JP3147024U

JP3147024U - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP3147024U
Application number: JP2008006847U
Authority: JP
Inventors: 剛岩本
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2008-12-11
Anticipated expiration: 2018-09-30

Abstract

【課題】試料を温調するための断熱槽の陰影がＣＴ像に影響しないようにしたＸ線ＣＴ装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線ＣＴ像を得るための試料に覆い被せる断熱槽１１は全体がおよそ円筒形であり、円筒部１２と平面部１３の組み合わせからなる。平面部１３の中央には温度制御された風を吹き込むための孔１４が開けられている。断熱槽の円筒部は平面的な板を丸めて形成されるが、その接合面１５はＸ線光軸３に対して斜めとなっているので、Ｘ線が接合面１５においてＸ線光軸３の方向に透過する距離は小さく、接合面の不均一性が透視像ひいてはＸ線ＣＴ像に及ぼす影響は最小限に抑えられる。
【選択図】図２

Description

本考案は、Ｘ線ＣＴ装置に関し、その中でも、被写体である試料の温度制御が可能なＸ線ＣＴ装置に関する。

産業用のＸ線ＣＴ装置はおよそ次のような装置である。点状のＸ線発生源をもつＸ線管と二次元的な検出面を持つＸ線検出器を対向して配置し、その間に被写体となる試料を配置する。Ｘ線発生源とＸ線検出器の中心を結ぶ線はＸ線光軸と呼ばれる。Ｘ線発生源から発生したＸ線はコーンビーム状に広がってＸ線検出器の方向に向かって照射され、試料を透過しつつＸ線検出器で検出される。試料は、回転可能な試料台に載せられており、その試料台の回転軸は通常はＸ線光軸と直交するように交わっている。場合によっては試料台の回転軸とＸ線光軸は直交していないこともある。試料台を回転しながら試料を透過したＸ線強度データをＸ線検出器の出力として収集し、そのデータに対してコンピュータを用いて再構成と称する演算処理を施すことにより、試料台の回転軸に直交する平面に沿った試料の複数の断層像を求めることができる。

試料としては様々なものが対象となるが、試料の温度を制御しながら観察したい場合がある。そのためには試料の周りを断熱槽で取り囲み、その断熱槽の中を加熱することなどが行われる。

産業用Ｘ線ＣＴの例は特許文献１に記載されている。
特開２００６−１０５７８７号公報

Ｘ線透過装置やＸ線ＣＴ装置を含むＸ線検査装置用に断熱槽を使用する場合に、試料だけでなく断熱槽もＸ線は透過しなければならないから、断熱槽はＸ線が透過しやすい材料を使用するだけでなく、Ｘ線の透過量がなるべく均一であることが望ましい。したがって、試料を包み込む断熱槽としては、Ｘ線透過範囲に断熱槽を制作する過程で生じる継ぎ目を持たないようパイプ状の断熱材を使用していた。

小型の試料に対しては、継ぎ目を持たないパイプ状の断熱材が市販されているので、これを流用することができるが、比較的大きな規格外のサイズが必要な場合には平面的な断熱シートを円筒状に丸めるよう加工して使用することになる。この際、シートの展開面に対して直角に切断したシートを丸めて接合して円筒状にした場合、円筒の中心軸に対して放射方向に沿って接合面ができることになる。この円筒状の断熱槽の中に試料を収めてＣＴ撮影を行う場合に、Ｘ線データの収集の際に試料および断熱槽を１回転以上回転しなければならないから、円筒部の接合面がＸ線光軸と一致する回転位置が発生することとなる。接合面は断熱材の他の部分に比べてその構造が不連続であるとともに、接着剤などの異物が介在することが多いので、接合面がＸ線光軸と一致した場合にＸ線の検出データが最も強く影響されることとなる。

本考案はこのような課題に鑑みてなされたものであり、シート状の断熱材を接合して比較的大きな断熱槽を制作する場合でも、断熱槽を作成する際の接合面の状態がＸ線検出データにあまり影響しないようにしたＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

本考案は、上記課題を解決するために、Ｘ線を発生するＸ線源と、前記Ｘ線源と対向して配置され前記Ｘ線源により発生されたＸ線を検出するＸ線検出器と、試料を保持しながらＸ線光軸と交わる回転軸を中心として回転する試料台と、その試料台を回転させつつ所定の回転ごとに取り込んだ試料のＸ線透過データを用いて、前記回転軸に直交する平面に沿った試料の断層像を再構成する再構成演算手段を備えたＸ線ＣＴ装置において、前記試料を取り囲むように前記試料台上に設置された円筒形の断熱槽を備えるとともに、その断熱槽の円筒面は所定の厚さを持つ平面状の断熱材を円筒形に丸めて二つの端部を接合して形成されたものであり、その接合部分の接合面が前記Ｘ線光軸と前記回転軸を含む平面に対して交差する平面となるように形成されていることを特徴とする。

従来技術のように円筒の中心軸に対して放射方向に接合面ができていると、接合面の広がり方向はＸ線光軸と一致することになるから、Ｘ線が接合面を通過する際の接合部分の透過距離は断熱材の厚みと一致する。これに対して、接合面がＸ線光軸と回転軸を含む平面に対して交差する平面とすることによって、Ｘ線が接合面を透過する際の接合部分の透過距離はそれと比較して著しく少なくなるので、Ｘ線透視像ひいてはＸ線ＣＴ画像に対する接合面の影響は少なくなる。

また、本考案のＸ線ＣＴ装置は、断熱槽の上部に形成された平面部分には風を吹き込むための孔が形成されているとともに、この孔と対向する位置に所定の温度になるよう制御された風を吹き出すための吹き出し口を持つ温度制御装置を備えることが好ましい。

断熱槽の上部に孔をあけておいて、例えば、所定の温度となった温風を温度制御装置から吹き込むようにして、断熱槽内に置かれている試料の温度を目的の温度に制御することが可能である。そうすることによって断熱槽自身にはヒータなどの温度制御のための部材を含まないようにすることができる。試料のＸ線透視像やＸ線ＣＴ像を得るためには必ず断熱槽も透過したＸ線を使用することになるが、その際に、断熱槽自身に内部構造を持たないようにすることでより鮮明な試料だけの像を得ることができる。

本考案のＸ線ＣＴ装置は、断熱槽を形成する際に生じる接合面をＸ線光軸と一致させずに斜めに交差するようにしたから、Ｘ線透視像やＸ線ＣＴ像を得る際に接合面の影響が少なくなり、より鮮明な像を得ることができる。

また、断熱槽には孔を形成し、その孔から温度制御された風を送り込んで試料の温度制御を行うようにしたから、断熱槽は均質な材料のみで作成することができ、Ｘ線透視像やＸ線ＣＴ像に断熱槽の存在が大きく影響することがなく、より鮮明な像を得ることができる。

本考案のＸ線ＣＴ装置を図１に示す概略構成図によって説明する。図１には装置の各部を制御するための制御装置や再構成演算を行う演算処理装置は簡略化して示している。

点状のＸ線発生点を持つＸ線管１とＸ線を検出するＸ線検出器２は互いに対向して配置されている。Ｘ線管１のＸ線発生点とＸ線検出器２の中心を結ぶ線はＸ線光軸３と呼ばれ、図１の装置ではＸ線光軸が水平となるように配置されている。Ｘ線管１で発生したＸ線はコーンビーム状に広がってＸ線検出器２に向かって放射され、平面的な二次元的検出面を持つＸ線検出器２によって検出される。Ｘ線管１とＸ線検出器２との間には試料台４が配置されその上に試料Ｓが載置される。試料台４は鉛直方向に沿った回転軸５の周りに回転できるようになっている。図示はしていないが、試料台４の上には試料の位置決めのためＸＹステージが乗っていてもよい。そのＸＹステージの上に試料Ｓを載置すれば、試料の任意の位置を回転軸５の位置に合わせることができる。

試料台４には試料を取り囲むように断熱槽１１が載せられている。断熱槽１１はおよそ円筒形であり、円筒形をした円筒部１２と円板形をした平面部１３からなっている。平面部１３の中心部には孔１４があけられている。円筒部１２および平面部１３は適度な厚みを持ち、ほぼ一様な密度を持つ断熱材料からなっており、後述するような形状と加工方法により作成されている。

測定対象の試料Ｓを温度調節するために送風機２１が設置されており、所定の温度になるよう温調された風が吹き出し口２２から吹き出される。吹き出し口２２は上述の平面部１３にあけられた孔１４に対向した位置の配置されているので、吹き出し口２２から吹き出された風はその大部分が断熱槽１１の中に吹き込まれる。この温調された風によって断熱槽１１の中に載置された試料Ｓが所定の温度となる。送風機２１から吹き出される風の温度は室温よりも高い場合もあるし低い温度の場合もある。なお、吹き出し口２２と断熱槽１１の平面部１３とは機械的には接合されていないので、試料台４の回転に伴って回転する断熱槽１１の回転を妨げることはない。

上述のＸ線管１、Ｘ線検出器２、試料台４、送風機２１はすべて制御部６の制御下にあり、制御部６からの指令で所定の動作を行い、また、制御部６に対して必要なデータを送信する。制御部６は、操作者からの操作を受け付けるための入力部やデータを出力するための表示部や出力部を含んでいるが、それらは図示を省略している。さらに、制御部６は試料のＸ線透過データから断層像を演算するための演算機能も含んでいる。

Ｘ線管１の点状の発生源から発生したコーンビーム状のＸ線は断熱槽１１と試料Ｓを透過したのちＸ線検出器２によって二次元的な面状のデータとして検出される。試料台４を１回転以上回転させながら刻々と複数の二次元的なＸ線透過データを収集したのち、制御部６によって公知の再構成演算を行うことによって回転軸５に垂直な面に沿った試料の複数の断層像を同時に得ることができる。また、二次元的に得られた個々のＸ線の透過データは試料Ｓの透視像として表示することもできる。

断熱槽１１の構造を説明する。図２（ａ）は断熱槽１１の縦断面図、図２（ｂ）は上から見た図、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＡ部分を拡大して示す図である。断熱槽は、適度な厚みを持ち、内部が均一な板状の材料から制作される。表裏の表面を構成する材料と内部に充填されている材料が異なるものであってもよい。この断熱槽の材料は比較的Ｘ線を透過しやすく、かつ、熱の遮断性能のよいものが選択される。

断熱槽１１は円筒形をした円筒部１２と円形をした平面的な板状をした平面部１３を組み合わせて作成されている。平面部１３の中央には孔１４が開けられており、この孔１４は送風機からの風を吹き込むために使用される。平面部は１枚の断熱板を円形に切り出して形成されて、円筒部１２上端部に接合される。なお、図２の例では、平面部１３は円筒部１２の内面に嵌まり込むようにして接合されているが、平面部１３は円筒部の上端に置くようにして、すなわち、円筒部１２の外面の直径と平面部１３の直径が同じとなるよう成形して、接合してもよい。

円筒部１２は図３に示すような平面上の板を円筒形に丸めて、その端を互いに接合することによって円筒形となるようにして作られる。図３（ａ）は丸める前の材料としての板を上から見た図であり、図３（ｂ）は正面から見た図である。図３（ａ）に描かれているように、材料板の左右の端は板の面に対して、垂直ではなく、斜めになるよう切断されている。この左の端１５ａと右の端１５ｂが合わさるように材料板を丸めることによって図２に示した円筒部１２として形成する。

材料板の端１５ａと端１５ｂが合わさると、図２（ｃ）に示すように、接合面１５となる。接合面１５はＸ線光軸３と回転軸５を含む平面に対して斜めとなっている。

Ｘ線管１から発生したＸ線は、およそＸ線光軸３の方向に進行していくのであるから、接合面１５を通過する際には接合面を斜めに通過することとなる。仮に接合面１５に接合のための接着剤などがあったとしても、その通過距離は最小限である。すなわち、接合面１５には接合のための不均一性がおこりがちであるが、そのような不均一性があったとしても透過するＸ線の強度などに対して最小限の影響で収めることができる。また、試料Ｓの透視像に対しても接合面１５の陰影がくっきりと出てしまうということがない。

したがって、試料を温調するために上述の断熱槽１１を使った場合に、Ｘ線透視データに接合面１５に起因する影響が少ないので、余分な像のない透視像が得られるとともに、くっきりとしたＸ線ＣＴ像すなわち試料Ｓの断層像を得ることができる。

本考案のＸ線ＣＴ装置の全体構成図である。断熱槽の詳細図である。断熱槽の作り方を示す図である。

符号の説明

１…Ｘ線管、２…Ｘ線検出器、３…Ｘ線光軸、４…試料台、５…回転軸、６…制御部、１１…断熱槽、１２…円筒部、１３…平面部、１４…孔、１５…接合面、２１…送風器、２２…吹き出し口、Ｓ…試料

Claims

Ｘ線を発生するＸ線源と、前記Ｘ線源と対向して配置され前記Ｘ線源により発生されたＸ線を検出するＸ線検出器と、試料を保持しながらＸ線光軸と交わる回転軸を中心として回転する試料台と、その試料台を回転させつつ所定の回転ごとに取り込んだ試料のＸ線透過データを用いて、前記回転軸に直交する平面に沿った試料の断層像を再構成する再構成演算手段を備えたＸ線ＣＴ装置において、前記試料を取り囲むように前記試料台上に設置された円筒形の断熱槽を備えるとともに、その断熱槽の円筒面は所定の厚さを持つ平面状の断熱材を円筒形に丸めて二つの端部を接合して形成されたものであり、その接合部分の接合面が前記Ｘ線光軸と前記回転軸を含む平面に対して交差する平面となるように形成されていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１に記載されたＸ線ＣＴ装置であって、前記断熱槽の上部に形成された平面部分には風を吹き込むための孔が形成されているとともに、この孔と対向する位置に所定の温度になるよう制御された風を吹き出すための吹き出し口を持つ温度制御装置を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。