JPH02248891A - X線検出装置 - Google Patents
X線検出装置Info
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- JPH02248891A JPH02248891A JP7013689A JP7013689A JPH02248891A JP H02248891 A JPH02248891 A JP H02248891A JP 7013689 A JP7013689 A JP 7013689A JP 7013689 A JP7013689 A JP 7013689A JP H02248891 A JPH02248891 A JP H02248891A
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Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、X線透過像を一次元あるいは二次元的にリア
ルタイムで検出するための装置に関し、特にX線を利用
した非破壊検査に適した装置に関する。
ルタイムで検出するための装置に関し、特にX線を利用
した非破壊検査に適した装置に関する。
従来、この種の装置としては、S、A、Wenk“にe
ynote paper on real time
radiography” 11th World C
onference NDT等に記されているように、
蛍光スクリーンあるいはシンチレータを用いてX線透過
像を形成し、これをレンズまたはファイバープレートな
どの光学系とカメラなどの撮像装置で検出する装置、あ
るいはX線に感度を持つ撮像管、例えばセレンなどの感
光膜をもつビジコン撮像管またはイメージインテンシフ
ァイアで検出する装置が採用されている。
ynote paper on real time
radiography” 11th World C
onference NDT等に記されているように、
蛍光スクリーンあるいはシンチレータを用いてX線透過
像を形成し、これをレンズまたはファイバープレートな
どの光学系とカメラなどの撮像装置で検出する装置、あ
るいはX線に感度を持つ撮像管、例えばセレンなどの感
光膜をもつビジコン撮像管またはイメージインテンシフ
ァイアで検出する装置が採用されている。
しかし、従来のこれらの装置では蛍光スクリーンあるい
はシンチレータの厚さを厚くしないと高エネルギーX線
は殆ど透過してしまい、X線透過像の形成に役立つ蛍光
変換が著しく小さくなり、従りてX線透過像の光量が不
足し、かつX線透過像を形成する蛍光発生過程の頻度の
不足によって明るさの部分的変動(量子雑音)が顕著と
なり、X線透過像の識別能力が低下していた。また、蛍
光変換効率を大きくするため蛍光スクリーンあるいはシ
ンチレータの厚さを厚くすると、厚みや光学系に依存す
るぼけが生じ、かつコントラスト低下が生じるためX#
J!透過像の解像度の低下を避けることができないとい
う問題もあった。
はシンチレータの厚さを厚くしないと高エネルギーX線
は殆ど透過してしまい、X線透過像の形成に役立つ蛍光
変換が著しく小さくなり、従りてX線透過像の光量が不
足し、かつX線透過像を形成する蛍光発生過程の頻度の
不足によって明るさの部分的変動(量子雑音)が顕著と
なり、X線透過像の識別能力が低下していた。また、蛍
光変換効率を大きくするため蛍光スクリーンあるいはシ
ンチレータの厚さを厚くすると、厚みや光学系に依存す
るぼけが生じ、かつコントラスト低下が生じるためX#
J!透過像の解像度の低下を避けることができないとい
う問題もあった。
この発明は、係る問題点を解決し、特に高エネルギーに
対して良好なX線透過像を測定する検出器を提供するこ
とを目的とする。
対して良好なX線透過像を測定する検出器を提供するこ
とを目的とする。
(課題を解決するための手段〕
本発明は、シンチレータと一次元あるいは二次元の可視
光用半導体素子からなるX線検出装置において、シンチ
レータのX線照射面側一面を薄膜金属で被覆したことを
特徴とするX線検出装置である。可視光用半導体素子が
画像を徴−区画に分解するときの一区画の大きさである
ビクセルサイズと同じ厚さを持つシンチレータを用いる
こと、シンチレータの厚さをを(cm)とし、シンチレ
ータの質量吸収係数をμa6(cm2/g )とし、シ
ンチレータの密度をρ(g/cm’ )としたとき、シ
ンチレータのX線吸収係数μmρt (cm−1)の値
が0.2以上となる二次X線を発生する薄膜金属を用い
ることは好ましい。
光用半導体素子からなるX線検出装置において、シンチ
レータのX線照射面側一面を薄膜金属で被覆したことを
特徴とするX線検出装置である。可視光用半導体素子が
画像を徴−区画に分解するときの一区画の大きさである
ビクセルサイズと同じ厚さを持つシンチレータを用いる
こと、シンチレータの厚さをを(cm)とし、シンチレ
ータの質量吸収係数をμa6(cm2/g )とし、シ
ンチレータの密度をρ(g/cm’ )としたとき、シ
ンチレータのX線吸収係数μmρt (cm−1)の値
が0.2以上となる二次X線を発生する薄膜金属を用い
ることは好ましい。
シンチレータのX線照射面側一面に薄膜金属を被覆する
ことにより、薄膜金属と照射された高エネルギー透過X
線との相互作用から発生する二次X線によりシンチレー
タの蛍光発生頻度を高め、可視光用半導体素子が画像を
微一区画に分解するときの一区画の大きさであるビクセ
ルサイズと同じ厚さを持つシンチレータを用いることに
より高エネルギーのX線であってもX線透過像の情報量
を増大させ、ビクセルサイズ程度の分解能を実現し、そ
の結果画質を大幅に改善したX線透過像を得る。
ことにより、薄膜金属と照射された高エネルギー透過X
線との相互作用から発生する二次X線によりシンチレー
タの蛍光発生頻度を高め、可視光用半導体素子が画像を
微一区画に分解するときの一区画の大きさであるビクセ
ルサイズと同じ厚さを持つシンチレータを用いることに
より高エネルギーのX線であってもX線透過像の情報量
を増大させ、ビクセルサイズ程度の分解能を実現し、そ
の結果画質を大幅に改善したX線透過像を得る。
以下に、本発明の詳細な説明を行う。第1図は本発明の
構成を示す原理図である。
構成を示す原理図である。
X線源1から放射されたX線は、コリメータ6を介して
被検査物2を透過し、シンチレータ4上に蒸着した薄膜
金属3に照射されて薄膜金属固有の二次X線を発生する
。つぎに、−次X線と二次X線はシンチレータ4に照射
され、蛍光を発生しX線透過像を形成する。シンチレー
タ4としては、例えば、CdWO4、Nal 、 Cs
l 、 ZnS等の結晶を用い、その厚みについては後
述する。
被検査物2を透過し、シンチレータ4上に蒸着した薄膜
金属3に照射されて薄膜金属固有の二次X線を発生する
。つぎに、−次X線と二次X線はシンチレータ4に照射
され、蛍光を発生しX線透過像を形成する。シンチレー
タ4としては、例えば、CdWO4、Nal 、 Cs
l 、 ZnS等の結晶を用い、その厚みについては後
述する。
シンチレータ4によって形成されたX線透過像は、−次
元あるいは二次元の可視光用半導体素子5でリアルタイ
ムで電気信号に変換され、検出される。−次元あるいは
二次元の可視光用半導体素子5には、例えばCCD、フ
ォトダイオード等を用いる。
元あるいは二次元の可視光用半導体素子5でリアルタイ
ムで電気信号に変換され、検出される。−次元あるいは
二次元の可視光用半導体素子5には、例えばCCD、フ
ォトダイオード等を用いる。
高エネルギーに対して良好なX線透過像を測定する検出
器は、シンチレータのX線照射面側一面に薄膜金属を被
覆することにより得られる。また、シンチレータの厚さ
と可視光用半導体素子のビクセルサイズとの関係を考慮
することは好ましい。その理由を以下に詳細に説明する
。
器は、シンチレータのX線照射面側一面に薄膜金属を被
覆することにより得られる。また、シンチレータの厚さ
と可視光用半導体素子のビクセルサイズとの関係を考慮
することは好ましい。その理由を以下に詳細に説明する
。
シンチレータに垂直に照射したX線は1個の一次電子を
発生させ、この−次電子は多数の電子を励起して蛍光を
発生させる。この現象は一次過程と呼ばれる。−次過程
中の一次電子の飛程とシンチレータ内部における可視光
散乱がぼけの要因となり、X線透過像形成の解像度の低
下をまねく。
発生させ、この−次電子は多数の電子を励起して蛍光を
発生させる。この現象は一次過程と呼ばれる。−次過程
中の一次電子の飛程とシンチレータ内部における可視光
散乱がぼけの要因となり、X線透過像形成の解像度の低
下をまねく。
このぼけの程度はシンチレータの厚みと同程度であるこ
とは公知であり、−次元あるいは二次元の可視光用半導
体素子のビクセルサイズとシンチレータの厚さを同等と
することがX線透過像の解像度の低下を防止するための
条件である(「センサハンドブック」第1章・培風館)
。従って、本発明においても上記手段を用い、とクセル
サイズとシンチレータの厚さを等しくするのがよい。し
かしながら、この様な薄いシンチレータにすると発光効
率が小さくなるので一次過程から発生する蛍光が少なく
なり、全体としての光量が不足するばかりでなく、可視
光用半導体素子の受光面からの光電子の発生するまでの
過程が確率過程であるため光電子発生が不確実となり、
−次過程の一部が最終出力に寄与できなくなり、量子雑
音が増加する。また、光電子数が少ないと統計誤差によ
フて光電子数の相対分散が増加し、その結果X線透過像
の量子雑音が増加する。これらの量子雑音の増加現象を
防ぐためには、情報を持つ透過X線の一次過程の発生比
率を増大させ、最終過程である光電子の発生比率を相対
的に増加させれば良い。
とは公知であり、−次元あるいは二次元の可視光用半導
体素子のビクセルサイズとシンチレータの厚さを同等と
することがX線透過像の解像度の低下を防止するための
条件である(「センサハンドブック」第1章・培風館)
。従って、本発明においても上記手段を用い、とクセル
サイズとシンチレータの厚さを等しくするのがよい。し
かしながら、この様な薄いシンチレータにすると発光効
率が小さくなるので一次過程から発生する蛍光が少なく
なり、全体としての光量が不足するばかりでなく、可視
光用半導体素子の受光面からの光電子の発生するまでの
過程が確率過程であるため光電子発生が不確実となり、
−次過程の一部が最終出力に寄与できなくなり、量子雑
音が増加する。また、光電子数が少ないと統計誤差によ
フて光電子数の相対分散が増加し、その結果X線透過像
の量子雑音が増加する。これらの量子雑音の増加現象を
防ぐためには、情報を持つ透過X線の一次過程の発生比
率を増大させ、最終過程である光電子の発生比率を相対
的に増加させれば良い。
但し、光電子の発生比率を高めずに単に発生数を増加さ
せても、光量が増加するだけで、統計的な意味での情報
量の増加にはならない。
せても、光量が増加するだけで、統計的な意味での情報
量の増加にはならない。
シンチレータの厚さをを(cm)とし、シンチレータの
質量吸収係数をμrm (cm’/g )とし、シン
チレータの密度をρ(g/cr3)としたとき、シンチ
レータのX線に対する吸収係数μmp (cm−1)
とシンチレータの厚さt(cm)の関係が限定要素を与
えることが知られている。即ち、μmPtの値が1程度
の大きさになると、それ以上tを大きくしても透過像情
報量はほとんど増加せず、散乱光の増加等地の条件を悪
くするのでかえりて不利であり、また、X線透過像中の
明暗差が小さい場合には、μmptの値が0.2以上の
ときコントラスト低下が有意に現れるが、μmρtを大
きくすることによる情報量の利得が、それに伴うコント
ラストの低下による情報の損失より僅かに大きい。従っ
て、μmptの値を0,2〜1.0にするのが良い(特
公昭63−41415号公報)。
質量吸収係数をμrm (cm’/g )とし、シン
チレータの密度をρ(g/cr3)としたとき、シンチ
レータのX線に対する吸収係数μmp (cm−1)
とシンチレータの厚さt(cm)の関係が限定要素を与
えることが知られている。即ち、μmPtの値が1程度
の大きさになると、それ以上tを大きくしても透過像情
報量はほとんど増加せず、散乱光の増加等地の条件を悪
くするのでかえりて不利であり、また、X線透過像中の
明暗差が小さい場合には、μmptの値が0.2以上の
ときコントラスト低下が有意に現れるが、μmρtを大
きくすることによる情報量の利得が、それに伴うコント
ラストの低下による情報の損失より僅かに大きい。従っ
て、μmptの値を0,2〜1.0にするのが良い(特
公昭63−41415号公報)。
上記の条件を満足させるためには、シンチレータのX線
照射面上に薄膜金属を蒸着等により被覆すれば、シンチ
レータの厚みが薄くてもX線透過像の情報量を増大でき
ることが判明した。即ちシンチレータの発光効率は次式
で表される。
照射面上に薄膜金属を蒸着等により被覆すれば、シンチ
レータの厚みが薄くてもX線透過像の情報量を増大でき
ることが判明した。即ちシンチレータの発光効率は次式
で表される。
n=n、 −nc Hnt −・(i)
n :シンチレータの発光効率 nδ :透過X線の吸収率 nc :真に吸収されたX線の可視光への変換効率 nt :シンチレータ内部の可視光透過率ここで、nC
%ntはシンチレータの厚さにほとんど依存しないので
、透JX線の吸収率n、が発光効率を決定する。シンチ
レータの透過X線の吸収率n、は次式となる。
n :シンチレータの発光効率 nδ :透過X線の吸収率 nc :真に吸収されたX線の可視光への変換効率 nt :シンチレータ内部の可視光透過率ここで、nC
%ntはシンチレータの厚さにほとんど依存しないので
、透JX線の吸収率n、が発光効率を決定する。シンチ
レータの透過X線の吸収率n、は次式となる。
n、=1−exp (−μml1pt) ・・・(2)
従って、(1)式、(2)式より透過X線のエネルギー
を低いエネルギーに変換して、シンチレータの質量吸収
係数を大きくすれば、発光効率を増大させることが可能
となる。透過X線のエネルギー変換のためには、シンチ
レータのX線照射面に薄膜金属を蒸着等により被覆し、
透過X線との相互作用から二次X線を発生させる。この
二次X線は透過X線の透過像情報を持つので、二次X線
で一次過程を行わせれば一次過程発生比率が増加して良
い訳である。さらに、シンチレータのX線照射面に薄膜
金属を被覆する結果シンチレータの厚みを薄くできるの
で、シンチレータの厚み増大に伴うコントラスト低下あ
るいは散乱光増加が抑制可能となり、μmρtの値は0
.2以上を満すれば良く、上限は考慮する必要がなくな
り、幅広くとることが可能となる。0.2未満にすると
統計的情報量の損失あるいはコントラスト低下が生じる
ため、X線透過像の識別能力が低下する。但し、二次X
線によるシンチレータでの一次過程が前述した条件を満
たすためには被覆する薄膜金属の選定が重要となる。つ
まり、薄膜金属は二次X線の発生効率の良い重元素(原
子番号の大きい元素)であり、発生する二次X線の中で
もっとも強度の大きいにα線がシンチレータに照射した
ときμmρtが0.2以上となる条件を満足し、被覆が
容易であるものが好ましい。この様な金属としては、例
えばMo、 W、 Ag等がある。また、薄膜金属の厚
さはシンチレータで生じるぼけと同程度にする目的から
、半導体素子のとクセルサイズと同等とする。
従って、(1)式、(2)式より透過X線のエネルギー
を低いエネルギーに変換して、シンチレータの質量吸収
係数を大きくすれば、発光効率を増大させることが可能
となる。透過X線のエネルギー変換のためには、シンチ
レータのX線照射面に薄膜金属を蒸着等により被覆し、
透過X線との相互作用から二次X線を発生させる。この
二次X線は透過X線の透過像情報を持つので、二次X線
で一次過程を行わせれば一次過程発生比率が増加して良
い訳である。さらに、シンチレータのX線照射面に薄膜
金属を被覆する結果シンチレータの厚みを薄くできるの
で、シンチレータの厚み増大に伴うコントラスト低下あ
るいは散乱光増加が抑制可能となり、μmρtの値は0
.2以上を満すれば良く、上限は考慮する必要がなくな
り、幅広くとることが可能となる。0.2未満にすると
統計的情報量の損失あるいはコントラスト低下が生じる
ため、X線透過像の識別能力が低下する。但し、二次X
線によるシンチレータでの一次過程が前述した条件を満
たすためには被覆する薄膜金属の選定が重要となる。つ
まり、薄膜金属は二次X線の発生効率の良い重元素(原
子番号の大きい元素)であり、発生する二次X線の中で
もっとも強度の大きいにα線がシンチレータに照射した
ときμmρtが0.2以上となる条件を満足し、被覆が
容易であるものが好ましい。この様な金属としては、例
えばMo、 W、 Ag等がある。また、薄膜金属の厚
さはシンチレータで生じるぼけと同程度にする目的から
、半導体素子のとクセルサイズと同等とする。
以上の説明で明らかな様に、シンチレータの厚みが薄く
でき、統計的な意味での透過像情報量は増加し、量子雑
音の増加を防止でき、コントラストの低下も抑制できる
ので良好なX線透過像を得ることができる。
でき、統計的な意味での透過像情報量は増加し、量子雑
音の増加を防止でき、コントラストの低下も抑制できる
ので良好なX線透過像を得ることができる。
(実施例)
第1図に示したX線検出装置において、X線源1から放
射された 150 kevX線は、コリメータ6を介し
て被検査物2としてファインセラミックス材料等を透過
する。−次元あるいは二次元の可視光用半導体素子5と
してビクセルサイズ10μmの二次元CCDを用い、シ
ンチレータ4は密度7.9Cg/cm3)のCdWO4
結晶を用いる。シンチレータの厚さを10μmとしてμ
mρtが0.2以上を満足するにはμmρが200 (
cm−1)以上であれば良いが、20 keyのX線が
照射された場合にCdWL結晶の吸収係数μmρは26
0 (cm−1)を示し、条件を満足するので、 MO
にα線(20key)を発生するMOを薄膜金属3とし
て用い、その厚さを10μmとした。シンチレータ照射
面に厚さ10μmのMoを蒸着した場合には、MoKa
線の約10%が透過像の形成に役立つが、10μm厚の
シンチレータのみの場合、透過像の形成に役立つX線は
1%にも満たない。従って、統計的な意味での透過像情
報量は10倍にも増加するので量子雑音の増加の防止に
役立ち、かつコントラストの低下が抑制され、さらに薄
い厚みのシンチレータを用いることができるので可視光
のぼけを激減させる゛。
射された 150 kevX線は、コリメータ6を介し
て被検査物2としてファインセラミックス材料等を透過
する。−次元あるいは二次元の可視光用半導体素子5と
してビクセルサイズ10μmの二次元CCDを用い、シ
ンチレータ4は密度7.9Cg/cm3)のCdWO4
結晶を用いる。シンチレータの厚さを10μmとしてμ
mρtが0.2以上を満足するにはμmρが200 (
cm−1)以上であれば良いが、20 keyのX線が
照射された場合にCdWL結晶の吸収係数μmρは26
0 (cm−1)を示し、条件を満足するので、 MO
にα線(20key)を発生するMOを薄膜金属3とし
て用い、その厚さを10μmとした。シンチレータ照射
面に厚さ10μmのMoを蒸着した場合には、MoKa
線の約10%が透過像の形成に役立つが、10μm厚の
シンチレータのみの場合、透過像の形成に役立つX線は
1%にも満たない。従って、統計的な意味での透過像情
報量は10倍にも増加するので量子雑音の増加の防止に
役立ち、かつコントラストの低下が抑制され、さらに薄
い厚みのシンチレータを用いることができるので可視光
のぼけを激減させる゛。
以上、説明したように、本発明によるX線検出装置に於
いては、シンチレータのX線受光面側一面に被覆した薄
膜金属の発生する二次X線の利用によりX線透過像の一
次情報を有効に利用すると同時に薄いシンチレータの使
用を可能とし、−次元あるいは二次元の可視光用半導体
素子が得るX線透過像のぼけ、量子雑音、コントラスト
低下等を防ぐことができ、その結果、X線透過像の画質
を大幅に改善し得る。
いては、シンチレータのX線受光面側一面に被覆した薄
膜金属の発生する二次X線の利用によりX線透過像の一
次情報を有効に利用すると同時に薄いシンチレータの使
用を可能とし、−次元あるいは二次元の可視光用半導体
素子が得るX線透過像のぼけ、量子雑音、コントラスト
低下等を防ぐことができ、その結果、X線透過像の画質
を大幅に改善し得る。
第1図は本発明の構成を示す原理図である。
1・・・X線源、2・・・被検査物、43・・・薄膜金
属、4・・・シンチレータ、5・・・可視光用半導体素
子、6・・・コリメータ。 代理人 弁理士 秋 沢 政 光 他1名
属、4・・・シンチレータ、5・・・可視光用半導体素
子、6・・・コリメータ。 代理人 弁理士 秋 沢 政 光 他1名
Claims (3)
- (1)シンチレータと一次元あるいは二次元の可視光用
半導体素子からなるX線検出装置において、シンチレー
タのX線照射面側一面を薄膜金属で被覆したことを特徴
とするX線検出装置。 - (2)可視光用半導体素子が画像を微一区画に分解する
ときの一区画の大きさであるピクセルサイズと同じ厚さ
を持つシンチレータを用いたことを特徴とする請求項1
記載のX線検出装置。 - (3)シンチレータの厚さをを(cm)とし、シンチレ
ータの質量吸収係数をμ_m(cm^2/g)とし、シ
ンチレータの密度をρ(g/cm^3)としたとき、シ
ンチレータのX線吸収係数μ_mρt(cm^−^1)
の値が0.2以上となる二次X線を発生する薄膜金属を
用いたことを特徴とする請求項1または2記載のX線検
出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7013689A JPH02248891A (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | X線検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7013689A JPH02248891A (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | X線検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02248891A true JPH02248891A (ja) | 1990-10-04 |
Family
ID=13422852
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7013689A Pending JPH02248891A (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | X線検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02248891A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4230313A1 (de) * | 1991-09-10 | 1993-03-11 | Mitsubishi Electric Corp | Vorrichtung zur erfassung einer dielektrischen konstanten |
CN110622040A (zh) * | 2017-04-28 | 2019-12-27 | 法马通公司 | 用于高能射线照相的检测器和关联的成像组件 |
-
1989
- 1989-03-22 JP JP7013689A patent/JPH02248891A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4230313A1 (de) * | 1991-09-10 | 1993-03-11 | Mitsubishi Electric Corp | Vorrichtung zur erfassung einer dielektrischen konstanten |
CN110622040A (zh) * | 2017-04-28 | 2019-12-27 | 法马通公司 | 用于高能射线照相的检测器和关联的成像组件 |
JP2020517960A (ja) * | 2017-04-28 | 2020-06-18 | フラマトムFramatome | 高エネルギー放射線撮影法用の検出器および関連の撮像アセンブリ |
US11287537B2 (en) | 2017-04-28 | 2022-03-29 | Framatome | Detector for high-energy radiography and associated imaging assembly |
CN110622040B (zh) * | 2017-04-28 | 2023-12-12 | 法马通公司 | 用于高能射线照相的检测器和关联的成像组件 |
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