放射線検出装置
【課題】低エネルギ放射線検出器によって検出する低エネルギ範囲の放射線像のコントラスト差を大きくし、かつ、低エネルギ放射線検出器と高エネルギ放射線検出器との検出エネルギ差を大きくする放射線検出装置を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態に係る放射線検出装置８０は、サブトラクション法を用いる異物検査用の放射線検出装置であって、被検査物を透過した第１エネルギ範囲の放射線を検出する第１放射線検出器３２と、第１エネルギ範囲の放射線よりも高い第２エネルギ範囲の放射線を検出する第２放射線検出器４２とを備え、第１放射線検出器３２の第１シンチレータ層３２２の厚さは第２放射線検出器４２の第２シンチレータ層４２２の厚さより薄く、第１放射線検出器３２の第１画素部３２４の画素３２６の第１面積Ｓ１は、第２放射線検出器４２の第２画素部４２４の画素４２６の第２面積Ｓ２より小さい。
【解決手段】本発明の一実施形態に係る放射線検出装置８０は、サブトラクション法を用いる異物検査用の放射線検出装置であって、被検査物を透過した第１エネルギ範囲の放射線を検出する第１放射線検出器３２と、第１エネルギ範囲の放射線よりも高い第２エネルギ範囲の放射線を検出する第２放射線検出器４２とを備え、第１放射線検出器３２の第１シンチレータ層３２２の厚さは第２放射線検出器４２の第２シンチレータ層４２２の厚さより薄く、第１放射線検出器３２の第１画素部３２４の画素３２６の第１面積Ｓ１は、第２放射線検出器４２の第２画素部４２４の画素４２６の第２面積Ｓ２より小さい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デュアルエナジータイプの放射線検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デュアルエナジータイプの放射線検出装置は、異なるエネルギ感度を有する２つの放射線検出器を備え、被検査物を透過した低エネルギ範囲（第１エネルギ範囲）の放射線及び高エネルギ範囲（第２エネルギ範囲）の放射線を検出する。放射線検出器それぞれは、シンチレータ層と画素とを有し、低エネルギ範囲の放射線像及び高エネルギ範囲の放射線像を生成する。この放射線検出装置によれば、これらの放射線像を同時に取得し、これらの放射線像に基づいて重み付け減算処理や重ね合わせ処理等（例えば、サブトラクション処理）が施された画像を作成することによって、ベルトコンベア等で搬送される被検査物のインラインでの非破壊検査において、異物の検出、成分分布の計測、重量の計測等を高精度に実現することができる。
【０００３】
この種の放射線検出装置が特許文献１及び２に開示されている。特許文献１に記載の手荷物検査装置では、高エネルギ放射線検出器における画素配列方向に垂直な方向の画素幅が低エネルギ放射線検出器における対応の画素幅より長くなっている。これにより、低エネルギ放射線検出器と高エネルギ放射線検出器との線束レベルを同等にすることができるとしている。また、特許文献２に記載のＸ線ＣＴにおける放射線検出装置では、台形状の放射線検出器を用いることによって、高エネルギ放射線検出器における画素配列方向に垂直な方向の画素幅が低エネルギ放射線検出器における対応の画素幅より長くなっている。これにより、低エネルギ放射線検出器と高エネルギ放射線検出器との放射線入射量を等しくすることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−５０２３８６号公報
【特許文献２】特開平５−６８６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、食品内の異物検査では、食肉内の骨や軟骨、金属等を異物として検査することが要求され、食肉の放射線吸収量と異物（骨や軟骨、金属等）の放射線吸収量との相違を利用して、これらを透過した放射線像のサブトラクション画像のコントラスト差によって異物を浮き出させ、異物の有無を判断する。
【０００６】
ここで、骨や金属は、食肉に比べて放射線透過性が大きく異なる（低い）ので、少なくとも一方の放射線検出器による放射線像のコントラスト差が大きい。その結果、二つの放射線像のサブトラクション画像のコントラスト差が大きく、異物検査が容易である。しかしながら、軟骨は、食肉と同様に放射線透過率が高く、その差が小さいので、双方の放射線検出器による放射線像のコントラスト差が小さくなってしまう。その結果、これらの放射線像のサブトラクション画像のコントラスト差も小さく、異物検査が困難であった。
【０００７】
そこで、本願発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、食肉や軟骨等の軽い原子同士、すなわち放射線透過性が高い物質同士の放射線像のコントラスト差は、より低エネルギ範囲の放射線像において大きくすることができることを見出した。更に、本願発明者らは、骨や金属等の重い原子同士、すなわち放射線透過性が低い物質同士の放射線像のコントラスト差は、より高エネルギ範囲の放射線像において大きくすることができることを見出した。
【０００８】
つまり、本発明は、低エネルギ放射線検出器によって検出する低エネルギ範囲の放射線像のコントラスト差を大きくし、かつ、低エネルギ放射線検出器と高エネルギ放射線検出器との検出エネルギ差を大きくする放射線検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の放射線検出装置は、サブトラクション法を用いる異物検査用の放射線検出装置であって、被検査物を透過して放射線入射方向から入射する第１エネルギ範囲の放射線及び第１エネルギ範囲の放射線よりも高い第２エネルギ範囲の放射線を検出する放射線検出装置において、放射線入射方向に対して上流側に位置し、第１エネルギ範囲の放射線を検出する第１放射線検出器と、放射線入射方向に対して下流側に位置し、第２エネルギ範囲の放射線を検出する第２放射線検出器と、を備える。第１放射線検出器は、像検出方向に沿って延在し、第１エネルギ範囲の放射線の像を光像に変換する第１シンチレータ層と、像検出方向に沿って配列された複数の画素を有し、第１シンチレータ層で変換された光像による第１画像を取得する第１画素部とを有し、第２放射線検出器は、像検出方向に沿って延在し、第２エネルギ範囲の放射線の像を光像に変換する第２シンチレータ層と、像検出方向に沿って配列された複数の画素を有し、第２シンチレータ層で変換された光像による第２画像を取得する第２画素部とを有する。第１シンチレータ層の厚さは、第２シンチレータ層の厚さより薄く、第１画素部における複数の画素それぞれの第１面積は、第２画素部における複数の画素それぞれの第２面積より小さい。
【００１０】
この放射線検出装置によれば、第１放射線検出器（低エネルギ放射線検出器）の第１画素部における各画素の面積が比較的小さいので、例えば食肉や軟骨等の軽い原子同士、すなわち放射線透過性が高い物質同士を透過した放射線量の差が小さい場合であっても、各画素によって変換された電荷量の差は相対的に大きくなる。このように、各画素によって変換された電荷量の差を相対的に大きくすることによって、軟骨等の異物と食肉等の異物周りとのコントラスト差を大きくすることができる。すなわち、第１放射線検出器によって検出する低エネルギ範囲の放射線像のコントラスト差を大きくすることができる。
【００１１】
また、この放射線検出装置によれば、第１放射線検出器の第１シンチレータ層が比較的薄いので、第１放射線検出器によってより低エネルギ範囲の放射線を検出することができ、第２放射線検出器（高エネルギー放射線検出器）の第２シンチレータ層が比較的厚いので、第２放射線検出器によってより高エネルギ範囲の放射線を検出することができる。すなわち、第１放射線検出器と第２放射線検出器との検出エネルギ差を大きくすることができる。その結果、第１放射線検出器によって、食肉や軟骨等の軽い原子同士、すなわち放射線透過性が高い物質同士の放射線像のコントラスト差を大きくすることができるだけでなく、第２放射線検出器によって、骨や金属等の重い原子同士、すなわち放射線透過性が低い物質同士の放射線像のコントラスト差をも大きくすることができる。
【００１２】
上記した第１画素部における複数の画素それぞれの像検出方向での第１像検出方向幅は、上記した第２画素部における複数の画素それぞれの像検出方向での第２像検出方向幅より小さくてもよい。
【００１３】
この放射線検出装置によれば、第１放射線検出器の第１シンチレータ層の厚さが比較的薄く、かつ複数の画素それぞれの第１像検出方向幅が比較的小さいので、空間分解能を高めることができ、画素間のクロストークを低減することができる。このように、第１放射線検出器の空間分解能を高めることによって、軟骨等の異物と食肉等の異物周りとのコントラスト差を大きくすることができる。すなわち、第１放射線検出器によって検出する低エネルギ範囲の放射線像のコントラスト差を大きくすることができる。
【００１４】
また、上記した第１画素部における複数の画素それぞれの像検出方向に直交する直交方向での第１直交方向幅は、第２画素部における複数の画素それぞれの直交方向での第２直交方向幅より小さくてもよい。
【００１５】
また、上記した第１シンチレータの材料と上記した第２シンチレータの材料とは同一であってもよいし、異なっていてもよい。このように、第１シンチレータ層の材料と第２シンチレータ層の材料とを検出Ｘ線に応じて個別に選択することにより、第１放射線検出器と第２放射線検出器との検出エネルギ差をより大きくすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、低エネルギ放射線検出器によって検出する低エネルギ範囲の放射線像のコントラスト差を大きくすることができる。これにより、例えば、放射線透過性が高い被検査物に対して放射線透過特性が近い異物であっても検出が容易となる。
【００１７】
更に、本発明によれば、低エネルギ放射線検出器と高エネルギ放射線検出器との検出エネルギ差を大きくすることができる。これにより、例えば、放射線透過性が高い異物の検出を容易とするだけでなく、放射線透過性が低い異物の検出をも容易とする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係るＸ線異物検査装置の斜視図である。
【図２】本実施形態に係るＸ線異物検査装置の概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る放射線検出装置におけるデュアルエナジーセンサの概略構造図である。
【図４】図３に示すデュアルエナジーセンサにおける低エネルギ検出器及び高エネルギ検出器のＸ線入射面を示す図である。
【図５】異物を含む被検査物を透過したＸ線の像の一例を示す図である。
【図６】図５に示すＸ線像の水平輝度プロファイルを示す図である。
【図７】評価用の被検査物、及び、この被検査物のＸ線透過画像を示す図である。
【図８】図７に示すＸ線透過画像の輝度プロファイルを示す図である。
【図９】低エネルギ検出器及び高エネルギ検出器においてエネルギ範囲ごとの発光の仕方を示す模式図である。
【図１０】厚みの異なるシンチレータ層における相対感度を示す図である。
【図１１】本発明の変形例のデュアルエナジーセンサにおける低エネルギ検出器及び高エネルギ検出器のＸ線入射面を示す図である。
【図１２】本発明の別の変形例のデュアルエナジーセンサにおける低エネルギ検出器及び高エネルギ検出器のＸ線入射面を示す図である。
【図１３】デュアルエナジー型放射線検出器の画像処理の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００２０】
図１は、本実施形態に係るＸ線異物検査装置の斜視図であり、図２は、本実施形態に係るＸ線異物検査装置の概略構成図である。図１及び図２に示されるように、Ｘ線異物検査装置１は、Ｘ線源からのＸ線（放射線）を照射方向Ｚへ向けて被検査物Ｓに照射し、照射されたＸ線のうち被検査物Ｓを透過した透過Ｘ線を複数のエネルギ範囲で検出する装置である。Ｘ線異物検査装置１は、透過Ｘ線画像を用いて被検査物Ｓに含まれる異物検査や手荷物検査等を行う。このようなＸ線異物検査装置１は、ベルトコンベア１０、Ｘ線照射器２０、低エネルギ画像取得部３０、高エネルギ画像取得部４０、タイミング制御部５０及び画像処理装置７０を備えている。低エネルギ画像取得部３０、高エネルギ画像取得部４０及びタイミング制御部５０から本発明の実施形態に係るデュアルエナジー型の放射線検出装置８０が構成される。
【００２１】
ベルトコンベア１０は、図１に示すように、被検査物Ｓが載置されるベルト部１２を備える。ベルトコンベア１０は、ベルト部１２を搬送方向Ｙに移動させることで、被検査物Ｓを所定の搬送速度で搬送方向Ｙに搬送する。被検査物Ｓの搬送速度は、例えば４８ｍ／分である。ベルトコンベア１０は、必要に応じて、ベルトコンベア制御部１４により、例えば２４ｍ／分や９６ｍ／分といった搬送速度に速度を変更することができる。また、ベルトコンベア制御部１４は、ベルト部１２の高さ位置を変更することができる。ベルト部１２の高さ位置を変更することで、Ｘ線照射器２０と被検査物Ｓとの距離を変更させることができる。この変更により、低エネルギ画像取得部３０及び高エネルギ画像取得部４０で取得されるＸ線透過像の解像度を変更させることが可能となる。なお、ベルトコンベア１０で搬送される被検査物Ｓとしては、例えば、食肉等の食品やタイヤなどのゴム製品、セキュリティ・安全のための手荷物検査や貨物検査、その他に樹脂製品や金属製品、鉱物など資源材料、分別や資源回収（リサイクル）のための廃棄物、電子部品等など広くあげることができる。
【００２２】
Ｘ線照射器２０は、Ｘ線源としてＸ線を照射方向Ｚへ向けて被検査物Ｓに照射する装置である。Ｘ線照射器２０は、点光源であり、照射方向Ｚ及び搬送方向Ｙに直交する検出方向Ｘに所定の角度範囲でＸ線を拡散させて照射する。Ｘ線照射器２０は、Ｘ線の照射方向Ｚがベルト部１２に向けられると共に拡散するＸ線が被検査物Ｓの幅方向（検出方向Ｘ）全体に及ぶように、ベルト部１２から所定の距離を離れてベルト部１２の上方に配置される。また、Ｘ線照射器２０は、被検査物Ｓの長さ方向（搬送方向Ｙ）においては、長さ方向における所定の分割範囲が照射範囲とされ、被検査物Ｓがベルトコンベア１０で搬送方向Ｙへ搬送されることにより、被検査物Ｓの長さ方向全体に対してＸ線が照射されるようになっている。
【００２３】
低エネルギ画像取得部３０は、低エネルギ検出器（第１放射線検出器）３２と低エネルギ画像補正部３４と備えている。
【００２４】
低エネルギ検出器３２は、Ｘ線入射方向Ｚに対して上流側に位置し、Ｘ線照射器２０から照射されたＸ線のうち被検査物Ｓを透過した低エネルギ範囲（第１エネルギ範囲）のＸ線を検出して、低エネルギ画像データ（第１放射線画像データ）を生成する。
【００２５】
低エネルギ画像補正部３４は、低エネルギ検出器３２で生成された低エネルギ画像データを増幅及び補正する部分である。低エネルギ画像補正部３４は、低エネルギ画像データを増幅するアンプ３４ａ、アンプ３４ａで増幅された低エネルギ画像データをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部３４ｂ、Ａ／Ｄ変換部３４ｂで変換された低エネルギ画像データに対して所定の補正処理を行う補正回路３４ｃ、補正回路３４ｃで補正された画像データを外部出力する出力インターフェイス３４ｄを備えている。
【００２６】
高エネルギ画像取得部４０は、高エネルギ検出器（第２放射線検出器）４２と高エネルギ画像補正部４４と備えている。
【００２７】
高エネルギ検出器４２は、Ｘ線入射方向Ｚに対して下流側に位置し、Ｘ線照射器２０から照射されて、Ｘ線のうち被検査物Ｓ及び低エネルギ検出器３２を透過した高エネルギ範囲（第２エネルギ範囲）のＸ線を検出して、高エネルギ画像データ（第２放射線画像データ）を生成する。なお、低エネルギ検出器３２で検出される低エネルギ範囲と高エネルギ検出器４２で検出される高エネルギ範囲とは、明確に区別されるものではなく、エネルギ範囲がある程度、重なるようになっている。
【００２８】
高エネルギ画像補正部４４は、高エネルギ検出器４２で生成された高エネルギ画像データを増幅及び補正する部分である。高エネルギ画像補正部４４は、高エネルギ画像データを増幅するアンプ４４ａ、アンプ４４ａで増幅された高エネルギ画像データをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部４４ｂ、Ａ／Ｄ変換部４４ｂで変換された高エネルギ画像データに対して所定の補正処理を行う補正回路４４ｃ、補正回路４４ｃで補正された画像データを外部出力する出力インターフェイス４４ｄを備えている。
【００２９】
タイミング制御部５０は、低エネルギ検出器３２での透過Ｘ線の検出タイミングと高エネルギ検出器４２での透過Ｘ線の検出タイミングとを制御する。タイミング制御部５０は、低エネルギ画像データと高エネルギ画像データとがそれぞれ対応するようにして、下記のサブトラクション処理における画像ずれを低減させる。
【００３０】
画像処理装置７０は、低エネルギ検出器３２で検出及び生成された低エネルギ画像データと高エネルギ検出器４２で検出及び生成された高エネルギ画像データとの差分データを求める演算処理（サブトラクション処理）を行い、合成画像であるサブトラクション像を生成する装置である。画像処理装置７０に入力される両エネルギ画像データは、タイミング制御部５０により、互いの画像データが対応するように検出タイミングが制御されている。画像処理装置７０は、演算処理により生成したサブトラクション像をディスプレイ等に出力表示する。この出力表示により、被検査物Ｓに含まれる異物等を目視で確認することができる。なお、サブトラクション像を出力表示せずに、データ出力のみを行って画像データ上での検出処理により画像データから直接、被検査物Ｓに含まれる異物等を検出するようにしてもよい。
【００３１】
次に、低エネルギ検出器３２及び高エネルギ検出器４２について詳細に説明する。図３は、図２に示す放射線検出装置８０における低エネルギ検出器３２と高エネルギ検出器４２とからなるデュアルエナジーセンサ８６の概略構造図であり、図４は、低エネルギ検出器３２のＸ線入射面（ａ）、及び、高エネルギ検出器４２のＸ線入射面（ｂ）を示す図である。
【００３２】
図３及び４に示すように、低エネルギ検出器３２は、低エネルギシンチレータ層（第１シンチレータ層）３２２と低エネルギラインセンサ（第１画素部）３２４とを有する。低エネルギシンチレータ層３２２は、像検出方向Ｘに沿って延在し、低エネルギ範囲のＸ線の像を光像に変換する。低エネルギラインセンサ３２４は、像検出方向Ｘに沿って配列された複数の画素３２６を有し、低エネルギシンチレータ層３２２で変換された光像による低エネルギ画像（第１画像）を取得する。このようにして、低エネルギ検出器３２は、低エネルギ範囲のＸ線を検出する。
【００３３】
同様に、高エネルギ検出器４２は、高エネルギシンチレータ層（第２シンチレータ層）４２２と高エネルギラインセンサ（第２画素部）４２４とを有する。高エネルギシンチレータ層４２２は、像検出方向Ｘに沿って延在し、高エネルギ範囲のＸ線の像を光像に変換する。高エネルギラインセンサ４２４は、像検出方向Ｘに沿って配列された複数の画素４２６を有し、高エネルギシンチレータ層４２２で変換された光像による高エネルギ画像（第２画像）を取得する。このようにして、高エネルギ検出器４２は、高エネルギ範囲のＸ線を検出する。
【００３４】
ここで、低エネルギ検出器３２の低エネルギシンチレータ層３２２の厚さは、従来のデュアルエナジー型Ｘ線検出装置に比べて薄く、高エネルギ検出器４２の高エネルギシンチレータ層４２２の厚さは、従来のデュアルエナジー型Ｘ線検出装置に比べて厚くなっている。すなわち、低エネルギ検出器３２の低エネルギシンチレータ層３２２の厚さは、高エネルギ検出器４２の高エネルギシンチレータ層４２２の厚さより薄くなっている。
【００３５】
また、低エネルギラインセンサ３２４における複数の画素３２６それぞれの像検出方向Ｘでの画素幅（第１像検出方向幅）Ｗａ１は、高エネルギラインセンサ４２４における複数の画素４２６それぞれの像検出方向Ｘでの画素幅（第２像検出方向幅）Ｗａ２より小さくなっている。また、低エネルギラインセンサ３２４における複数の画素３２６それぞれの像検出方向Ｘに直交する直交方向（搬送方向Ｙ）での画素幅（第１直交方向幅）Ｗｂ１は、高エネルギラインセンサ４２４における複数の画素４２６それぞれの直交方向Ｙでの画素幅（第２直交方向幅）Ｗｂ２より小さくなっている。すなわち、低エネルギラインセンサ３２４における複数の画素３２６それぞれの面積（第１面積）Ｓ１は、高エネルギラインセンサ４２４における複数の画素４２６それぞれの面積（第２面積）Ｓ２より小さい。
このようにして、高エネルギラインセンサ４２４の単位長さあたりの画素数と低エネルギセンサ３４２の単位長さあたりの画素数が異なり、高エネルギラインセンサ４２４の単位長さあたりの画素数は、低エネルギセンサ３４２の単位長さあたりの画素数よりも少なくなっている。
【００３６】
また、高エネルギラインセンサ４２４における画素４２６の画素ピッチＰ２は、低エネルギラインセンサ３２４における画素３２６の画素ピッチＰ１のｎ倍（ｎは正の整数）であることが好ましい。例えば、サブトラクション処理では、像検出方向Ｘの画素数が異なる場合には検出画像の間引きや補間等の処理を行って画素数を合わせることがあるが、画素ピッチが整数倍であると、検出画像の間引きや補間等の処理が容易となる。
【００３７】
なお、低エネルギシンチレータ層３２２の材料と高エネルギシンチレータ層４２２の材料とは同一であってもよいが、低エネルギシンチレータ層３２２と高エネルギシンチレータ層４２２とで異なる材料が用いられてもよい。例えば、低エネルギシンチレータ層３２２及び高エネルギシンチレータ層４２２の材料としては、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ:Ｔｂ、ＣｓＩ:Ｔｌ、ＣｄＷＯ４、ＣａＷＯ４、ＧＳＯ、ＬＧＳＯ、ＢＧＯ、ＬＳＯ、ＹＳＯ、ＹＡＰ、Ｙ２Ｏ２Ｓ:Ｔｂ、ＹＴａＯ４:Ｔｍ等が適用可能であり、検出するＸ線に応じて材料の組合せを選択すればよい。
【００３８】
このように、本実施形態の放射線検出装置８０によれば、低エネルギ検出器３２の低エネルギラインセンサ３２４における各画素３２６の面積が比較的小さいので、例えば食肉や軟骨等の軽い原子同士、すなわち放射線透過性が高い物質同士を透過した放射線量の差が小さい場合であっても、各画素３２６によって変換された電荷量の差は相対的に大きくなる。また、本実施形態の放射線検出装置８０によれば、低エネルギ検出器３２の低エネルギシンチレータ層３２２の厚さが比較的薄いので、低エネルギラインセンサ３２４における各画素３２６の面積が小さい場合であっても、すなわち各画素３２６の検出方向（画素配列方向）Ｘでの画素幅Ｗａ１が小さい場合であっても、画素間のクロストークを低減することができ、空間分解能を高めることができる。このように、低エネルギ検出器３２の空間分解能を高めることによって、軟骨等の異物と食肉等の異物周りとのコントラスト差を大きくすることができる。すなわち、低エネルギ検出器３２によって検出する低エネルギ範囲の放射線像のコントラスト差を大きくすることができる。
【００３９】
また、本実施形態の放射線検出装置８０によれば、低エネルギ検出器３２の低エネルギシンチレータ層３２２が比較的薄いので、低エネルギ検出器３２によってより低エネルギ範囲の放射線を検出することができ、高エネルギ検出器４２の高エネルギシンチレータ層４２２が比較的厚いので、高エネルギ検出器４２によってより高エネルギ範囲の放射線を検出することができる。すなわち、低エネルギ検出器３２と高エネルギ検出器４２との検出エネルギ差を大きくすることができる。その結果、低エネルギ検出器３２によって、食肉や軟骨等の軽い原子同士、すなわち放射線透過性が高い物質同士の放射線像のコントラスト差を大きくすることができるだけでなく、高エネルギ検出器４２によって、骨や金属等の重い原子同士、すなわち放射線透過性が低い物質同士の放射線像のコントラスト差をも大きくすることができる。
【００４０】
また、低エネルギシンチレータ層３２２の材料と高エネルギシンチレータ層４２２の材料とを検出Ｘ線に応じて個別に選択することにより、低エネルギ検出器３２と高エネルギ検出器４２との検出エネルギ差をより大きくすることができる。すなわち、より検出エネルギ分別がよくなり、好適なサブトラクション画像を得ることができる。
【００４１】
以下では、これらの作用効果について考察する。
【００４２】
まず、低エネルギラインセンサ３２４における各画素３２６の面積（画素幅）に関する評価結果を示す。図５は、異物を含む被検査物Ｓを透過したＸ線の像の一例を示す図であり、図６は、図５に示すＸ線像の水平輝度プロファイルを示す図である。
【００４３】
図５における異物Ｍｆの大きさは、図５（ａ）の画像を取得したラインセンサの画素ピッチに対して約１倍〜４倍の大きさである。また、図５（ｂ）の画像を取得したラインセンサの画素ピッチは、図５（ａ）の画像を取得したラインセンサの画素ピッチに対して約２倍である。
【００４４】
図５（ａ）及び（ｂ）の画像によれば、図５（ｂ）の画像では、異物部Ｍｆとその周辺部との輝度差が約６％であるのに対し、図５（ａ）の画像では、異物部Ｍｆとその周辺部との輝度差が約２３％にもなった。図６（ａ）及び（ｂ）の輝度プロファイルからも、図６（ｂ）の輝度プロファイルでは、異物部Ｍｆとその周辺部との輝度差が小さい（約数％）のに対し、図６（ａ）の輝度プロファイルでは、異物部Ｍｆとその周辺部との輝度差が大きくなった（２０％以上）。これより、図５（ｂ）の画像に比べて、画素ピッチが小さいラインセンサを用いた図５（ａ）の画像の方が、すなわち、解像度が高い画素を用いたラインセンサの方が、コントラスト（輝度差）を大きくできることがわかる。
【００４５】
これは、画素サイズを小さくしたことにより各画素の電荷量が小さくなり、その結果、画素間の電荷量差が相対的に大きくなったことによるものと考えられる。これより、本実施形態では、低エネルギ検出器３２の低エネルギラインセンサ３２４における各画素３２６の面積を比較的小さくすると、例えば食肉や軟骨等の軽い原子同士、すなわち放射線透過性が高い物質同士を透過した放射線量の差が小さい場合であっても、各画素３２６によって変換された電荷量の差が相対的に大きくなることとなる。
【００４６】
次に、低エネルギ検出器３２の低エネルギシンチレータ層３２２の厚さと高エネルギ検出器４２の高エネルギシンチレータ層４２２の厚さに関する評価結果を示す。図７は、評価用の被検査物、及び、この被検査物のＸ線透過画像を示す図である。
【００４７】
図７（ａ）に示すように、評価用の被検査物は、部分Ａ〜部分Ｅにおいて以下のように異なる素材となっている。
部分Ａ：カーボン
部分Ｂ：カーボン＋アルミニウム（アルミニウムは部分Ａ側から部分Ｂ側へ向けて次第に厚くなっている）
部分Ｃ：鉄（厚）
部分Ｄ：鉄（薄）
部分Ｅ：空気
図７（ｂ）は、薄いシンチレータ層を有する本実施形態の低エネルギ検出器３２単体による被検査物のＸ線透過画像であり、図７（ｃ）は、厚いシンチレータ層を有する本実施形態の高エネルギ検出器４２単体による被検査物のＸ線透過画像である。
【００４８】
図７（ｂ）によれば、薄いシンチレータ層３２２を有する本実施形態の低エネルギ検出器３２において、Ｘ線透過率が比較的高いカーボン部分Ａとカーボン＋アルミニウム部分Ｂの部分Ａ側との境界をコントラストの違い（輝度差）によって認識できる。一方、図７（ｃ）によれば、厚いシンチレータ層４２２を有する本実施形態の高エネルギ検出器４２において、Ｘ線透過率が比較的低いカーボン＋アルミニウム部分Ｂの部分Ｃ側と鉄部分Ｃとの境界をコントラストの違い（輝度差）によって認識できる。
【００４９】
図８は、図７に示すＸ線透過画像の輝度プロファイルを示す図である。図８（ａ）は、図７（ｂ）に示すＸ線透過画像の輝度プロファイルであり、図８（ｂ）は、図７（ｃ）に示すＸ線透過画像の輝度プロファイルである。部分Ａ１，Ａ２はカーボン部分Ａに対応し、部分Ｂ１，Ｂ２はアルミニウム部分Ｂの厚い部分に対応し、部分Ｄ１，Ｄ２は鉄（薄）部分Ｄに対応し、部分Ｅ１，Ｅ２は空気部分Ｅに対応する。
【００５０】
図８（ａ）によれば、空気部分Ｅ１の輝度値に対してカーボン部分Ａ１の輝度値は約２３％の輝度差が生じた。一方、図８（ｂ）によれば、空気部分Ｅ２の輝度値に対してカーボン部分Ａ２の輝度値は約１０％の輝度差であった。これによれば、薄いシンチレータ層３２２を有する本実施形態の低エネルギ検出器３２の方が、厚いシンチレータ層４２２を有する高エネルギ検出器４２に対して、Ｘ線透過率が比較的高い空気とカーボンとのコントラスト差を２倍以上大きくできることとなる。これより、Ｘ線透過率が比較的高い物質同士（すなわち、軟らかい原子同士）のコントラスト差を大きくするためには、シンチレータ層の厚さを薄くすること（すなわち、後述するように、より低エネルギのＸ線を検出すること）が重要であることがわかる。
【００５１】
また、図８（ａ）によれば、薄い鉄部分Ｄ１の輝度値に対してアルミニウム（厚）部分Ｂ１の輝度値は約３％の輝度差であった。一方、図８（ｂ）によれば、鉄（薄）部分Ｄ２の輝度値に対してアルミニウム（厚）部分Ｂ２の輝度値は約１２％の輝度差が生じた。これによれば、厚いシンチレータ層４２２を有する本実施形態の高エネルギ検出器４２の方が、薄いシンチレータ層３２２を有する低エネルギ検出器３２に対して、Ｘ線透過率が比較的低い鉄とアルミニウム（厚）とのコントラスト差を２倍以上大きくできることとなる。これより、Ｘ線透過率が比較的低いもの同士（すなわち、硬い原子同士）のコントラスト差を出させるためには、シンチレータ層の厚さを厚くすること（すなわち、後述するように、より高エネルギのＸ線を検出すること）が重要であることがわかる。
【００５２】
また、図８によれば、硬い物質は、薄いシンチレータ層３２２を有する低エネルギ検出器３２による輝度差と厚いシンチレータ層４２２を有する高エネルギ検出器４２による輝度差とが大きく異なるため、差分を行った際に抽出しやすいことがわかる。また、硬い物質同士は、厚いシンチレータ層４２２を有する高エネルギ検出器４２によって、輝度差が大きく表現されるため、画素ピッチが大きくても、すなわち上記したように画素ピッチを小さくしなくても十分な輝度差を確保できることがわかる。
【００５３】
一方、軟らかい物質は、薄いシンチレータ層３２２を有する低エネルギ検出器３２による輝度差と厚いシンチレータ層４２２を有する高エネルギ検出器４２による輝度差とが硬い物質ほど大きく異ならないため、薄いシンチレータ層３２２を有する低エネルギ検出器３２における更なる高分解能検出が重要となる。よって、上記したように、薄いシンチレータ層３２２を有する低エネルギ検出器３２に細かい画素ピッチのラインセンサ３２４を組み合わせることが好適である。また、薄いシンチレータ層は、後述するように、シンチレータ層内部での蛍光散乱が小さいので、高解像度の画像を得ることができ、細かい画素ピッチのラインセンサとの組み合わせが好適である。
【００５４】
ここで、この評価結果について考察する。図９は、低エネルギ検出器３２及び高エネルギ検出器４２においてエネルギ範囲ごとの発光の仕方を示す模式図である。図９（ａ）は、本実施形態の低エネルギ検出器３２及び高エネルギ検出器４２であり、図９（ｂ）は、比較例の低エネルギ検出器３２Ｘ及び高エネルギ検出器４２Ｘである。
【００５５】
比較例では、低エネルギ検出器３２Ｘのシンチレータ層３２２Ｘと高エネルギ検出器４２Ｘのシンチレータ層４２２Ｘとが同程度の厚さである点で本実施形態と相違する。すなわち、比較例の低エネルギ検出器３２Ｘのシンチレータ層３２２Ｘは、本実施形態の低エネルギ検出器３２のシンチレータ層３２２と比較して厚くなっており、比較例の高エネルギ検出器４２Ｘのシンチレータ層４２２Ｘは、本実施形態の高エネルギ検出器４２のシンチレータ層４２２と比較して薄くなっている。
【００５６】
図９（ｂ）に示すように、比較例では、より低エネルギのＸ線ＸＬは、低エネルギ検出器３２Ｘにおけるシンチレータ層３２２Ｘ表面付近で蛍光に変換されるため、シンチレータ層内で散乱／吸収され、低エネルギ検出器３２Ｘにおけるラインセンサ３２４まで届き難く、検出され難い。一方、この低エネルギＸ線ＸＬよりも比較的高い中エネルギのＸ線ＸＭは、低エネルギ検出器３２Ｘにおけるシンチレータ層３２２Ｘの深い位置で蛍光に変換されるため、低エネルギ検出器３２Ｘにおけるラインセンサ３２４で検出される。そのため、比較例では、軽い原子で構成されたもの同士（例えば、食肉と軟骨）のコントラスト差を出すのが難しい。また、低エネルギ検出器３２Ｘで検出されるＸ線と高エネルギ検出器４２Ｘで検出されるＸ線のエネルギ差が小さく、サブストラクション演算による効果が低くなる。
【００５７】
一方、図９（ａ）に示すように、本実施形態では、低エネルギＸ線ＸＬが低エネルギ検出器３２におけるシンチレータ層３２２表面で蛍光に変換されても、このシンチレータ層３２２が薄いので、低エネルギ検出器３２におけるラインセンサ３２４まで蛍光が届き易く、検出され易い。また、中エネルギＸ線ＸＭは、低エネルギ検出器３２のシンチレータ層３２２を透過しやすいので、低エネルギ検出器３２で検出されるＸ線はより低エネルギ側に絞ったＸ線となる。よって、軽い原子で構成された対象物のＸ線吸収効果を高めることができ、軽い原子で構成されたもの同士（例えば、食肉と軟骨）のコントラスト差が大きくなる。
【００５８】
加えて、低エネルギ検出器３２を透過した中エネルギＸ線ＸＭは高エネルギ検出器４２のシンチレータ層４２２表面で蛍光に変換されるため、シンチレータ層４２２内で散乱／吸収により、ラインセンサ３２４までその蛍光は届き難い。一方、高エネルギＸ線ＸＨは、ラインセンサ４２４付近で蛍光に変換されるため検出し易くなっている。よって、高エネルギ検出器４２では、より高エネルギに絞ったＸ線を検出可能となる。
【００５９】
このように、低エネルギ検出器３２のシンチレータ層３２２を薄くし、高エネルギ検出器４２のシンチレータ層４２２を厚くすることで、検出エネルギ分別をはっきりさせることができる。ゆえに、低エネルギ検出器３２のシンチレータ層３２２を薄くし低エネルギＸ線を検出しやすくし、かつ、高エネルギ検出器４２のシンチレータ層４２２を厚くし高エネルギＸ線を検出しやすくすることで、被検査物内に様々なＸ線透過率の異物が存在していても、コントラスト差がはっきりしたサブトラクション画像を作成できることとなる。
【００６０】
次に、低エネルギ検出器３２のシンチレータ層３２２を薄くし、かつ、ラインセンサ３２４の画素数を増やすこと（すなわち、空間分解能を上げること）による相乗効果について考察する。
【００６１】
シンチレータ層における散乱は、厚みに左右され、シンチレータ層の種類にもよるが、ほぼ厚みと同程度に散乱する。よって、シンチレータ層の厚みを薄くすることは、散乱範囲を限定し、より高解像度な発光像を得ることができる。この時、薄いシンチレータ層に組み合わせるラインセンサの画素ピッチを小さくすることは、散乱範囲の減少と相まって非常に有用である。
【００６２】
以上より、空間解像度を必要とする場合、シンチレータ層の厚みを薄くすることが望ましいが、シンチレータ層を薄くした場合、十分な放射線吸収性能を確保できず、放射線感度が低くなってしまうという問題がある。そこで、本願発明者らは、放射線検出器のマルチエナジー化にあたり、シンチレータ層の厚さに対するシンチレータ層における相対感度の実験を行った。
【００６３】
図１０は、厚みの異なるシンチレータ層における相対感度を示す図である。図１０によれば、シンチレータ層の厚みを約半分に薄くした場合、６０ｋＶを超える高エネルギＸ線に対する感度の低下がみられる一方で、６０ｋＶ以下の低エネルギＸ線に関しては感度が上がることが確認できた。
【００６４】
低エネルギＸ線は、そのエネルギ透過特性より、シンチレータ層の表面付近で吸収され、発光してしまうと考えられる。この表面付近での吸収と発光は、シンチレータ層内部での散乱の影響を大きく受け、また、シンチレータ層の自己吸収によって光量低下が生じ、結果として、感度も下がってしまうこととなる。
【００６５】
低エネルギＸ線の検出という観点からとらえると、シンチレータ層を薄くすることは、光量低下を抑え、放射線検出器での感度を高くし、また、シンチレータ層内の散乱も少なくなるため、高感度かつ高解像度の透過画像を得ることができる。
【００６６】
マルチエナジー化していないラインセンサにおいて、薄いシンチレータ層を用いた場合、十分な放射線吸収性能を確保できず、高エネルギ側の感度が不足してしまうが、マルチエナジー化し、高エネルギ側センサの信号を用いることにより、高感度かつ高解像度の特性を活かすことができる。すなわち、薄いシンチレータ層のみの使用における問題点をマルチエナジー化によって補うことができた。
【００６７】
なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。
【００６８】
本実施形態では、低エネルギ検出器３２のラインセンサ３２４における複数の画素３２６それぞれの面積Ｓ１を、高エネルギ検出器４２のラインセンサ４２４における複数の画素４２６それぞれの面積Ｓ２より小さくするために、各画素３２６の画素幅Ｗａ１を各画素４２６の画素幅Ｗａ２より小さくし、かつ、各画素３２６の画素幅Ｗｂ１を各画素４２６の画素幅Ｗｂ２より小さくしたが、図１１に示すように画素幅Ｗａ１を画素幅Ｗａ２より小さくするだけでもよい。この場合でも、各画素によって変換された電荷量の差を相対的に大きくすることができ、低エネルギ検出器によって検出する放射線像のコントラスト差を大きくすることができる。更に、低エネルギ検出器のシンチレータ層が薄いので、各画素３２６の検出方向Ｘでの画素幅Ｗａ１を小さくしても画素間のクロストークを低減することができる。その結果、低エネルギ検出器の空間解像度を高めることができ、低エネルギ検出器によって検出する放射線像のコントラスト差を大きくすることができる。また、図１２に示すように画素幅Ｗｂ１を画素幅Ｗｂ２より小さくするだけでもよい。この場合でも、各画素によって変換された電荷量の差を相対的に大きくすることができ、低エネルギ検出器によって検出する放射線像のコントラスト差を大きくすることができる。
【００６９】
ここで、低エネルギ検出器及び高エネルギ検出器から出力された信号は、図１３に示すように、例えばＭ画素（検出方向Ｘ）×Ｎライン（搬送方向Ｙ）が画像処理されて１枚の２次元画像となる。しかしながら、画素幅Ｗａ１＜画素幅Ｗａ２（図１１）の場合には検出方向Ｘの画素数が異なることとなり、画素幅Ｗｂ１＜画素幅Ｗｂ２（図１２）の場合には搬送方向Ｙのライン数が異なることとなり、何れの場合にもサブトラクション画像の精度が低下してしまうことがある。そこで、２つの放射線検出器で検出方向Ｘの画素数又は搬送方向Ｙのライン数が異なる場合には、同一の画素数又はライン数となるように、一方の放射線検出器において画像の間引き処理を行ったり、他方の放射線検出器において画像の補間処理を行ったりしてもよい。また、同一の画素数又はライン数となるように、２つの放射線検出器の検出タイミングの制御を行ってもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１…デュアルエナジー型Ｘ線異物検査装置、１０…ベルトコンベア、１２…ベルト部、１４…ベルトコンベア制御部、２０…Ｘ線照射器、３０…低エネルギ画像取得部、３２…低エネルギ検出器（第１放射線検出器）、３２２…低エネルギシンチレータ層（第１シンチレータ層）、３２４…低エネルギラインセンサ（第１画素部）、３２６…画素、３４…低エネルギ画像補正部、３４ａ…アンプ、３４ｂ…Ａ／Ｄ変換部、３４ｃ…補正回路、３４ｄ…出力インターフェイス、４０…高エネルギ画像取得部、４２…高エネルギ検出器（第２放射線検出器）、４２２…高エネルギシンチレータ層（第２シンチレータ層）、４２４…高エネルギラインセンサ（第２画素部）、４２６…画素、４４…高エネルギ画像補正部、４４ａ…アンプ、４４ｂ…Ａ／Ｄ変換部、４４ｃ…補正回路、４４ｄ…出力インターフェイス、５０…タイミング制御部、７０…画像処理装置、８０…放射線検出装置、８６…デュアルエナジーセンサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デュアルエナジータイプの放射線検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デュアルエナジータイプの放射線検出装置は、異なるエネルギ感度を有する２つの放射線検出器を備え、被検査物を透過した低エネルギ範囲（第１エネルギ範囲）の放射線及び高エネルギ範囲（第２エネルギ範囲）の放射線を検出する。放射線検出器それぞれは、シンチレータ層と画素とを有し、低エネルギ範囲の放射線像及び高エネルギ範囲の放射線像を生成する。この放射線検出装置によれば、これらの放射線像を同時に取得し、これらの放射線像に基づいて重み付け減算処理や重ね合わせ処理等（例えば、サブトラクション処理）が施された画像を作成することによって、ベルトコンベア等で搬送される被検査物のインラインでの非破壊検査において、異物の検出、成分分布の計測、重量の計測等を高精度に実現することができる。
【０００３】
この種の放射線検出装置が特許文献１及び２に開示されている。特許文献１に記載の手荷物検査装置では、高エネルギ放射線検出器における画素配列方向に垂直な方向の画素幅が低エネルギ放射線検出器における対応の画素幅より長くなっている。これにより、低エネルギ放射線検出器と高エネルギ放射線検出器との線束レベルを同等にすることができるとしている。また、特許文献２に記載のＸ線ＣＴにおける放射線検出装置では、台形状の放射線検出器を用いることによって、高エネルギ放射線検出器における画素配列方向に垂直な方向の画素幅が低エネルギ放射線検出器における対応の画素幅より長くなっている。これにより、低エネルギ放射線検出器と高エネルギ放射線検出器との放射線入射量を等しくすることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−５０２３８６号公報
【特許文献２】特開平５−６８６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、食品内の異物検査では、食肉内の骨や軟骨、金属等を異物として検査することが要求され、食肉の放射線吸収量と異物（骨や軟骨、金属等）の放射線吸収量との相違を利用して、これらを透過した放射線像のサブトラクション画像のコントラスト差によって異物を浮き出させ、異物の有無を判断する。
【０００６】
ここで、骨や金属は、食肉に比べて放射線透過性が大きく異なる（低い）ので、少なくとも一方の放射線検出器による放射線像のコントラスト差が大きい。その結果、二つの放射線像のサブトラクション画像のコントラスト差が大きく、異物検査が容易である。しかしながら、軟骨は、食肉と同様に放射線透過率が高く、その差が小さいので、双方の放射線検出器による放射線像のコントラスト差が小さくなってしまう。その結果、これらの放射線像のサブトラクション画像のコントラスト差も小さく、異物検査が困難であった。
【０００７】
そこで、本願発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、食肉や軟骨等の軽い原子同士、すなわち放射線透過性が高い物質同士の放射線像のコントラスト差は、より低エネルギ範囲の放射線像において大きくすることができることを見出した。更に、本願発明者らは、骨や金属等の重い原子同士、すなわち放射線透過性が低い物質同士の放射線像のコントラスト差は、より高エネルギ範囲の放射線像において大きくすることができることを見出した。
【０００８】
つまり、本発明は、低エネルギ放射線検出器によって検出する低エネルギ範囲の放射線像のコントラスト差を大きくし、かつ、低エネルギ放射線検出器と高エネルギ放射線検出器との検出エネルギ差を大きくする放射線検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の放射線検出装置は、サブトラクション法を用いる異物検査用の放射線検出装置であって、被検査物を透過して放射線入射方向から入射する第１エネルギ範囲の放射線及び第１エネルギ範囲の放射線よりも高い第２エネルギ範囲の放射線を検出する放射線検出装置において、放射線入射方向に対して上流側に位置し、第１エネルギ範囲の放射線を検出する第１放射線検出器と、放射線入射方向に対して下流側に位置し、第２エネルギ範囲の放射線を検出する第２放射線検出器と、を備える。第１放射線検出器は、像検出方向に沿って延在し、第１エネルギ範囲の放射線の像を光像に変換する第１シンチレータ層と、像検出方向に沿って配列された複数の画素を有し、第１シンチレータ層で変換された光像による第１画像を取得する第１画素部とを有し、第２放射線検出器は、像検出方向に沿って延在し、第２エネルギ範囲の放射線の像を光像に変換する第２シンチレータ層と、像検出方向に沿って配列された複数の画素を有し、第２シンチレータ層で変換された光像による第２画像を取得する第２画素部とを有する。第１シンチレータ層の厚さは、第２シンチレータ層の厚さより薄く、第１画素部における複数の画素それぞれの第１面積は、第２画素部における複数の画素それぞれの第２面積より小さい。
【００１０】
この放射線検出装置によれば、第１放射線検出器（低エネルギ放射線検出器）の第１画素部における各画素の面積が比較的小さいので、例えば食肉や軟骨等の軽い原子同士、すなわち放射線透過性が高い物質同士を透過した放射線量の差が小さい場合であっても、各画素によって変換された電荷量の差は相対的に大きくなる。このように、各画素によって変換された電荷量の差を相対的に大きくすることによって、軟骨等の異物と食肉等の異物周りとのコントラスト差を大きくすることができる。すなわち、第１放射線検出器によって検出する低エネルギ範囲の放射線像のコントラスト差を大きくすることができる。
【００１１】
また、この放射線検出装置によれば、第１放射線検出器の第１シンチレータ層が比較的薄いので、第１放射線検出器によってより低エネルギ範囲の放射線を検出することができ、第２放射線検出器（高エネルギー放射線検出器）の第２シンチレータ層が比較的厚いので、第２放射線検出器によってより高エネルギ範囲の放射線を検出することができる。すなわち、第１放射線検出器と第２放射線検出器との検出エネルギ差を大きくすることができる。その結果、第１放射線検出器によって、食肉や軟骨等の軽い原子同士、すなわち放射線透過性が高い物質同士の放射線像のコントラスト差を大きくすることができるだけでなく、第２放射線検出器によって、骨や金属等の重い原子同士、すなわち放射線透過性が低い物質同士の放射線像のコントラスト差をも大きくすることができる。
【００１２】
上記した第１画素部における複数の画素それぞれの像検出方向での第１像検出方向幅は、上記した第２画素部における複数の画素それぞれの像検出方向での第２像検出方向幅より小さくてもよい。
【００１３】
この放射線検出装置によれば、第１放射線検出器の第１シンチレータ層の厚さが比較的薄く、かつ複数の画素それぞれの第１像検出方向幅が比較的小さいので、空間分解能を高めることができ、画素間のクロストークを低減することができる。このように、第１放射線検出器の空間分解能を高めることによって、軟骨等の異物と食肉等の異物周りとのコントラスト差を大きくすることができる。すなわち、第１放射線検出器によって検出する低エネルギ範囲の放射線像のコントラスト差を大きくすることができる。
【００１４】
また、上記した第１画素部における複数の画素それぞれの像検出方向に直交する直交方向での第１直交方向幅は、第２画素部における複数の画素それぞれの直交方向での第２直交方向幅より小さくてもよい。
【００１５】
また、上記した第１シンチレータの材料と上記した第２シンチレータの材料とは同一であってもよいし、異なっていてもよい。このように、第１シンチレータ層の材料と第２シンチレータ層の材料とを検出Ｘ線に応じて個別に選択することにより、第１放射線検出器と第２放射線検出器との検出エネルギ差をより大きくすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、低エネルギ放射線検出器によって検出する低エネルギ範囲の放射線像のコントラスト差を大きくすることができる。これにより、例えば、放射線透過性が高い被検査物に対して放射線透過特性が近い異物であっても検出が容易となる。
【００１７】
更に、本発明によれば、低エネルギ放射線検出器と高エネルギ放射線検出器との検出エネルギ差を大きくすることができる。これにより、例えば、放射線透過性が高い異物の検出を容易とするだけでなく、放射線透過性が低い異物の検出をも容易とする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係るＸ線異物検査装置の斜視図である。
【図２】本実施形態に係るＸ線異物検査装置の概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る放射線検出装置におけるデュアルエナジーセンサの概略構造図である。
【図４】図３に示すデュアルエナジーセンサにおける低エネルギ検出器及び高エネルギ検出器のＸ線入射面を示す図である。
【図５】異物を含む被検査物を透過したＸ線の像の一例を示す図である。
【図６】図５に示すＸ線像の水平輝度プロファイルを示す図である。
【図７】評価用の被検査物、及び、この被検査物のＸ線透過画像を示す図である。
【図８】図７に示すＸ線透過画像の輝度プロファイルを示す図である。
【図９】低エネルギ検出器及び高エネルギ検出器においてエネルギ範囲ごとの発光の仕方を示す模式図である。
【図１０】厚みの異なるシンチレータ層における相対感度を示す図である。
【図１１】本発明の変形例のデュアルエナジーセンサにおける低エネルギ検出器及び高エネルギ検出器のＸ線入射面を示す図である。
【図１２】本発明の別の変形例のデュアルエナジーセンサにおける低エネルギ検出器及び高エネルギ検出器のＸ線入射面を示す図である。
【図１３】デュアルエナジー型放射線検出器の画像処理の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００２０】
図１は、本実施形態に係るＸ線異物検査装置の斜視図であり、図２は、本実施形態に係るＸ線異物検査装置の概略構成図である。図１及び図２に示されるように、Ｘ線異物検査装置１は、Ｘ線源からのＸ線（放射線）を照射方向Ｚへ向けて被検査物Ｓに照射し、照射されたＸ線のうち被検査物Ｓを透過した透過Ｘ線を複数のエネルギ範囲で検出する装置である。Ｘ線異物検査装置１は、透過Ｘ線画像を用いて被検査物Ｓに含まれる異物検査や手荷物検査等を行う。このようなＸ線異物検査装置１は、ベルトコンベア１０、Ｘ線照射器２０、低エネルギ画像取得部３０、高エネルギ画像取得部４０、タイミング制御部５０及び画像処理装置７０を備えている。低エネルギ画像取得部３０、高エネルギ画像取得部４０及びタイミング制御部５０から本発明の実施形態に係るデュアルエナジー型の放射線検出装置８０が構成される。
【００２１】
ベルトコンベア１０は、図１に示すように、被検査物Ｓが載置されるベルト部１２を備える。ベルトコンベア１０は、ベルト部１２を搬送方向Ｙに移動させることで、被検査物Ｓを所定の搬送速度で搬送方向Ｙに搬送する。被検査物Ｓの搬送速度は、例えば４８ｍ／分である。ベルトコンベア１０は、必要に応じて、ベルトコンベア制御部１４により、例えば２４ｍ／分や９６ｍ／分といった搬送速度に速度を変更することができる。また、ベルトコンベア制御部１４は、ベルト部１２の高さ位置を変更することができる。ベルト部１２の高さ位置を変更することで、Ｘ線照射器２０と被検査物Ｓとの距離を変更させることができる。この変更により、低エネルギ画像取得部３０及び高エネルギ画像取得部４０で取得されるＸ線透過像の解像度を変更させることが可能となる。なお、ベルトコンベア１０で搬送される被検査物Ｓとしては、例えば、食肉等の食品やタイヤなどのゴム製品、セキュリティ・安全のための手荷物検査や貨物検査、その他に樹脂製品や金属製品、鉱物など資源材料、分別や資源回収（リサイクル）のための廃棄物、電子部品等など広くあげることができる。
【００２２】
Ｘ線照射器２０は、Ｘ線源としてＸ線を照射方向Ｚへ向けて被検査物Ｓに照射する装置である。Ｘ線照射器２０は、点光源であり、照射方向Ｚ及び搬送方向Ｙに直交する検出方向Ｘに所定の角度範囲でＸ線を拡散させて照射する。Ｘ線照射器２０は、Ｘ線の照射方向Ｚがベルト部１２に向けられると共に拡散するＸ線が被検査物Ｓの幅方向（検出方向Ｘ）全体に及ぶように、ベルト部１２から所定の距離を離れてベルト部１２の上方に配置される。また、Ｘ線照射器２０は、被検査物Ｓの長さ方向（搬送方向Ｙ）においては、長さ方向における所定の分割範囲が照射範囲とされ、被検査物Ｓがベルトコンベア１０で搬送方向Ｙへ搬送されることにより、被検査物Ｓの長さ方向全体に対してＸ線が照射されるようになっている。
【００２３】
低エネルギ画像取得部３０は、低エネルギ検出器（第１放射線検出器）３２と低エネルギ画像補正部３４と備えている。
【００２４】
低エネルギ検出器３２は、Ｘ線入射方向Ｚに対して上流側に位置し、Ｘ線照射器２０から照射されたＸ線のうち被検査物Ｓを透過した低エネルギ範囲（第１エネルギ範囲）のＸ線を検出して、低エネルギ画像データ（第１放射線画像データ）を生成する。
【００２５】
低エネルギ画像補正部３４は、低エネルギ検出器３２で生成された低エネルギ画像データを増幅及び補正する部分である。低エネルギ画像補正部３４は、低エネルギ画像データを増幅するアンプ３４ａ、アンプ３４ａで増幅された低エネルギ画像データをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部３４ｂ、Ａ／Ｄ変換部３４ｂで変換された低エネルギ画像データに対して所定の補正処理を行う補正回路３４ｃ、補正回路３４ｃで補正された画像データを外部出力する出力インターフェイス３４ｄを備えている。
【００２６】
高エネルギ画像取得部４０は、高エネルギ検出器（第２放射線検出器）４２と高エネルギ画像補正部４４と備えている。
【００２７】
高エネルギ検出器４２は、Ｘ線入射方向Ｚに対して下流側に位置し、Ｘ線照射器２０から照射されて、Ｘ線のうち被検査物Ｓ及び低エネルギ検出器３２を透過した高エネルギ範囲（第２エネルギ範囲）のＸ線を検出して、高エネルギ画像データ（第２放射線画像データ）を生成する。なお、低エネルギ検出器３２で検出される低エネルギ範囲と高エネルギ検出器４２で検出される高エネルギ範囲とは、明確に区別されるものではなく、エネルギ範囲がある程度、重なるようになっている。
【００２８】
高エネルギ画像補正部４４は、高エネルギ検出器４２で生成された高エネルギ画像データを増幅及び補正する部分である。高エネルギ画像補正部４４は、高エネルギ画像データを増幅するアンプ４４ａ、アンプ４４ａで増幅された高エネルギ画像データをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部４４ｂ、Ａ／Ｄ変換部４４ｂで変換された高エネルギ画像データに対して所定の補正処理を行う補正回路４４ｃ、補正回路４４ｃで補正された画像データを外部出力する出力インターフェイス４４ｄを備えている。
【００２９】
タイミング制御部５０は、低エネルギ検出器３２での透過Ｘ線の検出タイミングと高エネルギ検出器４２での透過Ｘ線の検出タイミングとを制御する。タイミング制御部５０は、低エネルギ画像データと高エネルギ画像データとがそれぞれ対応するようにして、下記のサブトラクション処理における画像ずれを低減させる。
【００３０】
画像処理装置７０は、低エネルギ検出器３２で検出及び生成された低エネルギ画像データと高エネルギ検出器４２で検出及び生成された高エネルギ画像データとの差分データを求める演算処理（サブトラクション処理）を行い、合成画像であるサブトラクション像を生成する装置である。画像処理装置７０に入力される両エネルギ画像データは、タイミング制御部５０により、互いの画像データが対応するように検出タイミングが制御されている。画像処理装置７０は、演算処理により生成したサブトラクション像をディスプレイ等に出力表示する。この出力表示により、被検査物Ｓに含まれる異物等を目視で確認することができる。なお、サブトラクション像を出力表示せずに、データ出力のみを行って画像データ上での検出処理により画像データから直接、被検査物Ｓに含まれる異物等を検出するようにしてもよい。
【００３１】
次に、低エネルギ検出器３２及び高エネルギ検出器４２について詳細に説明する。図３は、図２に示す放射線検出装置８０における低エネルギ検出器３２と高エネルギ検出器４２とからなるデュアルエナジーセンサ８６の概略構造図であり、図４は、低エネルギ検出器３２のＸ線入射面（ａ）、及び、高エネルギ検出器４２のＸ線入射面（ｂ）を示す図である。
【００３２】
図３及び４に示すように、低エネルギ検出器３２は、低エネルギシンチレータ層（第１シンチレータ層）３２２と低エネルギラインセンサ（第１画素部）３２４とを有する。低エネルギシンチレータ層３２２は、像検出方向Ｘに沿って延在し、低エネルギ範囲のＸ線の像を光像に変換する。低エネルギラインセンサ３２４は、像検出方向Ｘに沿って配列された複数の画素３２６を有し、低エネルギシンチレータ層３２２で変換された光像による低エネルギ画像（第１画像）を取得する。このようにして、低エネルギ検出器３２は、低エネルギ範囲のＸ線を検出する。
【００３３】
同様に、高エネルギ検出器４２は、高エネルギシンチレータ層（第２シンチレータ層）４２２と高エネルギラインセンサ（第２画素部）４２４とを有する。高エネルギシンチレータ層４２２は、像検出方向Ｘに沿って延在し、高エネルギ範囲のＸ線の像を光像に変換する。高エネルギラインセンサ４２４は、像検出方向Ｘに沿って配列された複数の画素４２６を有し、高エネルギシンチレータ層４２２で変換された光像による高エネルギ画像（第２画像）を取得する。このようにして、高エネルギ検出器４２は、高エネルギ範囲のＸ線を検出する。
【００３４】
ここで、低エネルギ検出器３２の低エネルギシンチレータ層３２２の厚さは、従来のデュアルエナジー型Ｘ線検出装置に比べて薄く、高エネルギ検出器４２の高エネルギシンチレータ層４２２の厚さは、従来のデュアルエナジー型Ｘ線検出装置に比べて厚くなっている。すなわち、低エネルギ検出器３２の低エネルギシンチレータ層３２２の厚さは、高エネルギ検出器４２の高エネルギシンチレータ層４２２の厚さより薄くなっている。
【００３５】
また、低エネルギラインセンサ３２４における複数の画素３２６それぞれの像検出方向Ｘでの画素幅（第１像検出方向幅）Ｗａ１は、高エネルギラインセンサ４２４における複数の画素４２６それぞれの像検出方向Ｘでの画素幅（第２像検出方向幅）Ｗａ２より小さくなっている。また、低エネルギラインセンサ３２４における複数の画素３２６それぞれの像検出方向Ｘに直交する直交方向（搬送方向Ｙ）での画素幅（第１直交方向幅）Ｗｂ１は、高エネルギラインセンサ４２４における複数の画素４２６それぞれの直交方向Ｙでの画素幅（第２直交方向幅）Ｗｂ２より小さくなっている。すなわち、低エネルギラインセンサ３２４における複数の画素３２６それぞれの面積（第１面積）Ｓ１は、高エネルギラインセンサ４２４における複数の画素４２６それぞれの面積（第２面積）Ｓ２より小さい。
このようにして、高エネルギラインセンサ４２４の単位長さあたりの画素数と低エネルギセンサ３４２の単位長さあたりの画素数が異なり、高エネルギラインセンサ４２４の単位長さあたりの画素数は、低エネルギセンサ３４２の単位長さあたりの画素数よりも少なくなっている。
【００３６】
また、高エネルギラインセンサ４２４における画素４２６の画素ピッチＰ２は、低エネルギラインセンサ３２４における画素３２６の画素ピッチＰ１のｎ倍（ｎは正の整数）であることが好ましい。例えば、サブトラクション処理では、像検出方向Ｘの画素数が異なる場合には検出画像の間引きや補間等の処理を行って画素数を合わせることがあるが、画素ピッチが整数倍であると、検出画像の間引きや補間等の処理が容易となる。
【００３７】
なお、低エネルギシンチレータ層３２２の材料と高エネルギシンチレータ層４２２の材料とは同一であってもよいが、低エネルギシンチレータ層３２２と高エネルギシンチレータ層４２２とで異なる材料が用いられてもよい。例えば、低エネルギシンチレータ層３２２及び高エネルギシンチレータ層４２２の材料としては、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ:Ｔｂ、ＣｓＩ:Ｔｌ、ＣｄＷＯ４、ＣａＷＯ４、ＧＳＯ、ＬＧＳＯ、ＢＧＯ、ＬＳＯ、ＹＳＯ、ＹＡＰ、Ｙ２Ｏ２Ｓ:Ｔｂ、ＹＴａＯ４:Ｔｍ等が適用可能であり、検出するＸ線に応じて材料の組合せを選択すればよい。
【００３８】
このように、本実施形態の放射線検出装置８０によれば、低エネルギ検出器３２の低エネルギラインセンサ３２４における各画素３２６の面積が比較的小さいので、例えば食肉や軟骨等の軽い原子同士、すなわち放射線透過性が高い物質同士を透過した放射線量の差が小さい場合であっても、各画素３２６によって変換された電荷量の差は相対的に大きくなる。また、本実施形態の放射線検出装置８０によれば、低エネルギ検出器３２の低エネルギシンチレータ層３２２の厚さが比較的薄いので、低エネルギラインセンサ３２４における各画素３２６の面積が小さい場合であっても、すなわち各画素３２６の検出方向（画素配列方向）Ｘでの画素幅Ｗａ１が小さい場合であっても、画素間のクロストークを低減することができ、空間分解能を高めることができる。このように、低エネルギ検出器３２の空間分解能を高めることによって、軟骨等の異物と食肉等の異物周りとのコントラスト差を大きくすることができる。すなわち、低エネルギ検出器３２によって検出する低エネルギ範囲の放射線像のコントラスト差を大きくすることができる。
【００３９】
また、本実施形態の放射線検出装置８０によれば、低エネルギ検出器３２の低エネルギシンチレータ層３２２が比較的薄いので、低エネルギ検出器３２によってより低エネルギ範囲の放射線を検出することができ、高エネルギ検出器４２の高エネルギシンチレータ層４２２が比較的厚いので、高エネルギ検出器４２によってより高エネルギ範囲の放射線を検出することができる。すなわち、低エネルギ検出器３２と高エネルギ検出器４２との検出エネルギ差を大きくすることができる。その結果、低エネルギ検出器３２によって、食肉や軟骨等の軽い原子同士、すなわち放射線透過性が高い物質同士の放射線像のコントラスト差を大きくすることができるだけでなく、高エネルギ検出器４２によって、骨や金属等の重い原子同士、すなわち放射線透過性が低い物質同士の放射線像のコントラスト差をも大きくすることができる。
【００４０】
また、低エネルギシンチレータ層３２２の材料と高エネルギシンチレータ層４２２の材料とを検出Ｘ線に応じて個別に選択することにより、低エネルギ検出器３２と高エネルギ検出器４２との検出エネルギ差をより大きくすることができる。すなわち、より検出エネルギ分別がよくなり、好適なサブトラクション画像を得ることができる。
【００４１】
以下では、これらの作用効果について考察する。
【００４２】
まず、低エネルギラインセンサ３２４における各画素３２６の面積（画素幅）に関する評価結果を示す。図５は、異物を含む被検査物Ｓを透過したＸ線の像の一例を示す図であり、図６は、図５に示すＸ線像の水平輝度プロファイルを示す図である。
【００４３】
図５における異物Ｍｆの大きさは、図５（ａ）の画像を取得したラインセンサの画素ピッチに対して約１倍〜４倍の大きさである。また、図５（ｂ）の画像を取得したラインセンサの画素ピッチは、図５（ａ）の画像を取得したラインセンサの画素ピッチに対して約２倍である。
【００４４】
図５（ａ）及び（ｂ）の画像によれば、図５（ｂ）の画像では、異物部Ｍｆとその周辺部との輝度差が約６％であるのに対し、図５（ａ）の画像では、異物部Ｍｆとその周辺部との輝度差が約２３％にもなった。図６（ａ）及び（ｂ）の輝度プロファイルからも、図６（ｂ）の輝度プロファイルでは、異物部Ｍｆとその周辺部との輝度差が小さい（約数％）のに対し、図６（ａ）の輝度プロファイルでは、異物部Ｍｆとその周辺部との輝度差が大きくなった（２０％以上）。これより、図５（ｂ）の画像に比べて、画素ピッチが小さいラインセンサを用いた図５（ａ）の画像の方が、すなわち、解像度が高い画素を用いたラインセンサの方が、コントラスト（輝度差）を大きくできることがわかる。
【００４５】
これは、画素サイズを小さくしたことにより各画素の電荷量が小さくなり、その結果、画素間の電荷量差が相対的に大きくなったことによるものと考えられる。これより、本実施形態では、低エネルギ検出器３２の低エネルギラインセンサ３２４における各画素３２６の面積を比較的小さくすると、例えば食肉や軟骨等の軽い原子同士、すなわち放射線透過性が高い物質同士を透過した放射線量の差が小さい場合であっても、各画素３２６によって変換された電荷量の差が相対的に大きくなることとなる。
【００４６】
次に、低エネルギ検出器３２の低エネルギシンチレータ層３２２の厚さと高エネルギ検出器４２の高エネルギシンチレータ層４２２の厚さに関する評価結果を示す。図７は、評価用の被検査物、及び、この被検査物のＸ線透過画像を示す図である。
【００４７】
図７（ａ）に示すように、評価用の被検査物は、部分Ａ〜部分Ｅにおいて以下のように異なる素材となっている。
部分Ａ：カーボン
部分Ｂ：カーボン＋アルミニウム（アルミニウムは部分Ａ側から部分Ｂ側へ向けて次第に厚くなっている）
部分Ｃ：鉄（厚）
部分Ｄ：鉄（薄）
部分Ｅ：空気
図７（ｂ）は、薄いシンチレータ層を有する本実施形態の低エネルギ検出器３２単体による被検査物のＸ線透過画像であり、図７（ｃ）は、厚いシンチレータ層を有する本実施形態の高エネルギ検出器４２単体による被検査物のＸ線透過画像である。
【００４８】
図７（ｂ）によれば、薄いシンチレータ層３２２を有する本実施形態の低エネルギ検出器３２において、Ｘ線透過率が比較的高いカーボン部分Ａとカーボン＋アルミニウム部分Ｂの部分Ａ側との境界をコントラストの違い（輝度差）によって認識できる。一方、図７（ｃ）によれば、厚いシンチレータ層４２２を有する本実施形態の高エネルギ検出器４２において、Ｘ線透過率が比較的低いカーボン＋アルミニウム部分Ｂの部分Ｃ側と鉄部分Ｃとの境界をコントラストの違い（輝度差）によって認識できる。
【００４９】
図８は、図７に示すＸ線透過画像の輝度プロファイルを示す図である。図８（ａ）は、図７（ｂ）に示すＸ線透過画像の輝度プロファイルであり、図８（ｂ）は、図７（ｃ）に示すＸ線透過画像の輝度プロファイルである。部分Ａ１，Ａ２はカーボン部分Ａに対応し、部分Ｂ１，Ｂ２はアルミニウム部分Ｂの厚い部分に対応し、部分Ｄ１，Ｄ２は鉄（薄）部分Ｄに対応し、部分Ｅ１，Ｅ２は空気部分Ｅに対応する。
【００５０】
図８（ａ）によれば、空気部分Ｅ１の輝度値に対してカーボン部分Ａ１の輝度値は約２３％の輝度差が生じた。一方、図８（ｂ）によれば、空気部分Ｅ２の輝度値に対してカーボン部分Ａ２の輝度値は約１０％の輝度差であった。これによれば、薄いシンチレータ層３２２を有する本実施形態の低エネルギ検出器３２の方が、厚いシンチレータ層４２２を有する高エネルギ検出器４２に対して、Ｘ線透過率が比較的高い空気とカーボンとのコントラスト差を２倍以上大きくできることとなる。これより、Ｘ線透過率が比較的高い物質同士（すなわち、軟らかい原子同士）のコントラスト差を大きくするためには、シンチレータ層の厚さを薄くすること（すなわち、後述するように、より低エネルギのＸ線を検出すること）が重要であることがわかる。
【００５１】
また、図８（ａ）によれば、薄い鉄部分Ｄ１の輝度値に対してアルミニウム（厚）部分Ｂ１の輝度値は約３％の輝度差であった。一方、図８（ｂ）によれば、鉄（薄）部分Ｄ２の輝度値に対してアルミニウム（厚）部分Ｂ２の輝度値は約１２％の輝度差が生じた。これによれば、厚いシンチレータ層４２２を有する本実施形態の高エネルギ検出器４２の方が、薄いシンチレータ層３２２を有する低エネルギ検出器３２に対して、Ｘ線透過率が比較的低い鉄とアルミニウム（厚）とのコントラスト差を２倍以上大きくできることとなる。これより、Ｘ線透過率が比較的低いもの同士（すなわち、硬い原子同士）のコントラスト差を出させるためには、シンチレータ層の厚さを厚くすること（すなわち、後述するように、より高エネルギのＸ線を検出すること）が重要であることがわかる。
【００５２】
また、図８によれば、硬い物質は、薄いシンチレータ層３２２を有する低エネルギ検出器３２による輝度差と厚いシンチレータ層４２２を有する高エネルギ検出器４２による輝度差とが大きく異なるため、差分を行った際に抽出しやすいことがわかる。また、硬い物質同士は、厚いシンチレータ層４２２を有する高エネルギ検出器４２によって、輝度差が大きく表現されるため、画素ピッチが大きくても、すなわち上記したように画素ピッチを小さくしなくても十分な輝度差を確保できることがわかる。
【００５３】
一方、軟らかい物質は、薄いシンチレータ層３２２を有する低エネルギ検出器３２による輝度差と厚いシンチレータ層４２２を有する高エネルギ検出器４２による輝度差とが硬い物質ほど大きく異ならないため、薄いシンチレータ層３２２を有する低エネルギ検出器３２における更なる高分解能検出が重要となる。よって、上記したように、薄いシンチレータ層３２２を有する低エネルギ検出器３２に細かい画素ピッチのラインセンサ３２４を組み合わせることが好適である。また、薄いシンチレータ層は、後述するように、シンチレータ層内部での蛍光散乱が小さいので、高解像度の画像を得ることができ、細かい画素ピッチのラインセンサとの組み合わせが好適である。
【００５４】
ここで、この評価結果について考察する。図９は、低エネルギ検出器３２及び高エネルギ検出器４２においてエネルギ範囲ごとの発光の仕方を示す模式図である。図９（ａ）は、本実施形態の低エネルギ検出器３２及び高エネルギ検出器４２であり、図９（ｂ）は、比較例の低エネルギ検出器３２Ｘ及び高エネルギ検出器４２Ｘである。
【００５５】
比較例では、低エネルギ検出器３２Ｘのシンチレータ層３２２Ｘと高エネルギ検出器４２Ｘのシンチレータ層４２２Ｘとが同程度の厚さである点で本実施形態と相違する。すなわち、比較例の低エネルギ検出器３２Ｘのシンチレータ層３２２Ｘは、本実施形態の低エネルギ検出器３２のシンチレータ層３２２と比較して厚くなっており、比較例の高エネルギ検出器４２Ｘのシンチレータ層４２２Ｘは、本実施形態の高エネルギ検出器４２のシンチレータ層４２２と比較して薄くなっている。
【００５６】
図９（ｂ）に示すように、比較例では、より低エネルギのＸ線ＸＬは、低エネルギ検出器３２Ｘにおけるシンチレータ層３２２Ｘ表面付近で蛍光に変換されるため、シンチレータ層内で散乱／吸収され、低エネルギ検出器３２Ｘにおけるラインセンサ３２４まで届き難く、検出され難い。一方、この低エネルギＸ線ＸＬよりも比較的高い中エネルギのＸ線ＸＭは、低エネルギ検出器３２Ｘにおけるシンチレータ層３２２Ｘの深い位置で蛍光に変換されるため、低エネルギ検出器３２Ｘにおけるラインセンサ３２４で検出される。そのため、比較例では、軽い原子で構成されたもの同士（例えば、食肉と軟骨）のコントラスト差を出すのが難しい。また、低エネルギ検出器３２Ｘで検出されるＸ線と高エネルギ検出器４２Ｘで検出されるＸ線のエネルギ差が小さく、サブストラクション演算による効果が低くなる。
【００５７】
一方、図９（ａ）に示すように、本実施形態では、低エネルギＸ線ＸＬが低エネルギ検出器３２におけるシンチレータ層３２２表面で蛍光に変換されても、このシンチレータ層３２２が薄いので、低エネルギ検出器３２におけるラインセンサ３２４まで蛍光が届き易く、検出され易い。また、中エネルギＸ線ＸＭは、低エネルギ検出器３２のシンチレータ層３２２を透過しやすいので、低エネルギ検出器３２で検出されるＸ線はより低エネルギ側に絞ったＸ線となる。よって、軽い原子で構成された対象物のＸ線吸収効果を高めることができ、軽い原子で構成されたもの同士（例えば、食肉と軟骨）のコントラスト差が大きくなる。
【００５８】
加えて、低エネルギ検出器３２を透過した中エネルギＸ線ＸＭは高エネルギ検出器４２のシンチレータ層４２２表面で蛍光に変換されるため、シンチレータ層４２２内で散乱／吸収により、ラインセンサ３２４までその蛍光は届き難い。一方、高エネルギＸ線ＸＨは、ラインセンサ４２４付近で蛍光に変換されるため検出し易くなっている。よって、高エネルギ検出器４２では、より高エネルギに絞ったＸ線を検出可能となる。
【００５９】
このように、低エネルギ検出器３２のシンチレータ層３２２を薄くし、高エネルギ検出器４２のシンチレータ層４２２を厚くすることで、検出エネルギ分別をはっきりさせることができる。ゆえに、低エネルギ検出器３２のシンチレータ層３２２を薄くし低エネルギＸ線を検出しやすくし、かつ、高エネルギ検出器４２のシンチレータ層４２２を厚くし高エネルギＸ線を検出しやすくすることで、被検査物内に様々なＸ線透過率の異物が存在していても、コントラスト差がはっきりしたサブトラクション画像を作成できることとなる。
【００６０】
次に、低エネルギ検出器３２のシンチレータ層３２２を薄くし、かつ、ラインセンサ３２４の画素数を増やすこと（すなわち、空間分解能を上げること）による相乗効果について考察する。
【００６１】
シンチレータ層における散乱は、厚みに左右され、シンチレータ層の種類にもよるが、ほぼ厚みと同程度に散乱する。よって、シンチレータ層の厚みを薄くすることは、散乱範囲を限定し、より高解像度な発光像を得ることができる。この時、薄いシンチレータ層に組み合わせるラインセンサの画素ピッチを小さくすることは、散乱範囲の減少と相まって非常に有用である。
【００６２】
以上より、空間解像度を必要とする場合、シンチレータ層の厚みを薄くすることが望ましいが、シンチレータ層を薄くした場合、十分な放射線吸収性能を確保できず、放射線感度が低くなってしまうという問題がある。そこで、本願発明者らは、放射線検出器のマルチエナジー化にあたり、シンチレータ層の厚さに対するシンチレータ層における相対感度の実験を行った。
【００６３】
図１０は、厚みの異なるシンチレータ層における相対感度を示す図である。図１０によれば、シンチレータ層の厚みを約半分に薄くした場合、６０ｋＶを超える高エネルギＸ線に対する感度の低下がみられる一方で、６０ｋＶ以下の低エネルギＸ線に関しては感度が上がることが確認できた。
【００６４】
低エネルギＸ線は、そのエネルギ透過特性より、シンチレータ層の表面付近で吸収され、発光してしまうと考えられる。この表面付近での吸収と発光は、シンチレータ層内部での散乱の影響を大きく受け、また、シンチレータ層の自己吸収によって光量低下が生じ、結果として、感度も下がってしまうこととなる。
【００６５】
低エネルギＸ線の検出という観点からとらえると、シンチレータ層を薄くすることは、光量低下を抑え、放射線検出器での感度を高くし、また、シンチレータ層内の散乱も少なくなるため、高感度かつ高解像度の透過画像を得ることができる。
【００６６】
マルチエナジー化していないラインセンサにおいて、薄いシンチレータ層を用いた場合、十分な放射線吸収性能を確保できず、高エネルギ側の感度が不足してしまうが、マルチエナジー化し、高エネルギ側センサの信号を用いることにより、高感度かつ高解像度の特性を活かすことができる。すなわち、薄いシンチレータ層のみの使用における問題点をマルチエナジー化によって補うことができた。
【００６７】
なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。
【００６８】
本実施形態では、低エネルギ検出器３２のラインセンサ３２４における複数の画素３２６それぞれの面積Ｓ１を、高エネルギ検出器４２のラインセンサ４２４における複数の画素４２６それぞれの面積Ｓ２より小さくするために、各画素３２６の画素幅Ｗａ１を各画素４２６の画素幅Ｗａ２より小さくし、かつ、各画素３２６の画素幅Ｗｂ１を各画素４２６の画素幅Ｗｂ２より小さくしたが、図１１に示すように画素幅Ｗａ１を画素幅Ｗａ２より小さくするだけでもよい。この場合でも、各画素によって変換された電荷量の差を相対的に大きくすることができ、低エネルギ検出器によって検出する放射線像のコントラスト差を大きくすることができる。更に、低エネルギ検出器のシンチレータ層が薄いので、各画素３２６の検出方向Ｘでの画素幅Ｗａ１を小さくしても画素間のクロストークを低減することができる。その結果、低エネルギ検出器の空間解像度を高めることができ、低エネルギ検出器によって検出する放射線像のコントラスト差を大きくすることができる。また、図１２に示すように画素幅Ｗｂ１を画素幅Ｗｂ２より小さくするだけでもよい。この場合でも、各画素によって変換された電荷量の差を相対的に大きくすることができ、低エネルギ検出器によって検出する放射線像のコントラスト差を大きくすることができる。
【００６９】
ここで、低エネルギ検出器及び高エネルギ検出器から出力された信号は、図１３に示すように、例えばＭ画素（検出方向Ｘ）×Ｎライン（搬送方向Ｙ）が画像処理されて１枚の２次元画像となる。しかしながら、画素幅Ｗａ１＜画素幅Ｗａ２（図１１）の場合には検出方向Ｘの画素数が異なることとなり、画素幅Ｗｂ１＜画素幅Ｗｂ２（図１２）の場合には搬送方向Ｙのライン数が異なることとなり、何れの場合にもサブトラクション画像の精度が低下してしまうことがある。そこで、２つの放射線検出器で検出方向Ｘの画素数又は搬送方向Ｙのライン数が異なる場合には、同一の画素数又はライン数となるように、一方の放射線検出器において画像の間引き処理を行ったり、他方の放射線検出器において画像の補間処理を行ったりしてもよい。また、同一の画素数又はライン数となるように、２つの放射線検出器の検出タイミングの制御を行ってもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１…デュアルエナジー型Ｘ線異物検査装置、１０…ベルトコンベア、１２…ベルト部、１４…ベルトコンベア制御部、２０…Ｘ線照射器、３０…低エネルギ画像取得部、３２…低エネルギ検出器（第１放射線検出器）、３２２…低エネルギシンチレータ層（第１シンチレータ層）、３２４…低エネルギラインセンサ（第１画素部）、３２６…画素、３４…低エネルギ画像補正部、３４ａ…アンプ、３４ｂ…Ａ／Ｄ変換部、３４ｃ…補正回路、３４ｄ…出力インターフェイス、４０…高エネルギ画像取得部、４２…高エネルギ検出器（第２放射線検出器）、４２２…高エネルギシンチレータ層（第２シンチレータ層）、４２４…高エネルギラインセンサ（第２画素部）、４２６…画素、４４…高エネルギ画像補正部、４４ａ…アンプ、４４ｂ…Ａ／Ｄ変換部、４４ｃ…補正回路、４４ｄ…出力インターフェイス、５０…タイミング制御部、７０…画像処理装置、８０…放射線検出装置、８６…デュアルエナジーセンサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブトラクション法を用いる異物検査用の放射線検出装置であって、被検査物を透過して放射線入射方向から入射する第１エネルギ範囲の放射線及び前記第１エネルギ範囲の放射線よりも高い第２エネルギ範囲の放射線を検出する放射線検出装置において、
前記放射線入射方向に対して上流側に位置し、前記第１エネルギ範囲の放射線を検出する第１放射線検出器と、
前記放射線入射方向に対して下流側に位置し、前記第２エネルギ範囲の放射線を検出する第２放射線検出器と、を備え、
前記第１放射線検出器は、像検出方向に沿って延在し、前記第１エネルギ範囲の放射線の像を光像に変換する第１シンチレータ層と、前記像検出方向に沿って配列された複数の画素を有し、前記第１シンチレータ層で変換された光像による第１画像を取得する第１画素部とを有し、
前記第２放射線検出器は、前記像検出方向に沿って延在し、前記第２エネルギ範囲の放射線の像を光像に変換する第２シンチレータ層と、前記像検出方向に沿って配列された複数の画素を有し、前記第２シンチレータ層で変換された光像による第２画像を取得する第２画素部とを有し、
前記第１シンチレータ層の厚さは、前記第２シンチレータ層の厚さより薄く、
前記第１画素部における前記複数の画素それぞれの第１面積は、前記第２画素部における前記複数の画素それぞれの第２面積より小さい、
ことを特徴とする、放射線検出装置。
【請求項２】
前記第１画素部における前記複数の画素それぞれの前記像検出方向での第１像検出方向幅は、前記第２画素部における前記複数の画素それぞれの前記像検出方向での第２像検出方向幅より小さい、ことを特徴とする、
請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項３】
前記第１画素部における前記複数の画素それぞれの前記像検出方向に直交する直交方向での第１直交方向幅は、前記第２画素部における前記複数の画素それぞれの前記直交方向での第２直交方向幅より小さい、ことを特徴とする、
請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記第１シンチレータの材料と前記第２シンチレータの材料とは同一である、
請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項５】
前記第１シンチレータの材料と前記第２シンチレータの材料とは異なる、
請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項１】
サブトラクション法を用いる異物検査用の放射線検出装置であって、被検査物を透過して放射線入射方向から入射する第１エネルギ範囲の放射線及び前記第１エネルギ範囲の放射線よりも高い第２エネルギ範囲の放射線を検出する放射線検出装置において、
前記放射線入射方向に対して上流側に位置し、前記第１エネルギ範囲の放射線を検出する第１放射線検出器と、
前記放射線入射方向に対して下流側に位置し、前記第２エネルギ範囲の放射線を検出する第２放射線検出器と、を備え、
前記第１放射線検出器は、像検出方向に沿って延在し、前記第１エネルギ範囲の放射線の像を光像に変換する第１シンチレータ層と、前記像検出方向に沿って配列された複数の画素を有し、前記第１シンチレータ層で変換された光像による第１画像を取得する第１画素部とを有し、
前記第２放射線検出器は、前記像検出方向に沿って延在し、前記第２エネルギ範囲の放射線の像を光像に変換する第２シンチレータ層と、前記像検出方向に沿って配列された複数の画素を有し、前記第２シンチレータ層で変換された光像による第２画像を取得する第２画素部とを有し、
前記第１シンチレータ層の厚さは、前記第２シンチレータ層の厚さより薄く、
前記第１画素部における前記複数の画素それぞれの第１面積は、前記第２画素部における前記複数の画素それぞれの第２面積より小さい、
ことを特徴とする、放射線検出装置。
【請求項２】
前記第１画素部における前記複数の画素それぞれの前記像検出方向での第１像検出方向幅は、前記第２画素部における前記複数の画素それぞれの前記像検出方向での第２像検出方向幅より小さい、ことを特徴とする、
請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項３】
前記第１画素部における前記複数の画素それぞれの前記像検出方向に直交する直交方向での第１直交方向幅は、前記第２画素部における前記複数の画素それぞれの前記直交方向での第２直交方向幅より小さい、ことを特徴とする、
請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記第１シンチレータの材料と前記第２シンチレータの材料とは同一である、
請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項５】
前記第１シンチレータの材料と前記第２シンチレータの材料とは異なる、
請求項１に記載の放射線検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図５】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図５】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−６４６４０（Ｐ２０１１−６４６４０Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１７５３６（Ｐ２００９−２１７５３６）
【出願日】平成２１年９月１８日（２００９．９．１８）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１８日（２００９．９．１８）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
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