JP6422322B2 - 中性子断層撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、被写体に中性子線を照射し、被写体を透過した中性子線を検出して、被写体の中性子断層画像を撮影する中性子断層撮影装置に関する。

被写体の内部の状態を計測する装置としては、被写体に放射線を照射して、被写体を透過した放射線を検出することで、被写体の断層画像を取得する装置がある。特許文献１には、被写体に対して放射線を異なる方向から照射し、複数の投影画像を撮影し、これらの投影画像を合成したトモシンセシス画像を取得するトモシンセシス装置が記載されている。特許文献１に記載の装置は、線源または被写体を回転させることで、被写体の撮影角度を変化させている。

特開２００９−２５２９６号公報

ここで、放射線としては、荷電粒子線をターゲットに照射することで発生する中性子線、より正確には中性子線を減速装置で減速させた熱中性子線を用いる場合がある。中性子線を照射する中性子線照射部は、荷電粒子を加速して荷電粒子線（陽子ビーム）を射出する加速装置と、加速装置から射出された荷電粒子線の照射により中性子線を発生するターゲットと、ターゲットで発生した中性子線を減速する減速装置とを備えている。このため、装置が大きく、高い精度で移動させることが困難である。また、被写体を回転させる構造では、被写体の内部形状が正確にわからない場合がある。

本発明は、簡単な構造で、中性子線で被写体の断層画像を好適に取得することができる中性子断層撮影装置を提供することを目的とする。

本発明は、中性子断層撮影装置であって、中性子線を照射する中性子線照射部と、被写体を支持する被写体支持機構と、前記被写体支持機構を挟んで前記中性子線照射部の中性子線を出射する出射口と対面する位置に配置され、前記中性子線照射部から照射され、前記被写体を通過した中性子線を検出する検出器と、前記被写体支持機構を移動させる被写体移動機構と、前記被写体の中性子断層画像の検出の条件に基づいて、前記中性子線照射部と、前記検出器と、前記被写体移動機構の動作を制御し、前記検出器の検出結果に基づいて、前記被写体の中性子断層画像を検出する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記中性子線照射部から前記中性子線を照射しつつ、前記被写体移動機構により前記被写体を前記検出器の表面と平行な方向に直線移動させることを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構造で、中性子線で被写体の断層画像を好適に取得することができる中性子断層撮影装置が提供される。

図１は、中性子断層撮影装置の一例を示す斜視図である。 図２は、中性子断層撮影装置の一例を示す模式図である。 図３は、ターゲット、減速装置及びコリメータを模式的に示す上面図である。 図４は、ターゲット、減速装置及び固定遮へい部を模式的に示す斜視図である。 図５は、可動遮へい部を模式的に示す斜視図である。 図６は、中性子断層撮影装置の撮影動作の一例を説明するための図である。 図７は、中性子断層撮影装置の撮影動作の一例を説明するための図である。 図８は、中性子断層撮影装置の撮影動作の一例を説明するための図である。 図９は、他の例の中性子断層撮影装置のターゲット、減速装置及びコリメータを模式的に示す上面図である。 図１０は、図９に示す中性子断層撮影装置の撮影動作の一例を説明するための図である。 図１１は、図９に示す中性子断層撮影装置の撮影動作の一例を説明するための図である。 図１２は、中性子断層撮影装置の動作条件の設定の一例を示すフローチャートである。 図１３は、中性子断層撮影装置の動作条件の設定の一例を示すフローチャートである。 図１４は、中性子断層撮影装置の他の例を示す模式図である。 図１５は、図１４に示す中性子断層撮影装置の上面図である。 図１６は、中性子断層撮影装置の他の例を示す模式図である。 図１７は、図１６に示す中性子断層撮影装置の上面図である。 図１８は、中性子断層撮影装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図１９は、中性子断層撮影装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図２０は、中性子断層撮影装置の他の例を示す模式図である。 図２１は、中性子断層撮影装置の他の例を示す模式図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

以下の実施形態においては、中性子断層撮影装置１は、機器又は構造物のような被写体（検査対象物）に中性子線Ｎを照射して、その被写体（検査対象物）の断層画像を取得することで、被写体の内部を非破壊で検査する。なお、被写体は、人体等の生命体でもよい。また、中性子断層撮影装置１は、検査以外の目的で、被写体の断層画像を取得してもよい。

図１は、中性子断層撮影装置の一例を示す斜視図である。図２は、中性子断層撮影装置の一例を示す模式図である。中性子断層撮影装置１は、図１及び図２に示すように、中性子線照射部１０と、検出器１２と、被写体支持機構１４と、移動機構１６と、制御装置１８と、を有する。

中性子線照射部１０は、被写体Ｓに中性子線Ｎを照射する。中性子線照射部１０については後述する。検出器１２は、中性子線照射部１０から中性子線Ｎが照射される方向に配置されている。検出器１２は、被写体Ｓを挟んで中性子線照射部１０と対面する位置に配置されている。検出器１２は中性子線照射部１０と対面する側の表面に中性子線を検出する検出素子が配置されている。検出器１２は、中性子線照射部１０から照射され、被写体Ｓが配置されている領域を通過した中性子線Ｎを検出素子で検出する。検出素子は、検出器１２の表面にマトリクス状に配置されている。検出器１２は、検出した結果を制御装置１８に送る。被写体支持機構１４は、中性子線照射部１０と検出器１２との間に配置されている。被写体支持機構１４は、被写体Ｓが載置される台である。

移動機構１６は、検出器１２と被写体支持機構１４を移動させる機構である。移動機構１６は、検出器１２と被写体支持機構１４を検出器１２の表面に平行な方向（図１中矢印方向）に移動させる。移動機構１６は、固定部４２と可動部４４とを有する。固定部４２は、中性子断層撮影装置１の土台に固定されている。可動部４４は、検出器１２の表面に平行な方向可能な状態で固定部４２に支持されている。可動部４４は、検出器１２と被写体支持機構１４を支持している。移動機構１６は、可動部４４を固定部４２に対して検出器１２の表面に平行な方向に移動させることで、検出器１２と被写体支持機構１４を検出器１２の表面に平行な方向に移動させ、検出器１２と被写体Ｓを検出器１２の表面に平行な方向に移動させる。なお、移動機構１６は、検出器１２と被写体支持機構１４を検出器１２の表面に平行な方向に移動できればよいが、他の方向にも移動できる機構を備えていてもよい。例えば、検出器１２の表面に直交する方向や鉛直方向に検出器１２と被写体支持機構１４とを移動させるようにしてもよい。

制御装置１８は、中性子断層撮影装置１の各部の動作を制御する。制御装置１８は、演算処理機能や記憶機能を備えている。制御装置１８は、動作制御部５２と、動作条件設定部５４と、断層画像生成部５６と、動作条件テーブル５８と、を有する。動作制御部５２は、中性子線照射部１０の中性子線の照射動作、検出部１２の検出動作、移動機構１６の移動動作を制御する。動作制御部５２は、動作条件テーブル５８に設定されている条件や入力された指示、検出した情報に基づいて動作を制御する。動作条件設定部５４は、動作条件テーブル５８に記憶させる動作条件を設定する。動作条件は、上述した中性子線照射部１０の中性子線の照射動作、検出部１２の検出動作、移動機構１６の移動動作の各種条件である。断層画像生成部５６は、検出器１２で検出した中性子線の分布の情報を検出動作の条件等に基づいて処理して、被写体Ｓの断層画像を生成する。動作条件テーブル５８は、中性子線照射部１０の中性子線の照射動作、検出部１２の検出動作、移動機構１６の移動動作の動作条件を記憶する。

中性子線照射部１０は、図２に示すように、荷電粒子を加速して荷電粒子線Ｐを射出する加速装置２２と、加速装置２２から射出された荷電粒子線Ｐの照射状態を調整する調整装置２３と、荷電粒子線Ｐの照射により中性子線Ｎを発生するターゲット２５と、ターゲット２５で発生した中性子線Ｎを減速する減速装置２６と、減速装置２６から射出された中性子線Ｎを平行化するコリメータ２７と、コリメータ２７を移動させるコリメータ移動機構２８と、を備えている。コリメータ２７から射出された中性子線Ｎが被写体Ｓに照射される。

加速装置２２は、円形加速器又は直線加速器を含む。加速装置２２は、荷電粒子（陽子、電子、又は重粒子）を加速して、荷電粒子線（陽子線、電子線、又は重粒子線）Ｐを生成して射出する。

調整装置２３は、複数の電磁石を含み、加速装置２２から射出された荷電粒子線Ｐの照射状態を調整する。荷電粒子線Ｐの照射状態は、荷電粒子線Ｐの進行方向の調整及び荷電粒子線Ｐの整形を含む。調整装置２３は、荷電粒子線Ｐの発散を抑制し、荷電粒子線Ｐを集束させる。調整装置２３は、加速装置２２から射出された荷電粒子線Ｐを走査装置２４に導く。

本実施形態において、中性子線照射部１０は、荷電粒子線Ｐを走査する走査装置２４を備える。走査装置２４は、荷電粒子線Ｐを走査し、ターゲット２５に対する荷電粒子線Ｐの照射位置を調整する。また、走査装置２４は、ターゲット２５に照射される荷電粒子線Ｐを整形する。なお、走査装置２４は無くてもよい。

加速装置２２から射出され、調整装置２３及び走査装置２４を通過した荷電粒子線Ｐは、ターゲット２５に照射される。ターゲット２５は、荷電粒子線Ｐの照射により、中性子線Ｎを発生する。ターゲット２５を、中性子線発生部材２５、と称してもよい。ターゲット２５は、例えばベリリウム（Ｂｅ）、リチウム（Ｌｉ）、又はそれらを含む化合物で形成された液体又は固体の板状の部材を含む。ターゲット２５は、円形又は矩形の板状の固体部材でもよいし、加熱された液体リチウムでもよい。例えば、厚さが一定になるように流し続けられた液体リチウムをターゲット２５として使用してもよい。

減速装置２６は、ターゲット２５で発生した中性子線Ｎを減速する。減速装置２６は、中性子線Ｎの進路において、ターゲット２５と被写体Ｓとの間に配置される。ターゲット２５は、高エネルギーの高速中性子線を発生する。減速装置２６は、高速中性子線のエネルギーを低減して、低速で低エネルギーの中性子線（熱中性子線、冷中性子線、又は熱外中性子線）を生成する。なお、減速装置２６は、ターゲット２５で発生した中性子線Ｎを多方向に散乱させ、低エネルギーの中性子線（熱中性子線、冷中性子線、又は熱外中性子線）を多方向に出力する。

コリメータ２７は、減速装置２６から射出された中性子線Ｎを所定の方向に照射する。コリメータ２７により所定の方向に射出された中性子線Ｎが被写体Ｓに照射される。コリメータ２７は、所定の方向に照射される中性子線Ｎ以外の中性子線Ｎを遮へい、減衰させる材料、例えば、鉛、ホウ素を含む樹脂、コンクリートで形成された部材であり、中性子線Ｎまたは荷電粒子線Ｐが入射する領域と、中性子線Ｎを照射する領域のみ穴（開口）が形成されている。コリメータ２７は、中性子線Ｎまたは荷電粒子線Ｐが入射する領域と中性子線Ｎを照射する領域のみ、中性子線Ｎを遮へいせず、そのほかの領域の中性子線Ｎを遮へいすることで、所定の方向に中性子線Ｎを照射する。

図３は、ターゲット、減速装置及びコリメータを模式的に示す上面図である。図４は、ターゲット、減速装置及び固定遮へい部を模式的に示す斜視図である。図５は、可動遮へい部を模式的に示す斜視図である。コリメータ２７は、図３から図５に示すように、固定遮へい部３０と可動遮へい部３２とを有する。固定遮へい部３０は、断面が円弧となるように円筒の一部を削除した形状である。固定遮へい部３０は、断面の円弧の開いている角度がθ１となる。角度θ１は、後述する中性子線Ｎの照射方向を移動させる角度範囲よりも広い角度である。可動遮へい部３２は、断面が円弧となるように円筒の一部を削除した形状である。可動遮へい部３２は、角度θ１よりも広い角度の円弧である。具体的には、可動遮へい部３２は、回転する角度範囲の少なくとも２倍の角度の円弧である。コリメータ２７は、円弧の固定遮へい部３０と円弧の可動遮へい部３２で、互いの開口を塞ぐことで、断面において閉じられた空間を形成する。なお、角度θ１は例えば９０°である。本実施形態の中性子線照射部１０は、可動遮へい部３２の径が固定遮へい部３０の径よりも小さい構造であり、可動遮へい部３２の外周面よりも径方向外側に固定遮へい部３０の内周面が配置された構造となる。中性子線照射部１０は、本実施形態の構造に限定されず、可動遮へい部３２の径が固定遮へい部３０の径よりも大きい構造とし、可動遮へい部３２の内周面よりも径方向内側に固定遮へい部３０の外周面が配置された構造としてもよい。

固定遮へい部３０は、穴３４が形成されている。固定遮へい部３０は、穴３４から中性子線Ｎまたは荷電粒子線Ｐが入射する。可動遮へい部３２は、穴３６が形成されている。可動遮へい部３２は、穴３６から中性子線Ｎが出射する。なお、穴３４、３６の形状は、特に限定されず、断面が円でも四角でも、四角以外の多角形でも直線と曲線を組み合わせた断面でもよい。

コリメータ移動機構２８は、コリメータ２７の可動遮へい部３２を回転させる機構である。コリメータ移動機構２８は、円弧の固定遮へい部３０と円弧の可動遮へい部３２で形成した筒の軸を中心として可動遮へい部３２を回転させる。

中性子線照射部１０は、コリメータ移動機構２８で可動遮へい部３２を回転させ、穴３６を回転させることで、中性子線Ｎを照射する方向を変化させることができる。

次に、図１から図５に加え、図６から図８を用いて、中性子断層撮影装置１の動作について説明する。図６は、中性子断層撮影装置の撮影動作の一例を説明するための図である。図７は、中性子断層撮影装置の撮影動作の一例を説明するための図である。図８は、中性子断層撮影装置の撮影動作の一例を説明するための図である。

中性子断層撮影装置１は、移動機構１６で検出器１２と被写体Ｓとを直線移動させつつ、コリメータ移動機構２８でコリメータ３２の穴３６の向きを変化させることで、被写体Ｓのトモシンセシス画像を撮影する。

例えば、中性子断層撮影装置１は、図６のステップＳ１２に示すように、移動機構１６の移動方向の一方の端部に可動部４４を移動させた状態する。この位置を計測開始の位置とする。この時、中性子線照射部１０は、図７に示すように、固定遮へい部３０の開口の一方の端部側に穴３６を移動させた状態とする。なお、中性子線照射部１０は、穴３６は、中性子線の照射口となる。これにより、中性子断層撮影装置１は、中性子線照射部１０から照射する中性子線Ｎを移動機構１６の移動方向の一方の端部にある被写体Ｓに向けて照射できる状態とする。

中性子断層撮影装置１は、撮影を開始すると、検出器１２で検出を行いつつ、移動機構１６により可動部４４を一方の端部から他方の端部に向けて移動させ、その移動に同期させて、中性子線照射部１０のコリメータ２７の穴３６を固定遮へい部３０の開口の一方の端部から他方の端部に移動させる。なお、被写体Ｓ及び検出部１２の移動と、穴３６の移動は、間欠移動でも連続移動でもよい。

中性子断層撮影装置１は、同期して被写体Ｓ及び検出部１２と穴３６とを移動させ、ステップＳ１４に示すように、被写体Ｓ及び検出部１２を支持している可動部４４が、移動範囲の中央に移動した状態となると、穴３６も図５に示すように移動範囲の中央に移動した状態となる。さらに、中性子断層撮影装置１は、同期して被写体Ｓ及び検出部１２と穴３６とを移動させ、ステップＳ１６に示すように、被写体Ｓ及び検出部１２を支持している可動部４４が、移動範囲の他方の端部に移動した状態となると、穴３６も図８に示すように移動範囲の他方の端部に移動した状態となる。

中性子断層撮影装置１は、移動機構１６により被写体Ｓと検出器１２を移動させて、中性子線照射部１０と被写体Ｓとの相対位置を移動させることで、中性子線照射部１０を平行移動させずに、相対位置を平行移動させることができる。これにより、装置として大きい中性子線照射部１０を大きく移動させずに、被写体のトモシンセシス画像を取得することができる。

また、本実施形態のように、被写体Ｓと検出器１２の移動に同期して、コリメータ２７の穴３６を移動させることで、中性子線の照射方向を移動させることができる。これにより、中性子線照射部１０から中性子線を照射する範囲を狭くすることができ、他の機器への影響が生じることを抑制することができる。

また、本実施形態の中性子断層撮影装置１は、コリメータ移動機構２８で穴３６が形成された可動遮へい部３２のみを移動（回転）させることで、中性子線の照射方向を移動させることができる。これにより、装置構成を簡単にすることができる。また、コリメータ２７は、固定遮へい部３０の開口よりも可動遮へい部３２の円弧を大きくし、固定遮へい部３０と可動遮へい部３２とで断面において、可動遮へい部３２が移動しても周方向に隙間がない状態とすることで、穴３６以外から中性子線が出ることを抑制することができる。

ここで、中性子断層撮影装置１は、上記実施形態に限定されない。以下、中性子断層撮影装置の他の例について説明する。

図９は、他の例の中性子断層撮影装置のターゲット、減速装置及びコリメータを模式的に示す上面図である。図１０及び図１１は、それぞれ図９に示す中性子断層撮影装置の撮影動作の一例を説明するための図である。図９から図１１に示す中性子断層撮影装置１ａは、中性子断層撮影装置１とコリメータ２７ａの可動角度範囲が異なる。

中性子断層撮影装置１ａのコリメータ２７ａは、固定遮へい部３０ａの開口の角度θ２が１２０°である。また、可動遮へい部３２ａの開口の角度θ３も１２０°である。つまり可動遮へい部３２ａの円弧は角度が２４０°となる。また、可動遮へい部３２ａの穴３６ａは、周方向の中央に形成されている。中性子断層撮影装置１ａは、図１０及び図１１に示すように、可動遮へい部３２ａの穴３６ａを可動範囲の端まで移動させると可動遮へい部３２ａの端部が固定遮へい部３０ａの穴３４ａと接する位置となる。

以上より、中性子断層撮影装置は、本実施形態のように固定遮へい部３０、３０ａの開口、つまり、穴３６、３６ａの可動範囲を１２０°未満とすることが好ましい。これにより、簡単な構造で中性子線が穴３６以外から漏れることを抑制しつつ、可動遮へい部３２が穴３４に緩衝することを抑制でき、固定遮へい部３０、３０ａが穴３６、３６ａに緩衝すること抑制できる。

次に、図１２を用いて、中性子断層撮影装置の動作の一例について説明する。図１２は、中性子断層撮影装置の動作条件の設定の一例を示すフローチャートである。図１２に示す処理は、制御装置１８が処理を行うことで実現することができる。

制御装置１８は、相対移動条件を決定する（ステップＳ２０）。つまり、移動機構１６による移動速度やコリメータ移動機構２８の移動速度（角移動速度）を決定する。制御装置１８は、相対移動条件を決定したら、相対位置毎に検出器１２に到達する中性子線の強度分布を算出する（ステップＳ２２）。ここで、中性子断層撮影装置１は、所定位置にある中性子線照射部１０に対して、対応する位置の被写体Ｓ及び検出器１２を直線移動させている。このため、相対位置によって、中性子線照射部１０と被写体Ｓ及び検出器１２との距離、また検出器１２の各位置と中性子線照射部１０との距離が変化する。制御装置１８は、相対位置と中性子線照射部１０から出力される中性子線の強度分布の特性に基づいて、相対位置毎に検出器１２に到達する中性子線の強度分布を算出する。

制御装置１８は、相対位置毎に検出器１２に到達する中性子線の強度分布を算出したら、算出した強度分布に基づいて、各位置での検出器１２に到達する中性子線の強度が一定になる中性子線の照射量を算出し（ステップＳ２４）、算出結果を動作条件テーブル５８に記憶する（ステップＳ２６）。ここで、制御装置１８は、中性子線の照射量をテーブルに記憶してもよいし、中性子線の照射量が算出した値となる制御値（印加する電流値や電位粒子線の強度）で記憶してもよい。

制御装置１８は、このように、相対位置の特性に基づいて中性子線照射部１０から照射する中性子線の強度を調整する条件を設定し、設定した条件で撮影を行うことで、中性子断層画像をより高い精度で検出することができる。

ここで、図１２に示す処理では、中性子線照射部１０から照射する中性子線の強度を調整したがこれに限定されない。図１３は、中性子断層撮影装置の動作条件の設定の一例を示すフローチャートである。図１３示す処理は、制御装置１８が処理を行うことで実現することができる。

制御装置１８は、相対移動条件を決定する（ステップＳ３０）。制御装置１８は、相対移動条件を決定したら、相対位置毎に検出器１２に到達する中性子線の強度分布を算出する（ステップＳ３２）。制御装置１８は、相対位置毎に検出器１２に到達する中性子線の強度分布を算出したら、算出した強度分布に基づいて、各位置での検出器１２の感度が一定になる補正値を算出し（ステップＳ３４）、算出結果を動作条件テーブル５８に記憶する（ステップＳ３６）。

制御装置１８は、このように、相対位置の特性に基づいて検出器の感度を調整する条件を設定し、設定した条件で画像の取得を行うことで、中性子断層画像をより高い精度で検出することができる。ここで、制御装置１８は、検出器１２の感度を調整する方法としては、検出器１２の設定を調整してもよいし、検出器１２で検出した結果をデータで補正するようにしてもよい。

図１４は、中性子断層撮影装置の他の例を示す模式図である。図１５は、図１４に示す中性子断層撮影装置の上面図である。図１４及び図１５に示す中性子断層撮影装置１ｂは、線量モニタ７０を有する以外は、中性子断層撮影装置１と同様の構成である。

中性子断層撮影装置１ｂは、線量モニタ７０が検出器１２の表面、つまり中性子線照射部１０側の面で、かつ、被写体Ｓが通過した中性子線が到達しない位置、つまり、検出器１２の端部に配置されている。中性子断層撮影装置１ｂは、４つの線量モニタ７０が、検出器１２の表面の４隅に配置されている。線量モニタ７０は、中性子線の強度を検出する。

図１６は、中性子断層撮影装置の他の例を示す模式図である。図１７は、図１６に示す中性子断層撮影装置の上面図である。図１６及び図１７に示す中性子断層撮影装置１ｃは、線量モニタ７０の配置位置が異なる以外は、中性子断層撮影装置１ｂと同様の構成である。中性子断層撮影装置１ｃは、被写体支持機構１４に線量モニタ７０が設置されている。

中性子断層撮影装置１ｂ、１ｃは、線量モニタ７０を設け、線量モニタ７０の計測結果に基づいて、動作条件を調整することで、より高い精度で被写体の断層画像を取得することができる。

また、線量モニタ７０は、中性子線照射部１０と検出器１２との間であり、かつ、被写体Ｓを通過していない中性子線が通過する領域であれば任意の位置に設置することができる。線量モニタ７０を被写体支持機構１４に設けることで被写体Ｓを通過していない中性子線を検出しやすくすることができる。

図１８は、中性子断層撮影装置の動作の一例を示すフローチャートである。図１８を用いて、線量モニタ７０を有する中性子断層撮影装置の動作の一例について説明する。制御装置１８は、線量モニタ７０の計測結果を取得したら（ステップＳ４０）、計測結果に基づいて中性子線の照射量を決定する（ステップＳ４２）。つまり、計測結果に基づいて中性子線の照射量を補正する。

図１９は、中性子断層撮影装置の動作の一例を示すフローチャートである。制御装置１８は、線量モニタ７０の計測結果を取得したら（ステップＳ５０）、計測結果に基づいて検出器の補正値を決定する（ステップＳ５２）。つまり、計測結果に基づいて検出器の感度等を補正する。

中性子断層撮影装置１ｂ、１ｃは、線量モニタ７０で中性子線の強度を計測し、その結果に基づいて、照射する中性子線または検出器１２の制御値を調整することで、撮影時の条件の変動に合わせて、より高い精度で補正を行うことができる。これにより、より好適な断層画像を取得することができる。

また、上記実施形態では、線量モニタ７０を検出器１２とは別体で設けたが、検出器１２の一部を線量モニタ７０としてもよい。この時、検出器１２の線量モニタ７０とする検出素子は、被写体Ｓが配置されない領域を通過した中性子線が到達する位置の検出素子である。制御装置１８は、検出素子の検出結果の変動に基づいて、被写体Ｓを通過しているかを判定するようにしてもよい。例えば、複数の検出素子の候補を設定し、検出した強度が同期して変化している場合（相対位置の変化で予測される傾向での変化である場合）、検出素子の結果に基づいて補正を行うようにしてもよい。

図２０は、中性子断層撮影装置の他の例を示す模式図である。図２０に示す中性子断層撮影装置１ｄは、移動機構１６ａ以外は、中性子断層撮影装置１と同様の構成である。中性子断層撮影装置１ｄの移動機構１６ａは、被写体移動機構８０と、検出器移動機構８２とを有する。

被写体移動機構８０は、固定部８４と可動部８６とを有する。固定部８４は、中性子断層撮影装置１の土台に固定されている。可動部８６は、検出器１２の表面に平行な方向に移動可能な状態で固定部８４に支持されている。可動部８４は、被写体支持機構１４を支持している。移動機構１６ａは、可動部８６を固定部８４に対して検出器１２の表面に平行な方向に移動させることで、被写体支持機構１４を検出器１２の表面に平行な方向に移動させ、被写体Ｓを検出器１２の表面に平行な方向に移動させる。

検出器移動機構８２は、固定部８８と可動部８９とを有する。固定部８８は、中性子断層撮影装置１の土台に固定されている。可動部８９は、固定部８８に検出器１２の表面に平行な方向可能な状態で支持されている。可動部８９は、検出器１２を支持している。移動機構１６ａは、可動部８９を固定部８８に対して検出器１２の表面に平行な方向に移動させることで、検出器１２を検出器１２の表面に平行な方向に移動させる。

中性子断層撮影装置１ｄの移動機構１６ａは、被写体移動機構８０と、検出器移動機構８２とを有することで、検出器１２と被写体Ｓとを別々に移動させることができる。これにより、中性子線が照射される領域に合わせて、検出器１２と被写体Ｓとを別々移動できるため、検出器１２をより小さくすることができる。

図２１は、中性子断層撮影装置の他の例を示す模式図である。図２１に示す中性子断層撮影装置１ｅは、検出器１２ａ及び移動機構１６ｂ以外は、中性子断層撮影装置１と同様の構成である。移動機構１６ｂは、被写体移動機構８０を有する。検出器１２ａは、被写体Ｓが被写体移動機構８０で移動されることで、被写体Ｓを通過した中性子線が到達する全ての領域を含む大きさで配置されている。検出器１２ａは、支持台９０に固定されている。

このように、中性子断層撮影装置１ｅは、検出器１２ａが大型化するが、検出器１２ａを移動させなくてもよい。

また、中性子断層撮影装置は、上述したようにコリメータ移動機構２８を用いて、コリメータ３２の穴３６を移動させることが好ましいが、コリメータ移動機構２８を設けず、被写体Ｓの移動範囲の全域に中性子線を照射するようにしてもよい。

１ 中性子断層撮影装置
１０ 中性子線照射部
１２ 検出器
１４ 被写体支持機構
１６ 移動機構
１８ 制御装置
２２ 加速装置
２３ 調整装置
２４ 走査装置
２５ ターゲット
２６ 減速装置
２７ コリメータ
２８ コリメータ移動機構
３０ 固定遮へい部
３２ 可動遮へい部
３４、３６ 穴
４２ 固定部
４４ 可動部
５２ 動作制御部
５４ 動作条件設定部
５６ 断層画像生成部
５８ 動作条件テーブル
７０ 線量モニタ
Ｎ 中性子線
Ｐ 荷電粒子線
Ｓ 被写体

Claims (7)

1. 中性子線を照射する中性子線照射部と、
   被写体を支持する被写体支持機構と、
   前記被写体支持機構を挟んで前記中性子線照射部の中性子線を出射する出射口と対面する位置に配置され、前記中性子線照射部から照射され、前記被写体を通過した中性子線を検出する検出器と、
   前記被写体支持機構を移動させる被写体移動機構と、
   前記被写体の中性子断層画像の検出の条件に基づいて、前記中性子線照射部と、前記検出器と、前記被写体移動機構の動作を制御し、前記検出器の検出結果に基づいて、前記被写体の中性子断層画像を検出する制御装置と、を有し、
   前記制御装置は、前記中性子線照射部から前記中性子線を照射しつつ、前記被写体移動機構により前記被写体を前記検出器の表面と平行な方向に直線移動させ、
   前記中性子線照射部は、
   荷電粒子を加速して荷電粒子線を射出する加速装置と、
   前記加速装置から射出された前記荷電粒子線が照射され、中性子線を発生するターゲットと、
   前記ターゲットで発生した前記中性子線を減速する減速装置と、
   減速装置を通過した前記中性子線の一部を通過させ、残りを遮へいして、前記中性子線の照射方向を所定の方向にコリメートするコリメータと、
   前記コリメータの前記中性子線の照射方向を移動させるコリメータ移動機構と、を有し、
   前記コリメータは、前記中性子線を遮へいする材料で形成され、円筒の一部を削除した切り欠き部を有する円弧形状であり、前記中性子線が通過する穴が形成された可動遮へい部を有する遮へい部を有し、
   前記コリメータ移動機構は、回転軸を軸として前記可動遮へい部を回転させて、前記コリメータの切り欠き部及び前記穴を移動させることで、前記中性子線の照射方向を移動させ、
   前記制御装置は、前記被写体の前記検出器の表面と平行な方向の移動に同期して、前記コリメータ移動機構により、前記中性子線の照射方向を前記検出器の表面と平行な方向に移動させることを特徴とする中性子断層撮影装置。
2. 前記コリメータは、前記減速装置の周囲の前記可動遮へい部の前記穴の可動域以外を覆い、前記加速装置と前記減速装置との間の前記荷電粒子または前記中性子線の経路に形成された開口を有し、前記減速装置に対して固定された固定遮へい部を有することを特徴とする請求項１に記載の中性子断層撮影装置。
3. 前記検出器を移動させる検出器移動機構をさらに有し、
   前記制御装置は、前記中性子線照射部から前記中性子線を照射しつつ、前記検出器移動機構により前記検出器を前記被写体と同期して前記検出器の表面と平行な方向に直線移動させることを特徴とする請求項１または２に記載の中性子断層撮影装置。
4. 前記制御装置は、前記中性子線の照射方向と前記被写体との相対位置に基づいて、前記中性子線照射部から照射する前記中性子線の強度を調整することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の中性子断層撮影装置。
5. 前記中性子線照射部から出力される中性子線の強度を検出する中性子線強度検出部を有し、
   前記制御装置は、前記中性子線強度検出部の検出結果に基づいて、前記中性子線照射部から照射する前記中性子線の強度を調整することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の中性子断層撮影装置。
6. 前記制御装置は、前記中性子線の照射方向と前記被写体との相対位置に基づいて、前記検出器での検出結果を補正することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の中性子断層撮影装置。
7. 前記中性子線照射部から出力される中性子線の強度を検出する中性子線強度検出部を有し、
   前記制御装置は、前記中性子線強度検出部の検出結果に基づいて、前記検出器での検出結果を補正することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の中性子断層撮影装置。

Images