JP6078656B2 - 検査機モジュール、検査機モジュール取付方法、及び放射線検出システム - Google Patents

Description

本願は、出願日が２０１３年７月２９日である中国特許出願番号第２０１３１０３２１３２５．５号に基づき優先権を主張し、当該中国特許出願のすべての内容を本願に援用する。

本発明は、Ｘ線／ガンマ線セキュリティ検査分野に関し、特に、Ｘ線／ガンマ線検査システムにおける検査機の配置に関する。

Ｘ線／ガンマ線セキュリティ検査分野において、通常、コンテナを検査対象とするコンテナ／車両用Ｘ線／ガンマ線検査システムが導入されている。コンテナ／車両用Ｘ線／ガンマ線検査システムは、Ｘ線／ガンマ線結像サブシステム、走査制御サブシステム、運行検査サブシステム及び放射セキュリティサブシステムから構成される。そのうち、Ｘ線／ガンマ線結像サブシステムは、システム全体のコアであり、放射線源、検査機及びデータ取得・制御モジュールから構成され、Ｘ線／ガンマ線透過画像を生成するためのものである。検査対象となるコンテナ／車両を走査する場合、放射線源は、高エネルギーのＸ線／ガンマ線のパルスを出力し、検査対象となる品物を透過し、一方、高感度を有する検査機アレイは、Ｘ線／ガンマ線を受け取り、それを出力信号に変換し、データ取得・制御モジュールによりリアルタイムに一連のデジタル画像信号を生成する。走査プロセス全体が終了すると、システムは、検査対象となるコンテナ／車両の完全な画像を自動に生成する。

ハイクオリティの画像を取得するために、検査機がＸ線／ガンマ線源の方向にできるだけ正確に合わせるように配置される必要があり、検査機モジュールは、複数の検査機ユニットを並列に配置することにより構成され、従来のコンテナ／車両用Ｘ線／ガンマ線検査システムの検査機は、通常、図１に示したアレイ状又は図２に示した円弧状に配置される。しかしながら、この２種類の配置形態には、明らかな欠陥が存在する。

図１は、アレイ状に配置される検査機を模式的に示す図である。アレイ状の配置形態の場合には、スペースを節約し、便利に折り畳み且つ搬送することができるが、各検査機モジュール同士の間に角度のばらつき及びクリアランスが比較的大きく、それに起因して、検査機モジュール内の各検査機ユニットの間の散乱クロストークのばらつきが大きい。図２は、円弧状に配置される検査機を模式的に示す図である。円弧状の配置形態の場合には、各検査機ユニットは、それぞれビーム方向に沿うが、円弧状の配置が大きいスペースを占め、検査機が放射線源（例えば、加速器、Ｘ線機、人工放射源など）から遠く離れて、信号が弱い。

本発明は、各検査機ユニットをそれぞれＸ線／ガンマ線源に合わせるように取り付け、結像のクオリティを高めると共に、検査機のフレームの寸法を大幅に減少する新型の検査機モジュール、検査機モジュール取付方法、及び放射線検出システムを提供し、当該配置形態は、分散配置を採用する。

本発明の１つの態様によれば、検査機モジュールを提供し、当該検査機モジュールは、検査機アームに取り付けられ、分散されて配置される１つ又は複数の検査機ユニットを含み、前記１つ又は複数の検査機ユニットのそれぞれは放射線源のビーム中心に合わせられて取り付けられる。

本発明のもう１つの態様によれば、前記放射線源は、Ｘ線源又はガンマ線源である。

本発明のもう１つの態様によれば、各検査機ユニットの何れもがビーム中心に合わせられることを保証するように、各検査機ユニットの取付角度を異ならせて、各検査機ユニットの取付角度が各検査機ユニットの検査機アームにおける高さに関係するようにする。

本発明のもう１つの態様によれば、前記検査機モジュールは、検査機アームに固定される検査機回路基板であり、前記検査機回路基板の形状は、検査機回路基板の検査機アームにおける位置に関係する。

本発明のもう１つの態様によれば、前記検査機回路基板の形状は、矩形、及び相隣する内角の差が徐々に大きくなる平行四辺形を含む。

本発明のもう１つの態様によれば、矩形の検査機回路基板は、検査機アームにおける、放射線源と同一の水平面に位置する箇所に取り付けられるとともに、相隣する内角の差が徐々に大きくなる平行四辺形の検査機回路基板は、検査機アームにおける、矩形の検査機回路基板の上又は下に取り付けられ、平行四辺形の鋭角は、放射線源のビーム中心から出射した放射線ビームと検査機アームとがなす角度と等しい。

本発明のもう１つの態様によれば、検査機ユニットは、検査機回路基板に固定され、リード端子を介してデータ取得・制御モジュールに接続され、検査機ユニットの結晶とダイオードとは、端面或いは側面において結合する。

なお、本発明は、さらに、検査機モジュール取付方法を提供し、各検査機モジュールは分散されて配置される１つ又は複数の検査機ユニットを含み、前記方法は、前記検査機モジュールを検査機アームに取り付けるステップと、前記検査機モジュールにおける各検査機ユニットを放射線源のビームに合わせるステップとを含む。

本発明の内容をより理解するために、以下、図面を参照しながら、後述の内容について説明する。

アレイ状に配置される検査機を模式的に示す図である。 円弧状に配置される検査機を模式的に示す図である。 本発明による分散状に配置される検査機を模式的に示す図である。 本発明による分散状に配置される検査機における、回路基板を介してアームフレームに固定される検査機ユニットを模式的に示す図である。 本発明による２種類の典型的な回路基板の取付を模式的に示す図である。

本発明は、各検査機ユニットを、それぞれＸ線／ガンマ線源に合わせるように取り付け、結像のクオリティを高めると共に、検査機のフレームの寸法を大幅に減少する新型の検査機の配置形態を提供し、当該配置形態は、分散配置を採用する。本発明の目的、技術方案及び利点をより明確にするために、以下、本発明の技術方案について、図面を参照しながら、実施例を挙げて説明する。

図３は、本発明による分散状に配置される検査機を模式的に示す図である。図３に示されるように、分散状に配置される検査機は、従来のアレイ状に配置されるものを基にし、各検査機モジュールを改良し、それぞれの中の検査機ユニット３５を分散して配置し、各検査機ユニット３５をＸ線／ガンマ線源３１に合わせることを保証する。放射線源３１により放射されたＸ線／ガンマ線ビーム３２は、検査対象となる車両３３を透過し、検査機ユニット３５に到達する。検査機ユニット３５の取付角度は、所在する高さに関係する。このような配置方法は、アレイ状の配置及び円弧状の配置の利点を取り入れ、両者の欠陥を補う。

図３を参照し、本発明の一実施例において、複数の検査機モジュールは、垂直方向における検査機アーム３４に配置される。各検査機モジュールは、複数の並列の検査機ユニット３５（例えば、１６、３２、６４チャンネル等）を含む。各検査機モジュールにおける各検査機ユニット３５は、図３における点線で示されるＸ線／ガンマ線ビーム３４の方向に沿って放射線源３１のビーム中心に対向し、検査機ユニット３５の検査機アーム３４に取り付けられた位置（即ち、地面となす角度）が当該検査機ユニット３５の所在する高さに関係する。図３に示されるように、例えば、地面から最も近い下方に位置する検査機モジュールにおける複数の検査機ユニット３５が地面となす角度は、最も小さい。検査機モジュールの取付位置が高くなるほど、放射線源３１のビーム中心に合わせられるように、検査機モジュールにおける複数の検査機ユニット３５が地面と成す角度が徐々に（本例において、マイナス角度からゼロへ、さらに、ゼロからプラス角度へ）大きくなる。中部に位置する検査機モジュールにおける複数の検査機ユニット３５が地面となす角度は、下方に位置する検査機モジュールにおける複数の検査機ユニット３５が地面となす角度より大きい。また、検査機モジュールの取付位置がさらに高くなると、放射線源３１のビーム中心に合わせられるように、中部に位置する検査機モジュールにおける複数の検査機ユニット３５が地面となす角度も徐々に大きくなる。最後に、地面から最も遠い上方に位置する検査機モジュールにおける複数の検査機ユニット３５が地面となす角度が最も大きく、放射線源３１のビーム中心に合わせられるように、上方に位置する検査機モジュールにおける複数の検査機ユニット３５が地面と成す角度も徐々に大きくなる。各検査機モジュールにおける各検査機ユニット３５のそれぞれを放射線源３１のビーム中心に合わせられるように、各検査機ユニット３５が検査機アーム３４における高さに基づいて、各検査機ユニット３５が地面となす角度を調整する。

図２に示した円弧状の配置に比べて、図３における分散状に配置する場合、そのクロストークが小さく、信号が強く、且つスペースを節約することができる。図１に示したアレイ状の配置に比べて、図３における分散状に配置する場合、その散乱クロストークが均一であり、且つノイズが小さい。また、本発明の分散状の配置によれば、検査機アーム３４の厚さを最大限に減少できた。

図４は、本発明による分散状に配置される検査機における回路基板を介してアームフレームに固定される検査機ユニットを模式的に示す図である。図４に示されるように、検査機アーム４２には、３０個の検査機回路基板４３が取り付けられる。回路基板は、番号をつけて取り付けられることができ、例えば、上から下へ、回路基板１、回路基板２…回路基板３０にように、３０個の検査機回路基板に番号をつける。回路基板の数は、３０個より多くても少なくても良い。もう１つの実施例において、下から上へ、検査機回路基板４３に番号をつける。各枚の検査機回路基板４３には、いくつかの検査機ユニット（例えば１６、３２、６４チャンネル等）が取り付けられ、その検査機ユニットのアームフレーム４２に取り付けられる角度は、所在する高さに関係し、検査機ユニットを放射線ビーム４１の放射方向にあわせることを保証する。また、検査機アーム４２において、異なる位置にある回路基板４３の形状も異なる。図４に示した実施例において、矩形及び平行四辺形である回路基板を利用した。図４に示されるように、アームフレーム４２における、放射線源（図示しない）と同一の水平面に位置する箇所において、アームフレーム４２と放射線ビーム４１とは、互いに直交し、この箇所に位置する回路基板４３の形状は、矩形である。回路基板４３のアームフレームにおける取付位置が高くなる、又は低くなることに伴い、放射線ビーム４１とアームフレーム４２とがなす角度が９０度からずれていき、回路基板４３の形状は、相隣する内角の差が大きくなる平行四辺形であり、１つの内角が放射線ビーム４１とアームフレーム４２とがなす角度と等しく、回路基板４３のアームフレームにおける取付位置が高くなる、又は低くなることに伴い、当該内角も小さくなる。次に、図５は、この２種類の典型的な回路基板を示す。

図５は、本発明による２種類の典型的な回路基板の取付を模式的に示す図である。図５における左側の図は、図４に示した矩形の回路基板の取付を模式的に示す図であり、図５における右側の図は、図４に示した複数の平行四辺形の回路基板のうち、１つの例示的な平行四辺形の回路基板の取付を模式的に示す図である。

図５に示されるように、回路基板（矩形の回路基板或いは平行四辺形の回路基板）は、検査機ユニット５２或いは５２’、及びリード端子５３或いは５３’を含む。検査機ユニット５２或いは５２’は、回路基板１に固定される。検査機ユニット５２或いは５２’の結晶は、ダイオード（図示しない）に接続される。検査機ユニット５２或いは５２’は、リード端子５３或いは５３’を介して、前端、サンプルホールド、後処理、データ記憶機能、ゲイン制御機能及び通信機能を含む電子システム（図示しない）に接続され、例えば、データ取得・制御モジュールに接続される。特に、検査機ユニット５２或いは５２’は、単一の結晶の光電検査機のカプラー（結合体）であってもよく、いくつかのより小さい結晶及び光電検査機のカプラーの組合せであってもよく、結晶及びダイオードは、任意の結合方式（例えば端面や、側面における結合）を採用してもよい。

図５における左側に示した矩形の回路基板において、いくつかの並列の検査機ユニット５２は、矩形の底辺に平行するように配置され、これにより、例えば、図４に示した検査機アームにおける放射線源の高さと同様である位置に取り付けられる。図５における右側に示した平行多辺形の回路基板において、いくつかの並列の検査機ユニット５２’は、平行多辺形の底辺に平行するように配置され、これにより、例えば、図４に示した検査機アームの上部に取り付けられる。図４を参照して説明したように、図５における右側に示した平行多辺形の回路基板１の形状は、検査機アームに取り付けられる高さにより変化する。検査機アームに取り付けられる高さと放射線源の高さとの差が大きくなるほど、平行多辺形の回路基板における相隣する内角の差が大きくなり、その形状が矩形（例えば、図５における左辺に示した矩形の回路基板の形状）との違いも大きくなり、一方、検査機アームに取り付けられる高さと放射線源の高さとの差が小さくなるほど、平行多辺形の回路基板における相隣する内角の差が小さくなり、その形状が矩形（例えば、図５における左辺に示した矩形の回路基板の形状）に近づく。

以上に公開したものは、本発明の具体的な実施例に過ぎず、本発明は、これらに限定されるものではない。当業者は、本発明の主旨及び範囲内において、本発明に対して様々な修正又は変形を行うことができる。これらの修正又は変形は、全て本発明の特許請求の範囲に属することはいうまでもない。

３１ Ｘ線／ガンマ線源
３２ Ｘ線／ガンマ線ビーム
３３ 車両
３４ 検査機アーム
３５ 検査機ユニット
４１ 放射線ビーム
４２ 検査機アーム
４３ 検査機回路基板
５２、５２’ 検査機ユニット
５３、５３’ リード端子

Claims (18)

1. 検査機アームに取り付けられ、
   １つ又は分散されて配置される複数の検査機ユニットを含み、前記検査機アームに固定される検査機回路基板であり、前記検査機回路基板の形状が前記検査機回路基板の前記検査機アームにおける位置に関係し、前記１つ又は複数の検査機ユニットのそれぞれは放射線源のビーム中心に合わせられて取り付けられる
   ことを特徴とする検査機モジュール。
2. 前記放射線源は、Ｘ線源又はガンマ線源である
   ことを特徴とする請求項１に記載の検査機モジュール。
3. 各検査機ユニットの何れもが前記ビーム中心に合わせられることを保証するように、各検査機ユニットの取付角度を異ならせて、各検査機ユニットの取付角度が各検査機ユニットの前記検査機アームにおける高さに関係するようにする
   ことを特徴とする請求項１に記載の検査機モジュール。
4. 前記検査機回路基板の形状は、矩形、及び相隣する内角の差が徐々に大きくなる平行四辺形を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の検査機モジュール。
5. 矩形の前記検査機回路基板は、前記検査機アームにおける、前記放射線源と同一の水平面に位置する箇所に取り付けられるとともに、相隣する内角の差が徐々に大きくなる平行四辺形の前記検査機回路基板は、前記検査機アームにおける、矩形の前記検査機回路基板の上又は下に取り付けられ、
   平行四辺形の鋭角は、前記放射線源の前記ビーム中心から出射した放射線ビームと前記検査機アームとがなす角度と等しい
   ことを特徴とする請求項４に記載の検査機モジュール。
6. 前記検査機ユニットは、前記検査機回路基板に固定され、リード端子を介してデータ取得・制御モジュールに接続され、
   前記検査機ユニットの結晶とダイオードとは、端面或いは側面において結合する
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の検査機モジュール。
7. １つ又は分散されて配置される複数の検査機ユニットを含み、検査機アームに固定される検査機回路基板であり、前記検査機回路基板の形状が前記検査機回路基板の前記検査機アームにおける位置に関係する検査機モジュールを取り付ける検査機モジュール取付方法であって、
   前記検査機モジュールを検査機アームに取り付けるステップと、
   前記検査機モジュールにおける各検査機ユニットを放射線源のビームに合わせるステップとを含む
   ことを特徴とする検査機モジュール取付方法。
8. 前記放射線源は、Ｘ線源又はガンマ線源である
   ことを特徴とする請求項７に記載の検査機モジュール取付方法。
9. 各検査機ユニットの取付角度は、前記検査機ユニットの前記検査機アームにおける高さに関係する
   ことを特徴とする請求項７に記載の検査機モジュール取付方法。
10. 前記検査機回路基板の形状は、矩形、及び相隣する内角の差が徐々に大きくなる平行四辺形を含む
    ことを特徴とする請求項７に記載の検査機モジュール取付方法。
11. さらに、
    矩形の前記検査機回路基板を、前記検査機アームにおける、前記放射線源と同一の水平面に位置する箇所に取り付けるとともに、相隣する内角の差が徐々に大きくなる平行四辺形の前記検査機回路基板を、前記検査機アームにおける、矩形の前記検査機回路基板の上又は下に取り付けるステップを含み、
    平行四辺形の鋭角は、前記放射線源のビーム中心から出射した放射線ビームと前記検査機アームとがなす角度と等しい
    ことを特徴とする請求項１０に記載の検査機モジュール取付方法。
12. さらに、
    前記検査機ユニットを前記検査機回路基板に固定し、リード端子を介してデータ取得・制御モジュールに接続し、前記検査機ユニットの結晶とダイオードとを、端面或いは側面において結合するステップを含む
    ことを特徴とする請求項７から１１のいずれか一項に記載の検査機モジュール取付方法。
13. 放射線透過画像を生成するための放射線撮像サブシステムを含む放射線検出システムであって、
    前記放射線撮像サブシステムは、
    検査対象を透過する放射線パルスを生成するための放射線源と、
    検査機アームに取り付けられ、前記放射線源により生成された、検査対象を透過する放射線パルスを受信し、出力信号へ変換するためのものであって、前記検査機アームに固定される検査機回路基板であり、前記検査機回路基板の形状が前記検査機回路基板の前記検査機アームにおける位置に関係し、１つ又は分散されて配置される複数の検査機ユニットを含み、前記１つ又は複数の検査機ユニットのそれぞれは前記放射線源のビーム中心に合わせられて取り付けられる、検査機モジュールと、
    前記出力信号に基づいて、リアルタイムにデジタル画像信号を生成するためのデータ取得・制御モジュールと、を備える
    ことを特徴とする放射線検出システム。
14. 前記放射線源は、Ｘ線源又はガンマ線源である
    ことを特徴とする請求項１３に記載の放射線検出システム。
15. 各検査機ユニットの取付角度は、前記検査機ユニットの前記検査機アームにおける高さに関係する
    ことを特徴とする請求項１３に記載の放射線検出システム。
16. 前記検査機回路基板の形状は、矩形、及び相隣する内角の差が徐々に大きくなる平行四辺形を含む
    ことを特徴とする請求項１３に記載の放射線検出システム。
17. 矩形の前記検査機回路基板は、前記検査機アームにおける、前記放射線源と同一の水平面に位置する箇所に取り付けられるとともに、相隣する内角の差が徐々に大きくなる平行四辺形の前記検査機回路基板は、前記検査機アームにおける、矩形の前記検査機回路基板の上又は下に取り付けられ、
    平行四辺形の鋭角は、前記放射線源のビーム中心から出射した放射線ビームと前記検査機アームとがなす角度と等しい
    ことを特徴とする請求項１６に記載の放射線検出システム。
18. 前記検査機ユニットは、前記検査機回路基板に固定され、リード端子を介してデータ取得・制御モジュールに接続され、
    前記検査機ユニットの結晶とダイオードとは、端面或いは側面において結合する
    ことを特徴とする請求項１３から１７のいずれか一項に記載の放射線検出システム。

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