JPH0650291B2 - 放射線写真検査装置及び方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、放射線写真検査装置、時に中性子又はＸ線源
から導出される放射線陰影写真から導出された像を作成
する作像装置を含む放射線写真検査装置に関する。

（従来の技術） 試料又は工作片の可視像を作成するために放射線写真技
術を使って作成された陰影写真又は放射線透過図形の形
成及び処理は、各種構成要素の放射線検査のような様々
な応用にとって注目されている。かねては、この種の検
査技術は写真機による陰影写真の形成を伴った。すなわ
ち、写真フイルムを中性子線源又はＸ線源等の放射線源
等によって検査しようとする被検体の近くに置き、被検
体をフイルムと放射線源との間に置いていた。中性子線
又はＸ線がある非均質な被検体を透過すると、その被検
体の厚さ、密度、化学組成の変化に応じてこれらの放射
線の吸収に差を生じる。被検体の近くにあるフイルムに
投射される放射線によって記録される像は、陰影写真又
は放射線写真、すなわち、被検体内部を透過した放射線
の強度図形を、構成する。

Ｘ線は、工業上の各種応用、たとえば、亀裂、剥離、空
隙やその他の欠陥を内部に宿す疑のある金属鋳物を評価
したい場合等に使用される。また、もちろん医学上の応
用に広く使用される。Ｘ線は、一般に、アルミニウム、
プラスチック、ホウ素、炭素等のいわゆる「低−Ｚ（低
原子番号）」物質に関しては、中性子線よりも実質的に
よく透過する。中性子線から作られる放射線写真は、た
とえば、金属構造内に存在する水化物又は有機物の像を
形成したいときに、採用される。中性子は、鉛、アルミ
ニウム、鉄鋼、及びチタンなどの低熱断面積物質を透過
するが、有機物、水化物によって吸収される。金属構造
部材に関しては、この構造内のこれらの水化物の表示
は、水、水酸化物、及びその他の腐食生成物の存在を明
かにする。このような腐食は、アルミニウム等その他の
金属の剥離を伴う粒界腐食の形をとる。アルミニウム製
航空機構成要素内の応力は、たとえば、内部に粒界腐食
を生じるが、この腐食は眼に見えずまた従来の非破壊検
査技術によっては正確に画像化できない、そしてこの腐
食は、検出されないまま続くと、主要な構成要素に致命
的な事故をもたらす。各種の工業上の応用の場合の荷重
積載部材や構造部材の設計におけるように、航空宇宙機
体構成要素に対する従来設計思想は、構成要素の構造物
の完全性を保証するためにかなりの程度の「過剰設計」
を課している。当業者にとって判っていることである
が、このような過剰材料の使用の結果、これに相応して
重量と経費が嵩み、また性能、燃料効率はもし潜在的、
検出不能の内部劣化に対する補償がなかったとしたら得
られたであろうよりも低くなる。同様に、この種の構成
要素の許容有効寿命もまた安全係数に基づいているが、
もし内部、又はかくされた劣化が有意な程度には起こら
ないという正確な保証が得られたとしたならば、安全係
数を実質的に小さくとることができる。

さらに、航空宇宙用機体構成要素の非破壊検査に関して
さらに困難な問題は、肉眼検査からかくされた内部構成
要素上の表面腐食の可能性に係わる。蜂の巣状小房構造
又はパネル内に起こる腐食の結果、蜂の巣状心を表皮面
等から剥離させるにいたる。

過去においては、写真フイルムを適当な時間長かけて放
射線に露出させ、検査のためにこれを現像することによ
って、中性子線又は低エネルギーレベルＸ線からの作像
が行われてきた。写真フイルムの使用は、露出時間を延
長させて、きわめて低エネルギーレベルの放射線で満足
な放射線写真が撮れるという利点を有する。露出時間、
フイルム感度、放射線エネルギーレベル及びフイルムの
型式を、いろいろに選ぶことができる。しかしながら、
いうまでもなく、設定とフイルム処理に要する時間のた
めに、特に大形の構成要素、又は多数の構成要素を検
査、又は再検査したいとき、検査効率に限界を生じる。
このような理由から、最近の放射線検査装置は、低光レ
ベルのテレビジョン撮像管を採用して被検体透過放射線
からテレビジョン像を作像し、これによって、放射線写
真に相当するテレビジョン表示が形成される。テレビジ
ョン監視装置を放射線源から遠隔の施設内に配置するこ
ともでき、これは危険な放射線のある場合利点がある。
さらに、テレビジョン監視は、構成要素の実時間連続監
視、又は「近実時間」検査を可能にする。このような低
光レベルテレビジョン撮像管は、イメージオルシコン型
その他型のものであってよく、また多くの場合、多段像
増感または像増幅を採用する。最近の低光レベル撮像管
は、シリコン増感ターゲット、（ＳＩＴ）、二次電子伝
導（ＳＥＣ）、電荷蓄積、及び像増幅などの各種の精細
化技術、増感技術を取り入れている。

照射被検体のテレビジョン像の形成に関する二つの全体
的な解決は、発明者アール・シー・マクマスタ（R.C.Mc
Master）他の米国特許第３，２８０，２５３号及び発明
者ジエー・エイ・アサールズ（J.A.Asars）他の米国特
許第３，６６８，３９６号に記載されており、そのいず
れも本明細書に参考文献として掲げられている。米国特
許第３，２８０，２５３号の装置は、Ｘ線に感応性の単
一段撮像管を採用している。使用に当って、放射線源は
Ｘ線が被検体を透過した後直接テレビジョン撮像管に向
かうように配置され、撮像管に向けられたＸ線から導出
された電子によって撮像管のターゲット上に像が形成さ
れ、この像は周期的ビーム走査の使用によって増感さ
れ、この場合、Ｘ線はラスタ走査周期と周期との間に適
当な像電位（半導体ターゲットの部分上の正電荷の喪失
からなる像図形）を作り上げる。電子ビームのラスタ走
査によるターゲットの断続的走査の結果、満足な像が作
成される。米国特許第３，２８０，２５３号のこの撮像
管は、中間増感段を備えていない。このような単一段撮
像管は、その後の、米国特許第３，６６８，３９６号記
載のような高感度撮像管に比べて比較的低い利得を有す
る。米国特許第３，２８０，２５３号の装置は、比較的
高エネルギーレベルの入力放射線（Ｘ線源からの直接放
射線で携帯用中性子源からの放射線よりも一般的に強い
強度と透過能力のものである）を有するものでありまた
米国特許第３，６６８，３９６号に記載されたような多
段撮像管と比べたとき比較的低レベルの内部増感を有す
るものと考えられる。このような装置は、ある種の応用
にとっては有利であり、また、このような単一段テレビ
ジョン撮像管は、多段極低レベル撮像管よりも安価でか
つ簡単である。

米国特許第３，６６８，３９６号の装置は、りん光スク
リーンを採用して適当な解像度とディテール（精密さ）
を持つ広視界を提供し、またそのりん光スクリーンは中
性子線源から放出されたガンマ線を受けるときシンチレ
ーション発光するように働く。このスクリーン上のシン
チレーション光は、感応性の多段二次電子伝導撮像管を
通して検出されかつ増減される。適当な光増幅を行うた
め、この撮像管は、初期増感管部分と中間増感管部分を
含む数段の増感を採用する。当業者にとって明かなよう
に、米国特許第３，６６８，３９６号の装置に採用され
たような洗練された低光レベル撮像管はきわめて複雑で
かつ高価である。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の装置は、比較的低経費かつ簡単な撮像装置であ
ると共に低エネルギーレベル放射線にきわめて高感度な
放射線写真テレビジョン表示を提供しようとするもので
ある。特に、本発明は、「軟」又は熱中性子放射線、す
なわち、高エネルギー中性子とガンマ線が除かれている
放射線に感応性の放射線写真を提供しようとするもので
あって、この種の放射線は、１９８１年１１月１０日登
録、発明者ダブリュー・イー・ダンス（W.E.Dance）他
の米国特許第４，３００，０５４号に開示されているよ
うな携帯用放射線発生装置から得られ、この特許は本明
細書に参考文献として掲げられている。米国特許第４，
３００，０５４号の装置は、放射線発生管から発生した
放射エネルギーからの硬ガンマ線を減衰させる減速流体
とフィルタを採用している。特に、低エネルギーの非同
位体放射線源による航空機及びその他の構成要素の検査
においては、観察の便利上高解像度の像を作る高性能の
テレビジョン放射線写真表示装置が、必要とされる。こ
のような装置においては、放射線写真用放射線源として
放射性同位体が採用されないのは、このような物質の輸
送及び貯蔵に必然的に伴う危険と不便を回避するためで
ある。

先行技術の放射線写真検査装置の必然的に伴う問題は、
放射線の変動するレベルの下で、高解像度の精細な像を
作ることが困難であるということであった。高エネルギ
ーの放射線ピークは、撮像管を過負荷にしかつブレさ
せ、さらに撮像管を破損することさえもある。他の問題
は、熱中性子放射線源及び低エネルギーレベルＸ線から
得られるような非常に低エネルギーレベルの放射線は固
有の装置雑音のために記録が困難であるということであ
った。被検体に致命的な欠陥が存在しないことを確める
ために金属の亀裂及び内部劣化の詳細を示すのに要求さ
れる精細な像を得ることは、多くの応用において重要で
ある。先行技術の検査装置におけるさらに欠点は、エネ
ルギーレベルを好ましくないにかかわらず挾範囲に限定
することであった。すなわち、Ｘ線などによって作られ
る高エネルギーレベルの放射線に感応する装置は、他方
で中性子線などとして通常受け取る低エネルギーレベル
の放射線に使用することができない。先行技術の装置は
低エネルギーレベルの中性子線には使用できなかった。

したがって、本発明の主要な目的は、新しいかつ改善さ
れ放射線写真検査装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、いかなる実質的ガンマ線も伴わな
い熱中性子線を含む低エネルギーレベルの放射線に感応
性の検査装置を提供することにある。本発明のさらに他
の目的は、たとえば、少くとも約１００中性子毎平方セ
ンチメートル毎秒の熱中性子線並びに低エネルギーレベ
ル及び高エネルギーレベルのＸ線から導出される高解像
度の像を作成するように動作する検査装置を提供するこ
とにある。

本発明のさらに他の目的は、高解像度テレビジョン像を
作成するのに使用され、かつ中性子線及びＸ線のいずれ
によっても生成される陰影写真から導出されるような像
を作成することのできる検査装置を提供することにあ
る。

本発明のさらに他の目的は、多段増感を具備した高度に
複雑な低光レベルテレビジョン撮像管を必要とすること
なく、しかもこのような先行技術の装置に比べて匹敵す
るかこれよりも高い総合放射線感度を備える検査装置を
提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、作成されたテレビジョン像
が何らの実質的雑音及びひずみを伴うことなく、高度に
精細な像が表示されることによって、微小な亀裂、空
隙、剥離及びその他の類似の欠陥の正確な検査を可能と
するような検査装置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、実用的で、相対的に直截的
でかつ安価な構成のものであって、携帯に便利になるこ
ともできる検査装置を提供することにある。

本発明の他の目的及び利点は、本発明の付図を引用する
次の本発明の実施例の詳細な説明と前掲の特許請求の範
囲から明らかになるはずである。

（実施例） 第１図を参照すると、放射線写真検査装置１０は、第１
外被区分１１Ａと第２外被区分１１Ｂを含む外被を有す
る。以下の説明からよく判るように、第１外被区分１１
Ａは閉鎖して光の侵入を防ぎ、一方、第２外被区分１１
Ｂも閉鎖して実質的にガス不浸透性の室１２を区画す
る。第２外被区分１１Ｂほ細長い形状のもので、また低
光レベル感応性テレビジョン撮像管１３を収容できるよ
うに充分に大きな直径を有する。撮像管１３は、（内部
三脚又は他の戴持装置によって）第２外被区分１１Ｂ内
に同軸に、かつその光学入力フィルタ４６を第１外被区
分１１Ａの方に向けて、戴持される。撮像管１３は、半
導体ターゲットを有するビーム走査撮像管であり、かつ
適当なものとしては、シリコン増感撮像管（ＳＩＴ）型
のものであるが、これに代えて、二次電子放出電荷結合
デバイス（ＣＣＤ）、又は電荷注入デバイス（ＣＩＤ）
型のような他の電子走査撮像管を採用してもよい。市販
されているシリコン増感撮像管の例は、アービン・ダイ
アモンド社(Arvin Diamond Corporation Company ）に
よって型式番号６０７３Ｂの下に製造されているもので
ある。

第１外被分１１Ａ及び第２外被区分１１Ｂは、それぞれ
の外被の隣接端部分内に固定されたフランジ１４Ａ，１
４Ｂを通してボルト締めされることによって接合される
か、又はその他の方法で接合される。透明な、適当なも
のとしてガラス板１５は、撮像管１３の前面にある第２
外被区分１１Ｂの開口端を封止するように取付けられ、
光を撮像管入力光ファイバスクリーン４６へ通過させ
る、これについては、以下にさらに詳しく説明する。第
１外被区分１１Ａは、適当なものは、全体的にＬ形を呈
し、第２外被区分１１Ｂと反対側のその端において外被
の軸方向に対して直角方向に向いた前面開口１６を有す
る。

フランジ１７は開口１６内にこれに垂直に戴持され、ま
た放射線ルミネセンススクリーン２０が、内側に戴持さ
れたフランジ１７に対向して開口１６内に取付けられて
いる。外側型枠部材２１は、開口１６のまわりで第２外
被区分１１Ｂに取外し可能に取付けられ、外被は、好適
にはラッチ機構２２を具備され、これによって放射線ル
ミネセンススクリーンすなわちりん光スクリーン２０に
対する型枠２１の取付け上便利にし、スクリーン２０は
さらに内側フランジ１７に密着し、これによって外光が
第１外被区分１１Ａに入るのを防ぐ。開口１６の上側の
第一外被区分１１Ａの端において、反射鏡２３が外被の
縦軸から及びスクリーン２０の面に垂直な軸からそれぞ
れ４５度傾斜した面に沿って戴持され、この結果、放射
線ルミネセンススクリーン２０上に作成された像がこの
反射鏡によって外被区分１１Ａ，１１Ｂの縦軸に沿っ
て、及び撮像管１３に向けて反射される。被験体２４は
スクリーン２０と放射線源２５との間でスクリーン２０
に近接して置かれ、放射線源２５で適当なのは、熱中性
子線源、もしくは低エネルギーレベル又は高エネルギー
レベルＸ線源であり、また放射線ルミネセンススクリー
ン２０上へできるだけ鮮鋭な陰影写真を作成するため
に、好適には、これらの放射線を発射する実質的に点線
源である。放射線源２５の好適なものとしては、上に掲
げた、米国特許第４，３００，０５４号に開示されたよ
うな非同位体の携帯用放射線発生装置であり、これはス
クリーンに向けて熱中性子の視準されたビームを発射す
る。

テストパターン投射機３０が第１外被区分内でスクリー
ンの上方に戴持されかつ映像を放射線ルミネセンススク
リーン２０の内面上に形成するように向けられている。
この検査装置の動作の説明から明らかになるように、こ
の検査装置がこのような投射機を備えるのは、低エネル
ギー放射線束の下では、スクリーン２０上に生成された
きわめて低エネルギーレベルのシンチレーションは撮像
管の動作中に集束電流及びターゲットバイアス電圧の調
節を行うに充分ではないためである。スクリーン上に投
射されたテストパターンは、その後（投射像なしで）放
射線源を使った場合の、集束電流とバイアス電圧の両方
の調節の便利上充分な強度を有する。テストパターン投
射機３０は、テストパターン透明陽画３１、この透明陽
画と投射鏡３４の前面に配置された投射ランプ３３との
間に置かれた集光レンズ３２を含む。投射レンズ系３５
は、放射線ルミネセンススクリーン２０に向けられてい
る。テストパターン投射機３０の外被は、第１外被区分
１１Ａの上側部分内に形成された開口を通してフランジ
３６によって取外し可能に固定され、このフランジはこ
の外被にボルト締めされる。

テレビジョン撮像管１３は、好適実施例においては、冷
却されることによって可能最大限にわたってあらゆる雑
音を低減させる。第１図に線図的に示されるように、撮
像管１３は、好適なものとしては冷却環４０内に取付け
られ、冷却環４０は撮像管のターゲット部分の周囲に戴
持され、これによって、第２図を参照して以下にさらに
詳しく説明するように、ターゲット５１を、好適には、
温度−１５から−４０℃の範囲に維持する。冷却環４０
は冷却源４１からの冷却剤、すなわち、液体窒素の循環
する環状路を含み、冷却源は第２外被区分１１Ｂの外部
にある。代替実施例では、冷却環４０は、電気的に附勢
されるペルチエ接点を含む。第２外被区分１１Ｂは、好
適には、その内側面上に形成された絶縁体４２によって
絶縁される。第２外被区分１１Ｂの囲う室１２は、好適
には除湿環境下に維持されることによってテレビジョン
撮像管入力側とガラス板１５との間に配置されたレンズ
構成３９上への凝縮を防止するが、これについては、以
下にさらに詳しく説明する。撮像管１３又はレンズ系３
９上への凝縮を防止するため、第２外被区分１１Ｂ内部
は、排気されるか又は、好適には、窒素源４３からの窒
素などの乾燥剤で充填される。適当な例としては、窒素
源４３又はその他乾性で不燃性かつ電気的に絶縁性ガス
が、弁４４と外被区分１１Ｂの壁内に形成された適当な
開口内に戴持された取付具４５を通る、連導管とを経由
してこの外被区分内に通じ、一方、出口４８が外被区分
１１Ｂの反対端内に配設されている。装置１０の使用に
先立って、出口４８を開き、窒素その他のガスを取付具
４５を通して形成された入口を通して、充分な時間長に
わたり流し込んで、室１２内の空気と湿気を排気しかつ
同室内を窒素等で充填する。続いて、室１２は約０．４
２kgf／cm²まで加圧され、その後、弁４４を閉じる。わ
れわれの実験を通して、このような充填は、たとえば、
数ケ月の期間にわたって、さらに充填をする必要なく、
撮像管１３とレンズ系３９上への凝縮を防止するに充分
であることが、判明した。

第２図を参照すると、ここには、検査装置の光学系と回
路がある程度詳細に線図的に示されている。本発明の重
要な特徴は、高出力放射線ルミネセンススクリーン２０
と高感度低雑音撮像管１３との組合せであり、この撮像
管上へシンチレーション光が収集され、ターゲットのブ
ランキング（走査用電子ビームの遮断）によって内部的
に積分される。銘記しなければならないことは、先行技
術の写真装置とは対照的に、ターゲットのブランキング
は像強度を増すために採用されるのではなく、代って、
統計的目的、すなわち、適当な像を提供するようにター
ゲットの電子ビームラスタ走査と走査の間に放射線写真
像を形成するに充分なシンチレーション情報を蓄積する
ために採用される。放射線ルミネセンススクリーン２０
は、採用された放射線に可能な限り透明であるが光には
不透明な物質で作られた外側板２０Ａを含む。この物質
は、代表的なものとしてはアルミニウム又は低「Ｚ」か
つ低エネルギー熱中性子吸収特性を持つその他の物質で
ある。便宜上、アルミニウムはくで作られたしゃへい層
２０Ｂがりん光層２０Ｃを保護するのに適当なものとし
て採用され、アルミニウムの外側板２０Ａに隣接して配
置される。りん光層２０Ｃは、基板２０Ｄ上に適切に塗
布又は堆積され、基板はガラスなどのような透明物質で
ある。これに代えて、りん光層２０Ｃを最初の外側板２
０Ａの内側面上に堆積してもよい、この場合保護ガラス
基板２０Ｄはあってもなくてもよい。

この放射線写真検査装置は、作像するスクリーン上に比
較的高強度のりん光層２０Ｃを使用するという点におい
て先行技術の写真装置と異なり、このりん光層は比較的
低利得撮像管１３の使用及びブランキング期間中にター
ゲット上のシンチレーションを積分することを可能にす
る。好適なものとしては、りん光層は、フッ化リチウム
中の非放射性リチウム同位体を、適当に硫化亜鉛と化合
させたものの薄層を含むものであって、基板上に堆積さ
れる。先行技術においては、リチウムを基にしたりん層
が粗い低解像度の作像目的に使用されていたが、この層
は、放射線に晒されると、本来的に光散乱と拡散を生
じ、このことが、過去において、通常の又は高解像度の
作像へのその使用を妨げてきた。本発明の放射線写真検
査装置においては、先行技術の難点を約０．６４mm以
下、好適には約０．５１mm以下の非常に薄い物質層を用
いることによって除去する。リチウム粉末はリチウム結
合材、適当なものとしては中性子−りん光変換物質と混
合されるか、フッ化リチウムの粉末と硫化亜鉛の粉末の
混合物を結合材好ましくはリチウムを含む結合材と混合
物したものを含むか、また別のやり方ではリチウム粉末
は薄い透明被覆材料によって基板上の適所に保持され
る。最大光出力を供給するには、結合材の量は重量で１
０〜１５％に制限するのが望ましい。物質を基板上に薄
膜に積層するに当って各種の方法が知られ、利用され、
これらには、たとえば薄膜クロマトグラフィー、沈殿タ
ンク内コロイド懸垂等々があるが、推奨される方法は少
量の結合材を含む溶液中に粉末混合物の懸垂を形成さ
せ、次いでその結果生じたスラリを基板に「塗布」又は
載せることによって添加し、次いで「医用へら」のよう
な刃又はナイフ状の縁を表面を横断して引くことによっ
て基板の端から端までスラリーを一様に拡げることであ
る。一様な厚さを維持するために、基板は平坦でかつ機
械仕上げ面に堅牢に固定されていなければならない。被
覆の厚さを、この技術を使用して、０．０２５mmの範囲
内で制御することができる。先に提唱したように、たと
えば、０．２５mmから０．５１mmの薄い被覆が満足なも
のとされているが、好適には０．３０mmから０．６４mm
厚さの被覆が採用される。

中性子線に対して使用されるとき、中性子がリチウムと
反応してリチウム分枝の原子核変換によってアルファ粒
子を生成し、またアルファ粒子が硫化亜鉛と反応して光
エネルギーのシンチレーションを起こす。フッ化リチウ
ム成分は、したがって、放射線をアルファ粒子に変換す
る変換要素であり、また硫化亜鉛成分はアルファ粒子エ
ネルギーから光を発生させる発光要素である。ただし、
この物質を基板上に０．２５mmから０．５１mmの公称厚
さの薄膜内に横たえた場合においてである。

りん光層２０Ｃは、受けた放射線を低光レベルの可視光
線に変換する放射線変換物質として重要である。

レンズ系３９は、対物レンズ系であってりん光層２０Ｃ
の像を撮像管の入力光ファイバスクリーン４６上に形成
するように配置される。撮像管１３はそれ自体光ファイ
バを基にした「レンズ」である入力光ファイバスクリー
ン４６を備え、この入力部はおう面内部光作像層４７を
有しこの層はシンチレーションから導出された光を電子
エネルギーに変換し、これらの電子は電界発生装置によ
って加速されて増感部分５０を通って撮像管ターゲット
５１に達する。ターゲット５１は、半導体、適当なもの
としてはシリコン構成体を含む。冷却環４０は、好適に
は、ブランキング期間中のは背景雑音及びひずみを最小
化するに充分な−１５℃から−４０℃の低温にターゲッ
トを維持する。当業者に一般に知られているように、こ
のような撮像管１３は線図的に示されたラスタ走査部分
５３を組込んでおり、また代表的なものとしてはブラン
キング格子５４を採用してこれでブランキングバイアス
をかけてラスタ走査回路の故障の際にターゲット５１の
走査を防止する（電子ビームによってターゲット５１上
の一定の場所が引き続き衝撃される結果ターゲット５１
が損傷するのを防止する目的）ためである。撮像装置
は、普通は、内部ラスタ走査回路を備え、この回路はラ
スタ走査を行うものであって、ラスタ発生器及び走査回
路を含む。このような内部ラスタ走査回路は、一般に、
外部同期信号又はトリカ信号に応答して動作して、電子
ビームによるターゲットのテレビジョン走査を行わせ
る。映像又は画像処理装置５６は、適当なものとしては
クアンテクス社（Quantex Corporation）によって型式
番号ＤＳ−２０の下に製造されている型式の装置であ
り、時限信号と同期信号を発生し、及び記憶、処理、映
像表示装置のプレイバック（再生）を行うのに用いられ
る。その出力は映像監視装置５７に送られる結果、順次
の走査フレームの一つまたは二つ以上の積分を通して蓄
積された像の監視をできるようにする。映像処理装置５
６のビームブランキング発生部分内にある内部時限兼制
御回路は時限信号を発し、この時限信号は選択された時
間幅の論理信号であって論理駆動回路５８を通して送ら
れ、この駆動回路の代表的なものとして開放コレクタＴ
ＴＬ駆動回路が採用され、この論理信号をその撮像管走
査故障ビーム遮断装置７１への印加前に反転させ、その
後撮像管１３へ送る。映像処理装置のビームブランキン
グ信号発生装置６４は調節可能であってブランキング期
間を変動させる、またブランキング信号の格子５４への
印加中、電子走査ビームはバイアスがかけられて遮断さ
れる。ブランキング期間中、電子の電荷は、放射線ルミ
ネセンススクリーン上のシンチレーション像に対応する
図形に従ってシリコンのターゲット内に蓄積される。

ブランキング時間が切れた時点において、電子ビームは
バイアスされておらず、したがって偏向駆動装置５９に
よって操作されるに従ってターゲット５１を走査するこ
とを許されるがこの偏向駆動装置はラスタ発生器を含
み、この発生器は普通、撮像管外部の偏向ヨーク６０に
接続される。偏向駆動装置５９はビームブランキング信
号発生装置６４の出力信号とターゲット出力電圧６１か
ら導出される映像情報の記憶とに同期させられる。ター
ゲット出力電圧６１は、映像前置増幅器６２によって増
幅されて、映像処理装置５６に送られる。ターゲット５
１の出力側とターゲット電源７２との間に接続された負
荷抵抗器６３はバイアスをターゲットにかける。

映像処理装置５６は、非ブランキング（電子ビームが遮
断されていない）期間中にわたって発生された複数のフ
レームを蓄積して出力を映像監視装置５７に送るように
働き、映像監視装置は被験体の詳細な内部欠陥を精細に
評価することができるに足る高解像度のものである。映
像処理装置は、このように、周期的に電子ビーム発生装
置を動作させ、その結果の像を読み取り、読み取った像
を処理することによって複数のフレームを逐次積分し、
これらのフレームを平均することを通して明確性を向上
し、次いで処理後の像を監視装置へ読み出す。普通、電
子走査ビームは、検査時間の大きな部分にわたって動作
が停止される。たとえば、像蓄積の期間は走査期間の１
００倍程度であるが、ある場合、すなわち、低エネルギ
ーレベル放射線検査の場合、シンチレーション出力のい
かん、によっては走査周期に相対する蓄積期間はもっと
長くなることさえある。

熱中性子線又は低エネルギーレベルＸ線からのりん光ス
クリーン上のシンチレーションによって発生されるきわ
めて低レベルのエネルギーは、従来は、ブランキング期
間中は半導体ターゲット上の統計的情報の蓄積用には、
採用されなかった、また低レベルのエネルギーは撮像管
１３のバイアスと集束に関しては問題が多い。このよう
な理由から、テストパターン投射機３０が、初期的にバ
イアスを調節するために使用されるのである。

（発明の効果） したがって、本発明の重要な特徴は、撮像管１３内のタ
ーゲット５１上の有意なシンチレーション情報を記憶し
かつ統計的に蓄積するその能力であり、この場合電子電
荷記憶図形がある時間長にわたって個々のシンチレーシ
ョン現像から半導体ターゲット上に築き上げられ遂には
統計的に満足な像が走査されるのであって、像が外部回
路から導出されるようなことはない。このことは、多段
増感部分を採用するものに比較して安価で、堅牢な構成
の撮像管１３の使用を可能にし、これによって、多段光
増感の使用から通常結果する雑音とひずみを最小化す
る。したがって、高出力りん光スクリーンとターゲット
走査の作動停止の組合せは、低経費かつ簡単な構成要素
で高解像度の像を生む。本発明の装置の重要な利点は、
低エネルギーレベルの放射線から明解な像を作るその能
力及び装置の内部構成、すなわち、りん光スクリーンの
構成又は撮像管等を取り換えることなくＸ線源又は中性
子線源のいずれから導出された像も作成するその能力で
ある。きわめて明瞭な像がきわめて低エネルギーレベル
の放射線から得られる。われわれの実験においては、満
足する高解像度放射線写真像が、たとえば、約１００中
性子毎平方センチメートル毎秒の熱中性子線レベルか
ら、並びにきわめて低エネルギーレベル及びきわめて高
レベルのＸ線（たとえば、０．５mA、７６２mmにおいて
４０KeV から１０MeV ）から導出されて作像されてい
る。しかも、撮像管のレンズ系またはスクリーンの機械
的変形を伴わないで、このような各種の放射線源から像
が得られる。

テストパターン投射機３０が閉じた外被区分１１Ａ内に
内向きに向けられたりん光スクリーン２０と組合せのた
めに、実際に放射線写真を撮るに先立って、機械的に、
すなわち、レンズ系３９を撮像管１３に相対して配置す
ることによって、及びターゲットバイアスと撮像管の電
子集束の調節によって、いずれにしても正確に便利に集
点調節ができる。

本発明の一実施例をその変形と共に付図を参照して説明
したけれども、本発明の範囲から逸脱することなく本発
明の構成要素の配置及び構成にさらに各種の変形が可能
なことは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の放射線写真検査装置の部分的に線図
を含んだ断面図、 第２図は、本発明のテレビジョン撮像管の、ビームブラ
ンキング信号発生装置、映像処理装置及び映像監視装置
と組合せた、線図、である。 ［符号の説明］ １０：放射線写真検査装置 １１Ａ，１１Ｂ：第１、第２駆分外被 １２：ガス不浸透性の室 １３：撮像管 １５：ガラス板 １６：開口 １７：フランジ ２０：放射線ルミネセンススクリーン ２０Ａ：（スクリーン）外側板 ２０Ｂ：しゃへい層 ２０Ｃ：りん光層 ２０Ｄ：保護ガラス基板 ２３：反射鏡 ２４：被験体 ２５：放射線源 ３０：投射機 ３１：テストパターン ３９：レンズ系 ４０：冷却環 ４１：冷却源 ４３：窒素源 ４６：光学入力スクリーン ４７：光作像層 ５０：増感部 ５１：ターゲット ５３：ラスタ走査部分 ５４：ブランキング格子 ５６：映像処理装置 ５７：映像監視装置 ５８：論理駆動回路 ５９：偏向駆動装置 ６４：ビーム遮断信号発生装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サミー エフ．カロロ アメリカ合衆国テキサス州アービング，タ コマ ストリート4032 (56)参考文献 特開 昭48−82884（ＪＰ，Ａ)

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検体（２４）の陰影像又は透過像を作成
   する中性子放射線写真検査装置（１０）であって、 本質的にガンマ線を含まない熱中性子線を被検体（２
   ４）に向けてそれを透過するように発射する放射線発生
   装置（２５）と、 被検体（２４）を透過した中性子線を受けるように配置
   された放射線ルミネセンススクリーン（２０）であっ
   て、前記ルミネセンススクリーンは、被検体を通過する
   ように向けて発射された中性子線のルミネセンススクリ
   ーン上への入射に応答して陰影像シンチレーション図形
   を発生するリチウムを基にしたりん光層（２０ｃ）を含
   む前記放射線ルミネセンススクリーンと、 前記ルミネセンススクリーン（２０）に向けられた光学
   入力部を有し、前記被検体（２４）の陰影像シンチレー
   ション図形に対応するテレビジョン表示を発生するテレ
   ビジョン撮像管（１３）と、 前記テレビジョン撮像管（１３）内に配置され、前記ル
   ミネセンススクリーン（２０）上に発生したシンチレー
   ション図形に対応する電荷図形を形成する半導体ターゲ
   ット装置（５１）と、 前記ルミネセンススクリーンのシンチレーションから導
   出された電荷図形が蓄積される期間にわたって固有の装
   置雑音を最小化するために前記撮像管の半導体ターゲッ
   ト装置（５１）を冷却する冷却装置（４０）と、 前記半導体ターゲット装置（５１）上に形成された前記
   電荷図形に対応する出力信号を発生するように前記半導
   体ターゲットを走査するラスタ走査装置（５３）と、 前記ラスタ走査装置（５３）を制御する制御装置（７
   １）であって、選択された間隔で半導体ターゲットの走
   査を中断させ、前記ターゲットの走査の中断期間の間に
   発生する複数のテレビジョンフレームの間中、被検体
   （２４）の陰影像に対応する電荷図形がターゲット上に
   蓄積されるようにし、これにより前記ターゲットの走査
   のそれぞれの中断期間中に発生する前記複数のテレビジ
   ョンフレーム分の単一のターゲットフレームが形成さ
   れ、また前記制御装置（７１）は、この中断期間に続い
   て、ターゲットの走査を開始させ、前記ターゲットの走
   査のそれぞれの中断期間中に発生する前記複数のテレビ
   ジョンフレーム分の前記単一のターゲットフレームの読
   出しができるようにする前記制御装置（７１）と、 複数個の順次に読出されるターゲットフレームを積分
   し、そしてそこからの情報を処理し前記テレビジョン表
   示を作成する処理装置（５６）とからなり、 また、前記リチウムを基にしたりん光層（２０ｃ）の厚
   さは約０．６３mmより薄くし、これにより放射を受けた
   とき前記りん光層からの光の散乱と拡散を本質的に減少
   させ、また前記テレビション撮像管（１３）は、感度の
   よい、低雑音の、比較的低利得のテレビジョン撮像管で
   あることを特徴とする中性子放射線写真検査装置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の中性子放射線
   写真検査装置において、前記テレビジョン撮像管（１
   ３）を囲う別個の外被（１１Ｂ）が具備されていること
   と、前記冷却装置（４０）は前記外被内で前記撮像管の
   前記半導体ターゲット装置（５１）を冷却するように動
   作することを特徴とする中性子放射線写真検査装置。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第２項記載の中性子放射線
   写真検査装置において、前記冷却装置（４０）は前記外
   被（１１Ｂ）の内部を冷却するように動作することを特
   徴とする中性子放射線写真検査装置。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第３項記載の中性子放射線
   写真検査装置において、乾燥剤で前記外被の内部を充填
   する充填装置（４３）をさらに含むことを特徴とする中
   性子放射線写真検査装置。
5. 【請求項５】特許請求の範囲第４項記載の中性子放射線
   写真検査装置において、前記乾燥剤は窒素又は六フッ化
   硫黄（ＳＦ６）であることを特徴とする中性子放射線写
   真検査装置。
6. 【請求項６】特許請求の範囲第１項記載の中性子放射線
   写真検査装置において、中性子源（２５）から導出され
   たシンチレーション図形の高解像度像を形成するために
   前記テレビジョン撮像管の適当なバイアスと集束を選択
   できるように前記ルミネセンススクリーン（２０）上に
   テストパターンを形成する装置（３０）が具備されてい
   ることを特徴とする中性子放射線写真検査装置。
7. 【請求項７】特許請求の範囲第１項記載の中性子放射線
   写真検査装置において、外被（１１Ａ）が前記テレビジ
   ョン撮像管の光学軸から平行変位した面上に前記ルミネ
   センススクリーンを支持するように配設されていること
   と、反射装置（２３）が前記ルミネセンススクリーンか
   らのシンチレーション図形の前記テレビジョン図形を前
   記テレビジョン撮像管（１３）に向けて反射するように
   前記外被（１１Ａ）内に設けられていることを特徴とす
   る中性子放射線写真検査装置。
8. 【請求項８】特許請求の範囲第７項記載の中性子放射線
   写真検査装置において、テストパターン投射機（３０）
   が前記ルミネセンススクリーン（２０）と整列して前記
   外被（１１Ａ）内に配置されていることと、前記撮像管
   のレンズの光学軸は前記ルミネセンススクリーンと前記
   テストパターン投射機との間に延びていることとを特徴
   とする中性子放射線写真検査装置。
9. 【請求項９】特許請求の範囲第１項記載の中性子放射線
   写真検査装置において、放射線発生装置（２５）は非同
   位体放射線発生装置を含むことを特徴とする中性子放射
   線写真検査装置。
10. 【請求項１０】特許請求の範囲第９項記載の中性子放射
    線写真検査装置において、前記放射線発生装置（２５）
    は中性子線の発生を終了させる装置を含むことを特徴と
    する中性子放射線写真検査装置。
11. 【請求項１１】特許請求の範囲第１０項記載の中性子放
    射線写真検査装置において、前記放射線発生装置（２
    ５）は前記放射線発生装置（２５）を被検体（２４）と
    前記ルミネセンススクリーン（２０）とに整列させて位
    置決めする位置決め装置を含むことと、被検体（２４）
    は前記放射線発生装置（２５）と前記ルミネセンススク
    リーン（２０）との間に整列させられることを特徴とす
    る中性子放射線写真検査装置。
12. 【請求項１２】特許請求の範囲第１１項記載の中性子放
    射線写真検査装置において、前記位置決め装置は被検体
    と前記りん光層とに整列をとって前記放射線発生装置を
    位置決めする方向性ブーム装置を含むことを特徴とする
    中性子放射線写真検査装置。
13. 【請求項１３】特許請求の範囲第１項記載の中性子放射
    線写真検査装置において、さらに支持装置（２０ｄ）を
    含み、前記ルミネセンススクリーン（２０）は前記撮像
    管（１３）と前記被検体（２４）との間に置かれ、また 前記リチウムを基剤としたりん光層（２０ｃ）は、フッ
    化リチウムと放射線変換成分との混合物を含み、前記り
    ん光層（２０ｃ）は前記被検体（２４）に面する前記支
    持装置（２０ｄ）の表面に付けられている中性子放射線
    写真検査装置。
14. 【請求項１４】被検体の中性子放射線写真検査方法であ
    って、 被検体の陰影像を作るために前記被検体を通して熱中性
    子放射線を発射することと、 前記放射線を受けるための放射線ルミネセンススクリー
    ンを設けることを含み、前記スクリーンは、前記中性子
    放射線の衝撃を受けるとアルファ粒子の放出を生じさせ
    る放射装置をもち、また前記アルファ粒子の放出に応答
    して光のシンチレーションを放出するりん光層を含み、 前記スクリーンに向けてテレビジョン撮像管を配置する
    ことと、さらに 前記シンチレーション図形に対応する電荷図形を発生す
    る半導体ターゲット装置と該半導体ターゲットを走査す
    るためのラスタ走査装置とを有する前記撮像管を配置す
    ることと、 前記シンチレーションに対応する電荷図形が蓄積される
    期間にわたって固有の装置雑音を最小化するためテレビ
    ジョン撮像管の前記半導体ターゲットを冷却すること
    と、 複数のテレビジョンフレーム分の電荷図形を前記半導体
    ターゲット上に蓄積するため前記複数のテレビジョンフ
    レームにわたる期間、前記ターゲットの走査を中断し、
    そして次に前記蓄積された電荷図形をもつ前記ターゲッ
    トを走査して複数のテレビジョンフレーム分の単一のタ
    ーゲットフレームを作ることと、 前記ターゲットの走査を中断し、そして次に蓄積された
    電荷図形を持つ前記ターゲットを走査して単一のターゲ
    ットフレームを作る前記工程を複数回反復して複数の単
    一ターゲットフレームを順次作ることと、 複数の順次に作られた単一ターゲットフレームを積分し
    て陰影像を作ることと、からなり、上記順次に作られる
    複数の単一ターゲットフレームの各々は前記複数のテレ
    ビジョンフレーム分に対応することを特徴とする被検体
    の中性子放射線写真検査方法。