KR20210126611A - 방사선 촬상 유닛에 있어서의 신틸레이터의 장착 구조 - Google Patents

방사선 촬상 유닛에 있어서의 신틸레이터의 장착 구조 Download PDF

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KR20210126611A
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모토츠구 스기야마
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하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
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Abstract

신틸레이터의 장착 구조는, 하우징의 제1 측벽부에 형성된 개구와, 신틸레이터를 유지함과 아울러 개구 내에 감입되는 홀더부를 가지는 신틸레이터 홀더로서, 하우징에 대한 장착 및 분리가 가능하게 되어 있는 신틸레이터 홀더를 구비한다. 신틸레이터 홀더가 하우징에 장착된 상태에서, 제1 측벽부로부터 하우징 내로 향해서 돌출되는 홀더부에 유지된 신틸레이터와, 하우징 내의 표면 미러와의 사이에는 소정의 각도가 형성되어 있다.

Description

방사선 촬상 유닛에 있어서의 신틸레이터의 장착 구조
본 개시는 방사선 촬상 유닛에 있어서의 신틸레이터의 장착 구조에 관한 것이다.
대상물에 X선을 조사하여, 대상물을 투과한 X선을 신틸레이터에 의해 신틸레이션 광으로 변환시켜, 그 신틸레이션 광을 검출기에 의해서 검출하는 시스템이 알려져 있다. 특허문헌 1에 기재된 시스템은, 불투명한 신틸레이터를 구비하고, 그 신틸레이터의 입력면(X선을 입력하는 표면)으로부터 출력되는 신틸레이션(scintillation) 광을 촬상한다. 이 시스템의 일 형태는, 대상물을 반송 방향으로 반송하는 반송 장치를 구비하고, 라인 스캔 카메라를 이용하여, 대상물의 반송 속도에 맞추어 촬상을 행한다.
이 시스템에서는, 신틸레이터는 신틸레이터 유지부에 유지되어 있다. 신틸레이터 유지부는 하우징에 수용되어, 하우징 내에서 고정된다. 신틸레이터 유지부는 신틸레이터가 적어도 방사선속(放射線束) 내에 위치하는 상태로, 신틸레이터를 유지한다. 신틸레이터 유지부는 신틸레이터의 이면측을 유지하고, 신틸레이터의 입력면을 노출시킨다. 신틸레이터의 입력면은, 방사선원에 대면함과 아울러, 라인 스캔 카메라에 대면한다. 또한, 이 신틸레이터 유지부는, 유지되는 신틸레이터를 교환 가능하게 구성되어 있다.
국제 공개 제2017/056680호
신틸레이터는, 일반적으로, 방사선의 조사를 받는 것에 의해 열화된다. 신틸레이터가 사용에 따라 열화되면, 방사선을 신틸레이션 광으로 변환하는 능력이 저감된다. 그래서, 열화된 신틸레이터를 교환할 필요가 발생한다. 신틸레이터가 방사선 촬상 유닛에 장착되어 있는 경우에는, 신틸레이터는 그 위치 또는 각도가 중요하기 때문에, 하우징 내에서 고정되어 있는 것이 대부분이다. 그 때문에, 신틸레이터를 분리하는 작업에는 수고를 필요로 한다.
본 개시는, 방사선 촬상 유닛에 있어서, 신틸레이터를 용이하게 교환할 수 있는 신틸레이터의 장착 구조를 설명한다.
본 개시의 일 양태는, 하우징과 하우징 내에 장착된 신틸레이터와 하우징 내에 장착되어 신틸레이터에 대해서 소정의 각도를 이루는 미러를 가지는 방사선 촬상 유닛에 있어서의 신틸레이터의 장착 구조로서, 하우징의 벽부에 형성된 개구와, 신틸레이터를 유지함과 아울러 개구 내에 감입(嵌入)되는 홀더부를 가지는 신틸레이터 홀더로서, 하우징에 대한 장착 및 분리가 가능하게 되어 있는 신틸레이터 홀더를 구비하고, 신틸레이터 홀더가 하우징에 장착된 상태에서, 벽부로부터 하우징 내로 향해서 돌출되는 홀더부에 유지된 신틸레이터와, 하우징 내의 미러와의 사이에는 소정의 각도가 형성되어 있다.
이 방사선 촬상 유닛에 있어서의 신틸레이터의 장착 구조에서는, 신틸레이터 홀더의 홀더부가 신틸레이터를 유지하고 있고, 신틸레이터 홀더가 하우징에 장착된 상태에서는, 신틸레이터와 미러 사이에 소정의 각도가 형성되어 있다. 방사선 촬상 유닛에서는, 신틸레이터에서 방사선이 변환되어, 신틸레이션 광이 출력된다. 이 신틸레이션 광에 대해서 미러가 소정의 각도로 설치되어 있음으로써, 신틸레이션 광은 예를 들면 하우징 내에 설치된 카메라(검출기)에 의해서 검출된다. 따라서, 미러의 각도는 중요하다. 신틸레이터에 대한 미러의 소정의 각도가 확보되어 있기 때문에, 이 방사선 촬상 유닛의 광학 기기로서의 신뢰성이 확보되어 있다. 여기서, 신틸레이터 홀더의 홀더부는, 하우징의 벽부에 형성된 개구를 통해서 출납이 가능하여, 하우징에 대한 신틸레이터 홀더의 장착 및 분리가 가능하게 되어 있다. 따라서, 신틸레이터가 열화되어 온 경우 등에는, 신틸레이터 홀더를 하우징으로부터 분리하여, 신틸레이터를 용이하게 교환할 수 있다.
여러 양태에 있어서, 신틸레이터 홀더는 홀더부의 기단(基端)에 연접(連接)하여 벽부에 고정되는 베이스부를 가지며, 베이스부의 고정 상태를 유지 및 해제함으로써, 하우징에 대한 장착 및 분리가 각각 가능하게 되어 있다. 베이스부가 벽부에 고정되므로, 신틸레이터 홀더의 장착이 용이하다. 신틸레이터 홀더를 장착하거나 분리하거나 할 때에, 작업자가 베이스부를 잡고 신틸레이터 홀더를 움직일 수 있다. 따라서, 작업성이 높아진다.
여러 양태에 있어서, 벽부 및 베이스부에는, 베이스부의 위치 결정을 위한 요철 맞물림부가 형성되어 있다. 요철 맞물림부에 의해, 베이스부가 벽부에 대해서 위치 결정되므로, 신틸레이터 홀더가 하우징에 장착된 상태에서, 신틸레이터 홀더의 자세가 안정된다. 또한 신틸레이터 홀더를 장착할 때에도, 요철 맞물림부는 베이스부의 위치의 기준이 되므로, 신틸레이터 홀더를 하우징에 용이하게 끼워넣을 수 있다.
여러 양태에 있어서, 신틸레이터 홀더의 홀더부는, 베이스부가 연접하는 테두리부로서 신틸레이터가 끼워넣어지는 테두리부와, 테두리부에 끼워넣어져 신틸레이터를 끼워넣는 누름부를 포함한다. 작업자는 테두리부에 신틸레이터를 끼워넣은 상태에서 누름부를 끼워넣는 것만으로, 홀더부에 신틸레이터를 세팅할 수 있다. 신틸레이터의 교환 작업이 매우 용이하다.
여러 양태에 있어서, 하우징 내에 고정되어 미러를 유지하는 미러 홀더로서, 하우징 내에 설치된 신틸레이터의 표면의 법선과 중첩되는 위치에서 미러를 유지하는 미러 홀더를 더 구비한다. 이 경우, 미러 홀더가 미러를 소정 위치에서 유지한다. 신틸레이터의 표면의 법선과 중첩되는 위치에 미러가 배치되면, 미러에 의해서, 표면으로부터 법선 방향으로 출력된 신틸레이션 광이 반사된다. 예를 들면 하우징 내에 설치된 카메라(검출기)에 의해서 이 신틸레이션 광이 검출됨으로써, 이른바 표면 관찰 방식의 방사선 촬상이 실현되고, 또한, 방사선 화상에 왜곡(원근감(perspective))이 발생하지 않아, 방사선 화상이 흐려지는 것이 방지된다.
여러 양태에 있어서, 개구에 대한 신틸레이터 홀더의 삽입 방향은, 신틸레이터의 표면과 평행하다. 이 경우, 신틸레이터를 수평으로 슬라이드시키도록 하는 움직임으로, 신틸레이터 홀더가 개구에 삽입된다. 신틸레이터 홀더를 상하로 움직일 필요가 없기 때문에, 신틸레이터를 원하는 높이에 설치하기 쉽다.
여러 양태에 있어서, 하우징의 벽부와 직교하는 제2 벽부에는, 방사선을 통과시키기 위한 슬릿이 형성되어 있고, 슬릿의 둘레 가장자리와 하우징 내에 설치된 신틸레이터의 표면을 연결하는 방사선의 조사 영역의 외부에, 미러가 위치하고 있다. 미러가 방사선의 조사 영역의 외부에 위치하고 있으므로, 대상물을 투과한 방사선은, 미러를 통과하지 않고 신틸레이터의 표면에 입력된다. 이것에 의해, 방사선에 대한 미러의 영향이 배제된다. 그 결과로서, 이 방사선 촬상 유닛은, 대상물의 방사선 화상을 선명하고 고감도로 취득하는 것을 가능하게 한다.
본 개시의 여러 양태에 의하면, 신틸레이터 홀더를 하우징으로부터 분리하여, 신틸레이터를 용이하게 교환할 수 있다.
도 1은 본 개시의 제1 실시 형태에 따른 신틸레이터의 장착 구조가 적용된 방사선 화상 취득 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1 내의 방사선 촬상 유닛을 나타내는 사시도로서, 하우징의 일부를 파단하여 나타내는 도면이다.
도 3은 신틸레이터 홀더를 홀더부의 상방으로부터 보고 나타내는 사시도이다.
도 4는 신틸레이터 홀더를 홀더부의 하방으로부터 보고 나타내는 사시도이다.
도 5는 신틸레이터 홀더의 분해 사시도이다.
도 6의 (a), 도 6의 (b) 및 도 6의 (c)는, 각각, 신틸레이터 홀더의 평면도, 정면도 및 저면도이다.
도 7의 (a) 및 도 7의 (b)는, 각각, 신틸레이터 홀더의 우측면 및 배면도이다.
도 8은 하우징의 벽부 및 개구에 신틸레이터 홀더가 장착되는 모습을 나타내는 사시도이다.
도 9의 (a)는 신틸레이터 홀더가 하우징에 장착된 상태를 나타내는 단면도이고, 도 9의 (b)는 신틸레이터 홀더가 하우징으로부터 분리된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 10은 제2 실시 형태에 따른 방사선 촬상 유닛을 나타내는 사시도로서, 하우징의 일부를 파단하여 나타내는 도면이다.
이하, 본 개시의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 도면의 설명에 있어서 동일 요소에는 동일 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 각 도면은 설명을 위해서 작성된 것으로, 설명의 대상 부위를 특히 강조하도록 그려져 있다. 그 때문에, 도면에 있어서의 각 부재의 치수 비율은, 반드시 실제의 것과는 일치하지 않는다.
도 1에 나타내지는 바와 같이, 본 개시의 제1 실시 형태가 적용된 방사선 화상 취득 시스템(1)은, 대상물(A)의 방사선 화상을 취득하기 위한 장치이다. 대상물(A)은, 예를 들면, 경원소(輕元素)로 이루어지는 물질을 함유한다. 방사선 화상 취득 시스템(1)은, 예를 들면, 식품 검사나 배터리 검사 등의 분야에 적용된다. 식품 검사의 분야에서는, 예를 들면 이물의 끼임 상태의 유무가 검사된다. 방사선 화상 취득 시스템(1)은 후술하는 독자적인 구성을 가짐으로써, 특히, 경원소로 이루어지는 물질의 변별 성능이 뛰어나다. 방사선 화상 취득 시스템(1)은 예를 들면 인 라인 X선 검사에 적용된다.
방사선 화상 취득 시스템(1)은 대상물(A)을 향해서 백색 X선 등의 방사선을 출력하는 방사선원(2)과, 대상물(A)을 소정의 반송 방향(D)으로 반송하는 반송 장치(20)와, 반송 장치(20)에 의해서 반송되는 대상물(A)을 투과한 방사선의 입력에 따라 신틸레이션 광을 발생시키는 신틸레이터(6)와, 신틸레이터(6)의 방사선의 입력면(표면)(6a)으로부터 출력되는 신틸레이션 광을 검출하는 라인 스캔 카메라(3)와, 방사선 화상 취득 시스템(1)의 여러 기능을 제어하고, 또한 방사선 화상을 작성하는 컴퓨터(10)를 구비하고 있다. 이와 같이, 방사선 화상 취득 시스템(1)은 신틸레이터 표면 관찰 방식의 X선 촬영 시스템이다. 방사선 화상 취득 시스템(1)은 저에너지의 X선 감도가 뛰어나다.
방사선원(2)은 X선 출사부로부터 콘 빔(cone-beam) X선을 출력한다. 방사선원(2)은 콘 빔 X선의 초점(2a)을 가진다. 방사선원(2)으로부터 출사되는 X선은 방사선속(放射線束)을 형성한다. 방사선 화상 취득 시스템(1)에서는, 방사선속을 형성하는 X선 중 일부인 조사 영역(12) 내의 X선이, 신틸레이터(6)의 입력면(6a)에 입력된다. 조사 영역(12)은 그 중심에 위치하는 중심축(L)을 포함한다.
반송 장치(20)는 예를 들면 주회(周回) 궤도를 이동하는 벨트 컨베이어(21)를 가지고 있고, 벨트 컨베이어(21)의 반송면(21a) 상에, 대상물(A)이 재치 또는 유지되어 있다. 반송 장치(20)는 대상물(A)을 반송 방향(D)으로 일정 속도로 반송하도록 구성되어 있다. 바꿔 말하면, 대상물(A)은 반송 장치(20)에 의해서 소정의 반송 경로(P) 상에서 반송된다. 반송 장치(20)에 있어서의 대상물(A)의 반송 타이밍이나 반송 속도는, 미리 설정되어 있으며, 컴퓨터(10)의 제어부(10a)에 의해서 제어된다.
방사선 화상 취득 시스템(1)은 반송 장치(20)를 따르도록 설치된 촬상 유닛(방사선 촬상 유닛)(30)을 구비한다. 촬상 유닛(30)은, 예를 들면, 반송 장치(20)에 대해서 장착되어 있고, 반송 장치(20)에 고정되어 있다. 촬상 유닛(30)은 벨트 컨베이어(21)의 주회(周回)에 간섭하지 않게 장착되어 있다. 촬상 유닛(30)은 벨트 컨베이어 등의 반송부의 이동에 간섭하지 않게, 반송부로부터 다소의 공극을 가지고 배치되어 있다.
도 1 및 도 2에 나타내지는 바와 같이, 촬상 유닛(30)은 직육면체 형상의 하우징(13)을 가진다. 하우징(13)은, 예를 들면, X선을 차폐할 수 있는 재질로 이루어진다. 하우징(13)은 이른바 암상자이다. 하우징(13)은 예를 들면 알루미늄제 또는 철제여도 된다. 하우징(13)은 방호재(防護材)를 포함해도 되며, 그 방호재로서 납이 이용되어도 된다. 하우징(13)은 반송 방향(D)으로 길게 된 형상을 가진다. 하우징(13)은 상하 방향으로 대면하는 상벽부(제2 벽부)(13a) 및 저벽부(13b)와, 반송 방향(D)으로 대면하는 제1 측벽부(벽부)(13c) 및 제2 측벽부(13d)와, 반송 방향(D)과 직교하는 수평인 검출 폭 방향으로 대면하는 제3 측벽부(13e) 및 제4 측벽부(13f)를 포함한다. 촬상 유닛(30)은 하우징(13)의 제1 측벽부(13c) 및 제2 측벽부(13d)가 매우 작게 되어 있어, 반송 장치(20)를 따른 콤팩트한 장치로 되어 있다. 반송 방향(D)은 도면 내에 나타내지는 지면과 평행한 x방향과 평행하다. 상기 검출 폭 방향은 도면 내에 나타내지는 지면과 수직인 y방향과 평행하다. 상하 방향은 도면 내에 나타내지는 지면과 평행한 z방향과 평행하다.
상벽부(벽부)(13a)는 반송 장치(20)의 반송 경로(P)에 대면하도록 배치되어 있다. 바꿔 말하면, 상벽부(13a)는 하우징(13)의 6개의 벽부 중 반송 장치(20)에 가장 근접해 있다. 이 상벽부(13a)가 반송 장치(20)에 장착되어도 된다.
촬상 유닛(30)은 신틸레이터(6)의 입력면(6a)으로부터, 입력면(6a)의 법선(B) 방향으로 출력되는 신틸레이션 광을 촬상할 수 있도록 구성되어 있다. 그러기 위해서, 촬상 유닛(30)은 입력면(6a)의 법선(B) 방향으로 출력되는 신틸레이션 광을 반사하는 표면 미러(미러)(7)를 구비한다. 표면 미러(7)는 그 반사면(7a)을 입력면(6a)에 비스듬히 대면시키도록 하여, 입력면(6a)의 법선(B)과 중첩되는 위치에 배치되어 있다.
하우징(13) 내에는, 신틸레이터(6)와, 표면 미러(7)와, 라인 스캔 카메라(3)가 설치되어 있다. 신틸레이터(6), 표면 미러(7), 및 라인 스캔 카메라(3)는, 하우징(13) 내에서 고정되어 있다. 신틸레이터(6), 표면 미러(7), 및 라인 스캔 카메라(3)는, 광학적으로 결합되어 있다. 신틸레이터(6) 및 표면 미러(7)는, 제1 측벽부(13c)의 근방에 배치되어 있다. 라인 스캔 카메라(3)는 제2 측벽부(13d)의 근방에 배치되어 있다. 신틸레이터(6)는 예를 들면 신틸레이터 홀더(8)에 유지되어, 예를 들면 수평으로 배치되어 있다. 표면 미러(7)는 예를 들면 미러 홀더(9)에 유지되어, 수평에 대해서 경사지도록 배치되어 있다.
신틸레이터(6)는 평판 모양의 파장 변환 부재이다. 신틸레이터(6)는 검출 폭 방향(y방향)으로 긴 직사각형 모양이다(도 5 참조). 신틸레이터(6)는 예를 들면 Gd2O2S:Tb, Gd2O2S:Pr, CsI:Tl, CdWO4, CaWO4, Gd2SiO5:Ce, Lu0.4Gd1.6SiO5, Bi4Ge3O12, Lu2SiO5:Ce, Y2SiO5, YAlO3:Ce, Y2O2S:Tb, YTaO4:Tm, YAG:Ce, YAG:Pr, YGAG:Ce, YGAG:Pr, GAGG:Ce 등으로 이루어진다. 또한, 신틸레이터(6)는 1매의 신틸레이터로 구성되어 있어도 되고, 2매의 신틸레이터를 맞붙이는 등 조합한 것이어도 된다. 2매의 신틸레이터의 조합시에 2매의 신틸레이터 사이에 차광이나 반사 성질을 가진 판이나 막을 끼워도 된다. 2매의 신틸레이터의 종류는 같아도 되고, 달라도 된다.
표면 미러(7)는, 예를 들면, 알루미늄 증착한 유리나, 경면 가공한 금속으로 이루어지는 미러이다. 표면 미러(7)는 검출 폭 방향(y방향)으로 긴 직사각형 모양이다. 표면 미러(7)는 입력면(6a)으로부터 법선(B) 방향으로 출력된 신틸레이션 광을 반사시키는데 충분한 면적을 가진 반사면(7a)을 구비한다. 표면 미러(7)는 반사면(7a)과 신틸레이터(6)의 입력면(6a)과의 사이에, 소정의 각도(θ)를 형성하고 있다. 여기서, 표면 미러(7)가 입력면(6a)에 대해서 각도를 이룬다고 하는 것은, 표면 미러(7)가 신틸레이터(6)에 근접하는 것을 의미하는 것은 아니다. 표면 미러(7)가 신틸레이터(6)에 근접해도 되지만 표면 미러(7)가 신틸레이터(6)로부터 이격되어도 된다. 표면 미러(7)가 신틸레이터(6)로부터 이격되는 경우에는, 반사면(7a)의 연장면과 입력면(6a)의 연장면에 의해서 각도가 정의된다. 표면 미러(7)는 입력면(6a)의 법선(B) 방향으로 출력되는 신틸레이션 광을 반사한다.
상기의 각도(θ)는 예각이다. 각도(θ)는 40도 이상 50도 이하의 범위 내의 각도인 것이 바람직하다. 각도(θ)는 45도인 것이 더욱 바람직하다. 각도(θ)는 방사선원(2)의 배치나 후술하는 슬릿(15)의 위치에 기초하여 결정되어도 된다. 각도(θ)의 크기에 따라서, 라인 스캔 카메라(3)의 배치가 적절히 조정되어도 된다. 각도(θ)의 크기에 따라서, 다른 하나 또는 복수의 미러가 더 설치되어도 된다.
라인 스캔 카메라(3)는 대상물(A)의 이동에 맞추어 촬상을 행한다. 라인 스캔 카메라(3)는 신틸레이터(6)의 입력면(6a)으로부터 출력되는 신틸레이션 광을 집광하는 렌즈부(3a)와, 렌즈부(3a)에 의해 집광된 신틸레이션 광을 검출하는 센서부(3b)를 가지는 렌즈 커플링형의 검출기이다. 렌즈부(3a)는 하나의 렌즈를 포함하며, 이 렌즈의 초점이 신틸레이터(6)의 입력면(6a)에 맞춰져 있다. 센서부(3b)는 이미지 센서(3c)를 포함한다. 이미지 센서(3c)는, 예를 들면, TDI(시간 지연 적분) 구동이 가능한 에어리어 이미지 센서이다. 이미지 센서(3c)는, 예를 들면, CCD 에어리어 이미지 센서이다.
이미지 센서(3c)는 복수의 CCD가 픽셀 방향으로 일렬로 나열된 소자열이, 대상물(A)의 이동 방향에 대응하여, 적분 방향으로 복수 단 나열된 구성을 가진다. 라인 스캔 카메라(3)는 대상물(A)의 반송 방향(D)에 대응하는 스캔 방향과, 스캔 방향과 직교하는 라인 방향을 가진다. 이 스캔 방향이 상기의 적분 방향이며, 도면 내의 z방향과 평행하다. 라인 방향이 상기의 픽셀 방향이며, 도면 내의 y방향과 평행하다. 스캔 방향은, 표면 미러(7)를 통해서, 반송 방향(D)으로부터 변환된 방향이다.
표면 미러(7)의 반사면(7a)과 신틸레이터(6)의 입력면(6a)과의 사이의 각도(θ)가 45도인 경우, 라인 스캔 카메라(3)의 렌즈부(3a)의 광축은, 예를 들면 반송 방향(D)과 평행하다. 라인 스캔 카메라(3)는 입력면(6a)의 법선(B) 방향(도 9의 (a) 참조)으로 출력되는 신틸레이션 광을 검출한다.
신틸레이터(6)는 입력면(6a)이 반송 방향(D)과 평행하고, 또한 상기의 라인 방향과 평행하도록 배치되어 있다. 즉, 신틸레이터(6)의 입력면(6a)은, xy평면과 평행하다.
도 1 및 도 9의 (a)에 나타내지는 바와 같이, 하우징(13)의 상벽부(13a)에는, 방사선원(2)으로부터 출력된 X선을 통과시키기 위한 슬릿(15)이 형성되어 있다. 슬릿(15)은 검출 폭 방향(y방향)으로 긴 직사각형 모양이다. 슬릿(15)은 직사각형 모양의 둘레 가장자리(15a)를 포함한다. 신틸레이터(6)의 입력면(6a)은, 슬릿(15)을 통과한 조사 영역(12) 내의 X선을 입력한다.
슬릿(15) 및 조사 영역(12)에 대해서 보다 자세하게 설명하면, 조사 영역(12)은 슬릿(15)의 둘레 가장자리(15a)와 신틸레이터(6)의 입력면(6a)을 직선 모양으로 연결하는 영역(사각뿔 모양의 영역)으로서 규정된다. 바꿔 말하면, 조사 영역(12)은 방사선원(2)의 초점(2a)과 신틸레이터(6)의 입력면(6a)을 직선 모양으로 연결하는 영역으로서 규정된다. 여기서, 「신틸레이터(6)의 입력면(6a)」은, 신틸레이션 광의 출력에 유효하게 작용하는 영역만을 의미한다. 예를 들면, 직사각형의 입력면(6a) 전체 중, 신틸레이터 홀더(8)에 의해서 덮여 있는 영역 등은, 조사 영역(12)을 규정하는데 있어서 「신틸레이터(6)의 입력면(6a)」에는 포함되지 않는다.
도 2에 나타내지는 바와 같이, 슬릿(15)은, 반송 방향(D)에 있어서, 신틸레이터(6) 및 표면 미러(7)와, 라인 스캔 카메라(3)와의 사이에 위치하고 있다. 슬릿(15)은 반송 방향(D)에 있어서 신틸레이터(6)의 하류에 위치하고 있다. 그리고, 도 9의 (a)에 나타내지는 바와 같이, 표면 미러(7)는 X선의 조사 영역(12)의 외부에 위치하고 있다. 바꿔 말하면, 표면 미러(7)는 조사 영역(12)에 간섭하지 않도록 하는 위치 및 자세(기울기도 포함)로 설치되어 있다. 표면 미러(7)는, 반사면(7a)이 조사 영역(12)의 경계면을 따르도록, 입력면(6a)의 법선(B)에 대해서 경사지게 배치되어 있다. 라인 스캔 카메라(3)의 렌즈부(3a)가 집광하는 신틸레이션 광은, 조사 영역(12)을 z방향(입력면(6a)의 법선(B) 방향)으로 횡단하고, 그 후 조사 영역(12)을 x방향(반송 방향(D))으로 횡단한다.
도 1로 되돌아가, 컴퓨터(10)는, 예를 들면, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 및 입출력 인터페이스 등을 가진다. 컴퓨터(10)는 방사선원(2) 및 라인 스캔 카메라(3)를 제어하는 제어부(10a)(제어 프로세서)와, 라인 스캔 카메라(3)로부터 출력된 방사선 화상 데이터에 기초하여, 대상물(A)의 방사선 화상을 작성하는 화상 처리부(10b)(화상 처리 프로세서)를 가진다. 또한, 컴퓨터(10)는 마이크로컴퓨터나 FPGA(Field-Progra㎜able Gate Array) 등으로 구성되어 있어도 된다.
방사선 화상 취득 시스템(1) 및 촬상 유닛(30)에서는, 반송 장치(20)에 의해서 반송되는 대상물(A)에, 방사선원(2)으로부터 방사선이 조사된다. 대상물(A)을 투과한 방사선이, 하우징(13)의 상벽부(13a)에 형성된 슬릿(15)을 통과한다. 하우징(13) 내에는, 신틸레이터(6)와, 표면 미러(7)와, 라인 스캔 카메라(3)가 장착되어 있고, 촬상에 필요한 기기가 유닛화되어 있다. 하우징(13) 내로 입사한 방사선은, 신틸레이터(6)의 입력면(6a)에 입력된다. 그리고, 그 입력면(6a)으로부터 신틸레이션 광이 출력된다. 신틸레이터(6)의 입력면(6a)에 가까운 영역에서는, 비교적 낮은 에너지의 방사선이 변환된다. 따라서, 라인 스캔 카메라(3)는 저에너지의 방사선 감도가 뛰어난 방사선 화상을 취득할 수 있다. 이것은, 예를 들면 대상물(A)에 포함된, 경원소로 이루어지는 물질의 검출에 유리하게 작용한다. 신틸레이터(6)의 입력면(6a)이, 반송 방향(D)과 평행하고, 또한 라인 스캔 카메라(3)의 라인 방향과 평행하므로, 대상물(A) 내의 다른 부분(예를 들면 반송 방향(D)에 있어서의 상류단과 하류단 등)에 있어서, 확대율은 변화하지 않는다. 또한, 표면 미러(7)가 방사선의 조사 영역(12)의 외부에 위치하고 있으므로, 대상물(A)을 투과한 방사선은, 표면 미러(7)를 통과하지 않고 신틸레이터(6)의 입력면(6a)에 입력된다. 이것에 의해, 방사선에 대한 표면 미러(7)의 영향이 배제된다. 즉, 신틸레이터(6)의 입력면(6a)으로부터 출력되는 신틸레이션 광을 표면 미러(7)의 영향없이 검출할 수 있다. 그 결과로서, 이 방사선 화상 취득 시스템(1) 및 촬상 유닛(30)은, 대상물의 방사선 화상을 선명하고 고감도로 취득하는 것을 가능하게 한다. 또한, 방사선 화상 취득 시스템(1)에 의하면, 보다 고속으로 방사선 화상을 취득할 수 있다. 또한, S/N비가 좋은 방사선 화상을 취득할 수 있다.
이어서, 촬상 유닛(30)에 있어서의 신틸레이터(6)의 장착 구조(S)에 대해서 상세하게 설명한다. 신틸레이터(6)의 장착 구조(S)는, 하우징(13)의 제1 측벽부(13c)에 형성된 직사각형의 개구(18)(도 8 참조)와, 신틸레이터(6)를 유지하는 신틸레이터 홀더(8)를 구비한다. 도 3 및 도 4에 나타내지는 바와 같이, 신틸레이터 홀더(8)는 신틸레이터(6)를 유지함과 아울러 개구(18) 내에 감입되는 홀더부(40)와, 홀더부(40)의 기단(43a)에 연접하여 하우징(13)의 제1 측벽부(13c)에 고정되는 베이스부(41)를 가진다. 대략 판 모양의 홀더부(40)는, 도 1에 나타내지는 xy평면을 따라서 돌출되어 있고, 이 홀더부(40)에 대해, 베이스부(41)는 yz평면을 따라서 연장되어 직교하고 있다.
도 8에 나타내지는 바와 같이, 제1 측벽부(13c)에 형성된 나사구멍(56)과, 베이스부(41)에 형성된 관통 구멍(54)에 대해서 고정 나사(55)가 삽통(揷通)되어 나사 삽입됨으로써, 신틸레이터 홀더(8)는 하우징(13)에 장착된다. 이 베이스부(41)의 고정 상태를 유지함으로써, 하우징(13)에 대한 신틸레이터 홀더(8)의 장착·고정이 가능하게 되어 있다. 또한 이 베이스부(41)의 고정 상태를 해제함으로써, 하우징(13)에 대한 신틸레이터 홀더(8)의 분리가 가능하게 되어 있다. 바꿔 말하면, 신틸레이터 홀더(8)는 하우징(13)에 대해서 착탈 가능하게 장착되어 있다.
도 3~도 7을 참조하여, 신틸레이터 홀더(8)에 대해서 보다 자세하게 설명하면, 홀더부(40)는 베이스부(41)가 연접하는 테두리부(43)와, 테두리부(43)에 끼워넣어지는 누름부(44)를 포함한다. 테두리부(43)와 베이스부(41)는, 예를 들면 일체 성형되어 있다. 판 모양의 테두리부가 판 모양의 베이스부(41)로부터 T자 모양으로(수직으로) 돌출되어 있다. 누름부(44)는 베이스부(41) 및 테두리부(43)와는 별체(別體)이다. 이들 베이스부(41) 및 테두리부(43)와, 누름부(44)는, 예를 들면, 알루미늄이나 철로 성형되어 있다. 또한, 베이스부(41)와 테두리부(43)가 별체로 성형되어 있고, 테두리부(43)가 베이스부(41)에 볼트 등의 체결 부재에 의해서 고정되어 있어도 된다.
도 5의 분해 사시도는, 홀더부(40)를 상하 반대로 한 상태로 나타내지고 있다. 도 5에 나타내지는 바와 같이, 누름부(44)는 직사각형 판 모양의 기부(基部; 44a)보다도 한층 작은 직사각형 모양의 돌출부(44d)를 포함하고 있다. 누름부(44)의 판두께 전체(기부(44a) 및 돌출부(44d))를 관통하도록 하여, 가늘고 긴 직사각형 모양의 이면 창부(44c)가 형성되어 있다. 또한 테두리부(43)에는, 누름부(44)의 돌출부(44d)가 끼워넣어지는 오목부(43d)가 형성되어 있다. 테두리부(43)에도, 테두리부(43)의 판두께 전체를 관통하는 가늘고 긴 직사각형 모양의 표면 창부(43c)가 형성되어 있다.
테두리부(43)는 그 오목부(43d) 내에 신틸레이터(6)가 끼워넣어지도록 구성되어 있다. 오목부(43d)의 크기는 신틸레이터(6)의 외형보다도 약간 크고, 오목부(43d)에 끼워넣어진 신틸레이터(6)의 둘레 가장자리부는, 테두리 모양의 단부(段部; 43f)(도 9의 (b)도 참조)에 맞닿음한다. 테두리부(43)의 오목부(43d)에 누름부(44)의 돌출부(44d)가 끼워넣어지면, 돌출부(44d)의 선단면과 상기 단부(43f)의 사이에 신틸레이터(6)의 둘레 가장자리부가 끼워넣어진다. 테두리부(43)의 기단(43a) 및 선단(43b)에 형성된 복수의 비스 구멍과, 누름부(44)의 기부(44a)에 형성된 복수의 비스 구멍에, 비스(46)가 나사 삽입됨으로써, 테두리부(43)에 대해서 누름부(44)가 고정되고, 그와 동시에 신틸레이터(6)가 홀더부(40) 내에 유지된다.
테두리부(43)와 누름부(44)의 사이에 신틸레이터(6)를 끼워넣지 않은 상태에서 이것들을 끼워 맞추면, 표면 창부(43c) 및 이면 창부(44c)는 대략 서로 중첩되어 연통된다. 테두리부(43)와 누름부(44) 사이에 신틸레이터(6)를 끼워 넣은 상태에서는, 도 6의 (a), 도 6의 (c) 및 도 9의 (b)에 나타내지는 바와 같이, 신틸레이터(6)의 입력면(6a)은 상방(표면 미러(7))을 향해서 노출되고, 신틸레이터(6)의 이면(6b)은 하방을 향해서 노출된다. 도 6 및 도 7에는 신틸레이터 홀더(8)의 육면도가 나타내지고 있지만, 신틸레이터 홀더(8)의 좌측면도에 대해서는, 도 7의 (a)에 나타내지는 우측면도와 대칭으로 나타내지기 때문에, 도시는 생략되어 있다.
도 3, 도 4 및 도 8에 나타내지는 바와 같이, 하우징(13)의 제1 측벽부(13c)에는, 개구(18)의 상측에 있어서, 한쌍의 맞물림 돌기(51)가 형성되어 있다. 한편 신틸레이터 홀더(8)의 베이스부(41)에는, 한쌍의 맞물림 구멍(52)이 형성되어 있다. 개구(18)에 신틸레이터 홀더(8)를 끼워넣을 때에는, 맞물림 돌기(51)가 맞물림 구멍(52)에 삽입(맞물림)되도록, 신틸레이터 홀더(8)의 위치를 맞춘다. 즉, 맞물림 돌기(51) 및 맞물림 구멍(52)은, 베이스부(41)의 위치 결정을 위한 요철 맞물림부(50)이다.
개구(18)에 대한 신틸레이터 홀더(8)의 삽입 방향(Da)(도 9의 (b) 참조)은, 신틸레이터(6)의 입력면(6a)과 평행하다.
도 9의 (a)에 나타내지는 바와 같이, 신틸레이터 홀더(8)가 하우징(13)에 장착된 상태에서, 제1 측벽부(13c)로부터 하우징(13) 내로 향해서 돌출되는 홀더부(40)에 유지된 신틸레이터(6)와, 하우징(13) 내의 표면 미러(7)와의 사이에는 소정의 각도(θ)가 형성되어 있다. 제1 측벽부(13c)에는, 표면 미러(7)를 유지하는 미러 홀더(9)(도 2도 참조)가 고정되어 있다. 이 미러 홀더(9)는 하우징(13) 내에 설치된 신틸레이터(6)의 입력면(6a)의 법선(B)과 중첩되는 위치가 되도록 표면 미러(7)를 유지한다. 이것에 의해, 입력면(6a)으로부터 입력면(6a)의 법선(B) 방향으로 출력된 신틸레이션 광은, 반송 방향(D)과 평행하고 또한 수평으로 진행하여, 라인 스캔 카메라(3)에 의해서 검출된다.
이 촬상 유닛(30)에 있어서의 신틸레이터(6)의 장착 구조(S)에서는, 신틸레이터 홀더(8)의 홀더부(40)가 신틸레이터(6)를 유지하고 있고, 신틸레이터 홀더(8)가 하우징(13)에 장착된 상태에서는, 신틸레이터(6)와 표면 미러(7) 사이에 소정의 각도(θ)(예를 들면 45도)가 형성되어 있다. 촬상 유닛(30)에서는, 신틸레이터(6)에서 방사선이 변환되어, 신틸레이션 광이 출력된다. 이 신틸레이션 광에 대해서 표면 미러(7)가 소정의 각도(θ)로 설치되어 있음으로써, 신틸레이션 광은 하우징(13) 내에 설치된 라인 스캔 카메라(3)에 의해서 검출된다. 따라서, 표면 미러(7)의 각도는 중요하다. 신틸레이터(6)에 대한 표면 미러(7)의 소정의 각도(θ)가 확보되어 있기 때문에, 이 촬상 유닛(30)의 광학 기기로서의 신뢰성이 확보되어 있다. 여기서, 신틸레이터 홀더(8)의 홀더부(40)는, 하우징(13)의 제1 측벽부(13c)에 형성된 개구(18)를 통해서 출납이 가능하여, 하우징(13)에 대한 신틸레이터 홀더(8)의 장착 및 분리가 가능하게 되어 있다. 따라서, 신틸레이터(6)가 열화되어 온 경우 등에는, 신틸레이터 홀더(8)를 하우징(13)으로부터 분리하여, 신틸레이터(6)를 용이하게 교환할 수 있다. 또한, 신틸레이터(6)가 열화되었을 때 이외에도, 신틸레이터(6)의 교환의 필요성은 발생할 수 있다. 이 장착 구조(S)에 의하면, 신틸레이터(6)를 언제라도 용이하게 교환할 수 있다.
베이스부(41)가 제1 측벽부(13c)에 고정되므로, 신틸레이터 홀더(8)의 장착이 용이하다. 신틸레이터 홀더(8)를 장착하거나 분리하거나 할 때에, 작업자가 베이스부(41)를 잡고 신틸레이터 홀더(8)를 움직일 수 있다. 따라서, 작업성이 높아진다. 베이스부(41)의 맞닿음면(41a)이 제1 측벽부(13c)에 맞닿음하므로, 맞닿음면(41a)이 좌면(座面)으로 되어 안정성도 높아지고 있다.
요철 맞물림부(50)에 의해, 베이스부(41)가 제1 측벽부(13c)에 대해서 위치 결정되므로, 신틸레이터 홀더(8)가 하우징(13)에 장착된 상태에서, 신틸레이터 홀더(8)의 자세가 안정된다. 또한 신틸레이터 홀더(8)를 장착할 때에도, 요철 맞물림부(50)는 베이스부(41)의 위치의 기준이 되므로, 신틸레이터 홀더(8)를 하우징(13)에 용이하게 끼워넣을 수 있다.
작업자는 테두리부(43)에 신틸레이터(6)를 끼워넣은 상태에서 누름부(44)를 끼워넣는 것만으로, 홀더부(40)에 신틸레이터(6)를 세팅할 수 있다. 신틸레이터(6)의 교환 작업이 매우 용이하다.
미러 홀더(9)가 표면 미러(7)를 소정 위치에서 유지한다. 신틸레이터(6)의 입력면(6a)의 법선(B)과 중첩되는 위치에 표면 미러(7)가 배치되면, 표면 미러(7)에 의해서, 입력면(6a)으로부터 법선(B) 방향으로 출력된 신틸레이션 광이 반사된다. 하우징(13) 내에 설치된 라인 스캔 카메라(3)에 의해서 이 신틸레이션 광이 검출됨으로써, 이른바 표면 관찰 방식의 방사선 촬상이 실현되고, 또한, 방사선 화상에 왜곡(원근감)이 발생하지 않아, 방사선 화상이 흐려지는 것이 방지된다.
개구(18)에 대한 신틸레이터 홀더(8)의 삽입 방향(Da)은, 신틸레이터(6)의 입력면(6a)과 평행하다. 이 경우, 신틸레이터(6)를 수평으로 슬라이드시키도록 하는 움직임으로, 신틸레이터 홀더(8)가 개구에 삽입된다. 신틸레이터 홀더(8)를 상하로 움직일 필요가 없기 때문에, 신틸레이터(6)를 원하는 높이에 설치하기 쉽다.
또한, 표면 미러(7)가 방사선의 조사 영역(12)의 외부에 위치하고 있으므로, 대상물(A)을 투과한 방사선은, 표면 미러(7)를 통과하지 않고 신틸레이터(6)의 입력면(6a)에 입력된다. 이것에 의해, 방사선에 대한 표면 미러(7)의 영향이 배제된다. 그 결과로서, 이 촬상 유닛(30)은 대상물(A)의 방사선 화상을 선명하고 고감도로 취득하는 것을 가능하게 한다.
이상, 본 개시의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되지 않는다. 예를 들면, 본 발명의 일 양태로서, 도 10에 나타내지는 바와 같이, 제1 하우징(13Aa)과 제2 하우징(13Ab)으로 이루어지는 하우징(13A)을 구비하고, 제2 하우징(13Ab) 내에 이면 미러(17) 및 제2 라인 스캔 카메라(4)가 설치된 양면 관찰 방식의 촬상 유닛(30A)이 제공되어도 된다. 제1 하우징(13Aa)과 제2 하우징(13Ab) 사이에 격벽(57)이 배설되고, 이 격벽(57)에, 신틸레이터(6)의 이면(6b)으로부터 출력된 신틸레이션 광을 통과시키는 내면 슬릿(57a)이 형성되어도 된다. 신틸레이터(6), 표면 미러(7), 및 라인 스캔 카메라(3)는, 광학적으로 결합되어 있다. 신틸레이터(6), 이면 미러(17), 및 제2 라인 스캔 카메라(4)는, 광학적으로 결합되어 있다.
또한 도 9의 (b)에 나타내지는 바와 같이, 제1 측벽부(13c)의 내면 측에 고정되어, 신틸레이터 홀더(8)의 홀더부(40)를 삽입 방향(Da)으로 안내함과 아울러 하방에서 지지하는 한쌍의 가이드 레일(60)이 설치되어도 된다. 이 가이드 레일(60)에 의하면, 신틸레이터 홀더(8)를 한층더 스무드하게 장착할 수 있고, 또한 홀더부(40)의 자세가 안정되어 소정의 각도(θ)가 확실히 유지된다.
표면 관찰 방식의 촬상 유닛(30)에 있어서는, 누름부(44)의 이면 창부(44c)가 형성되지 않고 폐쇄되어 있어도 된다.
산업상의 이용 가능성
본 개시의 여러 양태에 의하면, 신틸레이터 홀더를 하우징으로부터 분리하여, 신틸레이터를 용이하게 교환할 수 있다.
1…방사선 화상 취득 시스템 2…방사선원
2a…초점 3…라인 스캔 카메라
6…신틸레이터 6a…입력면(표면)
6b…이면 7…표면 미러(미러)
8…신틸레이터 홀더 9…미러 홀더
12…조사 영역 13, 13A…하우징
13a…상벽부(제2 벽부) 13c…제1 측벽부(벽부)
15…슬릿 15a…둘레 가장자리
18…개구
30, 30A…촬상 유닛(방사선 촬상 유닛)
40…홀더부 41…베이스부
43…테두리부 43a…기단
44…누름부 50…요철 맞물림부
51…맞물림 돌기 52…맞물림 구멍
A…대상물 B…법선
S…신틸레이터(6)의 장착 구조 θ…각도

Claims (7)

  1. 하우징과 상기 하우징 내에 장착된 신틸레이터와 상기 하우징 내에 장착되어 상기 신틸레이터에 대해서 소정의 각도를 이루는 미러를 가지는 방사선 촬상 유닛에 있어서의 신틸레이터의 장착 구조로서,
    상기 하우징의 벽부에 형성된 개구와,
    상기 신틸레이터를 유지함과 아울러 상기 개구 내에 감입되는 홀더부를 가지는 신틸레이터 홀더로서, 상기 하우징에 대한 장착 및 분리가 가능하게 되어 있는 상기 신틸레이터 홀더를 구비하고,
    상기 신틸레이터 홀더가 상기 하우징에 장착된 상태에서, 상기 벽부로부터 상기 하우징 내로 향해서 돌출되는 상기 홀더부에 유지된 상기 신틸레이터와, 상기 하우징 내의 상기 미러와의 사이에는 상기 소정의 각도가 형성되어 있는 방사선 촬상 유닛에 있어서의 신틸레이터의 장착 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 신틸레이터 홀더는 상기 홀더부의 기단에 연접하여 상기 벽부에 고정되는 베이스부를 가지며, 상기 베이스부의 고정 상태를 유지 및 해제함으로써, 상기 하우징에 대한 장착 및 분리가 각각 가능하게 되어 있는 방사선 촬상 유닛에 있어서의 신틸레이터의 장착 구조.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 벽부 및 상기 베이스부에는, 상기 베이스부의 위치 결정을 위한 요철 맞물림부가 형성되어 있는 방사선 촬상 유닛에 있어서의 신틸레이터의 장착 구조.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 신틸레이터 홀더의 상기 홀더부는,
    상기 베이스부가 연접하는 테두리부로서 상기 신틸레이터가 끼워넣어지는 상기 테두리부와,
    상기 테두리부에 끼워넣어져 상기 신틸레이터를 끼워넣는 누름부를 포함하는 방사선 촬상 유닛에 있어서의 신틸레이터의 장착 구조.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징 내에 고정되어 상기 미러를 유지하는 미러 홀더로서, 상기 하우징 내에 설치된 상기 신틸레이터의 표면의 법선과 중첩되는 위치에서 상기 미러를 유지하는 상기 미러 홀더를 더 구비하는 방사선 촬상 유닛에 있어서의 신틸레이터의 장착 구조.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개구에 대한 상기 신틸레이터 홀더의 삽입 방향은, 상기 신틸레이터의 표면과 평행한 방사선 촬상 유닛에 있어서의 신틸레이터의 장착 구조.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징의 상기 벽부와 직교하는 제2 벽부에는, 방사선을 통과시키기 위한 슬릿이 형성되어 있고,
    상기 슬릿의 둘레 가장자리와 상기 하우징 내에 설치된 상기 신틸레이터의 표면을 연결하는 방사선의 조사 영역의 외부에, 상기 미러가 위치하고 있는 방사선 촬상 유닛에 있어서의 신틸레이터의 장착 구조.
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