JP7337090B2 - 中性子撮像システムおよび方法 - Google Patents
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Description
本明細書に提供されるものは、例えば、高品質で高スループットの2Dおよび3D高速または熱中性子画像を提供する中性子撮像システム(例えば、放射線撮影および断層撮影)および方法である。そのようなシステムおよび方法は、産業用構成要素の商業規模撮像のための使用を見出す。ある実施形態において、本明細書に提供されるものは、中心中性子源アセンブリから外向きに延びている複数の独立した中性子吸収材で裏打ちされたコリメータ(例えば、4つ以上のコリメータ)を備えているシステムである。
本発明は、例えば、以下の項目を提供する。
(項目1)
コンパクトな中性子撮像システムであって、前記システムは、
a)源中性子を生成するように構成された中心中性子源アセンブリであって、前記中心中性子源は、固体またはガス標的を備えている、中心中性子源アセンブリと、
b)前記中心中性子源アセンブリを包囲している減速材アセンブリと、
c)前記中心中性子源アセンブリから外向きに延びている複数の独立した中性子吸収材で裏打ちされたコリメータであって、前記独立した中性子吸収材で裏打ちされたコリメータの各々は、前記源中性子の一部を収集し、熱中性子撮像ビームラインを生成するように構成されている、独立した中性子吸収材で裏打ちされたコリメータと
を備えている、システム。
(項目2)
前記中心中性子源は、重水素-重水素(DD)融合反応を利用して、前記源中性子を発生させる、項目1に記載のシステム。
(項目3)
前記中心中性子源は、重水素-三重水素(DT)融合反応を利用して、前記源中性子を発生させる、項目1に記載のシステム。
(項目4)
前記中心中性子源は、陽子-Be反応を利用して、前記源中性子を発生させる、項目1に記載のシステム。
(項目5)
前記中心中性子源は、陽子-Li反応を利用して、前記中性子を発生させる、項目1に記載のシステム。
(項目6)
前記中心中性子源アセンブリは、中性子を前記固体またはガス標的から発生させるための線形粒子加速器を備えている、項目1に記載のシステム。
(項目7)
前記中心中性子源アセンブリは、前記源中性子を前記固体またはガス標的から発生させるためのサイクロトロンを備えている、項目1に記載のシステム。
(項目8)
前記中心中性子アセンブリは、前記固体またはガス標的の少なくとも一部を包囲している前記減速材アセンブリを有し、前記減速材アセンブリは、前記コリメータの出口における中性子対ガンマ比を増加させるための低ガンマ生成を可能にするように構成されている、項目1に記載のシステム。
(項目9)
d)追加の源中性子を提供するための倍増器アセンブリをさらに備えている、項目1に記載のシステム。
(項目10)
d)3次元断層撮影画像データセットを発生させるための多画像入手シーケンスを可能にするためのロボット運動構成要素をさらに備えている、項目1に記載のシステム。
(項目11)
d)中性子撮像検出器をさらに備え、前記中性子撮像検出器は、検出器媒体と撮像平面とを備えている、項目1に記載のシステム。
(項目12)
e)前記撮像平面における中性子束を増加させるように構成された中性子集束および/または反射要素をさらに備えている、項目11に記載のシステム。
(項目13)
前記中性子集束および/または反射要素は、前記撮像平面における画像分解能を増加させるように構成されている、項目12に記載のシステム。
(項目14)
前記検出器媒体は、フィルムを備えている、項目11に記載のシステム。
(項目15)
前記検出器媒体は、シンチレーティング変換機構を備えている、項目1に記載のシステム。
(項目16)
前記中性子撮像検出器は、デジタル中性子撮像検出器を備えている、項目1に記載のシステム。
(項目17)
前記複数の独立した中性子吸収材で裏打ちされたコリメータは、少なくとも3つの独立した中性子吸収材で裏打ちされたコリメータを備えている、項目1に記載のシステム。
(項目18)
前記複数の独立した中性子吸収材で裏打ちされたコリメータは、少なくとも9つの独立した中性子吸収材で裏打ちされたコリメータを備えている、項目1に記載のシステム。
(項目19)
前記複数の独立した中性子吸収材で裏打ちされたコリメータの全ては、同一平面にあるか、または、ほぼ同一平面にある、項目1に記載のシステム。
(項目20)
前記複数の独立した中性子吸収材で裏打ちされたコリメータは、同一平面にない、項目1に記載のシステム。
(項目21)
d)少なくとも1つの高速中性子コリメータをさらに備えている、項目1に記載のシステム。
(項目22)
物体の中性子撮像の方法であって、前記方法は、
a)物体を中性子撮像検出器の正面に位置付けることと、
b)項目1-21のいずれかに記載のシステムを用いて熱中性子撮像ビームを発生させることと
を含み、
前記熱中性子撮像ビームは、前記物体の少なくとも一部を通過し、それによって、中性子画像を発生させ、前記中性子画像は、前記中性子撮像検出器によって収集される、方法。
(項目23)
前記物体は、飛行機部品、飛行機エンジン、軍需品、エネルギー材料を利用する製品、ヒューズ、ロケット、化学的にアクティブにされるデバイス、宇宙船部品、風力タービン構成要素、または航空宇宙部品である、項目22に記載の方法。
(項目24)
ステップa)に先立って、少なくとも1マイルまたは少なくとも100マイル、第1の場所から第2の場所まで項目1-21のいずれかに記載のシステムを移動させるステップをさらに含む、項目22に記載の方法。
(項目25)
前記第1の場所は、保管施設であり、前記第2の場所は、製造または保守施設である、項目24に記載の方法。
(項目26)
前記製造施設は、航空宇宙、軍需品、風力タービン、または飛行機エンジン製造施設であり、および/または、前記保守施設は、航空宇宙、軍需品、風力タービン、または飛行機保守施設である、項目25に記載の方法。
(項目27)
コンパクトなマルチモダリティ撮像システムであって、前記システムは、
a)中心中性子源アセンブリと、
b)複数の中性子撮像ステーションと、
c)1つ以上の追加の非破壊評価ステーションと
を備えている、システム。
(項目28)
前記追加の非破壊評価ステーションのうちの少なくとも1つは、X線撮像を提供する、項目27に記載のシステム。
(項目29)
前記追加の非破壊評価ステーションのうちの少なくとも1つは、超音波検出を提供する、項目27に記載のシステム。
(項目30)
前記追加の非破壊評価ステーションのうちの1つは、磁気共鳴検出を提供する、項目27に記載のシステム。
(項目31)
前記追加の非破壊評価ステーションのうちの1つは、磁気浸透探傷を提供する、項目27に記載のシステム。
(項目32)
前記追加の非破壊評価ステーションのうちの1つは、X線蛍光を提供する、項目27に記載のシステム。
(項目33)
前記追加の非破壊評価ステーションのうちの1つは、サーモグラフィを提供する、項目27に記載のシステム。
(項目34)
撮像方法であって、前記方法は、
a)項目27に記載の複数の中性子撮像ステーションを採用して、同一または別個の物体の複数の中性子画像を発生させることと、
b)前記1つ以上の追加の非破壊的評価ステーションを用いて、物体の少なくとも1つの追加の画像を発生させることと
を含む、方法。
(項目35)
前記物体の少なくとも2つの追加の画像が、複数の非破壊評価モダリティから発生され、前記少なくとも2つの追加の画像は、組み合わせられ、融合画像データセットを発生させる、項目34に記載のシステム。
(項目36)
コンパクトな中性子撮像システムであって、前記システムは、
a)源中性子を生成するように構成された中心中性子源アセンブリであって、前記中心中性子源は、固体またはガス標的を備えている、中心中性子源アセンブリと、
b)減速材/倍増器アセンブリと、
c)前記減速材/倍増器アセンブリから外向きに延びている1つ以上の熱中性子コリメータであって、前記熱中性子コリメータの各々は、前記源中性子の一部を収集し、熱中性子撮像ビームラインを生成するように構成されている、熱中性子コリメータと、
d)前記減速材/倍増器アセンブリから外向きに延びている1つ以上の高速中性子ガイドと
を備え、
前記高速中性子ガイドは、前記源中性子の一部を収集し、高速中性子撮像ビームラインを生成するように構成されている、システム。
(項目37)
前記中心中性子源は、重水素-重水素(DD)融合反応を利用して、前記源中性子を発生させる、項目36に記載のシステム。
(項目38)
前記中心中性子源は、重水素-三重水素(DT)融合反応を利用して、前記源中性子を発生させる、項目36に記載のシステム。
(項目39)
前記中心中性子源は、陽子-Be反応を利用して、前記源中性子を発生させる、項目36に記載のシステム。
(項目40)
前記中心中性子源高速中性子ガイドは、陽子-Li反応を利用して、前記源中性子を発生させる、項目36に記載のシステム。
(項目41)
物体の中性子撮像の方法であって、前記方法は、
a)物体を中性子撮像検出器の正面に位置付けることと、
b)項目36-40のいずれかに記載のシステムを用いて、熱中性子撮像ビームを発生させ、および/または高速中性子撮像ビームを発生させることと
を含み、
前記熱中性子撮像ビームおよび/または前記高速中性子撮像ビームは、前記物体の少なくとも一部を通過し、それによって、中性子画像を発生させ、前記中性子画像は、前記中性子撮像検出器によって収集される、方法。
(項目42)
i)撮像されるべき物体、および/または、ii)撮像媒体(例えば、フィルムまたはデジタル)を挿入および除去するように構成された自動化された物体移動システムをさらに備え、自動化された物体移動システムは、ヒトを照射エリアにさらさずに、これらのアイテムが交換されることを可能にするようにさらに構成されている、項目1-21、27-33、および36-40のいずれかに記載のシステム。
(項目43)
前記熱中性子コリメータの少なくとも一部を包囲している遮蔽アセンブリをさらに備えている、項目1-21、27-33、および36-41のいずれかに記載のシステム。
(項目44)
バンカをさらに備え、前記遮蔽アセンブリは、前記バンカの中に統合されている、項目43に記載のシステム。
(項目45)
システムであって、前記システムは、
a)コリメータであって、前記コリメータは、熱中性子を収集するための開口部を備えている、コリメータと、
b)前記コリメータの前記開口部に位置付けられた熱中性子トラップ/拡散器と
を備え、
前記熱中性子トラップ/拡散器は、前記コリメータの前記開口部に向かう熱中性子の移動を促進するための中空区分と、バルク中性子源の継続減速を確実にするための効果的減速材料から作製された中実区分とを備えている、システム。
(項目46)
前記バルク中性子源をさらに備えている、項目45に記載のシステム。
(項目47)
前記熱中性子トラップは、i)円錐形または角錐形のコリメータと同一または同様の傾きでテーパ状にされているか、ii)直線であるか、または、iii)それが前記熱中性子源に向かって移動するにつれて前記熱トラップがより大きくなるように「逆に」されている、項目45に記載のシステム。
(項目48)
前記コリメータは、可変の直径または長さを有し、前記可変の直径または長さは、前記長さ対直径比(L/D)が変動させられることを可能にし、可変の画像分解能および画像捕捉時間をもたらす、項目45に記載のシステム。
(項目49)
非平面中性子検出器を備えているシステムであって、前記非平面中性子検出器は、試験試料の輪郭に形状適合し、非平行中性子ビームからのぼけ効果を最小化する、システム。
(項目50)
前記非平面中性子検出器は、検出器媒体を備えている、項目49に記載のシステム。
(項目51)
前記検出器媒体は、フィルムを備えている、項目50に記載のシステム。
(項目52)
前記非平面中性子検出器は、シンチレーティング変換機構を備えている、項目49に記載のシステム。
(項目53)
前記非平面中性子検出器は、デジタル検出器である、項目49に記載のシステム。
(項目54)
光ファイバケーブルをさらに備え、前記非平面中性子検出器は、一次検出器と、デジタル検出および変換システムとを備え、前記光ファイバケーブルは、光信号を前記一次検出器からデジタル検出および変換システムに伝送するように構成されている、項目49に記載のシステム。
(項目55)
コンパクトな中性子撮像システムであって、前記システムは、
a)中心中性子源アセンブリと、
b)減速材/倍増器アセンブリと、
c)前記減速材/倍増器アセンブリから外向きに延びている1つ以上の熱中性子コリメータと、
d)減速材/倍増器アセンブリから外向きに延びている1つ以上の高速中性子ガイドと
を備えている、システム。
Claims (29)
- コンパクトな中性子撮像システムであって、前記システムは、
a)源中性子を生成するように構成された中心中性子源アセンブリであって、前記中心中性子源は、固体またはガス標的を備えている、中心中性子源アセンブリと、
b)前記中心中性子源アセンブリを包囲している減速材アセンブリと、
c)前記中心中性子源アセンブリから外向きに延びている複数の独立した中性子吸収材で裏打ちされたコリメータであって、前記独立した中性子吸収材で裏打ちされたコリメータの各々は、前記源中性子の一部を収集し、熱中性子撮像ビームラインを生成するように構成され、前記中性子吸収材で裏打ちされたコリメータの壁は、中性子吸収材料で裏打ちされている、複数の独立した中性子吸収材で裏打ちされたコリメータと
を備えている、システム。 - 前記中心中性子源は、重水素-重水素(DD)融合反応を利用して、前記源中性子を発生させる、請求項1に記載のシステム。
- 前記中心中性子源は、重水素-三重水素(DT)融合反応を利用して、前記源中性子を発生させる、請求項1に記載のシステム。
- 前記中心中性子源は、陽子-Be反応を利用して、前記源中性子を発生させる、請求項1に記載のシステム。
- 前記中心中性子源は、陽子-Li反応を利用して、前記中性子を発生させる、請求項1に記載のシステム。
- 前記中心中性子源アセンブリは、中性子を前記固体またはガス標的から発生させるための線形粒子加速器を備えている、請求項1に記載のシステム。
- 前記中心中性子源アセンブリは、前記源中性子を前記固体またはガス標的から発生させるためのサイクロトロンを備えている、請求項1に記載のシステム。
- 前記中心中性子アセンブリは、前記固体またはガス標的の少なくとも一部を包囲している前記減速材アセンブリを有し、前記減速材アセンブリは、前記コリメータの出口における中性子対ガンマ比を増加させるための低ガンマ生成を可能にするように構成されている、請求項1に記載のシステム。
- d)追加の源中性子を提供するための倍増器アセンブリをさらに備えている、請求項1に記載のシステム。
- d)3次元断層撮影画像データセットを発生させるための多画像入手シーケンスを可能にするためのロボット運動構成要素をさらに備えている、請求項1に記載のシステム。
- d)中性子撮像検出器をさらに備え、前記中性子撮像検出器は、検出器媒体と撮像平面とを備えている、請求項1に記載のシステム。
- e)前記撮像平面における中性子束を増加させるように構成された中性子集束および/または反射要素をさらに備えている、請求項11に記載のシステム。
- 前記中性子集束および/または反射要素は、前記撮像平面における画像分解能を増加させるように構成されている、請求項12に記載のシステム。
- 前記検出器媒体は、フィルムを備えている、請求項11に記載のシステム。
- 前記検出器媒体は、シンチレーティング変換機構を備えている、請求項11に記載のシステム。
- 前記中性子撮像検出器は、デジタル中性子撮像検出器を備えている、請求項11に記載のシステム。
- 前記複数の独立した中性子吸収材で裏打ちされたコリメータは、少なくとも3つの独立した中性子吸収材で裏打ちされたコリメータを備えている、請求項1に記載のシステム。
- 前記複数の独立した中性子吸収材で裏打ちされたコリメータは、少なくとも9つの独立した中性子吸収材で裏打ちされたコリメータを備えている、請求項1に記載のシステム。
- 前記複数の独立した中性子吸収材で裏打ちされたコリメータの全ては、同一平面にあるか、または、ほぼ同一平面にある、請求項1に記載のシステム。
- 前記複数の独立した中性子吸収材で裏打ちされたコリメータは、同一平面にない、請求項1に記載のシステム。
- d)少なくとも1つの高速中性子コリメータをさらに備えている、請求項1に記載のシステム。
- 物体の中性子撮像の方法であって、前記方法は、
a)物体を中性子撮像検出器の正面に位置付けることと、
b)請求項1-21のいずれかに記載のシステムを用いて熱中性子撮像ビームを発生させることと
を含み、
前記熱中性子撮像ビームは、前記物体の少なくとも一部を通過し、それによって、中性子画像を発生させ、前記中性子画像は、前記中性子撮像検出器によって収集される、方法。 - 前記物体は、飛行機部品、飛行機エンジン、軍需品、エネルギー材料を利用する製品、ヒューズ、ロケット、化学的にアクティブにされるデバイス、宇宙船部品、風力タービン構成要素、または航空宇宙部品である、請求項22に記載の方法。
- ステップa)に先立って、少なくとも1マイルまたは少なくとも100マイル、第1の場所から第2の場所まで請求項1-21のいずれかに記載のシステムを移動させるステップをさらに含む、請求項22に記載の方法。
- 前記第1の場所は、保管施設であり、前記第2の場所は、製造または保守施設である、請求項24に記載の方法。
- 前記製造施設は、航空宇宙、軍需品、風力タービン、または飛行機エンジン製造施設であり、および/または、前記保守施設は、航空宇宙、軍需品、風力タービン、または飛行機保守施設である、請求項25に記載の方法。
- i)撮像されるべき物体、および/または、ii)撮像媒体(例えば、フィルムまたはデジタル)を挿入および除去するように構成された自動化された物体移動システムをさらに備え、自動化された物体移動システムは、ヒトを照射エリアにさらさずに、これらのアイテムが交換されることを可能にするようにさらに構成されている、請求項1-21のいずれかに記載のシステム。
- 前記熱中性子コリメータの少なくとも一部を包囲している遮蔽アセンブリをさらに備えている、請求項1-21のいずれかに記載のシステム。
- バンカをさらに備え、前記遮蔽アセンブリは、前記バンカの中に統合されている、請求項28に記載のシステム。
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