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JP5340524B2 - 放射線検出器及び放射線検出方法 - Google Patents

放射線検出器及び放射線検出方法 Download PDF

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JP5340524B2 JP2006081268A JP2006081268A JP5340524B2 JP 5340524 B2 JP5340524 B2 JP 5340524B2 JP 2006081268 A JP2006081268 A JP 2006081268A JP 2006081268 A JP2006081268 A JP 2006081268A JP 5340524 B2 JP5340524 B2 JP 5340524B2
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Description

本発明は、エネルギー弁別型の放射線検出器及び放射線検出方法に関するものである。
従来、放射線検出器として、入射した放射線を構成する放射線フォトンのエネルギーに応じて出力信号を生成し、その生成された出力信号を一定時間計数することによって検出するフォトンカウンティング方式のものが知られている。このようなフォトンカウンティング方式の放射線検出器としては、例えば、特許文献１〜３のものがある。
特許文献１の放射線検出装置（放射線検出器）は、半導体センサーで放射線を検出して生成される出力信号を波高弁別し、各ディスクリミネータからの出力にセンサーの光子エネルギー対線量感度依存性に対応した補正を行っている。このような補正を施すことで、半導体センサーの検出可能なエネルギー範囲全体の検出感度の均一化を図っている。また、特許文献２の放射線検出器では、放射線の入射位置毎にエネルギーウインドウ幅の異なるエネルギーウインドウを設定することによって、入射位置に依存したエネルギースペクトルの影響を補正している。更に、特許文献３の放射線検出器では、第１のメインエネルギーウインドウに対応する第１の計数値を、第２のサブエネルギーウインドウに対応する第２の計数値と、第２のサブエネルギーウインドウの幅に対する第１のメインエネルギーウインドウの幅の比に基づいてクロストーク補正している。
特公平７−１１５７５号公報 特開平９−２６９３７７号公報 特開平９−３１８７５５号公報
ところで、上記特許文献１に記載の放射線検出器では、波高弁別した計数値によって半導体センサーの検出エネルギー範囲の検出感度の調整をしているが、放射線の検出は半導体センサーの前記検出エネルギー範囲全体で行っている。また、特許文献２では、放射線検出器への放射線の入射位置に応じた検出エネルギー領域の設定をしているが、これは各入射位置で確実に放射線を検出するためである。また、特許文献３では、Ｔｌ−２０１から出力される放射線とＴｃ−９９ｍから出力される放射線とをそれぞれ検出するエネルギーウインドウ間のクロストークを補正しているが、一つの放射線（例えば、Ｔｌ−２０１から出力される放射線）に対しては一つのエネルギーウインドウで検出している。
一方、近年、放射線照射部から出力される放射線を被検査物に照射して実施する非破壊検査等に適用される放射線検出器では、エネルギー弁別型のものが求められている。エネルギー弁別型の放射線検出器では、放射線検出器に入射する放射線を放射線フォトンのエネルギー値に応じてエネルギー弁別して検出するものである。
このようなエネルギーウインドウ毎の放射線計数値を得る場合の一つの方法としては、各エネルギーウインドウの幅を略一定にすることが考えられる。しかしながら、通常、被検査物に照射される放射線自体がエネルギー特性を有しているので、上記のように等エネルギー間隔で分けたエネルギーウインドウ間には、放射線自体のエネルギー特性に応じた検出感度の差が生じることになる。
そこで、本発明は、複数のエネルギー領域間の検出感度の均一化が図られたエネルギー弁別型の放射線検出器及び放射線検出方法を提供することを目的とする。
本発明に係る放射線検出器は、被検査物に照射され被検査物を通った放射線を複数のエネルギー領域に弁別して検出する放射線検出器であって、入射した放射線が有するエネルギーに応じた出力信号を生成する放射線検出部と、複数のエネルギー領域を分けるためのＮ個（Ｎは１以上の整数）のエネルギー値に対応する第１〜第Ｎの信号弁別閾値によって出力信号を弁別すると共に、その弁別された出力信号を計数することによって複数のエネルギー領域内の所定時間当たりの放射線計数値である領域別計数値を取得する信号処理部と、を備え、被検査物に照射される放射線であって被検査物を通る前の状態の放射線を基準放射線としたとき、第１〜第Ｎの信号弁別閾値は、基準放射線を放射線検出部が検出した場合における複数のエネルギー領域の領域別計数値である基準領域別計数値が略均一になるように設定されていることをを特徴とする。
この構成では、放射線検出部から出力される出力信号を、信号弁別部が第１〜第Ｎの信号弁別閾値によって弁別する。そして、その弁別された出力信号を信号弁別部が更に計数することによって、複数のエネルギー領域の領域別計数値が取得される。これにより、放射線検出部に入射する放射線を、その放射線が有するエネルギーに応じて複数のエネルギー領域に弁別して検出することができる。
ところで、基準放射線は、被検査物に照射される放射線であって被検査物に照射される前の状態の放射線であるので、被検査物を通った放射線を放射線検出器で検出する場合には、複数のエネルギー領域の領域別計数値各々は、対応するエネルギー領域の基準領域別計数値に対して変化することになる。従って、複数のエネルギー領域における検出感度は、基準領域別計数値で決まる。そして、上記放射線検出器では、第１〜第Ｎの信号弁別閾値が、複数のエネルギー領域の基準領域別計数値が略均一になるように設定されているので、複数のエネルギー領域間の検出感度の略均一化が図られている。
更に、本発明に係る放射線検出装置の信号処理部は、第１〜第Ｎの信号弁別閾値によって出力信号を弁別する信号弁別部と、信号弁別部によって弁別された出力信号を計数することによって、第１〜第Ｎの信号弁別閾値毎の所定時間当たりの放射線計数値である閾値別計数値を取得する計数部と、計数部によって取得された閾値別計数値に基づいて領域別計数値を算出する演算部と、信号弁別部における第１〜第Ｎの信号弁別閾値を、複数のエネルギー領域の基準領域別計数値が略均一になるように設定する閾値設定部と、を有することが好ましい。
この構成では、放射線検出部からの出力信号は、信号弁別部において第１〜第Ｎの信号弁別閾値によって弁別された後、計数部によって計数される。従って、第１〜第Ｎの信号弁別閾値各々に対して閾値別計数値を取得できる。そして、演算部が計数部で取得された閾値別計数値に基づいて、第１〜第Ｎの信号弁別閾値で決まる複数のエネルギー領域の領域別計数値を算出するので、複数のエネルギー領域各々の領域別計数値を取得できる。また、信号処理部が有する閾値設定部が、第１〜第Ｎの信号弁別閾値を設定することから、放射線検出器を使用する毎に第１〜第Ｎの信号弁別閾値を設定することが可能である。
このように、信号処理部が閾値設定部を有する本発明に係る放射線検出器では、第１の信号弁別閾値は、Ｎ個のエネルギー値のうち最小のエネルギー値に対応しており、放射線検出部が基準放射線を検出した場合において、第１の信号弁別閾値によって取得される閾値別計数値を、複数のエネルギー領域の個数で除した値を規定値としたとき、閾値設定部は、複数のエネルギー領域の基準領域別計数値が規定値に略一致するように第１〜第Ｎの信号弁別閾値を設定することが好ましい。
第１の信号弁別閾値が最小のエネルギー値に対応しているので、第１の信号弁別閾値に対する閾値別計数値は、第１〜第Ｎの信号弁別閾値に対する閾値別計数値のうちで最大の値になる。よって、上記規定値に基づいて、第１〜第Ｎの信号弁別閾値を設定することで、複数のエネルギー領域毎の基準領域別計数値を大きくすることができる。その結果、検出感度の均一化と共に、検出感度の低下を抑制できる。
また、本発明に係る放射線検出装置が有する信号処理部は、被検査物を通った放射線を放射線検出部が検出する場合に、複数のエネルギー領域毎の被検査物の画像を形成するための領域別画像データを、複数のエネルギー領域の領域別計数値に基づいて作成することが好ましい。本発明に係る放射線検出装置では、複数のエネルギー領域の検出感度が均一化する。そのため、上記のようにして作成された領域別画像データを利用して形成される各エネルギー領域に対する被検査物の画像の画質が画像間で略均一化することになる。
また、信号処理部が信号弁別部、計数部及び演算部を有する本発明に係る放射線検出器では、第１の信号弁別閾値は、Ｎ個のエネルギー値のうち最小のエネルギー値に対応しており、演算部が、複数のエネルギー領域毎の被検査物の画像を形成するための領域別画像データを、複数のエネルギー領域の領域別計数値に基づいて作成し、被検査物の材質情報を抽出した材質識別画像を形成するための材質識別用画像データを、複数の領域別画像データに基づいて作成すると共に、被検査物の形状を示す形状認識画像を形成するための形状認識用画像データを、計数部において取得される第１の信号弁別閾値に対する閾値別計数値に基づいて作成した後、形状認識画像と材質識別画像とを合成した合成画像を形成するための合成画像用画像データを、形状認識用画像データと材質識別用画像データとから作成することが好ましい。
この場合、演算部によって、検出感度の均一化が図られている複数のエネルギー領域の領域別計数値に基づいて領域別画像データが作成される。その結果、各エネルギー領域に対する被検査物の画像を、画像間の画質が略均一化した状態で得ることが可能である。
また、演算部は、複数の領域別画像データを利用して被検査物の材質情報を抽出した材質識別画像を形成するための材質識別用データを作成する。その結果、作成された材質識別用画像データから材質識別画像を得ることができ、結果として、被検査物に含まれる材質の違いを特定することが可能である。
更に、演算部は、第１の信号弁別閾値に対する閾値別計数値に基づいて形状認識用画像データを作成する。第１の信号弁別閾値は最小のエネルギー値に対応しているので、第１の信号弁別閾値に対する閾値別計数値は、第１〜第Ｎの信号弁別閾値に対して取得される閾値別計数値のうちで最大の値となる。よって、形状認識用画像データから形成される形状認識画像によって被検査物の形状を確実に認識可能である。
ところで、複数のエネルギー領域毎の被検査物の画像、及び材質識別画像では、検出エネルギー領域を制限していることから、例えば、閾値別計数値を利用して形成される被検査物の画像に比べればノイズの影響が大きくなる傾向にある。これに対して、本発明に係る放射線検出装置では、演算部が、形状認識用画像データと材質識別用画像データとから合成画像用画像データを作成している。この合成画像用データから形成される合成画像は、形状認識画像と材質識別画像とが合成されているため、被検査物に含まれる材質の異なる部分の形状を確認しながら同時にその部分の材質を特定することが可能である。
また、本発明に係る放射線検出方法は、放射線を検出する放射線検出部と、放射線検出部から出力される出力信号を信号弁弁別閾値によって弁別して計数する信号処理部とを有する放射線検出器によって、被検査物に照射され被検査物を通った放射線を複数のエネルギー領域に弁別して検出する放射線検出方法であって、（１）放射線検出部によって放射線を検出してその検出された放射線が有するエネルギーに応じた出力信号を生成する検出工程と、（２）複数のエネルギー領域を分けるためのＮ個（Ｎは１以上の整数）のエネルギー値に対応する第１〜第Ｎの信号弁別閾値を利用して検出工程で生成された出力信号を信号処理部で弁別する信号弁別工程と、（３）信号弁別工程で弁別された前記出力信号を前記信号処理部において計数することによって複数のエネルギー領域内の所定時間当たりの放射線計数値である領域別計数値を取得する計数値取得工程と、を備え、被検査物に照射される放射線であって被検査物を通る前の状態の放射線を基準放射線としたとき、第１〜第Ｎの信号弁別閾値は、基準放射線を前記検出工程において検出した場合における複数のエネルギー領域の領域別計数値である基準領域別計数値が略均一になるように設定されていることを特徴とする。
この場合、検出工程において生成される出力信号を、信号弁別工程において、信号弁別部が第１〜第Ｎの信号弁別閾値によって弁別する。そして、その弁別された出力信号を計数工程において信号弁別部が更に計数することによって、第１〜第Ｎの信号弁別閾値に対応するエネルギー値で分けられた複数のエネルギー領域の領域別計数値が取得される。そのため、放射線検出部に入射する放射線を、その放射線が有するエネルギーに応じて複数のエネルギー領域に弁別して検出することができる。
ところで、基準放射線は、被検査物に照射される放射線であって被検査物に照射される前の状態の放射線であるので、被検査物を通った放射線を検出工程で検出する場合には、複数のエネルギー領域の領域別計数値各々は、対応するエネルギー領域の基準領域別計数値に対して変化することになる。従って、複数のエネルギー領域における検出感度は、基準領域別計数値で決まることになる。そして、上記方法では、第１〜第Ｎの信号弁別閾値が、複数のエネルギー領域の基準領域別計数値が略均一になるように設定されているので、複数のエネルギー領域間の検出感度の略均一化が図られている。
また、本発明に係る放射線検出方法の計数値取得工程は、信号弁別工程で弁別された出力信号を計数することによって、第１〜第Ｎの信号弁別閾値毎の所定時間当たりの放射線計数値である閾値別計数値を取得する計数工程と、計数工程で取得された閾値別計数値に基づいて領域別計数値を算出する演算工程と、を有することが好ましい。
この場合には、信号弁別工程において第１〜第Ｎの信号弁別閾によって弁別された出力信号が、計数工程において計数されることで、第１〜第Ｎの信号弁別閾値毎の所定時間当たりの放射線計数値である閾値別計数値を取得できる。そして、演算工程において、計数工程で取得された閾値別計数値に基づいて領域別計数値を算出するので、複数のエネルギー領域各々の領域別計数値を取得できる。
また、本発明に係る放射線検出方法では、前記検出工程において放射線検出部が被検査物を通った放射線を検出した場合に、複数のエネルギー領域毎の被検査物の画像を形成するための領域別画像データを、計数値取得工程で取得される領域別計数値に基づいて作成する領域別画像データ作成工程を更に備えることが好ましい。
本発明に係る放射線検出方法では、複数のエネルギー領域の検出感度が均一化する。そのため、上記のようにして作成された領域別画像データを利用して形成される各エネルギー領域に対する被検査物の画像の画質が画像間で略均一化することになる。
更に、計数値取得工程が計数工程及び演算工程を有する本発明に係る放射線検出方法では、第１の信号弁別閾値は、Ｎ個のエネルギー値のうちの最小のエネルギー値に対応しており、検出工程において放射線検出部が被検査物を通った放射線を検出した場合に、被検査物の画像を形成するための画像データを作成する画像データ作成工程を更に備え、画像データ作成工程は、（１）被検査物の形状を示す形状認識画像を形成するための形状認識用画像データを、計数値取得工程において第１の信号弁別閾値によって取得される閾値別計数値に基づいて作成する形状認識用画像データ作成工程と、（２）複数のエネルギー領域毎の被検査物の画像を形成するための領域別画像データを、計数値取得工程で取得される領域別計数値に基づいて作成する領域別画像データ作成工程と、（３）被検査物の材質情報を抽出した材質識別画像を形成するための材質識別用画像データを、領域別画像データ作成工程で作成された複数のエネルギー領域に対応する領域別画像データに基づいて作成する材質識別用画像データ作成工程と、（４）形状認識画像と材質識別画像とを合成した合成画像を形成するための合成画像用画像データを、形状認識用画像データと材質識別用画像データとから作成する合成画像用画像データ作成工程と、有することが好ましい。
この場合、画像データ作成工程の形状認識用画像データ作成工程において、第１の信号弁別閾値に対する閾値別計数値に基づいて形状認識用画像データが作成される。第１の信号弁別閾値は最小のエネルギー値に対応しているので、第１の信号弁別閾値に対する閾値別計数値は、第１〜第Ｎの信号弁別閾値に対して取得される閾値別計数値のうちで最大の値となる。よって、形状認識用画像データから形成される形状認識画像によって被検査物の形状を確実に認識可能である。
また、画像データ作成工程の領域別画像データ作成工程において、検出感度の均一化が図られている複数のエネルギー領域の領域別計数値に基づいて領域別画像データが作成される。その結果、各エネルギー領域に対する被検査物の画像を、画像間の画質が略均一化した状態で得ることが可能である。
更に、画像データ作成工程の材質認識用画像データ作成工程において、複数の領域別画像データを利用して被検査物の材質情報を抽出した材質識別画像を形成するための材質識別用画像データを作成する。その結果、作成された材質識別用画像データから材質識別画像を得ることができ、結果として、被検査物に含まれる材質の違いを特定することが可能である。
ところで、複数のエネルギー領域毎の被検査物の画像、及び材質識別画像では、検出エネルギー領域を制限していることから、例えば、閾値別計数値を利用して形成される被検査物の画像に比べればノイズの影響が大きくなる傾向にある。これに対して、本発明に係る放射線検出方法では、画像データ作成工程の合成画像用画像データ作成工程において、形状認識用画像データと材質識別用画像データとから合成画像用画像データを作成している。この合成画像用画像データから形成される合成画像は、形状認識画像と材質識別画像とが合成されているため、被検査物に含まれる材質の異なる部分の形状を確認しながら同時にその部分の材質を特定することが可能である。
また、本発明に係る放射線検出方法では、第１〜第Ｎの信号弁別閾値を設定する閾値設定工程を更に備え、閾値設定工程は、第１の信号弁別閾値を前記Ｎ個のエネルギー値のうちの最小のエネルギー値に対応するように設定する第１の設定工程と、放射線検出部によって基準放射線を検出して基準放射線のエネルギーに対応した出力信号である基準出力信号を生成する基準放射線検出工程と、信号処理部において第１の信号弁別閾値によって記基準出力信号を弁別して計数することにより、所定時間当たりの放射線計数値である基準計数値を取得する基準計数値取得工程と、信号処理部における信号弁別閾値を変化させながら基準出力信号を信号処理部において弁別して計数することで取得される所定時間当たりの放射線計数値、及び基準計数値を利用して、第１〜第Ｎの信号弁別閾値のうち第２〜第Ｎの信号弁別閾値を設定する第２の設定工程と、を有することが好ましい。
この場合、基準放射線検出工程で生成される基準出力信号を、第１の設定工程で設定した第１の信号弁別閾値によって弁別して計数することで基準計数値を取得する。そして、信号弁別閾値を変化させながら信号処理部において取得される放射線計数値と、前記基準計数値とを利用して第２〜第Ｎの信号弁別閾値を設定する。
基準計数値取得工程で取得される基準計数値は、第１〜第Ｎの信号弁別閾値によって取得される放射線計数値（閾値別計数値）のうち最大の値になる。そのため、複数のエネルギー領域の領域別計数値が略均一になるように設定される第２〜第Ｎの信号弁別閾値を、基準計数値を利用して設定することで、複数のエネルギー領域の検出感度を高めることが可能である。また、信号弁別閾値を変化させながら各信号弁別閾値に対して取得される放射線計数値を利用して第２〜第Ｎの信号弁別閾値を設定しているので、より確実に、複数のエネルギー領域の領域別計数値が略均一になるように設定することが可能である。
上記閾値設定部が有する第２の設定工程は、第２〜第Ｎの信号弁別閾値のうち第ｍの信号弁別閾値（ｍは２〜Ｎの整数）を設定する工程であって、信号処理部における信号弁別閾値を第（ｍ―１）の信号弁別閾値から変化させながら基準出力信号を弁別して計数することで取得される所定時間当たりの放射線計数値と、信号処理部における信号弁別閾値を第（ｍ−１）の信号弁別閾値として基準出力信号を弁別して計数することで取得される所定時間当たりの放射線計数値との差が、基準計数値によって決まる規定値に略一致したときの信号弁別閾値を、第ｍの信号弁別閾値として設定する第ｍの閾値設定工程を有しており、第ｍの閾値設定工程を繰り返すことによって、第２〜第Ｎの信号弁別閾値を設定することが好ましい。
第（ｍ―１）の信号弁別閾値から信号弁別閾値を変化させながら基準出力信号を弁別して取得される放射線計数値と、第（ｍ−１）の信号弁別閾値で基準出力信号を弁別して取得される放射線計数値との差は、その２つの信号弁別閾値に対応するエネルギー値間の領域別計数値に相当する。従って、その領域別計数値が規定値に略一致するように第ｍの信号弁別閾値を決定することで、複数のエネルギー領域の領域別計数値が略一致するように第２〜第Ｎの信号弁別閾値を設定できる。
また、本発明に係る放射線検出方法が有する閾値設定工程の第１の設定工程では、放射線検出部に放射線が入射していない場合において、放射線検出部から出力される出力信号を信号処理部の信号弁別閾値を変化させながら弁別して計数することで取得される所定時間当たりの計数値が基準値以下になったときの信号弁別閾値を第１の信号弁別信号として設定することが好適である。
放射線検出部に放射線を照射していない状態でも放射線検出部から出力信号が出力される場合があり、このような出力信号が信号処理部で計数された計数結果は放射線検出時にはダークカウント値として知られるノイズとなる。上記のように第１の信号弁別閾値を設定することによって、ダークカウント値の影響を低減することが可能であり、放射線のより正確な検出を可能とする。
本発明による放射線検出器及び放射線検出方法によれば、放射線を、複数のエネルギー領域間において略均一な検出感度でエネルギー弁別して検出することができる。
以下、図面を参照して本発明に係る放射線検出器及び放射線検出方法の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る放射線検出器の一実施形態を適用した非破壊検査システムの構成を示すブロック図である。図２は、図１に示した放射線検出器の信号弁別部の構成を示す概略構成図である。図２では、信号弁別部の構成の一部を示している。
非破壊検査システム１は、被検査物２を非破壊検査するものであり、例えば、空港での手荷物検査や、食品中の混入物検査などに利用される。非破壊検査システム１は、被検査物２に照射する放射線を出力する放射線照射部３と、放射線を検出する放射線検出装置４と、被検査物２の検査位置を調整するための位置調整手段５とを含んで構成されている。位置調整手段５は、例えば、被検査物２を保持しながら移動せしめるマニピュレータでもよいし、被検査物２を載置すると共に、放射線の照射方向と略直交する方向に被検査物２を移動可能なステージであってもよい。
放射線照射部３は、例えば、Ｘ線（放射線）を出力するＸ線管（放射線源）である。この放射線照射部３から出力され被検査物２に照射される放射線であって被検査物２を通過する前の状態の放射線を、基準状態の放射線として基準放射線とも称す。放射線照射部３は、Ｘ線管等の放射線源から出力される放射線の波形を整形したり、所望のエネルギー領域を切り出すためのフィルタ等の放射線調整部（不図示）を有していてもよい。このような放射線調整部を備える場合には、放射線源から出力され放射線調整部を通過した放射線が、放射線照射部３から出力される基準放射線となる。この基準放射線は、例えば、図３に示すように、エネルギーが高くなるにつれて放射線フォトン数が減少するようなエネルギー特性を有する。
図１及び図２に示すように、放射線検出装置４は、フォトンカウンティング法によって放射線を検出する放射線検出器６と、放射線検出器６を制御する制御装置７とから構成されている。制御装置７は、キーボード等の入力部７Ａ及びディスプレイ等の出力部７Ｂを有すると共に、ＣＰＵ等を含む制御部７Ｃを有するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）である。制御装置７は、入力部７Ａを利用して放射線検出器６へデータを入力すると共に、放射線検出器６から出力されるデータを出力部７Ｂを利用して表示する。また、制御装置７は、位置調整手段５を制御して被検査物２の検査位置を調整する機能も有する。ここでは、制御装置７は、制御部７Ｃを有するＰＣとしたが、入力部７Ａ及び出力部７Ｂを備えていればよい。
放射線検出器６は、エネルギー弁別型の検出器であり、入射する放射線をその放射線のエネルギーに応じて、図３に示すようなＮ個（図３ではＮは５）のエネルギー値Ｅ１〜ＥＮで区切られるエネルギーウインドウ（エネルギー領域）Ｗ１〜ＷＮに弁別して検出する。図３に示すように、エネルギーウインドウＷＮは、エネルギー値ＥＮと、基準放射線の最大エネルギー値Ｅｍａｘとで設定されるエネルギー領域に対応する。最大エネルギー値Ｅｍａｘとは、基準放射線のエネルギー特性において、強度がほぼ０になるエネルギー値であり、例えば、放射線がＸ線管から出力されるＸ線の場合は、Ｘ線管に印加した管電圧の最大値に相当するエネルギーである。放射線検出器６の構成についてより詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、放射線検出器６は、放射線を検出してその放射線のエネルギーに応じた出力信号を生成する放射線検出部１０を有する。
放射線検出部１０は、放射線を検出する複数（例えば、６４個）の放射線検出素子１１（図２参照）がライン状に配列されてなるラインセンサである。各放射線検出素子１１としては、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）を利用したものが例示される。放射線検出素子１１は、入射した放射線を構成する放射線フォトンのエネルギー値に応じた波高値を有するパルス信号（出力信号）を生成して放射線検出器６が有する信号処理部２０に出力する。
信号処理部２０は、放射線検出部１０に電気的に接続された特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）等に例示されるような信号処理回路であり、放射線検出部１０から入力されるパルス信号に所定の信号処理（例えば、計数処理や画像形成処理等）を実施する。信号処理部２０は、制御装置７に電気的に接続されており、入力部７Ａを通して入力されたデータ等を受けると共に、信号処理部２０で信号処理されて得られたデータ（放射線計数値データや、画像データ等）を制御装置７に出力する。
信号処理部２０は、放射線検出部１０から入力されるパルス信号を増幅する増幅部３０を有する。増幅部３０は、各放射線検出素子１１に対応した増幅器３１（図２参照）からなり、増幅器３１は、各放射線検出素子１１から入力されるパルス信号を増幅すると共にその波形を整形する。増幅器３１は、増幅したパルス信号（以下、「増幅パルス信号」と称す）を信号弁別部４０に入力する。
信号弁別部４０は、増幅部３０から入力される増幅パルス信号を、閾値設定部５０によって設定される第１〜第Ｎの信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮ（以下、単に「信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮ」とも称す）で弁別した後、計数部６０に出力する。Ｎ個の信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮは、複数のエネルギーウインドウＷ１〜ＷＮを区切るＮ個のエネルギー値Ｅ１〜ＥＮに対応しており、増幅パルス信号から所定の波高値以上の増幅パルス信号を弁別するために使用される。
図２に示すように、信号弁別部４０は、複数の放射線検出素子１１各々に対応する弁別器ユニット４１を有している。各弁別器ユニット４１は、Ｎ個（図２では、Ｎは５）の波高弁別器４２１〜４２Ｎから構成されている。波高弁別器４２１〜４２Ｎには、それぞれ信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮが割り当てられており、信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮに対応した電圧値を有する電圧信号が入力される。
波高弁別器４２１〜４２Ｎは、各放射線検出素子１１から出力されて、対応する増幅器３１で増幅された増幅パルス信号を、信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮに応じて弁別して出力パルス信号を生成する。
計数部６０は、信号弁別部４０で弁別された出力パルス信号を計数処理する。計数部６０は、複数（例えば、６４個）の弁別器ユニット４１各々に対応した計数器ユニット６１を有している。各計数器ユニット６１は、弁別器ユニット４１を構成する波高弁別器４２１〜４２Ｎに電気的に接続された計数器６２１〜６２Ｎからなる。
計数器６２１〜６２Ｎは、対応する波高弁別器４２１〜４２Ｎから出力される出力パルス信号を一定の蓄積時間（所定時間）計数してその蓄積時間当たりの放射線計数値Ｃ１〜ＣＮを取得する。各放射線計数値Ｃ１〜ＣＮは、信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮに対応するエネルギー値Ｅ１〜ＥＮ以上のエネルギーを有する放射線フォトン数に相当する。以下では、信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮ（信号弁別閾値Ｔ）に対する放射線計数値Ｃ１〜ＣＮ（放射線計数値Ｃ）を閾値別計数値Ｃ[Ｔ１]〜Ｃ[ＴＮ]（閾値別計数値Ｃ［Ｔ］）とも称す。閾値別計数値Ｃ[Ｔ１]〜Ｃ[ＴＮ]は、信号処理部２０が有する記憶部７０（図１参照）に格納される。
図１に示すように、信号処理部２０は、計数部６０で取得される閾値別計数値Ｃ[Ｔ１]〜Ｃ[ＴＮ]に種々の演算処理を施す演算部８０を更に有する。
演算部８０は、計数部６０で得られた閾値別計数値Ｃ[Ｔ１]〜Ｃ[ＴＮ]に基づいてＮ個のエネルギーウインドウＷ１〜ＷＮ毎に蓄積時間当たりの放射線計数値（以下、「領域別計数値」と称す）Ａ１〜ＡＮを算出する。領域別計数値Ａ１〜ＡＮは、例えば、隣接する信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮに対する閾値別計数値Ｃ[Ｔ１]〜Ｃ[ＴＮ]の差を取ることで算出される。具体的には、例えば、閾値別計数値Ｃ[Ｔ１]と閾値別計数値Ｃ[Ｔ２]との差を取ることで、エネルギーウインドウＷ１内の領域別計数値Ａ１が算出される。算出された領域別計数値Ａ１〜ＡＮは、記憶部７０に格納される。
また、演算部８０は、閾値別計数値Ｃ[Ｔ１]〜Ｃ[ＴＮ]や領域別計数値Ａ１〜ＡＮを利用して被検査物２の画像形成用の画像データを作成する画像データ作成部としての機能も有する。演算部８０は、エネルギー値Ｅ１〜ＥＮのうち最小のエネルギー値Ｅ１に対応する第１の信号弁別閾値Ｔ１によって弁別された閾値別計数値Ｃ[Ｔ１]を、放射線検出部１０内の放射線検出素子１１の位置情報及び被検査物２の検査位置情報（測定ライン）に対応させてマッピングする。これによって、放射線による被検査物２の透過像であり、被検査物２の形状を示す画像（以下、「形状認識画像」と称す）を形成するための形状認識用画像データを作成する。
また、演算部８０は、各領域別計数値Ａ１〜ＡＮを、上記形状認識用画像データ作成の場合と同様にマッピングすることで、エネルギーウインドウＷ１〜ＷＮ毎の被検査物２の画像を形成するための領域別画像データを作成する。エネルギーウインドウＷ１〜ＷＮ毎の領域別画像データは、検出エネルギー領域が制限された状態で取得される領域別計数値Ａ１〜ＡＮによって作成されるので、領域別画像データには、被検査物２に含まれる材質の異なる部分の材質情報の少なくとも一部（例えば、透過特性のうち検出エネルギー領域で切り出される部分）が含まれることになる。その結果、後述するように、各エネルギーウインドウＷ１〜ＷＮに対応する領域別画像データのうち複数の領域別画像データを利用して材質情報を抽出することが可能である。
演算部８０は、複数の領域別画像データに対して、各領域別画像データに含まれる材質情報を抽出する材質識別用の演算処理を施すことによって、被検査物２の材質を識別可能な（材質情報を抽出した）材質識別画像を形成するための材質識別用画像データを作成する。更に、演算部８０は、作成した材質識別用画像データを形状認識用画像データに重畳する処理を実施することで、材質識別用画像と形状認識用画像とを合成した合成画像を形成するための合成画像用画像データを更に作成する。
上記材質識別用画像データを作成する原理について図４及び図５を利用して説明する。図４は、被検査物の一例を示す模式図である。図４に示すように、被検査物２は、材質の異なる３つの部材２Ａ，２Ｂ，２Ｃを有しており、部材２Ａの一側面に部材２Ｂ及び部材２Ｃが取り付けられたものとする。図５は、図４に示した被検査物を構成する各部材２Ａ〜２Ｃを通った放射線のエネルギー特性の模式図である。図５において、横軸はエネルギーを示し、縦軸は放射線吸収度を示している。また、図５中に示された３つのエネルギー特性は、図５中において上から順に部材２Ａ，２Ｂ，２Ｃに対応するものである。各部材２Ａ〜２Ｃを通った放射線のエネルギー特性は、それぞれ単独に放射線が通過した場合のものである。従って、図４に示したように、部材２Ａ上に部材２Ｂ，部材２Ｃが重なっている場合、被検査物２を通った放射線のエネルギー特性は、それぞれの部材２Ａ〜２Ｃの影響を受けたものとなるため、図５に示した各エネルギー特性の重ね合わせとなる。
一つの信号弁別閾値で取得される閾値別計数値を利用して被検査物２の画像を形成する場合には、その信号弁弁別閾値に対応するエネルギー値以上のエネルギー値を有する放射線フォトンが全て計数されることになるので、各部材２Ａ〜２Ｃを通った放射線のエネルギー特性を選別できない。
一方、領域別計数値Ａ１〜ＡＮを利用して形成されるエネルギーウインドウＷ１〜ＷＮの被検査物２の画像では、検出エネルギー領域が制限されているので、エネルギーウインドウＷ１〜ＷＮ毎に、各部材２Ａ〜２Ｃを通った放射線のエネルギー特性の違いが反映されていることになる。従って、エネルギーウインドウＷ１〜ＷＮの被検査物２の画像を構成する領域別画像データに対していわゆる四則演算を利用した演算処理を施すことによって、各部材２Ａ〜２Ｃを通った放射線のエネルギー特性を抽出することが可能となる。このエネルギー特性は、各部材２Ａ〜２Ｃの材質によって決まるため、上記のようにエネルギーウインドウＷ１〜ＷＮの領域別画像データに対して所定の演算処理を施すことにより被検査物２の材質情報、具体的には、被検査物２の材質の異なる部分の材質情報を抽出した材質識別用画像データを取得できることになる。なお、上記四則演算を利用した演算処理とは、例えば、差分処理、加算処理、乗算処理、除算処理や、それらを組み合わせたものである。
次に、放射線検出装置４の一つの特徴をなす閾値設定部５０について詳細に説明する。
図１に示すように、信号処理部２０が有する閾値設定部５０は、基準放射線を検出した場合の各エネルギーウインドウＷ１〜ＷＮの領域別計数値Ａ１〜ＡＮ（以下、「基準領域別計数値Ａ１（Ｂ）〜ＡＮ（Ｂ）」とも称す）が略均一になるようにＮ個の信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮを設定するものであり、閾値制御部５１と計数値比較部５２とを有する。
閾値制御部５１は、信号弁別部４０に入力すべき信号弁別閾値を設定すると共に、その信号弁別閾値に相当する基準電圧値の電圧信号を発生させて信号弁別部４０に入力する。計数値比較部５２は、信号弁別部４０に入力された信号弁別閾値に対応する閾値別計数値が所定の値に一致するか否かを判断する。
閾値設定部５０は、閾値制御部５１で信号弁別部４０に入力する信号弁別閾値を変化させていきながら、計数値比較部５２の比較結果を利用して、Ｎ個の信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮを順番に設定する。より具体的に説明する。
先ず、閾値設定部５０は、第１の信号弁別閾値Ｔ１を設定する。この第１の信号弁別閾値Ｔ１は、暗電流等の影響によって放射線検出部１０から出力されるパルス信号に起因する放射線計数値（以下、「ダークカウント値」と称す）Ｃｄを、放射線検出時の放射線計数値から区別するためのものであり、エネルギー値Ｅ１〜ＥＮのうち最小エネルギー値Ｅ１に対応する。図６は、第１の信号弁別閾値を設定する工程を示す図である。横軸はエネルギーを示し、縦軸はダークカウント値を示している。
閾値制御部５１は、信号弁別閾値Ｔを、例えばエネルギー値０に対応する値から刻み閾値ΔＴを単位として増加させていきながらダークカウント値Ｃｄ［Ｔ］を取得する。これは、図６に示すように、エネルギー値を例えば０から刻み値ΔＥで掃引することに対応する。
計数値比較部５２は、エネルギー値ｎΔＥ（ｎは１以上の整数）に対応する信号弁別閾値ＴｎΔＥが設定されたときに取得されるダークカウント値Ｃｄ［ＴｎΔＥ］と、予め設定されている基準値（図６では、０）とを比較する。Ｃｄ［ＴｎΔＥ］が基準値以下と計数値比較部５２が判断したとき、閾値制御部５１は、信号弁別部４０に設定されている信号弁別閾値ＴｎΔＥを第１の信号弁別閾値Ｔ１として決定する。
次いで、図７に示すように、閾値設定部５０は、第１の信号弁別閾値Ｔ１を信号弁別部４０に設定した状態で、基準放射線の検出によって取得される閾値別計数値Ｃ［Ｔ１］（以下、「基準計数値Ｃ１Ｂ」とも称す）を利用して第２〜第Ｎの信号弁別閾値Ｔ２〜ＴＮを設定する。図７は、第２〜第Ｎの信号弁別閾値を設定する工程を示す図である。図７では、Ｎは５としている。横軸はエネルギーを示し、縦軸は閾値別計数値を示している。
第ｍの信号弁別閾値Ｔｍ（ｍは、２〜Ｎの整数）を設定する場合について説明する。第ｍの信号弁別閾値Ｔｍに対応するエネルギー値をＥｍとする。
閾値制御部５１は、信号弁別部４０の信号弁別閾値を一つ前の第（ｍ−１）の信号弁別閾値Ｔｍ−１から刻み閾値ΔＴを単位として増加させていく。計数値比較部５２は、信号弁別閾値がＴｍ＋ｎΔＴである場合の閾値別計数値Ｃ［Ｔｍ＋ｎΔＴ］と、次式で表される目標値（所定の値）Ｇｍとを比較する。
Figure 0005340524
式（１）において、Ｒは、基準計数値Ｃ１Ｂを、設定する複数のエネルギーウインドウの個数（ここでは、Ｎ）で除した値である。以下、このＲを規定値と称す。
閾値制御部５１は、計数値比較部５２が閾値別計数値Ｃ［Ｔｍ＋ｎΔＴ］と目標値Ｇｍとが略一致すると判断したときの信号弁別閾値（Ｔｍ＋ｎΔＴ）を第ｍの信号弁別閾値Ｔｍとして設定する。上記第ｍの信号弁別閾値Ｔｍの設定を、ｍがＮになるまで繰り返すことで、第２〜第Ｎの信号弁別閾値Ｔ２〜ＴＮを設定する。
式（１）で表される目標値Ｇｍは、第（ｍ−１）の信号弁別閾値Ｔｍ−１で取得される閾値別計数値Ｃ［Ｔｍ−１］と、第ｍの信号弁別閾値Ｔｍで取得される閾値別計数値Ｃ［Ｔｍ］との差を、規定値Ｒとするためのものである。
そのため、刻み閾値ΔＴを単位として変化した各信号弁別閾値に対する閾値別計数値と目標値Ｇｍとを比較して、第２〜第Ｎの信号弁別閾値を設定することで、基準領域別計数値Ａ１（Ｂ）〜ＡＮ（Ｂ）が規定値Ｒにほぼ等しくなる。従って、閾値設定部５０によって、基準領域別計数値Ａ１（Ｂ）〜ＡＮ（Ｂ）を略均一化するための信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮを設定できることになる。
ここでは、領域別計数値Ａ１〜ＡＮは、閾値別計数値Ｃ［Ｔｍ＋ｎΔＴ］と目標値Ｇｍとがほぼ一致するときの信号弁別閾値（Ｔｍ＋ｎΔＴ）を第ｍの信号弁別閾値Ｔｍに設定するものとしたが、一致しない場合には、次のようにすればよい。すなわち、信号弁別閾値（Ｔｍ＋ｎΔＴ）の前後の信号弁別閾値で取得される閾値別計数値のうちより目標値Ｇｍに近い方の閾値別計数値に設定すればよい。なお、基準領域別計数値Ａ１（Ｂ）〜ＡＮ（Ｂ）は、規定値Ｒに対して、Ｒ±（１／２）Ｒの範囲内であることが好ましく、更には、Ｒ±（１／１０）Ｒの範囲内であることが好ましい。例えば、規定値Ｒが２０００の場合は、各基準領域別計数値Ａ１（Ｂ）〜ＡＮ（Ｂ）は、１０００〜３０００内の値であることが好ましく、更には、１８００〜２２００であることが好ましい。
上記閾値設定部５０による信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮの設定は、各弁別器ユニット４１が有する波高弁別器４２１〜４２Ｎのうちの一つの波高弁別器を利用して実施することができる。この場合、使用する波高弁別器以外には、出力パルス信号が生成されないような信号弁別閾値を入力しておく。このような出力パルス信号が生成されないような信号弁別閾値とは、例えば、最大エネルギー値Ｅｍａｘに対応する信号弁別閾値である。そして、一つの波高弁別器を使用して信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮを決定した後、各波高弁別器４２１〜４２Ｎに信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮを設定する。
また、信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮをそれぞれ割り当てる波高弁別器４２１〜４２Ｎを利用して実施することもできる。この場合、例えば、第ｍの信号弁別閾値Ｔｍを設定する場合には、波高弁別器４２ｍ以外の波高弁別器には、出力パルス信号が生成されないような信号弁別閾値を入力しておけばよい。
次に、図８を利用して、上記非破壊検査システム１で被検査物２を非破壊検査する場合の放射線検出装置４を利用した放射線の検出方法について説明する。図８は、本発明に係る放射線検出方法の一実施形態のフローチャートである。
ステップＳ１０において、制御装置７の入力部７Ａを通して放射線検出に要する諸条件を放射線検出器６の信号処理部２０に入力する。ここで、入力する諸条件としては、例えば、信号弁別閾値の設定個数、第１の信号弁別閾値Ｔ１を設定する際の基準値、測定ライン数（測定回数）、計測部６０での出力パルス信号の蓄積時間、刻み閾値ΔＴ等である。
続くステップＳ２０において、信号弁別閾値を設定する。図９及び図１０を利用して信号弁別閾値の設定方法について説明する。図９及び図１０は第１〜第Ｎの信号弁別閾値の設定方法を示すフローチャートである。
先ず、図９に示すように、ステップＳ２００において、使用する信号弁別閾値の個数を、Ｎ個の信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮから設定する。すなわち、使用する波高弁別器４２１〜４２Ｎを決定する。これは、ステップＳ１０において入力された信号弁別閾値の設定個数に基づいて閾値設定部５１が実施してもよいし、入力部７Ａを通して操作者が設定してもよい。複数の弁別ユニット４１各々が有するＮ個の波高弁別器４２１〜４２Ｎに対して対応する信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮをそれぞれ設定するものとして説明する。
ステップＳ２００において、使用する信号弁別閾値を設定した後、第１の信号弁別閾値Ｔ１を設定する（第１の設定工程）。すなわち、ステップＳ２０１において、閾値制御部５１は、第１の信号弁別閾値Ｔ１を設定する際に信号弁別閾値を掃引するための初期値である信号弁別閾値Ｔ１Ｓを信号弁別部４０に入力する。この際、信号弁別部４０が有する波高弁別器４２１〜４２Ｎのうち、波高弁別器４２１に信号弁別閾値Ｔ１Ｓを入力し、他の波高弁別器４２２〜４２Ｎには、出力パルス信号が生成されない信号弁別閾値を入力する。
ステップＳ２０２において、放射線照射部３から放射線を照射していない状態で、計数部６０から出力される放射線計数値（ダークカウント値）Ｃｄを取得する。ステップＳ２０３において、ダークカウント値Ｃｄが基準値以下か否かを計数値比較部５２が判断する。この判断は、放射線検出部１０が有する複数の放射線検出素子１１からの出力結果に対して実施する。ダークカウント値Ｃｄが基準値より大きい場合（Ｓ２０３で「Ｎ」）には、ステップＳ２０４において、信号弁別閾値Ｔ１Ｓを刻み閾値ΔＴだけ上げて、ダークカウント値Ｃｄが基準値以下になるまで、ステップＳ２０２，Ｓ２０３を繰り返す。ステップＳ２０２，Ｓ２０３をｎ回繰り返したときには、信号弁別部４０には信号弁別閾値としてＴ１ｓ＋ｎΔＴが入力されており、ステップＳ２０３で取得されるダークカウント値はＣ［Ｔ１ｓ＋ｎΔＴ］となる。
ダークカウント値Ｃｄが基準値以下になった場合（Ｓ２０３で「Ｙ」）には、ステップＳ２０５において、そのときに波高弁別器４２１に設定されている信号弁別閾値（Ｔ１ｓ＋ｎΔＴ）を第１の信号弁別閾値Ｔ１とする（第１の設定工程）。
その後、ステップＳ２０６において、放射線照射部３から放射線を照射して放射線検出部１０で基準放射線を検出する（検出工程、基準放射線検出工程）。これにより、ステップＳ２０７に示すように、基準放射線における第１の信号弁別閾値Ｔ１に対する閾値別計数値Ｃ１［Ｔ１］としての基準計数値Ｃ１Ｂが取得されることになる。具体的には、基準放射線を検出して生成されるパルス信号（基準出力信号）が、信号弁別部４０によって第１の信号弁別閾値Ｔ１で弁別され、その弁別されたパルス信号が計数部６０で計数処理されて基準計数値Ｃ１Ｂが取得される（基準計数値取得工程）。基準計数値Ｃ１Ｂは記憶部７０に格納される。
次に、基準放射線を検出して、第２〜第Ｎの信号弁別閾値Ｔ２〜ＴＮを順に決定する（第２の設定工程）。一般に第ｍの信号弁別閾値Ｔｍを決定するものとして説明する（第ｍの閾値設定工程）。
図１０に示すように、ステップＳ２０８において、目標値Ｇｍを計算する。すなわち、演算部８０が、記憶部７０に格納されている基準計数値Ｃ１Ｂ及び式（１）を利用して目標値Ｇｍを算出する。算出された目標値Ｇｍは記憶部７０に格納される。次に、ステップＳ２０９において、第ｍの信号弁別閾値Ｔｍの初期値を、一つ前の信号弁別閾値である第（ｍ−１）の信号弁別閾値Ｔｍ−１（例えば、ｍが２の場合は、第１の信号弁別閾値）に設定して、信号弁別部４０に入力する。この際、第ｍの信号弁別閾値Ｔｍを設定する波高弁別器４２ｍには、上記初期値としての信号弁別閾値Ｔｍ−１を入力し、他の波高弁別器には、出力パルス信号が生成されない信号弁別閾値を入力する。
次いで、ステップＳ２１０において、ステップＳ２０６の場合と同様にして、基準放射線を検出する。これにより、ステップＳ２１１において、ステップＳ２０７の場合と同様にして、第（ｍ−１）の信号弁別閾値Ｔｍ−１に対する閾値別計数値Ｃ［Ｔｍ−１］が取得される。
ステップＳ２１２において、計数値比較部５２が、閾値別計数値Ｃ［Ｔｍ−１］と目標値Ｇｍとを比較する。この比較は、放射線検出部１０が有する複数の放射線検出素子１１からの出力結果に対して実施する。閾値別計数値Ｃ［Ｔｍ−１］が目標値Ｇｍ未満であれば（Ｓ２１２で「Ｙ」）、ステップＳ２１３に示すように、信号弁別閾値Ｔｍ−１を、刻み閾値ΔＴだけ上げた信号弁別閾値（Ｔｍ−１＋ΔＴ）に設定する。そして、閾値別計数値Ｃ［Ｔｍ−１］が目標値Ｇｍ以上になるまでステップＳ２１０〜Ｓ２１３を繰り返す。ステップＳ２１０〜Ｓ２１３をｎ回繰り返したときには、ステップＳ２１０において、信号弁別部４０には信号弁別閾値としてＴｍｓ＋ｎΔＴが入力されており、ステップＳ２１１で取得される閾値別計数値はＣ［Ｔｍｓ＋ｎΔＴ］となる。
ステップＳ２１２において、閾値別計数値Ｃ［Ｔｍ−１＋ｎΔＴ］が目標値Ｇｍ以上の場合（Ｓ２１２で「Ｎ」）、ステップＳ２１４において、第ｍの信号弁別閾値Ｔｍを次のようにして設定する。
閾値別計数値Ｃ［Ｔｍ−１＋ｎΔＴ］が目標値Ｇｍに一致している場合には、そのときの信号弁別閾値（Ｔｍ−１＋ｎΔＴ）を第ｍの信号弁別閾値Ｔｍとして設定する。また、閾値別計数値Ｃ［Ｔｍ−１＋ｎΔＴ］が目標値Ｇｍより大きい場合には、Ｔｍ−１＋ｎΔＴの一つ前、すなわち、刻み閾値ΔＴだけ小さい信号弁別閾値のときに取得された閾値別計数値Ｃ［Ｔｍ−１＋（ｎ−１）ΔＴ］と閾値別計数値Ｃ［Ｔｍ−１＋ｎΔＴ］とを比較して、より目標値Ｇｍに近い方の閾値別計数値に対応する信号弁別閾値を第ｍの信号弁別閾値Ｔｍとして設定する。
次いで、ステップＳ２１５において、Ｎ個の信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮが設定されていない場合には（Ｓ２１５で「Ｎ」）、ステップＳ２１６において、ｍに１を加えて次の信号弁別閾値の設定を実施する。そして、ステップＳ２０８〜Ｓ２１６をＮ個の信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮが決定されるまで繰り返すことで、Ｎ個の信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮが設定されることになる。上記説明では、各信号弁別閾値Ｔ２〜ＴＮを設定する際に、目標値Ｇｍを設定しているが、例えば、ステップＳ２０８において、目標値Ｇ２〜ＧＮを計算しておき、記憶部７０に格納しておいてもよい。この場合には、ステップＳ２１６の後にはステップＳ２０９に戻るようにする。また、目標値Ｇｍの計算は、ステップＳ２０７以降であってＳ２１２で使用するとき迄に実施されていればよい。
再度、図８を利用して、ステップＳ２０以降の工程について説明する。ステップＳ３０において、放射線照射部３と放射線検出器６との間に被検査物２を配置し、位置制御手段４を利用して被検査物２の検査位置を調整する。そして、ステップＳ４０において、放射線照射部３から放射線を照射して、被検査物２を通過した放射線を検出する(検出工程)。
これにより、ステップＳ６０に示すように、放射線検出器６において、Ｎ個の信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮに対する閾値別計数値Ｃ[Ｔ１]〜Ｃ[ＴＮ]、及び、領域別計数値Ａ１〜ＡＮが取得される（計数処理工程）。
具体的には、放射線検出部１０の各放射線検出素子１１が放射線を検出する（検出工程）と、増幅部３０が、各放射線検出素子１１から出力されるパルス信号を増幅して、増幅パルス信号を信号弁別部４０に入力する。信号弁別部４０の各信号弁別器４２１〜４２Ｎは、入力される増幅パルス信号を、信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮによって弁別して出力パルス信号を生成し（信号弁別工程）、計数部６０に出力する。計数部６０は、各信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮから入力される出力パルス信号を計数することによって、閾値別計数値Ｃ[Ｔ１]〜Ｃ[ＴＮ]を取得する（計数工程）。そして、演算部８０が、閾値別計数値Ｃ[Ｔ１]〜Ｃ[ＴＮ]から各エネルギーウインドウＷ１〜ＷＮ内の放射線計数値である領域別計数値Ａ１〜ＡＮを算出する（演算工程）。
次いで、ステップＳ７０において、ステップＳ１０で設定された測定回数（測定ライン数）測定したか否か判断する。設定された回数まで測定していない場合には（Ｓ７０で「Ｎ」）、上記ステップＳ３０〜ステップＳ７０を、位置調整手段５によって被検査物２の検査位置を変えることで被検査物Ｓを走査しながら測定回数（測定ライン数）になるまで繰り返す。各測定で取得されるデータは、記憶部７０に記録される。なお、ステップＳ７０における判断は、制御装置７の制御部７Ｃが実施してもよいし、操作者が判断するようにしてもよい。
ステップＳ７０において、設定された回数まで測定を実施したと判断した場合には（Ｓ７０で「Ｙ」）、ステップＳ８０において、演算部８０は、被検査物２の画像を形成するための画像データを作成する（画像データ作成工程）。すなわち、ステップＳ８１において、演算部８０は、形状認識用画像データを、基準計数値Ｃ１Ｂを利用して作成する（形状認識用画像データ作成工程）。また、ステップＳ８２において、エネルギーウインドウＷ１〜ＷＮ毎の領域別画像データを、各領域別計数値Ａ１〜ＡＮに基づいて作成した後（領域別画像データ作成工程）、複数の領域別画像データに材質識別用の演算処理を施して材質識別用画像データを作成する（材質識別用画像データ作成工程）。更に、ステップＳ８３において、材質識別用画像データを形状認識用画像データに重畳する処理を実施することによって、合成画像用画像データを作成する（合成画像用画像データ作成工程）。そして、演算部８０は、信号処理部２０から合成画像用画像データを制御装置７の出力部７Ｂに出力して、出力部７Ｂは、合成画像用画像データで構成される合成画像を表示する。
なお、上記説明では、ステップＳ８１の後に、ステップＳ８２を実施しているが、この順番は反対でもよいし、同時に実施してもよい。また、合成画像用画像データを出力部７Ｂに出力して合成画像を表示させるとしたが、領域別画像データ、形状認識用画像データ及び材質識別用画像データをそれぞれ出力部７Ｂに出力し、出力部７ＢでエネルギーウインドウＷ１〜ＷＮ毎の被検査物２の画像、形状認識用画像及び材質識別用画像を表示するようにすることも可能である。更に、ここでは、ステップＳ１０で設定された測定回数（測定ライン数）測定を実施した後、そこで取得されたデータに基づいてステップＳ８０で各画像データ、すなわち、領域別画像データ、形状認識用画像データ、材質識別用画像データ及び合成画像用画像データを形成しているが、一つの測定ラインの測定が終了する度に、その測定ラインに対する上記各画像データを形成するようにしてもよい。
次に、放射線検出装置４及び放射線検出方法の作用・効果について説明する。
放射線検出装置４及びそれを利用した放射線検出方法では、放射線検出部１０で放射線を検出した場合、放射線検出部１０で生成されるパルス信号を、信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮで弁別することによって、エネルギーウインドウＷ１〜ＷＮ毎の放射線計数値（領域別計数値）Ａ１〜ＡＮを一度に取得している。このようなエネルギー弁別型の検出において、Ｎ個の信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮが、閾値設定部５０によって、基準放射線に対する領域別計数値Ａ１〜ＡＮが略均一になるように設定されていることが重要である。
信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮを、基準放射線を検出したときの領域別計数値Ａ１〜ＡＮが上記のように略均一になるように設定されていることの効果について、複数のエネルギーウインドウをそれらのエネルギー幅が略均一になるように設定する場合と対比させて説明する。
前述したように、基準放射線は、例えば、図３に示したようなエネルギー特性を有する。そのため、仮に、複数のエネルギーウインドウを、エネルギー幅が均一になるように設定した場合には、基準放射線に対する各エネルギーウインドウの領域別計数値は、エネルギー特性に応じて不均一になる。この場合、基準放射線が被検査物に照射する放射線であることから、被検査物の検査時には、エネルギーウインドウ毎に検出感度が異なることになる。一般に、統計量Ｑに対する揺らぎ（量子ノイズ）は、統計量Ｑの平方根の逆数に比例するため、上記のように、基準放射線に対するエネルギーウインドウの領域別計数値が異なると、エネルギーウインドウ毎の量子ノイズの差が大きくなる。その結果、被検査物を通った放射線を検出して、各エネルギーウインドウの画像を形成すると、複数の画像の画質に差が生じる。更に、材質識別用画像データを作成するために複数の領域別画像データに対して演算処理を実施すると、材質識別画像においてノイズの影響が更に大きくなる傾向にある。
これに対して、放射線検出器６では、図１１に示すように、基準放射線のエネルギー特性において、複数のエネルギーウインドウＷ１〜ＷＮの面積（図１１のハッチング部）が略一致するように（言い換えれば、基準領域別計数値Ａ１（Ｂ）〜ＡＮ（Ｂ）が一致するように）、信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮを閾値設定部５０によって設定している。
すなわち、前述したようにして閾値設定部５０は、ダークカウント値Ｃｄの影響を低減するための第１の信号弁別閾値Ｔ１を設定する。次いで、基準放射線を放射線検出部１０で検出して生成されるパルス信号である基準出力信号を第１の信号弁別閾値Ｔ１によって弁別することで基準計数値Ｃ１Ｂを取得する。続いて、第２の信号弁別閾値Ｔ２〜ＴＮのうち、第ｍの信号弁別閾値Ｔｍの設定において、信号弁別閾値を変化させながら（エネルギー値を掃引しながら）、閾値別計数値Ｃ［Ｔｍ＋ｎΔＴ］が目標値Ｇｍと略一致したときの信号弁別閾値（Ｔｍ＋ｎΔＴ）を第ｍの信号弁別閾値Ｔｍとして設定している。
上記目標値Ｇｍは、基準放射線時の複数のエネルギーウインドウＷ１〜ＷＮの領域別計数値Ａ１〜ＡＮが規定値Ｒに略一致するように決められているので、基準放射線に対する領域別計数値Ａ１〜ＡＮの略均一化が図られていることになる。
また、図１０に示したフローチャートを利用して説明したように、閾値別計数値Ｃ［Ｔｍ＋ｎΔＴ］が目標値Ｇｍと一致しない場合には、信号弁別閾値（Ｔｍ＋ｎΔＴ）の前後の信号弁別閾値で取得される閾値別計数値のうち、より目標値Ｇｍに近い方の閾値別計数値に対する信号弁別閾値を選択している。この場合でも、基準領域別計数値Ａ１（Ｂ）〜ＡＮ（Ｂ）は、複数のエネルギーウインドウを等エネルギー間隔で設定する場合のものよりも、規定値Ｒに近くなるので、基準領域別計数値Ａ１（Ｂ）〜ＡＮ（Ｂ）の略均一化が図れていることになる。
被検査物２の非破壊検査において、基準放射線は被検査物２に照射される放射線であるため、基準放射線に対する領域別計数値Ａ１〜ＡＮが略均一化していることで、被検査部２を通った放射線を、各エネルギー領域Ｗ１〜ＷＮに対して略均一の検出感度で検出可能である。その結果、各エネルギー領域Ｗ１〜ＷＮに対して作成された領域別画像データから形成される被検査物２の画像（領域別画像）の画質が略均一になる。
このようにエネルギーウインドウＷ１〜ＷＮの画像の画質の均一化が図れることを、実験結果に基づいて更に具体的に説明する。図１２は、エネルギーウインドウ毎の基準領域別計数値が略一致する場合の３つのエネルギーウインドウＷ１〜Ｗ３での被検査物の画像に対応する図である。図１２（ａ）は、エネルギーウインドウＷ１での被検査物の画像に対応する図である。図１２（ｂ）は、エネルギーウインドウＷ２での被検査物の画像に対応する図である。図１２（ｃ）は、エネルギーウインドウＷ３での被検査物の画像に対応する図である。図１２に示した画像を取得した際の条件は次の通りである。
放射線照射部３はＸ線管とし、管電圧１５０ｋｅＶで図３に示したようなエネルギー特性を有するＸ線を出力させた。放射線検出部１０は、ＣｄＴｅを利用した放射線検出素子１１が６４個配列されたラインセンサとした。また、信号弁別部４０の各弁別器ユニットは３つの波高弁別器４２１〜４２３からなるとして、それに対応した３つのエネルギーウインドウＷ１〜Ｗ３を設定した。
そして、図８〜図１０（特に、図９及び図１０）を利用して説明した方法によって、基準放射線に対する領域別計数値Ａ１〜Ａ３が略一致するように、第１〜第３の信号弁別閾値Ｔ１〜Ｔ３を設定した。このようにして実際に設定した第１〜第３の信号弁別閾値Ｔ１〜Ｔ３に対応するエネルギー値は、２０ｋｅＶ、４５ｋｅＶ、７５ｋｅＶであった。
これにより、エネルギーウインドウＷ１としてエネルギー領域２０ｋｅＶ〜４５ｋｅＶが設定され、エネルギーウインドウＷ２としてエネルギー領域４５ｋｅＶ〜７５ｋｅＶが設定され、エネルギーウインドウＷ３としてエネルギー領域７５ｋｅＶ〜１５０ｋｅＶで設定された。このように検出エネルギー領域であるエネルギーウインドウＷ１〜Ｗ３を設定した後、図８のステップＳ２０以降の工程を実施することで、被検査物２の画像を形成した。
各エネルギーウインドウＷ１〜Ｗ３のエネルギー幅の比較から明らかなように、基準放射線に対する３つのエネルギーウインドウＷ１〜Ｗ３の放射線計数値が略一致するように信号弁別閾値Ｔ１〜Ｔ３を設定した場合には、エネルギーウインドウＷ１〜Ｗ３の幅は一致しておらず、上記の場合には、高エネルギーになるにつれて幅が長くなっていることが分かる。これは、前述したように、図３に示したようなエネルギー特性を有するＸ線を放射線として使用したことによる。また、図１２の３つの画像を比較すると、各画像の画質がそろっていることが分かる。
図１３は、比較のために、エネルギー幅が等間隔となるようにエネルギーウインドウｗ１〜ｗ３を設定した場合のエネルギーウインドウ別の画像に対応する図である。図１３（ａ）は、エネルギーウインドウｗ１での被検査物の画像に対応する図である。図１３（ｂ）は、エネルギーウインドウｗ２での被検査物の画像に対応する図である。図１３（ｃ）は、エネルギーウインドウｗ３での被検査物の画像に対応する図である。
図１３の画像に対応する図を取得する際の条件は、エネルギーウインドウのエネルギー幅が一致するように信号弁別閾値を設定している点以外は、図１２の画像を取得する場合と同様である。図１３の画像を取得する際の３つの信号弁別閾値に対応するエネルギー値は、２０ｋｅＶ、６５ｋｅＶ、１０５ｋｅＶとした。これにより、エネルギーウインドウｗ１，ｗ２，ｗ３として、エネルギー領域２０ｋｅＶ〜６５ｋｅＶ，６５ｋｅＶ〜１０５ｋｅＶ，１０５ｋｅＶ〜１５０ｋｅＶが設定された。
図１２に示した３つの画像及び図１３に示した３つの画像を比較すると、図１２に示した３つの画像の方が、図１３に示した３つの画像より、例えば、各図の右側の部分の画質がそろっていることが分かる。
以上説明したように、基準放射線のエネルギーウインドウＷ１〜ＷＮ毎の領域別計数値Ａ１〜ＡＮが略均一になるように、信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮを設定することによって画質のより揃ったエネルギウインドウＷ１〜ＷＮ毎の被検査物Ｓの画像を得ることができる。従って、エネルギーウインドウＷ１〜ＷＮに対応する被検査物２の画像を構成する領域別画像データに対して演算処理（例えば、差分処理など）を実施して材質識別画像を形成しても、材質識別画像の画質の低下を抑制できる。
そして、図８を利用して説明したように、放射線を検出する場合には、被検査物Ｓを設定する前に、放射線照射部２から出力される放射線（基準放射線）に対してＮ個の信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮを設定している。そのため、放射線検出器６を非破壊検査システム１に適用したとき、画質のより揃ったエネルギウインドウＷ１〜ＷＮ毎の被検査物Ｓの画像を確実に得ることができる。
また、Ｎ個の信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮを設定する際に利用した基準計数値Ｃ１Ｂは、基準放射線において最小エネルギー値Ｅ１以上のエネルギーを有する全放射線フォトン数に対応しており、閾値別計数値のうち最大の値である。そして、信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮを設定する際には、基準領域別計数値Ａ１（Ｂ）〜ＡＮ（Ｂ）が、その基準計数値Ｃ１Ｂで決まる規定値Ｒ（式（１）参照）になるように信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮを設定しているので、各エネルギーウインドウＷ１〜ＷＮでの検出感度の低下を低減できている。
ところで、検出エネルギー領域を制限していることから、エネルギー弁別しない場合に比べて、各エネルギーウインドウＷ１〜ＷＮで計数される領域別計数値Ａ１〜ＡＮは減少する。そのため、上記のように、基準放射線に対するエネルギーウインドウＷ１〜ＷＮ毎の画像の画質の低下を抑制していても、各画像を形成するための領域別画像データに含まれるデータ数が低下していることによるノイズの影響を受けて、被検査物２に含まれる材質の異なる部分の形状がぼける場合もある。このような場合、材質識別画像を形成するために複数の領域別画像データに演算処理を施すと、ノイズが互いに影響しあうため、材質識別画像において、被検査物２の形状等の認識が困難になる虞がある。
これに対して、放射線検出装置４が有する演算部８０は、基準計数値Ｃ１Ｂに基づいて作成される形状認識用画像データに、材質識別用画像データを重ね合わせる処理を施した合成画像用画像データを更に作成している。基準計数値Ｃ１Ｂは、前述したように放射線検出部１０で検出される放射線のうち、ダークカウントを除いたほぼ全放射線フォトン数に対応する。そのため、基準計数値Ｃ１Ｂに基づいて形成される形状認識画像では、被検査物２の形状を確実に認識可能である。従って、上記合成画像用画像データから、形状認識画像に材質識別画像が重畳された合成画像を形成することで、被検査物２に含まれている材質の異なる部分の形状及びその部分の材質情報を確実に取得できることになる。
図１４に示した被検査物２を、放射線検出装置１によって図８〜図１０に示した放射線検出方法を利用して実際に非破壊検査した場合を例にして具体的に説明する。
被検査物２は、図１４に示すように、部材２Ａとしての板チョコレート上に、異物である部材２Ｂ、部材２Ｃ、部材２Ｄ及び部材２Ｅとしてのクリップ、ホッチキスの針、カミソリの刃及び消しゴム片を配置したものとした。また、放射線検出器６が有する放射線検出部１０を、ＣｄＴｅを利用した放射線検出素子１１が６４個配列されたラインセンサとした。放射線照射部３は、Ｘ線管からなるとし、管電圧１５０ｋｅＶでＸ線を出力させた。
図１５は、図１４に示した被検査物の形状認識画像に対応する図である。図１５は、エネルギー領域２５ｋｅＶ〜１５０ｋｅＶで取得される放射線計数値に基づいて形成されている。図１６は、エネルギーウインドウ毎の図１４に示した被検査物の画像に対応する図である。すなわち、図１６（ａ）は、エネルギー領域２５ｋｅＶ〜４０ｋｅＶであるエネルギーウインドウでの被検査物の画像に対応する図である。図１６（ｂ）は、エネルギー領域７０ｋｅＶ〜９０ｋｅＶであるエネルギーウインドウでの被検査物の画像に対応する図である。また、図１７は、図１６に示した２つの被検査物の画像に基づいて形成された材質識別画像に対応する図である。更に、図１８は、図１５に示した形状認識画像に図１６に示した材質識別画像を重畳した合成画像に対応する図である。
図１５に示されるように、基準計数値Ｃ１Ｂに基づいて形成した被検査物２の画像（形状認識画像）は、被検査物２の透過像であり、図１５に示した画像では、板チョコレート、クリップ、ホッチキスの針、カミソリの刃及び消しゴム片の形状をそれぞれ認識できる。ただし、図１５に示した画像では、被検査物２の材質を特定することはできない。
一方、図１６に示した各画像を構成する領域別画像データに演算処理を施して材質識別用画像データを作成することで、図１７に示すように、被検査物２の材質情報を抽出して表示した材質識別画像を得ることができている。図１７中の濃淡は、抽出された材質情報の違いを表している。なお、例えば、クリップと消しゴム片とに同じ濃度の部分が含まれているのは、材質情報を２つの画像のみから抽出していることによる。このように、２つの画像のみから材質情報を抽出した場合であっても、例えば、明らかに、クリップ、ホッチキス針、カミソリの刃及び消しゴム片と、板チョコレートとを分離できている。しかしながら、前述したように材質識別用画像データを作成するために利用する各領域別画像データ内のデータ数が少ないため、材質識別画像では、図１７に示すように被検査物２の形状、特に部材２Ａである板チョコレートの認識が困難になっている。
これに対して、図１８に示すように、形状認識用画像データと材質識別用画像データとを合成した合成画像用画像データから形成した合成画像では、形状を確実に把握できる形状認識画像に、材質情報を特定した材質識別画像が重ね合わされて表示されており、結果として、被検査物２の形状及びそれに含まれる材質の異なる部分を確認しながら、被検査物２の材質を特定することが可能となっている。
以上、本発明の放射線検出装置及び放射線検出方法の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。
例えば、上記実施形態では、信号弁別部４０に設定する際に、第２〜第Ｎの信号弁別閾値Ｔ２〜ＴＮのうち第（ｍ−１）の信号弁別閾値を一度決定した後、信号弁別閾値を刻み閾値ずつ変化させて次の信号弁別閾値（すなわち、第ｍの信号弁別閾値）を決定するようにしているが、次のようにすることもできる。
すなわち、第１の信号弁別閾値Ｔ１を設定した後、信号弁別部４０の信号弁別閾値を第１の信号弁別閾値Ｔ１から所定の刻み閾値ΔＴで掃引して、基準放射線の全エネルギー領域に対する閾値別計数値分布を取得した後、その閾値別計数値分布に基づいてＮ個の信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮを設定してもよい。
図８、図９及び図１９を利用して、より具体的に説明する。図８に示したステップＳ１０において、諸条件を入力するときに、使用する放射線照射部３から出力される放射線（基準放射線）のエネルギー領域に応じて最大エネルギー値Ｅｍａｘ及びそれに対応する信号弁別閾値（終値）と、刻み閾値ΔＴ等を設定する。そして、ステップＳ２０を実施する。
すなわち、先ず、図９のステップＳ２０１〜ステップＳ２０７を実施する。ステップＳ２０７を終了した後、図１９に示すステップＳ２１７において、信号弁別閾値をΔＴ増加させる。そして、ステップＳ２１８及びステップＳ２１９を、ステップＳ２１０及びＳ２１１と同様に実施する。続くステップＳ２２０において、信号弁別閾値がステップＳ１０において設定された終値か否か判断する。終値でない場合には、ステップＳ２１７〜ステップＳ２２０を信号弁別閾値が終値になるまで繰り返す。すなわち、刻み閾値ΔＴずつ信号弁別閾値を上げていきながらその信号弁別閾値によって閾値別計数値を取得する。これにより、基準放射線の全エネルギー領域に対する閾値別計数値の変化（閾値別計数値分布）を取得できることになる。
そして、ステップＳ２２１において、取得された閾値別計数値分布に基づいて、基準放射線に対する複数のエネルギー領域Ｗ１〜ＷＮの領域別計数値Ａ１〜ＡＮ（基準領域別計数値Ａ１（Ｂ）〜ＡＮ（Ｂ））が略均一になるように、信号弁別閾値Ｔ２〜ＴＮを設定することで、Ｎ個の信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮを設定する。
被検査物Ｓの画像を形成する場合には、ステップＳ２２１を経ることでＮ個の信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮを設定した後、図８に示したステップＳ３０以降の工程を実施すればよい。
上記方法では、刻み閾値ずつ信号弁別閾値をずらしながら全エネルギー範囲にわたって閾値別計数値を一度全部取得した後に、Ｎ個の信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮを設定しているので、信号処理部２０の制御が容易である。
また、放射線検出部１０は、ラインセンサとしたが、例えば、放射線検出素子１１が２次元状に配列された２次元センサとすることも可能である。この場合には、ラインセンサの場合のように、被検査物２を走査しなくてもよい。ただし、この場合でも、データ量を多くしノイズを低減する観点から複数回測定することは好ましい。
更に、第１の信号弁別閾値を設定する場合には、必ずしも、信号弁別閾値を小さい方から刻み閾値ΔＴで順に増加させていかなくても、想定される第１の信号弁別閾値より大きい信号弁別閾値に予め設定して、そこから下げていってもよい。この場合には、ある信号弁別閾値でダークカウント値Ｃｄが検出されはじめることになるので、ダークカウント値Ｃｄが検出される前の信号弁別閾値を第１の信号弁別閾値として設定すればよい。なお、信号弁別閾値を下げていって最初に検出されるダークカウント値Ｃｄが基準値以下であれば、そのときの信号弁別閾値を第１の信号弁別閾値として設定することも可能である。
また、第２〜第Ｎの信号弁別閾値Ｔ２〜ＴＮを設定する場合も、信号弁別閾値を下げるように変化させることも可能である。これは、例えば、放射線検出部１０が有する放射線検出素子１１が、放射線を検出した際、出力するパルス信号の最大振幅を示す電圧値が＋側ではなく−側に発生する場合などに有効である。このような放射線検出部１０を使用した場合には、信号弁別閾値が低いほど高エネルギーに対応するからである。この場合、信号弁別閾値の掃引方向（エネルギー値の掃引方向）が反対になる以外は、図８〜図１０で説明した方法と同様である。
更にまた、第１〜第Ｎの信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮの設定において、信号弁別閾値を掃引（エネルギー値を掃引）したときの各信号弁別閾値によって弁別されるパルス信号（出力パルス信号）による放射線計数値と、目標値Ｇｍ又は基準値との比較は、例えば、掃引される各信号弁別閾値で取得される放射線計数値を出力部７Ｂに表示して、操作者が実施してもよい。このように操作者が判断する場合には、閾値設定部５０は、必ずしも計数値比較部５２を有していなくてもよく、閾値制御部５１から構成されているとすることも可能である。
また、上記実施形態では、第１の信号弁別閾値Ｔ１は、放射線検出の際に、検出結果からダークカウント値Ｃｄを排除するためのものとしたが、これに限定されない。例えば、ダークカウント値が十分小さいときや、ダークカウント値を演算処理等を利用して排除する場合には、エネルギー０に対応する信号弁別閾値で取得される放射線計数値を基準計数値として、第２〜第Ｎの信号弁別閾値を設定する方法と同様の方法で、第１〜第Ｎの信号弁別閾値を設定することも可能である。また、上記実施形態では、設定する複数のエネルギーウインドウの数と信号弁別閾値の数とは、一致するとしているが、これに限定されない。
更にまた、上記実施形態では、被検査物２の検査の度に信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮを設定しているが、例えば、同じ放射線照射部３を利用する場合には、一度設定するだけでもよい。この場合には、一度設定した後には、図８において、ステップＳ２０を実施させずに、Ｓ１０の後にステップＳ３０以降の工程を実施すればよい。また、放射線検出部２０は、閾値設定部５０を有するとしたが、これに限定されない。すなわち、信号処理部２０において、基準領域別計数値Ａ１（Ｂ）〜ＡＮ（Ｂ）が略一致するような信号弁別閾値Ｔ１〜ＴＮを利用して、放射線検出部１０から出力されるパルス信号を弁別できればよい。
また、放射線検出器６が液晶ディスプレイ等の表示部を有しており、演算部８０で作成した各画像データ、すなわち、領域別画像データ、形状認識用画像データ、材質認識用画像データ及び合成画像用画像データから形成される各画像を表示するようにすることも可能である。
本発明に係る放射線検出器の一実施形態を適用した非破壊検査システムの構成を示すブロック図である 図１に示した放射線検出器の信号弁別部の構成を示す概略構成図である。 基準放射線のエネルギー特性の一例を示す模式図である。 被検査物の一例の模式図である。 図４に示した被検査物を構成する各部材を通った放射線のエネルギー特性の模式図である。 第１の信号弁別閾値を設定する工程の概略図である。 第２〜第Ｎの信号弁別閾値を設定する工程の概略図である。 本発明に係る放射線検出方法の一実施形態のフローチャートである。 第１〜第Ｎの信号弁別閾値を設定する工程のフローチャートである。 第１〜第Ｎの信号弁別閾値を設定する工程であって図９に続く工程のフローチャートである。 複数のエネルギー領域の設定の一例を示す図である。 複数のエネルギー領域の領域別計数値を略均一化した場合の被検査物の画像に対応する図である。 複数のエネルギー領域を等エネルギー間隔で分けた場合の被検査物の画像に対応する図である。 実施例で使用した被検査物の写真に対応する図である。 図１４に示した被検査物の形状認識画像に対応する図である。 複数のエネルギー領域毎の被検査物の画像に対応する図である。 図１４に示した被検査物の材質識別画像に対応する図である。 図１４に示した被検査物の合成画像に対応する図である。 本発明に係る放射線検出方法の他の実施形態のフローチャートである。
符号の説明
１…非破壊検査システム、２…被検査物、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ…部材（材質の異なる部分）、３…放射線照射部、４…放射線検出装置、６…放射線検出器、７…制御装置、１０…放射線検出部、２０…信号処理部、４０…信号弁別部、５０…閾値設定部、６０…計数部、８０…演算部。

Claims (6)

  1. 被検査物に照射され前記被検査物を通った放射線を複数のエネルギー領域に弁別して検出する放射線検出器であって、
    入射した放射線が有するエネルギーに応じた出力信号を生成する放射線検出部と、
    前記複数のエネルギー領域を分けるためのＮ個（Ｎは１以上の整数）のエネルギー値に対応する第１〜第Ｎの信号弁別閾値によって前記出力信号を弁別すると共に、その弁別された出力信号を計数することによって前記複数のエネルギー領域内の所定時間当たりの放射線計数値である領域別計数値を取得する信号処理部と、
    を備え、
    前記被検査物に照射される放射線であって前記被検査物を通る前の状態の放射線を基準放射線としたとき、
    前記第１〜第Ｎの信号弁別閾値は、前記基準放射線を前記放射線検出部が検出した場合における前記複数のエネルギー領域の前記領域別計数値である基準領域別計数値が略均一になるように設定されており、
    前記信号処理部は、
    前記第１〜第Ｎの信号弁別閾値によって前記出力信号を弁別する信号弁別部と、
    前記信号弁別部によって弁別された出力信号を計数することによって、前記第１〜第Ｎの信号弁別閾値毎の所定時間当たりの放射線計数値である閾値別計数値を取得する計数部と、
    前記計数部によって取得された前記閾値別計数値に基づいて前記領域別計数値を算出する演算部と、
    前記信号弁別部における前記第１〜第Ｎの信号弁別閾値を、前記複数のエネルギー領域の前記基準領域別計数値が略均一になるように設定する閾値設定部と、
    を有し、
    前記第１の信号弁別閾値は、前記Ｎ個のエネルギー値のうち最小のエネルギー値に対応しており、
    前記第１の信号弁別閾値は、前記放射線検出部に放射線が入力されない状態で前記放射線検出部からの出力信号を所定時間当たり計数した計数値であるダークカウント値が基準値以下となる値であり、
    前記演算部が、前記複数のエネルギー領域毎の前記被検査物の画像を形成するための領域別画像データを、前記複数のエネルギー領域の前記領域別計数値に基づいて作成し、前記被検査物の材質情報を抽出した材質識別画像を形成するための材質識別用画像データを、前記複数の領域別画像データに基づいて作成すると共に、前記被検査物の形状を示す形状認識画像を形成するための形状認識用画像データを、前記計数部において取得される前記第１の信号弁別閾値に対する閾値別計数値に基づいて作成した後、前記形状認識画像と前記材質識別画像とを合成した合成画像を形成するための合成画像用画像データを、前記形状認識用画像データと前記材質識別用画像データとから作成する、
    ことを特徴とする放射線検出器。
  2. 前記放射線検出部が前記基準放射線を検出した場合において、前記第１の信号弁別閾値によって取得される閾値別計数値を、前記複数のエネルギー領域の個数で除した値を規定値としたとき、
    前記閾値設定部は、
    前記複数のエネルギー領域の前記基準領域別計数値が前記規定値に略一致するように前記第１〜第Ｎの信号弁別閾値を設定することを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
  3. 放射線を検出する放射線検出部と、前記放射線検出部から出力される出力信号を信号弁弁別閾値によって弁別して計数する信号処理部とを有する放射線検出器によって、被検査物に照射され前記被検査物を通った放射線を複数のエネルギー領域に弁別して検出する放射線検出方法であって、
    前記放射線検出部によって放射線を検出してその検出された放射線が有するエネルギーに応じた出力信号を生成する検出工程と、
    前記複数のエネルギー領域を分けるためのＮ個（Ｎは１以上の整数）のエネルギー値に対応する第１〜第Ｎの信号弁別閾値を利用して前記検出工程で生成された前記出力信号を前記信号処理部で弁別する信号弁別工程と、
    前記信号弁別工程で弁別された前記出力信号を前記信号処理部において計数することによって前記複数のエネルギー領域内の所定時間当たりの放射線計数値である領域別計数値を取得する計数値取得工程と、
    前記検出工程において前記放射線検出部が前記被検査物を通った放射線を検出した場合に、前記被検査物の画像を形成するための画像データを作成する画像データ作成工程と、
    を備え、
    前記被検査物に照射される放射線であって前記被検査物を通る前の状態の放射線である基準放射線としたとき、
    前記第１〜第Ｎの信号弁別閾値は、前記基準放射線を前記検出工程において検出した場合における前記複数のエネルギー領域の前記領域別計数値である基準領域別計数値が略均一になるように設定されており、
    前記計数値取得工程は、
    前記信号弁別工程で弁別された前記出力信号を計数することによって、前記第１〜第Ｎの信号弁別閾値毎の所定時間当たりの放射線計数値である閾値別計数値を取得する計数工程と、
    前記計数工程で取得された前記閾値別計数値に基づいて前記領域別計数値を算出する演算工程と、
    を有し、
    前記第１の信号弁別閾値は、前記Ｎ個のエネルギー値のうちの最小のエネルギー値に対応しており、
    前記第１の信号弁別閾値は、前記放射線検出部に放射線が入力されない状態で前記放射線検出部からの出力信号を所定時間当たり計数した計数値であるダークカウント値が基準値以下となる値であり、
    前記画像データ作成工程は、
    前記被検査物の形状を示す形状認識画像を形成するための形状認識用画像データを、前記計数値取得工程において前記第１の信号弁別閾値によって取得される閾値別計数値に基づいて作成する形状認識用画像データ作成工程と、
    前記複数のエネルギー領域毎の前記被検査物の画像を形成するための領域別画像データを、前記計数値取得工程で取得される前記複数のエネルギー領域の領域別計数値に基づいて作成する領域別画像データ作成工程と、
    前記被検査物の材質情報を抽出した材質識別画像を形成するための材質識別用画像データを、前記領域別画像データ作成工程で作成された前記複数のエネルギー領域に対応する前記領域別画像データに基づいて作成する材質識別用画像データ作成工程と、
    前記形状認識画像と前記材質識別画像とを合成した合成画像を形成するための合成画像用画像データを、前記形状認識用画像データと前記材質識別用画像データとから作成する合成画像用画像データ作成工程と、
    有する、
    ことを特徴とする放射線検出方法。
  4. 前記第１〜第Ｎの信号弁別閾値を設定する閾値設定工程を更に備え、
    前記閾値設定工程は、
    前記第１の信号弁別閾値を前記Ｎ個のエネルギー値のうちの最小のエネルギー値に対応するように設定する第１の設定工程と、
    前記放射線検出部によって前記基準放射線を検出して前記基準放射線のエネルギーに対応した出力信号である基準出力信号を生成する基準放射線検出工程と、
    前記信号処理部において前記第１の信号弁別閾値によって前記基準出力信号を弁別して計数することにより、所定時間当たりの放射線計数値である基準計数値を取得する基準計数値取得工程と、
    前記信号処理部における信号弁別閾値を変化させながら前記基準出力信号を前記信号処理部において弁別して計数することで取得される所定時間当たりの放射線計数値、及び前記基準計数値を利用して、前記第１〜第Ｎの信号弁別閾値のうち第２〜第Ｎの信号弁別閾値を設定する第２の設定工程と、
    を有することを特徴とする請求項３に記載の放射線検出方法。
  5. 第２の設定工程は、
    前記第２〜第Ｎの信号弁別閾値のうち前記第ｍの信号弁別閾値（ｍは２〜Ｎの整数）を設定する工程であって、前記信号処理部における信号弁別閾値を第（ｍ―１）の信号弁別閾値から変化させながら前記基準出力信号を弁別して計数することで取得される所定時間当たりの放射線計数値と、前記信号処理部における信号弁別閾値を第（ｍ−１）の信号弁別閾値として前記基準出力信号を弁別して計数することで取得される所定時間当たりの放射線計数値との差が、前記基準計数値によって決まる規定値に略一致したときの信号弁別閾値を、第ｍの信号弁別閾値として設定する第ｍの閾値設定工程を有しており、
    前記第ｍの閾値設定工程を繰り返すことによって、第２〜第Ｎの信号弁別閾値を設定することを特徴とする請求項４に記載の放射線検出方法。
  6. 前記第１の設定工程では、
    前記放射線検出部に放射線が入射していない場合において、前記放射線検出部から出力される出力信号を前記信号処理部の信号弁別閾値を変化させながら弁別して計数することで取得される所定時間当たりの計数値が基準値以下になったときの信号弁別閾値を第１の信号弁別閾値として設定することを特徴とする請求項４又は５に記載の放射線検出方法。
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