JPH0213736B2 - - Google Patents

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JPH0213736B2
JPH0213736B2 JP56214949A JP21494981A JPH0213736B2 JP H0213736 B2 JPH0213736 B2 JP H0213736B2 JP 56214949 A JP56214949 A JP 56214949A JP 21494981 A JP21494981 A JP 21494981A JP H0213736 B2 JPH0213736 B2 JP H0213736B2
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JP
Japan
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neutron
ray
gamma
gamma ray
image detector
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Nobuo Wada
Noboru Tachikawa
Shigemasa Enomoto
Masataka Muraki
Tomio Yasui
Yoshimichi Yoshida
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material

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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、単一の放射線源を利用する中性子及
びガンマン線同時ラジオグラフイー及びそれに使
用する装置に関する。より詳細に述べると、本発
明はカリフオルニウム−252(以下「 252Cf」)の
中性子及びガンマ線同時ラジオグラフイーの線源
としての利用及び 252Cfを利用した中性子及びガ
ンマ線同時ラジオグラフイー装置に関する。 従来構造物などの非破壊放射線透過試験法とし
てエツクス線やガンマ線または中性子の透過現象
を利用した放射線透過試験方法がある。中性子に
よる放射線透過試験法は、金属材料で隠された水
素含有材料など特定物質の検査が容易なため、エ
ツクス線やガンマ線透過試験法を補完する試験法
として実用化が進展している。近時、工業材料は
多様化し、火工品例えば、火薬リレーなどの例に
見られるごとく、金属と非金属材料とから成る構
造部品などが多くなり、これらの部品内部の非破
壊検査にはエツクス線またはガンマ線透過試験の
他、中性子透過試験を並用する必要性が高まつて
いる。この場合、種類の異なる二つの放射線源を
必要とし、同一試料について二回の試験操作が必
要であり、かつまた同一幾何学的条件下での試験
は困難である。また異なる条件で得られた中性子
像とエツクス線またはガンマ線像を解釈する場合
には、幾何学的条件の違いを考慮するなどの注意
が必要である。 本発明は、中性子とガンマ線の両方を放出する
単一線源を用いることにより、上記の欠点を取り
除き同一幾何学的条件の下において、一回の操作
で中性子像とガンマ線像を重ねて置いた2個の検
出器上に同時に撮像するいわゆる中性子及びガン
マ線同時ラジオグラフイー及びその装置を提供
し、放射線透過試験法の高精度化ならびに簡便化
を可能にするものである。 中性子ラジオグラフイ用中性子源としては原子
炉、加速器、同位体中性子源などがあるが、この
うち同位体を用いるものは原子炉ほどの強い中性
子束強度は得られないかわりに、メンテナンスフ
リーで取扱いが容易かつ移動も可能なため、宇
宙・航空分野など高い信頼性、健全性が要求され
る装置部品の検査で、エツクス線がガンマ線透過
試験で困難な場合に実用化されることが期待され
ている。近年利用可能になつた同位体中性子源
252Cfは、自発核分裂により1グラムあたり毎秒
2.3×1012個の中性子を放出し、小型で強力な中
性子源として移動が可能なために現場における中
性子ラジオグラフイ用線源として適している。ま
252Cf線源は同時に1グラムあたり毎秒1.3×
1013個のガンマ線を放出し、そのガンマ線のエネ
ルギー分布はゼロから数Mevにわたつて広く分
布しているが、概して低エネルギー成分が多く、
平均的にはガンマ線ラジオグラフイ用線源として
広く用いられている 137Cs線源のガンマ線エネル
ギー(0.662Mev)とほぼ同等と考えられる。所
で、 252Cfの放出するガンマ線はこれまで全く利
用されることがなく、むしろ妨害要素として取り
扱われていた。本発明者等はこの 252Cfの放出す
るガンマ線に着目し、 252Cf線源を中性子及びガ
ンマ線同時ラジオグラフイー用線源として用いて
本発明を完成した。 従つて、本発明の主目的は 252Cfの中性子及び
ガンマ線同時ラジオグラフイー用線源としての用
途を提供することである。 更に本発明の別の目的は 252Cfを線源として利
用する中性子及びガンマ線同時ラジオグラフイー
装置を提供することである。 本発明の更なる目的は中性子及びガンマ線同時
ラジオグラフイー装置に使用される 252Cf照射装
置を提供することである。 本発明の更に別の目的は中性子及びガンマ線同
時ラジオグラフイー装置に使用される像検出器を
提供することである。 以下、本発明の構成を添付した図面に基いて説
明する。 第1図は本発明の中性子及びガンマ線同時ラジ
オグラフイー装置の概念図である。第1図におい
は被写体、252Cf線源を内蔵しコリメ
ータを備えた照射装置そしてはガンマ線像検
出器5A及び中性子像検出器5Bから構成される
像検出器である。 第3図は本発明のラジオグラフイー装置で使用
される照射装置の一態様を来す縦断面である。第
3図において252Cf線源、はパラフイン又
は高密度ポリエチレンから成る減速材、は鉛遮
蔽材、はB2O3入りパラフイン中性子遮蔽材そ
して10はビームコリメータである。ビームコリ
メータはカドミウム、インジウムおよび鉛から構
成されていて交換可能であり被写体の大きさに応
じて中性子及びガンマ線ビームの広がりを調節す
ることができる。本発明者等は長さ400mm、基部
直径が20mmのビームコリメータを試作した。縦つ
て、この場合のビームコリメータ整正率(L/
D)は20である。L/Dはラジオグラフの幾何学
的不鮮鉛度を避けるためにも出来るだけ大きいこ
とが望ましい。更に、本発明者等は幾可学的条件
を向上させるため長さ500mmの延長のコリメータ
を使用した。コリメータの基部から900mmの距離
でL/D=45で中性子及びガンマ線同時ラジオグ
ラフイーを実施した。 中性子像を検出する装置としては、中性子用シ
ンチレーターとエツクス線フイルムを組み合せる
方法によるもの、または単に中性子によつて放射
化されやすい箔を用いる方法によるものなどがあ
る。前者は被写体を透過してきた中性子がシンチ
レーターにあたつた際に発生する光により、エツ
クス線フイルム上に中性子像を得ることができ
る。後者は中性子によつて放射化された箔を、後
にエツクス線フイルムと密着させることにより、
やはりフイルム上に中性子像を得ることができ
る。このシンチレーター及び箔はガンマ線に対し
てほとんど不感である。その他にも中性子像を検
出する装置としては、中性子によつて荷電粒子を
発生する物質と絶縁性固体とを組み合わせ、荷電
粒子が絶縁性固体に作り出す損傷(粒子の飛跡)
を化学的エツチングにより拡大して中性子像とし
て得る方法によるものや、中性子用シンチレータ
ーとフアイバープレートの組み合せを用いて中性
子像を光学像に変換し、二次元的に観察する方法
によるものなどが考えられる。 一方、ガンマ線像を検出する装置としては、一
般的なガンマ線ラジオグラフイと同様に金属箔増
感紙、例えば原子番号と密度の大きい鉛箔増感紙
とエツクス線フイルムを組み合せたものを用い
る。これは中性子に対してまつたく不感である。 以上のような中性子像ならびにガンマ線像のそ
れぞれの検出器を重ねて同一のカセツト内に置
き、 252Cf線源を用いることにより、中性子及び
ガンマ線の同時ラジオグラフイが可能であり、実
際実験結果からもそれが明らかとなつた。 第4図は本発明のラジオグラフイー装置で使用
した像検出器の構成及び像形成の過程を示すダイ
ヤグラムである。第4図において像検出器はそ
の内部にガンマ線検出器5Aおよび中性子像検出
5Bを配置している。ガンマ線像検出器5A
しては、例えば、2枚の鉛箔にはさまれたエツク
ス線フイルム、中性子像検出器5Bとしてはフツ
化リチウム、硫化亜鉛及び有機ガラスを混合して
つくつたシンチレーターとエツクス線フイルムの
組み合わせが用いられる。第1図に表わした像検
出器側からみた被写体の断面のように、被写
中に水素など中性子吸収の大きな元素を含有
する特定の物質1Aが存在し、その中に金属材料
物質1Bが隠されているとすると、本発明の方法
によれば像検出器の中にあるガンマ線像検出器
5Aには第2図Aのようなガンマ線像が、また中
性子像検出器5Bには第2図Bのような中性子像
が同時に得られる。第2図A及び第2図Bの2つ
の像から水素含有物質1Aに隠された金属材料物
1Bの存在と両者の相対位置関係を明らかにす
ることができる。 本発明の構成は上述した通りであるが以下、本
発明の装置を使用して実験を行つたのでその結果
を実施例として記掲げる。 実施例 γ−線スペクトル 第5図はコリメータ基部から900mmのラジオグ
ラフ位置で45mm×45mmlのNaIシンチレータを
使用して測定したγ−線のエネルギースペクトル
を示している。エネルギースペクトルは観測可能
なピークなしに数MeVに拡がつている。γ−線
は、 252Cfに起因するものでありそして一部は装
置の構成材料に捕獲された中性子からのものであ
る。効果的なγ−線エネルギーは 137Csγ−線の
エネルギーとほぼ等しいことがわかる。 線源位置の中性子:γ比に及ぼす影響 NE426シンチレータを使用する直接照射によ
る熱中性子ラジオグラフイーではビームの中性
子:γ比(n/γ)は5×104n・cm× -2mR-1
ある。一方、γ−線の強度は同時にγ−線ラジオ
グラフを得るためには十分高くなければならな
い。最適ビーム条件を得るにはこれらの矛盾した
要件を両立させなければならない。照射装置の中
の線源の垂直位置のn/γ比に対する影響を検討
した。その結果を第6図に示してある。コリメー
タ基部から400mmの距離の熱中性子束密度は、コ
リメータ軸からの線源への垂直距離が増加するに
つれて徐々に減少しており、一方γ−線線量率は
急速に減少していることがわかる。 ラジオグラフ位置の中性子:γ比に及ぼす影響 第7図はラジオグラフイー位置のn/γ比に対
する影響を示している。これらのデータは線源を
コリメータ軸から30mm垂直位置においた条件下で
得られたものである。γ−線の線量率はコリメー
タ基部からの距離の自乗にほぼ反比例して減少し
ており、一方熱中性子束密度の相対変化はγ−線
線量率のそれより小さいことがわかる。これらは
効果的な照射線源の物理サイズの違いに対応する
と考えられる。線源の深さの巾は熱中性子の方が
γ−線より大きい。従つて、n/γ比はコリメー
タ基部からの距離の増加によつて顕著に向上され
る。900mm位置における値は、線源がコリメータ
軸から30mm上部にある場合1.7×105n・cm-2mR-1
でありコリメータ軸にある場合8.8×104n・
cm-2mR-1である。 γ−線ラジオグラフの像特性 幾何学的不鮮鉛度およびγ−線バツクグランド
によるカブリを低減させるためコリメータ基部か
ら900mmの位置で中性子及びγ−線同時ラジオグ
ラフイーを実施した。中性子像用にFuji−100X
線フイルム(ハイコントラスト及びミジアムセン
シテイテイー)をNE426シンチレータと組み合
わせて使用した。一方鉛箔(厚さ0.03及び0.1mm)
でサンドイツチ状にはさんだFuji−150X線フイ
ルム(ミジアムコントラスト及びハイセンシテイ
ビイテイー)をγ−線像用に用いた。 252Cf線源をコリメータ軸から30mm上方に置い
た場合の中性子像特性はよかつたがγ−線ラジオ
グラフは、不十分な照射のため満足すべきもので
はなかつた。コリメータ軸に線源をおいた場合は
満足すべき中性子及びγ−線ラジオグラフが得ら
た、然しながら中性子ラジオグラフはγ−線によ
るカブリのため幾分悪影響を受けていた。第8図
は後者の条件で得られたγ−線ラジオグラフのス
チールの厚さと写真濃度の関係を示している。写
真濃度は照射時間と共に増加している。スチール
の厚さ当りのコントラストは濃度範囲1.5〜2.0で
0.04/mmである。 γ−線ラジオグラフの検出感度とスチールの厚
さの関係を第9図に示してある。検出感度はフイ
ルムデンシテイーの増加によつて向上している。
スチールの厚さ5mm以下の場合その値は5%であ
る。この値は 137Csγ−線源を使用する通常の−
線ラジオグラフイーで得られる値と殆んど等し
い。 以上の実施例の結果を通覧することによつて、
本発明に従うことによつて同一試験条件の下でガ
ンマ線及び中性子同時ラジオグラフイが可能にな
り、提供されるガンマ線像と中性子像の相対位置
関係は明確で、一回の操作により、より詳細な被
写体内部情報が得られ、検査精度は一層向上する
ことがわかる。本発明によればロケツトや原子炉
部品など高度の信頼性を要する構造物の放射線透
過検査が簡便かつ高精度で実施可能になり、部品
の品質保証に大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の装置を示す概念図である。第
2図は本発明の像検出器に得られるガンマ線像及
び中性子像を示す模式図である。第3図は本発明
の装置で使用される照射装置の一例を示す断面図
である。第4図は本発明の装置で使用される像検
出器の構成及び像形成の過程を示すダイヤグラム
である。第5図はγ−線のエネルギースペクトル
を示すグラフである。第6図は線源位置の中性
子:γ比に及ぼす影響を示すグラフである。第7
図はラジオグラフ位置の中性子:γ比に及ぼす影
響を示すグラフである。第8図はγ−線ラジオグ
ラフの像特性のうちスチールの厚さと写真濃度の
関係を示すグラフである。第9図は同じくスチー
ルの厚さと検出感度の関係を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 被写体と対向して一方に配置されるカリフオ
    ルニウム−252を中性子及びガンマ線源として内
    蔵する照射装置及び他方に対向して配置され被写
    体を透過した中性子及びガンマ線の像を同時に検
    出する像検出器から構成され、中性子像及びガン
    マ線像を同一幾何学的条件の下で同時に検出する
    中性子及びガンマ線同時ラジオグラフイー装置に
    おいて、照射装置が、カリフオルニウム−252線
    源、該線源をとりかこむ減速材、更にその周囲に
    配置された鉛遮蔽材及び中性子遮蔽材並びにビー
    ムコリメータから構成されており、かつ像検出器
    が、2枚の金属箔増感紙にはさまれたエツクス線
    フイルムから成るガンマ線像検出器並びにシンチ
    レータ及びエツクス線フイルムから成る中性子像
    検出器を並列に重ねて内蔵したカセツトである前
    記装置。 2 減速材が高密度ポリエチレン又はパラフイン
    である特許請求の範囲第1項に記載の装置。 3 中性子遮蔽材がB2O3入りパラフインである
    特許請求の範囲第1項に記載の装置。 4 ビームコリメータがカドミウム、インジウム
    および鉛から構成されていて交換可能である特許
    請求の範囲第1項に記載の装置。 5 金属箔増感紙が鉛箔である特許請求の範囲第
    1項に記載の装置。 6 シンチレータがフツ化リチウム、硫化亜鉛及
    び有機ガラスから成る特許請求の範囲第1項に記
    載の装置。
JP56214949A 1981-12-28 1981-12-28 ラジオグラフィー装置 Granted JPS58113842A (ja)

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JPS58113842A JPS58113842A (ja) 1983-07-06
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Families Citing this family (6)

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