JPH08178873A - マルチエネルギー放射線透過試験方法 - Google Patents
マルチエネルギー放射線透過試験方法Info
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- JPH08178873A JPH08178873A JP34067394A JP34067394A JPH08178873A JP H08178873 A JPH08178873 A JP H08178873A JP 34067394 A JP34067394 A JP 34067394A JP 34067394 A JP34067394 A JP 34067394A JP H08178873 A JPH08178873 A JP H08178873A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｘ線又はγ線の透過試験方法において、高精
度に試料の原子番号又は実効原子番号を求め、簡便かつ
信頼性の高い材質の評価を行う。 【構成】試料（７）を鉛コリメータ（３）と放射線検出
器（４）間に配置する。放射線源（１）から放出されビ
ーム状に絞られた、エネルギーが異なる３種類以上のピ
ークをもつＸ線又はγ線を放射線検出器（４）により、
試料を置いた場合と置かない場合の１対の計測値を３種
類以上計測する。この計測値をパソコンに送って演算処
理を行い、計数値の中から誤差が設定値より小さい２対
以上の計数値を組み合わせたＲ値（２種類の放射線エネ
ルギーに対する試料の各質量減衰係数の比）を選択す
る。予め理論的に求めておいたＲ値と原子番号又は実効
原子番号との関係に、計数値から選択したＲ値を比較す
ることにより、試料の原子番号又は実効原子番号を求め
る。
度に試料の原子番号又は実効原子番号を求め、簡便かつ
信頼性の高い材質の評価を行う。 【構成】試料（７）を鉛コリメータ（３）と放射線検出
器（４）間に配置する。放射線源（１）から放出されビ
ーム状に絞られた、エネルギーが異なる３種類以上のピ
ークをもつＸ線又はγ線を放射線検出器（４）により、
試料を置いた場合と置かない場合の１対の計測値を３種
類以上計測する。この計測値をパソコンに送って演算処
理を行い、計数値の中から誤差が設定値より小さい２対
以上の計数値を組み合わせたＲ値（２種類の放射線エネ
ルギーに対する試料の各質量減衰係数の比）を選択す
る。予め理論的に求めておいたＲ値と原子番号又は実効
原子番号との関係に、計数値から選択したＲ値を比較す
ることにより、試料の原子番号又は実効原子番号を求め
る。
Description
【０００１】電離放射線であるＸ線又はγ線が、細いビ
ーム状に絞られて物質を透過する場合の基本式は、
ーム状に絞られて物質を透過する場合の基本式は、
【数４】
【０００２】エネルギーが異なる２種類のＸ線又はγ線
を用いた、デュアル（２重）エネルギー放射線透過方法
（以下ＤＥＲＴと略す）がある。
を用いた、デュアル（２重）エネルギー放射線透過方法
（以下ＤＥＲＴと略す）がある。
【０００３】ＤＥＲＴを用いる放射線応用計測は、試料
の厚さ及び密度と無関係に、その成分等を測定できると
いう特長を持つ。
の厚さ及び密度と無関係に、その成分等を測定できると
いう特長を持つ。
【０００４】ＤＥＲＴではＲ値、即ち２種類のエネルギ
ーのＸ線又はγ線に対するそれぞれの質量減衰係数の比
を仲介させて、試料の実効原子番号あるいは成分比率
を、次のようにして求める。
ーのＸ線又はγ線に対するそれぞれの質量減衰係数の比
を仲介させて、試料の実効原子番号あるいは成分比率
を、次のようにして求める。
【０００５】ＤＥＲＴにおいて、細いビーム状のＸ線又
はγ線が、試料を透過する場合の減衰は、次式で表され
る。
はγ線が、試料を透過する場合の減衰は、次式で表され
る。
【数５】
【０００６】式（２）及び（３）は、次式（４）及び
（５）に変形される。
（５）に変形される。
【数６】
【０００７】この式（４）と（５）の比をとることによ
り、式（６）で表されるＲ値が定義される。
り、式（６）で表されるＲ値が定義される。
【数７】
【０００８】結局、試料の密度及び厚さの項は消えて、
Ｒ値は単に質量減衰係数の比となる。そして、２組の放
射線計数値：ＮＬＯ、ＮＬとＮＨＯ、ＮＨから求められ
る。
Ｒ値は単に質量減衰係数の比となる。そして、２組の放
射線計数値：ＮＬＯ、ＮＬとＮＨＯ、ＮＨから求められ
る。
【０００９】μＬとμＨは既に理論的に得られており、
これを基にＲ値と原子番号又は実効原子番号Ｚの関係を
計算で求めることができる。
これを基にＲ値と原子番号又は実効原子番号Ｚの関係を
計算で求めることができる。
【００１０】ここで、試料が単一元素の場合はその原子
番号になるが、試料が化合物又は混合物であれば実効原
子番号になる。
番号になるが、試料が化合物又は混合物であれば実効原
子番号になる。
【００１１】Ｒ値と原子番号又は実効原子番号Ｚの関係
は、Ｒ−Ｚ曲線で示される。
は、Ｒ−Ｚ曲線で示される。
【００１２】即ち、試料の原子番号又は実効原子番号Ｚ
は、その密度及び厚さに無関係に、２組の計数値：Ｎ
ＬＯ、ＮＬとＮＨＯ、ＮＨから求めることができる。
は、その密度及び厚さに無関係に、２組の計数値：Ｎ
ＬＯ、ＮＬとＮＨＯ、ＮＨから求めることができる。
【００１３】これが従来の技術である、エネルギーの高
低差が比較的大きい２種類のみのＸ線又はγ線を用い
た、デュアル（２重）エネルギー放射線透過方法（ＤＥ
ＲＴ）である。
低差が比較的大きい２種類のみのＸ線又はγ線を用い
た、デュアル（２重）エネルギー放射線透過方法（ＤＥ
ＲＴ）である。
【００１４】しかし、２種類のエネルギーのみのＸ線又
はγ線を用いたＤＥＲＴ法では、原理的には可能ではあ
るが、実際上の計測における測定誤差のために試料の密
度及び厚さに制限が生じる。
はγ線を用いたＤＥＲＴ法では、原理的には可能ではあ
るが、実際上の計測における測定誤差のために試料の密
度及び厚さに制限が生じる。
【００１５】その理由は、Ｘ線又はγ線は確率的に発生
することから、同じ計測時間であっても計数値は近くて
も必ずしも同じにはならないことによる。
することから、同じ計測時間であっても計数値は近くて
も必ずしも同じにはならないことによる。
【００１６】即ち、ＮＬＯ、ＮＬ、ＮＨＯ、ＮＨは計数
値であるから統計的な揺らぎがある。
値であるから統計的な揺らぎがある。
【００１７】更に、ＤＥＲＴにおいては、ＮＬＯ、
ＮＬ、ＮＨＯ、ＮＨの独立した４つの計数値を用いるの
で、それぞれの統計的な揺らぎが相互に影響して、式
（６）で得られるＲ値の変動幅が一層大きくなる。
ＮＬ、ＮＨＯ、ＮＨの独立した４つの計数値を用いるの
で、それぞれの統計的な揺らぎが相互に影響して、式
（６）で得られるＲ値の変動幅が一層大きくなる。
【００１８】従って、計測から得たＲ値から求められた
原子番号又は実効原子番号Ｚも、大きい誤差を含む結果
になる。
原子番号又は実効原子番号Ｚも、大きい誤差を含む結果
になる。
【００１９】ここで、ＤＥＲＴにおける計数の統計誤差
を、数学的に解析する。
を、数学的に解析する。
【００２０】Ｒ値の変動幅が大きくなる理由は、次の誤
差の基本式に示されるように、試料の厚さとＸ線又はγ
線のエネルギーの関係によって、誤差の大きさが変わる
ためである。
差の基本式に示されるように、試料の厚さとＸ線又はγ
線のエネルギーの関係によって、誤差の大きさが変わる
ためである。
【００２１】ＤＥＲＴにおける誤差の基本式は、式
（７）で表せる。
（７）で表せる。
【数８】 ここで、δＲはＲについての誤差である。また、δＮ
ＬＯ、δＮＬ、δＮＨＯ、およびδＮＨは、各計数値：
ＮＬＯ、ＮＬ、ＮＨＯ、ＮＨのそれぞれの誤差である。
ＬＯ、δＮＬ、δＮＨＯ、およびδＮＨは、各計数値：
ＮＬＯ、ＮＬ、ＮＨＯ、ＮＨのそれぞれの誤差である。
【００２２】計数値Ｎと誤差δＮの関係は、δＮ＝Ｎ
１／２であり、δＮ／Ｎ２＝１／Ｎになる。
１／２であり、δＮ／Ｎ２＝１／Ｎになる。
【００２３】この関係を式（７）に当てはめ、また式
（４）及び式（５）を式（７）に代入すると、式（７）
は式（８）になる。
（４）及び式（５）を式（７）に代入すると、式（７）
は式（８）になる。
【数９】
【００２４】式（８）より、δＲ／Ｒを小さくするに
は、先ず、すべての計数値：ＮＬＯ、ＮＬ、ＮＨＯ、Ｎ
Ｈを大きくする必要があることが分かる。
は、先ず、すべての計数値：ＮＬＯ、ＮＬ、ＮＨＯ、Ｎ
Ｈを大きくする必要があることが分かる。
【００２５】特に、低エネルギー側のＸ線又はγ線の計
数値：ＮＬは、他の計数値：ＮＬＯ、ＮＨＯ、ＮＨより
小さいので、ＮＬを統計誤差が十分小さくなるまで十分
に大きくする必要がある。
数値：ＮＬは、他の計数値：ＮＬＯ、ＮＨＯ、ＮＨより
小さいので、ＮＬを統計誤差が十分小さくなるまで十分
に大きくする必要がある。
【００２６】更に、ＮＬＯ／ＮＬ又は、ＮＨＯ／ＮＨが
１に近い場合、即ち、試料の密度又は厚さに対してＸ線
又はγ線のエネルギーが高過ぎて、試料による吸収が少
ない場合は、ｌｎ（ＮＬＯ／ＮＬ）又はｌｎ（ＮＨＯ／
ＮＨ）は小さくなるので、δＲ／Ｒが大きくなることが
分かる。
１に近い場合、即ち、試料の密度又は厚さに対してＸ線
又はγ線のエネルギーが高過ぎて、試料による吸収が少
ない場合は、ｌｎ（ＮＬＯ／ＮＬ）又はｌｎ（ＮＨＯ／
ＮＨ）は小さくなるので、δＲ／Ｒが大きくなることが
分かる。
【００２７】ここで式（１）より得られる１／μρ＝ｔ
／ｌｎ（Ｎｏ／Ｎ）は、平均自由行程と呼ばれるＸ線又
はγ線エネルギーに対応する試料の厚さであり、１平均
自由行程はＸ線又はγ線が試料の電子と平均して１回相
互作用を起こす厚さを意味する。
／ｌｎ（Ｎｏ／Ｎ）は、平均自由行程と呼ばれるＸ線又
はγ線エネルギーに対応する試料の厚さであり、１平均
自由行程はＸ線又はγ線が試料の電子と平均して１回相
互作用を起こす厚さを意味する。
【００２８】１平均自由行程（１／μρ＝１）前後の厚
さが、入射したＸ線又はγ線が試料と相互作用を起こし
て、しかも試料による吸収が比較的少ないので、透過放
射線の測定に適している。
さが、入射したＸ線又はγ線が試料と相互作用を起こし
て、しかも試料による吸収が比較的少ないので、透過放
射線の測定に適している。
【００２９】しかし、試料の厚さが薄い場合は、特に高
エネルギー側のＸ線又はγ線に対する計数値：ＮＨＯと
ＮＨは、計数値そのものは大きいが試料による吸収が少
ないので、試料の有無に対する相違は小さくなり、ＮＨ
／ＮＨＯは１に近い。
エネルギー側のＸ線又はγ線に対する計数値：ＮＨＯと
ＮＨは、計数値そのものは大きいが試料による吸収が少
ないので、試料の有無に対する相違は小さくなり、ＮＨ
／ＮＨＯは１に近い。
【００３０】即ち、試料の厚さがｔが小さい場合は、高
エネルギー側のＸ線又はγ線に対して、μＨρｔ＝ｌｎ
（ＮＨＯ／ＮＨ）が小さくなる。
エネルギー側のＸ線又はγ線に対して、μＨρｔ＝ｌｎ
（ＮＨＯ／ＮＨ）が小さくなる。
【００３１】従って、δＲ／Ｒを小さくするには、式
（８）より、高エネルギー側のＸ線又はγ線の計数値の
比：ＮＨＯ／ＮＨを、大きくする必要があることがわか
る。
（８）より、高エネルギー側のＸ線又はγ線の計数値の
比：ＮＨＯ／ＮＨを、大きくする必要があることがわか
る。
【００３２】しかし、ＮＨＯ／ＮＨを大きくするには、
高エネルギー側のＸ線又はγ線の平均自由行程：１／μ
Ｈρが大きくなる低いエネルギーのＸ線又はγ線を採用
する必要がある。
高エネルギー側のＸ線又はγ線の平均自由行程：１／μ
Ｈρが大きくなる低いエネルギーのＸ線又はγ線を採用
する必要がある。
【００３３】ここで、ＤＥＲＴにおいてはエネルギーの
高低差が比較的大きい２種類のＸ線又はγ線を用いる必
要があるので、もし高エネルギー側のＸ線又はγ線に低
いエネルギーのものを採用すると、低エネルギー側のＸ
線又はγ線は更に低いエネルギーのものを採用する必要
が出てくる。
高低差が比較的大きい２種類のＸ線又はγ線を用いる必
要があるので、もし高エネルギー側のＸ線又はγ線に低
いエネルギーのものを採用すると、低エネルギー側のＸ
線又はγ線は更に低いエネルギーのものを採用する必要
が出てくる。
【００３４】このことは、低エネルギー側のＸ線又はγ
線の計数値：ＮＬは小さくなり、統計誤差が十分小さく
なるまで計数値を大きくすることが難しくなるという矛
盾を生じる。
線の計数値：ＮＬは小さくなり、統計誤差が十分小さく
なるまで計数値を大きくすることが難しくなるという矛
盾を生じる。
【００３５】即ち、同じ原子番号又は実効原子番号の試
料であっても、その試料の厚さに対してＸ線又はγ線の
エネルギーが不適切であれば、計測したＲ値の誤差も大
きくなり、その結果得られた原子番号又は実効原子番号
Ｚの信頼性が低いものとなる。
料であっても、その試料の厚さに対してＸ線又はγ線の
エネルギーが不適切であれば、計測したＲ値の誤差も大
きくなり、その結果得られた原子番号又は実効原子番号
Ｚの信頼性が低いものとなる。
【００３６】このように、ＤＥＲＴの特色は測定対象の
試料の密度又は厚さに無関係にその原子番号又は実効原
子番号が求められることであるが、実際には上述のよう
な限界がある。
試料の密度又は厚さに無関係にその原子番号又は実効原
子番号が求められることであるが、実際には上述のよう
な限界がある。
【００３７】この発明で解決しようとする課題は、この
ような制限に対して適切な方法を提供することであり、
以下に発明した測定方法について述べる。
ような制限に対して適切な方法を提供することであり、
以下に発明した測定方法について述べる。
【００３８】それは、従来ＤＥＲＴで行われた２種類の
みのエネルギーのＸ線又はγ線のみを用いるのではな
く、この発明ではその原理にとらわれず、３種類以上の
エネルギーのＸ線又はγ線を用いる。
みのエネルギーのＸ線又はγ線のみを用いるのではな
く、この発明ではその原理にとらわれず、３種類以上の
エネルギーのＸ線又はγ線を用いる。
【００３９】これを、マルチ（多重）エネルギー放射線
透過試験方法（以下ＭＥＲＴと略す）と名付ける。
透過試験方法（以下ＭＥＲＴと略す）と名付ける。
【００４０】即ち、３種類以上のエネルギーのＸ線又は
γ線を用いて計測を行い、ここで得られた計数値の中か
ら、試料の厚さに対するＸ線又はγ線のエネルギーの不
適切な計測値を除外し、次のように、式（８）の誤差δ
Ｒ／Ｒの小さい計測値のみを選択することにより、信頼
性の高い式（６）のＲ値を求める。
γ線を用いて計測を行い、ここで得られた計数値の中か
ら、試料の厚さに対するＸ線又はγ線のエネルギーの不
適切な計測値を除外し、次のように、式（８）の誤差δ
Ｒ／Ｒの小さい計測値のみを選択することにより、信頼
性の高い式（６）のＲ値を求める。
【００４１】先ず、すべての計数値うちから、１万以上
の計数値のものを選択する。
の計数値のものを選択する。
【００４２】次に、試料の厚さｔ（ｃｍ）、密度ρ（ｇ
／ｃｍ３）及び質量減衰係数μ（ｃｍ２／ｇ）の積：μ
ρｔ（無次元）＝ｌｎ（Ｎｏ／Ｎ）が、約０．２から
２．３になるエネルギーのＸ線又はγ線を選択するた
め、０．８から０．１なるＮ／Ｎｏのものを選択する。
／ｃｍ３）及び質量減衰係数μ（ｃｍ２／ｇ）の積：μ
ρｔ（無次元）＝ｌｎ（Ｎｏ／Ｎ）が、約０．２から
２．３になるエネルギーのＸ線又はγ線を選択するた
め、０．８から０．１なるＮ／Ｎｏのものを選択する。
【００４３】これによりδＲ／Ｒが約５％以下のＲを選
別できる。
別できる。
【００４４】なお、エネルギーが比較的近くＮ／Ｎｏの
相違が小さい場合は１／μρもほぼ同じ値になるので、
平均して１／μＬρ又は１／μＨρとして、１種類のエ
ネルギーとして取り扱う。
相違が小さい場合は１／μρもほぼ同じ値になるので、
平均して１／μＬρ又は１／μＨρとして、１種類のエ
ネルギーとして取り扱う。
【００４５】これらの処理によって、ほぼ同じ原子番号
又は実効原子番号の試料であっても、測定する試料の厚
さに対して、エネルギーの高い方の放射線はそのエネル
ギーが高過ぎず、エネルギーの低い方の放射線は低過ぎ
ない、２種類以上のエネルギーの放射線を選択できる。
又は実効原子番号の試料であっても、測定する試料の厚
さに対して、エネルギーの高い方の放射線はそのエネル
ギーが高過ぎず、エネルギーの低い方の放射線は低過ぎ
ない、２種類以上のエネルギーの放射線を選択できる。
【００４６】また、ほぼ同じ厚さの試料であるが原子番
号又は実効原子番号の異なる場合も、その試料の原子番
号又は実効原子番号に適した２種類以上のエネルギーの
放射線を選択できる。
号又は実効原子番号の異なる場合も、その試料の原子番
号又は実効原子番号に適した２種類以上のエネルギーの
放射線を選択できる。
【００４７】結果として、ＤＥＲＴにおける誤差の基本
式：式（７）のδＲ／Ｒが小さくなるＲ値が得ることが
できる。
式：式（７）のδＲ／Ｒが小さくなるＲ値が得ることが
できる。
【００４８】更に得られたＲ値の信頼性は次のように確
認できる。
認できる。
【００４９】即ち、μρｔ＝ｌｎ（Ｎｏ／Ｎ）より、そ
れぞれのエネルギーに対する値を、ｉ、ｊ、ｋ・・・と
すると、
れぞれのエネルギーに対する値を、ｉ、ｊ、ｋ・・・と
すると、
【数１０】 である。 ここで、μｉ、μｊ，μｋ・・・は、それぞ
れ求めたＺ値から各エネルギーに対応する試料の質量吸
収係数である。
れ求めたＺ値から各エネルギーに対応する試料の質量吸
収係数である。
【００５０】ところが試料は一つであるから、その厚さ
ｔは、
ｔは、
【数１１】 である。
【００５１】もし、ｔｉ、ｔｊ、ｔｋ等の値に著しく相
違のある場合は、得られたＺ値は誤差が大きく信頼性が
低いことになる。
違のある場合は、得られたＺ値は誤差が大きく信頼性が
低いことになる。
【００５２】ｔの値がほぼ同じ計数値から得られたＲ値
あれば、得られた原子番号又は実効原子番号Ｚ値は誤差
が小さく、信頼性が高いことになる。
あれば、得られた原子番号又は実効原子番号Ｚ値は誤差
が小さく、信頼性が高いことになる。
【００５３】このように、ほぼ同じ原子番号又は実効原
子番号の試料であっては測定する試料の厚さに対し、ま
た、ほぼ同じ厚さの試料であるが原子番号又は実効原子
番号の異なる試料に対して、エネルギーの高い方の放射
線はそのエネルギーが高過ぎず、エネルギーの低い方の
放射線は低過ぎない、２種類以上のエネルギーの放射線
を選択できる。
子番号の試料であっては測定する試料の厚さに対し、ま
た、ほぼ同じ厚さの試料であるが原子番号又は実効原子
番号の異なる試料に対して、エネルギーの高い方の放射
線はそのエネルギーが高過ぎず、エネルギーの低い方の
放射線は低過ぎない、２種類以上のエネルギーの放射線
を選択できる。
【００５４】従来技術である２種類のエネルギーの計測
値を用いるＤＥＲＴでは、測定誤差のために試料の密度
及び厚さに制限を生じるが、この発明の３種類以上のエ
ネルギーのＸ線又はγ線を用いるＭＥＲＴでは、測定値
を適宜取捨選択することがてき、誤差が小さく信頼性の
高い結果を得ることができる。
値を用いるＤＥＲＴでは、測定誤差のために試料の密度
及び厚さに制限を生じるが、この発明の３種類以上のエ
ネルギーのＸ線又はγ線を用いるＭＥＲＴでは、測定値
を適宜取捨選択することがてき、誤差が小さく信頼性の
高い結果を得ることができる。
【００５５】この発明の応用分野は広範囲にわたり、例
えば、貴金属合金の品位鑑定、宝石類の鑑別、鉱物の鑑
別、材料組成の確認、鉱石の金属含有量の測定、石炭の
灰分量の測定、土砂の水分量の測定、食肉の脂肪分の測
定、人体の骨塩量の測定等、工業のみならず農業や医学
等にまで及ぶ。
えば、貴金属合金の品位鑑定、宝石類の鑑別、鉱物の鑑
別、材料組成の確認、鉱石の金属含有量の測定、石炭の
灰分量の測定、土砂の水分量の測定、食肉の脂肪分の測
定、人体の骨塩量の測定等、工業のみならず農業や医学
等にまで及ぶ。
【００５６】この発明の関する従来の技術として、２種
類のみのエネルギーが異なるＸ線又はγ線を用いた、デ
ュアルエネルギー放射線透過方法（ＤＥＲＴ）がある。
類のみのエネルギーが異なるＸ線又はγ線を用いた、デ
ュアルエネルギー放射線透過方法（ＤＥＲＴ）がある。
【００５７】この内容は［０００１］より［００１３］
に記述してある。
に記述してある。
【００５８】ＤＥＲＴは、２種類のみのエネルギーのＸ
線又はγ線に対する放射線測定器からの信号を取り出し
て演算処理を行う必要があるが、パソコンが普及してい
る現在では、データ処理に関しては特に困難な問題では
ない。
線又はγ線に対する放射線測定器からの信号を取り出し
て演算処理を行う必要があるが、パソコンが普及してい
る現在では、データ処理に関しては特に困難な問題では
ない。
【００５９】従来技術のＤＥＲＴでは、試料の原子番号
又は実効原子番号Ｚをその密度及び厚さに無関係に求め
ることは、原理的には可能ではあるが、実際の計測にお
いては、測定誤差のために試料の密度及び厚さに制限が
生じる。
又は実効原子番号Ｚをその密度及び厚さに無関係に求め
ることは、原理的には可能ではあるが、実際の計測にお
いては、測定誤差のために試料の密度及び厚さに制限が
生じる。
【００６０】その理由は［００１４］より［００３６］
に記述してある。
に記述してある。
【００６１】すなわち、ＤＥＲＴでは試料の厚さに対し
てＸ線又はγ線のエネルギーが不適切であれば、得られ
る結果は、図３及び図４に示すように、誤差が大きく、
信頼性が低いものとなる。
てＸ線又はγ線のエネルギーが不適切であれば、得られ
る結果は、図３及び図４に示すように、誤差が大きく、
信頼性が低いものとなる。
【００６２】この発明で解決しようとする課題は、試料
の厚さ及び原子番号又は実効原子番号に対するＸ線又は
γ線のエネルギーの不適切さを除去し、計測から求まる
Ｒ値の変動幅を小さくして、これより誤差が少なく信頼
性の高い原子番号又は実効原子番号Ｚを得ることであ
る。
の厚さ及び原子番号又は実効原子番号に対するＸ線又は
γ線のエネルギーの不適切さを除去し、計測から求まる
Ｒ値の変動幅を小さくして、これより誤差が少なく信頼
性の高い原子番号又は実効原子番号Ｚを得ることであ
る。
【００６３】ＭＥＲＴにおいて、図５に例示する放射線
測定器からの信号を取り出してＤＥＲＴに比べてより複
雑な演算処理を行う必要があるが、現在のパソコンの能
力で十分に計算できるので、データ処理に関しては特に
問題ではない。
測定器からの信号を取り出してＤＥＲＴに比べてより複
雑な演算処理を行う必要があるが、現在のパソコンの能
力で十分に計算できるので、データ処理に関しては特に
問題ではない。
【００６４】この発明では、従来ＤＥＲＴで行われた２
種類のみのエネルギーのＸ線又はγ線のみを用いるので
はなく、３種類以上のエネルギーが異なるＸ線又はγ線
を発生する放射線源を用いるＭＥＲＴによる。
種類のみのエネルギーのＸ線又はγ線のみを用いるので
はなく、３種類以上のエネルギーが異なるＸ線又はγ線
を発生する放射線源を用いるＭＥＲＴによる。
【００６５】この内容は［００３７］より［００５３］
に記述してある。
に記述してある。
【００６６】電離放射線であるＸ線又はγ線が物質を透
過する場合は、光子としてその物質の電子と相互作用を
起こす。
過する場合は、光子としてその物質の電子と相互作用を
起こす。
【００６７】この相互作用には、光子エネルギーに依存
する光電効果、コンプトン散乱、コヒーレント散乱及び
電子対生成がある。
する光電効果、コンプトン散乱、コヒーレント散乱及び
電子対生成がある。
【００６８】これらの相互作用の和は、Ｘ線又はγ線で
ある光子の物質の単位質量当たりの電子に対する全断面
積である。
ある光子の物質の単位質量当たりの電子に対する全断面
積である。
【００６９】この全断面積は、式（１）中にある試料の
質量減衰係数：μで表わされる。
質量減衰係数：μで表わされる。
【００７０】物質の単位質量当たりの電子数は、その物
質を構成する元素の割合、原子番号又は実効原子番号Ｚ
によって決まる。
質を構成する元素の割合、原子番号又は実効原子番号Ｚ
によって決まる。
【００７１】逆に、原子番号又は実効原子番号Ｚが分か
れば、その物質を構成する元素の割合、即ち、その物質
の成分がわかることになる。
れば、その物質を構成する元素の割合、即ち、その物質
の成分がわかることになる。
【００７２】ここで試料の密度及び厚さの項を消すため
にＤＥＲＴが用いられる。
にＤＥＲＴが用いられる。
【００７３】この内容は［０００１］より［００１２］
に記述してある。
に記述してある。
【００７４】μＬとμＨは理論的に算出されており、２
組のＸ線又はγ線エネルギーに対する質量減衰係数の
比：Ｒ＝μＬ／μＨが算出できる。
組のＸ線又はγ線エネルギーに対する質量減衰係数の
比：Ｒ＝μＬ／μＨが算出できる。
【００７５】これを基にＲ値と原子番号又は実効原子番
号Ｚの関係は、２組のエネルギーのＸ線又はγ線の組み
合わせから、これに対するＲ−Ｚ曲線が理論的に得られ
る。
号Ｚの関係は、２組のエネルギーのＸ線又はγ線の組み
合わせから、これに対するＲ−Ｚ曲線が理論的に得られ
る。
【００７６】一方、実験的には、試料を置いて透過させ
た場合の計数値：ＮＬ、ＮＨと、試料を置かない場合の
計数値：ＮＬＯ、ＮＨＯ（Ｌはエネルギーの低い方、Ｈ
はエネルギーの高い方を表す）より、式６）のＲ＝ｌｎ
（ＮＬＯ／ＮＬ）／ｌｎ（ＮＨＯ／ＮＨ）が求められ
る。
た場合の計数値：ＮＬ、ＮＨと、試料を置かない場合の
計数値：ＮＬＯ、ＮＨＯ（Ｌはエネルギーの低い方、Ｈ
はエネルギーの高い方を表す）より、式６）のＲ＝ｌｎ
（ＮＬＯ／ＮＬ）／ｌｎ（ＮＨＯ／ＮＨ）が求められ
る。
【００７７】実験的に得られたＲ値を、理論的に得られ
たＲ−Ｚ曲線と比較して原子番号又は実効原子番号Ｚを
求めることにより、その物質の成分が分かることにな
る。
たＲ−Ｚ曲線と比較して原子番号又は実効原子番号Ｚを
求めることにより、その物質の成分が分かることにな
る。
【００７８】なお試料が単一元素の場合はその原子番号
になるが、試料が化合物又は混合物であれば実効原子番
号になる。
になるが、試料が化合物又は混合物であれば実効原子番
号になる。
【００７９】図５に示す放射線測定装置を用いて、ほぼ
同じ厚さの試料であるが原子番号の異なる試料に対し
て、その元素の原子番号Ｚと適切なエネルギーのγ線を
選択して得られたＲ値からなるＲ−Ｚ曲線を図１に示
す。
同じ厚さの試料であるが原子番号の異なる試料に対し
て、その元素の原子番号Ｚと適切なエネルギーのγ線を
選択して得られたＲ値からなるＲ−Ｚ曲線を図１に示
す。
【００８０】図５に示す放射線測定装置を用いて、ほぼ
同じ実効原子番号の試料であるが異なる厚さの金合金試
料に対して、適切なエネルギーのγ線を選択して得られ
た金の含有率に対するＲ値の散布図を図２に示す
同じ実効原子番号の試料であるが異なる厚さの金合金試
料に対して、適切なエネルギーのγ線を選択して得られ
た金の含有率に対するＲ値の散布図を図２に示す
【００８１】従来技術である２種類のエネルギーの計測
値を用いるＤＥＲＴでは、測定誤差のために試料の密度
及び厚さに制限を生じるが、この発明の３種類以上のエ
ネルギーのＸ線又はγ線を用いるＭＥＲＴでは、測定値
を適宜取捨選択することができる。
値を用いるＤＥＲＴでは、測定誤差のために試料の密度
及び厚さに制限を生じるが、この発明の３種類以上のエ
ネルギーのＸ線又はγ線を用いるＭＥＲＴでは、測定値
を適宜取捨選択することができる。
【００８２】従って、ＭＥＲＴは、図１に例示するよう
に、同じ厚さの試料であるが原子番号又は実効原子番号
の異なる試料に対して、また、図２に例示するように、
ほぼ同じ原子番号又は実効原子番号の試料であっては測
定する試料の厚さに対して、エネルギーの高い方の放射
線はそのエネルギーが高過ぎず、エネルギーの低い方の
放射線は低過ぎない、２種類以上のエネルギーの放射線
を選別できる。
に、同じ厚さの試料であるが原子番号又は実効原子番号
の異なる試料に対して、また、図２に例示するように、
ほぼ同じ原子番号又は実効原子番号の試料であっては測
定する試料の厚さに対して、エネルギーの高い方の放射
線はそのエネルギーが高過ぎず、エネルギーの低い方の
放射線は低過ぎない、２種類以上のエネルギーの放射線
を選別できる。
【００８３】この選別によって、誤差が小さく信頼性の
高い結果を得ることができる。
高い結果を得ることができる。
【図１】この発明のＭＥＲＴによって、ほぼ同じ厚さの
試料であるが実効原子番号の異なる試料に対して、Ｅｕ
−１５２の適切なエネルギーのγ線を選択した、元素の
原子番号ＺとそのＲ値のＲ−Ｚ曲線。黒マークの測定値
を結んだ実線の曲線が誤差が少ない。Ｚが２２から５０
までは（１２２／７７９ｋｅＶ），（２４４／１４０８
ｋｅＶ），（３４４／７７９ｋｅＶ）の組み合わせが、
Ｚが５０から８２までは（２４４／Ｉ４０８ｋｅＶ），
（３４４／１４０８ｋｅＶ）、（３４４／７７９ｋｅ
Ｖ）の組み合わせが適している。
試料であるが実効原子番号の異なる試料に対して、Ｅｕ
−１５２の適切なエネルギーのγ線を選択した、元素の
原子番号ＺとそのＲ値のＲ−Ｚ曲線。黒マークの測定値
を結んだ実線の曲線が誤差が少ない。Ｚが２２から５０
までは（１２２／７７９ｋｅＶ），（２４４／１４０８
ｋｅＶ），（３４４／７７９ｋｅＶ）の組み合わせが、
Ｚが５０から８２までは（２４４／Ｉ４０８ｋｅＶ），
（３４４／１４０８ｋｅＶ）、（３４４／７７９ｋｅ
Ｖ）の組み合わせが適している。
【図２】この発明のＭＥＲＴによって、ほぼ同じ実効原
子番号の試料であるが異なる厚さの試料に対して、Ｅｕ
−１５２の適切なエネルギーのγ線を選択した、厚さ１
ｍｍと５ｍｍの金合金の金の含有率に対するＲ値の散布
図。薄い試料に対しては（２４４／７７９ｋｅＶ）の組
み合わせが、厚い試料に対しては（３４４／１４０８ｋ
ｅＶ）及び（３４４／７７９ｋｅＶ）の組み合わせが適
している。
子番号の試料であるが異なる厚さの試料に対して、Ｅｕ
−１５２の適切なエネルギーのγ線を選択した、厚さ１
ｍｍと５ｍｍの金合金の金の含有率に対するＲ値の散布
図。薄い試料に対しては（２４４／７７９ｋｅＶ）の組
み合わせが、厚い試料に対しては（３４４／１４０８ｋ
ｅＶ）及び（３４４／７７９ｋｅＶ）の組み合わせが適
している。
【図３】従来技術であるＤＥＲＴによる、Ｎａ−２２γ
線のＲ−Ｚ曲線。Ｚの大きさに拘わらず、計算値に対す
る厚さ５ｍｍの値の相違は小さいが、厚さ１ｍｍの値の
相違は大きい。また厚さ５ｍｍの場合でＺの大きい値の
計算値に対する相違は小さいが、Ｚの小さい値の相違は
大きい。
線のＲ−Ｚ曲線。Ｚの大きさに拘わらず、計算値に対す
る厚さ５ｍｍの値の相違は小さいが、厚さ１ｍｍの値の
相違は大きい。また厚さ５ｍｍの場合でＺの大きい値の
計算値に対する相違は小さいが、Ｚの小さい値の相違は
大きい。
【図４】従来技術であるＤＥＲＴによる、Ｎａ−２２γ
の金のＲ値こおける厚さに関する誤差分布。厚さが薄く
なると誤差が大きくなり、厚さが約１０ｍｍ以上のもの
は誤差が小さいが、約５ｍｍ以下のものは誤差が大き
い。
の金のＲ値こおける厚さに関する誤差分布。厚さが薄く
なると誤差が大きくなり、厚さが約１０ｍｍ以上のもの
は誤差が小さいが、約５ｍｍ以下のものは誤差が大き
い。
【図５】従来技術であるＤＥＲＴ及びこの発明のＭＥＲ
Ｔによる測定装置の例、（Ａ）は装置全体の正面図、
（Ｂ）は装置の主要部分を拡大した断面図。この測定装
置に、図示されていないが、計測装置及びパソコンを接
続する。測定装置、計測装置及びパソコンは、従来技術
のものを利用できるが、パソコンのソフトはこの発明の
ＭＥＲＴに適したものにする。
Ｔによる測定装置の例、（Ａ）は装置全体の正面図、
（Ｂ）は装置の主要部分を拡大した断面図。この測定装
置に、図示されていないが、計測装置及びパソコンを接
続する。測定装置、計測装置及びパソコンは、従来技術
のものを利用できるが、パソコンのソフトはこの発明の
ＭＥＲＴに適したものにする。
１ 放射線源 ２ 鉛遮蔽容器 ３ 鉛コリメーター ４ ゲルマニウム半導体放射線検出器 ５ 上下可動架台 ６ 液体窒素デュワー ７ 試 料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅田 巌 静岡県熱海市熱海1739番地の34 熱海パサ ニアクラブ904
Claims (1)
- 【請求項１】Ｘ線又はγ線の透過試験方法において、３
種類以上のエネルギーが異なる細い放射線ビームを用い
る計測。この条件を満たす放射線源及び放射線測定器を
用いて、試料を置かない場合に測定した計数値と、試料
を置いた場合に測定した透過放射線の計数値：Ｎｉｏ、
Ｎｉ（ｉ＝１，２，・・Ｌ，・・Ｈ，・・）のうちか
ら、２種類の放射線エネルギーに対応する計数値を組み
合わせた比：次式のＲ値を算出し、更にこれに対応した
原子番号又は実効原子番号を、予め理論計算されたその
放射線エネルギーに対応した試料の質量減衰係数の比：
μＬ／μＨより求める。 【数１】 ここで、ρは試料の密度、ｔは試料の厚さであり、Ｌは
エネルギーの低い方、Ｈはエネルギーの高い方を表す。
μＬとμＨは既に理論的に得られており、これを基にＲ
値と原子番号又は実効原子番号Ｚの関係を計算で求める
ことができる。即ち、Ｒ値と原子番号又は実効原子番号
Ｚの関係は、理論的に計算されたＲ−Ｚ曲線で示され
る。ここで、試料が単一元素の場合はその原子番号にな
るが、試料が化合物又は混合物であれば実効原子番号に
なる。一方、２組の計数値：ＮＬＯ、ＮＬとＮＨＯ、Ｎ
Ｈから、その密度及び厚さに無関係に、計測によって原
子番号又は実効原子番号を求めることができる。計測に
よって得られたＲ値を、理論的に計算されたＲ−Ｚ曲線
と比較することにより、計測した試料の原子番号又は実
効原子番号Ｚを求めることができる。この発明のデータ
処理は、先ず測定したすべての計数値から１万以上のも
のを選択し、更に、試料の厚さ、密度及び質量減衰係数
の積：μρｔが約０．２から２．３になるＸ線又はγ線
のエネルギーを選択するため、μρｔ＝ｌｎ（Ｎｉｏ／
Ｎｉ）より、０．８から０．１になるＮｉ／Ｎｉｏを選
択する。次に、選択されたｌｎ（Ｎｉｏ／Ｎｉ）から、
２種類以上のエネルギーの放射線に対する計測値：ｌｎ
（ＮＬＯ／ＮＬ）とｌｎ（ＮＨＯ／ＮＨ）を組み合わせ
て、複数のＲ値を求める。これによって次式で表される
Ｒ値の統計誤差：δＲ／Ｒが、約５％以下のＲ値を選別
できる。 【数２】 更に、μρｔ＝ｌｎ（Ｎｏ／Ｎ）より、それぞれのエネ
ルギーに対する値を、ｉ，ｊ，ｋ・・・とすると、 【数３】 となる。ここで、μｉ、μｊ、μｋ・・・は、それぞれ
求めたＺ値から各エネルギーに対応する試料の質量吸収
係数である。従って、ｔの値がほぼ同じであれば得られ
たＲ値の誤差は小さく、結果の信頼性が高いことを確認
できる。エネルギーの高い方の放射線はそのエネルギー
が高過ぎず、エネルギーの低い方の放射線は低過ぎな
い、２種類以上のエネルギーの放射線を適宜選択するこ
とによって、精度良く測定できる試料の原子番号又は実
効原子番号の範囲及び試料の厚さの範囲を拡大できる。
即ち、３種類以上のエネルギーが異なるＸ線又はγ線を
用いることにより、得られた計数値の中から不適切な計
測値を除外し、誤差の小さい計測値のみを選択すること
により、信頼性の高い上式のＲ値が求まる。３種類以上
のエネルギーが異なるＸ線又はγ線を用いる透過試験方
法を、マルチエネルギー放射線透過試験方法と名付け
る。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34067394A JPH08178873A (ja) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | マルチエネルギー放射線透過試験方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34067394A JPH08178873A (ja) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | マルチエネルギー放射線透過試験方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08178873A true JPH08178873A (ja) | 1996-07-12 |
Family
ID=18339223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34067394A Pending JPH08178873A (ja) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | マルチエネルギー放射線透過試験方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08178873A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004515747A (ja) * | 2000-06-11 | 2004-05-27 | インスティチュート オブ ジオロジカル アンド ニュークリアー サイエンシーズ リミテッド | 非破壊的な肉の特性の測定方法 |
| WO2005059594A1 (en) * | 2003-12-16 | 2005-06-30 | Soreq Nuclear Research Center | Method and system for detecting substances, such as special nuclear materials |
| JP2006510033A (ja) * | 2002-12-10 | 2006-03-23 | コモンウェルス サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ オーガニゼーション | 放射線撮影装置 |
| GB2433777A (en) * | 2005-12-31 | 2007-07-04 | Univ Tsinghua | Method for inspecting object using multi-energy radiation and apparatus therefor |
| WO2009024817A1 (en) * | 2007-08-17 | 2009-02-26 | Durham Scientific Crystals Limited | Method and apparatus for inspection of materials |
| WO2009024818A1 (en) * | 2007-08-17 | 2009-02-26 | Durham Scientific Crystals Limited | Method and apparatus for identification and detection of liquids |
| JP2009294209A (ja) * | 2008-06-06 | 2009-12-17 | General Electric Co <Ge> | 実効原子番号の算出からの物質組成の検出 |
| JP2012141176A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Anritsu Sanki System Co Ltd | Ｘ線検査装置 |
| CN105651793A (zh) * | 2016-01-05 | 2016-06-08 | 合肥泰禾光电科技股份有限公司 | 一种克服物体厚度影响的x光检测方法 |
| WO2018212217A1 (ja) * | 2017-05-16 | 2018-11-22 | 株式会社ジョブ | Ｘ線検査におけるデータ処理装置及びデータ処理方法、並びに、その装置を搭載したｘ線検査装置 |
| WO2020095578A1 (ja) | 2018-11-09 | 2020-05-14 | キヤノン株式会社 | 情報処理装置および方法、放射線撮影システム |
| CN113281359A (zh) * | 2021-06-22 | 2021-08-20 | 国家卫生健康委职业安全卫生研究中心(国家卫生健康委煤炭工业职业医学研究中心) | 一种基于ct技术进行射线安检物性识别的方法和装置 |
-
1994
- 1994-12-21 JP JP34067394A patent/JPH08178873A/ja active Pending
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2004515747A (ja) * | 2000-06-11 | 2004-05-27 | インスティチュート オブ ジオロジカル アンド ニュークリアー サイエンシーズ リミテッド | 非破壊的な肉の特性の測定方法 |
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| US7381962B2 (en) | 2003-12-16 | 2008-06-03 | Soreq Nuclear Research Center | Method and system for detecting substances, such as special nuclear materials |
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| GB2427340A (en) * | 2003-12-16 | 2006-12-20 | Soreq Nuclear Res Ct | Method and system for detecting substances, such as special nuclear materials |
| GB2427340B (en) * | 2003-12-16 | 2008-05-28 | Soreq Nuclear Res Ct | Method and system for detecting substances, such as special nuclear materials |
| US7580505B2 (en) | 2005-12-31 | 2009-08-25 | Tsinghua University | Method for inspecting object using multi-energy radiations and apparatus thereof |
| GB2433777A (en) * | 2005-12-31 | 2007-07-04 | Univ Tsinghua | Method for inspecting object using multi-energy radiation and apparatus therefor |
| GB2433777B (en) * | 2005-12-31 | 2008-11-05 | Univ Tsinghua | Method for inspecting object using multi-energy radiations and apparatus therefor |
| US8233588B2 (en) | 2007-08-17 | 2012-07-31 | Kromek Limited | Method and apparatus for inspection of materials |
| WO2009024817A1 (en) * | 2007-08-17 | 2009-02-26 | Durham Scientific Crystals Limited | Method and apparatus for inspection of materials |
| WO2009024818A1 (en) * | 2007-08-17 | 2009-02-26 | Durham Scientific Crystals Limited | Method and apparatus for identification and detection of liquids |
| JP2010537163A (ja) * | 2007-08-17 | 2010-12-02 | ダーハム サイエンティフィック クリスタルズ リミテッド | 物質の検査のための方法及び装置 |
| JP2009294209A (ja) * | 2008-06-06 | 2009-12-17 | General Electric Co <Ge> | 実効原子番号の算出からの物質組成の検出 |
| JP2012141176A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Anritsu Sanki System Co Ltd | Ｘ線検査装置 |
| CN105651793A (zh) * | 2016-01-05 | 2016-06-08 | 合肥泰禾光电科技股份有限公司 | 一种克服物体厚度影响的x光检测方法 |
| CN105651793B (zh) * | 2016-01-05 | 2019-04-02 | 合肥泰禾光电科技股份有限公司 | 一种克服物体厚度影响的x光检测方法 |
| WO2018212217A1 (ja) * | 2017-05-16 | 2018-11-22 | 株式会社ジョブ | Ｘ線検査におけるデータ処理装置及びデータ処理方法、並びに、その装置を搭載したｘ線検査装置 |
| WO2020095578A1 (ja) | 2018-11-09 | 2020-05-14 | キヤノン株式会社 | 情報処理装置および方法、放射線撮影システム |
| EP3858240A4 (en) * | 2018-11-09 | 2022-06-08 | Canon Kabushiki Kaisha | INFORMATION PROCESSING DEVICE AND METHOD AND RADIOGRAPHY SYSTEM |
| US11832983B2 (en) | 2018-11-09 | 2023-12-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Information processing apparatus and method, and radiography system |
| CN113281359A (zh) * | 2021-06-22 | 2021-08-20 | 国家卫生健康委职业安全卫生研究中心(国家卫生健康委煤炭工业职业医学研究中心) | 一种基于ct技术进行射线安检物性识别的方法和装置 |
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