JPH0829900A - 中性子画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高感度、高解像力で中性子画像を示す画像信
号を、中性子線照射とリアルタイムで収録する。 【構成】 中性子を吸収して２次粒子を放出する物質の
層、およびこの２次粒子のエネルギーを蓄積する蓄積性
蛍光体の層を有する蓄積性蛍光体シート12に、画像情報
を含む中性子線11を照射させた後、該シート12にその蓄
積性蛍光体の励起波長領域にある励起光13を全面的に照
射し、その際蓄積性蛍光体シート12から発せられる輝尽
発光光16をテレビカメラ15によって２次元的に検出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被写体を透過した中性
子線、あるいは被検体から発せられた中性子線によって
画像を形成する方法に関し、特に詳細には、蓄積性蛍光
体シートを利用する中性子画像形成方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば社団法人日本非破壊検
査協会刊「新非破壊検査便覧」第205〜219 頁に示され
るように、非破壊検査等の分野において、原子炉等で発
生した中性子を利用して被写体の透過放射線画像を得る
方法が利用されている。この方法は、放射線写真フィル
ムと組み合わされた金属コンバータに、被写体を透過し
た中性子線、あるいは被検体から発せられた中性子線を
照射させ、金属コンバータによりこの中性子をα線、β
線、γ線等に変換し、この変換された放射線により放射
線写真フィルムを感光させて、上記中性子線が担う画像
を写真像として形成するものである。なお上記の金属コ
ンバータは、中性子に対する核反応断面積が大きいＧｄ
（ガドリニウム）、Ｌｉ（リチウム）等の物資を含む層
を有し、この層に中性子を吸収してα粒子、β粒子等の
２次粒子に変換するものである。

【０００３】この方法は中性子ラジオグラフィと称さ
れ、Ｘ線やγ線を利用するラジオグラフィでは得ること
ができなかった水分、有機物等についての透過放射線画
像を得ることができる、金属と共存する非金属類を高精
度で検出できる、等の特長を有している。

【０００４】また、特開昭61-28899号公報には、このよ
うな中性子ラジオグラフィをさらに発展させて、放射線
写真フィルムと金属コンバータとを用いる代りに、中性
子を吸収して２次粒子を放出する物質の層、および上記
２次粒子のエネルギーを蓄積する蓄積性蛍光体の層を有
する蓄積性蛍光体シートを用いる中性子画像形成方法が
示されている。この蓄積性蛍光体シートは、中性子線照
射により２次粒子のエネルギーを蓄積した後、蓄積性蛍
光体の励起波長領域にある励起光によって２次元走査す
ることにより輝尽発光するので、この輝尽発光光を光電
的に検出すれば、中性子画像を示す画像信号が得られ
る。

【０００５】上記の蓄積性蛍光体シートを用いる中性子
画像形成方法は、放射線写真フィルムと金属コンバータ
とを用いる場合と比べて、高感度、高解像力で大面積の
中性子画像を形成可能である、中性子線量をより低く抑
えることができる、中性子画像を示す画像信号が直接的
に得られる、等の特長を有している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしその半面、この
蓄積性蛍光体シートを用いる中性子画像形成方法は、蓄
積性蛍光体シートを励起光によって２次元走査する必要
があるため、中性子線照射とリアルタイムで画像信号を
収録することはできないという問題がある。

【０００７】上記文献「新非破壊検査便覧」の第207 頁
には、放射線写真フィルムを用いる代りに、中性子線が
照射された金属コンバータを高感度テレビカメラで撮像
することにより、中性子画像を示す画像信号を中性子線
照射とリアルタイムで収録することが示されているが、
その場合は感度もまた解像力も、蓄積性蛍光体シートを
用いる場合と比べてかなり劣ることになる。

【０００８】そこで本発明は、高感度、高解像力で中性
子画像を示す画像信号を、中性子線照射とリアルタイム
で、あるいはほぼリアルタイムで収録することができる
中性子画像形成方法を提供することを目的とするもので
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による中性子画像
形成方法は、前述の特開昭61-28899号公報に示される蓄
積性蛍光体シート、すなわち、中性子を吸収して２次粒
子を放出する物質の層、および前記２次粒子のエネルギ
ーを蓄積する蓄積性蛍光体の層を有する蓄積性蛍光体シ
ートに、画像情報を含む中性子線を照射させた後、この
蓄積性蛍光体シートにその蓄積性蛍光体の励起波長領域
にある励起光を全面的に照射し、その際蓄積性蛍光体シ
ートから発せられる輝尽発光光を、テレビカメラによっ
て２次元的に検出して、上記画像情報を示す画像信号を
得ることを特徴とするものである。

【００１０】上記構成の本発明による中性子画像形成方
法は、動画を再生するための画像信号を得ることも可能
であり、その場合は特に、上記励起光を短い時間間隔を
おいて次々とパルス状に照射し、この励起光が照射され
る毎に輝尽発光光の検出を行なって、動画再生用の複数
組のフレーム画像信号を得る。

【００１１】また、このように動画再生用の複数組のフ
レーム画像信号を得る場合、好ましくは、第ｎ回目の励
起光照射に応じて得られた画像信号と第（ｎ＋１）回目
の励起光照射に応じて得られた画像信号との間で、同一
画素に関する画像信号の差分を求め、それにより得られ
た差分信号の集合をフレーム画像信号とする。

【００１２】なお、蓄積性蛍光体として具体的には、米
国特許第3,859,527 号明細書、特開昭55-12142号公報、
同55-12143号公報、同55-12144号公報、同55-12145号公
報、同55-160078 号公報、同56-116777 号公報、同57-2
3673号公報、同57-23675号公報、同58-69281号公報、同
58-206678 号公報、同59-27980号公報、同59-47289号公
報、同59-56479号公報、同59-56480号公報、および同59
-75200号公報に記載されているもの等を適宜選択使用す
ることができる。

【００１３】一方、中性子を吸収して２次粒子を放出す
る物質として具体的には、 ⁶Ｌｉ、¹⁰Ｂ、Ｇｄ、Ｃｄ、
Ｉｎ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＤｙおよびＲｈ等が挙げられるが、
本発明においては、それらの中でも特に ⁶Ｌｉと¹⁰Ｂが
好適に用いられ得る。 ⁶Ｌｉは中性子を吸収して2.05Ｍ
ｅＶのα粒子および2.74ＭｅＶの ³Ｈ粒子を放出し、¹⁰
Ｂは中性子を吸収して1.47ＭｅＶのα粒子および0.83Ｍ
ｅＶの ⁷Ｌｉ粒子を放出する。

【００１４】

【作用および発明の効果】本発明の中性子画像形成方法
においては、中性子を吸収して２次粒子を放出する物質
を含む蓄積性蛍光体シートに中性子画像を変換して蓄積
記録するようにしているので、このような蓄積性蛍光体
シートを用いる場合の優位性をそのまま活かして、高感
度、高解像力で中性子画像を示す画像信号を得ることが
できる。

【００１５】そして本発明の中性子画像形成方法では、
中性子画像を変換して蓄積記録した蓄積性蛍光体シート
を、従来のような励起光走査によらず、励起光を蓄積性
蛍光体シートに全面照射し、その際蓄積性蛍光体シート
から発せられる輝尽発光光をテレビカメラによって２次
元的に検出しているから、基本的には、中性子画像を示
す画像信号をリアルタイムで収録することができる。

【００１６】なお、上述の動画再生用の複数組のフレー
ム画像信号を得るために、蓄積性蛍光体シートに励起光
をパルス状に次々と照射する場合は、励起光照射後も該
シートに残存している放射線エネルギーを放出させる消
去処理を、次回の中性子線照射の前に長時間かけて行な
うことはできない。したがってこの場合は一般に、上記
残存放射線エネルギーによる像（残像）がある程度残っ
ている状態の蓄積性蛍光体シートに、次の中性子画像を
得るための中性子線が照射されることになる。

【００１７】しかしここで、前述のように、第ｎ回目の
励起光照射に応じて得られた画像信号と第（ｎ＋１）回
目の励起光照射に応じて得られた画像信号との間で、同
一画素に関する画像信号の差分を求めると、それにより
得られた差分信号においては上記残像の成分が打ち消さ
れるので、この差分信号からなるフレーム画像信号は残
像の影響が排除されたものとなる。

【００１８】

【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。図１は、本発明の方法により中性子画
像を形成する様子を概略的に示すものである。図示のよ
うに中性子発生装置10から被写体20に向けて中性子線11
が発せられ、この被写体20を透過した中性子線11が照射
される位置には、前述の蓄積性蛍光体シート12が配され
る。また、この蓄積性蛍光体シート12に中性子線照射側
と反対側から全面的に励起光13を照射するストロボライ
ト14が設けられるとともに、この励起光照射側の蓄積性
蛍光体シート12の表面に向けてテレビカメラ15が配設さ
れている。

【００１９】上記中性子発生装置10としては、濃縮ウラ
ン等の核分裂反応を利用する原子炉、高エネルギー加速
器、あるいは ²⁵²Ｃｆの自発核分裂を利用する装置等、
公知のものを適宜選択使用することができる。

【００２０】一方蓄積性蛍光体シート12は図２に示すよ
うに、シート状支持体12ａの上に、中性子を吸収して２
次粒子を放出する物質12ｂと蓄積性蛍光体12ｃとを含む
層12ｄ、および保護層12ｅがこの順に積層されてなるも
のである。蓄積性蛍光体12ｃと、中性子を吸収して２次
粒子を放出する物質12ｂとしては、先に例示したような
ものがいずれも選択使用可能であるが、本実施例では特
に、蓄積性蛍光体12ｃとしてＢａＦＢｒ：Ｅｕ蛍光体
を、また中性子を吸収して２次粒子を放出する物質12ｂ
として ⁶ＬｉＦを用い、それらの粒子を１：１の重量比
で混合してバインダーに保持させることにより、厚さ20
0 μｍの層12ｄを形成している。このような層12ｄを形
成する方法としては、前記特開昭61-28899号公報に示さ
れている種々の方法を採用することができる。

【００２１】なお、上記のように中性子を吸収して２次
粒子を放出する物質12ｂと蓄積性蛍光体12ｃとを１つの
層において分散させる代わりに、図３に示すように上記
物質12ｂを分散させた層12ｆと、蓄積性蛍光体12ｃを分
散させた層12ｇとを別々に形成して蓄積性蛍光体シート
12を構成してもよい。また、上記の層12ｄや、層12ｆお
よび／または層12ｇが自己支持性を有する場合には、支
持体12ａが省かれても構わない。

【００２２】被写体20を透過した中性子線11は、被写体
20の各部の中性子線透過率に対応したエネルギー分布を
有するものとなる。このようにして被写体20の透過画像
を担持するものとなった中性子線11が蓄積性蛍光体シー
ト12に照射されると、中性子線11は該シート12の層12ｄ
に含まれる ⁶Ｌｉに吸収されてα粒子および ³Ｈ粒子に
変換され、そしてこれらの粒子が蓄積性蛍光体12ｃに蓄
積される。以上のようにして蓄積性蛍光体シート12に
は、被写体20の中性子画像が放射線エネルギーによる潜
像として記録される。

【００２３】その後この放射線画像情報を読み取るため
にストロボライト14が駆動され、蓄積性蛍光体12ｃの励
起波長領域にある励起光13が蓄積性蛍光体シート12に全
面的に照射される。それにより蓄積性蛍光体シート12の
各部分から、蓄積性蛍光体12ｃに蓄積されていた放射線
エネルギーに対応する（つまり被写体20の中性子画像を
示す）強度の輝尽発光光16が発散される。

【００２４】なおストロボライト14と蓄積性蛍光体シー
ト12との間には、蓄積性蛍光体12ｃの主たる励起波長領
域よりも低波長側（例えば560 ｎｍ以下）の光をカット
するフィルタ17が設けられる一方、蓄積性蛍光体シート
12とテレビカメラ15との間には、蓄積性蛍光体12ｃの主
たる輝尽発光波長領域よりも長波長側（例えば500 ｎｍ
以上）の光をカットするフィルタ18が設けられているの
で、テレビカメラ15は励起光13を検出することなく輝尽
発光光16のみを検出可能である。なおテレビカメラ15と
しては、蓄積性蛍光体シート12の高解像力を最大限活用
するために、走査線が1000本程度あるいはそれ以上の高
解像力タイプのものを用いるのが望ましい。

【００２５】テレビカメラ15は、上述のようにして蓄積
性蛍光体シート12の全面から発せられる輝尽発光光16を
検出して、被写体20の中性子画像を示す画像信号Ｓを出
力する。したがって、この画像信号ＳをＣＲＴ表示装置
や光走査記録装置等の画像再生手段に入力すれば、被写
体20の中性子画像を可視像として再生することができる
が、本実施例では特に動画作成用の画像信号を得るよう
にしているので、以下その点について詳しく説明する。

【００２６】中性子発生装置10のシャッタ10ａ、ストロ
ボライト14およびテレビカメラ15は、共通の駆動制御手
段30によって互いに同期して駆動される。すなわち、シ
ャッタ10ａが所定の時間開いた後に閉じられると、スト
ロボライト14がパルス状に励起光13を発するように駆動
され、それと同時あるいは若干の時間をおいてテレビカ
メラ15のフレーム走査が開始される。これらシャッタ10
ａの開作動からテレビカメラ15のフレーム走査開始まで
の一連の動作は、例えば１／30秒間隔で繰り返される。
つまり、１秒当たり30フレームの画像が撮影される。

【００２７】このようにしてテレビカメラ15から１フレ
ーム単位で出力された画像信号ＳをそのままＣＲＴ表示
装置等に送っても、被写体20の中性子画像の動画を再生
することができるが、本実施例では先に述べた残像の影
響を除去するために、以下の処理を行なう。

【００２８】テレビカメラ15から１フレーム単位で出力
された画像信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，……Ｓｎ……Ｓｍ
は、画像処理装置31の複数のフレームメモリ31ａに順次
格納される。画像処理装置31の差分演算部31ｂは、第ｎ
フレームの画像信号Ｓｎつまり第ｎ回目の励起光照射に
応じて得られた画像信号を、第（ｎ＋１）フレームの画
像信号Ｓ（ｎ＋１）から減算する処理を、同一画素に関
する画像信号毎に行ない、この演算で得られた差分信号
の集合を新たに第ｎフレームの画像信号Ｓｎ’として、
複数のフレームメモリ31ｃに順次格納する。

【００２９】これら１フレーム単位の画像信号Ｓ１’，
Ｓ２’，Ｓ３’，……Ｓｎ’……Ｓｍ’はこの順序で、
つまり形成された順に画像処理装置31から出力され、図
示しないＣＲＴ表示装置等に送られて、被写体20の中性
子画像を動画として再生するために供せられる。このよ
うな画像信号Ｓ１’，Ｓ２’，Ｓ３’，……Ｓｎ’……
Ｓｍ’を用いれば、先に述べた理由により、残像の影響
のない中性子画像を再生することができる。

【００３０】なお複数のフレームメモリ31ａは、格納し
ている画像信号が上記減算処理に供するために読み出さ
れると、それ以降に入力される別の画像信号を格納する
ために使用され、少ない数で済むようになっている。複
数のフレームメモリ31ｃも同様である。

【００３１】上記のテレビカメラ15から出力される画像
信号Ｓを用いれば、被写体20の中性子画像の動画を、被
写体20への中性子線11の照射とほぼリアルタイムで再生
することができる。また本発明においては、蓄積性蛍光
体シート12の優位性がそのまま活かされるので、上記画
像信号Ｓを用いれば高感度、高解像力の中性子画像を再
生可能となる。

【００３２】上記の実施例では、被写体20を透過した中
性子線11を蓄積性蛍光体シート12に照射させて、この被
写体20の中性子画像を記録（撮影）するようにしている
が、被検体から発せられた中性子線を蓄積性蛍光体シー
トに照射させて被検体の中性子画像を記録する場合に
も、本発明は同様に適用可能である。

【００３３】また本発明は、上述のように動画を再生す
るため、あるいは１枚の静止画を再生するためのみなら
ず、その他３次元イメージング、中性子回折像形成等、
中性子を用いる画像形成一般に広く適用され得るもので
ある。

【００３４】なお、１枚の静止画を再生するための画像
信号を形成する場合は、蓄積性蛍光体シート12に対する
放射線画像情報の読取処理、つまり励起光13の全面照射
および輝尽発光光16の検出が終了したならば、蓄積性蛍
光体の励起波長領域の消去光を蓄積性蛍光体シート12に
照射したり、あるいは蓄積性蛍光体シート12を加熱し
て、該シート12に残存する放射線エネルギーを放出させ
る。このような消去処理を施せば、その蓄積性蛍光体シ
ート12は中性子画像記録のために再使用された際に、上
記残存放射線エネルギーによるノイズ発生がないものと
なる。

【００３５】また、本発明の方法によって得られた画像
信号に対しては、従来から知られている階調処理、周波
数処理等の画像処理が適宜施されてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による中性子画像形成方法を
説明する概略図

【図２】本発明に用いられる蓄積性蛍光体シートの一例
を示す概略側断面図

【図３】本発明に用いられる蓄積性蛍光体シートの別の
例を示す概略側断面図

【符号の説明】

10 中性子発生装置 11 中性子線 12 蓄積性蛍光体シート 12ｂ 中性子を吸収して２次粒子を放出する物質 12ｃ 蓄積性蛍光体 13 励起光 14 ストロボライト 15 テレビカメラ 16 輝尽発光光 17、18 フィルタ 20 被写体 30 駆動制御手段 31 画像処理装置 31ａ、31ｃ フレームメモリ 31ｂ 差分演算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 健治 神奈川県足柄上郡開成町宮台798番地 富 士写真フイルム株式会社内 (72)発明者 齋藤 浩樹 神奈川県足柄上郡開成町宮台798番地 富 士写真フイルム株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像情報を含む中性子線を、中性子を吸
   収して２次粒子を放出する物質の層、および前記２次粒
   子のエネルギーを蓄積する蓄積性蛍光体の層を有する蓄
   積性蛍光体シートに照射させた後、 この蓄積性蛍光体シートに前記蓄積性蛍光体の励起波長
   領域にある励起光を全面的に照射し、 その際蓄積性蛍光体シートから発せられる輝尽発光光を
   テレビカメラによって２次元的に検出して、前記画像情
   報を示す画像信号を得ることを特徴とする中性子画像形
   成方法。
2. 【請求項２】 前記励起光を短い時間間隔をおいて次々
   とパルス状に照射し、この励起光が照射される毎に前記
   輝尽発光光の検出を行なって、動画を再生するための複
   数組のフレーム画像信号を得ることを特徴とする請求項
   １記載の中性子画像形成方法。
3. 【請求項３】 第ｎ回目の励起光照射に応じて得られた
   画像信号と第（ｎ＋１）回目の励起光照射に応じて得ら
   れた画像信号との間で、同一画素に関する画像信号の差
   分を求め、それにより得られた差分信号の集合を前記フ
   レーム画像信号とすることを特徴とする請求項２記載の
   中性子画像形成方法。