JP6278457B2 - Nondestructive inspection method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は非破壊検査方法およびその装置に関し、特にコンプトン後方散乱を利用した検査対象物の非破壊検査に適用して有用なものである。 The present invention relates to a nondestructive inspection method and apparatus, and is particularly useful when applied to a nondestructive inspection of an inspection object using Compton backscattering.
原子力設備の配管の検査等にはＸ線またはγ線（以下、本明細書において両者をまとめてγ線という）を利用した非破壊検査が汎用されている。これは検査対象物である配管等にγ線を照射し、これによる検査対象物の透過画像を検査することにより減肉の程度等を検出するものである（例えば特許文献１参照）。 Non-destructive inspection using X-rays or γ-rays (hereinafter collectively referred to as γ-rays in the present specification) is widely used for inspection of piping of nuclear facilities. This is to detect the degree of thinning by irradiating a pipe or the like, which is an inspection object, with γ-rays and inspecting the transmission image of the inspection object (see, for example, Patent Document 1).
図１０は従来技術に係る非破壊検査の態様を概念的に示す説明図である。当該非破壊検査では、同図（ａ）〜（ｃ）に示すように、検査対象物である配管０３の一方側（図中左側）に配設したγ線源０１からγ線を照射し、配管０３を透過したγ線を配管０３の反対側（図中右側）に配設した検出器０２で検出している。この結果、横軸に検出器回転位置（検出器０２の配管０３に対する相対位置）を採り、縦軸に透過信号強度（検出器０２で検出した透過γ線の強度）を採った図１０（ｄ）に示すように、配管０３に減肉部０４が存在した場合、減肉部０４に対応する部分の透過信号強度が、平坦な正常部０５に較べて上に凸の強度特性を有する。この場合の凸状の大きさは，減肉の程度に比例しており、したがって凸の程度、換言すれば透過信号の強度により減肉の程度を知ることができる。 FIG. 10 is an explanatory diagram conceptually showing a mode of nondestructive inspection according to the prior art. In the nondestructive inspection, as shown in FIGS. 9A to 9C, γ rays are irradiated from a γ ray source 01 disposed on one side (left side in the figure) of the pipe 03 as an inspection object, The γ rays that have passed through the pipe 03 are detected by a detector 02 disposed on the opposite side (right side in the figure) of the pipe 03. As a result, the horizontal axis represents the detector rotation position (relative position of the detector 02 with respect to the pipe 03), and the vertical axis represents the transmission signal intensity (intensity of the transmitted γ-ray detected by the detector 02). ), When the thinned portion 04 is present in the pipe 03, the transmitted signal intensity of the portion corresponding to the thinned portion 04 has a convex strength characteristic as compared with the flat normal portion 05. The size of the convex shape in this case is proportional to the degree of thinning. Therefore, the degree of thinning can be known from the degree of convexity, in other words, the intensity of the transmitted signal.
ところで、図１０に示す従来技術において、図１０（ａ）に示すような減肉量Ｉａの減肉部が存在した場合、減肉量Ｉａに比例する透過信号強度が得られ、同様に図１０（ｂ）に示すような減肉量Ｉｂの減肉部が存在した場合、減肉量Ｉｂに比例する透過信号強度が得られ、図１０（ｃ）に示すような減肉量Ｉｃ１、Ｉｃ２の減肉部が存在した場合、減肉量（Ｉｃ１＋Ｉｃ２）に比例する透過信号強度が得られる。したがって、Ｉａ＝Ｉｂ＝（Ｉｃ１＋Ｉｃ２）の場合、検出器０２で検出する透過信号強度ではこれらの各場合を区別することができない。 Incidentally, in the prior art shown in FIG. 10, if the thinning of the thickness reduction I a as shown in FIG. 10 (a) is present, the transmission signal intensity proportional to the thickness reduction I a is obtained, similarly If thinning of the thickness reduction I b as shown in FIG. 10 (b) is present, the transmission signal strength is obtained which is proportional to the thickness reduction I b, the amount of thinning as shown in FIG. 10 (c) When the thinned portions of I c1 and I c2 exist, a transmission signal intensity proportional to the thinned amount (I c1 + I c2 ) is obtained. Therefore, when I a = I b = (I c1 + I c2 ), these cases cannot be distinguished by the transmitted signal intensity detected by the detector 02.
一方、配管０３の交換は残肉厚を基準に評価しているので、図１０（ａ）および同図（ｂ）に示す減肉量Ｉａ、Ｉｂの場合は交換の必要がある場合でも、図１０（ｃ）に示す減肉量Ｉｃ１またはＩｃ２の場合には交換する必要がない場合もある。 On the other hand, since the replacement of the pipe 03 is evaluated based on the remaining thickness, in the case of the thinning amounts I a and I b shown in FIGS. 10A and 10B , even if the replacement is necessary In the case of the thinning amount I c1 or I c2 shown in FIG.
このように、従来の非破壊検査では、相対向する部位に交換にはまだ余裕がある少量の減肉が発生していても、両者の和が減肉量として検出されてしまうので、交換時期を正確に把握することができない等の問題を有していた。 In this way, in the conventional nondestructive inspection, even if a small amount of thinning that still has room for replacement occurs in the opposite parts, the sum of both is detected as the thinning amount, so the replacement time There was a problem such as being unable to grasp accurately.
さらに、上記従来技術では、一方側に配設したγ線源０１からγ線を照射し、配管０３を透過したγ線を配管０３の反対側に配設した検出器０２で検出している。配管０３の反対側に障害物が存在する等の理由により検出器０２等を配設するスペースを確保し難い狭隘部となっている場合には、設置場所の制限により所定の検査が不可能になる。すなわち、γ線の透過を利用する非破壊検査においては検出器の配設位置の制限により所定の検出が制限されてしまう。 Further, in the above-described prior art, γ rays are irradiated from the γ ray source 01 arranged on one side, and the γ rays transmitted through the pipe 03 are detected by the detector 02 arranged on the opposite side of the pipe 03. If it is a narrow part where it is difficult to secure a space for installing the detector 02 or the like because of an obstacle on the opposite side of the pipe 03, a predetermined inspection becomes impossible due to the restriction of the installation location. Become. That is, in the non-destructive inspection using γ-ray transmission, predetermined detection is limited due to the limitation of the position where the detector is disposed.
本発明は、上述の従来技術に鑑み、検査対象物である配管の残肉厚等、検査対象物の状態を、γ線の透過を利用することに伴う、上述の如き問題を生起することなく検出し得る非破壊検査方法およびその装置を提供することを目的とする。 In view of the above-described conventional technology, the present invention does not cause the above-described problems associated with the use of γ-ray transmission for the state of an inspection target, such as the remaining thickness of piping that is the inspection target. An object of the present invention is to provide a nondestructive inspection method and apparatus capable of detection.
本発明者等は上記目的を達成すべく新規な原理による非破壊検査方法の開発を開始し、コンプトン後方散乱に基づく散乱γ線を利用することに思い至った。コンプトン後方散乱とは、図１（ａ）に示すように、γ線をターゲットＴに照射したとき、γ線に対して角度Φの方向に飛び出す反跳電子Ｅｅとともに、エネルギが変化した散乱γ線として元のγ線が散乱される現象をいう。ここで、散乱γ線の散乱角θはターゲットＴに照射されるγ線のエネルギＥ０と散乱される散乱γ線のエネルギＥとで一意に定まり、散乱角θ＞９０°の領域に散乱する場合を、特に後方散乱という。 The present inventors have started the development of a nondestructive inspection method based on a novel principle in order to achieve the above object, and have come to consider using scattered γ rays based on Compton backscattering. As shown in FIG. 1A, Compton backscattering is a scattering γ in which energy changes with recoil electrons E e that jump out in the direction of angle Φ with respect to the γ-ray when the target T is irradiated with the γ-ray. A phenomenon in which the original γ rays are scattered as a line. Here, the scattering angle θ of the scattered γ-ray is uniquely determined by the energy E 0 of the γ-ray irradiated to the target T and the energy E of the scattered γ-ray to be scattered, and is scattered in a region where the scattering angle θ> 90 °. The case is particularly referred to as backscattering.
したがって、図１（ｂ）に示すように、γ線源０１と検出器０２とを散乱角θ＞９０°に合致するように配設すれば、図１０に示すようなγ線源０１と検出器０２とを同じ側に配設することができ、これらの配設条件を緩和することができる。ここで、検出器０２では、図１（ｃ）に示すように、散乱角θ（γ線源０１の配設位置と検出器０２の配設位置とがなす角度）で一意に特定される散乱γ線のエネルギＥで信号強度がピークとなる散乱γ線のエネルギ分布が得られる。なお、γ線源０１および検出器０２の前には、通常コリメータが配設される。 Accordingly, as shown in FIG. 1B, if the γ-ray source 01 and the detector 02 are arranged so as to match the scattering angle θ> 90 °, the γ-ray source 01 and the detection as shown in FIG. The container 02 can be arranged on the same side, and these arrangement conditions can be relaxed. Here, in the detector 02, as shown in FIG. 1 (c), the scattering uniquely identified by the scattering angle θ (the angle formed by the arrangement position of the γ-ray source 01 and the arrangement position of the detector 02). An energy distribution of scattered γ-rays with a signal intensity peaking at γ-ray energy E is obtained. A normal collimator is disposed in front of the γ-ray source 01 and the detector 02.
この結果、γ線源０１から照射するγ線を検査対象物（ターゲットＴ）に衝突させて得る散乱γ線を、γ線源０１と所定の角度を保持して配設された検出器０２で検出し、散乱γ線の時間軸上の強度を表わす散乱γ線信号に基づき、そのパルスの幅を検出することにより、パルスの幅で表わされる検査対象物の肉厚を含む前記検査対象物の状態を知ることができると考えられる。 As a result, the scattered γ-rays obtained by causing the γ-rays irradiated from the γ-ray source 01 to collide with the inspection object (target T) are detected by the detector 02 that is disposed at a predetermined angle with the γ-ray source 01. By detecting and detecting the width of the pulse based on the scattered γ-ray signal representing the intensity of the scattered γ-ray on the time axis, the thickness of the inspection object represented by the width of the pulse is detected. It is thought that the state can be known.
かかる原理に基づく本発明の第１の態様は、γ線を検査対象物に照射するとともに、前記照射により検査対象物においてコンプトン後方散乱に起因して散乱された散乱γ線を検出し、さらに前記散乱γ線の時間軸上の信号強度を表す散乱γ線信号に基づき前記検査対象物の厚さに対応する部分のパルスの幅を検出して前記検査対象物の厚さに関するデータを検出することを特徴とする非破壊検査方法にある。 A first aspect of the present invention based on such a principle irradiates the inspection object with γ rays, detects scattered γ rays scattered due to Compton backscattering in the inspection object by the irradiation, and further, Detecting data relating to the thickness of the inspection object by detecting a pulse width of a portion corresponding to the thickness of the inspection object based on a scattered γ-ray signal representing a signal intensity on the time axis of the scattered γ-ray. Is a non-destructive inspection method characterized by
本態様によれば、散乱γ線の時間軸上の強度を表す散乱γ線信号、すなわち散乱γ線の時間変化に基づく信号を利用しているので、高精度のコリメート手段を用意することなく、前記散乱γ線のエネルギ（散乱角度）が多少異なっていてもある程度広い範囲の散乱γ線に基づく散乱γ線信号を生成することができる。この結果、所望の強度の散乱γ線信号を容易に得ることができ、散乱γ線信号に基づくパルスの幅の検出を通して検査対象物の所望の厚さ情報を容易かつ適切に得ることができる。 According to this aspect, since the scattered γ-ray signal representing the intensity of the scattered γ-ray on the time axis, that is, a signal based on the time change of the scattered γ-ray is used, without preparing a highly accurate collimating means, Even if the energy (scattering angle) of the scattered γ-rays is slightly different, a scattered γ-ray signal based on the scattered γ-rays in a wide range can be generated. As a result, a scattered γ-ray signal having a desired intensity can be easily obtained, and desired thickness information of the inspection object can be easily and appropriately obtained through detection of a pulse width based on the scattered γ-ray signal.
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載する非破壊検査方法において、前記検査対象物の標準試料に基づく前記散乱γ線信号における前記パルスの幅と、前記検査対象物における前記標準試料の対応部分の前記散乱γ線信号に基づく前記パルスの幅とを比較することにより、前記検査対象物の状態を検出するようにしたことを特徴とする非破壊検査方法にある。 According to a second aspect of the present invention, in the nondestructive inspection method according to the first aspect, the width of the pulse in the scattered γ-ray signal based on the standard sample of the inspection object, and the standard in the inspection object. In the non-destructive inspection method, the state of the inspection object is detected by comparing the width of the pulse based on the scattered γ-ray signal of the corresponding portion of the sample.
本態様によれば、検査対象物で得られる散乱γ線信号におけるパルスの幅と標準試料で得られる散乱γ線信号におけるパルスの幅とを比較することにより容易に検査対象物の特定部位の減肉等の状態を検出し得る。 According to this aspect, by comparing the pulse width in the scattered γ-ray signal obtained from the inspection object with the pulse width in the scattered γ-ray signal obtained from the standard sample, it is possible to easily reduce the specific part of the inspection object. The state of meat or the like can be detected.
本発明の第３の態様は、第１または第２の態様に記載する非破壊検査方法において、前記散乱γ線信号は、前記検査対象物における前記γ線の照射側の面とその反対側の面との間の厚さである第１の厚さに対応する第１のパルス、および前記γ線の照射方向の延長線上で前記γ線の照射側の他の面とその反対側の他の面との間の厚さである第２の厚さに対応する第２のパルスとを含むことを特徴とする非破壊検査方法にある。 According to a third aspect of the present invention, in the nondestructive inspection method according to the first or second aspect, the scattered γ-ray signal is generated on a surface of the inspection object on the irradiation side of the γ-ray and the opposite side thereof. A first pulse corresponding to a first thickness which is a thickness between the surface and another surface on the irradiation side of the γ-ray on the extended line in the irradiation direction of the γ-ray and another on the opposite side And a second pulse corresponding to a second thickness which is a thickness between the first and second surfaces.
本態様によれば、検査対象物が配管である場合等、検査対象物における内部の空間を挟んだ、γ線の照射方向の延長線上における２箇所で、それぞれの部分の厚さを検出することができる。 According to this aspect, when the inspection object is a pipe, the thickness of each part is detected at two locations on the extended line in the irradiation direction of the γ-ray with the internal space in the inspection object interposed therebetween. Can do.
本発明の第４の態様は、第１〜第３の態様のいずれか一つに記載する非破壊検査方法において、前記γ線は、超短パルスレーザ光に基づき発生させることを特徴とする非破壊検査方法にある。 According to a fourth aspect of the present invention, in the nondestructive inspection method according to any one of the first to third aspects, the γ-ray is generated based on an ultrashort pulse laser beam. Destructive inspection method.
本態様によれば、比較的容易に発生し得る超短パルスレーザ光を利用しているので、発生するγ線も超短パルスのγ線となり、検査対象物の状態を容易かつ高精度に検査し得る。 According to this aspect, since the ultra-short pulse laser beam that can be generated relatively easily is used, the generated γ-ray also becomes an ultra-short pulse γ-ray, and the state of the inspection object can be inspected easily and with high accuracy. Can do.
本発明の第５の態様は、第４の態様に記載する非破壊検査方法において、前記γ線は、超短パルスレーザ光と電子線との衝突により発生するレーザ・コンプトン散乱γ線であることを特徴とする非破壊検査方法にある。 According to a fifth aspect of the present invention, in the nondestructive inspection method according to the fourth aspect, the γ rays are laser Compton scattered γ rays generated by collision between an ultrashort pulse laser beam and an electron beam. Is a non-destructive inspection method characterized by
本態様によれば、単色でエネルギ分布の広がりを可及的に抑制して時間軸に関する幅を可及的に縮小した超短パルスのγ線を得ることができる。 According to this aspect, it is possible to obtain γ-rays of ultrashort pulses in which the spread of the energy distribution is suppressed as much as possible with a single color and the width with respect to the time axis is reduced as much as possible.
本発明の第６の態様は、第４または第５の態様に記載する非破壊検査方法において、前記パルスの幅は、前記散乱γを薄膜コンバータで電子線に変換するとともに、前記電子線の移動により発生するチェレンコフ光を光カー効果媒質に入射させる一方、前記超短パルスレーザ光の一部を前記光カー効果媒質に入射させるとともに、入射させる迄の時間を遅延させて時間軸方向のスキャンを行ないつつ前記光カー効果媒質の屈折率を変化させることによりマスクの所定位置に透孔を介して入射する前記チェレンコフ光を光検出器で検出し、前記光検出器が検出する前記チェレンコフ光に基づき検出することを特徴とする非破壊検査方法にある。 According to a sixth aspect of the present invention, in the nondestructive inspection method according to the fourth or fifth aspect, the width of the pulse is converted from the scattered γ to an electron beam by a thin film converter and the movement of the electron beam. While making the Cherenkov light generated by the laser beam incident on the optical Kerr effect medium, a part of the ultrashort pulse laser beam is incident on the optical Kerr effect medium, and the time until the incident is delayed to scan in the time axis direction. The Cherenkov light incident on a predetermined position of the mask through a through hole is detected by a photodetector by changing the refractive index of the optical Kerr effect medium while performing, and based on the Cherenkov light detected by the photodetector It is a nondestructive inspection method characterized by detecting.
本態様によれば、検出する散乱γ線信号のパルスの幅がｐｓ（ピコ秒）オーダーの時間分解能を要する場合でも適切に対処し得、検査対象物のわずかな減肉等も確実かつ高精度に検出し得る。さらに、本態様によれば、超短パルスレーザ光の一部で光カー効果媒質の屈折率を変化させているので、光カー効果媒質に入射される超短パルスレーザ光と前記チェレンコフ光との間での入射タイミングのズレに基づくジッタの発生を未然に防止し得る。 According to this aspect, even when the pulse width of the scattered γ-ray signal to be detected requires a time resolution of the order of ps (picoseconds), it can be appropriately dealt with, and slight thinning of the inspection object can be reliably and accurately performed. Can be detected. Further, according to this aspect, since the refractive index of the optical Kerr effect medium is changed by a part of the ultrashort pulse laser beam, the ultrashort pulse laser beam incident on the optical Kerr effect medium and the Cherenkov light It is possible to prevent the occurrence of jitter based on the deviation of the incident timing between the two.
本発明の第７の態様は、第４または第５の態様に記載する非破壊検査方法において、前記パルスの幅は、前記散乱γ線を薄膜コンバータで電子線に変換するとともに、前記電子線に前記超短パルスレーザ光の一部を照射することにより発生するトムソン散乱光に基づく光信号により検出することを特徴とする非破壊検査方法にある。 According to a seventh aspect of the present invention, in the nondestructive inspection method according to the fourth or fifth aspect, the width of the pulse is changed from the scattered γ-ray to an electron beam by a thin film converter, In the nondestructive inspection method, detection is performed by an optical signal based on Thomson scattered light generated by irradiating a part of the ultrashort pulse laser beam.
本態様によれば、検出する散乱γ線信号のパルスの幅がｐｓ（ピコ秒）オーダーの時間分解能を要する場合でも適切に対処し得、検査対象物のわずかな減肉等も確実かつ高精度に検出し得る。さらに、本態様によれば、超短パルスレーザ光の一部でトムソン散乱光を発生させているので、トムソン散乱光を発生させる超短パルスレーザ光と電子線との相互作用のタイミングのズレに基づくジッタの発生を未然に防止し得る。 According to this aspect, even when the pulse width of the scattered γ-ray signal to be detected requires a time resolution of the order of ps (picoseconds), it can be appropriately dealt with, and slight thinning of the inspection object can be reliably and accurately performed. Can be detected. Further, according to this aspect, since the Thomson scattered light is generated by a part of the ultrashort pulse laser light, the timing of the interaction between the ultrashort pulse laser light that generates the Thomson scattered light and the electron beam is shifted. The occurrence of jitter based on this can be prevented beforehand.
本発明の第８の態様は、第６または第７の態様に記載する非破壊検査方法において、前記電子線は、前記薄膜コンバータで変換されたコンプトン散乱電子線を使用するとともに、前記コンプトン散乱電子線を、絞りを通過させることにより特定のエネルギのコンプトン散乱電子線を選択したものであることを特徴とする非破壊検査方法にある。 According to an eighth aspect of the present invention, in the nondestructive inspection method according to the sixth or seventh aspect, the electron beam uses a Compton scattered electron beam converted by the thin film converter, and the Compton scattered electron is used. The nondestructive inspection method is characterized in that a Compton scattered electron beam having a specific energy is selected by passing a line through a diaphragm.
本態様によれば、電子線を特定の方向に反射されるコンプトン散乱電子線を絞りで絞っているので、チェレンコフ光やトムソン散乱光を生成するための電子線のエネルギ分布の広がりを抑制して本来の尖鋭な散乱γ線信号を求めることができる。 According to this aspect, since the Compton scattered electron beam that reflects the electron beam in a specific direction is narrowed down by the diaphragm, the spread of the energy distribution of the electron beam for generating Cherenkov light and Thomson scattered light is suppressed. The original sharp scattered γ-ray signal can be obtained.
本発明の第９の態様は、検査対象物に向けてγ線を照射するγ線源と、前記照射により検査対象物においてコンプトン後方散乱に起因して散乱された散乱γ線を検出し、さらに前記散乱γ線の時間軸上の信号強度を表す散乱γ線信号に基づき前記検査対象物の厚さに対応する部分のパルスの幅を検出して前記検査対象物の厚さに関するデータを検出する検出手段とを有することを特徴とする非破壊検査装置にある。 According to a ninth aspect of the present invention, a γ-ray source that irradiates γ rays toward the inspection object, and a scattered γ-ray that is scattered due to Compton backscattering in the inspection object due to the irradiation, Based on the scattered γ-ray signal representing the signal intensity of the scattered γ-ray on the time axis, the width of the pulse corresponding to the thickness of the inspection object is detected to detect data relating to the thickness of the inspection object. And a detection means.
本態様によれば、散乱γ線の時間軸上の強度を表す散乱γ線信号、すなわち散乱γ線の時間変化に基づく信号を利用しているので、高精度のコリメート手段を用意することなく、前記散乱γ線のエネルギ（散乱角度）が多少異なっていてもある程度広い範囲の散乱γ線に基づく散乱γ線信号を生成することができる。この結果、所望の強度の散乱γ線信号を容易に得ることができ、散乱γ線信号に基づくパルスの幅の検出を通して検査対象物の所望の厚さ情報を容易かつ適切に得ることができる。 According to this aspect, since the scattered γ-ray signal representing the intensity of the scattered γ-ray on the time axis, that is, a signal based on the time change of the scattered γ-ray is used, without preparing a highly accurate collimating means, Even if the energy (scattering angle) of the scattered γ-rays is slightly different, a scattered γ-ray signal based on the scattered γ-rays in a wide range can be generated. As a result, a scattered γ-ray signal having a desired intensity can be easily obtained, and desired thickness information of the inspection object can be easily and appropriately obtained through detection of a pulse width based on the scattered γ-ray signal.
本発明の第１０の態様は、第９の態様に記載する非破壊検査装置において、前記検出手段は、前記検査対象物の標準試料に基づく前記散乱γ線信号における前記パルスの幅に関する標準データを記憶している標準データ記憶部と、前記検査対象物における前記標準試料の対応部分の前記散乱γ線信号に基づき検出した前記パルスの幅である実測データを記憶している実測データ記憶部と、前記標準データと実測データとを比較して所定の演算を行なうことにより、前記検査対象物の状態を検出する比較演算部とを有することを特徴とする非破壊検査装置にある。 According to a tenth aspect of the present invention, in the nondestructive inspection apparatus according to the ninth aspect, the detection means obtains standard data relating to the width of the pulse in the scattered γ-ray signal based on a standard sample of the inspection object. A stored standard data storage unit; and an actual measurement data storage unit that stores actual measurement data that is the width of the pulse detected based on the scattered γ-ray signal of the corresponding portion of the standard sample in the inspection object; A non-destructive inspection apparatus having a comparison operation unit that detects a state of the inspection object by comparing the standard data with actual measurement data and performing a predetermined operation.
本態様によれば、検査対象物で得られる散乱γ線信号におけるパルスの幅と標準試料で得られる散乱γ線信号におけるパルスの幅とを比較することにより容易に検査対象物の特定部位の減肉等の状態を検出し得る。 According to this aspect, by comparing the pulse width in the scattered γ-ray signal obtained from the inspection object with the pulse width in the scattered γ-ray signal obtained from the standard sample, it is possible to easily reduce the specific part of the inspection object. The state of meat or the like can be detected.
本発明の第１１の態様は、第９または第１０の態様に記載する非破壊検査装置において、前記散乱γ線信号は、前記検査対象物における前記γ線の照射側の面とその反対側の面との間の厚さである第１の厚さに対応する第１のパルス、および前記γ線の照射方向の延長線上で前記γ線の照射側の他の面とその反対側の他の面との間の厚さである第２の厚さに対応する第２のパルスとを含むことを特徴とする非破壊検査装置にある。 An eleventh aspect of the present invention is the nondestructive inspection apparatus according to the ninth or tenth aspect, wherein the scattered γ-ray signal is a surface on the irradiation side of the γ-ray of the inspection object and the opposite side thereof. A first pulse corresponding to a first thickness which is a thickness between the surface and another surface on the irradiation side of the γ-ray on the extended line in the irradiation direction of the γ-ray and another on the opposite side And a second pulse corresponding to a second thickness which is a thickness between the first and second surfaces.
本態様によれば、検査対象物が配管である場合等、検査対象物における内部の空間を挟んだ、γ線の照射方向の延長線上における２箇所で、それぞれの部分の厚さを検出することができる。 According to this aspect, when the inspection object is a pipe, the thickness of each part is detected at two locations on the extended line in the irradiation direction of the γ-ray with the internal space in the inspection object interposed therebetween. Can do.
本発明の第１２の態様は、第９〜第１１の態様いずれか一つに記載する非破壊検査装置において、前記γ線源は、超短パルスレーザ光に基づき前記γ線を発生させるものであることを特徴とする非破壊検査装置にある。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the nondestructive inspection apparatus according to any one of the ninth to eleventh aspects, the γ-ray source generates the γ-ray based on an ultrashort pulse laser beam. There is a non-destructive inspection apparatus characterized by being.
本態様によれば、比較的容易に発生し得る超短パルスレーザ光を利用しているので、発生するγ線も超短パルスのγ線となり、検査対象物の状態を容易かつ高精度に検査し得る。 According to this aspect, since the ultra-short pulse laser beam that can be generated relatively easily is used, the generated γ-ray also becomes an ultra-short pulse γ-ray, and the state of the inspection object can be inspected easily and with high accuracy. Can do.
本発明の第１３の態様は、第１２の態様に記載する非破壊検査装置において、前記γ線源は、超短パルスレーザ光と電子線との衝突により発生するレーザ・コンプトン散乱γ線を発生するものであることを特徴とする非破壊検査装置にある。 A thirteenth aspect of the present invention is the nondestructive inspection apparatus according to the twelfth aspect, wherein the γ-ray source generates laser Compton scattered γ-rays generated by collision between an ultrashort pulse laser beam and an electron beam. It is in the nondestructive inspection apparatus characterized by what it does.
本態様によれば、単色でエネルギ分布の広がりを可及的に抑制して時間軸に関する幅を可及的に縮小した超短パルスのγ線を得ることができる。 According to this aspect, it is possible to obtain γ-rays of ultrashort pulses in which the spread of the energy distribution is suppressed as much as possible with a single color and the width with respect to the time axis is reduced as much as possible.
本発明の第１４の態様は、第１２または第１３の態様に記載する非破壊検査装置において、前記検出手段は、前記散乱γ線を電子線に変換する薄膜コンバータと、前記電子線の移動により発生するチェレンコフ光が入射される光カー効果媒質と、前記超短パルスレーザ光の一部を分岐する分岐手段と、前記分岐手段で分岐された前記超短パルスレーザ光の伝搬時間を制御して前記光カー効果媒質に入射させる遅延手段と、前記超短パルスレーザ光により屈折率が変化する光カー効果媒質で屈折された前記チェレンコフ光をマスクの透孔を介して入射させる光検出部とを備えていることを特徴とする非破壊検査装置にある。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the nondestructive inspection apparatus according to the twelfth or thirteenth aspect, the detection means includes a thin film converter that converts the scattered γ rays into an electron beam, and movement of the electron beam. An optical Kerr effect medium to which the generated Cherenkov light is incident; branching means for branching a part of the ultrashort pulse laser light; and a propagation time of the ultrashort pulse laser light branched by the branching means A delay means for making the optical Kerr effect medium incident; and a light detecting unit for making the Cherenkov light refracted by the optical Kerr effect medium whose refractive index is changed by the ultrashort pulse laser light enter through a through hole of a mask. It is in the nondestructive inspection device characterized by having.
本態様によれば、検出する散乱γ線信号のパルスの幅がｐｓ（ピコ秒）オーダーの時間分解能を要する場合でも適切に対処し得、検査対象物のわずかな減肉等も確実かつ高精度に検出し得る。さらに、本態様によれば、超短パルスレーザ光の一部で光カー効果媒質の屈折率を変化させているので、光カー効果媒質に入射される超短パルスレーザ光と前記チェレンコフ光との間での入射タイミングのズレに基づくジッタの発生を未然に防止し得る。 According to this aspect, even when the pulse width of the scattered γ-ray signal to be detected requires a time resolution of the order of ps (picoseconds), it can be appropriately dealt with, and slight thinning of the inspection object can be reliably and accurately performed. Can be detected. Further, according to this aspect, since the refractive index of the optical Kerr effect medium is changed by a part of the ultrashort pulse laser beam, the ultrashort pulse laser beam incident on the optical Kerr effect medium and the Cherenkov light It is possible to prevent the occurrence of jitter based on the deviation of the incident timing between the two.
本発明の第１５の態様は、第１２または第１３の態様に記載する非破壊検査装置において、前記検出手段は、前記散乱γ線を電子線に変換する薄膜コンバータと、前記超短パルスレーザ光の一部を分岐する分岐手段と、前記分岐手段で分岐された前記超短パルスレーザ光の伝搬時間を制御する遅延手段と、前記伝搬時間が制御された前記超短パルスレーザ光と前記電子線との相互作用により形成されるトムソン散乱光に基づく光信号を検出する光検出部とを備えていることを特徴とする非破壊検査装置にある。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the nondestructive inspection apparatus according to the twelfth or thirteenth aspect, the detection means includes a thin film converter that converts the scattered γ rays into an electron beam, and the ultrashort pulse laser beam. Branching means for branching a part of the laser beam, delay means for controlling the propagation time of the ultrashort pulse laser beam branched by the branching means, the ultrashort pulse laser light with the controlled propagation time and the electron beam A non-destructive inspection apparatus comprising: a light detection unit that detects an optical signal based on Thomson scattered light formed by the interaction with the Thomson scattering light.
本態様によれば、検出する散乱γ線信号のパルスの幅がｐｓ（ピコ秒）オーダーの時間分解能を要する場合でも適切に対処し得、検査対象物のわずかな減肉等も確実かつ高精度に検出し得る。さらに、本態様によれば、超短パルスレーザ光の一部でトムソン散乱光を発生させているので、トムソン散乱光を発生させる超短パルスレーザ光と電子線との相互作用のタイミングのズレに基づくジッタの発生を未然に防止し得る。 According to this aspect, even when the pulse width of the scattered γ-ray signal to be detected requires a time resolution of the order of ps (picoseconds), it can be appropriately dealt with, and slight thinning of the inspection object can be reliably and accurately performed. Can be detected. Further, according to this aspect, since the Thomson scattered light is generated by a part of the ultrashort pulse laser light, the timing of the interaction between the ultrashort pulse laser light that generates the Thomson scattered light and the electron beam is shifted. The occurrence of jitter based on this can be prevented beforehand.
本発明の第１６の態様は、第１４または第１５の態様に記載する非破壊検査装置において、前記薄膜コンバータで変換した特定のエネルギのコンプトン散乱電子線を通過させる絞り手段を、さらに有することを特徴とする非破壊検査装置にある。 A sixteenth aspect of the present invention is the nondestructive inspection apparatus according to the fourteenth or fifteenth aspect, further comprising a diaphragm means for allowing the Compton scattered electron beam having a specific energy converted by the thin film converter to pass therethrough. The characteristic non-destructive inspection device.
本態様によれば、コンプトン散乱電子線に変換した電子線を絞り手段で絞っているので、チェレンコフ光やトムソン散乱光を生成するための電子線のエネルギ分布の広がりを抑制して本来の尖鋭な散乱γ線信号を求めることができる。 According to this aspect, since the electron beam converted into the Compton scattered electron beam is focused by the aperture means, the spread of the energy distribution of the electron beam for generating Cherenkov light and Thomson scattered light is suppressed, and the original sharp A scattered γ-ray signal can be obtained.
本発明によれば、検査対象物に衝突して散乱する散乱γ線、特に後方散乱γ線の強度の時間変化を利用して検査対象物の状態で変化するパルス信号の幅を検出しているので、γ線源と検出器とを検査対象物に対して同じ側に配設することができる。この結果、γ線源と検出器との配設条件の緩和を図ることができ、簡便かつ適正な所定の非破壊検査を行うことができる。 According to the present invention, the width of the pulse signal that changes in the state of the inspection object is detected by using the temporal change in the intensity of scattered γ-rays that collide with the inspection object and scatter, particularly the backscattered γ-rays. Therefore, the γ-ray source and the detector can be arranged on the same side with respect to the inspection object. As a result, the arrangement conditions of the γ-ray source and the detector can be relaxed, and a simple and appropriate predetermined nondestructive inspection can be performed.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、各図において、同一部分には、同一番号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same number is attached to the same part, and duplicate explanation is omitted.
＜第１の実施の形態＞
図２は本発明の第１の実施の形態に係る図で、同図（ａ）はその非破壊検査装置を示すブロック図、同図（ｂ）はその検出手段で検出される散乱γ線信号を示す波形図である。
図２（ａ）に示すように、本形態に係るγ線源１は、検査対象物３に向けてγ線を照射する。一方、検出手段２は、前記照射により検査対象物３においてコンプトン後方散乱に起因して散乱された散乱γ線を検出する。さらに、検出手段２では、前記散乱γ線の時間軸上の信号強度（検出手段２に入射した光子の数に比例する）を表す散乱γ線信号に基づき前記検査対象物の厚さに対応する部分である領域Ｉ,IIのパルスの幅を検出して検査対象物３の肉厚に関するデータを検出する。ここで、パルス幅の特定方法に関しては、特別な制限はない。例えば散乱γ信号のピーク値に対し信号強度が所定の割合（例えば５０％）となる２点間の時間軸方向の距離（Ｌ）を光速（ｃ）で除した値である時間幅をパルス幅とすることが考えられる（以下、各実施の形態等において同じ。）。
<First Embodiment>
FIG. 2 is a diagram according to the first embodiment of the present invention, where FIG. 2A is a block diagram showing the nondestructive inspection apparatus, and FIG. 2B is a scattered γ-ray signal detected by the detecting means. FIG.
As shown in FIG. 2A, the γ-ray source 1 according to this embodiment irradiates the inspection object 3 with γ-rays. On the other hand, the detection means 2 detects scattered γ-rays that are scattered due to Compton backscattering in the inspection object 3 by the irradiation. Further, the detection means 2 corresponds to the thickness of the inspection object based on the scattered γ-ray signal representing the signal intensity on the time axis of the scattered γ-ray (proportional to the number of photons incident on the detection means 2). Data relating to the thickness of the inspection object 3 is detected by detecting the pulse widths of the regions I and II which are portions. Here, there is no particular limitation on the method for specifying the pulse width. For example, the time width, which is a value obtained by dividing the distance (L) in the time axis direction between two points where the signal intensity is a predetermined ratio (for example, 50%) with respect to the peak value of the scattered γ signal by the speed of light (c), is the pulse width. (It is the same in each embodiment below).
図２（ａ）に示す検査対象物３は、配管である。したがって、このとき得られる散乱γ線信号は、図２（ｂ）に示すように、検査対象物３におけるγ線の照射側（γ線源１側）の面とその反対側の面との間の厚さである第１の厚さに対応する領域Ｉの第１のパルス、および前記γ線の照射方向の延長線上で前記γ線の照射側の他の面とその反対側の他の面との間の厚さである第２の厚さに対応する領域IIの第２のパルスとを含む。本形態の如く２種類のパルスを含む場合は、配管や、コンクリート構造物中の空隙等、検査対象物３における内部の空間を挟んだ、γ線の照射方向の延長線上における２箇所で、それぞれの部分の厚さを検出することができるので、かかる検査対象物３の非破壊検査に適用して有用なものとなる。 Inspection object 3 shown in Drawing 2 (a) is piping. Therefore, as shown in FIG. 2B, the scattered γ-ray signal obtained at this time is between the surface on the γ-ray irradiation side (γ-ray source 1 side) of the inspection object 3 and the opposite surface. The first pulse of the region I corresponding to the first thickness, which is the thickness of the γ-ray, and the other surface on the γ-ray irradiation side and the other surface on the opposite side on the extended line in the γ-ray irradiation direction And a second pulse of region II corresponding to a second thickness that is between the first and second. When two types of pulses are included as in the present embodiment, two locations on the extension line in the irradiation direction of γ-rays sandwiching the internal space in the inspection object 3 such as a pipe and a gap in a concrete structure, respectively. Therefore, the present invention is useful when applied to the non-destructive inspection of the inspection object 3.
本形態における検出手段２は、検査対象物３の標準試料に基づく散乱γ線信号におけるパルスの幅に関する標準データを記憶している標準データ記憶部と、検査対象物３における標準試料の対応部分の散乱γ線信号に基づき検出したパルスの幅である実測データを記憶している実測データ記憶部と、前記標準データと実測データとを比較して所定の演算を行なうことにより、検査対象物３の状態を検出する比較演算部とを有している。 The detection means 2 in this embodiment includes a standard data storage unit that stores standard data related to the pulse width in the scattered γ-ray signal based on the standard sample of the inspection object 3, and a corresponding part of the standard sample in the inspection object 3. By comparing the standard data and the actual measurement data with the actual measurement data storage unit storing the actual measurement data that is the width of the pulse detected based on the scattered γ-ray signal, a predetermined calculation is performed. And a comparison operation unit for detecting the state.
この結果、検査対象物３で得られる散乱γ線信号におけるパルスの幅と標準試料で得られる散乱γ線信号におけるパルスの幅とを比較することにより容易に検査対象物３の特定部位の減肉等（図２（ｂ）参照）の状態を検出し得る。 As a result, by comparing the pulse width in the scattered γ-ray signal obtained from the inspection object 3 with the pulse width in the scattered γ-ray signal obtained from the standard sample, thinning of a specific part of the inspection object 3 can be easily performed. Etc. (see FIG. 2B) can be detected.
本形態によれば、図２（ａ）に示すように、γ線源１からは、本形態における検査対象物３に向けてγ線が照射される。かかるγ線の照射により検査対象物３においてコンプトン後方散乱が発生する。γ線源１と同じ側に配設された検出手段２にはコンプトン後方散乱により散乱された散乱γ線が入射される。散乱γ線は、検出手段２で時間軸上の強度を表す散乱γ線信号に変換される。ここで、γ線源１および検出手段２の位置をｚ＝０としてγ線の照射方向に沿う各位置迄の距離をｚ＝Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４とするとき、Ｌ１は検査対象物３のγ線源１側の外周面、Ｌ２は検査対象物３のγ線源１側の内周面、Ｌ３は検査対象物３のγ線源１と反対側の内周面、Ｌ４は検査対象物３のγ線源１と反対側の外周面であり、Ｌ１とＬ２との間がγ線源１側の検査対象物３の壁の厚さ（領域Ｉ）、Ｌ３とＬ４との間がγ線源１と反対側の検査対象物３の壁の厚さ（領域II）となる。 According to this form, as shown to Fig.2 (a), the gamma ray is irradiated from the gamma ray source 1 toward the test object 3 in this form. Compton backscattering occurs in the inspection object 3 due to such γ-ray irradiation. Scattered γ-rays scattered by Compton backscattering are incident on the detection means 2 disposed on the same side as the γ-ray source 1. The scattered γ-ray is converted into a scattered γ-ray signal representing the intensity on the time axis by the detection means 2. Here, when the position of the γ-ray source 1 and the detection means 2 is z = 0, and the distance to each position along the γ-ray irradiation direction is z = L1, L2, L3, L4, L1 is the inspection object 3 The outer peripheral surface of the γ-ray source 1 side, L2 is the inner peripheral surface of the inspection object 3 on the γ-ray source 1 side, L3 is the inner peripheral surface of the inspection object 3 opposite to the γ-ray source 1, and L4 is the inspection object The outer peripheral surface of the object 3 on the side opposite to the γ-ray source 1, the space between L1 and L2 is the wall thickness (region I) of the inspection object 3 on the γ-ray source 1 side, and the space between L3 and L4 This is the wall thickness (region II) of the inspection object 3 opposite to the γ-ray source 1.
上述の如くコンプトン後方散乱により得られる散乱γ線信号を、横軸に時間を採り、縦軸に信号強度を採って示す図２（ｂ）を参照すれば、散乱γ線信号は、Ｌ１とＬ２との間（γ線の往復時間が（（２×Ｌ１）／ｃ）と（（２×Ｌ２）／ｃ）との間）で信号強度が大きくなり、またＬ３とＬ４との間（γ線の往復時間が（（２×Ｌ３）／ｃ）と（（２×Ｌ４）／ｃ）との間）で信号強度が大きくなるという２個のパルスを含む信号となることが分かる。そして、かかるパルスの時間幅が、検査対象物３のγ線源１側の壁の厚さに対応するとともに、検査対象物３のγ線源１と反対側の壁の厚さに対応している。したがって、散乱γ線信号の２個の各パルスの幅を検出手段２で検出することにより領域Ｉ,IIの厚さを検出することができる。 Referring to FIG. 2 (b) showing the scattered γ-ray signal obtained by Compton backscattering as described above, with time on the horizontal axis and signal intensity on the vertical axis, the scattered γ-ray signals are represented by L1 and L2. (The round-trip time of γ-rays is between ((2 × L1) / c) and ((2 × L2) / c)), and between L3 and L4 (γ-rays) It can be seen that the signal includes two pulses in which the signal strength increases between (2 × L3) / c and ((2 × L4) / c). The pulse width corresponds to the thickness of the wall of the inspection object 3 on the γ-ray source 1 side and also corresponds to the thickness of the wall of the inspection object 3 on the side opposite to the γ-ray source 1. Yes. Therefore, the thickness of the regions I and II can be detected by detecting the width of each of the two pulses of the scattered γ-ray signal by the detection means 2.
ここで、検査対象物３の内周面に減肉が発生している場合には、領域Ｉ,IIのパルスの幅が小さくなるので、かかるパルスの幅に基づき減肉の程度を検出することができる。 Here, when the thinning has occurred on the inner peripheral surface of the inspection object 3, the width of the pulse in the regions I and II becomes small, and therefore the degree of thinning is detected based on the width of the pulse. Can do.
＜第２の実施の形態＞
検査対象物３である配管の内径を、例えば１５ｃｍとすると、γ線の往復経路が約３０ｃｍとなる。したがって、これを光速ｃで割れば、３０ｃｍ÷（３×１０８（ｍ／ｓ））＝１ｎｓとなる。そこで、例えば１．５ｍｍの減肉を検出するためには、往復経路が３ｍｍであるので、３ｍｍ÷（３×１０８（ｍ／ｓ））＝１０ｐｓとなり、この場合には、ｐｓオーダーの時間分解能を有する必要がある。すなわち、γ線源としては、超短パルスのγ線を発生する必要がある。また、検出手段もγ線源に合わせて十分な時間分解能を有するものとする必要がある。
<Second Embodiment>
If the inner diameter of the pipe that is the inspection object 3 is 15 cm, for example, the reciprocal path of γ rays is about 30 cm. Therefore, when this is divided by the speed of light c, 30 cm ÷ (3 × 10 8 (m / s)) = 1 ns. Therefore, for example, in order to detect a thinning of 1.5 mm, since the reciprocation path is 3 mm, 3 mm ÷ (3 × 10 8 (m / s)) = 10 ps. It needs to have resolution. That is, as a γ-ray source, it is necessary to generate γ rays of ultrashort pulses. Also, the detection means needs to have sufficient time resolution in accordance with the γ-ray source.
そこで、図３にブロック図を示す本形態に係る非破壊検査装置では、γ線源１１を、超短パルスレーザ光と電子線との衝突によりレーザ・コンプトン散乱γ線を発生するものとした。一方、γ線源１１から照射するレーザ・コンプトン散乱γ線がｐｓオーダーの超短パルスであったとしても検出手段１２の減衰時間が長い場合には、ｐｓオーダーの時間分解は厳しくなる。 Therefore, in the nondestructive inspection apparatus according to the present embodiment, the block diagram of which is shown in FIG. 3, the γ-ray source 11 is configured to generate laser Compton scattered γ-rays by collision of an ultrashort pulse laser beam with an electron beam. On the other hand, even if the laser Compton scattered γ-rays emitted from the γ-ray source 11 are ultrashort pulses of the ps order, if the decay time of the detection means 12 is long, the time resolution of the ps order becomes severe.
この点を図４に基づきさらに詳細に説明する。図４（ａ）は理想的な散乱γ線信号を示す波形図であり、図２（ｂ）と同一の波形である。一方、図４（ｂ）に示す波形は、検出手段１２における減衰時間が長い場合に得られる波形であるが、この場合（本形態においてｐｓオーダーの時間分解能を有していない場合）には、減衰時定数が充分小さくならず、検査対象物３の領域Ｉに対応するパルスが尾を引く結果、領域IIに対応するパルスを峻別することができなくなる。 This point will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 4A is a waveform diagram showing an ideal scattered γ-ray signal, which is the same waveform as FIG. On the other hand, the waveform shown in FIG. 4B is a waveform obtained when the decay time in the detection means 12 is long. In this case (in this embodiment, when the time resolution is not ps order), The attenuation time constant is not sufficiently small, and the pulse corresponding to the region I of the inspection object 3 has a tail, so that the pulse corresponding to the region II cannot be distinguished.
そこで、本形態において入射した散乱γ線に基づき所定の散乱γ線信号を生成する検出手段１２は、ストリークカメラを有するものとした。すなわち、本形態における検出手段１２は、図５に示すように、コンプトン散乱γ線を、例えば厚さが０．５ｍｍのタングステン板１４に照射して発生する電子や陽電子を、さらに例えば厚さが１ｍｍのアクリル板１５に照射することにより発生するチェレンコフ光をストリークカメラ１６に入射させている。ストリークカメラ１６は、光が受光部を幅方向に横切る時間差をもとに、光の点滅の時間的な側面を受光部上の空間的な表示に変換することで、動作する。すなわち、まず、光のパルスが細いスリットを通過する。そして、最初に受光部に到着した光子があたった位置と後から到着した光子の位置とのスリット垂直方向の偏差を得、結果として生じるイメージを表す光のストリーク（線条）から光パルスの持続時間やその他の時間的特性を観測する。 Therefore, the detection means 12 for generating a predetermined scattered γ-ray signal based on the scattered γ-rays incident in this embodiment has a streak camera. That is, as shown in FIG. 5, the detection means 12 in the present embodiment emits electrons and positrons generated by irradiating a tungsten plate 14 having a thickness of 0.5 mm, for example, with Compton scattered γ rays, and further has a thickness, for example. Cherenkov light generated by irradiating the 1 mm acrylic plate 15 is incident on the streak camera 16. The streak camera 16 operates by converting the temporal side of the blinking of light into a spatial display on the light receiving unit based on the time difference in which light crosses the light receiving unit in the width direction. That is, first, a light pulse passes through a thin slit. Then, the deviation of the vertical direction of the slit between the position of the first photon that arrived at the light receiving unit and the position of the photon that arrived later is obtained, and the duration of the light pulse from the resulting light streak representing the image. Observe time and other temporal characteristics.
かかるストリークカメラ１６により、前記チェレンコフ光を取込んでパルスの幅を検出する。このときのストリークカメラ１６は、サブピコ秒の時間分解能を有する。 The streak camera 16 takes in the Cherenkov light and detects the pulse width. The streak camera 16 at this time has a sub-picosecond time resolution.
かかる本形態によれば、検出する散乱γ線信号のパルスの幅がｐｓ（ピコ秒）オーダーの時間分解能を要する場合でも適切に対処し得、検査対象物３のわずかな減肉等も確実かつ高精度に検出し得る。 According to this embodiment, even when the pulse width of the scattered γ-ray signal to be detected requires a time resolution on the order of ps (picoseconds), it can be appropriately dealt with, and a slight thinning of the inspection object 3 can be reliably and reliably performed. It can be detected with high accuracy.
なお、本実施の形態においては、線源１１を、超短パルスレーザ光と電子線との衝突によりレーザ・コンプトン散乱γ線を発生するものとしたが、これに限るものではない。既存の技術として確立されており、比較的容易に超短パルスを得ることができる超短パルスレーザ光を利用するものであれば、原則的に適用し得る。この場合の他の線源の例としては、超短パルスレーザ光をターゲットに照射して超短パルス電子線ないし制動輻射γ線であるレーザプラズマγ線を得るものであっても構わない。ただ、レーザコンプトン散乱γ線を適用した場合には、単色でエネルギ分布の広がりを可及的に抑制して時間軸に関する幅を可及的に縮小した超短パルスのγ線を得ることができるという利点はある。 In the present embodiment, the radiation source 11 generates laser Compton scattered γ-rays by the collision between the ultrashort pulse laser beam and the electron beam. However, the present invention is not limited to this. It is established as an existing technique and can be applied in principle as long as it uses an ultrashort pulse laser beam capable of obtaining an ultrashort pulse relatively easily. As another example of the radiation source in this case, a laser plasma γ ray which is an ultrashort pulse electron beam or a bremsstrahlung γ ray may be obtained by irradiating a target with an ultrashort pulse laser beam. However, when laser Compton scattered γ-rays are applied, it is possible to obtain γ-rays of ultrashort pulses with the width of the time axis reduced as much as possible by suppressing the spread of the energy distribution in a single color as much as possible. There is an advantage.
＜第３の実施の形態＞
第２の実施の形態の如くｐｓオーダーの時間分解能を有する検出手段を使用した場合には、超短パルスレーザ光を照射するタイミングと検出手段が前記超短パルスレーザ光に起因するコンプトン散乱γ線を取込むタイミングとのズレ、すなわち両者間のジッタが問題となる場合がある。この場合のジッタは、ｐｓ以下に抑制する必要がある。
<Third Embodiment>
When the detection means having a time resolution of the order of ps is used as in the second embodiment, the timing of irradiating the ultrashort pulse laser light and the Compton scattered γ-ray caused by the ultrashort pulse laser light are used as the detection means. There may be a problem with a deviation from the timing of taking in, that is, jitter between the two. In this case, the jitter needs to be suppressed to ps or less.
かかるジッタ対策を施した本形態に係る非破壊検査装置のブロック図を図６に示す。同図に示すように、本形態における検出手段２２は、図３に示す第２の実施の形態と同様に、レーザ・コンプトン散乱γ線を発生するγ線源１１を用いたが、そのレーザ光の光路の途中に、ミラーで形成したレーザ光の分岐手段２３を介在させた。このようにして分岐したレーザ光の一部を、検出手段２２において散乱γ線に基づき散乱γ線信号を形成する光検出部（図６には図示せず）を動作させるトリガとして利用している。 FIG. 6 shows a block diagram of the nondestructive inspection apparatus according to the present embodiment in which such jitter countermeasures are taken. As shown in the figure, the detecting means 22 in the present embodiment uses the γ-ray source 11 that generates laser Compton scattered γ-rays, as in the second embodiment shown in FIG. In the middle of the optical path, a laser beam branching means 23 formed by a mirror is interposed. A part of the laser beam branched in this way is used as a trigger for operating a light detection unit (not shown in FIG. 6) that forms a scattered γ-ray signal based on the scattered γ-rays in the detection means 22. .
本形態によれば、レーザ・コンプトン散乱γ線を発生するためのレーザ光の一部で検出手段２２の光検出部を動作させるようにしたので、超短パルスレーザ光の照射タイミングと光検出部による散乱γ線信号の取り込みタイミングとの間に発生するジッタを除去することができる。 According to the present embodiment, since the light detection unit of the detection means 22 is operated by a part of the laser light for generating the laser Compton scattered γ rays, the irradiation timing of the ultrashort pulse laser light and the light detection unit It is possible to remove the jitter that occurs during the timing of capturing the scattered γ-ray signal due to.
なお、実施の形態においても、第２の実施の形態と同様に、線源１１は、超短パルスレーザ光と電子線との衝突によりレーザ・コンプトン散乱γ線を発生するものとしたが、これに限定されない。 In the embodiment as well, as in the second embodiment, the radiation source 11 generates laser Compton scattered γ-rays by the collision between the ultrashort pulse laser beam and the electron beam. It is not limited to.
一方、検出手段２２は、分岐手段２３で分岐された超短パルスレーザ光を所定間隔でずらしながら時間軸上をスキャンすることにより検査対象物３の各部から散乱される散乱γ線に基づく散乱γ線信号を再現する。かかる検出手段２２の具体的な構成は、種々考えられるが、例えば次の２例を好適な実施例として挙げることができる。 On the other hand, the detection unit 22 scans the time axis while shifting the ultrashort pulse laser beam branched by the branching unit 23 at a predetermined interval, thereby scattering γ based on scattered γ rays scattered from each part of the inspection object 3. Reproduce the line signal. Various specific configurations of the detecting means 22 are conceivable. For example, the following two examples can be given as preferred examples.
＜第１の実施例＞
図７は、本実施例に係る検出手段を示すブロック図である。同図に示すように、本実施例における検出手段２２は、薄膜コンバータ２５、光カー効果媒質２６、光検出部２８および遅延手段２９を備えている。ここで、薄膜コンバータ２５は、レーザ・コンプトン散乱γ線を電子線に変換するもので、例えばＷ，Ｐｂ等で好適に形成することができる。光カー効果媒質２６は、前記電子線の移動により発生するチェレンコフ光が入射されるとともに、前記超短パルスレーザ光の入射により屈折率が変化する。この光カー効果媒質２６としては、例えばＣＳ２を使用することができる。
<First embodiment>
FIG. 7 is a block diagram showing the detection means according to the present embodiment. As shown in the figure, the detection means 22 in this embodiment includes a thin film converter 25, an optical Kerr effect medium 26, a light detection unit 28, and a delay means 29. Here, the thin film converter 25 converts laser Compton scattered γ-rays into electron beams, and can be suitably formed of W, Pb, or the like, for example. In the optical Kerr effect medium 26, Cherenkov light generated by the movement of the electron beam is incident, and the refractive index is changed by the incidence of the ultrashort pulse laser light. As the optical Kerr effect medium 26, for example, CS 2 can be used.
光検出部２８は、光カー効果媒質２６で屈折されたチェレンコフ光をマスク２７を介して入射させることにより、散乱γ線に基づく散乱γ線信号を生成する。ここで、チェレンコフ光の放射角度は屈折率に依存する。また、光カー効果媒質２６の屈折率変化は約２ｐｓ持続される。具体的に一例を挙げれば、１／（ｎβｅ）＝ｃｏｓ（θｃ）（ただし、ｎ；屈折率ＣＳ２＝１．６３、βｅ＝０．９５ ｆｏｒ ２００ｋｅＶ）となる。例えば、光カー効果媒質２６の屈折率が超短波レーザ光の照射で１％変化すると、放射角度θｃは約１°（δθｃ）変化する。したがって、θｃ＋（δθｃ）の位置にマスク２７の透孔２７Ａ，２７Ｂを形成しておけば、超短パルスレーザ光が光カー効果媒質２６に作用している間のみ（〜２ｐｓ）のγ線（電子線）を計測することができる。 The light detection unit 28 causes Cherenkov light refracted by the optical Kerr effect medium 26 to enter through the mask 27, thereby generating a scattered γ-ray signal based on the scattered γ-rays. Here, the radiation angle of Cherenkov light depends on the refractive index. Further, the refractive index change of the optical Kerr effect medium 26 is maintained for about 2 ps. To give a specific example, 1 / (nβ e ) = cos (θ c ) (where n: refractive index CS 2 = 1.63, β e = 0.95 for 200 keV). For example, when the refractive index of the optical Kerr effect medium 26 changes by 1% by the irradiation with the ultrashort laser beam, the radiation angle θ c changes by about 1 ° (δθ c ). Therefore, if the through holes 27A and 27B of the mask 27 are formed at the position of θ c + (δθ c ), only when the ultrashort pulse laser beam is acting on the optical Kerr effect medium 26 (˜2 ps). γ rays (electron beams) can be measured.
遅延手段２９は、分岐手段２３（図６参照）で分岐された一部の超短パルスレーザ光の伝搬時間を制御して光カー効果媒質２６に入射させる。さらに詳言すると、遅延手段２９は、反射手段である４枚のミラー２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄからなり、分岐手段２３（図６参照、以下同じ）で分岐された超短パルスレーザ光の一部をミラー２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄの順で順次反射させ、ミラー２４を介して光カー効果媒質２６に入射させている。ここで、相対向して配設されたミラー２９Ａ，２９Ｂおよびミラー２９Ｃ，２９Ｄ間の距離はμｍ単位で調整可能に形成してあり、分岐手段２３で分岐された超短パルスレーザ光が光カー効果媒質２６に入射される迄の光路長を調整し得るように構成してある。かかる調整により、分岐手段２３で分岐された超短パルスレーザ光が光カー効果媒質２６に入射される迄の時間を任意に遅延させることができる。このように超短パルスレーザ光に遅延をかけることにより時間軸方向のスキャンを行なうことが可能になる。すなわち、光カー効果媒質２６に入射されるタイミングを時間軸に沿い順次ずらして時間軸上で順次移動する各計測時点の散乱γ線信号を形成することができる。 The delay unit 29 controls the propagation time of a part of the ultrashort pulse laser beam branched by the branching unit 23 (see FIG. 6) and makes it enter the optical Kerr effect medium 26. More specifically, the delay means 29 includes four mirrors 29A, 29B, 29C, and 29D that are reflection means, and is one of the ultrashort pulse laser beams branched by the branch means 23 (see FIG. 6, the same applies hereinafter). The portions are sequentially reflected in the order of the mirrors 29A, 29B, 29C, and 29D, and are incident on the optical Kerr effect medium 26 via the mirror 24. Here, the distance between the mirrors 29A and 29B and the mirrors 29C and 29D arranged opposite to each other is formed so as to be adjustable in units of μm, and the ultrashort pulse laser beam branched by the branching unit 23 is the optical kerr. The optical path length until it enters the effect medium 26 can be adjusted. By such adjustment, the time until the ultrashort pulse laser beam branched by the branching unit 23 is incident on the optical Kerr effect medium 26 can be arbitrarily delayed. In this way, it is possible to perform scanning in the time axis direction by delaying the ultrashort pulse laser beam. That is, it is possible to form a scattered γ-ray signal at each measurement point that sequentially moves on the time axis by sequentially shifting the timing of incidence on the optical Kerr effect medium 26 along the time axis.
図８は散乱ガンマ線信号が、遅延機能を利用したスキャニングにより形成される際の態様を模式的に示す図であり、図２（ｂ）に示す領域Ｉの部分を拡大して示す説明図である。同図に示すように、遅延手段２９により超短パルスレーザ光の光路長を決定すればその光路長に対して時間軸の特定の一点で光カー効果媒質２６に超短パルスレーザ光が入射される。この超短パルスレーザ光の入射により光カー効果媒質の屈折率の変化に伴い放射角度が（θｃ＋（δθｃ））となる。したがって、このとき散乱γ線に基づき薄膜コンバータ２５で変換された電子線が光カー効果媒質２６から放射角度（θｃ＋（δθｃ））で放射される。この結果、電子線の強度で表わされる散乱ガンマ線信号の強度が光検出部２８で検出される。すなわち、時間軸上の特定の一点で超短パルスレーザ光が光カー効果媒質２６に作用している間開く時間軸上のゲートＧが形成され、当該ゲートＧが開いている間に光カー効果媒質２６に入射された電子線の強度（散乱γ線信号の強度）を検出するように構成してある。ここで、遅延手段２９を介して光カー効果媒質２６に入射された超短パルスレーザ光は散乱γ線を生成する超短パルスレーザ光の一部を分岐したものであるので、両者間にジッタを生じることはなく、時間軸上の特定の点における散乱γ線信号の強度を高精度に検出し得る。したがって、遅延手段２９により光路長を適宜調整することで時間軸上をスキャンしつつ各点での散乱γ線信号の強度を検出し得る。散乱γ線信号の強度は、図８に示すように、各ゲートＧにおけるヒストグラムの大きさとして表わされる。したがって、この信号強度を記憶手段に一旦記憶し、その後読み出すことにより散乱γ線信号を生成し、所定の信号処理を行うことによりパルス幅を検出することができる。 FIG. 8 is a diagram schematically showing an aspect when the scattered gamma ray signal is formed by scanning using a delay function, and is an explanatory diagram showing an enlarged portion of the region I shown in FIG. . As shown in the figure, when the optical path length of the ultrashort pulse laser beam is determined by the delay means 29, the ultrashort pulse laser beam is incident on the optical Kerr effect medium 26 at a specific point on the time axis with respect to the optical path length. The With the incidence of this ultrashort pulse laser beam, the radiation angle becomes (θ c + (δθ c )) as the refractive index of the optical Kerr effect medium changes. Accordingly, at this time, the electron beam converted by the thin film converter 25 based on the scattered γ-ray is radiated from the optical Kerr effect medium 26 at a radiation angle (θ c + (δθ c )). As a result, the intensity of the scattered gamma ray signal represented by the intensity of the electron beam is detected by the light detection unit 28. That is, a gate G on the time axis that is opened while the ultrashort pulse laser beam is acting on the optical Kerr effect medium 26 at a specific point on the time axis is formed, and the optical Kerr effect is generated while the gate G is open. The intensity of the electron beam incident on the medium 26 (the intensity of the scattered γ-ray signal) is detected. Here, since the ultrashort pulse laser beam incident on the optical Kerr effect medium 26 via the delay means 29 is a part of the ultrashort pulse laser beam that generates scattered γ-rays, jitter is generated between them. The intensity of the scattered γ-ray signal at a specific point on the time axis can be detected with high accuracy. Therefore, by appropriately adjusting the optical path length by the delay means 29, the intensity of the scattered γ-ray signal at each point can be detected while scanning on the time axis. The intensity of the scattered γ-ray signal is expressed as the size of the histogram at each gate G, as shown in FIG. Accordingly, this signal intensity is temporarily stored in the storage means and then read out to generate a scattered γ-ray signal, and the pulse width can be detected by performing predetermined signal processing.
かくして本実施例によれば、検出する散乱γ線信号のパルスの幅がｐｓ（ピコ秒）オーダーの時間分解能を要する場合でも適切に対処し得、検査対象物のわずかな減肉等も確実かつ高精度に検出し得るばかりでなく、超短パルスレーザ光の一部で光カー効果媒質２６の屈折率を変化させているので、光カー効果媒質２６に入射される超短パルスレーザ光とチェレンコフ光との間での入射タイミングのズレに基づくジッタの発生を未然に防止し得る。 Thus, according to the present embodiment, even when the pulse width of the scattered γ-ray signal to be detected requires a time resolution of the order of ps (picoseconds), it can be appropriately dealt with, and a slight thinning of the inspection object can be reliably and reliably performed. In addition to being able to detect with high accuracy, the refractive index of the optical Kerr effect medium 26 is changed by a part of the ultrashort pulse laser beam, so that the ultrashort pulse laser beam and the Cherenkov incident on the optical Kerr effect medium 26 are changed. It is possible to prevent the occurrence of jitter based on the deviation of the incident timing with respect to the light.
＜第２の実施例＞
図９は、本実施例に係る検出手段を示すブロック図である。同図に示すように、本実施例の検出手段２２は、レーザ・コンプトン散乱γ線をコンプトン散乱電子線に変換する薄膜コンバータ３０と、分岐手段２３で分岐された超短パルスレーザ光の伝搬時間を制御する光学的な遅延手段２９と、伝搬時間が制御された前記超短パルスレーザ光とコンプトン散乱電子線との相互作用により形成されるトムソン散乱光に基づく光信号を検出する光検出部３１とを備えている。ここで、遅延手段２９を通過した超短パルスレーザ光はミラー３３で反射され、さらに集光手段３２で集光させた超短パルスレーザ光をコンプトン散乱電子線に照射している。このように散乱γ線信号を生成させるトリガとなる超短パルスレーザ光を、集光手段３２を介してコンプトン散乱電子線に作用させるように構成することは必須ではないが、かかる構成により散乱γ線信号におけるパルスを尖鋭化することができる。
<Second embodiment>
FIG. 9 is a block diagram showing the detecting means according to the present embodiment. As shown in the figure, the detection means 22 of the present embodiment includes a thin film converter 30 that converts laser Compton scattered γ rays into Compton scattered electron beams, and the propagation time of the ultrashort pulse laser beam branched by the branching means 23. An optical delay means 29 for controlling the light and a light detector 31 for detecting an optical signal based on the Thomson scattered light formed by the interaction between the ultrashort pulse laser light whose propagation time is controlled and the Compton scattered electron beam. And. Here, the ultrashort pulse laser beam that has passed through the delay means 29 is reflected by the mirror 33, and the ultrashort pulse laser beam condensed by the condensing means 32 is irradiated to the Compton scattered electron beam. In this way, it is not essential that the ultrashort pulse laser beam serving as a trigger for generating the scattered γ-ray signal is applied to the Compton scattered electron beam via the condensing means 32. The pulses in the line signal can be sharpened.
さらに、本実施例においては、薄膜コンバータ３０と光検出部３１との間に絞り３４が配設してあり、薄膜コンバータ３０で反射された特定エネルギのコンプトン散乱電子線に絞り込んでトムソン散乱光を得るための超短パルスレーザ光を作用させるように構成してある。本実施例において絞り３４を設けることは必須ではないが、絞り３４を設けることにより、コンプトン散乱電子線のエネルギ分布の広がりを抑制して本来の尖鋭なコンプトン散乱γ線信号を光検出部３１で生成させることができる。 Further, in the present embodiment, a diaphragm 34 is disposed between the thin film converter 30 and the light detection unit 31, and the Thomson scattered light is narrowed down to the Compton scattered electron beam having a specific energy reflected by the thin film converter 30. The ultrashort pulse laser beam for obtaining is made to act. In the present embodiment, it is not essential to provide the diaphragm 34, but by providing the diaphragm 34, the spread of the energy distribution of the Compton scattered electron beam is suppressed, and the original sharp Compton scattered γ-ray signal is generated by the light detection unit 31. Can be generated.
一方、絞り３４は、図７に示す薄膜コンバータ２５と光カー効果媒質２６との間に配設しても良く、配設した場合には同様の効果を得る。ただ、一般的には、図９に示す薄膜コンバータ３０から光検出部３１に至る光路が、図７に示す薄膜コンバータ２５から光カー効果媒質２６に至る光路に較べて長いので、図９に示す本実施例の場合に適用してより大きな効果を奏する。光路長が長くなる程、電子線のエネルギ分布が広がってしまうので、かかる広がりを効果的に抑制する必要があるからである。 On the other hand, the diaphragm 34 may be disposed between the thin film converter 25 and the optical Kerr effect medium 26 shown in FIG. However, in general, the optical path from the thin film converter 30 shown in FIG. 9 to the light detection unit 31 is longer than the optical path from the thin film converter 25 to the optical Kerr effect medium 26 shown in FIG. The present embodiment is more effective when applied to the present embodiment. This is because the energy distribution of the electron beam becomes wider as the optical path length becomes longer, and it is necessary to effectively suppress such spread.
また、図７に示す第１の実施例において薄膜コンバータ２５を傾けることによりコンプトン散乱電子線を生成させ、かつ薄膜コンバータ２５と光カー効果媒質２６との間に絞り３４を配設しても良い。この場合には、本実施例（第２の実施例）と同様の作用・効果を得る。 In the first embodiment shown in FIG. 7, the Compton scattered electron beam may be generated by tilting the thin film converter 25, and the diaphragm 34 may be disposed between the thin film converter 25 and the optical Kerr effect medium 26. . In this case, the same operation and effect as the present embodiment (second embodiment) are obtained.
本実施例によれば、超短パルスレーザ光と上記コンプトン散乱電子線との相互作用によるトムソン散乱により散乱ガンマ線信号を得ているので、検出する散乱γ線信号のパルスの幅がｐｓ（ピコ秒）オーダーの時間分解能を要する場合でも適切に対処し得、検査対象物３のわずかな減肉等も確実かつ高精度に検出し得るばかりでなく、超短パルスレーザ光の一部でコンプトン散乱電子線との相互作用によるトムソン散乱光を得ているので、トムソン散乱光を発生させる超短パルスレーザ光とコンプトン散乱電子線との相互作用のタイミングのズレに基づくジッタの発生を未然に防止し得る。 According to the present embodiment, since the scattered gamma ray signal is obtained by Thomson scattering due to the interaction between the ultrashort pulse laser beam and the Compton scattered electron beam, the pulse width of the scattered γ ray signal to be detected is ps (picoseconds). ) Even when time resolution of the order is required, it can be dealt with appropriately, and not only small thinning of the inspection object 3 can be detected reliably and with high accuracy, but also Compton scattered electrons with a part of the ultrashort pulse laser beam. Since the Thomson scattered light is obtained by the interaction with the line, it is possible to prevent the occurrence of jitter based on the timing deviation of the interaction between the ultrashort pulse laser beam that generates the Thomson scattered light and the Compton scattered electron beam. .
また、本実施例においても図８に示す場合と同様の原理で時間軸上のゲートを形成することができる。したがって、光検出部３１では、当該ゲートが開いているタイミングでのコンプトン散乱電子線に基づく散乱ガンマ線信号の強度を検出することができる。かくして、図７に示す遅延手段２９と同様の光路長の調整により検出タイミング（ゲートの開口タイミング）を時間軸上で適宜ずらしつつスキャンして各点での散乱γ線信号の強度を検出することができる。この結果、本実施例でも第１の実施例と同様に、所定の散乱ガンマ線信号を再現し、これに基づき所定のパルス幅を検出することができる。 Also in this embodiment, the gate on the time axis can be formed on the same principle as that shown in FIG. Therefore, the light detection unit 31 can detect the intensity of the scattered gamma ray signal based on the Compton scattered electron beam at the timing when the gate is opened. Thus, scanning is performed while appropriately shifting the detection timing (gate opening timing) on the time axis by adjusting the optical path length in the same manner as the delay means 29 shown in FIG. 7, and the intensity of the scattered γ-ray signal at each point is detected. Can do. As a result, in this embodiment as well, as in the first embodiment, a predetermined scattered gamma ray signal can be reproduced, and a predetermined pulse width can be detected based on this.
なお、本発明における検査対象物は、上記実施の形態で示した検査対象物３に限定するものではない。例えばコンクリート構造物等であっても構わない。すなわち、コンクリート構造物の内部に形成されている空隙を非破壊検査により検出する場合に適用しても有用なものである。また、上記実施の形態等では、配管の手前側と奧側の２箇所における管厚を検出するようにしたので、散乱γ線の強度を表す散乱γ線信号の前記管厚に対応する２箇所におけるパルスの幅を検出して、減肉の状態を検出するようにしたが、１箇所だけの管厚を選択的に検出するようにしても、勿論構わない。 The inspection object in the present invention is not limited to the inspection object 3 shown in the above embodiment. For example, it may be a concrete structure or the like. That is, it is useful even when applied to the case where a void formed inside a concrete structure is detected by nondestructive inspection. Further, in the above-described embodiment and the like, the tube thicknesses at the two locations on the near side and the heel side of the pipe are detected, so two locations corresponding to the tube thickness of the scattered γ-ray signal representing the intensity of the scattered γ-rays. The width of the pulse is detected to detect the thinning state, but it is of course possible to selectively detect the tube thickness at only one location.
上記実施の形態では、標準試料の散乱γ線と比較により検査対象物３の減肉を検出する場合に関して説明したが、必ずしも標準試料と比較する必要はない。検査対象物の厚さを検出するだけであれば、肉厚部分の少なくとも１個のパルスが検出できれば良い。 In the above embodiment, the case where the thinning of the inspection object 3 is detected by comparison with the scattered γ rays of the standard sample has been described, but it is not always necessary to compare with the standard sample. If only the thickness of the inspection object is detected, it is sufficient that at least one pulse of the thick portion can be detected.
さらに、上記実施の形態では、散乱γ線信号が２個のパルスを含む場合について説明した。この場合には、検査対象物３における内部の空間を挟んだ、γ線の照射方向の延長線上における２箇所で、それぞれの部分の厚さを検出することができるが、本願発明は、パルスが１個の場合、すなわち検査対象物の厚さを検出する場合を除外するものではない。 Furthermore, in the above embodiment, the case where the scattered γ-ray signal includes two pulses has been described. In this case, the thickness of each part can be detected at two locations on the extended line in the γ-ray irradiation direction across the internal space of the inspection object 3. This does not exclude the case of one, that is, the case where the thickness of the inspection object is detected.
なお、図２（ａ）におけるγ線源１１と検出手段２とは、図中においてγ線源１１から照射されるγ線と検出手段２に入射されるコンプトン散乱γ線とが平行になるような位置に配設しているが、これに限るものではない。γ線源１１から照射されるγ線と検出手段２に入射されるコンプトン散乱γ線とは平行でなくても構わない。γ線源１１から照射されるγ線と検出手段２に入射されるコンプトン散乱γ線とが平行でない場合は、γ線源１１から照射されるγ線と検出手段２に入射されるコンプトン散乱γ線とがなす角度に応じて決まる位置にγ線源１１に対して検出手段２を傾斜させた位置に配設すれば良い。 2 (a), the γ-ray source 11 and the detection means 2 in the figure are such that the γ-rays irradiated from the γ-ray source 11 and the Compton scattered γ-rays incident on the detection means 2 are parallel to each other. However, the present invention is not limited to this. The γ-rays irradiated from the γ-ray source 11 and the Compton scattered γ-rays incident on the detection means 2 may not be parallel. When the γ-rays irradiated from the γ-ray source 11 and the Compton scattered γ-rays incident on the detection unit 2 are not parallel, the γ-rays irradiated from the γ-ray source 11 and the Compton scattering γ incident on the detection unit 2 What is necessary is just to arrange | position the detection means 2 with respect to the gamma ray source 11 in the position decided according to the angle which a line | wire makes.
かかる関係は、図３におけるγ線源１１と検出手段１２、図６におけるγ線源１１と検出手段２２および図９におけるγ線源１１と検出手段２２（薄膜コンバータ３０）の位置関係に関しても同様である。 This relationship is the same with respect to the positional relationship between the γ-ray source 11 and detection means 12 in FIG. 3, the γ-ray source 11 and detection means 22 in FIG. 6, and the γ-ray source 11 and detection means 22 (thin film converter 30) in FIG. It is.
以上、要するに検査対象物に照射したγ線によるコンプトン後方散乱に起因して散乱された散乱γ線を検出して散乱γ線信号を得、この散乱γ線信号に基づき前記検査対象物の厚さに対応する部分のパルスの幅を検出してその厚さに関するデータを検出する場合は、全て本発明の技術思想に含まれる。 In short, in short, scattered γ-rays scattered due to Compton backscattering by γ-rays irradiated on the inspection object are obtained to obtain a scattered γ-ray signal, and the thickness of the inspection object is based on the scattered γ-ray signal All the cases where the width of the pulse corresponding to 1 is detected and data relating to the thickness are detected are included in the technical idea of the present invention.
本発明は配管等の検査対象物が錯綜して配設されている発電所等の保守、点検等の産業分野で有効に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be effectively used in industrial fields such as maintenance and inspection of power plants where inspection objects such as pipes are arranged in a complicated manner.
Ｉ、II 領域
１、１１ γ線源
２、１２、２２ 検出手段
３ 検査対象物
１６ ストリークカメラ
２５、３０ 薄膜コンバータ
２６ 光カー効果媒質
２７ マスク
２８，３１ 光検出部
３４ 絞り
I, II region 1, 11 γ-ray source 2, 12, 22 detection means 3 inspection object 16 streak camera 25, 30 thin film converter 26 optical Kerr effect medium 27 mask 28, 31 light detection unit 34 aperture
Claims (16)
前記検査対象物の標準試料に基づく前記散乱γ線信号における前記パルスの幅と、前記検査対象物における前記標準試料の対応部分の前記散乱γ線信号に基づく前記パルスの幅とを比較することにより、前記検査対象物の状態を検出するようにしたことを特徴とする非破壊検査方法。 In the nondestructive inspection method according to claim 1,
By comparing the width of the pulse in the scattered γ-ray signal based on the standard sample of the inspection object and the width of the pulse based on the scattered γ-ray signal of the corresponding part of the standard sample in the inspection object A non-destructive inspection method characterized by detecting the state of the inspection object.
前記散乱γ線信号は、前記検査対象物における前記γ線の照射側の面とその反対側の面との間の厚さである第１の厚さに対応する第１のパルス、および前記γ線の照射方向の延長線上で前記γ線の照射側の他の面とその反対側の他の面との間の厚さである第２の厚さに対応する第２のパルスとを含むことを特徴とする非破壊検査方法。 In the nondestructive inspection method according to claim 1 or 2,
The scattered γ-ray signal includes a first pulse corresponding to a first thickness which is a thickness between a surface on the irradiation side of the γ-ray and a surface on the opposite side of the inspection object, and the γ A second pulse corresponding to a second thickness which is a thickness between another surface on the γ-ray irradiation side and another surface on the opposite side on the extended line in the irradiation direction of the line. Non-destructive inspection method characterized by
前記γ線は、超短パルスレーザ光に基づき発生させることを特徴とする非破壊検査方法。 In the nondestructive inspection method according to any one of claims 1 to 3,
The non-destructive inspection method, wherein the γ-ray is generated based on an ultrashort pulse laser beam.
前記γ線は、超短パルスレーザ光と電子線との衝突により発生するレーザ・コンプトン散乱γ線であることを特徴とする非破壊検査方法。 In the nondestructive inspection method according to claim 4,
The non-destructive inspection method, wherein the γ-ray is a laser Compton scattered γ-ray generated by collision between an ultrashort pulse laser beam and an electron beam.
前記パルスの幅は、前記散乱γを薄膜コンバータで電子線に変換するとともに、前記電子線の移動により発生するチェレンコフ光を光カー効果媒質に入射させる一方、前記超短パルスレーザ光の一部を前記光カー効果媒質に入射させるとともに、入射させる迄の時間を遅延させて時間軸方向のスキャンを行ないつつ前記光カー効果媒質の屈折率を変化させることによりマスクの所定位置に透孔を介して入射する前記チェレンコフ光を光検出器で検出し、前記光検出器が検出する前記チェレンコフ光に基づき検出することを特徴とする非破壊検査方法。 In the nondestructive inspection method according to claim 4 or 5,
The width of the pulse is such that the scattering γ is converted into an electron beam by a thin film converter, and Cherenkov light generated by the movement of the electron beam is incident on the optical Kerr effect medium, while a part of the ultrashort pulse laser beam is The light Kerr effect medium is made incident and the refractive index of the light Kerr effect medium is changed through a through-hole by changing the refractive index of the light Kerr effect medium while scanning in the time axis direction by delaying the time until the light Kerr effect medium is made to enter. A nondestructive inspection method, wherein the incident Cherenkov light is detected by a photodetector and detected based on the Cherenkov light detected by the photodetector.
前記パルスの幅は、前記散乱γ線を薄膜コンバータで電子線に変換するとともに、前記電子線に前記超短パルスレーザ光の一部を照射することにより発生するトムソン散乱光に基づく光信号により検出することを特徴とする非破壊検査方法。 In the nondestructive inspection method according to claim 4 or 5,
The width of the pulse is detected by an optical signal based on the Thomson scattered light generated by converting the scattered γ-ray to an electron beam by a thin film converter and irradiating the electron beam with a part of the ultrashort pulse laser beam. A non-destructive inspection method characterized by:
前記電子線は、前記薄膜コンバータで変換されたコンプトン散乱電子線を使用するとともに、前記コンプトン散乱電子線を、絞りを通過させることにより特定のエネルギのコンプトン散乱電子線を選択したものであることを特徴とする非破壊検査方法。 In the nondestructive inspection method according to claim 6 or 7,
The electron beam is a Compton scattered electron beam converted by the thin film converter, and the Compton scattered electron beam having a specific energy is selected by passing the Compton scattered electron beam through a diaphragm. Characteristic nondestructive inspection method.
前記照射により検査対象物においてコンプトン後方散乱に起因して散乱された散乱γ線を検出し、さらに前記散乱γ線の時間軸上の信号強度を表す散乱γ線信号に基づき前記検査対象物の厚さに対応する部分のパルスの幅を検出して前記検査対象物の厚さに関するデータを検出する検出手段とを有することを特徴とする非破壊検査装置。 A γ-ray source that irradiates the inspection object with γ-rays;
The scattered γ-rays scattered by Compton backscattering in the inspection object due to the irradiation are detected, and the thickness of the inspection object is based on the scattered γ-ray signal representing the signal intensity on the time axis of the scattered γ-rays. A non-destructive inspection apparatus comprising: a detecting unit that detects a width of a pulse corresponding to the thickness and detects data relating to a thickness of the inspection object.
前記検出手段は、
前記検査対象物の標準試料に基づく前記散乱γ線信号における前記パルスの幅に関する標準データを記憶している標準データ記憶部と、
前記検査対象物における前記標準試料の対応部分の前記散乱γ線信号に基づき検出した前記パルスの幅である実測データを記憶している実測データ記憶部と、
前記標準データと実測データとを比較して所定の演算を行なうことにより、前記検査対象物の状態を検出する比較演算部とを有することを特徴とする非破壊検査装置。 In the nondestructive inspection device according to claim 9,
The detection means includes
A standard data storage unit storing standard data regarding the width of the pulse in the scattered γ-ray signal based on the standard sample of the inspection object;
An actual measurement data storage unit storing actual measurement data that is the width of the pulse detected based on the scattered γ-ray signal of the corresponding part of the standard sample in the inspection object;
A non-destructive inspection apparatus comprising: a comparison operation unit that detects a state of the inspection object by comparing the standard data with actual measurement data and performing a predetermined operation.
前記散乱γ線信号は、前記検査対象物における前記γ線の照射側の面とその反対側の面との間の厚さである第１の厚さに対応する第１のパルス、および前記γ線の照射方向の延長線上で前記γ線の照射側の他の面とその反対側の他の面との間の厚さである第２の厚さに対応する第２のパルスとを含むことを特徴とする非破壊検査装置。 In the nondestructive inspection device according to claim 9 or 10,
The scattered γ-ray signal includes a first pulse corresponding to a first thickness which is a thickness between a surface on the irradiation side of the γ-ray and a surface on the opposite side of the inspection object, and the γ A second pulse corresponding to a second thickness which is a thickness between another surface on the γ-ray irradiation side and another surface on the opposite side on the extended line in the irradiation direction of the line. Non-destructive inspection device.
前記γ線源は、超短パルスレーザ光に基づき前記γ線を発生させるものであることを特徴とする非破壊検査装置。 In the nondestructive inspection device according to any one of claims 9 to 11,
The non-destructive inspection apparatus, wherein the γ-ray source generates the γ-ray based on an ultrashort pulse laser beam.
前記γ線源は、超短パルスレーザ光と電子線との衝突により発生するレーザ・コンプトン散乱γ線を発生するものであることを特徴とする非破壊検査装置。 In the nondestructive inspection device according to claim 12,
The non-destructive inspection apparatus characterized in that the γ-ray source generates laser Compton scattered γ-rays generated by collision between an ultrashort pulse laser beam and an electron beam.
前記検出手段は、前記散乱γ線を電子線に変換する薄膜コンバータと、前記電子線の移動により発生するチェレンコフ光が入射される光カー効果媒質と、前記超短パルスレーザ光の一部を分岐する分岐手段と、前記分岐手段で分岐された前記超短パルスレーザ光の伝搬時間を制御して前記光カー効果媒質に入射させる遅延手段と、前記超短パルスレーザ光により屈折率が変化する光カー効果媒質で屈折された前記チェレンコフ光をマスクの透孔を介して入射させる光検出部とを備えていることを特徴とする非破壊検査装置。 In the nondestructive inspection device according to claim 12 or 13,
The detecting means branches a thin film converter that converts the scattered γ-rays into an electron beam, an optical Kerr effect medium on which Cherenkov light generated by movement of the electron beam is incident, and a part of the ultrashort pulse laser light Branching means for controlling, a delaying means for controlling the propagation time of the ultrashort pulse laser beam branched by the branching means to be incident on the optical Kerr effect medium, and light whose refractive index is changed by the ultrashort pulse laser light A non-destructive inspection apparatus, comprising: a light detection unit that causes the Cherenkov light refracted by the Kerr effect medium to be incident through a through-hole of a mask.
前記検出手段は、前記散乱γ線を電子線に変換する薄膜コンバータと、前記超短パルスレーザ光の一部を分岐する分岐手段と、前記分岐手段で分岐された前記超短パルスレーザ光の伝搬時間を制御する遅延手段と、前記伝搬時間が制御された前記超短パルスレーザ光と前記電子線との相互作用により形成されるトムソン散乱光に基づく光信号を検出する光検出部とを備えていることを特徴とする非破壊検査装置。 In the nondestructive inspection device according to claim 12 or 13,
The detection means includes a thin film converter that converts the scattered γ-rays into an electron beam, a branching means that branches a part of the ultrashort pulse laser light, and a propagation of the ultrashort pulse laser light branched by the branching means. A delay unit that controls time; and a light detection unit that detects an optical signal based on Thomson scattered light formed by the interaction between the electron beam and the ultrashort pulse laser beam having the controlled propagation time. A nondestructive inspection device characterized by
前記薄膜コンバータで変換した特定のエネルギのコンプトン散乱電子線を通過させる絞り手段を、さらに有することを特徴とする非破壊検査装置。 In the nondestructive inspection apparatus according to claim 14 or 15,
A non-destructive inspection apparatus, further comprising a diaphragm means for allowing a Compton scattered electron beam having a specific energy converted by the thin film converter to pass therethrough.
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