JP7140656B2 - X-ray/neutron hybrid imaging system - Google Patents
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Description
本発明は、Ｘ線と中性子で被検体を撮像するＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置に関する。 The present invention relates to an X-ray/neutron hybrid imaging apparatus for imaging a subject with X-rays and neutrons.
自動車用部品に代表される量産機械部品の製造ラインにおける健全性と品質の検査では、信頼性を高めるために、製造した部品の全数検査が求められている。量産機械部品の検査では、寸法と形状が主な評価項目であるが、これらの他に、製造プロセス時に発生することがある内部欠陥の検出が重要である。製品の内部欠陥の検出には、製品内部を非破壊で計測する必要がある。製品内部の非破壊検査で最も有効な計測手段は、Ｘ線と中性子による透過像とＣＴ像の撮像である。 In soundness and quality inspections on production lines for mass-produced machine parts such as automobile parts, 100% inspection of manufactured parts is required in order to improve reliability. In the inspection of mass-produced machine parts, the main evaluation items are size and shape, but besides these, it is also important to detect internal defects that may occur during the manufacturing process. In order to detect internal defects in products, it is necessary to measure the inside of products non-destructively. The most effective measuring means for non-destructive inspection inside a product is imaging of transmission images and CT images using X-rays and neutrons.
近年、車体骨格部品や電力機器部品では、軽量化と高強度化を実現するために、低密度で高強度の炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等の新素材と従来のＳＵＳ・アルミ系の高密度の金属材とを接合・混在させて構成された部品が増加している。このため、このような低密度の新素材と高密度の従来の金属材とが一体となった部品に対する内部欠陥検査が重要である。 In recent years, in order to reduce the weight and increase the strength of vehicle body frame parts and electric power equipment parts, new materials such as low-density and high-strength carbon fiber reinforced plastic (CFRP) and conventional high-density materials such as SUS and aluminum have been developed. The number of parts constructed by joining and mixing metal materials of For this reason, it is important to perform internal defect inspections on parts in which such low-density new materials and high-density conventional metal materials are integrated.
Ｘ線は、透過減衰率が高密度の金属材に対して高く低密度の部材に対して低いので、金属材の内部欠陥の計測に感度が高く、低密度部材の内部欠陥の計測に感度が低い。このため、高密度の素材の内部欠陥計測には、Ｘ線による透過像及びＣＴ像の撮像が、感度が高くて好ましいといえる。 X-rays have a high transmission attenuation rate for high-density metal materials and a low transmission attenuation rate for low-density materials, so they have high sensitivity in measuring internal defects in metal materials, and low sensitivity in measuring internal defects in low-density materials. low. For this reason, X-ray transmission images and CT images are preferable for measuring internal defects in high-density materials because of their high sensitivity.
中性子は、Ｘ線とは逆に、透過減衰率が水素等の軽元素に対して高く高密度の金属材に対して低いので、低密度部材の内部欠陥の計測に感度が高く、金属材の内部欠陥の計測に感度が低い。このため、低密度の素材の内部欠陥計測には、中性子による透過像及びＣＴ像の撮像が、感度が高くて好ましいといえる。 Contrary to X-rays, the transmission attenuation rate of neutrons is high for light elements such as hydrogen and low for high-density metal materials, so it has high sensitivity for measuring internal defects in low-density materials. Low sensitivity for measuring internal defects. For this reason, it can be said that transmission images and CT images using neutrons are preferable for measuring internal defects in low-density materials because of their high sensitivity.
したがって、低密度の新素材と高密度の従来の金属材とが一体となったアセンブリ製品では、低密度の素材で構成された部分と高密度の素材で構成された部分の両方の内部を検査して、製品の健全性を評価する必要がある。このためには、Ｘ線による透過像・ＣＴ像の撮像と中性子による透過像・ＣＴ像の撮像の両者の活用が必要である。 Therefore, for assemblies that combine low density new materials with high density traditional metal materials, inspect the interior of both the parts constructed from the low density materials and the parts constructed from the high density materials. to evaluate the health of the product. For this purpose, it is necessary to utilize both X-ray transmission/CT imaging and neutron transmission/CT imaging.
さらに、製造ラインにおける全数検査では、製品が短時間で連続的に製造されるため、短い時間間隔で継続的に内部欠陥の有無や健全性を判定する必要がある。このため、低密度の素材と高密度の金属材とが一体となったアセンブリ製品に対して、短い時間間隔で継続的に健全性評価に必要な物理量を計測することが望まれている。 Furthermore, in the 100% inspection on the production line, products are continuously manufactured in a short period of time, so it is necessary to continuously determine the presence or absence of internal defects and soundness at short time intervals. For this reason, it is desired to continuously measure physical quantities necessary for soundness evaluation at short time intervals for assembly products in which low-density materials and high-density metal materials are integrated.
特許文献１には、複数の放射線源と複数の放射線を測定する放射線検出装置を備える複合型廃棄体確認システムが記載されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200002 describes a composite waste identification system that includes a plurality of radiation sources and a radiation detection device that measures a plurality of radiations.
上述したように、低密度で高強度の炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等の新素材と従来のＳＵＳ・アルミ系の高密度の金属材とが接合または混在して一体となったアセンブリ製品に対しては、内部欠陥の検査にＸ線と中性子の両者を活用する必要がある。 As mentioned above, for assembly products that combine or mix new materials such as low-density and high-strength carbon fiber reinforced plastic (CFRP) and conventional high-density metal materials such as SUS and aluminum Therefore, it is necessary to utilize both X-rays and neutrons for inspection of internal defects.
従来、Ｘ線を用いた撮像と中性子を用いた撮像は、それぞれ独立した装置システムで実行されている。このようなシステムでは、撮像される被検体の設置、撮像、及び取り出しという処理を異なる２つの装置において繰り返す必要があり、計測に要する時間が膨大となる。このため、自動車用部品等の量産機械部品の全数検査には適用できない。 Conventionally, imaging using X-rays and imaging using neutrons are performed by independent apparatus systems. In such a system, it is necessary to repeat the processing of placing, imaging, and removing the object to be imaged in two different devices, which takes a huge amount of time for measurement. Therefore, it cannot be applied to 100% inspection of mass-produced machine parts such as automobile parts.
特許文献１に記載の複合型廃棄体確認システムは、複数の放射線を被検体に照射し複数の放射線を測定できるが、多数の被検体を複数の放射線源で連続的に計測することは難しく、量産機械部品の全数検査には適用できない。 The composite waste confirmation system described in Patent Document 1 can irradiate a subject with a plurality of radiations and measure a plurality of radiations, but it is difficult to continuously measure a large number of subjects with multiple radiation sources. It cannot be applied to 100% inspection of mass-produced machine parts.
研究施設での例として、１つの電子線加速器に対してＸ線発生のためのＸ線ターゲットと中性子発生のための中性子ターゲットが高さ方向に並んで配置され、これらのターゲットが高さ方向に移動することにより入れ替わって電子線加速器に連結することにより、Ｘ線と中性子の両者により撮像する方法が提案されている。この方法では、ターゲットの交換及び交換後の位置決め調整等に、１日オーダーの時間を必要とする。このため、この方法でも、同一被検体に対してＸ線と中性子の両方で計測するのに要する時間が膨大となり、量産機械部品の全数検査には適用できない。 As an example in a research facility, an X-ray target for generating X-rays and a neutron target for generating neutrons are arranged side by side in the height direction for one electron beam accelerator. A method of imaging with both X-rays and neutrons has been proposed by connecting to an electron beam accelerator in exchange by moving. This method requires time on the order of one day for target replacement and positioning adjustment after replacement. Therefore, even with this method, it takes an enormous amount of time to measure the same object with both X-rays and neutrons, and this method cannot be applied to 100% inspection of mass-produced machine parts.
本発明は、上記のような事情を背景になされたものであり、低密度の素材と高密度の素材を備える被検体に対し、短い時間間隔で連続的に、低密度の素材の部分と高密度の素材の部分の両方の内部を非破壊で検査できる、Ｘ線・中性子ハイブリッド撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made against the background of the circumstances described above. It is an object of the present invention to provide an X-ray/neutron hybrid imaging apparatus capable of non-destructively inspecting the inside of both parts of a dense material.
一端に電子発生源が接続され、他端で第１の加速管と第２の加速管とに分岐し、前記電子発生源で発生した電子を加速して電子線を形成する電子加速管と、前記第１の加速管の一端に接続され、前記電子線が照射されるとＸ線を発生するＸ線発生ターゲット部と、前記第２の加速管の一端に接続され、前記電子線が照射されると中性子を発生する中性子発生ターゲット部と、前記Ｘ線発生ターゲット部に対向する位置に設置されたＸ線検出器と、前記中性子発生ターゲット部に対向する位置に設置された中性子検出器と、前記電子加速管の分岐部に設置され、磁場の強度分布が変化することにより、前記第１の加速管への前記電子線の分配と前記第２の加速管への前記電子線の分配とを切り替える電磁石とを備える。 an electron acceleration tube having one end connected to an electron source, the other end branched into a first acceleration tube and a second acceleration tube, and accelerating electrons generated by the electron source to form an electron beam; an X-ray generation target unit connected to one end of the first acceleration tube and configured to generate X-rays when irradiated with the electron beam; and an X-ray generation target unit connected to one end of the second acceleration tube and irradiated with the electron beam. A neutron generation target unit that generates neutrons when the X-ray generation target unit is generated, an X-ray detector installed at a position facing the X-ray generation target unit, a neutron detector installed at a position facing the neutron generation target unit, The distribution of the electron beams to the first acceleration tube and the distribution of the electron beams to the second acceleration tube are controlled by changing the intensity distribution of the magnetic field. and a switching electromagnet.
本発明によると、低密度の素材と高密度の素材を備える被検体に対し、短い時間間隔で連続的に、低密度の素材の部分と高密度の素材の部分の両方の内部を非破壊で検査できる、Ｘ線・中性子ハイブリッド撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, for a subject comprising a low-density material and a high-density material, the interior of both the low-density material portion and the high-density material portion can be non-destructively treated continuously at short time intervals. It is possible to provide an X-ray/neutron hybrid imaging device that can be inspected.
本発明によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置は、電子加速管がＸ線を発生させるための加速管と中性子を発生させるための加速管とに分岐し、電子発生源からの電子を分岐部でこれら２つの加速管に逐次分配し、電子をＸ線発生用ターゲットと中性子発生用ターゲットに衝突させることによりＸ線と中性子を連続的に発生させる。本発明によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置は、それぞれのターゲットに対向した位置に、被検体を設置した回転テーブルを挟んで、Ｘ線検出器と中性子検出器を備え、Ｘ線による透過像及びＣＴ像の撮像と中性子による透過像及びＣＴ像の撮像が可能である。 In the X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to the present invention, an electron accelerator tube is branched into an acceleration tube for generating X-rays and an acceleration tube for generating neutrons, and electrons from an electron generation source are X-rays and neutrons are continuously generated by sequentially distributing to two acceleration tubes and colliding electrons with the X-ray generation target and the neutron generation target. The X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to the present invention comprises an X-ray detector and a neutron detector sandwiching a rotating table on which a subject is installed at positions facing each target, and an X-ray transmission image and CT Imaging and neutron transmission imaging and CT imaging are possible.
本発明によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置は、被検体の内部状態を非破壊で連続的に短い時間間隔で撮像することができ、被検体の内部欠陥の有無を判定することができる。本発明では、密度の異なる複数の素材（例えば、低密度の新素材と高密度の従来の金属材）で構成された被検体の各素材の部分に対して、内部欠陥を非破壊で計測し、健全性を判定できる。このため、本発明によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置は、自動車用部品等の量産機械部品の製造ラインにおける部品の全数検査（インライン検査）に適用でき、密度の異なる複数の素材から構成された被検体の内部欠陥の検出と健全性の評価に用いることができる。 The X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to the present invention can non-destructively and continuously image the internal state of a subject at short time intervals, and can determine the presence or absence of internal defects in the subject. In the present invention, internal defects are non-destructively measured for portions of each material of an object, which are composed of multiple materials with different densities (for example, low-density new materials and high-density conventional metal materials). , the health can be determined. For this reason, the X-ray/neutron hybrid imaging device according to the present invention can be applied to 100% inspection (in-line inspection) of parts in the production line of mass-produced machine parts such as automobile parts, and can It can be used for detection of internal defects and soundness evaluation of specimens.
Ｘ線による透過像及びＣＴ像の撮像と中性子による透過像及びＣＴ像の撮像では、被検体を３６０°回転させ、放射線検出器（Ｘ線検出器と中性子検出器）が被検体を透過した放射線を一定の角度ピッチで計測する。放射線の投影像を取得すると、被検体の透過像が得られ、画像（投影像）の再構成を実施すると、被検体の３次元ＣＴ像が得られる。Ｘ線及び中性子による透過像及びＣＴ像の撮像では、内部欠陥だけでなく、外部からは計測できない内部の複雑な３次元の形状及び寸法も、撮像画像から計測できる。 In imaging of transmission images and CT images by X-rays and imaging of transmission images and CT images by neutrons, the subject is rotated 360°, and the radiation detector (X-ray detector and neutron detector) detects the radiation transmitted through the subject. is measured at a constant angular pitch. Acquiring a radiation projection image yields a transmission image of the subject, and performing reconstruction of the image (projection image) yields a three-dimensional CT image of the subject. In X-ray and neutron transmission images and CT images, not only internal defects but also internal complicated three-dimensional shapes and dimensions that cannot be measured from the outside can be measured from captured images.
本発明によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置では、被検体を搬送コンベアにより移動させてＸ線と中性子で撮像するので、短い時間間隔で連続的に、被検体の健全性（内部欠陥の有無）を高精度で判定できる。 In the X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to the present invention, since the subject is moved by the transport conveyor and imaged with X-rays and neutrons, the integrity of the subject (presence or absence of internal defects) can be continuously checked at short time intervals. It can be determined with high accuracy.
以下、本発明の実施例によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置を、図面を用いて説明する。 An X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
実施例１では、Ｘ線及び中性子で生成する被検体の撮像画像としてＣＴ像（被検体の３次元構造を再現した画像）を生成し、ＣＴ像を用いて被検体の健全性（内部欠陥の有無）を判定する例を示す。 In Example 1, a CT image (an image reproducing the three-dimensional structure of the object) is generated as an image of the object generated by X-rays and neutrons, and the soundness of the object (internal defects An example of judging presence/absence is shown.
図１は、本発明の実施例１によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置の構成を示す上面図である。 Embodiment 1 FIG. 1 is a top view showing the configuration of an X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
本実施例によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置は、Ｘ線と中性子を逐次発生させる放射線源として、電子加速器とターゲット部とを備える。電子加速器は、電子発生源１、電子加速管共通部２、電子線軌道制御用電磁石３、電子線加速管Ｘ線源部４、及び電子線加速管中性子源部６を備える。ターゲット部は、Ｘ線発生ターゲット部５、及び中性子発生ターゲット部７を備える。
The X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to this embodiment includes an electron accelerator and a target unit as radiation sources that sequentially generate X-rays and neutrons. The electron accelerator includes an electron source 1 , an electron accelerator tube
電子発生源１は、電子加速管共通部２に接続し、電子を発生する。
An electron source 1 is connected to an electron acceleration tube
電子加速管共通部２は、電子発生源１で発生した電子を加速して電子線を形成する加速管である。電子加速管共通部２は、一端で電子発生源１に接続し、他端（終端）で２つの加速管、すなわち電子線加速管Ｘ線源部４と電子線加速管中性子源部６とに分岐する。
The electron acceleration tube
電子線加速管Ｘ線源部４と電子線加速管中性子源部６は、電子加速管共通部２の他端（終端）にある分岐部で電子加速管共通部２に接続する。
The electron beam X-ray source section 4 and the electron beam
電子線軌道制御用電磁石３は、電子加速管共通部２の分岐部に設置され、電子制御により磁場を生成する。電子線軌道制御用電磁石３は、電子制御により磁場の強度分布が変化して電子線の軌道を変えることで、電子加速管共通部２から分岐した電子線加速管Ｘ線源部４と電子線加速管中性子源部６とに電子線を分配する。
The electron beam
電子線加速管Ｘ線源部４は、一端（終端）にＸ線発生ターゲット部５が接続され、電子加速管共通部２から分配された電子線を加速してＸ線発生ターゲット部５に照射する。
The electron beam acceleration tube X-ray source unit 4 has one end (end) connected to the X-ray
電子線加速管中性子源部６は、一端（終端）に中性子発生ターゲット部７が接続され、電子加速管共通部２から分配された電子線を加速して中性子発生ターゲット部７に照射する。
The
Ｘ線発生ターゲット部５は、例えばタングステンで構成され、電子線が照射されるとＸ線を発生し、撮像対象である被検体１０（１０ａ）に対してＸ線を照射する。
The X-ray
中性子発生ターゲット部７は、例えばベリリウムで構成され、電子線が照射されると中性子を発生し、撮像対象である被検体１０（１０ｂ）に対して中性子を照射する。 The neutron generation target unit 7 is made of beryllium, for example, generates neutrons when irradiated with an electron beam, and irradiates an object 10 (10b) to be imaged with the neutrons.
本実施例によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置は、さらに、搬送コンベア８と回転テーブル９（９ａ、９ｂ）を備える。
The X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to this embodiment further includes a
回転テーブル９ａは、撮像対象である被検体１０ａを載置する。回転テーブル９ｂは、撮像対象である被検体１０ｂを載置する。図１に示した例では、被検体１０ａは、Ｘ線により撮像され、被検体１０ｂは、中性子により撮像される。 A subject 10a to be imaged is placed on the rotary table 9a. A subject 10b to be imaged is placed on the rotary table 9b. In the example shown in FIG. 1, the subject 10a is imaged with X-rays, and the subject 10b is imaged with neutrons.
搬送コンベア８は、被検体１０ａが載置された回転テーブル９ａを、Ｘ線発生ターゲット部５で発生したＸ線が被検体１０ａを照射する位置に搬送し、被検体１０ｂが載置された回転テーブル９ｂを、中性子発生ターゲット部７で発生した中性子が被検体１０ｂを照射する位置に搬送する。
The
本実施例によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置は、さらに、Ｘ線検出部と中性子検出部を備える。Ｘ線検出部は、Ｘ線検出器１２、Ｘ線検出用コリメータ１１、及びＸ線検出データ処理回路１３を備える。中性子検出部は、中性子検出器１５、中性子検出用コリメータ１４、及び中性子検出データ処理回路１６を備える。
The X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to this embodiment further includes an X-ray detector and a neutron detector. The X-ray detection unit includes an
Ｘ線検出器１２は、Ｘ線発生ターゲット部５に対向する位置に設置され、被検体１０ａにＸ線を照射して得られた撮像画像（Ｘ線による撮像画像）を取得する。
The
Ｘ線検出用コリメータ１１は、撮像画像（投影像）の空間分解能を高めるために、Ｘ線発生ターゲット部５に対向する位置で、Ｘ線検出器１２の前面とＸ線発生ターゲット部５との間に設置される。
The
Ｘ線検出データ処理回路１３は、Ｘ線検出器１２が取得した撮像画像をデジタル化し、撮像データ（Ｘ線投影データ）を取得する。
The X-ray detection
中性子検出器１５は、中性子発生ターゲット部７に対向する位置に設置され、被検体１０ｂに中性子を照射して得られた撮像画像（中性子による撮像画像）を取得する。
The
中性子検出用コリメータ１４は、撮像画像（投影像）の空間分解能を高めるために、中性子発生ターゲット部７に対向する位置で、中性子検出器１５の前面と中性子発生ターゲット部７との間に設置される。
The
中性子検出データ処理回路１６は、中性子検出器１５が取得した撮像画像をデジタル化し、撮像データ（中性子投影データ）を取得する。
The neutron detection
被検体１０ａは、Ｘ線発生ターゲット部５とＸ線検出用コリメータ１１との間に搬送される。被検体１０ｂは、中性子発生ターゲット部７と中性子検出用コリメータ１４との間に搬送される。
A subject 10 a is transported between the X-ray
本実施例によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置は、さらに、画像処理用計算機１７、及び装置全体制御計算機１８を備える。
The X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to this embodiment further includes an
画像処理用計算機１７は、Ｘ線検出器１２が取得したＸ線による撮像画像から被検体１０ａのＸ線による３次元ＣＴ像を生成し、中性子検出器１５が取得した中性子による撮像画像から被検体１０ｂの中性子による３次元ＣＴ像を生成する。画像処理用計算機１７は、Ｘ線検出データ処理回路１３が取得したＸ線投影データと中性子検出データ処理回路１６が取得した中性子投影データを用いて画像の再構成処理を実施し、被検体１０ａのＸ線による３次元ＣＴ像と被検体１０ｂの中性子による３次元ＣＴ像を生成する。
The
装置全体制御計算機１８は、電子加速器、搬送コンベア８、回転テーブル９ａ、９ｂ、及び画像処理用計算機１７を制御する。
An apparatus
電子線軌道制御用電磁石３は、装置全体制御計算機１８に電子制御され、磁場の強度分布が変化することにより、電子線の電子線加速管Ｘ線源部４への分配と電子線加速管中性子源部６への分配とをミリ秒オーダーで切り替えることができる。これにより、本実施例によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置は、被検体１０ａへのＸ線の照射と被検体１０ｂへの中性子の照射とを、ミリ秒オーダーで切り替えることができる。
The electron beam
図２Ａと図２Ｂは、本実施例によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置の構成を示す縦断面図である。図２Ａには、本実施例による撮像装置のうち、Ｘ線による被検体１０ａの撮像に関連する部分を示す。図２Ｂには、本実施例による撮像装置のうち、中性子による被検体１０ｂの撮像に関連する部分を示す。 2A and 2B are longitudinal sectional views showing the configuration of the X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to this embodiment. FIG. 2A shows a portion of the imaging apparatus according to the present embodiment, which is related to X-ray imaging of the subject 10a. FIG. 2B shows a part of the imaging apparatus according to the present embodiment, which is related to imaging of the subject 10b with neutrons.
被検体１０ａを載置する回転テーブル９ａと、被検体１０ｂを載置する回転テーブル９ｂは、上下方向駆動機構１９を備える。上下方向駆動機構１９は、回転テーブル９ａ、９ｂを高さ方向（上下方向）に移動させる。本実施例による撮像装置は、被検体１０ａ、１０ｂを高さ方向に予め定めた一定の距離ずつ移動させて高さ方向の位置を変え、被検体１０ａ、１０ｂを全高さ方向について撮像する。
The rotary table 9a on which the subject 10a is placed and the rotary table 9b on which the subject 10b is placed are provided with a
放射線源、Ｘ線検出部、及び中性子検出部は、高さ方向の位置が一定である。 The radiation source, the X-ray detector, and the neutron detector have constant positions in the height direction.
Ｘ線検出器１２と中性子検出器１５には、例えば、ラインセンサ、２次元平面型のフラットパネルディテクター、及びイメージインテンシファイアを用いることができる。Ｘ線検出器１２の検出素子としては、例えば、Ｘ線に感度の高いＳｉ半導体素子、ＣｄＴｅ半導体素子、及びシンチレータ素子を用いることができる。中性子検出器１５の検出素子としては、中性子に感度の高いシンチレータ素子、例えばＬｉＦ／ＺｎＳ系シンチレータを用いることができる。
For the
図３は、本実施例によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置が、Ｘ線及び中性子で被検体のＣＴ像を撮像し、ＣＴ像で被検体の健全性（内部欠陥の有無）を判定する処理フローの例を示す図である。図３には、１つの被検体１０が回転テーブル９に載置され、初めにＸ線により撮像され、次に中性子により撮像される処理のフローを示している。
FIG. 3 shows the processing flow of the X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to the present embodiment, which captures a CT image of the subject using X-rays and neutrons, and determines the soundness of the subject (whether or not there is an internal defect) from the CT image. It is a figure which shows the example of. FIG. 3 shows a flow of processing in which one
Ｓ１００では、撮像対象の被検体１０がＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置に搬入される。撮像対象の被検体１０は、ロボットによって搬送コンベア８上の回転テーブル９に載置されて、Ｘ線・中性子ハイブリッド撮像装置に搬入される。
In S100, the subject 10 to be imaged is carried into the X-ray/neutron hybrid imaging apparatus. A subject 10 to be imaged is placed on a rotary table 9 on a
Ｓ１０１では、搬送コンベア８が、被検体１０をＸ線照射位置（Ｘ線が被検体１０を照射する位置）に搬送する。Ｓ１０１の処理により、回転テーブル９は、図１の回転テーブル９ａの位置に移動し、被検体１０は、図１の被検体１０ａの位置に移動する。
In S101, the
Ｓ１０２では、被検体１０を回転させて被検体１０にＸ線を照射し、Ｘ線で被検体１０を撮像する。被検体１０が図１の被検体１０ａの位置に停止した後、電子加速管共通部２で形成された電子線は、電子線軌道制御用電磁石３によって電子線加速管Ｘ線源部４に向かう軌道を取り、電子線加速管Ｘ線源部４で加速された後、Ｘ線発生ターゲット部５に入射する。電子線が入射するとＸ線発生ターゲット部５は、被検体１０に対してＸ線を照射する。Ｘ線の照射が始まると、回転テーブル９は、一定速度で回転を開始する。Ｘ線検出器１２は、回転テーブル９が３６０°回転する間に、一定の回転角度ごとにＸ線による撮像画像を取得する。Ｘ線検出器１２がＸ線による撮像画像を取得する回転角度は、Ｘ線発生ターゲット部５でのＸ線の発生周期と回転テーブル９の回転速度により定めることができる。Ｘ線検出器１２が取得した撮像画像は、Ｘ線検出データ処理回路１３によりデジタル化され、Ｘ線投影データになる。
In S102, the subject 10 is rotated, the subject 10 is irradiated with X-rays, and the subject 10 is imaged with the X-rays. After the subject 10 stops at the position of the subject 10a in FIG. 1, the electron beam formed in the electron accelerator tube
Ｓ１０２を実行することにより、回転角度ごとのＸ線投影データＤ１０１が得られる。 By executing S102, X-ray projection data D101 for each rotation angle is obtained.
Ｓ１０３では、画像処理用計算機１７が、回転角度ごとのＸ線投影データＤ１０１を用いて画像の再構成処理を実施し、被検体１０のＸ線による３次元ＣＴ像を生成する。
In S<b>103 , the
Ｓ１０３を実行することにより、被検体１０のＸ線による３次元ＣＴ像と、この３次元ＣＴ像のデータである３次元画像再構成データＤ１０２が得られる。被検体１０に内部欠陥がある場合には、３次元ＣＴ像において被検体１０の空洞部として表される。前述したように、Ｘ線は、金属などの比較的高密度の部材に対して透過減衰率が高いので、高密度の部材の内部欠陥の計測に感度が高い。したがって、被検体１０の、高密度の素材で構成された部分での内部欠陥は、Ｘ線による３次元ＣＴ像や３次元画像再構成データＤ１０２から高い精度で検出できる。 By executing S103, a three-dimensional X-ray CT image of the subject 10 and three-dimensional reconstructed image data D102, which is data of the three-dimensional CT image, are obtained. If the subject 10 has an internal defect, it is represented as a hollow portion of the subject 10 in the three-dimensional CT image. As described above, X-rays have a high transmission attenuation rate with respect to relatively high-density members such as metals, so they are highly sensitive for measuring internal defects in high-density members. Therefore, an internal defect in a portion of the subject 10 made of a high-density material can be detected with high accuracy from the X-ray three-dimensional CT image or the three-dimensional image reconstruction data D102.
Ｘ線の照射による撮像が終了すると、中性子の照射による撮像を開始する。 When imaging by X-ray irradiation ends, imaging by neutron irradiation is started.
Ｓ１０４では、搬送コンベア８が、被検体１０を中性子照射位置（中性子が被検体１０を照射する位置）に搬送する。Ｓ１０１の処理により、回転テーブル９は、図１の回転テーブル９ｂの位置に移動し、被検体１０は、図１の被検体１０ｂの位置に移動する。
In S104, the
Ｓ１０５では、被検体１０を回転させて被検体１０に中性子を照射し、中性子で被検体１０を撮像する。被検体１０が図１の被検体１０ｂの位置に停止した後、電子加速管共通部２で形成された電子線は、電子線軌道制御用電磁石３によって電子線加速管中性子源部６に向かう軌道を取り、電子線加速管中性子源部６で加速された後、中性子発生ターゲット部７に入射する。電子線が入射すると中性子発生ターゲット部７は、被検体１０に対して中性子を照射する。中性子の照射が始まると、回転テーブル９は、一定速度で回転を開始する。中性子検出器１５は、回転テーブル９が３６０°回転する間に、一定の回転角度ごとに中性子による撮像画像を取得する。中性子検出器１５が中性子による撮像画像を取得する回転角度は、中性子発生ターゲット部７での中性子の発生周期と回転テーブル９の回転速度により定めることができる。中性子検出器１５が取得した撮像画像は、中性子検出データ処理回路１６によりデジタル化され、中性子投影データになる。
In S105, the subject 10 is rotated, the subject 10 is irradiated with neutrons, and the subject 10 is imaged with the neutrons. After the subject 10 has stopped at the position of the subject 10b in FIG. 1, the electron beam formed in the electron beam
Ｓ１０５を実行することにより、回転角度ごとの中性子投影データＤ１０３が得られる。 By executing S105, neutron projection data D103 for each rotation angle is obtained.
Ｓ１０６では、画像処理用計算機１７が、回転角度ごとの中性子投影データＤ１０３を用いて画像の再構成処理を実施し、被検体１０の中性子による３次元ＣＴ像を生成する。
In S106, the
Ｓ１０６を実行することにより、被検体１０の中性子による３次元ＣＴ像と、この３次元ＣＴ像のデータである３次元画像再構成データＤ１０４が得られる。被検体１０に内部欠陥がある場合には、３次元ＣＴ像において被検体１０の空洞部として表される。前述したように、中性子は、樹脂や炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等の新素材などの比較的低密度の部材に対して透過減衰率が高いので、低密度の部材の内部欠陥の計測に感度が高い。したがって、被検体１０の、低密度の素材で構成された部分での内部欠陥は、中性子による３次元ＣＴ像や３次元画像再構成データＤ１０４から高い精度で検出できる。 By executing S106, a neutron three-dimensional CT image of the subject 10 and three-dimensional image reconstruction data D104, which is data of the three-dimensional CT image, are obtained. If the subject 10 has an internal defect, it is represented as a hollow portion of the subject 10 in the three-dimensional CT image. As mentioned above, neutrons have a high transmission attenuation rate for relatively low-density members such as resins and new materials such as carbon fiber reinforced plastics (CFRP), so they are sensitive to measuring internal defects in low-density members. is high. Therefore, an internal defect in a portion of the subject 10 made of a low-density material can be detected with high accuracy from the neutron three-dimensional CT image or the three-dimensional image reconstruction data D104.
以上の処理により、被検体１０のＸ線による３次元画像再構成データＤ１０２と中性子による３次元画像再構成データＤ１０４が得られたら、Ｓ１０７を実行する。 After obtaining the X-ray three-dimensional image reconstruction data D102 and the neutron three-dimensional image reconstruction data D104 of the subject 10 through the above processing, S107 is executed.
Ｓ１０７では、画像処理用計算機１７が、被検体１０のＸ線による３次元画像再構成データＤ１０２と中性子による３次元画像再構成データＤ１０４とを用いて、被検体１０のＸ線による３次元ＣＴ像と中性子による３次元ＣＴ像とを重ね合わせる。画像処理用計算機１７は、Ｘ線による３次元ＣＴ像と中性子による３次元ＣＴ像との位置が互いに一致するように、これらのＣＴ像に付けられたマーカーを位置の基準にして、これらのＣＴ像を互いに重ね合わせる。ＣＴ像の重ね合わせは、既存の方法で実施することができる。
In S107, the
Ｓ１０７を実行することにより、被検体１０のＸ線による３次元ＣＴ像と中性子による３次元ＣＴ像とを重ね合わせた３次元ＣＴ像と、この３次元ＣＴ像のデータである３次元画像重ね合わせデータＤ１０５が得られる。 By executing S107, a three-dimensional CT image obtained by superimposing a three-dimensional CT image of the subject 10 using X-rays and a three-dimensional CT image using neutrons, and a three-dimensional image superimposing data of the three-dimensional CT images are obtained. Data D105 is obtained.
Ｓ１０８では、画像処理用計算機１７が、３次元画像重ね合わせデータＤ１０５を被検体１０の健全品のデータと比較する。健全品のデータは、被検体１０の健全品での３次元ＣＴ像に相当するデータであり、被検体１０のＣＡＤデータや、健全だとわかっている被検体１０（または、健全だとわかっている複数の被検体１０の平均値）から予め得ることができる。これらのデータの比較は、画像（ＣＴ像）の輝度を利用する方法など、既存の方法を用いて実施することができる。
In S<b>108 , the
Ｓ１０９では、画像処理用計算機１７が、Ｓ１０８での比較結果を基に、被検体１０の健全性を判定する。画像処理用計算機１７は、被検体１０と健全品との差が予め定めた閾値以下であれば、被検体１０には内部欠陥がなく、被検体１０が設計基準を満たしており健全であると判定する。Ｓ１０９で画像処理用計算機１７が被検体１０に内部欠陥がないと判定した場合は、Ｓ１１０に進み、被検体１０に内部欠陥があると判定した場合は、Ｓ１１３に進む。
In S109, the
Ｓ１１０では、被検体１０に内部欠陥がないと判定されたので、搬送コンベア８が、被検体１０をＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置から搬出する。
In S110, it is determined that the subject 10 has no internal defect, so the
Ｓ１１１では、装置全体制御計算機１８が、Ｘ線・中性子ハイブリッド撮像装置から搬出された被検体１０の数と検査すべき被検体１０の数が一致するか否かを調べて、検査すべき全ての被検体１０を検査したか否かを判定する。全ての被検体１０を検査していないと判定した場合は、Ｓ１１２に進む。
In S111, the apparatus
Ｓ１１２では、Ｓ１００と同様にして、次に検査する被検体１０がＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置に搬入される。次に検査する被検体１０は、検査が終了した被検体１０の搬出に続いて連続的に搬入される。Ｘ線・中性子ハイブリッド撮像装置は、Ｓ１１１または後述するＳ１１５で検査すべき全ての被検体１０を検査したと判定するまで、被検体１０の搬入を繰り返す。
In S112, similarly to S100, the subject 10 to be inspected next is carried into the X-ray/neutron hybrid imaging apparatus.
Ｓ１１３は、Ｓ１０９で画像処理用計算機１７が被検体１０に内部欠陥があると判定した場合の処理である。Ｓ１１３では、画像処理用計算機１７が、被検体１０の内部欠陥の特性量を計算して求める。内部欠陥の特性量とは、内部欠陥の３次元形状、体積、及び位置などの、内部欠陥に関する物理量である。被検体１０の内部欠陥の特性量を求めることで、被検体１０の製造条件と発生した内部欠陥との関係を調べることができる。
S113 is processing when the
Ｓ１１４では、搬送コンベア８が、被検体１０をＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置から搬出する。Ｓ１１４で搬出される被検体１０は、内部欠陥がある被検体１０である。
In S114, the
Ｓ１１５では、Ｓ１１１と同様に、装置全体制御計算機１８が、Ｘ線・中性子ハイブリッド撮像装置から搬出された被検体１０の数と検査すべき被検体１０の数が一致するか否かを調べて、検査すべき全ての被検体１０を検査したか否かを判定する。全ての被検体１０を検査していないと判定した場合は、Ｓ１１６に進む。
In S115, as in S111, the apparatus
Ｓ１１６では、Ｓ１１２と同様に、次に検査する被検体１０がＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置に搬入される。次に検査する被検体１０は、検査が終了した被検体１０の搬出に続いて連続的に搬入される。Ｘ線・中性子ハイブリッド撮像装置は、Ｓ１１１またはＳ１１５で検査すべき全ての被検体１０を検査したと判定するまで、被検体１０の搬入を繰り返す。
In S116, similarly to S112, the subject 10 to be inspected next is carried into the X-ray/neutron hybrid imaging apparatus.
Ｓ１０１にて被検体１０（１０ａ）をＸ線照射位置（図１の被検体１０ａの位置）に搬送するときに、搬送コンベア８が、被検体１０と異なる被検体１０ｂを中性子照射位置（図１の被検体１０ｂの位置）に搬送し、Ｓ１０２にて被検体１０ａをＸ線で撮像するときに、中性子照射位置に搬送した被検体１０ｂを中性子で撮像してもよい。Ｓ１０４にて被検体１０（１０ｂ）を中性子照射位置（図１の被検体１０ｂの位置）に搬送するときに、搬送コンベア８が、被検体１０と異なる被検体（１０ａ）をＸ線照射位置（図１の被検体１０ａの位置）に搬送し、Ｓ１０５にて被検体１０ｂを中性子で撮像するときに、Ｘ線照射位置に搬送した被検体１０ａをＸ線で撮像してもよい。
When the subject 10 (10a) is transported to the X-ray irradiation position (the position of the subject 10a in FIG. 1) in S101, the
本実施例によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置では、電子加速管共通部２が、Ｘ線を発生させるための電子線加速管Ｘ線源部４と、中性子を発生させるための電子線加速管中性子源部６とに分岐し、電子線軌道制御用電磁石３が、ミリ秒オーダーで電子線の軌道を変えて電子線加速管Ｘ線源部４と電子線加速管中性子源部６とに電子線を分配する。このため、本実施例によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置は、被検体１０ａへのＸ線の照射と、この被検体と異なる被検体１０ｂへの中性子の照射とを、ミリ秒オーダーで切り替えることができ、任意の被検体１０ａに対するＸ線での撮像とこれとは別の被検体１０ｂに対する中性子での撮像とを同一の検査時間内で実施することができる。
In the X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to the present embodiment, the electron accelerator
本実施例によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置では、１つの被検体へのＸ線の照射と中性子の照射は、搬送コンベア８で被検体を移動させることで切り替えることができるので、１つの被検体に対して短時間でＸ線での撮像と中性子での撮像を実施できる。
In the X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to the present embodiment, X-ray irradiation and neutron irradiation to one subject can be switched by moving the subject on the
本実施例によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置では、Ｘ線での撮像で得られた３次元ＣＴ像と中性子での撮像で得られた３次元ＣＴ像とを互いに重ね合わされるので（Ｓ１０７）、被検体１０のＸ線で検出した内部欠陥と中性子で検出した内部欠陥とを１つの３次元ＣＴ像に表示できる。 In the X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to this embodiment, the three-dimensional CT image obtained by X-ray imaging and the three-dimensional CT image obtained by neutron imaging are superimposed on each other (S107). An internal defect detected by X-rays and an internal defect detected by neutrons of the subject 10 can be displayed in one three-dimensional CT image.
本実施例によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置は、上記のような構成を備え、低密度の素材と高密度の素材を備える被検体１０に対し、短い時間間隔で連続的に、低密度の素材の部分と高密度の素材の部分の両方の内部を非破壊で検査できる。
The X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to the present embodiment has the configuration described above, and continuously scans the
なお、以上の実施例では、Ｘ線での撮像の後に中性子での撮像を実施したが、本実施例によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置は、中性子での撮像の後にＸ線での撮像を実施してもよい。 In the above embodiments, neutron imaging is performed after X-ray imaging, but the X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to this embodiment performs X-ray imaging after neutron imaging. You may
図４は、本発明の実施例２によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置の構成を示す上面図である。以下では、本実施例によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置について、実施例１による装置と異なる構成を主に説明する。
実施例１によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置は、電子加速管共通部２が他端（終端）で２つの加速管（電子線加速管Ｘ線源部４と電子線加速管中性子源部６）に分岐するが、本実施例による装置は、電子加速管共通部２が他端（終端）で３つの加速管（２つの電子線加速管Ｘ線源部４、４ｃと電子線加速管中性子源部６）に分岐する。本実施例による装置は、さらに回転テーブル９ｃを備え、Ｘ線検出部として、さらにＸ線検出用コリメータ１１ｃ、Ｘ線検出器１２ｃ、及びＸ線検出データ処理回路１３ｃを備える。
In the X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to Example 1, the electron accelerator tube
電子線加速管Ｘ線源部４ｃは、電子加速管共通部２の他端（終端）にある分岐部で電子加速管共通部２に接続する。
The electron accelerator tube
電子線軌道制御用電磁石３は、電子制御により磁場の強度分布が変化して電子線の軌道を変えることで、電子加速管共通部２から分岐した電子線加速管Ｘ線源部４と電子線加速管Ｘ線源部４ｃと電子線加速管中性子源部６とに電子線を分配する。
The electron beam
電子線加速管Ｘ線源部４ｃは、他端（終端）にＸ線発生ターゲット部５ｃが接続され、電子加速管共通部２から分配された電子線を加速してＸ線発生ターゲット部５ｃに照射する。
The electron beam acceleration tube
Ｘ線発生ターゲット部５ｃは、例えばタングステンで構成され、電子線が照射されるとＸ線を発生する。
The X-ray
回転テーブル９ｃは、撮像対象である被検体１０ｃを載置する。図４に示した例では、被検体１０ｃは、Ｘ線により撮像される。 A subject 10c to be imaged is placed on the rotary table 9c. In the example shown in FIG. 4, the subject 10c is imaged with X-rays.
搬送コンベア８は、被検体１０ｃが載置された回転テーブル９ｃを、Ｘ線発生ターゲット部５ｃで発生したＸ線が被検体１０ｃを照射する位置に搬送する。
The
Ｘ線検出器１２ｃは、Ｘ線発生ターゲット部５ｃに対向する位置に設置され、被検体１０ｃにＸ線を照射して得られた撮像画像を取得する。
The
Ｘ線検出用コリメータ１１ｃは、Ｘ線発生ターゲット部５ｃに対向する位置で、Ｘ線検出器１２ｃの前面とＸ線発生ターゲット部５ｃとの間に設置される。
The
Ｘ線検出データ処理回路１３ｃは、Ｘ線検出器１２ｃが取得した撮像画像をデジタル化し、撮像データ（Ｘ線投影データ）を取得する。
The X-ray detection
被検体１０ｃは、Ｘ線発生ターゲット部５ｃとＸ線検出用コリメータ１１ｃとの間に搬送される。
The subject 10c is transported between the X-ray
画像処理用計算機１７は、Ｘ線検出データ処理回路１３ｃが取得したＸ線投影データに対して画像の再構成処理を実施し、被検体１０ｃのＸ線による３次元ＣＴ像を生成する。
The
被検体１０は、搬送コンベア８に搬送され、初めに被検体１０ａの位置でＸ線により撮像され、次に被検体１０ｂの位置でＸ線により撮像され、最後に被検体１０ｃの位置で中性子により撮像される。
The subject 10 is conveyed to the
本実施例によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置では、被検体１０に対して２つのエネルギーレベルのＸ線を照射することで、２つのエネルギーレベルのＸ線で被検体１０を撮像する。本実施例によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置では、Ｘ線発生ターゲット部５とＸ線発生ターゲット部５ｃに入射する電子線のエネルギーレベルが互いに異なるようにし、Ｘ線発生ターゲット部５とＸ線発生ターゲット部５ｃで発生するＸ線のエネルギーレベルが互いに異なるようにすることで、被検体１０に対して２つのエネルギーレベルのＸ線を照射する。被検体１０は、図４の被検体１０ａの位置に置かれているときと被検体１０ｃの位置に置かれているときとで、照射されるＸ線のエネルギーレベルが異なる。
In the X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to this embodiment, the
Ｘ線発生ターゲット部５とＸ線発生ターゲット部５ｃに入射する電子線のエネルギーレベルが互いに異なるようにするには、例えば、次のような方法がある。Ｘ線発生ターゲット部５ｃの電子線が入射する部分の前に遮蔽板を設置し、Ｘ線発生ターゲット部５ｃに入射する電子線のエネルギー分布を変えることで、Ｘ線発生ターゲット部５に入射する電子線のエネルギーレベルとＸ線発生ターゲット部５ｃに入射する電子線のエネルギーレベルとが互いに異なるようにすることができる。
In order to make the energy levels of the electron beams incident on the X-ray
図４に示した例では電子加速管共通部２が３つの加速管（２つの電子線加速管Ｘ線源部４、４ｃと電子線加速管中性子源部６）に分岐したが、電子加速管共通部２は、他端（終端）で、３つ以上の加速管に分岐してもよい。但し、分岐した３つ以上の加速管のうち、少なくとも１つは、電子線加速管Ｘ線源部であり、少なくとも１つは、電子線加速管中性子源部である。電子線軌道制御用電磁石３は、電子加速管共通部２から分岐した３つ以上の加速管のそれぞれに電子線を分配する。
In the example shown in FIG. 4, the electron acceleration tube
電子線加速管Ｘ線源部は、他端（終端）にＸ線発生ターゲット部が接続される。電子線加速管中性子源部は、他端（終端）に中性子発生ターゲット部が接続される。複数のＸ線発生ターゲット部で発生するＸ線のエネルギーレベルは、互いに異なる。複数の中性子発生ターゲット部で発生する中性子のエネルギーレベルは、互いに異なる。 The electron beam acceleration tube X-ray source section is connected to the X-ray generation target section at the other end (terminus). The neutron generation target section is connected to the other end (terminus) of the electron beam accelerator tube neutron source section. Energy levels of X-rays generated by the plurality of X-ray generation targets are different from each other. The energy levels of neutrons generated at the plurality of neutron generation target portions are different from each other.
このような構成により、本実施例によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置は、１つの被検体１０に対して複数のエネルギーレベルのＸ線を照射して撮像することと、１つの被検体１０に対して複数のエネルギーレベルの中性子を照射して撮像することのうち、一方または両方を実施できる。 With such a configuration, the X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to the present embodiment can irradiate one subject 10 with X-rays of a plurality of energy levels and perform imaging. one or both of irradiating and imaging with neutrons at multiple energy levels.
本実施例によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置では、１つの被検体１０に対して複数のエネルギーレベルの放射線（Ｘ線と中性子）で撮像することができる。複数のエネルギーレベルの放射線で被検体１０を撮像すると、放射線のエネルギーレベルに応じて分解能が互いに異なる撮像画像を得ることができ、密度の異なる複数の素材で構成された被検体１０に対して、内部欠陥を高精度で検出できる。 The X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to this embodiment can image one subject 10 with radiation (X-rays and neutrons) of a plurality of energy levels. When the subject 10 is imaged with radiation having a plurality of energy levels, captured images having different resolutions can be obtained according to the energy levels of the radiation. Internal defects can be detected with high accuracy.
実施例１では、Ｘ線及び中性子で被検体１０のＣＴ像を生成し、被検体１０の健全性（内部欠陥の有無）を判定する例（図３）を示した。本実施例では、Ｘ線及び中性子で生成する被検体１０の撮像画像として透過像（被検体１０を平面に投影した画像）を生成し、透過像を用いて被検体１０の健全性を判定する例を示す。被検体１０の構造によっては、透過像のみで被検体１０の内部欠陥の有無を判定できる。
In Example 1, an example (FIG. 3) of generating a CT image of the subject 10 using X-rays and neutrons and determining the soundness (presence or absence of internal defects) of the subject 10 was shown. In this embodiment, a transmission image (an image of the
本実施例によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置は、実施例１によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置（図１）と同様の構成を備える。 The X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to the present embodiment has the same configuration as the X-ray/neutron hybrid imaging apparatus (FIG. 1) according to the first embodiment.
図５は、本実施例によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置が、Ｘ線及び中性子で被検体の透過像を撮像し、透過像で被検体の健全性を判定する処理フローの例を示す図である。図５には、図３と同様に、１つの被検体１０が回転テーブル９に載置され、初めにＸ線により撮像され、次に中性子により撮像される処理のフローを示している。以下では、図５の処理フローについて、図３と異なる処理を主に説明する。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a processing flow in which the X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to the present embodiment captures a transmitted image of the subject using X-rays and neutrons, and determines the soundness of the subject from the transmitted image. be. As in FIG. 3, FIG. 5 shows the flow of processing in which one
Ｓ１０２で、被検体１０を回転させて被検体１０にＸ線を照射し、Ｘ線で被検体１０を撮像することにより、予め指定した回転角度での被検体１０のＸ線による透過像と、この透過像を表すＸ線透過像データＤ３０１を取得する。 In S102, the subject 10 is rotated to irradiate the subject 10 with X-rays, and the subject 10 is imaged with the X-rays to obtain an X-ray transmission image of the subject 10 at a predetermined rotation angle, X-ray transmission image data D301 representing this transmission image is acquired.
Ｓ１０５で、被検体１０を回転させて被検体１０に中性子を照射し、中性子で被検体１０を撮像することにより、予め指定した回転角度での被検体１０の中性子による透過像と、この透過像を表す中性子透過像データＤ３０２を取得する。 In S105, the subject 10 is rotated to irradiate the subject 10 with neutrons, and the subject 10 is imaged with neutrons. Neutron transmission image data D302 representing is acquired.
実施例１でのＳ１０３とＳ１０６（３次元ＣＴ像の生成）は、本実施例では実施しない。 S103 and S106 (3D CT image generation) in the first embodiment are not performed in this embodiment.
Ｓ３０１は、実施例１でのＳ１０７に対応する。Ｓ３０１では、画像処理用計算機１７が、Ｓ１０２で取得した被検体１０のＸ線透過像データＤ３０１と、Ｓ１０５で取得した被検体１０の中性子透過像データＤ３０２とを用いて、同一の回転角度における被検体１０のＸ線による透過像と中性子による透過像とを重ね合わせる。画像処理用計算機１７は、Ｘ線による透過像と中性子による透過像との位置が互いに一致するように、これらの透過像に付けられたマーカーを位置の基準にして、これらの透過像を互いに重ね合わせる。透過像の重ね合わせは、既存の方法で実施することができる。
S301 corresponds to S107 in the first embodiment. In S301, the
Ｓ３０１を実行することにより、同一の回転角度における被検体１０のＸ線による透過像と中性子による透過像とを重ね合わせた透過像と、この透過像のデータである透過像重ね合わせデータＤ３０３が得られる。 By executing S301, a transmission image obtained by superimposing a transmission image by X-rays and a transmission image by neutrons of the subject 10 at the same rotation angle, and transmission image superimposed data D303, which is data of the transmission images, are obtained. be done.
Ｓ３０２は、実施例１でのＳ１０８に対応する。Ｓ３０２では、画像処理用計算機１７が、透過像重ね合わせデータＤ３０３を被検体１０の健全品のデータと比較する。健全品のデータは、透過像重ね合わせデータＤ３０３と同じ回転角度における、被検体１０の健全品での透過像に相当するデータであり、被検体１０のＣＡＤデータや、健全だとわかっている被検体１０（または、健全だとわかっている複数の被検体１０の平均値）から予め得ることができる。これらのデータの比較は、画像（透過像）の輝度を利用する方法など、既存の方法を用いて実施することができる。
S302 corresponds to S108 in the first embodiment. In S<b>302 , the
Ｓ１０９では、実施例１と同様に、画像処理用計算機１７が、Ｓ３０２での比較結果を基に、被検体１０の健全性を判定する。
In S109, as in the first embodiment, the
Ｓ１０９以後の処理は、実施例１での処理と同様である。但し、Ｓ１１３で画像処理用計算機１７が計算して求める被検体１０の内部欠陥の特性量は、内部欠陥の透過像での２次元形状、透過像での面積、及び位置などである。
The processing after S109 is the same as the processing in the first embodiment. However, the characteristic quantity of the internal defect of the subject 10 calculated by the
なお、Ｓ１０２とＳ１０５では、回転テーブル９は、３６０°回転しなくてもよく、予め指定した回転角度での被検体１０の透過像が撮像できる角度だけ回転してもよい。
In S102 and S105, the
本実施例では、被検体１０のＸ線及び中性子による透過像を用いて被検体１０の健全性を判定するので、画像の再構成処理を実施して被検体１０の３次元ＣＴ像を生成する時間を省くことができ、より高速に被検体１０の内部を検査できる。さらに、回転テーブル９を３６０°回転させなければ、回転テーブル９の回転に要する時間を短縮でき、さらに高速に被検体１０の内部を検査できる。 In this embodiment, since the soundness of the subject 10 is determined using X-ray and neutron transmission images of the subject 10, image reconstruction processing is performed to generate a three-dimensional CT image of the subject 10. Time can be saved, and the inside of the subject 10 can be inspected at a higher speed. Furthermore, if the rotary table 9 is not rotated by 360°, the time required for rotating the rotary table 9 can be shortened, and the inside of the subject 10 can be inspected at high speed.
本実施例によるＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置は、低密度の素材と高密度の素材を備える被検体に対して、上記のようにして、さらに短い時間間隔で連続的に、低密度の素材の部分と高密度の素材の部分の両方の内部を非破壊で検査できる。 The X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to the present embodiment continuously scans the object including the low-density material and the high-density material at shorter time intervals as described above. Allows non-destructive inspection of the interior of both parts and parts of dense material.
なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記の実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明は、必ずしも説明した全ての構成を備える態様に限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、削除したり、他の構成を追加・置換したりすることが可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible. For example, the above embodiments have been described in detail in order to facilitate understanding of the present invention, and the present invention is not necessarily limited to aspects having all the described configurations. Also, part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment. It is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Moreover, it is possible to delete a part of the configuration of each embodiment, or to add or replace another configuration.
１…電子発生源、２…電子加速管共通部、３…電子線軌道制御用電磁石、４、４ｃ…電子線加速管Ｘ線源部、５、５ｃ…Ｘ線発生ターゲット部、６…電子線加速管中性子源部、７…中性子発生ターゲット部、８…搬送コンベア、９、９ａ、９ｂ、９ｃ…回転テーブル、１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ…被検体、１１、１１ｃ…Ｘ線検出用コリメータ、１２、１２ｃ…Ｘ線検出器、１３、１３ｃ…Ｘ線検出データ処理回路、１４…中性子検出用コリメータ、１５…中性子検出器、１６…中性子検出データ処理回路、１７…画像処理用計算機、１８…装置全体制御計算機、１９…上下方向駆動機構。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...
Claims (5)
前記第１の加速管の一端に接続され、前記電子線が照射されるとＸ線を発生するＸ線発生ターゲット部と、
前記第２の加速管の一端に接続され、前記電子線が照射されると中性子を発生する中性子発生ターゲット部と、
前記Ｘ線発生ターゲット部に対向する位置に設置されたＸ線検出器と、
前記中性子発生ターゲット部に対向する位置に設置された中性子検出器と、
前記電子加速管の分岐部に設置され、磁場の強度分布が変化することにより、前記第１の加速管への前記電子線の分配と前記第２の加速管への前記電子線の分配とを切り替える電磁石と、
被検体を搬送する搬送コンベアと、
を備え、
前記Ｘ線発生ターゲット部は、前記搬送コンベアで搬送された前記被検体にＸ線を照射し、
前記中性子発生ターゲット部は、前記搬送コンベアで搬送された前記被検体に中性子を照射し、
前記Ｘ線検出器は、前記被検体にＸ線を照射して得られたＸ線による撮像画像を取得し、
前記中性子検出器は、前記被検体に中性子を照射して得られた中性子による撮像画像を取得し、
前記Ｘ線検出器が前記被検体の前記Ｘ線による撮像画像を取得するときに、前記中性子検出器は、前記Ｘ線検出器が撮像画像を取得する前記被検体と異なる前記被検体の前記中性子による撮像画像を取得し、
前記中性子検出器が前記被検体の前記中性子による撮像画像を取得するときに、前記Ｘ線検出器は、前記中性子検出器が撮像画像を取得する前記被検体と異なる前記被検体の前記Ｘ線による撮像画像を取得する、
ことを特徴とするＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置。 an electron acceleration tube having one end connected to an electron source, the other end branched into a first acceleration tube and a second acceleration tube, and accelerating electrons generated by the electron source to form an electron beam;
an X-ray generation target unit connected to one end of the first acceleration tube and configured to generate X-rays when irradiated with the electron beam;
a neutron generation target unit that is connected to one end of the second acceleration tube and generates neutrons when irradiated with the electron beam;
an X-ray detector installed at a position facing the X-ray generation target;
a neutron detector installed at a position facing the neutron generation target;
The distribution of the electron beams to the first acceleration tube and the distribution of the electron beams to the second acceleration tube are controlled by changing the intensity distribution of the magnetic field. a switching electromagnet;
a conveyer for conveying the subject;
with
The X-ray generation target unit irradiates the subject transported by the transport conveyor with X-rays ,
The neutron generation target unit irradiates the subject transported by the transport conveyor with neutrons ,
The X-ray detector acquires an X-ray image obtained by irradiating the subject with X-rays,
The neutron detector acquires an image captured by neutrons obtained by irradiating the subject with neutrons,
When the X-ray detector acquires the X-ray image of the subject, the neutron detector detects the neutrons of the subject different from the subject from which the X-ray detector acquires the image. Acquire an image captured by
When the neutron detector acquires an image of the subject by the neutrons, the X-ray detector detects the X-rays of the subject different from the subject from which the neutron detector acquires the image. acquire a captured image,
An X-ray/neutron hybrid imaging device characterized by:
請求項１に記載のＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置。 By superimposing the X-ray image of the subject and the neutron image of the subject to obtain superimposed data, and comparing the superimposed data with pre-obtained healthy product data of the subject. a calculator configured to determine the health of the subject;
The X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to claim 1 .
前記被検体の前記Ｘ線による撮像画像から、前記被検体のＸ線による３次元ＣＴ像を生成し、
前記被検体の前記中性子による撮像画像から、前記被検体の中性子による３次元ＣＴ像を生成し、
前記被検体の前記Ｘ線による３次元ＣＴ像と前記被検体の前記中性子による３次元ＣＴ像とを重ね合わせて前記重ね合わせデータを得る、
請求項２に記載のＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置。 The calculator is
generating an X-ray three-dimensional CT image of the subject from the X-ray image of the subject;
generating a three-dimensional CT image of the subject using neutrons from the image captured by the neutrons of the subject;
Obtaining the superimposed data by superimposing the three-dimensional CT image of the subject by the X-ray and the three-dimensional CT image of the subject by the neutron;
The X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to claim 2 .
前記被検体の前記Ｘ線による撮像画像として、予め指定した回転角度での前記被検体のＸ線による透過像を得て、
前記被検体の前記中性子による撮像画像として、前記回転角度での前記被検体の中性子による透過像を得て、
前記被検体の前記Ｘ線による透過像と前記被検体の前記中性子による透過像とを重ね合わせて前記重ね合わせデータを得る、
請求項２に記載のＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置。 The calculator is
obtaining an X-ray transmission image of the subject at a predetermined rotation angle as the X-ray captured image of the subject;
Obtaining a neutron transmission image of the subject at the rotation angle as an image captured by the neutrons of the subject,
obtaining the overlay data by superimposing the X-ray transmission image of the subject and the neutron transmission image of the subject;
The X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to claim 2 .
前記他端で分岐した前記加速管のうち、１つは、前記第１の加速管であり、他の１つは、前記第２の加速管であり、残りは、一端に前記Ｘ線発生ターゲット部または前記中性子発生ターゲット部が接続され、
前記電磁石は、前記他端で分岐した前記加速管のそれぞれへの前記電子線の分配を切り替える、
請求項１に記載のＸ線・中性子ハイブリッド撮像装置。 the electron acceleration tube branches into three or more acceleration tubes at the other end;
One of the acceleration tubes branched at the other end is the first acceleration tube, the other one is the second acceleration tube, and the rest are the X-ray generation targets at one end. section or the neutron generation target section is connected,
the electromagnet switches distribution of the electron beam to each of the accelerating tubes branched at the other end;
The X-ray/neutron hybrid imaging apparatus according to claim 1 .
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