.
The nondestructive inspection system according to any one of claims 1 to 6.
前記X線発生装置は、それぞれ異なる複数の方向から前記対象物に前記X線を照射し、
前記X線検出器は、それぞれ異なる複数の方向から前記対象物を透過した前記X線を検出する、
請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の非破壊検査システム。
The X-ray generator irradiates the object with the X-rays from a plurality of different directions,
The X-ray detector detects the X-rays that have passed through the object from a plurality of different directions.
The nondestructive inspection system according to any one of claims 1 to 7.
前記X線発生装置は、それぞれ異なるエネルギーを有する前記X線を前記対象物に照射し、
前記物質領域判定部は、前記エネルギー毎に異なる前記X線の前記透過率に基づいて、前記物質領域を判定する、
請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の非破壊検査システム。
The X-ray generator irradiates the object with the X-rays having different energies,
wherein the material region determining unit determines the material region based on the transmittance of the X-ray that differs for each energy;
The nondestructive inspection system according to any one of claims 1 to 8.
前記ミュオン散乱解析部は、前記軌跡に基づいて、前記物質領域で生じた前記ミュオン散乱の前記散乱角の統計値を解析する、
請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の非破壊検査システム。
The muon scattering analysis unit analyzes statistical values of the scattering angle of the muon scattering occurring in the material region based on the trajectory.
The nondestructive inspection system according to any one of claims 1 to 9.
前記ミュオン軌跡データ抽出部は、1つの前記物質領域を通過した複数の前記ミュオンの前記軌跡を抽出し、
前記ミュオン散乱解析部は、複数の前記ミュオンの前記軌跡から、それぞれの前記ミュオンの前記散乱角を解析するときに、前記散乱角の平均値、中央値、分散、または任意の値のうちの少なくとも1つの前記統計値を算出する、
請求項10に記載の非破壊検査システム。
The muon trajectory data extraction unit extracts the trajectories of the plurality of muons that have passed through one of the material regions,
When analyzing the scattering angle of each of the muons from the trajectories of the plurality of muons, the muon scattering analysis unit is configured to select at least an average value, a median value, a variance, or an arbitrary value of the scattering angles. calculating one said statistic;
The non-destructive inspection system according to claim 10.
前記出力情報生成部は、前記統計値に対応して予め設定された前記物質を特定し、前記物質領域に存在する前記物質の種類を判定する物質判定部を備える、
請求項10または請求項11に記載の非破壊検査システム。
The output information generation unit includes a substance determination unit that identifies the substance preset corresponding to the statistical value and determines the type of the substance present in the substance region.
The nondestructive inspection system according to claim 10 or 11.
X線発生装置が、検査対象である対象物に照射するX線を発生させるステップと、
X線検出器が、前記対象物を透過した前記X線を検出するステップと、
X線透過率解析部が、前記X線発生装置で発生させた前記X線の強度と前記X線検出器で検出された前記X線の強度との差に基づいて、前記X線の透過率を解析するステップと、
物質領域判定部が、前記透過率の分布に基づいて、前記対象物に含まれる物体の形状毎に分けられる領域である物質領域を判定するステップと、
前記対象物を挟んで互いに向かい合う位置に設けられた少なくとも1組のミュオン軌跡検出器が、ミュオンを検出するステップと、
ミュオン通過座標解析部が、それぞれの前記ミュオン軌跡検出器を通過した前記ミュオンの通過座標および通過角度を解析するステップと、
ミュオン軌跡データ抽出部が、前記通過座標および前記通過角度に基づいて、前記物質領域を通過した前記ミュオンの軌跡を抽出するステップと、
ミュオン散乱解析部が、前記軌跡に基づいて、前記物質領域で生じたミュオン散乱の散乱角を解析するステップと、
出力情報生成部が、前記散乱角に基づいて、前記物質領域に存在する物質の種類を識別可能な出力用情報を生成するステップと、
出力部が、前記出力用情報を出力するステップと、
を含む、
非破壊検査方法。
an X-ray generator generating X-rays to irradiate an object to be inspected;
an X-ray detector detecting the X-rays transmitted through the object;
The X-ray transmittance analysis unit determines the transmittance of the X-ray based on the difference between the intensity of the X-ray generated by the X-ray generator and the intensity of the X-ray detected by the X-ray detector. and parsing
a step of determining a material region, which is a region divided by shape of an object included in the target object, based on the transmittance distribution;
a step of detecting muons by at least one pair of muon trajectory detectors provided at positions facing each other with the object sandwiched therebetween;
a step in which a muon passage coordinate analysis unit analyzes passage coordinates and passage angles of the muons that have passed through each of the muon trajectory detectors;
a step in which a muon trajectory data extraction unit extracts the trajectory of the muon that has passed through the material region based on the passage coordinates and the passage angle;
a muon scattering analysis unit analyzing a scattering angle of muon scattering occurring in the material region based on the trajectory;
an output information generating unit generating output information capable of identifying the type of material existing in the material region based on the scattering angle;
an output unit outputting the information for output;
including,
Non-destructive inspection method.
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