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JP3204036B2 - X-ray device and K-edge filter - Google Patents
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JP3204036B2 - X-ray device and K-edge filter - Google Patents

X-ray device and K-edge filter

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JP3204036B2
JP3204036B2 JP09828195A JP9828195A JP3204036B2 JP 3204036 B2 JP3204036 B2 JP 3204036B2 JP 09828195 A JP09828195 A JP 09828195A JP 9828195 A JP9828195 A JP 9828195A JP 3204036 B2 JP3204036 B2 JP 3204036B2
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edge
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energy
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、骨密度測定装置および
その他の物質検査装置に用いるX線装置およびKエッジ
フィルタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an X-ray apparatus and a K-edge filter used for a bone density measuring apparatus and other substance inspection apparatuses.

【0002】[0002]

【従来の技術】X線を用いた骨密度測定装置に用いられ
るX線装置にはその測定方式により、単一エネルギー形
(SXA)と、二重エネルギー形(DXA)がある。S
XAはX線の単一波長の吸収により、骨密度を測定する
方式で、対象を人体の軟組織と類似した水に中に入れ、
厚さを近似的に均一にした状態で測定し、骨の部分のみ
の厚さを測定するものである。
2. Description of the Related Art An X-ray apparatus used for a bone density measuring apparatus using X-rays is classified into a single energy type (SXA) and a dual energy type (DXA) depending on the measuring method. S
XA is a method of measuring bone density by absorption of a single wavelength of X-rays. A subject is immersed in water similar to human soft tissue,
The thickness is measured in a state where the thickness is approximately uniform, and the thickness of only the bone portion is measured.

【0003】一方、DXAは、人体の軟組織をもX線に
より測定するもので、水を近似的な軟組織としないため
精度が高く、また使用者の負担も軽減されるため、SX
Aよりも優れている。また、DXAにもX線を発生させ
る方式として、時分割方式とフィルター方式がある。
On the other hand, DXA measures the soft tissues of the human body also by X-rays. Since water is not used as approximate soft tissues, the accuracy is high, and the burden on the user is reduced.
A is better than A. DXA also has a time division method and a filter method as a method for generating X-rays.

【0004】時分割方式は高低2種類のエネルギーのX
線を時分割して交互に発生させて、各時間毎のデータを
用いて、骨密度を測定するものである。高低2種類のX
線の発生にはX線管電圧の変化とKエッジフィルタとが
組み合わされて、条件の最適化が図られる。検出器とし
てはエネルギー分離が出来ない方式のもので良い。他
方、フィルター方式は管電圧を一定にして、物質のX線
のKエッジ吸収特性を利用したKエッジフィルタで、高
低2種類のX線に分割する方式で、時間的に同時に発生
するので動きに対して時間的なズレがないため、より精
度の高い測定が可能となる。
[0004] The time-division method employs two kinds of energy, high and low.
Lines are generated alternately in a time-sharing manner, and the bone density is measured using data for each time. High and low X
The X-ray tube voltage change and the K-edge filter are combined to generate the line, and the conditions are optimized. A detector that does not allow energy separation may be used as the detector. On the other hand, the filter method is a K-edge filter that uses the K-edge absorption characteristics of the X-rays of the substance while keeping the tube voltage constant. It splits into two types of high-low X-rays. On the other hand, since there is no time lag, more accurate measurement is possible.

【0005】従来のKエッジフィルタは、1種類の元素
のみで構成されていたものが多く、分離されたX線のエ
ネルギー分離境界付近でのX線強度が十分低減されない
ため、低エネルギー領域と高エネルギー領域とを十分明
確に分離することができないという問題があった。ま
た、従来サマリウムなどの希土類物質が使用されるた
め、高価であり、さらに、物質的な安定性に問題があっ
た。
Conventional K-edge filters are often composed of only one kind of element, and the X-ray intensity near the energy separation boundary of separated X-rays is not sufficiently reduced. There is a problem that the energy region cannot be sufficiently clearly separated. Further, since a rare earth material such as samarium is conventionally used, it is expensive and has a problem in material stability.

【0006】この問題を解決するため、特開平5−27
043号公報に記載のものは、Kエッジフィルタのフィ
ルタ材を2種類以上の元素によりなる材料で構成してい
る。具体的には、Gd板とEr板とを重ねたものや、P
bとPoを組み合わせたものが用いられている。なお、
それぞれのK吸収端は、Gdが約50keV、Erが約
57keV、Pbが約88keV、Poが約93keV
である。
[0006] To solve this problem, Japanese Patent Laid-Open No. 5-27 is disclosed.
No. 043 discloses a filter material for a K-edge filter made of a material composed of two or more elements. Specifically, a Gd plate and an Er plate are stacked,
A combination of b and Po is used. In addition,
Each K absorption edge has Gd of about 50 keV, Er of about 57 keV, Pb of about 88 keV, and Po of about 93 keV.
It is.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
示された元素の組み合わせにおいては、各元素のK吸収
端にある程度の差があるために、そのフィルターを通し
たX線エネルギーは図4(c)のようになり、分離され
たX線のエネルギー分離境界付近でのX線強度が十分に
低減されるものではなく、やはり、低エネルギー領域と
高エネルギー領域とを十分明確に分離することができな
いという問題があった。
However, in the combinations of the above-mentioned elements, there is a certain difference in the K absorption edge of each element, so that the X-ray energy passing through the filter is as shown in FIG. ), The X-ray intensity near the energy separation boundary of the separated X-rays is not sufficiently reduced, and the low-energy region and the high-energy region cannot be sufficiently clearly separated. There was a problem.

【0008】また、一般的に、X線は特に低エネルギー
においてビームハードニングの影響を大きく受けるた
め、単に高エネルギー領域と低エネルギー領域を分離す
るだけでは低エネルギー領域における正確な単一エネル
ギーとしてのX線強度の測定が困難であった。本発明は
上記従来の問題を解決するものであり、低エネルギー領
域と高エネルギー領域とを十分明確に分離するととも
に、低エネルギー領域のX線エネルギーを高度に単一化
し得るX線装置およびKエッジフィルタを提供すること
を目的とする。
In general, X-rays are greatly affected by beam hardening particularly at low energies. Therefore, simply separating the high energy region from the low energy region will result in an accurate single energy in the low energy region. It was difficult to measure the X-ray intensity. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned conventional problems and provides an X-ray apparatus and a K-edge capable of sufficiently separating a low-energy region and a high-energy region from each other and highly unifying the X-ray energy in the low-energy region. The purpose is to provide a filter.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の第1のX線装置は、X線源と、このX線源か
ら発生したX線を複数のエネルギーに分離するKエッジ
フィルタと、X線検出器とを備え、前記X線検出器を構
成する元素として、前記Kエッジフィルタを構成する元
素のK吸収端の内最も小なるK吸収端よりもさらに小な
るK吸収端を持つ元素を用いるとともに、前記Kエッジ
フィルタを複数の元素により構成し、前記複数の元素
は、前記複数の元素を化合物としたときに固体として存
在し得るものであるとともに、前記複数の元素を化合物
としたときに固体として存在し得る元素の内、前記Kエ
ッジフィルタに用いられる元素と前記X線検出器に用い
られる元素とは元素周期表中互いに最も近接する元素で
あることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first X-ray apparatus according to the present invention comprises an X-ray source and a K-edge for separating X-rays generated from the X-ray source into a plurality of energies. A K-absorption edge having a filter and an X-ray detector, wherein the K-absorption edge of the element constituting the K-edge filter is smaller than the smallest K-absorption edge of the elements constituting the K-edge filter. And the K edge filter is composed of a plurality of elements, and the plurality of elements can exist as a solid when the plurality of elements are compounded, and the plurality of elements are of the elements which may be present as a solid when a compound, wherein K d
Element used in the edge filter and used in the X-ray detector
The elements to be obtained are characterized in that they are elements that are closest to each other in the periodic table.

【0010】また、本発明の第2のX線装置は、Kエッ
ジフィルタを構成する元素としてヨウ素とセシウムとを
用い、X線検出器を構成する元素としてテルルとカドミ
ウムとを用いたものである。また、本発明の第3のX線
装置は、X線源と、このX線源から発生したX線を複数
のエネルギーに分離するKエッジフィルタと、X線検出
器とを備え、前記Kエッジフィルタが少なくともヨウ素
とセシウムとタリウムとからなるとともに、前記Kエッ
ジフィルタに光伝達手段と光検出器とを備えたものであ
る。
The second X-ray apparatus of the present invention uses iodine and cesium as elements constituting a K-edge filter, and uses tellurium and cadmium as elements constituting an X-ray detector. . Further, a third X-ray apparatus according to the present invention includes an X-ray source, a K-edge filter for separating X-rays generated from the X-ray source into a plurality of energies, and an X-ray detector. The filter is made of at least iodine, cesium and thallium, and the K-edge filter is provided with a light transmitting means and a photodetector.

【0011】また、本発明の第4のX線装置は、光検出
器からの信号を受けて、X線源を制御する制御手段を備
えたものである。また、本発明の第1のKエッジフィル
タは、複数の元素を用いたKエッジフィルタであって、
前記複数の元素は、前記複数の元素を化合物としたとき
に固体として存在し得るものであるとともに、前記複数
の元素を化合物としたときに固体として存在し得る元素
の内、元素周期表中互いに最も近接する元素であること
を特徴とするものである。
A fourth X-ray apparatus according to the present invention includes control means for receiving a signal from a photodetector and controlling an X-ray source. A first K-edge filter of the present invention is a K-edge filter using a plurality of elements,
The plurality of elements can exist as a solid when the plurality of elements are compounded, and among the elements that can be present as a solid when the plurality of elements are compounded, each other in the periodic table of the elements It is characterized by being the closest element.

【0012】また、本発明の第2のKエッジフィルタ
は、複数の元素としてヨウ素とセシウムとを用いたもの
である。
A second K-edge filter according to the present invention uses iodine and cesium as a plurality of elements.

【0013】[0013]

【作用】上記構成を用いることによって、本発明の第1
のX線装置は、分離された低エネルギー側を高度に単一
化することができ、低エネルギー側においてビームハー
ドニングの影響を低減させたX線を発生させることがで
きる。また、本発明の第2のX線装置は、Kエッジフィ
ルタとX線検出器とを構成する元素の最適な組み合わせ
を得ることができる。
According to the present invention, the first aspect of the present invention is provided.
The X-ray apparatus of the present invention can highly unify the separated low-energy side, and can generate X-rays with reduced influence of beam hardening on the low-energy side. Further, the second X-ray apparatus according to the present invention can obtain an optimal combination of elements constituting the K-edge filter and the X-ray detector.

【0014】また、本発明の第3のX線装置は、Kエッ
ジフィルターが応答の早いシンチレータであるために、
X線の出力をモニターすることができる。また、本発明
の第4のX線装置は、X線の出力をモニターした上で、
X線の出力制御を行うため、より的確なX線の制御が可
能である。また、本発明の第1のKエッジフィルタは、
各元素のK吸収端が最も近い値となり、高エネルギーと
低エネルギーとの分離境界付近で確実に分離することが
できる。
In the third X-ray apparatus according to the present invention, since the K-edge filter is a scintillator having a fast response,
X-ray output can be monitored. Further, the fourth X-ray apparatus of the present invention monitors the output of X-rays,
Since X-ray output control is performed, more accurate X-ray control is possible. Further, the first K-edge filter of the present invention includes:
The K absorption edge of each element becomes the closest value, and it can be reliably separated near the separation boundary between high energy and low energy.

【0015】また、本発明の第2のKエッジフィルタ
は、元素の最適な組み合わせを得ることができるもので
ある。
Further, the second K-edge filter of the present invention can obtain an optimum combination of elements.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を用い
て説明する。図1は、本発明の一実施例におけるX線装
置の概略構成図である。図において、1はX線源であ
り、最高管電圧80kVを出力する。2はX線源1から
のX線エネルギーを分離するKエッジフィルタであり、
CsI(ヨウ化セシウム)1mm厚のものを用いた。な
お、CsIにさらにTl(タリウム)を添加している。
3はX線検出器であり、Kエッジフィルタ2との間にあ
る物質を透過したX線を測定するものである。本実施例
においてはCdTe(テルル化カドミウム)半導体検出
器を用いている。4はKエッジフィルタ2に接続された
光ファイバー、5はシンチレータとしてのKエッジフィ
ルタ2からの光を検出するSi光センサー、6はSi光
センサー5の検出結果を受けてX線源1を制御する制御
部である。また、制御部1において、検出結果の表示も
行っている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an X-ray apparatus according to one embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes an X-ray source, which outputs a maximum tube voltage of 80 kV. 2 is a K-edge filter for separating X-ray energy from the X-ray source 1,
CsI (cesium iodide) having a thickness of 1 mm was used. Note that Tl (thallium) is further added to CsI.
Reference numeral 3 denotes an X-ray detector for measuring X-rays transmitted through a substance between the X-ray detector 2 and the K-edge filter 2. In this embodiment, a CdTe (cadmium telluride) semiconductor detector is used. Reference numeral 4 denotes an optical fiber connected to the K-edge filter 2, reference numeral 5 denotes a Si optical sensor that detects light from the K-edge filter 2 as a scintillator, and reference numeral 6 controls the X-ray source 1 in response to the detection result of the Si optical sensor 5. It is a control unit. The control unit 1 also displays the detection result.

【0017】また、上記Kエッジフィルタ2を構成する
それぞれの元素Cs、Iは、化合物としたときに固体と
して存在し得る元素であるとともに、化合物としたとき
に固体として存在し得る元素の内、元素周期表中互いに
最も近接する元素であるため、そのK吸収端は、Iは約
33keV、Csは約36keVと近似な値である。な
お、元素のK吸収端は、周期表における原子番号が大き
くなるにつれて増加することが知られている。
Each of the elements Cs and I constituting the K-edge filter 2 is an element that can exist as a solid when formed as a compound, and among the elements that can be formed as a solid when formed as a compound, Since the elements are closest to each other in the periodic table, the K absorption edge of I is approximately 33 keV and the value of Cs is approximately 36 keV. It is known that the K absorption edge of an element increases as the atomic number in the periodic table increases.

【0018】Kエッジフィルタ2を透過したX線の強度
分布は、図3(c)に示しているように、低エネルギー
領域のピークは33keV近傍であるが、それ以下のエ
ネルギー帯においてもそれぞれ強度が観測されている。
しかしながら、低エネルギー側ではビームハードニング
の影響が大きいため、この強度の数値をそのまま用いた
のでは、正確な測定を行うことができない。
As shown in FIG. 3 (c), the intensity distribution of the X-rays transmitted through the K-edge filter 2 has a peak in the low energy region near 33 keV. Is observed.
However, since the effect of beam hardening is large on the low energy side, accurate measurement cannot be performed by using the numerical value of the intensity as it is.

【0019】このため、低エネルギー領域のビームハー
ドニングを計算的に補正する手段を用いれば、ある程度
正確な測定が可能となるのであるが、エネルギーの単一
化が容易に実現できれば簡易な装置を実現することがで
きる。エネルギー領域を分離する最終の目的は、ある値
のエネルギーを有する2つのX線をえ、物質を透過した
各エネルギーのX線強度を用いて演算を行うことによ
り、上記物資の厚さを求め、その物質の量を判断するこ
とである。したがって、優れた単一エネルギーのX線を
得ることができれば、より精度の高い測定が可能とな
る。
For this reason, if a means for compensating for the beam hardening in the low energy region is used, it is possible to perform a measurement with a certain degree of accuracy. Can be realized. The final purpose of separating the energy region is to obtain two X-rays having a certain value of energy and calculate the thickness of the material by calculating using the X-ray intensity of each energy transmitted through the substance, It is to determine the amount of the substance. Therefore, if X-rays with excellent single energy can be obtained, more accurate measurement can be performed.

【0020】そこで、本発明者は従来の低エネルギー領
域におけるビームハードニングの影響の補正という考え
方とは全く発想を転換し、次のような構成を用いたもの
である。以下、図面を用いて説明する。図2(a)は本
発明の一実施例におけるCdTe半導体検出器の吸収係
数を示す図、(b)は同検出器の吸収係数とCsIのK
エッジフィルターを透過したX線との関係を示す図、
(c)は同検出器で検出されるX線エネルギーの概念図
であり、上記のKエッジフィルタ2を用いて分離したX
線をCdTe半導体検出器3で測定したものである。
The present inventor has completely changed his idea from the conventional idea of correcting the effect of beam hardening in the low energy region, and has used the following configuration. This will be described below with reference to the drawings. FIG. 2A is a diagram showing the absorption coefficient of a CdTe semiconductor detector according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a diagram showing the absorption coefficient of the CdTe semiconductor and the Ks of CsI.
The figure which shows the relationship with the X-ray which transmitted the edge filter,
(C) is a conceptual diagram of the X-ray energy detected by the detector, and the X-ray energy separated by using the K-edge filter 2 described above.
The line was measured by the CdTe semiconductor detector 3.

【0021】本実施例は、図2(a)に示すように、C
dは約27keVに、Teは約32keVにK吸収端が
あり、Iは約33keVに、Csは約36keVにK吸
収端があることから33keV近傍に低エネルギーの単
一X線ピークが形成される。つまり、CdTe半導体検
出器3自体のK吸収端が約27keVと約32keVで
あることから、これ以下の値のエネルギーを持つX線
は、X線強度が高い部分では吸収係数が低いため検出さ
れにくくなり、吸収係数の高い部分は逆にX線強度が低
いため、やはり検出されにくくなる。また、27keV
と33keVとの間では、Kエッジフィルタ2を透過し
たX線強度自体も大きく、また、吸収係数も高いため、
非常に検出されやすいのである。
In this embodiment, as shown in FIG.
Since d has a K absorption edge at about 27 keV, Te has a K absorption edge at about 32 keV, I has a K absorption edge at about 33 keV, and Cs has a K absorption edge at about 36 keV, a single low-energy X-ray peak is formed near 33 keV. . That is, since the K-absorption edge of the CdTe semiconductor detector 3 itself is about 27 keV and about 32 keV, X-rays having an energy less than this value are hardly detected in a portion where the X-ray intensity is high because the absorption coefficient is low. On the contrary, the portion having a high absorption coefficient has a low X-ray intensity, so that it is difficult to detect the portion. Also, 27 keV
And between 33 keV, the intensity of the X-ray transmitted through the K-edge filter 2 itself is high, and the absorption coefficient is high.
It is very easy to detect.

【0022】図2(c)から明らかなように、33ke
V近傍と、60keV近傍に単一ピークが測定されてい
る。なお、高エネルギー側に関しては、ビームハードニ
ングの影響をほとんど受けないため、上記のような低エ
ネルギー側における方法を用いなくともよい。また、C
dTeは分解能が15から30keVであるため、最高
管電圧は50から90kVでも高エネルギー側には単一
のピークが形成されるが、W(タングステン)のK吸収
端の影響を少なくするため最高管電圧は70kV程度が
妥当である。
As is apparent from FIG.
A single peak is measured near V and near 60 keV. The high energy side is hardly affected by the beam hardening, so that the above method on the low energy side may not be used. Also, C
Since dTe has a resolution of 15 to 30 keV, a single peak is formed on the high energy side even if the maximum tube voltage is 50 to 90 kV, but the maximum tube voltage is reduced to reduce the influence of the K absorption edge of W (tungsten). A voltage of about 70 kV is appropriate.

【0023】なお、本実施例と比較するため、K吸収端
がカドミウムとテルルとの中間の29keV付近にある
Sn(錫)を使用したフィルターを用いて実験を行った
が、低エネルギーのピークは低く、高エネルギーのピー
クは幅広くなり、本発明のような効果を得られるもので
はなかった。次に、Kエッジフィルタ2とこれを透過し
たX線エネルギーとの関係について説明する。Kエッジ
フィルタ2を用いることにより、このKエッジフィルタ
2を透過したX線は図3(c)のようなエネルギー曲線
を描くこととなる。図3(c)から明らかなように、分
離されたX線のエネルギー分離境界付近でのX線量が十
分に低減されていることが分かる。
For comparison with this example, an experiment was conducted using a filter using Sn (tin) having a K absorption edge near 29 keV between cadmium and tellurium. The low and high-energy peaks were broad, and the effect as in the present invention could not be obtained. Next, the relationship between the K edge filter 2 and the X-ray energy transmitted therethrough will be described. By using the K edge filter 2, the X-ray transmitted through the K edge filter 2 draws an energy curve as shown in FIG. As is clear from FIG. 3C, the X-ray dose near the energy separation boundary of the separated X-rays is sufficiently reduced.

【0024】この理由について本発明者は次のように考
えている。以下図面を用いて説明する。図3(a)は本
発明の一実施例におけるX線源1から発したX線エネル
ギーと強度との関係を示す図、同(b)は同Kエッジフ
ィルターの吸収係数を示す図、同(c)は同Kエッジフ
ィルターを透過した後のX線エネルギーと強度との関係
を示す図である。
The present inventor considers the reason as follows. This will be described below with reference to the drawings. FIG. 3A is a diagram illustrating a relationship between X-ray energy and intensity emitted from the X-ray source 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a diagram illustrating an absorption coefficient of the K-edge filter. c) is a diagram showing a relationship between X-ray energy and intensity after passing through the K-edge filter.

【0025】まず、低エネルギー側からみていくと、図
3(a)に示すように、X線源1から発するX線は低エ
ネルギーから徐々に増加していき、図3(b)のKエッ
ジフィルタ2のX線吸収係数は逆に低下していくため、
Kエッジフィルタ2を透過したX線の強度は図3(c)
のように右肩上がりのグラフを描くようになる。しかし
ながら、約33keV付近にIのK吸収端が存在し、X
線の吸収係数が突然上昇するために、Kエッジフィルタ
2を透過したX線強度は急激に低下することとなる。
First, when viewed from the low energy side, as shown in FIG. 3A, the X-ray emitted from the X-ray source 1 gradually increases from the low energy, and the K-edge shown in FIG. Since the X-ray absorption coefficient of the filter 2 decreases on the contrary,
The intensity of the X-ray transmitted through the K-edge filter 2 is shown in FIG.
Will draw a rising graph like. However, the K absorption edge of I exists around about 33 keV, and X
Since the absorption coefficient of the line suddenly increases, the intensity of the X-ray transmitted through the K-edge filter 2 sharply decreases.

【0026】さらに、いったん上昇したKエッジフィル
タ2のX線吸収係数は再び低下しようとするが、この付
近のエネルギーにおけるX線源1から発せられるX線は
強度が非常に強いために、Kエッジフィルタ2を透過し
たX線強度は急激に上昇しようとする。しかし、約36
keV付近に今度はCsのK吸収端が存在するため、X
線強度が大幅に上昇する前に再びX線の吸収係数が増加
することとなり、Kエッジフィルタ2を透過したX線強
度はさらに低下することとなる。
Further, the X-ray absorption coefficient of the K-edge filter 2 which has once risen tends to decrease again. However, the intensity of the X-rays emitted from the X-ray source 1 at an energy in the vicinity thereof is very strong, The X-ray intensity transmitted through the filter 2 tends to increase rapidly. However, about 36
Since the K absorption edge of Cs exists near keV this time, X
The X-ray absorption coefficient increases again before the line intensity increases significantly, and the X-ray intensity transmitted through the K-edge filter 2 further decreases.

【0027】このようにして、2段階でKエッジフィル
タ2を透過したX線強度は低下するのであるが、その間
隔が非常にせまい範囲で行われるために、CsとIとの
間でのX線強度の上昇は極めて少ないレベルに抑えれる
こととなる。このようにして、高エネルギー領域と低エ
ネルギー領域とを明確に区別することが可能となる。こ
れは、従来例を示す図4(c)と比べるとより明らかで
ある。なお、図4において(a)は従来のX線源1から
発したX線エネルギーと強度との関係を示す図、(b)
は同Kエッジフィルターの吸収係数を示す図、(c)は
同Kエッジフィルターを透過した後のX線エネルギーと
強度との関係を示す図である。
As described above, the intensity of the X-ray transmitted through the K-edge filter 2 in two stages is reduced. However, since the interval is performed in a very narrow range, the X-ray intensity between Cs and I is reduced. The increase in the line intensity is suppressed to an extremely small level. In this way, the high energy region and the low energy region can be clearly distinguished. This is clearer than FIG. 4 (c) showing a conventional example. 4A shows a relationship between X-ray energy and intensity emitted from the conventional X-ray source 1, and FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating an absorption coefficient of the K-edge filter, and FIG. 4C is a diagram illustrating a relationship between X-ray energy and intensity after passing through the K-edge filter.

【0028】元素周期表では、IとCsとの間にはXe
が存在しているが、Kエッジフィルタ2は常温で安定的
に存在する必要がある。したがって、化合物としたとき
に固体として存在し得る元素であるとともに、化合物と
したときに固体として存在し得る元素の内、元素周期表
中互いに最も近接する元素であるIとCsとを選択する
ことによって、X線エネルギーを明確に分離し得る、非
常に有用なKエッジフィルタ2を得ることができるので
ある。
In the periodic table of elements, Xe is between I and Cs.
However, the K edge filter 2 needs to be stably present at room temperature. Therefore, among the elements that can be present as a solid when formed as a compound and the elements that can be present as a solid when formed as a compound, I and Cs, which are the elements closest to each other in the periodic table of the elements, are selected. Thus, a very useful K-edge filter 2 that can clearly separate X-ray energy can be obtained.

【0029】CsIのKエッジフィルタ2の厚さはX線
の管電圧と高低エネルギーの強度分布等で決定される
が、最高エネルギーが70keVのX線では、0.5m
mから2mm程度の厚さのKエッジフィルタが用いられ
る。また、CsIは安定な材料であるが、湿度により若
干の潮解性を示す。このため、薄いアルミニウム箔など
でコートすることが望ましい。
The thickness of the CsI K-edge filter 2 is determined by the X-ray tube voltage and the intensity distribution of high and low energies. For an X-ray having a maximum energy of 70 keV, the thickness is 0.5 m.
A K-edge filter having a thickness of about m to 2 mm is used. CsI is a stable material, but shows a slight deliquescence depending on humidity. Therefore, it is desirable to coat with a thin aluminum foil or the like.

【0030】さらに、Tlを添加したCsIは応答の早
いシンチレータである。すなわち、X線が透過した際に
反応よく発光する。このため、図1に示すように、Cs
IのKエッジフィルタ2をシンチレータとして使用し、
その端面より光ファイバー4などで、出力を取り出し、
Si光センサー5などで検出し、X線源1の状態をモニ
ターすることが出来る。高精度な測定を行う場合、X線
源1の安定性が非常に重要な要素となるため、本発明の
ようにKエッジフィルタでありながら、X線のモニター
の機能を有するものは非常に有効となる。
Further, CsI to which Tl is added is a scintillator having a fast response. That is, light is emitted with good reaction when X-rays are transmitted. For this reason, as shown in FIG.
Using the K edge filter 2 of I as a scintillator,
Take out the output from the end face with optical fiber 4 etc.
The state of the X-ray source 1 can be monitored by detecting with the Si light sensor 5 or the like. When performing high-precision measurement, the stability of the X-ray source 1 is a very important factor. Therefore, a K-edge filter having an X-ray monitor function as in the present invention is very effective. Becomes

【0031】また、X線を透過するKエッジフィルター
2はX線を乱さないものであることが重要であるため、
単結晶であるCsIは、材料のX線的均一性の観点から
も有用である。CsIは大型で均一な部材を製作するこ
とができるため、従来に比較して、極めて安価で、均一
なKエッジフィルタを製作することができる。なお、本
実施例においては、CsIのKエッジフィルター2とC
dTe半導体検出器3とを用いて説明を行ったが、Kエ
ッジフィルター材料のK吸収端と検出器材料のK吸収端
との関係が本発明と同様の関係を有するものであれば、
同様の効果を有することができる。
It is important that the K-edge filter 2 that transmits X-rays does not disturb X-rays.
CsI, which is a single crystal, is also useful from the viewpoint of X-ray uniformity of the material. Since CsI can manufacture a large and uniform member, it is possible to manufacture a K-edge filter which is extremely inexpensive and uniform as compared with the related art. In this embodiment, the CsI K-edge filter 2 and the CsI
Although the description has been given using the dTe semiconductor detector 3, if the relationship between the K absorption edge of the K edge filter material and the K absorption edge of the detector material has the same relationship as the present invention,
Similar effects can be obtained.

【0032】また、本実施例は半導体検出器を用いて説
明したが、シンチレータ検出器やX線フィルムなど他の
検出系においても同様の効果があることは言うまでもな
い。
Although the present embodiment has been described using a semiconductor detector, it goes without saying that similar effects can be obtained in other detection systems such as a scintillator detector and an X-ray film.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のX線装置は、分離された低エネルギー側を高度に単一
化することができ、低エネルギー側においてビームハー
ドニングの影響を低減させたX線を発生させることがで
きる。また、X線の出力をモニターすることができ、そ
の上で、X線の出力制御を行うため、より的確なX線の
制御が可能である。
As is apparent from the above description, the X-ray apparatus according to the present invention can highly unify the separated low energy side and reduce the influence of beam hardening on the low energy side. X-rays can be generated. Further, the output of the X-ray can be monitored, and the output of the X-ray is controlled on the basis thereof, so that the X-ray can be more accurately controlled.

【0034】また、本発明のKエッジフィルタは、各元
素のK吸収端が最も近い値となり、高エネルギーと低エ
ネルギーとの分離境界付近で確実に分離することができ
る。このようにして、加工性がよく、2重エネルギーの
分離性能が優れた、極めて安価で、均一なKエッジフィ
ルタを製作することができるとともに、光伝達手段との
結合により、高機能で、高精度なX線装置を実現でき、
骨密度測定器や物質分析器などの精度を向上でき、医療
などの分野に大いに貢献できる。
In the K edge filter of the present invention, the K absorption edge of each element becomes the closest value, and the K edge filter can be reliably separated near the separation boundary between high energy and low energy. In this way, an extremely inexpensive and uniform K-edge filter having excellent workability and excellent dual energy separation performance can be manufactured, and by combining with a light transmitting means, high performance and high performance can be achieved. An accurate X-ray device can be realized,
The accuracy of a bone density measuring instrument, a substance analyzer, etc. can be improved, and it can greatly contribute to fields such as medical treatment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例におけるX線装置の概略構成
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an X-ray apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】同CdTe半導体検出器の吸収係数、X線エネ
ルギーと強度との関係を示す図
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the absorption coefficient, X-ray energy, and intensity of the CdTe semiconductor detector.

【図3】同X線源から発したX線エネルギーと強度、吸
収係数との関係を示す図
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between X-ray energy emitted from the X-ray source, intensity, and absorption coefficient.

【図4】従来のX線源から発したX線エネルギーと強
度、吸収係数との関係を示す図
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between X-ray energy emitted from a conventional X-ray source, intensity, and absorption coefficient.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 X線源 2 Kエッジフィルター 3 CdTe半導体検出器 4 光ファイバー 5 Si光センサー 6 制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 X-ray source 2 K edge filter 3 CdTe semiconductor detector 4 Optical fiber 5 Si optical sensor 6 Control part

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 X線源と、このX線源から発生したX線
を複数のエネルギーに分離するKエッジフィルタと、X
線検出器とを備え、前記X線検出器を構成する元素とし
て、前記Kエッジフィルタを構成する元素のK吸収端の
内最も小なるK吸収端よりもさらに小なるK吸収端を持
つ元素を用いるとともに、前記Kエッジフィルタを複数
の元素により構成し、前記複数の元素は、前記複数の元
素を化合物としたときに固体として存在し得るものであ
るとともに、前記複数の元素を化合物としたときに固体
として存在し得る元素の内、前記Kエッジフィルタに用
いられる元素と前記X線検出器に用いられる元素とは
素周期表中互いに最も近接する元素であることを特徴と
するX線装置。
An X-ray source; a K-edge filter for separating X-rays generated from the X-ray source into a plurality of energies;
A detector having a K-absorption edge smaller than the smallest K-absorption edge of the K-absorption edges of the elements constituting the K-edge filter. When used, the K-edge filter is composed of a plurality of elements, and the plurality of elements can be present as a solid when the plurality of elements are formed into a compound, and when the plurality of elements are formed as a compound. Of the elements that can exist as solids in the K-edge filter
An X-ray apparatus, wherein the element to be used and the element used for the X-ray detector are elements which are closest to each other in the periodic table.
【請求項2】 Kエッジフィルタを構成する元素として
ヨウ素とセシウムとを用い、X線検出器を構成する元素
としてテルルとカドミウムとを用いた請求項1記載のX
線装置。
2. An X-ray filter according to claim 1, wherein iodine and cesium are used as elements constituting the K-edge filter, and tellurium and cadmium are used as elements constituting the X-ray detector.
Line equipment.
【請求項3】 X線源と、このX線源から発生したX線
を複数のエネルギーに分離するKエッジフィルタと、X
線検出器とを備え、前記Kエッジフィルタが少なくとも
ヨウ素とセシウムとタリウムとからなるとともに、前記
Kエッジフィルタに光伝達手段と光検出器とを備えたX
線装置。
3. An X-ray source, a K-edge filter for separating X-rays generated from the X-ray source into a plurality of energies,
A line detector, wherein the K-edge filter is made of at least iodine, cesium, and thallium, and the K-edge filter is provided with light transmitting means and a light detector.
Line equipment.
【請求項4】 光検出器からの信号を受けて、X線源を
制御する制御手段を備えた請求項3記載のX線装置。
4. The X-ray apparatus according to claim 3, further comprising control means for receiving a signal from the photodetector and controlling the X-ray source.
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