JPH0229983B2

JPH0229983B2 -

Info

Publication number: JPH0229983B2
Application number: JP57075860A
Authority: JP
Inventors: Yukio Fujisaki
Original assignee: ETSUKUSU RAIDO KK
Current assignee: ETSUKUSU RAIDO KK
Priority date: 1982-05-06
Filing date: 1982-05-06
Publication date: 1990-07-03
Also published as: JPS58191959A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明はダイヤモンド、ヒスイ、水晶等、天然
人工宝石類、ガラス、セラミツク、鉱石、岩石、
貴金属、、考古物等の個体物、種々の液体、粉体、
有機物、人体、動物等の広範囲の物体の組成を非
破壊で定量的且つ計数的に判別するための装置に
関する。（従来の技術）従来から連続Ｘ線を物体に投射して、そのＸ線
量の透過率（吸収率）又は同じ性質をもつＸ線フ
イルムから物体を判別する方法が広くなされてい
る。又、これを改良したＸ線検査装置として本発明
者の開発に係る実開昭55−112248号公報記載の宝
石類鑑定装置と特公昭44−22396号公報記載のＸ
線発生装置とが知られている。前者は検査物体を
通過させるＸ線ビームと通過させないＸ線ビーム
とを計測してその検出値を用いて物体の判別を定
量的に行わせるものである。又後者はＸ線管のタ
ーゲツトとフイルターとを共通の元素で構成し、
共通の元素の特性放射線ライン系列を取りかこむ
比較的狭い周波数スペクトルのＸ線を使用して物
体を透過させてコントラストの良好なＸ線像・透
過写真を得ようとするものである。（発明が解決しようとする課題）従来の連続Ｘ線を物体に投射して、そのＸ線量
の透過率又はＸ線フイルムより物体をおおざつぱ
に判別する方法では、物体の組成とＸ線量の絶対
値、厚みと使用波長とが複雑な相関関係にあり、
加えてＸ線管の電源電圧の変動、Ｘ線管の使用時
間、自然界のＸ線の経時的変動によつて影響され
て定量的に判別することは勿論正確且つ迅速に判
別することは出来ず実用化までに至つていない。
又本発明者の開発した実開昭55−112248号公報記
載の装置では通過・非通過のＸ線ビームの二つの
Ｘ線量を使うことでＸ線管・自然界のＸ線強さの
時間的変動による誤差を小さく抑えることができ
るようにした。しかしながら、本装置ではフイル
ターを使つてないのでＸ線の波長域が広く高精度
の定量精度ができないという問題点があつた。又
物体組成の同定の定量的解析までは実用化されて
なかつた。又後者の特公昭44−22396号公報の装置では、
特殊なフイルターを使つてＸ線スペクトルを狭い
周波数域に制限するが、そのＸ線の検出は従来通
りのＸ線フイルム、Ｘ線映像によるものであり、
このＸ線像のコントラストを良好にして定性的判
断ができ易いようにできているが、未だ定量的に
計量化できるものでなく、Ｘ線像のコントラスト
から物体の内部構造を人間の経験と判断で測るだ
けであつて、物体組成の同定及び定量的解析が行
えるものではなかつた。本発明の課題は、かかる問題点を解消して極め
て精度が高く且つ非破壊で物体組成の同定と定量
的な解析が行えるという優れた物体組成判別装置
を提供せんとするものである。（課題を解決するための手段）本発明の要旨は、組成を判別しようとする鉱
石・セラミツク等固体、液体、有機物、生物体の
物体にＸ線を照射する連続Ｘ線発生源と対置し
て、物体を通過したＸ線量と物体を通過しないＸ
線量とを測定する二つのＸ線センサーを設け、同
連続Ｘ線発生源からの連続Ｘ線の0.8Å波長以下
における最強度波長λmの（１＋0.4）λm以上の
長い波長及び（１−0.4）λm以下の短かい波長を
遮断するフイルターをＸ線発生源とＸ線センサー
との間に設け、又、Ｘ線センサーで測定された物
体通過と物体非通過の二つのＸ線量の比の対数値
を求める対数計算回路と、物体の厚みの測定値を
入力する厚み測定値インプツト回路とを設け、同
対数計算回路で計算された対数値と厚み測定値イ
ンプツト回路に入力された厚みとを入力して対数
値と厚みの比を求める傾き計算回路を設け、同傾
き計算回路で計算された対数値と厚みの比を入力
し、予め上記Ｘ線管・Ｘ線管電圧・フイルターに
おける比の値と物体組成の対応を多数記憶させた
データ記憶回路のデータの中からその比に該当す
る物体組成を照合して特定し、その特定された物
体組成の識別値・コード値・文字信号等の同定信
号を出力する照合回路を設けてなる物体組成判別
装置にある。ここで、フイルターとしては銅、アルミ等金属
板が使用されその材質と厚みはＸ線管電圧、Ｘ線
管ターゲツトによつて適宜選択される。Ｘ線管の
ターゲツトとしてはタングステンＷ、クロムCr
等がある。又、フイルターで遮断されたＸ線波長
は1.4λm＞λ＞0.6λmのすべての波長を使用して
もよいし、更にその範囲内の特定波長又は更に狭
く絞つた波長域の波長を使用してもよい。そし
て、Ｘ線ビームの波長は狭く絞られる程その分解
能、判別精度は高まる。同一の連続Ｘ線発生源か
らの二つのＸ線ビームを取り出す方法はＸ線シー
ルド板に同径の細孔を近接して設け、同細孔をも
つＸ線シールド板に投射することによつて一般に
二つのＸ線ビームを取り出すことができるもので
あるがこの方法に限定するものではない。更に、厚さと二つのＸ線ビームのＸ線量の比の
対数値との比（傾き）は後述する様にＸ線管の種
類、Ｘ線管の電圧、フイルターを同一にするなら
ば物体の厚み、Ｘ線管の使用時の経時的変動、自
然界Ｘ線に影響されることなく、高い精度で物体
の組成によつて定まるものであり、予め多数の物
体組成の傾き（比例係数）を本発明方法によつて
求めてデータとしてストツクさせておき、物体を
判別する時にデータをとつた同一条件（Ｘ線管の
種類、Ｘ線の電圧、フイルター）によつて再現し
てＸ線ビームのＸ線量の比の対数値と厚みとを計
測してその傾き（比）を求め、データと照合させ
るものである。（作用）本発明では、同一の連続Ｘ線発生源から二つの
Ｘ線ビームを取り出すとともに、それらのＸ線ビ
ームをフイルターに通過させ、連続Ｘ線の0.8Å
波長以下における最強度波長λmの（１＋0.4）
λm以上の長い波長及び（１−0.4）λm以下の短
かい波長を遮断し、そしてそのフイルターを通過
した一方のＸ線ビームに組成を判別しようとする
鉱物、セラミツク等、固体あるいは液体、有機
物、生物体の物体を通過させ、物体を通過させた
Ｘ線ビームと物体を通過させないＸ線ビームのＸ
線量をＸ線センサーで測定する。次にこの二つの
Ｘ線センサーで測定されたＸ線量Ａ，Ｂを対数計
算回路に入力し、その比Ｂ／Ａを求め、更にその
対数lnB／Ａを求めて、傾き計算回路に入力す
る。傾き計算回路では入力された対数値lnB／Ａ
と厚み測定値インプツト回路から入力された厚み
との比厚み／（lnB／Ａ）又はその逆数を求め
る。次に傾き計算回路で計算された上記比の値を
照合回路に入力して、入力した比の値に該当する
物体組成をデータ記憶回路に記憶させている比の
値と物体組成の対応関係から検索して計算した上
記比の値に該当する物体組成を決定する。その決
定された物体組成を特定する識別数値・コード
値・文字を出力する。この出力情報は直ちに表示
器で数値・文字で表示されてもよいし、あるいは
次の画像処理、物体の構造解析処理の情報とする
ことができる。この様に、物体通過・非通過のＸ線量の比をと
つているのでＸ線管の自然界のＸ線強さの経時的
変動による影響を除去できるものとしている。そ
してその対数値と厚みの比をとつて物体組成との
対応を検索しているので物体組成の同定の定量的
精度が高く、再現性を高くできるものとなつてい
る。（実施例）以下、本発明の実施例を詳細に説明する。この
実施例ではＸ線管としてタングステンターゲツト
のＸ線管１を使用、Ｘ線管１に所定電圧を印加し
てＸ線を発生させ、これを透孔３，３′を所定間
隔離して穿孔したＸ線完全遮断材からなるシール
ド板１４に向けて投射せしめる。シールド板１４
の透孔３，３′上には銅、又はアルミの金属板の
フイルター２が載置されている。タングステンタ
ーゲツトＸ線管１から発生したＸ線は第２図に示
す実線の波長強度のスペクトルの特性をもち、
0.8Å以下の最強度波長λmは第２図中イの曲線に
示される。第２図中ロ，ロ′の曲線・斜線は本発
明の遮断波長領域（λ≧1.4λm及びλ≦0.6λm）
を示し、ハ，ハ′の二点鎖線曲線は本実施例のフ
イルター２によつて遮断される臨界波長（λ＝
1.2λm、λ＝0.8λmとなるλ）を示している。従
つて、このフイルター２を通過するＸ線ビームの
波長λは1.2λm＞λ＞0.8λmとなつている。判別する準備としてシールド板４の孔５，５′
上に何も物体を置かず、二つのＸ線ビームをその
ままシールド板４の孔５，５′を素通りさせ、Ｘ
線センサー６，６′によつて測定し、同Ｘ線セン
サー６，６′で測定されるＸ線量が同一出力値を
とる様に予めＸ線センサーの測定回路において調
整するか、シールド板１４を僅か移動すること等
によつて補正しておく。これによつて試験毎のセ
ンサー６，６′の感度変化、Ｘ線管の微妙な変化
等の影響を避けて再現性を高める。その後、宝石、セラミツク等固体又は液体、生
物体等の被判別物Ｍをシールド板１４の一方の孔
５上に置き、Ｘ線ビームを投射する。フイルター
２によつて長い波長及び短かい波長を遮断された
二つのＸ線ビームはシールド板１４の透孔３，
３′を通過して一方のＸ線ビームは下位のシール
ド板４上の被判別物体Ｍ、孔５を透過してその下
方のＸ線センサー６によつてＸ線量Ａが測定され
る。又他方のＸ線ビームはシールド板４の孔５を
障害物なく通過してＸ線センサー６によつてＸ線
量Ｂが測定され、対数計算回路７によつてそのＸ
線量の比の対数値lnＢ／Ａを計算する。又被判別物体Ｍの厚み（物体のＸ線透過距離）をマイクロメ
ータ等の手段によつて測定し、その厚みを厚み測
定値インプツト回路８を介して傾き計算回路９に
入力して厚みｔ／lnＢ／Ａの値又はその逆数値を計算し、これを照合回路１２に入力し、一方使用し
たＸ線管１の印加電圧の値をＸ線管電圧インプツ
ト回路１０を介して照合回路１２に入力し、照合
回路１２においてそのＸ線管電圧に応じた傾き値
（厚みｔ／lnＢ／Ａの値）又はその逆数値のデータ記憶をデータ記憶回路１１から引出し、その傾き値
に対応する物体組成を検索して判別結果・その基
礎データを表示器１３に物体名・識別記号・数字
でもつて表示するものである。この様に同一Ｘ線
発生源からの同量のＸ線ビームを使用し、しかも
この連続Ｘ線の特定領域の波長を使用することに
よつてＸ線管電圧が一定であれば第３図に示す様
に被判別物の厚みと二つのＸ線ビームの透過Ｘ線
量の比の対数値は厚みにかかわらず原点（厚み＝
０，lnＢ／Ａ＝０）を通る正確な比例関係とすることができる。しかもその傾き（厚みｔ／lnＢ／Ａ）はその物体組成によつて一意的に定まるものであ
る。例えば直線ａはガラス、直線ｂはダイヤモン
ド、直線ｃは水晶、直線ｄはヒスイ、直線ｅは方
解石、直線ｆはホタル石の特性を示すものであ
る。同様に他の考古物、貴金属、セラミツク等の
固体、アルコール等の液体、有機物でも同様な結
果となるものであり、従つて所定のＸ線管電圧に
対するこれら直線の傾き又は逆数値をデータ記憶
回路１１に予め測定して記憶させておけばＸ線管
電圧と被判別物の厚みｔとＸ線量の比の対数値ln
Ｂ／Ａとから、その物体の組成が定量的に且つ計数的に判別でき、その物体が何であるか簡単に判別
できるものである。しかも被判別物体Ｍの厚みに
かかわらず、比例関係、傾きは不変であり、しか
も原点を通るものであるから正確に、且つ迅速に
判別できるものとなつている。又、Ｘ線量Ａ，Ｂ
は同一Ｘ線源からのものを使用して同時計測する
ものであるため、Ｘ線管の加熱状態、電圧変動、
自然界のＸ線量の変動にほとんど影響されること
がない。尚Ｘ線管電圧は、その被判別物体Ｍが金
属か、鉱石，セラミツク等の固体、液体、有機
物、生物体かによつて、及びその厚みによつて適
切な電圧のものに選択されるものである。尚同一の連続Ｘ線発生源からの二つのＸ線ビ
ームが同量でなく相当違う場合でもＸ線ビームの
Ｘ線量が同量とみなせる様に、Ｘ線量測定量Ａ
値、Ｘ線量測定量Ｂ値、又はlnＢ／Ａの値あるいはその逆数値の式に電気的又はコンピユータプログ
ラムをもつて補正を施すことによつて非同量の場
合でも、同量の場合同様の結果を得ることができ
る。例えば物体を透過させない状態における二つ
のＸ線ビームのセンサー６，６′のＸ線量Ａ，Ｂ
の出力値Ao値、Bo値が同一値となる様にセンサ
ーの出力値Ｂに修正係数Ao／Boを乗じてこの修正係数を乗じた値をＸ線量Ｂとみなすことによつて達
成できる。あるいはＸ線量測定値Ａ，ＢのlnＢ／Ａに一定の修正定数lnBo／Aoを差し引いた値を使用することによつても達成できる。次に本実施例による合成ルビーの測定例を述
す。フイルター２としては銅フイルターで（１＋
0.2）λm以上の長波長及び（１−0.2）λm以下の
短波長を遮断し、Ｘ線管電圧として70KVを印加
した。表（Ｉ）は同一組成の合成ルビーを厚みを
変えて行つた測定結果例であり、表（）は同じ
厚みの合成ルビーを測定時間を異にする３回の測
定結果の表である。

【表】

【表】表（Ｉ）の結果から分る様に、合成ルビーの厚
みが2.01〜14.05mmの７倍変化し、しかもBX線量
が３％変動しても、その傾き厚み／lnＢ／Ａ這の値は0.
5 ％以下しか変化しないという極めて高い精度の比
例関係を得ることができることがわかる。更に、
表（）に同一厚みの合成ルビーの測定の場合で
も測定時を異にすればＸ線量Ｂが１％前後変動す
るが、傾き厚み／lnＢ／Ａは0.4％以下の変動に抑えら
れている。更に測定回数を増やし、データの統計処
理を行えばこの±0.5％の精度が更に小さな値と
なつて高精度に出来るものである。以上の様に本発明によれば、厚さと二つのＸ線
ビームのＸ線量の比の対数値とから被被判別物の
厚みにかかわらず正確、且つ迅速にその物体の組
成を定量的に且つ計数値的に判別することが出
来、従来判別困難となされてきた人工宝石、セラ
ミツク、考古物等ばかりでなく、液体、有機物の
判別が可能となるばかりか、非破壊で且つ正確・
迅速に且つ自動的に判別できるので予防医学とし
ての人体の骨や歯の悪化防止と病気発見、製品の
品質検査、品質管理上寄与するところが大である
という優れた効果を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明物体組成判別装置を示す説明
図、第２図は本発明で使用するＸ線波長領域を示
すＸ線波長と強度特性図、第３図は被判別物の厚
さとＸ線量の比の対数値との関係を示すグラフで
ある。１：Ｘ線管、２：フイルター、３，３′：透孔、
４：シールド板、５，５′：孔、６，６′：Ｘ線セ
ンサー、７：対数計算回路、８：厚み測定値イン
プツト回路、９：傾き計算回路、１０：Ｘ線管電
圧インプツト回路、１１：データ記憶回路、１
２：照合回路、１４：シールド板、Ｍ：被判別物
体。

Claims

【特許請求の範囲】

１組成を判別しようとする鉱石・セラミツク等
固体、液体、有機物、生物体の物体にＸ線を照射
する連続Ｘ線発生源と対置して、物体を通過した
Ｘ線量と物体を通過しないＸ線量とを測定する二
つのＸ線センサーを設け、同連続Ｘ線発生源から
の連続Ｘ線の0.8Å波長以下における最強度波長
λmの（１＋0.4）λm以上の長い波長及び（１−
0.4）λm以下の短かい波長を遮断するフイルター
をＸ線発生源とＸ線センサーとの間に設け、又、
Ｘ線センサーで測定された物体通過と物体非通過
の二つのＸ線量の比の対数値を求める対数計算回
路と、物体の厚みの測定値を入力する厚み測定値
インプツト回路とを設け、同対数計算回路で計算
された対数値と厚み測定値インプツト回路に入力
された厚みとを入力して対数値と厚みの比を求め
る傾き計算回路を設け、同傾き計算回路で計算さ
れた対数値と厚みの比を入力し、予め上記Ｘ線
管・Ｘ線管電圧・フイルターにおける比の値と物
体組成の対応を多数記憶させたデータ記憶回路の
データの中からその比に該当する物体組成を照合
して特定し、その特定された物体組成の識別値・
コード値・文字信号等の同定信号を出力する照合
回路を設けてなる物体組成判別装置。