JP2962015B2 - ｋ吸収端フィルタおよびＸ線装置 - Google Patents
ｋ吸収端フィルタおよびＸ線装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05G—X-RAY TECHNIQUE
- H05G1/00—X-ray apparatus involving X-ray tubes; Circuits therefor
- H05G1/08—Electrical details
- H05G1/26—Measuring, controlling or protecting
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
- G21K1/10—Scattering devices; Absorbing devices; Ionising radiation filters
Description
【０００１】
【産業上の利用分】本発明は、医療用Ｘ線診断装置、骨
密度定量装置、非破壊検査装置、Ｘ線分析装置等におい
て所定のＸ線スペクトルを得るために使用されるＸ線の
ｋ吸収端フィルタおよびＸ線装置に関するものである。
密度定量装置、非破壊検査装置、Ｘ線分析装置等におい
て所定のＸ線スペクトルを得るために使用されるＸ線の
ｋ吸収端フィルタおよびＸ線装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般にＸ線発生装置から発生するＸ線
は、種々のエネルギーの光子からなり、図８に示すよう
になだらかな連続Ｘ線スペクトルに急峻な波形の特性Ｘ
線スペクトルが加わったエネルギースペクトルをもつ。
物質中を透過するＸ線の吸収は物質中で光電効果を生じ
光電子を放射して光子が消滅することによるものと、物
質内を通過中に一部散乱されることによるものとがあ
り、前者による吸収は減弱係数（吸収係数）に吸収端と
称される不連続な変化を示す。ｋ殻電子に基づく吸収端
はｋ吸収端と称され吸収端における減弱係数の不連続的
な変化特性はＸ線フィルタに用いられる。
は、種々のエネルギーの光子からなり、図８に示すよう
になだらかな連続Ｘ線スペクトルに急峻な波形の特性Ｘ
線スペクトルが加わったエネルギースペクトルをもつ。
物質中を透過するＸ線の吸収は物質中で光電効果を生じ
光電子を放射して光子が消滅することによるものと、物
質内を通過中に一部散乱されることによるものとがあ
り、前者による吸収は減弱係数（吸収係数）に吸収端と
称される不連続な変化を示す。ｋ殻電子に基づく吸収端
はｋ吸収端と称され吸収端における減弱係数の不連続的
な変化特性はＸ線フィルタに用いられる。
【０００３】Ｘ線診断装置、非破壊検査装置、Ｘ線分析
装置等においては用いられるＸ線の波長範囲を限定して
測定したり、また限定された複数の波長範囲のＸ線を用
いて比較測定することが一般に行なわれている。また、
骨塩定量装置など物質の定量を行なう装置においてはＸ
線を複数の波長範囲に分離し、すなわち複数の疑似的に
単色化したＸ線の測定結果を用いて、計算処理を行な
い、定量をおこなっている。Ｘ線のエネルギースペクト
ルを高低の２つのエネルギー領域に分離するためのＸ線
フィルタとしてｋ吸収端フィルタが用いられる。このよ
うなｋ吸収端フィルタはＸ線の対象領域中にＫ吸収端を
有し、図９に示すような減弱係数のエネルギー依存性を
持つ材料により構成される。ｋ吸収端フィルタを透過し
たＸ線は、ｋ吸収端の前後で透過量が急激に変化し、２
つのエネルギー領域に分離される。
装置等においては用いられるＸ線の波長範囲を限定して
測定したり、また限定された複数の波長範囲のＸ線を用
いて比較測定することが一般に行なわれている。また、
骨塩定量装置など物質の定量を行なう装置においてはＸ
線を複数の波長範囲に分離し、すなわち複数の疑似的に
単色化したＸ線の測定結果を用いて、計算処理を行な
い、定量をおこなっている。Ｘ線のエネルギースペクト
ルを高低の２つのエネルギー領域に分離するためのＸ線
フィルタとしてｋ吸収端フィルタが用いられる。このよ
うなｋ吸収端フィルタはＸ線の対象領域中にＫ吸収端を
有し、図９に示すような減弱係数のエネルギー依存性を
持つ材料により構成される。ｋ吸収端フィルタを透過し
たＸ線は、ｋ吸収端の前後で透過量が急激に変化し、２
つのエネルギー領域に分離される。
【０００４】図１０は、厚さ100μmのＧｄをｋ吸収端フ
ィルタとして用いた場合のｋフィルタ透過後のＸ線スペ
クトルである。50.2keVのＧｄのｋ吸収端で、２つの領
域に分離されていることがわかる。このような従来のｋ
吸収端フィルタは、おもにＣｅ、Ｓｍ等Ｘ線領域にｋ吸
収端を有する元素を１種類のみ用いて構成されている。
また、ｋ吸収端フィルタが用いられる測定装置では、
Ｘ線検出器としては主にＮａＩ、またはＧｄＷＯ3等の
シンチレータと光電子増倍管との組合せによる検出器が
用いられている。これらのＸ線検出器に対して用いられ
るｋ吸収端フィルタは、Ｓｍ、Ｃｅなどである。
ィルタとして用いた場合のｋフィルタ透過後のＸ線スペ
クトルである。50.2keVのＧｄのｋ吸収端で、２つの領
域に分離されていることがわかる。このような従来のｋ
吸収端フィルタは、おもにＣｅ、Ｓｍ等Ｘ線領域にｋ吸
収端を有する元素を１種類のみ用いて構成されている。
また、ｋ吸収端フィルタが用いられる測定装置では、
Ｘ線検出器としては主にＮａＩ、またはＧｄＷＯ3等の
シンチレータと光電子増倍管との組合せによる検出器が
用いられている。これらのＸ線検出器に対して用いられ
るｋ吸収端フィルタは、Ｓｍ、Ｃｅなどである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図１０に見られるよう
に、元素をー種類のみで構成したｋ吸収端フィルタで
は、分離されたＸ線を低エネルギー領域と高エネルギー
領域との実効エネルギーの差が小さく、エネルギー分離
の境界付近でのＸ線量が多くなるなど、十分明確に低エ
ネルギー領域と高エネルギー領域の２つの部分に分離す
ることができない。また、２つの領域のスペクトルの幅
が大きくなり、疑似的に複数の単色Ｘ線をつくり出すこ
とができない。
に、元素をー種類のみで構成したｋ吸収端フィルタで
は、分離されたＸ線を低エネルギー領域と高エネルギー
領域との実効エネルギーの差が小さく、エネルギー分離
の境界付近でのＸ線量が多くなるなど、十分明確に低エ
ネルギー領域と高エネルギー領域の２つの部分に分離す
ることができない。また、２つの領域のスペクトルの幅
が大きくなり、疑似的に複数の単色Ｘ線をつくり出すこ
とができない。
【０００６】また、１種類の材料で分離を明確にするた
めにｋ吸収端フィルタを厚くすると、透過するＸ線の光
子数が減少してしまう。
めにｋ吸収端フィルタを厚くすると、透過するＸ線の光
子数が減少してしまう。
【０００７】Ｘ線検出器内部では、入射したＸ線によ
り、その検出器を構成する物質固有の特性Ｘ線が発生す
る。この特性Ｘ線が、検出器内で再吸収されると入射し
たＸ線のエネルギーを正確に反映した出力パルス信号が
得られるが、再吸収されずに検出器外へ放射され、いわ
ゆるエスケープした場合には入射したＸ線のエネルギー
に対応する出力パルス信号より小さな波高のパルス信号
しか出力されない。
り、その検出器を構成する物質固有の特性Ｘ線が発生す
る。この特性Ｘ線が、検出器内で再吸収されると入射し
たＸ線のエネルギーを正確に反映した出力パルス信号が
得られるが、再吸収されずに検出器外へ放射され、いわ
ゆるエスケープした場合には入射したＸ線のエネルギー
に対応する出力パルス信号より小さな波高のパルス信号
しか出力されない。
【０００８】すなわち、実際に入射したＸ線より特性Ｘ
線のエネルギーだけ低いエネルギーのＸ線が入射したよ
うに検出される。これは、一般に特性Ｘ線エスケープと
言われるもので、この現象により波高の低下した出力パ
ルスをｋ殻特性Ｘ線エスケープピークと呼ばれる。エス
ケープが起こる割合は、検出器の体積に依存し、検出器
が小さくなればなるほど大きくなる。
線のエネルギーだけ低いエネルギーのＸ線が入射したよ
うに検出される。これは、一般に特性Ｘ線エスケープと
言われるもので、この現象により波高の低下した出力パ
ルスをｋ殻特性Ｘ線エスケープピークと呼ばれる。エス
ケープが起こる割合は、検出器の体積に依存し、検出器
が小さくなればなるほど大きくなる。
【０００９】図８に示したようなエネルギースペクトル
を有する一般的なＸ線を検出すると図１１のａのような
出力パルス波高分布が得られるが、この波高分布中には
ｂのような分布の特性Ｘ線エスケープによるパルス波高
成分が含まれている。また、ｋ吸収端フィルタを透過さ
せてエネルギー分離させたスペクトルを検出した場合で
も特性Ｘ線エスケープによるパルス成分が含まれる。
を有する一般的なＸ線を検出すると図１１のａのような
出力パルス波高分布が得られるが、この波高分布中には
ｂのような分布の特性Ｘ線エスケープによるパルス波高
成分が含まれている。また、ｋ吸収端フィルタを透過さ
せてエネルギー分離させたスペクトルを検出した場合で
も特性Ｘ線エスケープによるパルス成分が含まれる。
【００１０】したがって、Ｘ線をｋ吸収端フィルタを用
いｋ吸収端付近のエネルギーを境とし高エネルギーと低
エネルギーの２つのエネルギー領域に分けて計測し、そ
のカウント数の情報を利用する場合、高エネルギー領域
のエネルギーを有する光子でも、特性Ｘ線エスケープに
より、ー部は、低エネルギー領域に信号として現われる
ことになり、検出器に入射する光子のエネルギー分布を
正確に知ることができないことになる。
いｋ吸収端付近のエネルギーを境とし高エネルギーと低
エネルギーの２つのエネルギー領域に分けて計測し、そ
のカウント数の情報を利用する場合、高エネルギー領域
のエネルギーを有する光子でも、特性Ｘ線エスケープに
より、ー部は、低エネルギー領域に信号として現われる
ことになり、検出器に入射する光子のエネルギー分布を
正確に知ることができないことになる。
【００１１】例えば、ＮａＩのシンチレーション検出器
では、ＮａとＩについてそれぞれ、約１keV、28.3〜33.
2keVの特性Ｘ線が発生し、このうち、特にＩの特性Ｘ線
が問題となる。最高８０keVの光子が放出されるＸ線を4
0.4keVにｋ吸収端のあるＣｅのｋ吸収端フィルタによ
り、エネルギー分離し、ＮａＩシンチレーション検出器
で計測した場合の結果を図１２に示す。
では、ＮａとＩについてそれぞれ、約１keV、28.3〜33.
2keVの特性Ｘ線が発生し、このうち、特にＩの特性Ｘ線
が問題となる。最高８０keVの光子が放出されるＸ線を4
0.4keVにｋ吸収端のあるＣｅのｋ吸収端フィルタによ
り、エネルギー分離し、ＮａＩシンチレーション検出器
で計測した場合の結果を図１２に示す。
【００１２】ＮａＩシンチレーション検出器は光子計数
法により動作し、出力パルス波高は入射Ｘ線光子のエネ
ルギーに比例する。図１２の横軸はパルス波高を光子エ
ネルギーに換算したものである。Ｉの特性Ｘ線がエスケ
ープした場合、入射した光子エネルギーより28.3〜33.2
keV低いエネルギーに対応した波高のパルスしか出力さ
れない。たとえば、70keVのＸ線光子が入射しエスケー
プが生じた場合、36.8〜41.7keVのエネルギーに対応し
た波高のパルスが出力され。
法により動作し、出力パルス波高は入射Ｘ線光子のエネ
ルギーに比例する。図１２の横軸はパルス波高を光子エ
ネルギーに換算したものである。Ｉの特性Ｘ線がエスケ
ープした場合、入射した光子エネルギーより28.3〜33.2
keV低いエネルギーに対応した波高のパルスしか出力さ
れない。たとえば、70keVのＸ線光子が入射しエスケー
プが生じた場合、36.8〜41.7keVのエネルギーに対応し
た波高のパルスが出力され。
【００１３】分離エネルギーより低エネルギ−側の出力
ピークの実効エネルギーは38keV、高エネルギー側の出
力ピークの実効エネルギーは74keVである。図中ｂは特
性Ｘ線エスケープによる出力である。斜線で示した高エ
ネルギー側のＸ線エスケープピークの実効エネルギーは
44keVであった。
ピークの実効エネルギーは38keV、高エネルギー側の出
力ピークの実効エネルギーは74keVである。図中ｂは特
性Ｘ線エスケープによる出力である。斜線で示した高エ
ネルギー側のＸ線エスケープピークの実効エネルギーは
44keVであった。
【００１４】分離エネルギー(40.4keV)以上のエネルギ
ーに対応する信号のカウント数の総和と分離エネルギー
(40.4keV)以下のエネルギーに対応する信号のカウント
数の総和を情報として得る場合、特性Ｘ線エスケープに
よる信号のうち、図１２中斜線で示した信号はｋ吸収端
フィルタにより分離された高エネルギー領域の光子の入
射により、生じたものであるにもかかわらず、ｋ吸収端
フィルタによる分離エネルギーの高低両側で計測される
ことになる。この例においては、分離エネルギーより高
エネルギー側で40%が計測される。
ーに対応する信号のカウント数の総和と分離エネルギー
(40.4keV)以下のエネルギーに対応する信号のカウント
数の総和を情報として得る場合、特性Ｘ線エスケープに
よる信号のうち、図１２中斜線で示した信号はｋ吸収端
フィルタにより分離された高エネルギー領域の光子の入
射により、生じたものであるにもかかわらず、ｋ吸収端
フィルタによる分離エネルギーの高低両側で計測される
ことになる。この例においては、分離エネルギーより高
エネルギー側で40%が計測される。
【００１５】ＮａＩシンチレーション検出器を用い、最
高100keVのＸ線光子をｋ吸収端フィルタで分離して計測
する場合も同様である。図１３はｋ吸収端フィルタとし
てＳｍを用いた場合のパルス波高分析結果である。Ｓｍ
の分離エネルギーは47keVで、低エネルギー側ピークの
実効エネルギーは45keV、高エネルギー側の実効エネル
ギーは80keVである。斜線で示した高エネルギー側の特
性Ｘ線エスケープピークの実効エネルギーは50keVであ
った。分離エネルギーが高エネルギー側の特性Ｘ線エス
ケープピークの実効エネルギーより小さいため、特性Ｘ
線エスケープによる出力パルスの約40%は分離エネルギ
ーより高エネルギー側に現れる。
高100keVのＸ線光子をｋ吸収端フィルタで分離して計測
する場合も同様である。図１３はｋ吸収端フィルタとし
てＳｍを用いた場合のパルス波高分析結果である。Ｓｍ
の分離エネルギーは47keVで、低エネルギー側ピークの
実効エネルギーは45keV、高エネルギー側の実効エネル
ギーは80keVである。斜線で示した高エネルギー側の特
性Ｘ線エスケープピークの実効エネルギーは50keVであ
った。分離エネルギーが高エネルギー側の特性Ｘ線エス
ケープピークの実効エネルギーより小さいため、特性Ｘ
線エスケープによる出力パルスの約40%は分離エネルギ
ーより高エネルギー側に現れる。
【００１６】特性Ｘ線エスケープによる信号が分離エネ
ルギーの高低両側で計測される場合には、この影響を補
正しなければならない。しかし、特性Ｘ線エスケープに
よる信号が分離エネルギーの両側にまたがる割合が多く
なればなるほど補正は困難になり、補正の効果も小さ
く、物質の定量等を行う場合の精度が悪くなる。
ルギーの高低両側で計測される場合には、この影響を補
正しなければならない。しかし、特性Ｘ線エスケープに
よる信号が分離エネルギーの両側にまたがる割合が多く
なればなるほど補正は困難になり、補正の効果も小さ
く、物質の定量等を行う場合の精度が悪くなる。
【００１７】本発明は上記課題を解決するためのもの
で、高低２エネルギー領域にＸ線を明確に分離できる優
れたＫ吸収端フィルタおよびこのフィルタを用いたエネ
ルギーを正確に計測できるＸ線装置を提供することを目
的としている。
で、高低２エネルギー領域にＸ線を明確に分離できる優
れたＫ吸収端フィルタおよびこのフィルタを用いたエネ
ルギーを正確に計測できるＸ線装置を提供することを目
的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、ｋ吸収端フィルタのフィルタ材を２種類以
上の元素によりなる材料で構成し、前記少なくとも２種
類の元素のｋ吸収端エネルギーが５〜１０keVの差を有
することを特徴とする。またＸ線発生装置より放射さ
れ、ｋ吸収端フィルタを透過したＸ線光子のうち計測に
必要とされる光子の出力パルスの最高エネルギーと、こ
のエネルギーの光子によりＸ線検出器内で発生する特性
Ｘ線エスケープピークの最高エネルギーとの間でｋ吸収
端フィルタによるエネルギー分離が行なわれるようにｋ
吸収端フィルタを構成する。あるいは、特性Ｘ線エスケ
ープピークの実効エネルギーより高いエネルギーでエネ
ルギー分離が行われるようにｋ吸収端フィルタを構成す
る。
するために、ｋ吸収端フィルタのフィルタ材を２種類以
上の元素によりなる材料で構成し、前記少なくとも２種
類の元素のｋ吸収端エネルギーが５〜１０keVの差を有
することを特徴とする。またＸ線発生装置より放射さ
れ、ｋ吸収端フィルタを透過したＸ線光子のうち計測に
必要とされる光子の出力パルスの最高エネルギーと、こ
のエネルギーの光子によりＸ線検出器内で発生する特性
Ｘ線エスケープピークの最高エネルギーとの間でｋ吸収
端フィルタによるエネルギー分離が行なわれるようにｋ
吸収端フィルタを構成する。あるいは、特性Ｘ線エスケ
ープピークの実効エネルギーより高いエネルギーでエネ
ルギー分離が行われるようにｋ吸収端フィルタを構成す
る。
【００１９】
【作用】本発明は上記した構成により、２種類以上の元
素よりなる材料を用いたフィルタを用いるので単一フィ
ルタを２重に重ねた場合よりも優れたエネルギー分離能
力が得られ、かつ透過するＸ線量を損なうことがない。
また、フィルタの吸収端を特性Ｘ線エスケープの信号の
大部分が分離後のいずれか一方のピークに含まれるよう
に選ぶことにより特性Ｘ線のエスケープの影響を除去す
ることができ、補正を容易に行うことができる。
素よりなる材料を用いたフィルタを用いるので単一フィ
ルタを２重に重ねた場合よりも優れたエネルギー分離能
力が得られ、かつ透過するＸ線量を損なうことがない。
また、フィルタの吸収端を特性Ｘ線エスケープの信号の
大部分が分離後のいずれか一方のピークに含まれるよう
に選ぶことにより特性Ｘ線のエスケープの影響を除去す
ることができ、補正を容易に行うことができる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
【００２１】（実施例１）図１は本発明の一実施例のｋ
吸収端フィルタの断面図である。ｋ吸収端が50.4keVの
厚さ200μｍのＧｄ板１と、同じく57.4keVの厚さ100μ
ｍのＥｒ板２とを重ねて作成したものである。このｋ吸
収端フィルタにＸ線を照射した場合の透過スペクトルを
図２に示す。従来のｋ吸収端フィルタによる透過スペク
トルを示す図１０と比較すると、高エネルギー領域と低
エネルギー領域が明瞭に分離されており、境界部の透過
Ｘ線量も従来例より広いエネルギー範囲において少なく
なっているのが明らかであり、高エネルギー領域と低エ
ネルギー領域の境界とする分離エネルギーを従来例より
広いエネルギー範囲の中から選定することができる。
吸収端フィルタの断面図である。ｋ吸収端が50.4keVの
厚さ200μｍのＧｄ板１と、同じく57.4keVの厚さ100μ
ｍのＥｒ板２とを重ねて作成したものである。このｋ吸
収端フィルタにＸ線を照射した場合の透過スペクトルを
図２に示す。従来のｋ吸収端フィルタによる透過スペク
トルを示す図１０と比較すると、高エネルギー領域と低
エネルギー領域が明瞭に分離されており、境界部の透過
Ｘ線量も従来例より広いエネルギー範囲において少なく
なっているのが明らかであり、高エネルギー領域と低エ
ネルギー領域の境界とする分離エネルギーを従来例より
広いエネルギー範囲の中から選定することができる。
【００２２】また低エネルギー領域の立ち上がりも急に
なりスペクトル幅も狭くなったが、Ｘ線の透過量は同程
度である。組み合わせてる元素としては、ｋ吸収端に5
〜10keVの差があるものが好適である。
なりスペクトル幅も狭くなったが、Ｘ線の透過量は同程
度である。組み合わせてる元素としては、ｋ吸収端に5
〜10keVの差があるものが好適である。
【００２３】Ｇｄ板、Ｅｒ板の代わりに、ガラスなどの
比較的原子番号の低い元素で構成された基板上にスパッ
タ法によりＧｄ薄膜、Ｅｒ薄膜などを成長させたものを
ｋ吸収端フィルタとして用いることもできる。薄膜の成
長法としては、他に真空蒸着法、ＣＶＤ法、プラズマＣ
ＶＤ法などを用いることもできる。
比較的原子番号の低い元素で構成された基板上にスパッ
タ法によりＧｄ薄膜、Ｅｒ薄膜などを成長させたものを
ｋ吸収端フィルタとして用いることもできる。薄膜の成
長法としては、他に真空蒸着法、ＣＶＤ法、プラズマＣ
ＶＤ法などを用いることもできる。
【００２４】（実施例２）図３は本発明の他の実施例の
ｋ吸収端フィルタの構成を示す図である。単位面積あた
り、厚さ100μｍに相当するＧｄ粉体３と、300μｍに相
当するＥｒ粉体４をエポキシ樹脂中に均一に混合したも
のである。このｋ吸収端フィルタの透過後のＸ線のスペ
クトルを図４に示す。対象とするＸ線エネルギー領域に
ｋ吸収端を有する２つの元素を用いることにより、エネ
ルギー分離が明瞭に行なわれることがわかる。
ｋ吸収端フィルタの構成を示す図である。単位面積あた
り、厚さ100μｍに相当するＧｄ粉体３と、300μｍに相
当するＥｒ粉体４をエポキシ樹脂中に均一に混合したも
のである。このｋ吸収端フィルタの透過後のＸ線のスペ
クトルを図４に示す。対象とするＸ線エネルギー領域に
ｋ吸収端を有する２つの元素を用いることにより、エネ
ルギー分離が明瞭に行なわれることがわかる。
【００２５】（実施例３）本実施例では、ＣｄＴｅを用
いたＸ線検出器においてｋ吸収端フィルタによりエネル
ギー分離したＸ線の高低両域のエネルギー帯のカウント
数を計測し、物質の定量分析を行う場合のｋ吸収端フィ
ルタの構成について述べる。ＣｄＴｅのＸ線検出器にお
いては、ＣｄとＴｅのおのおのから特性Ｘ線が発生し、
そのエネルギーは28.0〜32.5keVである。したがって、
Ｘ線発生装置から照射されるＸ線光子のうち、情報とし
て利用される最も高いエネルギーより、28keV低いエネ
ルギーより低エネルギー側に対応した特性Ｘ線エスケー
プによる出力パルスが現れる。 ＣｄＴｅ検出器は光子
計数法により動作し、入射したＸ線光子のエネルギーに
比例した波高を持つパルスを出力する。出力パルスの波
高分布を測定すれば、入射したＸ線のスペクトルがわか
る。
いたＸ線検出器においてｋ吸収端フィルタによりエネル
ギー分離したＸ線の高低両域のエネルギー帯のカウント
数を計測し、物質の定量分析を行う場合のｋ吸収端フィ
ルタの構成について述べる。ＣｄＴｅのＸ線検出器にお
いては、ＣｄとＴｅのおのおのから特性Ｘ線が発生し、
そのエネルギーは28.0〜32.5keVである。したがって、
Ｘ線発生装置から照射されるＸ線光子のうち、情報とし
て利用される最も高いエネルギーより、28keV低いエネ
ルギーより低エネルギー側に対応した特性Ｘ線エスケー
プによる出力パルスが現れる。 ＣｄＴｅ検出器は光子
計数法により動作し、入射したＸ線光子のエネルギーに
比例した波高を持つパルスを出力する。出力パルスの波
高分布を測定すれば、入射したＸ線のスペクトルがわか
る。
【００２６】ｋ吸収端フィルタとして、Ｇｄ300μｍと
Ｅｒ100μｍの組合せによるものを用いる。このｋ吸収
端フィルタを透過したＸ線のスペクトルは図１のように
分離エネルギー帯が50〜60keV付近にあり、本実施例で
は分離エネルギーを55keVとした。これにより55keVに対
応する波高を境界としこれより低いパルスの総数と高い
パルスの総数を計数し、この結果を利用して物質の定量
等の分析を行う。
Ｅｒ100μｍの組合せによるものを用いる。このｋ吸収
端フィルタを透過したＸ線のスペクトルは図１のように
分離エネルギー帯が50〜60keV付近にあり、本実施例で
は分離エネルギーを55keVとした。これにより55keVに対
応する波高を境界としこれより低いパルスの総数と高い
パルスの総数を計数し、この結果を利用して物質の定量
等の分析を行う。
【００２７】ｋ吸収端フィルタによりエネルギー分離し
たＸ線をＣｄＴｅ検出器により測定した場合の出力波高
分布を図５に示す。情報として用いる光子の最高エネル
ギーは75keVで、破線で示した成分は、特性Ｘ線エスケ
ープによる出力パルスである。図からわかるように、斜
線で示した高エネルギー領域の光子により発生する特性
Ｘ線エスケープによる出力パルスはすべて分離エネルギ
ーより低いエネルギー領域に対応するカウント数に含ま
れる。したがって、特性Ｘ線エスケープが発生する確率
をＡ、高エネルギー領域の光子数はＣｄＴｅ検出器で計
測された高エネルギー領域の光子のカウント数をＣＨと
すると、実際にＣｄＴｅ検出器に入射した高エネルギー
領域の光子数ＣＲＨは、 ＣＲＨ＝ＣＨ／（１−Ａ） により、容易に得られる。
たＸ線をＣｄＴｅ検出器により測定した場合の出力波高
分布を図５に示す。情報として用いる光子の最高エネル
ギーは75keVで、破線で示した成分は、特性Ｘ線エスケ
ープによる出力パルスである。図からわかるように、斜
線で示した高エネルギー領域の光子により発生する特性
Ｘ線エスケープによる出力パルスはすべて分離エネルギ
ーより低いエネルギー領域に対応するカウント数に含ま
れる。したがって、特性Ｘ線エスケープが発生する確率
をＡ、高エネルギー領域の光子数はＣｄＴｅ検出器で計
測された高エネルギー領域の光子のカウント数をＣＨと
すると、実際にＣｄＴｅ検出器に入射した高エネルギー
領域の光子数ＣＲＨは、 ＣＲＨ＝ＣＨ／（１−Ａ） により、容易に得られる。
【００２８】また、低エネルギー領域の光子数ＣＲＬは
ＣｄＴｅ検出器で計測された低エネルギー領域のカウン
ト数ＣＬより、 ＣＲＬ＝ＣＬ−ＣＲＨ×Ａ／（１−Ａ） として得ることができる。
ＣｄＴｅ検出器で計測された低エネルギー領域のカウン
ト数ＣＬより、 ＣＲＬ＝ＣＬ−ＣＲＨ×Ａ／（１−Ａ） として得ることができる。
【００２９】このように、検出器の特性Ｘ線エスケープ
エネルギーとｋ吸収端フィルタの組合せを考慮すること
により、Ｘ線の計測を容易に、正確に知ることができ
る。これらと同様な効果は、ｋ吸収端フィルタとして、
Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｙｂなどの元素を組み合わせ
ることによっても得られる。
エネルギーとｋ吸収端フィルタの組合せを考慮すること
により、Ｘ線の計測を容易に、正確に知ることができ
る。これらと同様な効果は、ｋ吸収端フィルタとして、
Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｙｂなどの元素を組み合わせ
ることによっても得られる。
【００３０】確率Ａは、241Ａｍなどにより単ーエネル
ギーのγ線を照射し、図６に示すようなエネルギースペ
クトルから、予め知ることができる。確率Ａは全カウン
ト数に対する斜線部の割合である。
ギーのγ線を照射し、図６に示すようなエネルギースペ
クトルから、予め知ることができる。確率Ａは全カウン
ト数に対する斜線部の割合である。
【００３１】計測されるＸ線のエネルギーの最高値が12
0keVの場合は、エネルギー分離を90keV付近で行なえば
よく、この際のｋ吸収端フィルタとしては、Ｐｂ、Ｐｏ
を組合せたものを用いた。他にＲｎ、Ｆｒ、Ｔｌ、Ｐ
ｏ、Ｂｉなどの組合せてもよい。 また、ＣｄＳｅ検出
器、ＣｄＳ検出器などの場合、特性Ｘ線はおもにＣｄか
ら、発生するため、ＣｄＴｅ検出器と同様なｋ吸収端フ
ィルタにより、正確な計測を行うことができる。
0keVの場合は、エネルギー分離を90keV付近で行なえば
よく、この際のｋ吸収端フィルタとしては、Ｐｂ、Ｐｏ
を組合せたものを用いた。他にＲｎ、Ｆｒ、Ｔｌ、Ｐ
ｏ、Ｂｉなどの組合せてもよい。 また、ＣｄＳｅ検出
器、ＣｄＳ検出器などの場合、特性Ｘ線はおもにＣｄか
ら、発生するため、ＣｄＴｅ検出器と同様なｋ吸収端フ
ィルタにより、正確な計測を行うことができる。
【００３２】（実施例４）本実施例では、Ｘ線検出器と
して多チャンネル型ＣｄＴｅ検出器を用いた場合につい
て述べる。多チャンネル型検出器の場合、一つの検出素
子の大きさは小さくなり、吸収されるＸ線量が小さく出
力されるパルスカウント数も少なくなり、かつ特性Ｘ線
エスケープの割合が大きくなる。物質の定量分析を行う
場合、測定精度はカウント数が多いほど高くなる。この
ため、放射されるＸ線光子の最高エネルギーを高くし、
高エネルギー領域のカウント数を多くする。本実施例で
は、放射されるＸ線光子の最高エネルギーを100keVと
し、ｋ吸収端フィルタとして厚さ200μｍのＧｄ板と厚
さ100μｍのＥｒ板を用いた。
して多チャンネル型ＣｄＴｅ検出器を用いた場合につい
て述べる。多チャンネル型検出器の場合、一つの検出素
子の大きさは小さくなり、吸収されるＸ線量が小さく出
力されるパルスカウント数も少なくなり、かつ特性Ｘ線
エスケープの割合が大きくなる。物質の定量分析を行う
場合、測定精度はカウント数が多いほど高くなる。この
ため、放射されるＸ線光子の最高エネルギーを高くし、
高エネルギー領域のカウント数を多くする。本実施例で
は、放射されるＸ線光子の最高エネルギーを100keVと
し、ｋ吸収端フィルタとして厚さ200μｍのＧｄ板と厚
さ100μｍのＥｒ板を用いた。
【００３３】図７に１つの検出素子における出力パルス
波高分布を示す。出力されるパルス波高は、検出素子に
入射した光子のエネルギーに比例しており、図７の横軸
はパルス波高を光子エネルギに換算してある。入射した
高エネルギー側の入射光子により発生する特性Ｘ線エス
ケープによる出力パルスは図中斜線で示される72keVに
相当する波高値から小さい領域に現れる。この特性Ｘ線
エスケープピークの実効エネルギーは約45keVである。
波高分布を示す。出力されるパルス波高は、検出素子に
入射した光子のエネルギーに比例しており、図７の横軸
はパルス波高を光子エネルギに換算してある。入射した
高エネルギー側の入射光子により発生する特性Ｘ線エス
ケープによる出力パルスは図中斜線で示される72keVに
相当する波高値から小さい領域に現れる。この特性Ｘ線
エスケープピークの実効エネルギーは約45keVである。
【００３４】ｋ吸収端フィルタ透過後のＸ線の分離エネ
ルギーより、低エネルギー側の出力ピーク、高エネルギ
ー側出力ピークの実効エネルギーはそれぞれ45keV、75k
eVである。
ルギーより、低エネルギー側の出力ピーク、高エネルギ
ー側出力ピークの実効エネルギーはそれぞれ45keV、75k
eVである。
【００３５】本実施例で用いたｋ吸収端フィルタは図２
に示すごとく50〜60keV付近で透過Ｘ線量が小さくエネ
ルギー分離帯となり、この範囲で分離エネルギーを選択
することができる。特性Ｘ線エスケープの影響が小さく
なるよう分離エネルギーを高エネルギー側の実効エネル
ギーと特性Ｘ線エスケープの実効エネルギーの間の57ke
Vとし、このエネルギーに相当するパルス波高を境とし
て低エネルギー側のパルス数と高エネルギー側のパルス
数を計数し計算処理する。
に示すごとく50〜60keV付近で透過Ｘ線量が小さくエネ
ルギー分離帯となり、この範囲で分離エネルギーを選択
することができる。特性Ｘ線エスケープの影響が小さく
なるよう分離エネルギーを高エネルギー側の実効エネル
ギーと特性Ｘ線エスケープの実効エネルギーの間の57ke
Vとし、このエネルギーに相当するパルス波高を境とし
て低エネルギー側のパルス数と高エネルギー側のパルス
数を計数し計算処理する。
【００３６】図からわかるように特性Ｘ線エスケープの
パルス波高成分の大部分は分離エネルギーより低エネル
ギー側に現れる。本実施例では分離エネルギーより低エ
ネルギー側で特性Ｘ線エスケープの96％がカウントされ
るため、高い精度で補正を行うことができる。特性Ｘ線
エスケープが発生する確率をＡ’、低エネルギーの出力
パルス数をＣＬ、高エネルギーの出力パルス数ＣＨとす
ると、ＣｄＴｅ多チャンネル型検出器に入射する低エネ
ルギーＸ線光子数ＣＲＬ、高エネルギー光子数ＣＲＨ
は、 ＣＲＨ＝ＣＨ／（１−Ａ’） ＣＲＬ＝ＣＬ−ＣＲＨ＊Ａ’／（１−Ａ’） により得られる。この補正によっても十分に定量分析の
精度を得ることができた。
パルス波高成分の大部分は分離エネルギーより低エネル
ギー側に現れる。本実施例では分離エネルギーより低エ
ネルギー側で特性Ｘ線エスケープの96％がカウントされ
るため、高い精度で補正を行うことができる。特性Ｘ線
エスケープが発生する確率をＡ’、低エネルギーの出力
パルス数をＣＬ、高エネルギーの出力パルス数ＣＨとす
ると、ＣｄＴｅ多チャンネル型検出器に入射する低エネ
ルギーＸ線光子数ＣＲＬ、高エネルギー光子数ＣＲＨ
は、 ＣＲＨ＝ＣＨ／（１−Ａ’） ＣＲＬ＝ＣＬ−ＣＲＨ＊Ａ’／（１−Ａ’） により得られる。この補正によっても十分に定量分析の
精度を得ることができた。
【００３７】以上のように高エネルギー側の実効エネル
ギーとＸ線検出器の特性Ｘ線エネルギーの実効エネルギ
ーの間に分離エネルギーが得られるようにｋ吸収端フィ
ルタを構成することにより、特性Ｘ線エスケープの影響
を小さくし、十分な測定精度を得ることができた。
ギーとＸ線検出器の特性Ｘ線エネルギーの実効エネルギ
ーの間に分離エネルギーが得られるようにｋ吸収端フィ
ルタを構成することにより、特性Ｘ線エスケープの影響
を小さくし、十分な測定精度を得ることができた。
【００３８】ＣｄＳ検出器でも、Ｓのｋ殻特性Ｘ線は約
2.3keVと小さいためエスケープの割合はきわめて少な
く、Ｃｄの特性Ｘ線エスケープピークのみに注目すれば
よくＣｄＴｅと同様なｋ吸収端フィルタを用いる事がで
きる。
2.3keVと小さいためエスケープの割合はきわめて少な
く、Ｃｄの特性Ｘ線エスケープピークのみに注目すれば
よくＣｄＴｅと同様なｋ吸収端フィルタを用いる事がで
きる。
【００３９】（実施例５）本実施例では、Ｘ線検出器と
して、ＮａＩシンチレーション検出器を用いた場合につ
いてのべる。
して、ＮａＩシンチレーション検出器を用いた場合につ
いてのべる。
【００４０】最高エネルギー80keVのＸ線光子を、エネ
ルギー分離して計測する場合、Ｉからの特性Ｘ線のエス
ケープによる信号が50keV付近から低エネルギー側に現
われる。したがって、50keV以上のｋ吸収端を有する元
素の組合せを用いればよい。たとえば、ＴｂとＨｏとＥ
ｒの組合せで、56keV付近でエネルギー分離が得られ、
これを用いた。これらの元素のほかにＳｍ、Ｅｕ、Ｇ
ｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔａ
などの組合せがあげられる。
ルギー分離して計測する場合、Ｉからの特性Ｘ線のエス
ケープによる信号が50keV付近から低エネルギー側に現
われる。したがって、50keV以上のｋ吸収端を有する元
素の組合せを用いればよい。たとえば、ＴｂとＨｏとＥ
ｒの組合せで、56keV付近でエネルギー分離が得られ、
これを用いた。これらの元素のほかにＳｍ、Ｅｕ、Ｇ
ｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｈｆ、Ｔａ
などの組合せがあげられる。
【００４１】また、最高エネルギー100keVのＸ線光子を
エネルギー分離して計測する場合には実施例４と同様
に、ＧｄとＥｒを組み合わせたｋ吸収端フィルタを用い
るとエネルギーの分離帯が広くなり、高エネルギー側の
ピークと高エネルギー側の光子に起因する特性Ｘ線エス
ケープピークの実効エネルギーの間に分離エネルギーを
とることができ、十分に補正する事ができる。
エネルギー分離して計測する場合には実施例４と同様
に、ＧｄとＥｒを組み合わせたｋ吸収端フィルタを用い
るとエネルギーの分離帯が広くなり、高エネルギー側の
ピークと高エネルギー側の光子に起因する特性Ｘ線エス
ケープピークの実効エネルギーの間に分離エネルギーを
とることができ、十分に補正する事ができる。
【００４２】ＨｇＩ2検出器の場合も、Ｉの特性Ｘ線が
問題になる。Ｈｇの特性Ｘ線は68.9〜82.6kevであり、1
00keV以下程度のＸ線ではエスケープは大きな問題でな
い。ＮａＩシンチレーション検出器と同等な組合せのｋ
エッジフィルタを用いることができる。
問題になる。Ｈｇの特性Ｘ線は68.9〜82.6kevであり、1
00keV以下程度のＸ線ではエスケープは大きな問題でな
い。ＮａＩシンチレーション検出器と同等な組合せのｋ
エッジフィルタを用いることができる。
【００４３】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明によれば２種類の吸収材料を使用したＸ線エネルギー
分離能力の優れたｋ吸収端フィルターとＸ線検出器より
発生する特性Ｘ線のエネルギーとｋ吸収端フィルタの吸
収端により分離するエネルギーを考慮して両者の組合せ
を選択することにより、エネルギー分離後、検出器に入
射するＸ線のエネルギー別の光子数を正確に計測するこ
とができるＸ線装置を提供することができる。
明によれば２種類の吸収材料を使用したＸ線エネルギー
分離能力の優れたｋ吸収端フィルターとＸ線検出器より
発生する特性Ｘ線のエネルギーとｋ吸収端フィルタの吸
収端により分離するエネルギーを考慮して両者の組合せ
を選択することにより、エネルギー分離後、検出器に入
射するＸ線のエネルギー別の光子数を正確に計測するこ
とができるＸ線装置を提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施例のｋ吸収端フィルタの構
成を示す断面図
成を示す断面図
【図２】同ｋ吸収端フィルタを使用した場合のＸ線透過
スペクトル図
スペクトル図
【図３】本発明の第２の実施例の構成を示すｋ吸収端フ
ィルタの構成を示す断面図
ィルタの構成を示す断面図
【図４】同ｋ吸収端フィルタを使用した場合のＸ線透過
スペクトル図
スペクトル図
【図５】本発明の第３の実施例におけるＣｄＴｅ検出器
の出力スペクトル図
の出力スペクトル図
【図６】γ線照射時のＣｄＴｅ検出器の出力スペクトル
図
図
【図７】本発明の第４の実施例におけるＣｄＴｅ検出器
の出力スペクトル図
の出力スペクトル図
【図８】Ｘ線のスペクトル図
【図９】従来のｋ吸収端フィルタ材料のＸ線減弱係数を
示す図
示す図
【図１０】従来のｋ吸収端フィルタを透過後のＸ線スペ
クトル図
クトル図
【図１１】特性Ｘ線エスケープの出力スペクトル図
【図１２】従来のｋ吸収端フィルタを使用した場合の検
出器出力スぺクトル図
出器出力スぺクトル図
【図１３】従来のｋ吸収端フィルタを使用した場合の検
出器出力スぺクトル図
出器出力スぺクトル図
１ Ｇｄ板 ２ Ｅｒ板 ３ Ｇｄ粉体 ４ Ｅｒ粉体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬場 末喜 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−61999（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−185345（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01T 1/00 - 7/12 G01N 23/00 - 23/223 G21K 1/00 - 7/00
Claims (8)
- 【請求項１】 フィルタ材として機能する主要部分が少
なくとも２種類以上の元素を含む材料により構成されて
おり、前記少なくとも２種類の元素のｋ吸収端エネルギ
ーが５〜１０keVの差を有することを特徴とするｋ吸収
端フィルタ。 - 【請求項２】 フィルタ材として機能する主要部分の材
料を構成する元素が原子番号５０〜８５の間の元素であ
ることを特徴とする請求項１記載のｋ吸収端フィルタ。 - 【請求項３】 フィルタ材として機能する主要部分が積
層された少なくとも２種類以上の元素の薄板または薄膜
から構成されたことを特徴とする請求項１記載のｋ吸収
端フィルタ。 - 【請求項４】 フィルタ材として機能する主要部分が少
なくとも２種類以上の元素の粉体を混合し固着した構成
であることを特徴とするｋ吸収端フィルタ。 - 【請求項５】 Ｘ線検出器とｋ吸収端フィルタを具備し
たＸ線装置において、情報として利用するＸ線の出力パ
ルスに相当するエネルギーの最高エネルギーとＸ線検出
器内で発生するｋ殻特性Ｘ線のエスケープが生じた際の
出力パルスに相当するエネルギーの最高エネルギーの間
で、フィルタ材として機能する主要部分が少なくとも２
種類以上の元素を含む材料により構成されたｋ吸収端フ
ィルタによるエネルギー分離が行なわれることを特徴と
するＸ線装置。 - 【請求項６】 Ｘ線検出器とｋ吸収端フィルタを具備し
たＸ線装置において、エネルギー分離後の高エネルギー
側の出力パルスの相当する実効エネルギーと前記Ｘ線検
出器内で発生するｋ殻特性Ｘ線のエスケープが生じた際
の出力パルスの相当する実効エネルギーとの間で、フィ
ルタ材として機能する主要部分が少なくとも２種類以上
の元素を含む材料により構成されたｋ吸収端フィルタに
よるエネルギー分離が行なわれることを特徴とするＸ線
装置。 - 【請求項７】 ＣｄＴｅ検出器またはＣｄＴｅ多チャン
ネル型検出器と請求項１記載のｋ吸収端フィルタを具備
したＸ線装置。 - 【請求項８】 ＨｇＩ2検出器、ＣｄＳ検出器、ＮａＩ
シンチレーション検出器またはＧｄＷＯ3シンチレーシ
ョン検出器と請求項１記載のｋ吸収端フィルタを具備し
たＸ線装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2611091 | 1991-02-20 | ||
| JP3-26110 | 1991-02-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0527043A JPH0527043A (ja) | 1993-02-05 |
| JP2962015B2 true JP2962015B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=12184453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3328720A Expired - Fee Related JP2962015B2 (ja) | 1991-02-20 | 1991-12-12 | ｋ吸収端フィルタおよびＸ線装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5285489A (ja) |
| EP (1) | EP0499975B1 (ja) |
| JP (1) | JP2962015B2 (ja) |
| DE (1) | DE69200634T2 (ja) |
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| JP2001190531A (ja) * | 1999-11-01 | 2001-07-17 | General Electric Co <Ge> | Ｘ線撮影用放射線フィルタを含む撮影システム |
| JP2005319236A (ja) * | 2004-05-07 | 2005-11-17 | Tokyo Metropolis | 骨塩量測定装置 |
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| US5150394A (en) | 1989-12-05 | 1992-09-22 | University Of Massachusetts Medical School | Dual-energy system for quantitative radiographic imaging |
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1992
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- 1994-02-04 US US08/191,702 patent/US5365567A/en not_active Expired - Lifetime
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