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オブジェクトの有効原子番号を測定するデバイス及びその方法

国内特許コード P150011792
掲載日 2015年3月30日
出願番号 特願2014-516186
公表番号 特表2014-523528
登録番号 特許第5890899号
出願日 平成24年12月28日(2012.12.28)
公表日 平成26年9月11日(2014.9.11)
登録日 平成28年2月26日(2016.2.26)
国際出願番号 CN2012087849
国際公開番号 WO2013097768
国際出願日 平成24年12月28日(2012.12.28)
国際公開日 平成25年7月4日(2013.7.4)
優先権データ
  • 201110457151.6 (2011.12.30) CN
発明者
  • 李 樹偉
  • 陳 志強
  • 李 元景
  • 趙 自然
  • 劉 以農
  • 張 清軍
  • 朱 維斌
  • 王 義
  • 趙 書清
  • 張 文劍
出願人
  • 同方威視技術股▲分▼有限公司
  • 清華大学
発明の名称 オブジェクトの有効原子番号を測定するデバイス及びその方法
発明の概要 オブジェクトの有効原子番号を測定する方法及びデバイスを提供する。本発明のデバイスは、第1のエネルギーの第1のX線ビーム及び第2のエネルギーの第2のX線ビームを発生する放射線源と、被検体を透過した第1のX線ビーム及び第2のX線ビームを受光して第1の検出値及び第2の検出値を生成するチェレンコフー検出器と、第1の検出値及び第2の検出値に基づいて被検体の有効原子番号を得るデータ処理装置と、を備える。チェレンコフー検出器が、特定の閾値以下でのX線ビームによる影響を取り除くことができるので、物質の識別の正確度を向上させることができる。
従来技術、競合技術の概要



X線検査システムにおいては、X線源及び対応した検出器が含まれ、被検体が両者の間に介在している。視準されたX線ビームは、被検体を通して検出器に到達する。検出器の出力信号の大きさは、検出器に到達したX線の強度を反映している。この信号を解析することによって、被検体の情報が得られる。





X線が物質との相互作用の形態は、主に、光電効果、コンプトン効果及び電子対効果の三種がある。光電効果は、その断面が物質原子番号の3乗~5乗に略正比例する。コンプトン効果は、その作用断面が物質有効原子番号に略正比例する。電子対効果は、その作用断面が物質有効原子番号の2乗に略正比例する。





光電効果は、X線エネルギーが0.5MeVより低い場合には支配的であり、又は比較的に大きい作用断面を有する。異なる物質の質量減衰係数がその有効原子番号との相関性が強い。X線エネルギーの上昇につれ、1MeVの付近には、コンプトン効果が支配的であり、異なる物質の質量減衰係数がその有効原子番号との相関性が弱い。X線エネルギーが1.02MeVより大きい場合、電子対効果が出始まる。また、X線エネルギーが大きいほど、電子対効果の断面が次第に大きくなる。異なる物質の質量減衰係数がその有効原子番号との相関性も次第に増して行く。





こうして、エネルギーが異なる二組のX線ビームを用いて、オブジェクトに対して検出を行うことができる。この両組のX線信号を解析したことで、オブジェクトの有効原子番号情報が得られる。質量または厚みが大きいオブジェクトを検出しようとする場合、MeVオーダーのX線ビームが必要とされる。高エネルギーのダブルパワーX線ビームを用いた物質識別において、一組のエネルギーの低い(例えば、1MeVの付近)質量減衰係数が被検体物質の有効原子番号との相関性が小さいが、エネルギーの高いX線ビーム(例えば、6MeV付近)の質量減衰係数が被検物質の有効原子番号との相関性が大きい。この両種類のエネルギーのX線ビームが検出器内で発生した信号を解析することによって、被検体の有効原子番号情報を得ることができる。例えば、コンプトン効果及び電子対効果の断面の大きさが原子番号との相関性が異なっていることを利用して、物質有効原子番号の識別を実現することができる。





現在、MeVオーダーのX線検査分野において、主に電子加速器がX線源とされる。MeVオーダーまで加速した電子ビームを用いて重金属ターゲットにボンバードし、制動放射によるX線が生じる。典型的なX線ビームのエネルギー分布の一つであるエネルギースペクトルの特徴は、0から電子ビームのエネルギーまで分布し、エネルギースペクトルのピーク値が0.4MeVの付近にあることである。低エネルギー部分のX線ビームは、光電効果が物質識別效果と干渉してしまうため、「フィルタ」の追加等の方法でこの部分のX線フォトンの数量を低下させることも可能なものの、特定エネルギー閾値以下のX線ビームによる物質識別への干渉を完全に排除し難いこともあり、X線ビーム全体の強度等を低下させるようなマイナス影響も発生してしまう。

産業上の利用分野



本発明の実施例は、安全検査に関するものであり、特に物質の有効原子番号を測定するデバイス及びその方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
オブジェクトの有効原子番号を測定するデバイスであって、
第1のエネルギーの第1のX線ビーム及び第2のエネルギーの第2のX線ビームを発生する放射線源と、
被検体を透過した第1のX線ビーム及び第2のX線ビームを受光して第1の検出値及び第2の検出値を生成するチェレンコフー検出器と、
第1の検出値及び第2の検出値に基づいて、被検体の有効原子番号を得るデータ処理装置と、
を備え、
前記チェレンコフー検出器は、放射体と、光電変換部と、補助回路と、を備え、
前記放射体は、シールド層で覆われており、カップリング接続した第1の部分及び前記第1の部分に垂直な第2の部分を有するL字形を有し、入射したX線ビームを受光してチェレンコフー光を発生し、
前記光電変換部は、L字形の前記放射体の一方の支路である前記第1の部分の一端に設けられ、前記チェレンコフー光を検出して電気信号を生成し、
前記補助回路は、前記電気信号に基づいて、前記第1の検出値及び前記第2の検出値を生成し、
X線ビームは、L字形の前記放射体の他方の支路である前記第2の部分に略平行して前記第2の部分に入射し、
前記チェレンコフー光を受光する前記光電変換部の表面は、X線ビームの入射方向と略平行であることを特徴とするデバイス。

【請求項2】
前記放射線源は、電子加速器と、ターゲットと、を備え、
前記電子加速器は、エネルギーが異なる電子ビームを発生し、前記ターゲットにボンバードすることによって、前記第1のX線ビーム及び前記第2のX線ビームを発生することを特徴とする請求項1に記載のデバイス。

【請求項3】
前記光電変換部は、光電ダイオードであることを特徴とする請求項1又は2に記載のデバイス。

【請求項4】
前記シールド層は、アルミニウムを含む、請求項1~3のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項5】
前記光電変換部の前記チェレンコフー光を受光する面は、前記放射体を囲むことを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項6】
オブジェクトの有効原子番号を測定する方法であって、
第1のエネルギーの第1のX線ビーム及び第2のエネルギーの第2のX線ビームを発生するステップと、
チェレンコフー検出器で被検体を透過した第1のX線ビーム及び第2のX線ビームを受光して第1の検出値及び第2の検出値を生成するステップと、
第1の検出値及び第2の検出値に基づいて、被検体の有効原子番号を得るステップと、
を含み、
前記チェレンコフー検出器は、放射体と、光電変換部と、補助回路と、を備え、
前記放射体は、シールド層で覆われており、カップリング接続した第1の部分及び前記第1の部分に垂直な第2の部分を有するL字形を有し、入射したX線ビームを受光してチェレンコフー光を発生し、
前記光電変換部は、L字形の前記放射体の一方の支路である前記第1の部分の一端に設けられ、前記チェレンコフー光を検出して電気信号を生成し、
前記補助回路は、前記電気信号に基づいて、前記第1の検出値及び前記第2の検出値を生成し、
X線ビームは、L字形の前記放射体の他方の支路である前記第2の部分に略平行して前記第2の部分に入射し、
前記チェレンコフー光を受光する前記光電変換部の表面は、X線ビームの入射方向と略平行であることを特徴とする方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2014516186thum.jpg
出願権利状態 登録
分野
  • 物理学
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