JPS5997043A - 放射線断層検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、高エネルギーの放射線ビームを用いて例えば
木材、プラスチック、セラミック、金属などの被検体の
内部欠陥を検査する放射線断層検査装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、被検体の内部欠陥例えば割れ、異物、気泡などを
精度良く検査する目的からＸ線撮影又はＸ線透視検査が
行なわれている。しかしながら、これらの方法は、いず
れも被検体に広いＸ線ビームを照射し、広い面積を有す
るフィルムや蛍光板、蛍光増倍管などによりＸ線像を可
視像に変換する方法であるので、被検体での散乱線が大
きく欠陥のＳ　Ｎ　Ｈが悪いこと、また画像変換時の階
調範囲が狭いなどの問題があり、良質の画像が得られ一
方、医療分野では、細いＸ線ビームを多方向から照射し
てＸ線透過データを計測し、計算機で被検体の二次元断
面各部のＸ線吸収係数を求め、これをプリントアウト又
は画像再構成して表示するＸ１ｉｌＣＴが実用化されて
いる。ところで、これらのＸ線ＣＴは画像データを収集
するのに人体を固定し、Ｘ線発生器とＸ線検出器とを対
向させた状態で直線並進動作並びに回転動作を行ないな
がらＸ線透過データを収集するものであって、これには
ペンシルビーム方式とファンビーム方式とがある。以下
、これらの方式について述べる。第１図はペンシルビー
ム方式と呼ばれるものであって、これは単一のＸ線発生
器１と単一の検出器２とを図示イ矢印方向に並進動作を
行なわせながら被検体３の所定ピッチごとのＸ線透過デ
ータをサンプリングし、引き続き、図示口矢印方向に所
定角度回転させた後、今度は図示イ矢印とは反対方向で
ある図示ハ矢印方向に並進動作を行なわせながら同様に
所定ピッチごとに被検体３のＸ線透過データをサンプリ
ングし、この並進−回転右運動を少なくとも１８００の
回転角度に至るまで繰返しながら被検体３のＸ線透過デ
ータを収集する方式次に、第２図はファンビーム方式と
呼ばれるものであって、これはＸ線発生器１′と円弧状
に配列された例えば２５６〜５１２個程度の検出器４−
１．４−２、・・・を待ったＸ線検出群４とからなり、
Ｘ線発生器１′からのファン状Ｘ線ビーム５の放射によ
って各検出器４−１．４−２、・・・から得られる被検
体３のＸ線透過データを所定の順序で順次サンプリング
し、しかる後、両様器１′、４を図示二矢印方向に一体
的に所定角度回転させて同様に各検出器４−１．４−２
、・・・より取り出される被検体３のＸ線透過データを
所定の順序で順次サンプリングし、この回転運動を少な
くとも１８００の回転角度に至たるまで繰返しながら被
検体３のＸ線透過データを収集する方式である。

第３図は上記２つの運動制御手段よって得られたデータ
を収集する場合のタイミング図である。

つまり、第３図は、タイミングＳ１によってＸ線発生器
１．１′およびＸ線検出２、検出器群４を所定角度回転
させ、その後、タイミングｓ２に基づいてＸ線透過デー
タをサンプリングすることを示している。

しかし、これらの方式は、電気的に安定度を必要とする
Ｘ線発生器１．１′およびＸ線検出器２、Ｘ線検出群４
を常時並進、回転運動させることになるので、Ｘ線発生
器１．１′の電子を加速制御するための高圧ケーブルや
熱による機能低下を避けるための冷却パイプの導入が難
かしく、高圧ケーブルの絶縁の点でも問題がある。また
、Ｘ線発生器１．１′は勿論、Ｘ線検出器２、Ｘ線検＾
４の故障、これらの機器２．４に接続されるケーブルの
損傷等の事故が多く信頼性に欠ける問題があった。

特に、工業製品の検査の場合には、使用環境や使用条件
が厳しいために上記の不具合が一層問題となり、長期間
にわたって所要の機能を維持することが難しい。また、
工業製品の大きさは任意であるが、この大きさに対応し
てＸ線発生器１．１′およびＸ線検出器２、Ｘ線検出器
群４の間隔を可変することができず、このために被検体
３の大きさが制限されたり、検査精度を下げて検査せざ
るをえなかった。また、工業分野のＸ線発生器１．１′
は、医療用に比べて高エネルギーのものを使用するので
、それだけ大形かつ高重量となり、並進および回転運動
の機構が複雑となり、その他上記の総ての点が一層問題
となってくる。

〔発明の目的〕

本発明は、放射線発生器が高エネルギーのもの、あるい
は被検体の大きさが任意に変った場合でも充分対応でき
るようにし、また放射線発生器およびこれに接続される
ケーブル等の事故の低減を図る放射線断層検査装置を提
供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は、被検体を回転可能にし、かつ放射線発生器お
よび放射線検出器群を同期して昇降する構成とし、被検
体を所定角度回転ごとに放射線発生器および放射線検出
器群を上昇又は下降させて放射線透過データを収集する
放射線断層検査装置である。

また、他の１つの発明は、上記発明に更に放射線発生器
放射線検出器群との距離を可変する手段を設けたもので
ある。

〔発明の一実施例〕

以下、本発明の一実施例について第４ないし第６図を参
照して説明する。なお、第４図および第５図は放射線発
生器および放射線検出器群の駆動１よ 機構系を示し、第６図も駆動機構系の制御を含む装置全
体の構成を示す図である。先ず、駆動機構系について述
べると、被検体１１（例えば木材など）は床上に敷設さ
れたレール１２．１２上を走行するワーク移動台車１３
に４爪付きチャック１４、ｉ、１４ｂによって固定保持
されている。つまり、ワーク移動台車１３の上部には、
その前端側と後端側にそれぞれ４爪付きチャック１４ａ
１１４ｂを回転可能に軸支する保持体１５ａ１１５ｂが
設置され、その一方の保持体１５ｂはスライド用レール
１６に嵌合されて前後方向にスライドできる構成となっ
ている。１７は保持体１５ｂのスライドをロックするク
ランプである。

また、他方の保持体１５ａ側には所定距離を隔ててその
前方側に回転用ブレーキ付きギャードモータ１８が設置
され、このモータ１８の回転軸に前記４爪付きチェック
１４ａの軸がカップリング１９によって接続されている
。２０．２０はワーク移動台車１３の走行方向と直交す
る方向の床上に立設された支柱であって、これらの支柱
２０゜２０上端部間には懸装体２１が横架されている。

この懸装体２１の両端側には放射線発生器２２および放
射線検出器群２３を昇降させる昇降装置２４．２５が吊
下されている。これらの昇降装置２４．２５は、放射線
発生器２２、放射線検出器群２３を保持して昇降動作を
行なうスクリューネジを内装してなる昇降本体部２４ａ
、２５ａと、筒状の懸装体２１に内装され前記昇降本体
部２４ａ、２５ａを吊下して左右方向に移動する台車２
４ｂ、２５ｂと、外部からの信号に基づいてスクリュー
ネジに回転駆動力を与えるエンコーダ付きパルスモータ
２４Ｃ，２５０とを備えている。

図中、２６は右ネジ部２６ａと左ネジ部２６ｂとを有し
前記台車２４ｂ、２５ｂを互いに相反する方向に移動せ
しめるネジ体であって、この一端部は軸受２７を介して
ブレーキ付きギャードモータ２８の回転軸にカップリン
グ２９によって接続され、他端部は軸受３０によって回
転可能に軸支されている。

次に、第６図は装置の全体構成を示す図である。

同図において３１は電源が投入され人為的又は予め定め
られたシーケンスに基づいて操作指令信号を発する操作
ディスクである。この操作ディスク３１から発する信号
としては、例えば放射線発生器２２を動作させる動作指
令信号、被検体１１を回転させる回転指令信号、放射線
発生器２２および放射線検出器群２３を昇降させる昇降
指令信号、両様器２２．２３の対向距離を可変する距離
可変指令信号などが挙げられる。なお、後述するＣＰｔ
Ｊ　３６のプログラムに基づいて行なう場合には上記指
令の総てが発せられるものではない。

３２は動作指令信号を受けて高圧発生器３３および冷却
器３４を駆動する放射線系制御部である。

高圧発生器３３は放射線発生器２２の陰極と陽極との間
に高電圧を印加して陰極から発生する電子を加速制御す
るものであり、一方、冷却器３４は電子がターゲットに
衝突して発生する熱を極力抑えるために放射線発生器２
２に油又は水を供給して冷却するものである。３５は操
作ディスク３１からの操作指令およびＣＰ、　Ｕ　３６
のプラグラムに基づいて前記回転用ブレーキ付きギャー
ドモータ１８に回転駆動信号を、昇降装置２４．２５の
パルスモータ２４Ｃ，２’５Ｃに昇降駆動信号を供給は
直接人為的に行なってもよいが、操作ディスク３１から
指令を発して行なうときは駆動制御部３５を介して前記
ブレーキ付きギャードモータ２８に距離可変駆動信号を
供給して行なうものとする。３７はデータ収集部であっ
て、これは駆動制御部３５からの信号およびＣＰＵ３６
のプログラムに基づいて放射線検出器群２３の各検出器
２３−１．２３−２から得られる放射線透過データを所
定の順序で収集するものである。この各検出器２３−１
．２３−２としては高エネルギー放射線ビームであって
も感度良く検出するために例えばシンチレーション検出
器を用いる。このシンチレーション検出器は、図示して
いないが入射される放射線を光信号に変換するシンチレ
ータと、光信号を電気信号に変換するフォトマルチプレ
イヤーと、プリアンプとからなついてる。前記ＣＰＵ３
６は予め定めたプログラムに従って駆動制御部３５およ
びデータ収集部３７を制御するとともにデータ収集部３
７で収集したデータをフロッピーディスク３８および磁
気ディスク３９に格納する前処理を行なうものである。

ここで、前処理とは、例えばオフセット補正、ゲイン補
正、対数変換、リファレンス補正、基準補正等の処理を
いう。４０はＣＲＴディスプレイである。図中、４１．
４２はスリットである。

次に、以上のように構成された装置の作用を説明する。

■　先ず、被検体１１をワーク移動台車１３に載置する
。この場合、被検体１１の長さが予め判っているので、
両チャック１４ａ’、１４ｂ間の距離がその長さ以上と
なるように保持体１５ｂを動かし、両チャック１’４ａ
、１４ｂで被検体１１を保持したところで保持体１５ｂ
の動きをクランプ１７によって封する。

■　ワーク移動台車１３の移動によって被検体１１を所
定の検査位置に設定する。

■　放射線発生器２２と放射線検出器群２３との撮影距
離を定める。この場合は、被検体１１の大きさおよび被
検体１１の性質などを考慮して定める。具体的には、人
為的にネジ体２６を回し、或いは操作ディスク３１がら
の距離可変指令信号に基づ・いて駆動制御部３５が距離
可変駆動信号をブレーキ付きギャードモータ２８に与え
て図示イ矢印方向に移動させることにより行なう。この
距離可変制御は操作ディスク３１の指示に基づいてＣＰ
Ｕ３６が駆動制御部３５に信号を与えて行なってもよい
。

■　次に、ＣＰＵ３６のプログラムに従って駆動制御部
３５は昇降装置２４．２５のエンコーダ付きパルスモー
タ２４Ｃ，２５Ｃに昇降駆動信号を与える。そして、放
射線発生器２２と放射線検出器群２３計斥限位置にセッ
トする。

■以上の条件が設定されたならば、Ｘ線制御部３２によ
って高圧発生器３３から高電圧が放射線発生器２２に印
加され、また冷却器３４より冷媒が送られる。そして、
放射線発生器２２よりファン状放射線ビームを放射させ
る。

■　放射線発生器２２および放射線検出器群２３を任意
の一定速度で上昇させる。この場合は、ＣＰＵ３６のプ
ログラムに基づいて駆動制御部３５が上昇駆動信号をパ
ルスモータ２４Ｃ１２５Ｃに与えて行なう。この上昇動
作に対し、データ収集部３７は、被検体１１のはずれた
所で先ずリファレンズデータを収集後、一定ピツチごと
に放射線検出器群２３によって得た放射線透過データで
あるプロジエクションデータを収集し、これらをＡ−Ｄ
変換後ＣＰ　Ｕ　３．６を経由してディスク３８．３９
等に格納される。

■　放射線発生器２２および放射線検出器群２３は上限
位置に達したところで停止する。この停止の後、ＣＰＵ
３６からの信号に基づいて駆動制御部３５は回転用ブレ
ーキ付きギャードモータ１８に回転駆動信号を与える。

これにより、被検体１１は例えば０．５°〜６°の任意
の一定角度で回転せられる。

■　次に、駆動制御部３５は、ＣＰＵ３６の信号に基づ
いて前記■と同様の速度をもった下降駆動信号を昇降装
置２４．２５のパルスモータ２４ｃ　、２５ｃに与え、
放射線発生器２２および放射線検出器群２３を下降させ
る。この下降動作に対し、データ収集部３７は被検体１
１．２３−２、・・・のプロジェクションデータを収集
し、この収集データをＡ−Ｄ変換後、ＣＰＵ３６を経由
してディスク３８．３９に格納する■　放射線発生器２
２および放射線検出器群２３は下降位置に達したところ
で停止する。そして、前述と同様の制御によって被検体
１１を所定角度回転させ、同様にデータを、収集する。

この被検体１１は１８００まで所定角度ずつ回転させて
上記制御およびデータ収集を繰返す。

［株］　そして、ディスク３８．３９に格納されたプロ
ジェクションデータはＣＰＵ３６によって前処理される
。つまり、ＣＰＵ３６は、検出器群２３の暗電流補正（
オフセット補正）、データ収集部３７の積分回路等のゲ
イン補正、対数変換、各検出器１３−１．１３−２、・
・・間の感度補正（リファレンス補正）および表示する
際の零点補正゛（基準補正）などを行ない、更に医療用
ＣＴと同様に画像再構成を行った後にＣＲＴディスプレ
イ４０に表示するものである〔発明の効果〕 本発明は以上のように構成したもので、次のような種々
の効果を有する。

■　電気的および機械的に高い安定度を必要とする放射
線発生器および放射線検出器群は単純な上下運動の繰返
しだけで行なうので、故障が少なく、またケーブルの動
きも少ないので雑音の影響も低減できる。

■　また、放射線発生器は懸装体に吊下する構成とした
ので、大形よおび高゛重但のものでも取付けが容易であ
る。

■　被検体の回りをとりかこむ構造物がない敗 ので、製造ライン上への設置が被常に容易である。

■　放射線発生器と放射線検出器群との距離が可変でき
るるので、任意の大きさの被検体を検査でき、かつ所要
の分解能および画質をもって検査できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来方式の構成図、第３図は従来
方式によってデータを収集する場合のデータ収集タイミ
ング図、第４図は第５図のＡ−Ａ矢視方向から見た本発
明装置の駆動機構系の構成図、第５図は第４図の駆動機
構系の側面図、第６図は本発明装置の全体を示す構成図
である。 １１・・・被検体、１３・・・ワーク移動台車、１４ａ
１１４ｂ・・・チャック、１８・・・回転用ブレーキ付
きギャードモータ、１９・・・カンプリング、２０・・
・支柱、２１・・・懸装体、２２・・・放射線発生器、
２３・・・放射線検出器群、２４．２５・・・昇降装置
、２４ｂ、２５ｂ・・・台車、２４Ｃ，２５Ｃ・・・パ
ルスモータ、２６・・・ネジ体、２８・・・ブレーキ付
きギャードモータ、２９・・・カップリング、３５・・
・駆動制御部、３６・・・ＣＰＩＪ、３７・・・データ
収集部、３８・・・フロッピーディスク、３９・・・磁
気ディスク、４０・・・　ＣＲＴディスプレイ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転駆動源により回転可能に設定された被検体と
   、この被検体を所定の空間を隔てて挾むように対向配置
   した放射線発生器および放射線検出器群と、支柱に横架
   された懸装体に吊下され前記放射線発生器と放射線検出
   器群とを同期して昇降させる昇降装置と、予め定められ
   たプログラムに従って制御およびデータ収集のための信
   号を出力しかつ記憶のための前処理を行なうＣＰＵと、
   このＣＰＵおよび操作ディスクからの信号によって前記
   回転駆動源ａ５よび昇降装置に所定の順序で回の信号を
   受けて前記放射線発生器より被検体を経て前記放射線検
   出器群で検出される放射線透過データを収集するデータ
   収集部と、このデータ収集部で収集したデータを画像再
   構成手段によって画像構成して表示装置に表示せしせる
   手段とを備えたことを特徴とする放射線断層検査装置。
2. （２）第１の回転駆動源により回転可能に設定された被
   検体と、この被検体を所定の空間を隔てて挾むように対
   向配置した放射線発生器および放射線検出器群と、支柱
   に横架された懸装体に吊下され前記放射線発生器と放射
   線検出器群とを同期して昇降させる一対の昇降装置と、
   人為的又は第２の回転駆動源により前記一対の昇降装置
   を前記懸装体にそって互いに相反する方向に移動するよ
   うにした距離可変手段と、予め定められたプログラムに
   従って制御およびデータ収集のための信号を出力しかつ
   記憶のための前処理を行なうＣＰＵと、このＣＰＵおよ
   び操作ディスクからの信号によって前記第１および第２
   の回転駆動源および昇降装置に所定の順序で回転駆動信
   号および上昇又は下降駆動信号を供給する駆動制御部と
   、この駆動制御部およびＣＰＵからの信号を受けて前記
   放射線発生器より被検体を経て前記放射線検出器群で検
   出される放射線透過データを収集するデータ収東部と、
   このデータ収集部で収集したブタ−を画像再構成手段に
   よって画像構成して表示装置に表示せしせる手段とを備
   えたーことを特徴とする放射線断層検査装置。