JPH08220245A - 弾性散乱x線光子のパルス伝達スペクトル測定装置 - Google Patents
弾性散乱x線光子のパルス伝達スペクトル測定装置Info
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Abstract
を提供する。 【解決方法】 パルス伝送スペクトルを測定すべき物体
が位置する検査ゾーンと検出器装置との間に2次絞り装
置を設けることによって、検出器装置の各々の検出器素
子が比較的正確に決定された散乱角における散乱放射の
みを受けることが保証される。このようにすると、物体
の検査を極めて高速に行うことができる。
Description
心を同心円状に取り囲む複数の環状検出器素子を具える
検出器と、 − 前記X線源とX線によって照射される検査ゾーンと
の間に配置され、1次放射線ビームを形成する1次スリ
ットを具える1次絞り装置と、 − 前記検査ゾーンおよび検出器間に配置され、少なく
とも1つの2次スリットを具える2次絞り装置とを具
え、前記1次および2次スリットが本質的に半環状の形
状を有するとともに前記X線源および検出器中心とを接
続するビーム軸に対して同軸に配置された、検査ゾーン
からの弾性散乱されたX線光子のパルス伝送スペクトル
を測定する装置に関するものである。
第4222227号から既知であり、これらのパルス伝
送スペクトルに基づいて、特に手荷物中の中身(爆発
物)である所定の中身を確認することができる。1つの
X線源から発生された2つ以上の異なる波長のX線は、
1次絞り板におけるスリットによって円錐状1次ビーム
を形成するように整形される。検査ゾーンにおいて散乱
された放射は、1つまたはそれ以上の絞り板から構成し
てもよい2次絞り装置のスリットを経て、複数の素子か
ら成る検出器に入射する。1次ビームの開口角の二分の
一が0.0309ラジアンで、1次絞り板と放射源との
間の距離が1187mmで、検査ゾーンの放射方向の厚
さが500mmである場合において、検査ゾーンのほぼ
中心(すなわち、1次絞り板からの距離が250mm)
における1次放射ビームの直径は、ほぼ90mmに等し
い。
うに、検査すべき物体は、実際的により大きい寸法を有
していることから、この物体のすべての領域を連続して
検査する間に、曲がりくねったような走査運動を行う必
要がある。
査に必要な時間を減らした装置を構成することである。
り、検出器面から第1X線源とほぼ同じ距離に位置する
第2X線源を設け、この第2X線源を、この第2X線源
と前記検出器中心とを接続する第2ビーム軸が前記第1
ビーム軸と所定の角度で交差し、結合された1対のビー
ム軸を構成するように配置し、双方のビーム軸が1次お
よび2次スリットに関連し、前記第1ビーム軸を取り囲
んで延在するすべての1次および2次スリットが、前記
第2ビーム軸を取り囲んで延在する1次および2次スリ
ットと比較して反対方向に、前記1対のビーム軸によっ
て規定される面に向かって開口し、各半環状スリットの
両端が、前記1対のビーム軸によって規定される面にお
いてほぼ位置することによって達成される。
よって同時に検査できる物体領域は、90mm程度の幅
しか持たないが、本発明による装置では、この領域が拡
大される。1次絞り装置のスリットが、半環状形状を本
質的に有することから、1次放射ビームは、互いに補う
ように隣接して配置された半円錐状の生成表面上の検査
ゾーンを照射するように形成される。半環状形状を同様
に有する2次スリットによって、検出器上に検査ゾーン
が設定される。
を、第1ビーム軸を取り囲んで延在する1次スリットに
よって形成される第1の1次放射ビームが、第2ビーム
軸を取り囲んで延在する1次スリットによって形成され
る第2の1次放射ビームと、検査ゾーンにおいて隣接す
るように選択する。このようにすると、異なったX線源
によって発生され、これらの散乱放射が同じ検出器に入
射する2つの1次放射ビーム間に照射されない検査ゾー
ンの領域を最小限度にすることができる。2つのビーム
軸が交差する角度が極めて小さいため、検査ゾーンにお
いて、すなわち検出器面から離れて2つの1次放射ビー
ムが互いに隣接することは、実際には重要ではない。
るために、1次および/または2次スリットを、各々1
つの平坦な絞り板に設ける。この絞り板を、X線を吸収
する材料によって構成するとともに/かまたは、X線が
スリットを経てのみ通過するような厚さを有するように
する。
出器面と平行に延在する検査ゾーンの面において本質的
に散乱される第1の1次放射ビームの散乱放射が、検査
ゾーンの同じ面において散乱する第2の1次ビームの散
乱放射と同じ検出器の環状素子に入射するように配置す
る。このようにすると、検出器の所定の環状素子に入射
する散乱放射が、検査ゾーンにおいてほぼ正確に規定さ
れた散乱角において散乱されたものであることが保証さ
れる。
して比較的大きな角度を持つ散乱放射を抑制する必要が
ある。この目的のために、本発明の他の実施例におい
て、個々のビーム軸に関連し、X線を吸収しビーム軸を
含む面において位置する薄板を具える2つのコリメータ
装置を、検査ゾーンと検出器との間に配置する。
1次放射ビームの散乱放射を測定するための検出器の半
分に入射するのを防ぐために、2つのコリメータ装置の
薄板を、2のビーム軸が位置する面において延在する金
属製の仕切りによって互いに分離する。X線を吸収する
材料から成る金属製仕切りを、コリメータ装置の薄板と
同様のものとする。
他の検出器を具え、1次絞り装置が、各々の検出器用の
2つのスリットを具える。より多くの数の検出器と、検
査ゾーンを隣接して照射するより多くの数の半円錐状1
次ビームとを使用することもでき、この場合、同時に照
射されるゾーンがより広くなる。
び2次スリットとすべての検出器とを、2つのX線源を
検出器中心に接続するすべてのビーム軸が1つの面にお
いて位置するように配置する。この実施例は、複数の1
次放射ビームによって同時に照射されるゾーンの幅が最
大化するという点で有利である。
に、4つの検出器を設け、1次絞り装置が、8つの半環
状スリットを具える。このようにすると、720mm程
度の幅を持つゾーンを同時に検査することができる。一
般に言われているように、検査すべき手荷物は、最大7
00mmの幅を有していることから、本実施例におい
て、曲がりくねったような2次元の走査運動をしなくて
すませることができる。このような手荷物の検査を完全
に行うためには、1次元の走査運動を行えば十分であ
り、一方では、検査装置に対して手荷物を移動するため
により簡単な装置を使用することができるようになり、
他方では、検査時間が実際的に節約される。
するために一定の割合で示しておらず、水平方向の寸法
は、垂直方向の寸法に比べて強度に誇張してある。
の異なる波長のX線を発生する2つの同様なX線源を示
す。X線を、以下に図2の参照とともに詳述するように
2つの本質的に半環状のスリット21および31を具え
る平坦な1次絞り板40上に投射し、2つの1次放射ビ
ーム22および32が、前記1次絞り板の後に形成され
るようにする。図1において、図2において参照符
S21,S22およびS31,S 32によって各々示される1次
スリット21および31の位置のみを示す。
44を配置する検査ゾーンは、1次絞り板40と、この
1次絞り板と平行に延在しX線源と反対側に位置し1次
絞り板との距離が例えば500mmでありX線を透過す
る例えばコンベヤベルトである板45とによって境界を
形成される。本例において、2つの板40および45間
のほぼ中間に位置する面46において、1次ビーム22
および32は、互いに接する。2つの1次ビーム22お
よび32は、各々半円錐状で、一方の半円錐は図面から
突き出て、他方の半円錐は図面中に突き出る生成表面に
整形される。
する図3のように本質的に半環状の2次スリット25お
よび35を具える平坦な2次絞り板47を配置する。図
1において、図3において参照符S23,S24および
S33,S34によって各々示される2次スリット25およ
び35の範囲のみを示す。
次絞り板40および2次絞り板47と平行に延在する検
出器面42において位置する1つの検出器43から成
る。検出器は、検出器の中心48の周囲に同心円状に配
置された12個の環状検出器素子を具える。中心48
は、X線源20および30の各々1つから延在し1対の
ビーム軸を構成する2つのビーム軸23および33の交
点である。ビーム軸23および33は、各々点241お
よび341において1次絞り板40と交差し、各々点2
42および342において2次絞り板47と交差する。
スリットS21およびS22は、交点241から同じ距離に
位置し、同様にスリットS31およびS32は、交点341
から同じ距離に位置する。同様の関係が、交点242お
よび342に各々対するスリットS23,S24または
S33,S34に関して保たれる。したがってビーム軸23
および33は、半円錐状1次放射ビーム22および32
の中心に各々延在する。
における点48で交差するため、2つの1次放射ビーム
22および32の散乱放射を検出するためには、1つの
検出器43のみを必要とする。図示した実施例におい
て、1次放射ビーム22は、散乱光26および27を発
生し、これらの散乱光は、スリットS23およびS24を経
て、1次放射ビームによって発生されスリットS33およ
びS34を経て検出器素子5上に入射する散乱光36およ
び37と同じ環状検出器素子5上に入射する。検出器面
42とほぼ平行な面における、例えば面46の周囲のゾ
ーンである検査ゾーンにおいて発生される散乱光は、1
次放射ビーム22または32のどちらが散乱光を発生し
たかに係わらず、検出器面42における所定の環状検出
器素子42上に入射する。
ら2500mmの距離に配置するが、2つのX線源を、
この検出器面から正確に同じ距離に置く必要はない。X
線源20および30と1次絞り板40との間の距離を、
1187mmとし、1次絞り板40と板45との間の距
離を、500mmとする。X線源20および30を、互
いから180mm程度の距離に配置する。
ラインEは、1次絞り板40に対して垂直に延在すると
同時にビーム軸23および33によって形成される1対
のビーム軸によって規定される面を構成する図1の図面
を示す。ビーム軸23および33と1次絞り板40との
交点を、参照符241および341によって各々示す。
本図は、中心241および341の周囲に各々位置し、
Eによって示される面において位置する端S21,S22お
よびS31,S32を各々有する、1次スリット21および
31の半環状の形状を示す。スリット21および31
を、これらがEによって示される面に関して反対方向に
開口するように配置し、点41に対して点対称に延在さ
せる。1次絞り板40において、点41は、検出器中心
48において検出器面(図1参照)に対して垂直に延在
し、2つのX線源間の接続ラインとほぼ中間で交差する
直線との交点として生じる。
半環状2次スリット25および35も、Eによって示さ
れる面に関して反対方向に開口し、2次絞り板47との
交点を参照符242および342によって示されるビー
ム軸23および33(図1参照)を取り囲んで延在し、
2次スリット25は、Eで示される面の方へ図2の1次
スリット21と同じ方向に開口する。2次スリット25
および35の各々の端S23,S24およびS33,S34も、
Eによって示される面において位置する。
参照)および25,35(図3参照)を、正確に半環状
にする必要はないが、本質的に半環状とすべきであり、
半楕円形状を有するスリットも、適している。X線の開
口角の半分が0.0309ラジアンと小さく、X線源2
0および30と1次絞り板40との間の距離が1187
mmと大きいことから、実際問題として1次および2次
スリット21,31および25,35を、例え理論的に
は僅かに楕円状に変形することを求められるとしても、
製造が簡単な半環状形状を有するようにする。
環状素子1...12を具える検出器の平面図である。
個々の素子1...12は、別々に検査ゾーンの異なる
部分からの散乱放射を検出し、すなわち、これらの上に
入射するX線光子の数を、エネルギー分析方法によって
測定する。検査ゾーンの前記部分は、検出器面42(図
1参照)と平行に延在する面の層と、この層の各々の面
の周囲のゾーンとによって形成される。
線光子のエネルギーとの積に比例し、所定の検出器素子
1...12が検査ゾーンの関連する部分からの散乱放
射を検出する散乱角が既知であることから、各々の検出
器素子1...12に関して、パルス伝送スペクトル
を、独国特許公開明細書第4222227号に開示され
ているように計算することができる。したがってこの計
算を、ここで再び説明することはしない。
5Aおよび5Bに再分割されている検出器素子5は、散
乱光26,27および36,37(図1参照)を、半環
状副素子5Aが散乱光26および27のみを受け、副素
子5Bが散乱光36および37のみを受けるようにして
検出する。さらに一般的に言えば、このようにすること
は、1次ビーム22(図1参照)によって発生する散乱
放射は、図4に示す検出器の面Eより上に位置する検出
器副素子上にのみ入射し、一方放射ビーム32(図1参
照)によって発生する散乱放射は、Eによって示される
面より下に位置する検出器副素子上にのみ入射すること
を意味する。
正確にするために、関連する1次ビームに関して、所定
の検出器素子によって受けられる散乱放射によって囲ま
れる散乱角を、できるだけ正確に規定する必要がある。
したがって、所定の検出器素子は、散乱光を発生する1
次ビームとこの1次ビームのビーム軸とによって規定さ
れる面において延在する散乱光のみを検出すべきであ
り、少なくともこの面の周囲のセクタ状領域における散
乱放射のみを検出すべきである。他の散乱放射を抑制す
るために、2つのコリメータ装置を、検査ゾーンと検出
器との間に配置する。これらのコリメータを、明確にす
るために図2においては省略しているが、図5の断面図
には示してある。
って2等分されたチューブの各々半分28,38から成
り、X線を吸収する材料から成る。チューブの半分28
および38は、X線を吸収し図1の図面において位置す
る金属製の仕切り49によって互いに分離する。チュー
ブの半分を、ビーム軸23,33を各々通って延在する
コリメータ軸243,343の周囲に配置する。チュー
ブの半分28および38の内側に、互いに等しい距離を
おいて位置し、各々コリメータ軸243,343に関し
て放射状に整列された、薄板29および39を設ける。
面46における半円錐状1次放射ビームの直径のほぼ2
倍に対応する、図示した場合においてほぼ90mmに等
しい距離をおいて位置する。ここで分かるように、ビー
ム軸22および32は、検出器面42に対して垂直には
延在しない。したがって、ビーム軸が検出器面に対して
垂直に延在する独国特許公開明細書第4222227号
から既知の装置における散乱角と比較すると、散乱角
は、ビーム軸と検出器面に対する法線とが成す角度の余
弦にほぼ対応する係数によって減少する。しかしなが
ら、ビーム軸と検出器面に対する法線とが成す最大角度
の15°に関して生じる減少量は、散乱角のほぼ3%と
無視しうるほど僅かであり、その結果、ビーム軸が検出
器面42に対して垂直でないことによる散乱角への全体
としての影響は、無視することができる。
ら既知の装置においては、90mmの幅を有する円錐状
ゾーンを検査するのに反して、本明細書に記載の装置に
おいては、図1の面46において各々90mmの幅を有
し、互いに隣接した2つの半円錐状ゾーンを、同時に検
査することができる。
す。本実施例において、4つの検出器431から434
を設け、1次絞り装置は、1次絞り板401において8
つの半環状スリットを具える。検出器431から434
を、検出器面42において、これらの環状素子が、各々
X線源20,30を通って延在する2つのビーム軸との
各々の交点を同心円状に取り囲むように配置する。これ
らの交点を、面46において8つの半円錐状1次放射ビ
ーム221から224および321から324が互いに
補うように直接隣接するように、選択する。
環状スリットを具え、X線源20(図示せず)に関連す
る3つのスリット212から214を、X線源30に関
連する3つのスリット312から314に正確に隣接さ
せて、3つの環状スリットが形成されるようにする。2
つの端にある半環状スリット211および311は、各
々他方のX線源に関連する第2の半環状スリットと隣接
しない。点51から53は、各々X線源20,30を通
って延在する2つのビーム軸の交点であり、同時に3つ
の環状スリット212/312から214/314の中
心点である。同時に、X線源20,30の一方を通る1
つのビームのみが、点50および54を通って延在す
る。
るのと同様な方法で構成される、2次絞り装置およびコ
リメータ装置を示さないが、この場合においては、4つ
のこれらのような装置を、検査すべき物体44と検出器
面42との間に配置する。1次放射ビーム221,32
1から224,324の各々の対に関して、図3に示す
ような少なくとも2つの半環状2次スリットと、図5に
示すような2つのコリメータ装置とを関連させる。
ンは、独国特許公開明細書第4222227号から既知
の装置と比較して、ほぼ8倍に拡大される。したがっ
て、検査すべき1つの手荷物に関する上限である700
mmの幅が達成され、物体のすべてのゾーンの一時的に
連続して検査する間の曲がりくねったような走査運動
を、検査すべき物体が検査装置に関して1方向に直線的
に移動することのみを必要とする1方向走査運動に置き
換えることができる。このことは、例えばコンベヤベル
トである移動装置の複雑さも減少し、ほぼ8倍の実質的
な利得を示す。既知の装置においては、1つの大きな手
荷物の検査は、20秒程度に及ぶ時間を必要とするのに
反して、本発明の本実施例においては、物体の検査に必
要な時間は、予想される時間である6秒より実質的に減
少する。
な実施例を示す。参照符55および57は、X線源20
(図示せず)を通って延在する2つのビーム軸と、1次
絞り板402との交点を示し、参照符56および58
は、X線源30(図示せず)を通って延在する2つのビ
ーム軸と、1次絞り板402との交点を示す。X線源2
0および30の1次絞り板402に対して垂直な位置お
よび1次絞り板402からの距離は、1次絞り板402
上にX線源20および30の位置を垂直に投影すること
によって得られる点201および301によって示され
る。交点55および56とX線源の各々1つとを通って
延在するビーム軸は、E1によって示される板において
位置する。同様に、交点57および58とX線源の各々
1つとを通って延在するビーム軸は、E2によって示さ
れる板において位置する。半環状スリット215および
315によっ形成される1次放射ビームの散乱放射は、
2次絞り装置(図示せず)を経て1次検出器に誘導さ
れ、スリット216および316によって形成された1
次放射ビームの散乱放射は、第2検出器に誘導される。
ゾーンは、1方向にのみ拡大されるのではなく、垂直方
向にも拡大される。本実施例の他の変形例において、半
環状スリットを、1次絞り板402に対して垂直でX線
源を通って延在する直線と、このX線源から放射される
X線の1次ビームとが成す角度を、15°に等しくなる
ように配置することもできる。
ら既知の装置におけるように、本発明による装置におけ
るビーム軸と1次および2次絞り装置との交点におい
て、各々の半円錐1次放射ビームの、ビーム軸の経路に
対応する経路を有する、所謂中心光線の強度の測定がで
きるようにする小さい穴を設けてもよい。この目的のた
めに、各検出器における最も内側の検出器リング内に、
小さい領域を測定領域として設計する。これらの測定に
よって、個々の検出器素子の測定結果が中心光線の測定
結果に規格化され、したがって検査ゾーンにおける放射
線の吸収を考慮することができる。
のスリットを設けられた複数の平坦な2次絞り板から構
成してもよい。
ある。
る。
る。
である。
図である。
示す線図である。
の他の実施例を示す線図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 − 2つ以上の異なる波長のX線を発生
するX線源と、 − 散乱されたX線光子を検出し、検出器面の検出器中
心を同心円状に取り囲む複数の環状検出器素子を具える
検出器と、 − 前記X線源とX線によって照射される検査ゾーンと
の間に配置され、1次放射線ビームを形成する1次スリ
ットを具える1次絞り装置と、 − 前記検査ゾーンおよび検出器間に配置され、少なく
とも1つの2次スリットを具える2次絞り装置とを具
え、前記1次および2次スリットが本質的に半環状の形
状を有するとともに前記X線源および検出器中心とを接
続するビーム軸に対して同軸に配置された、検査ゾーン
からの弾性散乱されたX線光子のパルス伝送スペクトル
を測定する装置において、前記検出器面から前記第1X
線源と同じ距離に位置する第2X線源を設け、この第2
X線源を、この第2X線源と前記検出器中心とを接続す
る第2ビーム軸が前記第1ビーム軸と所定の角度で交差
し、結合された1対のビーム軸を構成するように配置
し、双方のビーム軸が1次および2次スリットに関連
し、前記第1ビーム軸を取り囲んで延在するすべての1
次および2次スリットが、前記第2ビーム軸を取り囲ん
で延在する1次および2次スリットと比較して反対方向
に、前記1対のビーム軸によって規定される面に向かっ
て開口し、各半環状スリットの両端が、前記1対のビー
ム軸によって規定される面においてほぼ位置することを
特徴とする装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の装置において、前記1
次スリットの直径を、前記第1ビーム軸を取り囲んで延
在する1次スリットによって形成される前記第1の1次
放射ビームが、前記第2ビーム軸を取り囲んで延在する
1次スリットによって形成される前記第2の1次放射ビ
ームと、前記検査ゾーンにおいて隣接するように選択し
たことを特徴とする装置。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載の装置におい
て、前記1次および/または2次スリットを、各々1つ
の平坦な絞り板に設けたことを特徴とする装置。 - 【請求項4】 請求項1から3のいずれか1項に記載の
装置において、前記2次スリットを、前記検出器面と平
行に延在する前記検査ゾーンの面において本質的に散乱
される前記第1の1次放射ビームの散乱放射が、前記検
査ゾーンの同じ面において散乱する前記第2の1次ビー
ムの散乱放射と同じ検出器の環状素子に入射するように
配置したことを特徴とする装置。 - 【請求項5】 請求項1から4のいずれか1項に記載の
装置において、個々のビーム軸に関連し、X線を吸収し
ビーム軸を含む面において位置する薄板を具える2つの
コリメータ装置を、前記検査ゾーンと検出器との間に配
置したことを特徴とする装置。 - 【請求項6】 請求項5に記載の装置において、前記2
つのコリメータ装置の薄板を、前記2のビーム軸が位置
する面において延在する金属製の仕切りによって互いに
分離したことを特徴とする装置。 - 【請求項7】 請求項1から6のいずれか1項に記載の
装置において、少なくとも1つの他の検出器を具え、前
記1次絞り装置が、各々の検出器用の2つのスリットを
具えることを特徴とする装置。 - 【請求項8】 請求項7に記載の装置において、すべて
の1次および2次スリットとすべての検出器とを、前記
2つのX線源を前記検出器中心に接続するすべてのビー
ム軸が1つの面において位置するように配置したことを
特徴とする装置。 - 【請求項9】 請求項8に記載の装置において、4つの
検出器を設け、前記1次絞り装置が、8つの半環状スリ
ットを具えることを特徴とする装置。
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