JP3595845B2 - ２次元放射線分布測定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線透過法による構造材料の非破壊検査を目的とした放射線測定方法に係わり、特に橋梁支柱の如く固定された大型構造物の２次元ディジタル・ラジオグラフを簡便に取得する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
構造物の内部の様子を探る非破壊測定は、大きく超音波反射法とＸ線透過法に二分される。なかでもＸ線透過法としては、医療用の比較的低エネルギーのＸ線を用いたＸ線透過から高エネルギーのＸ線を用いた鉄鋼部材の欠陥検査装置までさまざまなものが使用されている。最近では人体主要部位の断層像を撮像するＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ，コンピューテーショナル・トモグラフィ）が普及し、脳、心臓、肺といった部位における異常の早期診断に威力を発揮している。また、自動車のエンジン、ロケットの筺体といった大型構造物の欠陥検査にも透過能の高い高エネルギーのＸ線を用いたＸ線ＣＴ装置が開発され、構造中の外からは検知できない微小な欠陥の測定に威力を発揮している。また、考古学資料のような貴重な品目の内部構造、材質の検査などにもＸ線ＣＴ装置の使用実績が数多く報告されている。
【０００３】
図１に、従来の典型的なＸ線ＣＴ装置の概要構成を示す。Ｘ線ＣＴ装置では、Ｘ線発生源１と複数のＸ線検出器２とを、検査対象物又は被検体を挟んで相対して配置し、検査対象物を透過したＸ線を複数の検出器２で測定し、さらにＸ線源１を任意に移動（回転）させて、任意の断平面の透過像を多数の角度から測定し、集積する。集積された透過像測定データを計算機で処理し、元の構造の密度（Ｘ線透過能）の空間分布として再構成し、断面像を求める。
【０００４】
装置の主要構成は、Ｘ線源１、検出器２、検出回路３、ＡＤ変換機４、Ｘ線源１と検出器２の位置を制御する位置制御装置５、測定データを蓄積するメモリ６、測定データから断層像再構成する専用ハードウエア７、システム全体を制御するＣＰＵ８、断層像、ＧＵＩ（グラフィカルユーザインタフェース）等を表示するためのモニタ９、コンソール（操作卓）１０、Ｘ線源１に対する管電圧を発生する高電圧発生装置１１から構成される。
【０００５】
透過Ｘ線の測定には、小型で分解能が高く、検出効率の高いシンチレーション検出器が使用されることが多い。人体のように長時間固定化の難しい対象物の撮像のためには、１断面の断層像取得のためには１秒以内という高速での撮像が可能となっている。自動車のエンジンといった人工物の断層像撮像の場合も基本構成は同様である。
【０００６】
人体の場合には対象物質が、骨を除くとほぼ水と等価な密度を有する低密度物質から構成され、しかも透過厚さも高々数１０ｃｍにしか過ぎないため、数１０ｋｅＶ程度の低エネルギーＸ線の使用で十分であり、線源強度も人体への影響が医学上問題のない程度で十分に撮影可能である。一方、大型構造材の場合には、構造材を構成する素材密度が鉄（密度７．８ｇ／ｃｍ^３ ）を中心とした高密度物質であり、対象とする構造の寸法も数１０ｃｍから数１００ｃｍにも達するため、使用されるＸ線のエネルギーも数１００ｋｅＶから数１０ＭｅＶにも達すると共に、線源強度を１０ＧＢｑ以上もの人体にとって耐えられないような値に設定することが必要となることが多い。
【０００７】
Ｘ線ＣＴ装置の場合、３次元の構造物内部の情報を得るためには、通常は一度に３次元情報を得るのではなく、構造物を幾層もの断層に分けて測定し、それらの断層情報を合成することにより、全体として３次元像を取得する。このためには、何段階にもわたる断層像撮影が必要となるが、透過像を２次元分布として測定することにより、一度の測定で数段の断層を得ることが可能となる。
【０００８】
Ｘ線ＣＴ装置の基礎になる技術が、構造材を透過した放射線分布の測定技術である。特に、透過Ｘ線分布を２次元で測定することが重要となる。さらに、Ｘ線ＣＴ装置においては、透過Ｘ線を計算機により画像として再構成することが必須となるため、測定結果を計算機処理に対応できるようにディジタル化しておくことが必須となる。
【０００９】
代表的な放射線分布の測定手法のひとつがＸ線カメラの採用である。図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）にはＸ線撮像システムのバリエーションを示している。図２（ａ）に示した例では、Ｘ線源２１からコーンビーム形のＸ線を被検体に照射し、この被検体を透過したＸ線の２次元分布をイメージ・インテンシファイヤ（Ｉ．Ｉ．）２３で光学情報に変換し、イメージ・インテンシファイヤ２３の発光をビジコンカメラ２３で撮影することにより、ディジタルデータとして取り込むことが可能となる。
【００１０】
一般に、イメージ・インテンシファイヤ２３は厚みが検出系の容量を大きくするという欠点があるため、図２（ｂ）に示した例のように、蛍光板２５でＸ線を可視光に変換し、蛍光板２５での発光をイメージオルシコンカメラ２６で撮像する手法が採用される例もある。また、図２（ｃ）に示した例のように、蛍光板２５での発光をＣＣＤカメラ２７で撮像する手法が採用される例もある。いずれの方式でも必要な感度は確保され得るが、大型となる欠点を有する。
【００１１】
高速での撮像のためには、高感度シンチレーション検出器が使用される。シンチレーション検出器の場合には、個々の検出器がシンチレータと光電子増倍管の組合せで構成されるため、小型化に難がある。
【００１２】
このように従来の測定では検出器の小型化に難があり、高感度と高分解能がトレードオフの関係となる。
【００１３】
Ｘ線の２次元分布を求めるためには、通常のシンチレーション検出器の揚合には、１次元方向に配列するのみではなく、２次元方向にアレイ状に配することが必要となる。
【００１４】
従来のＸ線ＣＴ装置は、いずれもＣＴ装置が固定されており、被検体をＸ線ＣＴ装置内に挿入した状態で、精細な断層像、さらには３次元の内部情報のためのデータ（投影データ）を取得するものである。
【００１５】
橋脚などの大型構造物において、鉄筋の欠陥あるいは劣化等が、震災時に大きな２次災害の要因となることが指摘されている。こういった検査対象物が大型の場合、その検査対象物を移送し、Ｘ線ＣＴ装置にかけることが本質的に困難であるため、逆にＸ線ＣＴ装置を検査対象物に設置して、ＣＴ像を得ることが必要な場合が生ずる。こういった場合には、必ずしも断層像をとることだけが必要ではなく、まずは透過像（ディジタル・ラジオグラフ）を取得し、可能であればこれらの透過像を合成して、ＣＴ像を得ることが要求される。
【００１６】
このような場合を、模式化したＸ線ＣＴ装置の構成を図３に示す。特に、橋脚などの屋外においての撮像を想定すると、Ｘ線源１を任意の点に固定し、透過Ｘ線分布を２次元の透過像（ディジタル・ラジオグラフ）として取得し、複数の入射点についてのデータを集め、計算機処理することによりＣＴ像として再構成可能となる。この場合、２次元の透過Ｘ線分布の測定値は、照射されたその場でデータ化されることが必須ではなく、撮影された結果を別の場所に運び、そこで２次元の透過像（ディジタル・ラジオグラフ）としてデータ化できれば、目的を達成することができる。すなわち、撮影とデータ処理を切り離して、対応することが許容される。
【００１７】
この場合の透過像（ディジタル・ラジオグラフ）取得の概要を図２（ｃ）に例示する。こういった透過Ｘ線の２次元分布測定に最も適しているのは、薄型のＸ線フイルム、イメージングプレートであるが、Ｘ線フイルムではデータのディジタル化がフイルムの現像後ディジタイザにかける必要があると共に、黒化度の線形性の補正が煩雑であるという欠点を有している。また、イメージングプレートではデータの読み出しにレーザ露光器などの設備が不可欠である。蛍光板を用いると非常に簡単であるが、蛍光量は時間と共に減衰し、１枚の蛍光版における相対的な透過像を解析、評価する場合には適用可能であるが、ＣＴ像を得る場合には複数の正確なＸ線分布の評価が難しい。この場合、複数の透過像（ディジタル・ラジオグラフ）の絶対値を取得することが必須となる。熱蛍光線量計材料をフイルム状に加工して、Ｘ線の２次元分布を測定することも可能ではあるが、発光量測定のためには高温に加温することが必要で、大きなフイルム状検出器を均一に加温することが難しく実用化が難しい。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、蓄光フィルムの上の透過像の絶対値を取得することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１局面に係る２次元放射線分布測定方法は、放射線源から供試体に放射線を照射し、前記供試体を透過した放射線分布を蓄光体フイルムに保存し、前記放射線分布が保存された蓄光体フイルムからの発光量分布をカメラシステムにより電気的信号に変換し、前記発光量分布を放射線照射時間、照射後測定までの時間を含む条件に基づいて補正することにより、線量率分布を絶対値で定量化することを特徴とする。
本発明の第２局面に係る２次元放射線分布測定装置は、供試体に放射線を照射する放射線源と、前記供試体を透過した放射線分布を保存する蓄光体フイルムと、前記放射線分布が保存された蓄光体フイルムからの発光量分布を電気的信号に変換するカメラシステムと、前記発光量分布を放射線照射時間、照射後測定までの時間を含む条件に基づいて補正することにより、線量率分布を絶対値で定量化する手段とを具備することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の実施形態の概要について簡単に説明する。本実施形態では、放射線透過法による構造材料の非破壊検査、特に２次元あるいは３次元断層像の取得のための基礎データとなる物質を透過した放射線線量の２次元分布のディジタル情報を得るために、測定媒体として蓄光体を用いて、測定対象とする構造物を透過した放射線線量を蓄光体が吸収した放射線線量に比例して発光する発光量を測定し、その発光量分布をディジタル化して、当該２次元透過放射線線量分布のデータを補完、管理、再加工可能としている。
【００２１】
更に、数式化した蓄光体発光量の照射時間および減衰時間特性を用いて複数の蓄光体で測定された２次元透過放射線線量分布のデータをそれぞれの照射時間および減衰時間について補正することにより規格化して、当該複数の２次元放射線透過像により２次元あるいは３次元断層像を再構成することを可能ならしめる。
【００２２】
上述した透過Ｘ線の２次元分布を測定する測定媒体として、蛍光体の一種である蓄光体（例えば、ＳｒＡｌ_２ Ｏ_４ ：Ｅｕ^２＋，Ｄｙ^３＋粉体）を採用し、蓄光体をフイルム状に加工して用いることにより、Ｘ線の２次元分布の測定を容易にすると共に、蓄光体の発光特性およびその発光機構を解明して、照射時間及び照射後測定までの時間から、透過Ｘ線の絶対値を求める手法を確立し、さらにディジタルカメラを用いて発光量をディジタルデータ化することにより、ディジタル・ラジオグラフを簡便に取得する手法を可能とする。
【００２３】
アレイ型シンチレーション検出器の使用に比べ小型、軽量であり、屋外での撮影での機動性に優れ、天候による検出器の動作不良、クロストーキング等の干渉を受けることなく、取扱が容易である点が優れている。データ処理、画像再構成などの作業は、蓄光体フイルムを搬送し、屋内でじっくり実施することが可能である。
【００２４】
以下、本発明による２次元放射線分布測定方法の一実施形態について図４乃至図１８を参照して詳細に説明する。まず、蓄光体の発光特性及び発光機構について説明する。
【００２５】
蓄光体は、紫外線、Ｘ線、γ線などの電離放射線を照射することにより励起されて蛍光を発する。本実施形態では蓄光体の代表的な例として、ＳｒＡｌ_２ Ｏ_４ ：Ｅｕ^２＋，Ｄｙ^３＋粉体をとりあげて説明する。図４に、蓄光体の発光特性を示す。蓄光体は、放射線照射を受けて瞬時に光を発するのではなく、若干の時間遅れをもって蛍光を発する。このため、照射期間中にも発光を伴うが、放射線エネルギーの蓄積と蛍光発光によるエネルギー放出とがバランスするまでその強度は照射期間中に徐々に増大する。放射線照射が停止すると、エネルギー蓄積が停止し、蓄積されていたエネルギーが蛍光としてその強度を減少させつつ放出される。
【００２６】
蓄光体の放射線吸収線量に対する全発光量（遅れて発光する成分をすべて積算した発光量）を図５に示す。全発光量と吸収線量とは線形関係を示し、線量率依存性もなく、全吸収線量で全発光量が決まる。
【００２７】
図６は発光量の線質依存性を示したものである。γ線、β線ではエネルギー付与密度が低く、蓄光体内での電子とホールの再結合確率が低いため、発光効率が高く、発光強度が大きいが、α線ではエネルギー付与密度が高く、蓄光体内での電子とホールの再結合確率が高いため、発光効率が低くなる。γ線あるいはＸ線を吸収する際には、周辺物質からのβ線あるいは電子線を伴うが、その発光効率がほぼ等しい。
【００２８】
図７は発光量の時間プロファイルを示したものであるが、照射量が同じ場合、照射温度が高いほど発光量が多くなる。すなわち、発光特性が照射温度によって異なる点に留意することが必要となる。
【００２９】
蓄光体のエネルギー蓄積と発光機構を図８に示す。蓄光体に放射線が照射されると、蓄光体中で初期電離が生じ、フリーな電子と正空孔（ホール）の対が形成される。このうち電子はＥｕに蓄積され、Ｅｕ^２＋をＥｕ^１＋に励起する。一方、ホールはＤｙに蓄積され、Ｄｙ^３＋をＤｙ^４＋に励起する。このうちＤｙに捕獲されたホールがＤｙから脱離し、Ｅｕに捕獲されている電子と再結合し、この際Ｅｕは励起状態から基底状態に落ち込む際に、余剰エネルギーを蛍光として放出する。この電子およびホールの捕獲過程と再結合過程が蓄光体の蛍光特性を支配する。ホールを捕獲するＤｙサイトに複数の準位があり、捕獲されたホールを放出する過程で、低準位に捕獲されたものは低温で、高順位に捕獲されたものはより高温で放出されるため、上記のような発光特性の温度依存性が観測される。
【００３０】
図９は室温で照射した蓄光体の温度を室温から４００Ｋ、まで上昇させつつ、発光量を測定したもので、４００Ｋ到達後は温度を４００Ｋに保って、発光量を追跡した。発光量の温度プロファイルは複雑な形状を示すが、このプロファイルは、図９に示すように４つの成分、すなわち非常に早い成分（ｕｆ成分）、早い成分（ｆ成分）、中位の成分（ｍ成分）および遅い成分（ｓ成分）に分割される。蓄光体の発光量の時間成分のうち照射停止後のプロファイル（残光過程プロファイル）を４つの成分に分解し、それぞれの減衰定数を求めた結果を図１０に示す。さらに照射温度を変えて４成分の減衰定数を求め、これらをアレニウスプロットした結果を図１１に示す。この結果より、各成分の活性化エネルギーを求めた結果、以下のようになる。
【００３１】
ｓ成分（０．３４ｅＶ）
ｍ成分（０．１７ｅＶ）
ｆ成分（０．０９４ｅＶ）
ｕｆ成分（０．０２４ｅＶ）
蓄光過程における発光率Ｉ_Ｆ （ｔ）は、次式で求めることができる。
【００３２】
【数１】

【００３３】
ここに、Ｉ_Ｆ ：蓄光過程における発光率
Γ：吸収線量率
Ｒ_ｉ ：ｉ番目の実効正孔生成率
λ_ｉ ：ｉ番目成分の減衰定数
ｔ_Ｉ ：照射時間
ｔ：照射中の時間［０＜ｔ＜ｔ_Ｉ ］
ｋ：発光効率等の定数
また、実効正孔生成率は、次のように求まる。上下行を対照して参照されたい。
【００３４】

残光過程における発光率Ｉ_Ｄ （ｔ_Ｃ）は、次式で求められる。
【００３５】
【数２】

【００３６】
ここに、Ｉ_Ｆｉ：ｉ番目成分の蓄光過程における発光率
Ｉ_Ｄ ：照射停止時における発光率
ｔ_Ｃ ：経過時間
ｔ_Ｉ ：照射時間
この結果、Ｔ_Ｉ 時間照射された蓄光体からの全発光量Ｉ_Ｔ は次式で求められる。
【００３７】
【数３】

【００３８】
ここに、定数ｋ^＊ ：定数
蓄光体の物性値として、あらかじめ各成分について実効正孔生成率Ｒ_ｉ と減衰定数λ_ｉ ならびに発光効率等の定数ｋを求めておくと、ｔ_Ｉ 時間照射し、ｔ_Ｃ 時間経過後の発光量Ｉ_Ｄ （ｔ_Ｃ ）を測定することにより吸収線量率を求めることができる。
【００３９】
本実施形態で取り上げた蓄光体、ＳｒＡｌ_２ Ｏ_４ ：Ｅｕ^２＋，Ｄｙ^３＋、は粉体として供給されるが、ポリスチレンバインダと混合し、フイルム状に整形することが可能である。こうした蓄光体フイルム（蓄光体含有率５３％）３１を紫外線遮光のための遮光袋３３に挿入して、図１２に示すように、供試体を挟んで線源３５の反対側に配置し、所定時間照射する（蓄光する）。この際、照射は室温で行うと共に、照射温度、照射時間および照射終了時間を記録することが重要となる。
【００４０】
所定時間放射線に照射後、蓄光体フイルム３１を暗室あるいは遮光容器内で遮光袋３３から取り出し、フイルム３１の発光量（蛍光量）をＣＣＤカメラ３７あるいはディジタルカメラで測定し、発光量の２次元分布３９を求める。こうして求めた発光量の２次元分布３９をディジタル化処理４１を通して、先に示した（３）式に基づいた補正計算処理４３を施し、線量率の２次元分布４５を求める。ＣＣＤカメラ３７あるいはディジタルカメラの出力からは、容易にディジタルデータとして発光量の２次元分布の取得が可能であり、こうしたディジタルデータを用いてパソコンで、（３）式に基づいて、線量率分布４５への換算が可能となる。こうした線量率測定が終了した後、蓄光体フイルムは約１５０°Ｃに加熱することにより、蓄積されたエネルギーをすべて放出することが可能で、その結果本蓄光体フイルム３１はバインダであるポリスチレンの機械強度低下による寿命に到達するまで繰り返し、線量率分布測定に使用することができる。
【００４１】
図１３にはテストパターンについて照射された蓄光体フイルム３１からの発光量２次元分布３９をＣＣＤカメラ３７で撮影した結果を示す。
【００４２】
図１４には、ＣＣＤカメラ３７あるいはディジタルカメラで測定された蓄光体フイルムの発光量分布データのディジタルデータ化プロセス４１を示す。走査線に沿っての発光量データをモノクロの発光量データとして取り込み、走査線に沿っての位置ｘの関数Ｉ（ｘ） として、収納することにより、計算機内において任意の演算操作が可能となる。
【００４３】
大型構造物のディジタル・ラジオグラフを取得するためには、供試体の厚さとその密度の席で決まる実効透過厚さに対応してＸ線あるいはγ線のエネルギーを増大させる必要がある。一方、蓄光体フイルム３１を用いた吸収線量測定では、入射する放射線のエネルギー増大に伴い放射線の吸収効率が低下する。Ｘ線あるいはγ線は物質で給される際、いったん物質を構成する原子の軌道をはじき出し、このはじきだされた電子の運動エネルギーを吸収する形でエネルギーを吸収する。薄い試料の場合、試料単独ではなく試料の背面に散乱物質を設置することで吸収線量が増大する。図１５には、試料背面に戦地下物質の密度を変えて吸収線量を測定したものである。背面物資が空気の場合に比べ、密度にほぼ比例して吸収線量が増大する。
【００４４】
図１６に示すように、蓄光体フイルム３１の背面に散乱板４７を配置することにより、放射線線量吸収率を増大させることができる。照射時には鉄のような板４７を蓄光体フイルム３１の背面におくことにより、放射線線量吸収効率、ひいては発光効率を増大させる効果が得られる、あわせて蓄光体フイルム３１の平面度、あるいは行っての曲率を保つためにも、本背面物質の採用は好適である。
【００４５】
次に、本蓄光体フイルム３１を用いたＸ線ＣＴ装置についての実施形態を示す。図１７に示すように、供試体に対し、Ｘ線源３５の設置位置を同一平面上に複数決める。断層像の精彩度を高めるためには線源位置を多く取ることが好ましい。Ｘ線源３５の位置が決まると、供試体の線源の裏側に蓄光体フイルム３１を設置し、パソコン５５で高電圧発生装置５３を制御して正確に所定の期間Ｘ線を照射する。
【００４６】
この際の線源位置および蓄光体フイルム３１の位置は、位置制御部５１により正確に計測され、パソコン５５に送られて記録される。これら位置計測は、断層像再構成の精度向上のために重要である。複数枚の蓄光体フィルム３１を用いて、供試体に対するＸ線源３５の位置及び核蓄光体フィルム３１の位置、つまりＸ線の照射方向を変えながら、同様にＸ線照射（露光）を繰り返す。
【００４７】
露光した複数枚の蓄光体フイルム３１を、計算機により実現され得る発光量測定装置５７の設置されているサイト（室内）へ移送し、そこで発光量の測定を行う。発光量の測定は、図１２に示したディジタル・ラジオグラフの場合と同様である。蓄光体フイルムからの発光量分布３９をＣＣＤカメラ３７あるいはディジタルカメラで画像情報として取り込み、モノクロ化後、走査線に沿っての発光量ディジタルデータ４１として、計算機内に保管する。このディジタルデータセット４１に対し、式（３）を用いて、照射時間、冷却時間（照射後測定までの時間）およびカメラの検出効率などの補正処理４３により、２次元の線量率分布データ４５として収録する。
【００４８】
２次元の線量率分布データ４５から線源３５と同一の平面上となる線上の１次元線量率を上記２次元線量率データ４５から取り込み、必要に応じて２次元データを内外挿して１次元線量率を求め、線源の位置Ｚに対しての線量率データＩ_ｚ （ｘ） として計算機に収録する。この線量率データＩ_ｚ （ｘ） を用いて、２次元の断層像を再構成処理５７により得る。また、必要に応じて３次元断層像を得る。
【００４９】
線量率データＩ_ｚ （ｘ） から断層像を再構成するための手法にはさまざまあるが、代表的なものとして逆投影法による断層像再構成の例を示す。図１８に示すように、線源からの放射線の投影（放射線光路に沿っての積分）ｐは次式で求められる。
【００５０】
【数４】

【００５１】
ここに、ｆは放射線の単位体積当りの吸収係数
ｘ＝ｒｃｏｓθ−ｓｓｉｎθ，ｙ＝ｒｓｉｎθ＋ｓｃｏｓθ
【００５２】
【数５】

【００５３】
このコンボルーションは次式で定義される。
【００５４】
【数６】

【００５５】
ここに、ｈ（ｒ−ｔ）：デルタ関数
測定されたｐ（ｒ，θ）から吸収係数分布ｐ（ｔ，θ）を求める。
以上のように、蓄光体フイルム３１とＣＣＤカメラ３７あるいはディジタルカメラを用いることにより、直接放射線測定の困難場所においてもディジタル・ラジオグラフを得ることが可能である。特に、放射線の使用が環境への影響等の理由で制約を受ける場所、橋梁などのように屋外で放射線検出器の搬送等が困難な揚所においては、照射と測定を分けて実施可能な本手法の採用が好適である。
【００５６】
本実施形態は、図１９に示すようにγ線を使っても同様に適用できる。図１９ではγ線源６１を用いたディジタル・ラジオグラフを示すが、γ線源６１は常時は遮蔽容器６３に収納し、照射時に限ってシャッタ６５を開き、一定時間照射することが可能である。Ｘ線源３１の採用の場合にはＸ線発生のための高電圧を用意する必要があるが、γ線使用においてはかかる高電圧電源の準備が不要であり、設備の軽量化、屋外での取扱の容易さが特徴となる。
【００５７】
ＣＣＤカメラ３７あるいはディジタルカメラも照射する場所には設置不要であり、遮光袋３３で遮光した蓄光体フイルム３１を現場で露光させるだけで、容易にディジタル・ラジオグラフを得ることが可能となる。
【００５８】
図２０に、γ線源６１を用いた撮影シーンを示す。ディジタル・ラジオグラフの実施形態と同様に、γ線源６１と蓄光体フイルム３１のセットで、断層像を得ることが可能となる。この際、線源６１の位置と蓄光体フイルム３１の位置を可能な限り正確に把握し、データとして取り込むことが重要であり、レーザ反射式の位置計測法６７を併用することにより、測定精度の正確性が確保できる。特に橋梁などの屋外での撮影においては、雨天、強風等の外乱に対し安定なγ線源６１の使用と精密な放射線計測などの大型設備をすべて屋内の計測場所に集中できる点は、安全の観点からも経済的な観点からも好ましい。特に屋外では、放射線照射は対住民、対通行人の配慮から制約を受けることが多いので、軽量の設備で人の近づくことのない限られた時間での照射が必要で、装置の機動性は撮影実施上非常に好ましい。また、橋梁などでは、橋の下などの足場が悪い場所での撮像が必要となるが、かかる場所で、線源の移動、検出器の移動を行うのは、一般に大掛かりな設備を必要とするが、本実施形態では非常に簡単な設備で対応が可能である。
【００５９】
また、ＣＴによって断層像を再構成する場合には、前述したように線源位置および検出器位置（ここでは蓄光体フイルム位置）を正確に把握することが肝要であるが、レーザ反射型位置計測は、離れた固定点からの計測で十分な精度が得られるため、本実施形態の様に適用できる。
【００６０】
以上のように本実施形態によれば、蓄光体フイルムとＣＣＤカメラあるいはディジタルカメラを使用することにより、屋外のように大型線源と放射線検出装置およびそれらを駆動する装置を準備することなしで、簡便に２次元のディジタル・ラジオグラフの取得が可能である。また、本実施形態に基づくＣＴ装置により、屋外においても簡便に断層像を得ることができ、これまで精細な断層像は得られるが、設備が大型で供試体はＣＴ装置の元に運び込んで撮影することが一般的であった断層像撮影を、従来の常識を破り、供試体の揚所に設備を移動させ、環境あるいは人体根の影響などを及ぼすことなく、撮影することが可能となる。
【００６１】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、２次元の透過Ｘ線分布を小型軽量の検出器で、簡便に撮影し、その透過像（ディジタル・ラジオグラフ）を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＸ線ＣＴ装置の構成を示した図。
【図２】従来のディジタル・ラジオグラフィの構成図。
【図３】従来のデータ一時保存型のＸ線ＣＴ装置の構成を示した図。
【図４】本実施形態において、蓄光体発光特性を示した模式図。
【図５】本実施形態において、蓄光体発光の吸収線に対する全発光量を示した図。
【図６】本実施形態において、蓄光体発光の平均付与エネルギーに対する発光強度を示した図。
【図７】本実施形態において、全発光量発光量の時間プロファイルを示した図。
【図８】本実施形態において、蓄光体の蓄光および発光メカニズムを示した図。
【図９】本実施形態において、蓄光体発光の発光成分の分解を示した図。
【図１０】本実施形態において、蓄光体発光の残光過程による発光成分の分解を示した図。
【図１１】本実施形態において、分解各成分の活性化エネルギーを示した図。
【図１２】本実施形態による蓄光体フイルムを用いたディジタル・ラジオグラフィを示した図。
【図１３】図１２の取得された画像３９の例を示した中間超音波画像。
【図１４】図１２の発光分布のディジタル化４１を示した図。
【図１５】本実施形態において、フイルム背面物質による吸収線量の増大効果を示した図。
【図１６】本実施形態において、放射線線量吸収効率向上のために蓄光体フイルムに背面に配置される背面散乱体を示した図。
【図１７】本実施形態において、蓄光体フイルムを用いたＸ線ＣＴ装置を示した図。
【図１８】本実施形態において、画像再構成を示した図。
【図１９】本実施形態において、γ線源と蓄光体フイルムを用いたディジタル・ラジオグラフィを示した図。
【図２０】本実施形態において、γ線源と蓄光体フイルムを用いたＸ線ＣＴ装置。
【符号の説明】
３１…蓄光体フイルム、
３３…遮光袋、
３５…Ｘ線源、
３７…ＣＣＤカメラ３７、
３９…２次元発光量分布、
４１…ディジタル化処理、
４３…補正計算処理、
４５…２次元線量率分布。

Claims (12)

1. 放射線源から供試体に放射線を照射し、
   前記供試体を透過した放射線分布を蓄光体フイルムに保存し、
   前記放射線分布が保存された蓄光体フイルムからの発光量分布をカメラシステムにより電気的信号に変換し、
   前記発光量分布を放射線照射時間、照射後測定までの時間を含む条件に基づいて補正することにより、線量率分布を絶対値で定量化することを特徴とする２次元放射線分布測定方法。
2. 前記蓄光体フイルムは、前記放射線源及び前記カメラシステムに対して着脱可能であることを特徴とする請求項１記載の２次元放射線分布測定方法。
3. 前記蓄光体フィルムの発光効率を増大させるために、前記蓄光体フイルムの背面に前記蓄光体フィルムよりも密度の大きな散乱板を設置することを特徴とする請求項１記載の２次元放射線分布測定方法。
4. 請求項１の２次元放射線分布測定方法により前記供試体に対して複数方向から取得した複数の線量率分布に基づいて、断層像データを再構成することを特徴とする放射線透過型３次元断層像撮影方法。
5. 前記放射線源はγ線源であることを特徴とする請求項４記載の放射線透過型３次元断層像撮影方法。
6. 前記γ線源と前記蓄光体フイルムの位置をレーザ反射法で計測することを特徴とする請求項５記載の放射線透過型３次元断層像撮影方法。
7. 供試体に放射線を照射する放射線源と、
   前記供試体を透過した放射線分布を保存する蓄光体フイルムと、
   前記放射線分布が保存された蓄光体フイルムからの発光量分布を電気的信号に変換するカメラシステムと、
   前記発光量分布を放射線照射時間、照射後測定までの時間を含む条件に基づいて補正することにより、線量率分布を絶対値で定量化する手段とを具備することを特徴とする２次元放射線分布測定装置。
8. 前記蓄光体フイルムは、前記放射線源及び前記カメラシステムに対して着脱可能であることを特徴とする請求項７記載の２次元放射線分布測定装置。
9. 前記蓄光体フィルムの発光効率を増大させるために、前記蓄光体フイルムの背面に設置される前記蓄光体フィルムよりも密度の大きな散乱板をさらに備えることを特徴とする請求項７記載の２次元放射線分布測定装置。
10. 請求項７の２次元放射線分布測定装置を備える放射線透過型３次元断層像撮影装置であって、前記供試体に対して複数方向から取得した複数の線量率分布に基づいて、断層像データを再構成することを特徴とする放射線透過型３次元断層像撮影装置。
11. 前記放射線源はγ線源であることを特徴とする請求項１０記載の放射線透過型３次元断層像撮影装置。
12. 前記γ線源と前記蓄光体フイルムの位置をレーザ反射法で計測することを特徴とする請求項１１記載の放射線透過型３次元断層像撮影装置。

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