JP7449821B2 - 内部状態検査システム及び内部状態検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、内部状態検査システム及び内部状態検査方法に関する。

橋梁、トンネル、発電システム、電力ケーブル、鉄道等に代表されるインフラ構造体の老朽化が日々、進んでいる。こうしたインフラ構造体の老朽化等に伴う機能不調は、社会生活に重大な影響を及ぼす。そこで、インフラ構造体の機能不調を未然に回避するため、インフラ構造体の機能不調を招く欠陥の検査を適切に行うことが求められている。
ここで、インフラ構造体の機能不調に生じる欠陥は、表面に生じるものと、内部に生じるものとがある。このうち、インフラ構造体の内部に生じる欠陥を早期に発見することが、インフラ構造体の機能不調を未然に回避する上で特に重要である。

インフラ構造体の内部状態を検査するアプローチのひとつとして、特許文献１には、後方散乱放射線を用いた対象物撮像システムの発明が開示されている。特許文献１に係る対象物撮像システムでは、放射線源とセンサを対象物の同じ側に配置する。散乱放射線強度に関して立式した非線形積分方程式に基づいて対象物に係る三次元的な密度分布を推定する一方、対象物に放射線を照射した際に生じる対象物からの後方散乱放射線を検出する。そして、推定値に基づく後方散乱放射と検出値に基づく後方散乱放射線との差を最小化するように反復演算を行う。
特許文献１に係る対象物撮像システムによれば、前記反復演算結果に基づいて対象物の三次元的な密度分布を復元することができる。

特開２０１３－１７４５８７号公報

しかしながら、特許文献１に係る対象物撮像システムでは、対象物に係る三次元的な密度分布を復元する際に、放射線源のスペクトルを一定値であると仮定して計算ステップを構築している。つまり、単色放射線源を用いて内部状態検査を行うことを前提としている。そのため、計測環境・計測対象の適用範囲を拡大する点で改良の余地があった。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであって、計測環境・計測対象の適用範囲を拡大可能な内部状態検査システム及び内部状態検査方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る内部状態検査システムは、被検体の内部状態を検査する内部状態検査システムであって、前記被検体に対し、それぞれが固有のエネルギー特性をもつ多色の放射線を照射する放射線源と、前記放射線源に対する相対座標が既知である、散乱放射線を検出する検出器と、放射線のエネルギー及び強度を取得する取得装置と、前記取得装置により取得された放射線のエネルギースペクトル、前記放射線源に対する前記検出器の相対座標、並びに、前記散乱放射線のエネルギー及び強度の情報に基づき構成した最小化問題の解決によって前記被検体の密度分布を演算する演算装置と、を備え、前記最小化問題の解決では、コンプトン散乱のエネルギースペクトルの実測値S（E）及び予測値S’(E)を式（５）に代入し、得られた解の残差Ｌを最小化するようにアルゴリズムを用い、前記被検体の密度分布に基づいて当該被検体の内部状態を検査することを最も主要な特徴とする。

その他の解決手段については、本発明に係る実施形態の中で詳しく説明する。

本発明に係る内部状態検査システムによれば、計測環境・計測対象の適用範囲を拡大可能な内部状態検査システムを得ることができる。

本発明の実施形態に係る内部状態検査システムの全体構成を表すブロック図である。 放射線源として単色の放射線源を用いた場合の、同放射線源により照射された放射線が検出器に与えるエネルギースペクトルの例を表す図である。 検出器により検出した単色の放射線を、取得装置での計数積算処理によって、エネルギースペクトルとして変換した例を表す図である。 演算装置による演算の結果として得られた被検体に係る密度分布の例を表す図である。 放射線源として多色の放射線源を用いた場合の、同放射線源により照射された多色の放射線が検出器に与えるエネルギースペクトルの例を表す図である。 検出器により検出した多色の放射線を、取得装置での計数積算処理によって、エネルギースペクトルとして変換した例を表す図である。 コンプトン散乱強度のスペクトルの例を表す図である。 本発明の実施形態に係る内部状態検査システムの検査手順を表すフローチャート図である。 多色の放射線源により照射された多色の放射線の発生強度が連続スペクトルをなしている例を表す図である。 本発明の第２変形例に係る内部状態検査システムの検査手順を表すフローチャート図である。

以下、本発明の実施形態に係る内部状態検査システム及び内部状態検査方法について、適宜の図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下に示す図において、共通の機能を有する部材間、又は相互に対応する機能を有する部材間には、原則として共通の参照符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明を省略するものとする。また、説明の便宜のため、部材のサイズ及び形状は、変形又は誇張して模式的に表す場合がある。

〔本発明の実施形態に係る内部状態検査システム〕
はじめに、本発明の実施形態に係る内部状態検査システム１１の概略構成について、図１を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る内部状態検査システム１１の全体構成を表すブロック図である。

本発明の実施形態に係る内部状態検査システム１１は、図１に示すように、被検体１０２の内部状態を検査するために、放射線源１０１と、検出器１０６と、取得装置１０７と、演算装置１０８と、表示装置１０９と、を備えて構成されている。

放射線源１０１は、被検体１０２に対し、それぞれが固有のエネルギー特性をもつ多色の放射線１０４を照射する機能を有する。

検出器１０６は、散乱放射線１０５を主として検出する機能を有する。検出器１０６は、散乱放射線１０５のほか、多色の放射線１０４を検出する機能を有する。検出器１０６は、多色の放射線源１０１に対する相対座標が既知である。なお、放射線源１０１に対する検出器１０６の相対座標が既知であるとは、放射線源１０１に対する検出器１０６の相対座標の情報が、演算装置１０８に与えられていることを意味する。

取得装置１０７は、検出器１０６により検出された放射線１０４、１０５のエネルギー及び強度を取得する機能を有する。取得装置１０７により取得した放射線１０４、１０５のエネルギースペクトル、並びに、散乱放射線１０５のエネルギー及び強度の情報は、演算装置１０８に与えられる。

演算装置１０８は、取得装置１０７により取得された放射線１０４、１０５のエネルギースペクトル、多色の放射線源１０１に対する検出器１０６の相対座標、並びに、散乱放射線１０５のエネルギー及び強度の情報に基づき構成した最小化問題の解決によって被検体１０２の密度分布を演算する機能を有する。これにより、被検体１０２に係る内部状態の検査結果が得られる。

表示装置１０９は、演算装置１０８により演算された被検体１０２の密度分布に基づく被検体１０２に係る内部状態の検査結果を、例えば、ディスプレイに三次元表示する機能を有する。なお、被検体１０２に係る内部状態の検査結果を、半導体メモリ又はハードディスク装置のような情報記憶装置にデータとして記憶させておき、必要に応じて同検査結果を適宜参照する構成を採用してもよい。

〔本発明の実施形態に係る内部状態検査システム１１の検査原理〕
次に、本発明の実施形態に係る内部状態検査システム１１の検査原理について、図２～図７を適宜参照して説明する。

はじめに、放射線源１０１として、多色の放射線源１０１に代えて、単一のエネルギー特性をもつ単色の放射線１０４を照射する放射線源１０１（準単色線源を含む）を用いた場合を例示して、本発明の実施形態に係る内部状態検査システム１１の検査原理を説明する。図２は、放射線源１０１として単色の放射線源１０１を用いた場合の、同放射線源１０１により照射された放射線が検出器１０６に与えるエネルギースペクトルを例示したものである。

図２に示す例では、単色の放射線源１０１としてCs-137を用いた。Cs-137は、約667keVのガンマ線と約512keVのβ線を放出する放射線源である。本発明の実施形態に係る取得装置１０７では、放射線のうち光子のみを利用する。このため、Cs-137は、約667keVにエネルギーピーク２０１をもつ単色の放射線源１０１とみなされる。
このほか、単色の放射線源１０１とみなすことができる放射性同位体は、Zn-65、Be-7、Cr-51、Co-58、Mn-54、Hg-203、Sr-85、F-18、Ga-68、Al-28、及びK-42がある。また、レーザ逆コンプトン散乱によって生じるガンマ線も、単色の放射線源１０１による放射線とみなすことができる。なお、多色の放射線については、後記する。

単色の放射線源（Cs-137）１０１から照射される放射線（ガンマ線）１０４は、コリメータなどの機構を備えることによって指向性を持たせている。以下では、幅のない線状の放射線１０４として単純化したモデルを用いて説明する。ただし、この単純化したモデルを用いた説明は、本発明の適用範囲を狭める趣旨ではない。実際の内部状態検査においては、放射線１０４のもつ幅は検査結果に誤差として取り込まれる。

検出器１０６では、図２に示すように、単色の放射線源（Cs-137）１０１から直に到達した放射線１０４のエネルギーピーク２０１が観測されている。一方、検出器１０６内部や周囲物質で生じたコンプトン散乱の結果として生じた放射線１０４による計数平準値２０２や計数ピーク値２０３も観測される。このような計数値は、被検体１０２に係る内部状態検査を行う際のバックグラウンドとなる。

放射線源１０１から照射された単色の放射線１０４は、被検体１０２の内部でコンプトン散乱によって散乱放射線１０５を生じる。この散乱放射線１０５が、検出器１０６によって検出される。被検体１０２は、一般に、コンクリートや金属などのインフラ構造物である。こうしたインフラ構造物には、経年劣化等の要因により、その内部にボイド、クラック、腐食、剥離などの欠陥１０３が生じている場合がある。
本発明の実施形態に係る内部状態検査システム１１では、被検体１０２であるインフラ構造物に係る内部状態検査を行う。

検出器１０６は、例えば、エネルギー分解能を有するガンマ線検出器である。検出器１０６としては例えば、Ge半導体、CdTe半導体、CdZnTe半導体、Si半導体、Perovskite構造半導体、LaBr3シンチレータ、CsBr3シンチレータ、LYSOシンチレータ、LSOシンチレータ、GAGGシンチレータ、CsIシンチレータ、NaIシンチレータ、BGOシンチレータ、GSOシンチレータ、GPSシンチレータ、La-GPSシンチレータ、LuAGシンチレータ、SrIシンチレータなどを適宜用いることができる。

図３は、検出器１０６により検出した単色の放射線（ガンマ線）１０４を、取得装置１０７での計数積算処理によって、エネルギースペクトルとして変換した例を表す。取得装置１０７は、前記計数積算処理の間、放射線の計数値を積算することにより、エネルギースペクトルを形成する。

図３に示す計数値３０１は、被検体１０２を置かずに得られたエネルギースペクトルを表す。このような計数値３０１は、被検体１０２に係る内部状態検査を行う際のバックグラウンドとなる。図３に示す計数値３０２は、被検体１０２を置いて得られたエネルギースペクトルを表す。この計数値３０２は、空気と被検体１０２でのコンプトン散乱による計数値の和となっている。

演算装置１０８は、まず、計数値３０２と計数値３０１の差分を、被検体１０２によるコンプトン散乱強度のスペクトルとして算出する。次に、単色の放射線源１０１の放出エネルギーEinと、取得装置１０７により取得した放射線１０４、１０５のエネルギースペクトルの各エネルギーEとに基づいて、数式（１）に従って、被検体１０２の内部で生じたコンプトン散乱の散乱角θを算出する。なお、E0は約511keVである。

ここで、放射線源１０１に対する検出器１０６の相対座標（ｘ、ｙ、ｚ）は既知である。なお、放射線源１０１からの放射線１０４の照射方向をｚ方向（深さ）とする。すると、数式（２）に従って、前記算出したコンプトン散乱の散乱角θから、深さ方向の位置ｚを算出することができる。

コンプトン散乱強度は、被検体１０２に係る密度に比例する。このため、放射線の計数値は、被検体１０２の密度の相対値（関数）として取り扱うことができる。

図４は、演算装置１０８による演算の結果として得られた被検体１０２に係る密度分布の例である。図４において、横軸に深さ方向の寸法を、縦軸に密度をとっている。図４に示す密度分布特性４０１は、被検体１０２の内部に欠陥１０３が存在しない状態を表す。一方、図４に示す密度分布特性４０２は、欠陥１０３の存在によって被検体１０２内部のある部分の密度が低下している状態を表す。このようにして、被検体１０２の内部における欠陥１０３の存否、及び欠陥１０３が存在する場合にその位置を求めることができる。
以上、放射線源１０１として単色の放射線源１０１を用いた場合の内部状態検査システム１１の検査原理を説明した。

次に、放射線源１０１として、それぞれが固有のエネルギー特性をもつ多色の放射線１０４を照射する多色の放射線源１０１を用いた場合を例示して、本発明の実施形態に係る内部状態検査システム１１の検査原理を説明する。多色の放射線源１０１は、n本のエネルギーピークをもつと仮定する。図５は、放射線源１０１として多色の放射線源１０１を用いた場合の、同放射線源１０１により照射された多色の放射線１０４が検出器１０６に与えるエネルギースペクトルを例示したものである。

図５に示す例では、多色の放射線源１０１としてCo-60を用いた。Co-60は約1.17MeV及び約1.33MeVの２本のガンマ線と、約318keVのβ線とを放出する多色の放射線源１０１である。Co-60は、前記した単色の放射線源１０１の場合と同様に光子のみを利用する。このため、Co-60は、約1.17MeV及び約1.33MeVのそれぞれにエネルギーピーク５０１、５０２をもつ多色（２色）の放射線源１０１とみなされる。すなわち、２色は多色の概念に含まれる。
このほか、単色の放射線源、又は他の多色の放射線源を適宜組み合わせて、複数のエネルギー帯に放射線の発生強度ピークを有する多色の放射線源１０１とすることもできる。以下では、多色（ｎ色）の放射線源１０１として２色の放射線源（Co-60）１０１を例示して説明する。

図６は、検出器１０６により検出した２色の放射線（Co-60）１０４を、取得装置１０７での計数積算処理によって、エネルギースペクトルとして変換した例を表す。取得装置１０７は、前記計数積算処理の間、２色の放射線（Co-60）１０４の計数値をそれぞれ積算することにより、エネルギースペクトルを形成する。図６に示す２色のエネルギースペクトルは、図３に示す単色のエネルギースペクトルと異なり、２色のエネルギーピークを有するガンマ線（図６の計数値６０１参照）のコンプトン散乱が重畳されたスペクトルとなる。

図６に示す計数値６０１は、被検体１０２を置かずに得られた２色のエネルギーピークを有するエネルギースペクトルを表す。このような計数値６０１は、被検体１０２に係る内部状態検査を行う際のバックグラウンドとなる。図６に示す計数値６０２は、被検体１０２を置いて得られたエネルギースペクトルを表す。この計数値６０２は、空気と被検体１０２でのコンプトン散乱による計数値の和となっている。

演算装置１０８は、まず、計数値６０２と計数値６０１の差分を、被検体１０２によるコンプトン散乱強度のスペクトルとして算出する。
図７は、コンプトン散乱強度のスペクトルの例を表す。図７に示す計数値７０１は、２色の放射線源１０１から照射された２色の放射線１０４に係る散乱強度を示す。図７に示す計数値７０２、７０３は、計数値７０１の計数を形成する２色の放射線源１０１の放出エネルギー毎の寄与を表す。図７に示す計数値７０１、７０２、７０３は次の手順により得られる。

すなわち、被検体１０２に係る密度分布ρ(z)として、検出器１０６で検出されるコンプトン散乱のエネルギースペクトルS（E）は次の数式（３）で表される。

ここで、θi(E)、zi(E)はそれぞれ、数式（１）及び数式（２）を用いて、単色の放射線源１０１の放出エネルギーEinを、２色の放射線源１０１の第i番目の放射線放出エネルギーEiに置き換えることで求めることができる。
γi (θi)はコンプトン散乱の影響をモデル化したものである。γi (θi)は、クライン＝仁科の公式と呼ばれるコンプトン散乱の微分断面積に関する次の数式（４）から導かれる。

ここで、αi=Ei/E0である。また、E0は前記した通り、約511keVである。
wij(E)は、放射線の放出エネルギーごとの放出強度及び経路上の減衰等を表す係数である。厳密な取り扱いでは、wij(E)は放射線の経路上における被検体１０２に係る密度分布に依存する。ただし、被検体１０２に照射される放射線が強い強度をもち、かつ、被検体１０２の表面からの深さが一定の範囲内であれば、被検体１０２に係る密度分布への依存性はごく軽微であるため、実質的に依存しないとみなし得る。
なお、被検体１０２と同等の放射線減衰特性を有する校正試験体を用いて予め実測することで、wij(E)を適宜決定する構成を採用しても構わない。

こうした考え方に基づいて前記した数式（３）が得られる。未知である被検体１０２に係る密度分布ρ（ｚ）は次のようにして得られる。まず、被検体１０２に係る密度分布ρ（ｚ）を適当な予測値又は被検体１０２と同等の校正試験体で校正した初期値を与える。実測値からのずれを補正するため、次式（５）を用いて残差Ｌを計算する。

なお、S’(E)は被検体１０２に係る密度分布ρ（ｚ）の予測値を代入して得られるエネルギースペクトルである。上記の式（５）の解である残差Ｌを最小化するように被検体１０２に係る密度分布ρ（ｚ）を求める。こうした最小化問題は、公知のアルゴリズムを用いて解くことができる。
以上の手順に従って、放射線源１０１として単色の放射線源１０１を用いた場合と同様に、図４に示すような被検体１０２に係る密度分布が得られる。

〔本発明の実施形態に係る内部状態検査システム１１の検査手順〕
次に、本発明の実施形態に係る内部状態検査システム１１の被検体１０２に係る内部状態の検査手順について、図１及び図８を参照して説明する。
図８は、本発明の実施形態に係る内部状態検査システム１１の検査手順を表すフローチャート図である。

図８に示すステップＳ１１では、多色の放射線源１０１及び検出器１０６をそれぞれの測定ポイントに配設する。なお、ステップＳ１１～Ｓ１６の手順は、被検体１０２に係る密度分布を得るために必要な測定ポイントの数だけ繰り返し行われる。

ステップＳ１２では、演算装置１０８は、多色の放射線源１０１に対する検出器１０６の相対座標の情報を取得する。

ステップＳ１３では、多色の放射線源１０１から多色の放射線１０４を被検体１０２に向けて照射する。取得装置１０７は、検出器１０６により検出された放射線１０４、１０５のエネルギー及び強度の情報を取得する。

ステップＳ１４では、演算装置１０８は、取得装置１０７により取得された放射線１０４、１０５のエネルギースペクトル、放射線源１０１に対する検出器１０６の相対座標、並びに、散乱放射線１０５のエネルギー及び強度の情報に基づき最小化問題を構成する。

ステップＳ１５では、演算装置１０８は、ステップＳ１４で構成した最小化問題を解決することによって、被検体１０２に係る密度分布を演算する。

ステップＳ１６では、内部状態検査システム１１は、被検体１０２に係る密度分布を得るために必要な測定ポイントでの計測及び演算が終了しているか否かをチェックする。ステップＳ１１～Ｓ１６の手順は、被検体１０２に係る密度分布を得るために必要な測定ポイントの数だけ繰り返し行われる。

ステップＳ１６のチェックにより必要な測定ポイントでの計測及び演算が終了している旨の判定が下された場合、ステップＳ１７において、ステップＳ１１～Ｓ１６の手順を必要な測定ポイントの数だけ繰り返し行うことで得られた、被検体１０２の密度分布に基づく被検体１０２に係る内部状態の検査結果を、表示装置１０９のディスプレイに表示する。
なお、被検体１０２に係る内部状態の検査結果とは、被検体１０２の内部における欠陥１０３の存否、及び欠陥１０３が存在する場合にその位置の情報を含む。

〔本発明の第１変形例に係る内部状態検査システム１１〕
次に、本発明の第１変形例に係る内部状態検査システム１１について説明する。
本発明の実施形態に係る内部状態検査システム１１と、本発明の第１変形例に係る内部状態検査システム１１とは、大部分の構成が共通している。そこで、両者の相違点について説明することで、本発明の第１変形例に係る内部状態検査システム１１の説明に代えることとする。

まず、既に説明した本発明の実施形態の内部状態検査システム１１では、検出器１０６は、放射線源１０１に対する相対座標の設定を変更可能に構成されている。これは、例えば、放射線源１０１に対する検出器１０６の相対的な位置関係を変更可能に構成しておき、検出器１０６の相対的な位置関係の変更（移動）に合わせて、放射線源１０１に対する検出器１０６の相対座標の設定を変更することで実現される。
放射線源１０１に対する検出器１０６の相対座標の設定変更内容は、演算装置１０８に与えられる。

一方、このような本発明の実施形態の内部状態監視システム１１に対し、本発明の第１変形例に係る内部状態検査システム１１では、検出器１０６は、放射線源１０１に対する相対座標が既知である複数（ｎ個）の放射線検出部１０６ａ、・・・１０６ｎを備えて構成されている。複数（ｎ個）の放射線検出部１０６ａ、・・・１０６ｎは、それぞれの設置個所において、散乱放射線１０５を検出する。

この場合、取得装置１０７は、複数（ｎ個）の放射線検出部１０６ａ、・・・１０６ｎのそれぞれで検出された放射線のエネルギー及び強度を取得する、複数（ｎ個）の取得部１０７ａ、・・・１０７ｎを備える。これにより、取得装置１０７は、複数のコンプトン散乱のエネルギースペクトルSj（E）を取得することができる。

本発明の第１変形例に係る内部状態検査システム１１では、本発明の実施形態に係る内部状態検査システム１１と同様に、密度分布ρ（ｚ）の予測値を仮定し、前記した式（１）～式（４）を用いて、予測値及び実測値間の残差Ｌを与える次の式（６）を構成する。

上記の式（６）の解である残差Ｌを最小化するように被検体１０２に係る密度分布ρ（ｚ）を求める。こうした最小化問題は、公知のアルゴリズムを用いて解くことができる。
以上の手順に従って、図４に示すような被検体１０２に係る密度分布が得られる。

本発明の第１変形例に係る内部状態検査システム１１では、検出器１０６に備わる複数（ｎ個）の放射線検出部１０６ａ、・・・１０６ｎは、それぞれの設置個所において、散乱放射線１０５を検出する。このため、前記したステップＳ１１～Ｓ１６の手順のうち、ステップＳ１１の多色の放射線源１０１及び検出器１０６をそれぞれの測定ポイントに配設する手順を、割愛又は縮小することができる。
本発明の第１変形例に係る内部状態検査システム１１によれば、被検体１０２の密度分布に基づく被検体１０２に係る内部状態の検査結果を得るための所要時間を短縮することができる。

〔本発明の第２変形例に係る内部状態検査システム１１〕
次に、本発明の第２変形例に係る内部状態検査システム１１について説明する。
本発明の実施形態に係る内部状態検査システム１１と、本発明の第２変形例に係る内部状態検査システム１１とは、大部分の構成が共通している。そこで、両者の相違点について説明することで、本発明の第２変形例に係る内部状態検査システム１１の説明に代えることとする。

本発明の実施形態に係る内部状態検査システム１１では、放射線源１０１は、複数の固有のエネルギーにわたり放射線の発生強度ピークを有する放射性同位体である。又は、放射線源１０１は、単色及び多色の一方又は両者の放射線源を複数組み合わせて構成され、複数の固有のエネルギーにわたり放射線の発生強度ピークを有する構成を採用している。

これに対し、本発明の第２変形例に係る内部状態検査システム１１では、放射線源１０１は、それぞれの放射線の発生強度が連続スペクトル（エネルギースペクトルが特定のエネルギーにピークをもたない）をなしており、連続スペクトルの分割数及び分割仕様を設定するための設定部１１１（図１参照）をさらに備える構成を採用している。
設定部１１１により設定された連続スペクトルの分割数及び分割仕様は、演算装置１０８に与えられる。演算装置１０８は、設定部１１１により設定された分割数及び分割仕様を用いて前記連続スペクトルを分割し、当該分割したエネルギー毎の方程式を連立することで最小化問題を構成する。

図９は、多色の放射線源１０１により照射された多色の放射線の発生強度が連続スペクトルをなしている例を表す。なお、図９に例示した連続スペクトル（エネルギースペクトル９０１）を分割するとは、図９に示す付与エネルギーの横軸を離散化（９０２参照）し、特定のエネルギーを抽出することを意味する。

図１０は、本発明の第２変形例に係る内部状態検査システム１１の検査手順を表すフローチャート図である。
本発明の第２変形例に係る内部状態検査システム１１では、図１０に示すステップＳ２０において、設定部１１１により設定された分割数及び分割仕様に従い、連続スペクトルを分割する。以下、本発明の実施形態に係る内部状態検査システム１１の検査手順と同様に、分割したエネルギーごとの方程式を連立することで最小化問題を構成し、当該最小化問題を解いて被検体１０２に係る密度分布ρ（ｚ）を推定する。

本発明の第２変形例に係る内部状態検査システム１１では、放射線源１０１は、それぞれの放射線の発生強度が連続スペクトルをなしており、連続スペクトルの分割数及び分割仕様を設定するための設定部１１１（図１参照）をさらに備える。
本発明の第２変形例に係る内部状態検査システム１１によれば、それぞれの放射線の発生強度が連続スペクトルをなす多色の放射線源１０１を用いる場合でも、被検体１０２の密度分布に基づく被検体１０２に係る内部状態の検査結果を得ることができる。

〔その他の実施形態〕
以上説明した複数の実施形態（第１及び第２変形例を含む）は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。

すなわち、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えても構わない。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えても構わない。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換を行っても構わない。

１０１ 放射線源
１０２ 被検体
１０３ 欠陥
１０４ 放射線
１０５ 散乱放射線
１０６ 検出器（複数の放射線検出部）
１０７ 取得装置
１０８ 演算装置
１０９ 表示装置
１１１ 設定部

Claims (9)

1. 被検体の内部状態を検査する内部状態検査システムであって、
   前記被検体に対し、それぞれが固有のエネルギー特性をもつ多色の放射線を照射する放射線源と、
   前記放射線源に対する相対座標が既知である、散乱放射線を検出する検出器と、
   放射線のエネルギー及び強度を取得する取得装置と、
   前記取得装置により取得された放射線のエネルギースペクトル、前記放射線源に対する前記検出器の相対座標、並びに、前記散乱放射線のエネルギー及び強度の情報に基づき構成した最小化問題の解決によって前記被検体の密度分布を演算する演算装置と、を備え、
   前記最小化問題の解決では、コンプトン散乱のエネルギースペクトルの実測値S（E）及び予測値S’(E)を式（５）に代入し、得られた解の残差Ｌを最小化するようにアルゴリズムを用い、
   

   

   前記被検体の密度分布に基づいて当該被検体の内部状態を検査する
   ことを特徴とする内部状態検査システム。
2. 請求項１記載の内部状態検査システムであって、
   前記放射線源は、複数の固有のエネルギーにわたり放射線の発生強度ピークを有する放射性同位体である
   ことを特徴とする内部状態検査システム。
3. 請求項１記載の内部状態検査システムであって、
   前記放射線源は、単色及び多色の一方又は両者の放射線源を複数組み合わせて構成され、複数の固有のエネルギーにわたり放射線の発生強度ピークを有する
   ことを特徴とする内部状態検査システム。
4. 請求項１記載の内部状態検査システムであって、
   前記放射線源は、それぞれの放射線の発生強度が連続スペクトルをなしており、
   前記連続スペクトルの分割数及び分割仕様を設定するための設定部をさらに備える
   ことを特徴とする内部状態検査システム。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の内部状態検査システムであって、
   前記検出器は、前記放射線源に対する相対座標の設定を変更可能に構成されている
   ことを特徴とする内部状態検査システム。
6. 請求項１～４のいずれか一項に記載の内部状態検査システムであって、
   前記検出器は、前記放射線源に対する相対座標が既知である複数の放射線検出部を備えて構成されている
   ことを特徴とする内部状態検査システム。
7. 被検体に対し、それぞれが固有のエネルギー特性をもつ多色の放射線を照射する放射線源と、散乱放射線を検出する検出器と、放射線のエネルギー及び強度を取得する取得装置と、前記被検体の密度分布を演算する演算装置と、を備える内部状態検査システムに用いられ、前記被検体の内部状態を検査するための内部状態検査方法であって、
   前記放射線源及び前記検出器をそれぞれの測定ポイントに配置するステップと、
   前記放射線源に対する前記検出器の相対座標を取得するステップと、
   前記放射線源より前記被検体に対し照射された放射線に係る散乱放射線のエネルギースペクトルを前記取得装置により取得するステップと、
   前記放射線源のエネルギー特性、前記散乱放射線のエネルギースペクトル、及び、前記放射線源に対する前記検出器の相対座標の情報に基づいて最小化問題を構成するステップと、
   前記最小化問題を解決することによって前記被検体の密度分布を演算するステップと、を有し、
   前記最小化問題を解決することによって前記被検体の密度分布を演算するステップでは、コンプトン散乱のエネルギースペクトルの実測値S（E）及び予測値S’(E)を式（５）に代入し、得られた解の残差Ｌを最小化するように所定のアルゴリズムを用いる
   

   

   ことを特徴とする内部状態検査方法。
8. 請求項７記載の内部状態検査方法であって、
   前記検出器は、前記放射線源に対する相対座標が既知である複数の放射線検出部を備えて構成されており、
   前記最小化問題を構成するステップでは、前記散乱放射線のエネルギースペクトルとして、前記複数の放射線検出部によりそれぞれ検出した複数のエネルギースペクトルの組み合わせを用い、前記放射線源に対する前記検出器の相対座標として、前記放射線源に対する前記複数の放射線検出部のそれぞれの相対座標を用いて最小化問題を構成する
   ことを特徴とする内部状態検査方法。
9. 請求項７記載の内部状態検査方法であって、
   放射線源は、それぞれの放射線の発生強度が連続スペクトルをなしており、
   前記最小化問題を構成するステップでは、
   前記連続スペクトルの分割数及び分割仕様を設定し、当該設定された分割数及び分割仕様を用いて前記連続スペクトルを分割し、当該分割したエネルギー毎の方程式を連立することで最小化問題を構成する
   ことを特徴とする内部状態検査方法。
   

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