JPS63187200A

JPS63187200A - ラジオグラフィ用タ−ゲット装置

Info

Publication number: JPS63187200A
Application number: JP62020190A
Authority: JP
Inventors: 梅田　巌
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1987-01-30
Filing date: 1987-01-30
Publication date: 1988-08-02

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】〔産業上の利用分野〕この発明は、ラジオグラフィに使用する放射線を発生さ
せるための、ラジオグラフィ用ターゲット装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

ラジオグラフィには、ガンマ線またはＸ線ラジオグラフ
ィと中性子ラジオグラフィとがある。

前者は、電磁波であるガンマ線またはＸ線が物質中を透
過する場合、その物質の電子密度の分布（＝よって透過
する割合が変わり、その変化の割合は物質を構成する元
素の原子番号すなわち原子のもつ電子数によって単純な
曲線で関係付けられるので、比較的重い物質の非破壊試
験に応用される。

ガンマ線またはＸ線は、電子密度の高い物質はど透過し
にくいので、アルミや鉄鋼等の層液欠陥の検査や、透過
力の弱い恢Ｘ線を用いて人体のレントゲン検査等に利用
されている。

−１後者は、中性子が物質中勿透過する場合、物質を構
成する原子核の種類によって吸収される割合が特異な値
を持ち、ガンマ線やＸ線とは全く異なる傾向を示すので
、含水素物質等中性子の減衰係数が大きい元素を含む物
質が重い物質中にある物体の非破壊試験に応用される。

例えば火工品の欠陥検査すなわち金属構造物中の火薬の
装填状態や、エンジンの作動中における潤滑油の流動状
態の観察等に近年利用されるようになった。

これらはガンマ線やＸ線の透過試験だけでは、空気と含
水素物質の区別がつけられないので困難である。その場
合、ガンマ線またはＸ線ラジオグラフィで金属構造物を
写し、中性子ラジオグラフィで火薬や潤滑油を写す。

この例のように、中性子ラジオグラフィは、一般的にＸ
線またはガンマ線ラジオグラフィと併用して実施される
。この場合、従来は別々の装置を用いていたので、まず
Ｘ線またはガンマ線ラジオグラフィの撮影を行い、次に
被写体を同じ方向になる様に正確にセットしなおし中社
子ラジオグラフィを撮影する。その理由は、両者のラジ
オグラフィの線源が異るので、別個に撮影せざるを得な
いためである。

原子炉や放射性同位元素であるカリフォルニューム（ｃ
ｆ）−２５２は、中性子ラジオグラフィ用の線源として
利用される。これらは中性子と同時にガンマ線を発生す
る。

中性子は、それ自身でフィルムを感光させたり螢光を発
したりする能力がないので、検出器として、中性子と反
応し電子や光を出すスクリーン、すなわちイメージコン
バータが用いられる。

ガンマ線は、それ自オでフィルムを感光させたり螢光を
発したりする能力があるので、大量のガンマ線が混在す
る場合は、中性子ラジオグラフィは撮影できない。それ
故、原子炉やＣｆ−２５２を中性子ラジオグラフィの線
源として用いる場合は、ガンマ線によるカブリを防ぐた
め、線源からのビームを、中性子は良く透過させるがガ
ンマ線は透過させにくい鉛やビスマス等で遮蔽する。

このように中性子ラジオグラフィでは、同時に大量のガ
ンマ線を発生しない中性子源が望ましい。

それにはサイクロトロンなどの加速器を利用して、例え
ばＢｅ（ｐ、ｎ）反応によって発生する中性子が用いら
れる。これとガンマ線またはＸ線ラジオグラフィを併用
する場合は、別のガンマ線源またはＸ線源を用意して実
施されている。

このように従来の技術では、中性子ラジオグラフィと、
ガンマ線またはＸ線ラジオグラフィは、可成りの時間を
隔てて別個に撮影されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

中性子ラジオグラフィと、ガンマ線またはＸ線ラジオグ
ラフィとを、可成りの時間を隔てて別個に撮影する従来
の技術には、次の問題点がある。

（１）　　ラジオグラフィの結果が出るまでに１時間が
かかる。

（２）　　中性子ラジオグラフィ用と、ガンマ線または
Ｘ線ラジオグラフィ用との別個の線源全必要とする。

（３）被写体または線源を移動させることにより、撮影
の再セットに際して、撮影方向や距離のずれ等による配
置の幾何学的誤差が生ずる。

（４）　中性子ラジオグラフィと、ガンマ線またはＸ線
ラジオグラフィ０ＣＴ（コンピュータトモグラフィ）を
行う場合、同時間帯に両方の信号をコンピュータに送る
ことはできない。

（５）動的な状態を撮影する場合、中性子ラジオグラフ
ィとガンマ線またはＸ線ラジオグラフィとを、迅速に何
回も交互に写したいが、従来の技術では困難である。従
来の技術では、例えば作動中のエンジンにおける潤滑油
の流動状態を中性子ラジオグラフィのみで撮影し、ピス
トンの位置は潤滑油の形状から推定している。

このように、潤滑油のような含水素物質とピストンのよ
うな金属材料が接している場合は、含水素物質の形状か
ら写っていない金属材料の形状を推定できるが、これら
が接していない時の推定はできない。すなわち、中性子
ラジオグラフィでは含水素物質は写るが、空気と金属材
料の区別はできず、一方ガンマ線またはＸ線ラジオグラ
フィでは、金属材料は写るが空気と含水素物質の区別は
できない。それ故、撮影可能な被写体の状態に制限があ
る。

従って、この発明は、上述の現状に鑑み、１つのラジオ
グラフィ装置で、中性子ラジオグラフィとガンマ線また
はＸ線ラジオグラフィとの両方を行なうことを可能とし
、且つ、従来に比べて結果が出るまでの時間を著しく短
縮すること等を可能とした、ラジオグラフィ用ターゲッ
ト装置を提供することを目的とするものである、。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明のラジオグラフィ用ターゲット装置は、荷電粒
子ビームの衝突によってガンマ線またはＸ線を発生する
円形状の第１ターゲットの周囲に、前記荷電粒子ビーム
の衝突によって中性子線を発生する円環状の第２ターゲ
ットを前記第１ターゲットに接して同心円状に配置した
ターゲット体と、前記第２ターゲットの、前記荷電粒子
の衝突する面を除いた開放面を覆う、前記中性子線の減
速材と、前記荷電粒子ビームの発生源および前記ターゲ
ット体間に配置された、複数個の電磁石を前記荷電粒子
ビームを取巻くように円環状に並べてなる、前記荷電粒
子ビームの進路制御器とからなることに特徴を有するも
のである。

以下、この発明のラジオグラフィ用ターゲット装置につ
いて詳述する。

第１図は、この発明のターゲット装置を備えたラジオグ
ラフィ装置を示す説明図、第２図は、第１図のＸ−Ｘ線
矢視図、第３図は、第１図のＹ−Ｙ線矢視図である。

第１図において、１はラジオグラフィ装置に設けられた
サイクロトンなどの加速器で、この発明のターゲット装
置は、加速器１からの陽子ビーム２の衝突によってガン
マ線３および速中性子線４を別々に発生するためのター
ゲット体５と、速中性子線４を減速して熱中性子線６と
するための減速材７と、ターゲット体５への陽子ビーム
２の進路を制御するための進路制御器８とから基本的に
なっている。

９は被写体１０を透過したガンマ線３および熱中性子線
６を検出するだめの検出器（イメージコンバータ）、１
１および１２はそれぞれ検出器９で検出したガンマ線３
および熱中性子線６を計測するための計測回路、１３は
検出器９からの信号線１４をガンマ線計測回路１１およ
び熱中性子線計測回路１２の間で切替えるためのスイッ
チ、１５は被写体ｌＯを載置した回転台、１６は回転台
１５からの信号線１７に接続された、被写体１０の回転
位置を計測するためのポジショナ−１１８はガンマ線計
測回路１１で得られた被写体１０のガンマ線による画像
と熱中性子線計測回路１２で得られた被写体１０の熱中
性子線（二よる画像を合成するための合成回路、１９は
合成回路１８で得られた被写体１０の合成画像を写し出
すためのディスプレイである。ラジオグラフィ装置を構
成するこれ等検出器９等は公知なので、詳細な説明は省
略する。

ターゲット体５は、第２図に示すように、グラファイト
（Ｃ）からなる円形状の第１ターゲツ）５Ａと、第１タ
ーゲツ）５Ａの周囲に接して設けられたベリリウム（Ｂ
ｅ）　　からなる円環状の第２ターゲット５．３とから
なっている。ターゲット体５は、加速器１の、被写体１
０方向へ延びたビーム管２０の広がり部先端に、その一
方の面を被写体１０方向へ向けて設けられている。加速
器１で陽子ビーム２を１０数ＭｅＶまで加速して、第１
図に実線で示すように第１ターゲット５Ａに衝突させる
と、第１ターゲット５人は、Ｃ（ｎ、γ）反応によって
ガンマ線３を発生する。陽子ビーム２の進路制御器８に
よって第１図に点線で示すように曲げて、同様に陽子ビ
ーム２を第２ターゲット５Ｂに衝突させると、第２ター
ゲット５Ｂは、Ｂ６（Ｐ、ｎ）　反応によって速中性子
線４を発生する。なお、第１ターゲット５Ａから発生す
るガンマ線３および第２ターゲット５Ｂから発生する速
中性子線４は、共に被写体１０側方向へ多く発生するが
、図には実際に利用できるものを代表的に示した。

減速材７はビーム管２０の広がり部の周囲に設けられ、
第２ターゲツ）５ａめ、陽子ビーム２が衝突する面を除
いた開放面を覆っている。減速材７は第２ターゲット５
Ｂで発生した速中性子線４を減速して、速中性子線４を
中性子ラジオグラフィに使用する熱中性子線６にする。

なお、陽子ビーム２を第１、第２ターゲット５Ａおよび
５Ｂに衝突させると、陽子の運動エネルギーの一部は熱
エネルギーに変り、これ等温１、第２ターゲツ）５Ａお
よび５Ｂは発熱する。このうち、第２ターゲット５Ｂは
、後述するように、陽子ビーム２の衝突位置を変えるの
で、自然放熱により冷却すればよいが、第１ターゲツ）
５Ａは、陽子ビーム２の衝突位置が一個所になるので、
冷却する必要がある。そこで、第１ターゲツ）５Ａの、
被写体１０側の面に接して、熱中性子線６の吸収の少な
いアルミニウム製冷却ボックス２１を設けて、冷却ボッ
クス２１内に冷却水を流すようにする。

第１ターゲツ）５Ａで発生したガンマ線３は、水やアル
ミニウムで吸収される割合いが少ないので、以上のよう
な冷却ボックス２１を設けても、ラジオグラフィに使用
するのに充分な量のガンマ線３を被写体１０に照射する
ことができる。一方、速中性子は水によって効率良く減
速されて熱中性子になるので、冷却ボックス２１を設け
ると、第２ターゲツ）５ｅで発生した速中性子線４の一
部は、冷却ボックス２１内の冷却水で減速して、熱中性
子線６として被写体１０へ向かい、中性子ラジオグラフ
ィに利用される。このように、冷却ボックス２１の冷却
水は、第１ターゲツ）５Ａの冷却と速中性子線４の減速
の二重の効果がある。

進路制御器８は、加速器１とターゲット体５との間に設
けられ、ビーム管２０の広がり部基端の手前直近に位置
されている。進路制御器８は、第３図に示すように、複
数個、例えば８個の電磁石８Ａ〜８Ｄおよび８Ａ′〜８
Ｄ′を円環状に並べてなっている。８個の電磁石８八〜
８Ｄおよび８八′〜８Ｄ′は、第３図に示すように、ビ
ーム管２ｏの中心０の位置を紙面に垂直に向こうｍ＋＋
から手前側に直進してくる、加速器１からの陽子ビーム
２の進路を、その中心に位置するようにして囲んでいる
。

進路制御器８を構成する電磁石８Ａ〜８Ｄおよび８Ａ′
〜８Ｄ′を励磁していないときには、加速器１がらの陽
子ビーム２は、そのまま０の位置を紙面に垂直に手前側
に直進して来、第１図に示すように、第１ターゲツ）５
Ａに衝突する。

次に、相対する左右の電磁石８Ａおよび８八′を励磁す
ると、その磁場２６によって陽子ビーム２の進行方向が
上方に曲げられ、陽子ビーム２はＯの位置の紙面の向こ
う側からａの位置に向かって斜め手前に進行する。同様
に、相対する電磁石８Ｂおよび８Ｂ′を励磁すると、陽
子ビーム２はｂの位置に向かって斜め手前に進行し、相
対する電磁石８ｃおよび８ｃ′を励磁すると、Ｃの位置
に向かって斜め手前に進行し、電磁石８Ｄおよび８ｏ’
ｅ励磁すると、ｄの位置に向かって斜め手前に進行する
。次に、電磁石８Ａおよび８八′の極性を前のときと逆
にして励磁すれば、陽子ビーム２はａ′の位置に向かっ
て斜め手前に進行し、同様に、電磁石８Ｂおよび８Ｂ′
、８ｃおよび”Ｃ’　＋　”Ｄおよび８Ｄ′の極性を前
のときと逆にして励磁すれば、陽子ビーム２はそれぞれ
、ｂＦ、　、ｃ′、ｄ／の位置に向かって斜め手前に進
行する。

従って、これらの電磁石の対８Ａおよび８Ａ’＋　８８
およびｅ、’、ｓｏおよびｓｃ’、ｓＤおよび８０′を
、順次、励磁、消磁、逆極性励磁して行くように、給電
線２２に介挿した切替えスイッチ２３によって電磁石用
電源／２４を切替えて行けば、陽子ビーム２は、その進
路がターゲット体５の方向へ広がる円錐形を描くように
進路制御され、外側の円環状の第２ターゲット５Ｂに、
円形の軌跡を描くようにして衝突する。このような陽子
ビーム２の第２ターゲツ）５Ｂへの衝突のさせ方によれ
ば、第２ターゲット５Ｂの偏った箇所からの連中子線４
の発生を防止できる。

電磁石用電源２４と給電線２２どの間には電源開閉用切
替えスイッチ２５を更に介挿して、そのスイッチ２５を
検出器９からの信号線１４に介挿したスイッチ１３と連
動させるようにしておく。

即ち、スイッチ２５を電源２４の開成側にしたときに、
スイッチ１３を検出器９とガンマ線計測回路１１との接
続側になるようにする。逆に、スイッチ２５を電源２４
の閉成側にしたときには、スイッチ１３は検出器９と中
性子線計測回路１２との接続側になる。これによれば、
ガンマ線３および熱中性子線６の選択的発生と、被写体
１０を透過したガンマ線３および熱中性子線６の、それ
ぞれの計測回路１１および１２による計測を、同期して
行なうことができる。

以上の実施態様では、第１ターゲツ）５Ａは陽子ビーム
２の衝突によってガンマ線３を発生する場合を示したが
、Ｘ線を発生するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

この発明のターゲット装置は以上のように構成されるの
で、次のような効果がある。

（１）１つのラジオグラフィ装置で、中性子ラジオグラ
フィと、ガンマ線またはＸ線ラジオグラフィの両方を行
なうことができる。

（２）被写体または線源を移動することなく、中性子ラ
ジオグラフィと、ガンマ線またはＸ線ラジオグラフィの
内方共撮像できるので、撮影方向や距離のずれ等による
配置上の誤差が生じない。

（３）　　中性子ラジオグラフィと、ガンマ線またはＸ
線ラジオグラフィの両方の結果が出るまでの時間を、従
来と比べて著しく短縮できる。

（４）　中性子ラジオグラフィと、ガンマ線またはＸ線
うジオグラフィＯＣＴを行なう場合、同時間帯に両者の
信号をコンピュータに送ることができるので、両者を色
分けして同一画面上にディスプレイすることができる。

（５）　　中性子ラジオグラフィと、ガンマ線またはＸ
線ラジオグラフィとを、迅速に何回も交互に写せるので
、空気のような気体、水のような液体および鋼のような
固体が混在している動的状態を写すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明のターゲット装置を備えたラジオグ
ラフィ装置を示す説明図、第２図は、第１図のＸ−Ｘ線
矢視図、第３図は、第１図のＹ−Ｙ線矢視図である。図
面において、ｌ・・・加速器、　　　　　　２・・・陽子ビーム、３
・・・ガンマ線、　　　　　４・・・速中性子線、５・
・・ターゲット体、　　５人・・・第１ターゲット、５
Ｂ・・・第２ターゲット、　６・・・熱中性子線、フ・
・・減速材、　　　　　８・・・進路制御器、８八〜８
Ｄ　＋　８　Ａ’〜８Ｄ′・・・電磁石、９・・・検出
器、　　　　　１ｏ・・・被写体、１１・・・ガンマ線
計測回路、１２・・・熱中性子線計測回路、１３．２３
．２５パ°スイッチ、　　２４・・・電磁石用電源、２
６・・・磁場。

Claims

【特許請求の範囲】

荷電粒子ビームの衝突によつてガンマ線またはＸ線を発
生する円形状の第１ターゲットの周囲に、前記荷電粒子
ビームの衝突によつて中性子線を発生する円環状の第２
ターゲットを前記第１ターゲットに接して同心円状に配
置したターゲット体と、前記第２ターゲットの、前記荷
電粒子の衝突する面を除いた開放面を覆う、前記中性子
線の減速材と、前記荷電粒子ビームの発生源および前記
ターゲット体間に配置された、複数個の電磁石を前記荷
電粒子ビームを取巻くように円環状に並べてなる、前記
荷電粒子ビームの進路制御器とからなることを特徴とす
る、ラジオグラフィ用ターゲット装置。