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JPH0726919B2 - Element concentration distribution measuring method and apparatus - Google Patents
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JPH0726919B2 - Element concentration distribution measuring method and apparatus - Google Patents

Element concentration distribution measuring method and apparatus

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JPH0726919B2
JPH0726919B2 JP61309130A JP30913086A JPH0726919B2 JP H0726919 B2 JPH0726919 B2 JP H0726919B2 JP 61309130 A JP61309130 A JP 61309130A JP 30913086 A JP30913086 A JP 30913086A JP H0726919 B2 JPH0726919 B2 JP H0726919B2
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photon
energy
measurement sample
sample
photons
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明 佐野
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Toshiba Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は物質に含まれる特定の元素についてその濃度の
分布を求めることのできる元素濃度分布測定方法および
装置に関する。
The present invention relates to an element concentration distribution measuring method and apparatus capable of obtaining the concentration distribution of a specific element contained in a substance.

「従来の技術」 従来、混合物の固化体についてその均一性を調べるに
は、固化体自体を切断してその断面における元素の濃度
分布を分析するという手法が採られていた。ところが、
固化体自体を切断すると、その製品価値が損なわれてし
まうものもあり、また切断自体が不可能なものもあっ
た。このため、従来から固化体の非破壊測定の実現が望
まれていた。例えば混合酸化物燃料中におけるPu(プル
トニウム)やU(ウラン)の濃度分布の測定についてみ
ると、原子力発電所の配管に付着した物質の濃度分布の
測定など、元素の濃度分布の非破壊測定を必要とする分
野は多い。
"Prior Art" Conventionally, in order to examine the homogeneity of a solidified body of a mixture, a method of cutting the solidified body itself and analyzing the concentration distribution of elements in the cross section has been adopted. However,
If the solidified body itself is cut, the product value may be impaired in some cases, and the cutting itself may be impossible. Therefore, it has been conventionally desired to realize nondestructive measurement of a solidified body. For example, regarding the measurement of concentration distribution of Pu (plutonium) and U (uranium) in mixed oxide fuel, non-destructive measurement of concentration distribution of elements such as measurement of concentration distribution of substances adhering to pipes of nuclear power plants There are many areas that need it.

「発明が解決しようとする問題点」 ところで従来行われたこのような元素濃度分布の測定で
は、その物質を非破壊状態で検査することができず、測
定対象が限定されてしまった。また、測定に時間を要す
るという問題もあった。
“Problems to be Solved by the Invention” In the conventional measurement of such element concentration distribution, the substance cannot be inspected in a non-destructive state, and the measurement target is limited. There is also a problem that the measurement takes time.

一方、物質の濃度分布測定の装置としては従来からエミ
ションCTやトランスミッションCTが一般的である。この
うち、前者の装置では測定試料内に存在する放射性同位
元素が放出するγ線を計測し、その放射線同位元素の濃
度について2次元分布を測定する。従って、濃度分布を
求めようとする元素は、(i)放射性同位元素であるこ
とが必要であり、(ii)しかも測定上充分計数すること
が可能な強度の放射線を放出する元素である必要があ
る。
On the other hand, as a device for measuring the concentration distribution of a substance, an emission CT or a transmission CT has been generally used. Among them, the former device measures the γ-rays emitted by the radioisotope present in the measurement sample and measures the two-dimensional distribution of the concentration of the radioisotope. Therefore, the element for which the concentration distribution is to be obtained needs to be (i) a radioisotope, and (ii) an element that emits a radiation having an intensity that can be sufficiently counted in measurement. is there.

第4図はこれに対してトランスミッションCTを用いた装
置として先に提案されたものを表わしたものである。こ
の装置の外部線源格納容器1には、γ線源2が収容され
ている。このγ線源2の周囲はγ線遮蔽体で覆われてい
る。γ線遮蔽体の一部にはシャッタ3が配置されてお
り、シャッタ駆動機構4によって任意に開閉されるよう
になっている。
FIG. 4 shows a device previously proposed as a device using a transmission CT. A gamma ray source 2 is housed in an external radiation source storage container 1 of this apparatus. The periphery of this γ-ray source 2 is covered with a γ-ray shield. A shutter 3 is arranged in a part of the γ-ray shield, and can be arbitrarily opened and closed by a shutter drive mechanism 4.

外部線源格納容器1のシャッタ3の前方には、測定試料
としての放射性固化体5が配置されている。放射性固化
体5は放射性固化体駆動機構6によって任意の断層面内
で放射性固化体5を回転運動させたり、直線運動を行わ
せることができる。
A radioactive solidified body 5 as a measurement sample is disposed in front of the shutter 3 of the external radiation source storage container 1. The radioactive solidified body 5 can be rotationally moved or linearly moved by the radioactive solidified body driving mechanism 6 in an arbitrary slice plane.

外部線源格納容器1と放射性固化体5を結ぶ延長線上に
は、コリメータ7が配設されている。コリメータ7のコ
リメータ窓7aの前方には、Ge検出器のようなエネルギ弁
別可能なγ線検出器8が配設されている。コリメータ窓
7aの後方には、γ線吸収体駆動機構9によってこのコリ
メータ窓7aの後面に挿入可能とされたγ線吸収体10が配
置されている。このγ線吸収体10は、放射性固化体5か
ら放射されるγ線を遮蔽する一方、γ線源2から放射さ
れるγ線が減衰されて透過する程度の吸収を行うもので
ある。
A collimator 7 is arranged on an extension line connecting the external radiation source storage container 1 and the radioactive solidified body 5. In front of the collimator window 7a of the collimator 7, a gamma ray detector 8 capable of discriminating energy, such as a Ge detector, is arranged. Collimator window
A γ-ray absorber 10 which can be inserted into the rear surface of the collimator window 7a by a γ-ray absorber driving mechanism 9 is arranged behind the 7a. The γ-ray absorber 10 shields the γ-rays emitted from the radioactive solidified body 5, while absorbing the γ-rays emitted from the γ-ray source 2 to the extent of being attenuated and transmitted.

γ線検出器8の出力端子には、増幅器11を介して多重波
高分析器12が接続されている。従って、γ線検出器8が
検出したγ線の検出信号は増幅器11で増幅された後、多
重波高分析器12で波高分析が行われる。電子計算機13は
分析結果として得られたデータを基にして画像の再構成
を行う。
A multiple wave height analyzer 12 is connected to the output terminal of the γ-ray detector 8 via an amplifier 11. Therefore, the detection signal of the γ-ray detected by the γ-ray detector 8 is amplified by the amplifier 11, and then the wave height analysis is performed by the multiple wave height analyzer 12. The electronic computer 13 reconstructs an image based on the data obtained as the analysis result.

このトランスミッションCTを用いた装置では、放射性固
化体の任意の断層面の個々の位置におけるγ線吸収率あ
るいは光子吸収率の2次元分布を求めることができるも
のの、この分布は求めようとする元素の濃度に直接対応
するものではない。
With the device using this transmission CT, it is possible to obtain the two-dimensional distribution of the γ-ray absorption rate or the photon absorption rate at each position on the fault plane of the radioactive solidified body. It does not directly correspond to concentration.

そこで元素濃度を非破壊で測定する装置が提案されてい
る。
Therefore, a device for nondestructively measuring the element concentration has been proposed.

第5図はこの提案の溶液濃度測定装置を表わしたもので
ある。
FIG. 5 shows the proposed solution concentration measuring device.

この装置でX線検出器21はX線発生装置22からの照射X
線の透過パス線の進行方向に配設されている。このよう
な配置構造によって、X線発生装置22から放出された照
射X線は試料容器23を透過してX線検出器21に入るよう
になる。X線検出器21によって得られた検出データは、
測定回路が組み込まれた処理計算機24に入力され、ここ
で溶質の濃度が求められる。すなわち、この処理計算機
24は元素の吸収端エネルギを挟む2種類のエネルギのX
線強度を分析して、試料容器23内の試料に含まれる数種
の元素濃度を求めるようになっている。
In this device, the X-ray detector 21 is the irradiation X from the X-ray generator 22.
The transmission path of the line is arranged in the traveling direction of the line. With such an arrangement structure, the irradiation X-rays emitted from the X-ray generator 22 are transmitted through the sample container 23 and enter the X-ray detector 21. The detection data obtained by the X-ray detector 21 is
It is input to the processing computer 24 in which the measuring circuit is incorporated, and the concentration of the solute is obtained here. That is, this processing computer
24 is the X of two types of energy sandwiching the absorption edge energy of the element
The line intensity is analyzed to obtain the concentrations of several elements contained in the sample in the sample container 23.

この溶液濃度測定装置では、求めようとする元素の吸収
端エネルギの低エネルギ側と高エネルギ側の透過光子強
度を測定し、これによって元素濃度を算出する。従っ
て、この装置を用いても測定試料中の平均的な元素濃度
が測定されるだけで、元素の濃度分布の測定は不可能で
あった。
In this solution concentration measuring device, the transmitted photon intensities on the low energy side and the high energy side of the absorption edge energy of the element to be obtained are measured, and the element concentration is calculated by this. Therefore, even with this apparatus, only the average element concentration in the measurement sample was measured, and the concentration distribution of the element could not be measured.

そこで本発明の目的は、元素の濃度分布の測定を行うこ
とのできる元素濃度分布測定方法、およびこれを適用す
る元素濃度分布測定装置を提供することにある。
Then, the objective of this invention is providing the element concentration distribution measuring method which can measure the element concentration distribution, and the element concentration distribution measuring device to which this is applied.

「問題点を解決するための手段」 本発明の元素濃度分布測定方法では、求めようとす
る元素の吸収端エネルギを挟んだ少なくとも2種類のエ
ネルギの光子を発生する光子源によって測定試料を照射
して、この測定試料透過後における吸収端よりも低いエ
ネルギの光子と高いエネルギの光子との強度比を求める
操作を、測定試料の測定しようとする面における少なく
とも2方向から行い、これによって収集した光子強度比
についてのデータを演算処理することによりその面にお
ける元素の2次元分布を求める。多数の面についてそれ
ぞれ2次元分布を求めれば、この結果を用いて3次元分
布を求めることも可能である。
"Means for Solving Problems" In the element concentration distribution measuring method of the present invention, a measurement sample is irradiated with a photon source that generates photons of at least two types of energy sandwiching the absorption edge energy of the element to be obtained. Then, the operation for obtaining the intensity ratio between the photon having the energy lower than the absorption edge and the photon having the higher energy after passing through the measurement sample is performed from at least two directions on the surface to be measured of the measurement sample, and the photons collected by this are collected. The two-dimensional distribution of elements on the surface is obtained by processing the data on the intensity ratio. If a two-dimensional distribution is obtained for each of a number of surfaces, a three-dimensional distribution can be obtained using this result.

この測定方法の一例である本発明の元素濃度分布測
定装置には、(i)求めようとする元素の吸収端エネル
ギよりも低いエネルギから高いエネルギまでのエネルギ
範囲の光子を発生する光子源と、(ii)この光子源から
発生される光子の進行する範囲を制限する光子源用コリ
メータと、(iii)この光子源用コリメータを通過した
光子が照射される測定試料を載置する試料載置台と、
(iv)測定試料の任意の断面における少なくとも2つの
方向から光子が照射されるようにこの試料載置台を回転
させあるいは所定方向に移動させる試料載置台駆動手段
と、(v)試料載置台を挟むようにして光子源用コリメ
ータと対向して配置された検出器用コリメータと、(v
i)この検出器用コリメータを通過した光子を検出する
光子検出器と、(vii)この光子検出器の出力を入力し
測定試料中の求めようとする元素の吸収端エネルギの低
エネルギ側と高エネルギ側の光子強度データを基にその
元素の濃度データを得る濃度データ演算手段と、(vii
i)試料載置台駆動手段による各変位ごとの測定試料に
おける濃度データを用い測定試料の前記した断面におけ
る求めようとする元素の濃度分布を演算する元素濃度分
布演算手段とを具備させる。
The element concentration distribution measuring apparatus of the present invention, which is an example of this measuring method, includes (i) a photon source that generates photons in an energy range from energy lower than the absorption edge energy of the element to be obtained to high energy; (Ii) a photon source collimator that limits the traveling range of photons generated from this photon source, and (iii) a sample mounting table on which a measurement sample irradiated with photons passing through this photon source collimator is placed. ,
(Iv) sample mounting table driving means for rotating or moving the sample mounting table in a predetermined direction so that photons are irradiated from at least two directions in an arbitrary cross section of the measurement sample; and (v) sandwiching the sample mounting table. The collimator for the detector, which is arranged so as to face the collimator for the photon source, (v
i) A photon detector that detects photons that have passed through this detector collimator; Concentration data calculating means for obtaining concentration data of the element based on the photon intensity data of the side, (vii
i) An element concentration distribution calculation means for calculating the concentration distribution of the element to be obtained in the above-mentioned cross section of the measurement sample by using the concentration data of the measurement sample for each displacement by the sample mounting table driving means.

ここで試料載置台駆動手段は測定試料の任意の断面にお
ける少なくとも2つの方向から光子が照射されるように
試料載置台を移動させ、元素濃度分布演算手段はその断
面における求めようとする元素の濃度分布を演算するも
のであってよい。また検出器用コリメータとこれを通過
する光子の検出を行う光子検出器とが複数組存在しても
よく、この場合には、これらが1つの光子源に対して求
心的に配置されていることが有効である。
Here, the sample mounting table driving means moves the sample mounting table so that photons are irradiated from at least two directions in an arbitrary cross section of the measurement sample, and the element concentration distribution calculating means calculates the concentration of the element to be obtained in the cross section. The distribution may be calculated. There may be a plurality of sets of detector collimators and photon detectors for detecting photons passing therethrough. In this case, these may be arranged centripetally with respect to one photon source. It is valid.

このように本発明によれば、光子源を用意して光子を測
定試料に照射し、元素の吸収端エネルギの低エネルギ側
と高エネルギ側の光子強度データを基にその元素の濃度
データを得る。更に測定試料を載置した試料載置台は試
料載置台駆動手段によって回転したり所定方向に移動で
きるので、測定試料の各変位ごとの濃度データを元素濃
度分布演算手段に供給して演算を行わせることで元素濃
度分布を測定することができる。
As described above, according to the present invention, a photon source is prepared, a photon is irradiated on a measurement sample, and concentration data of the element is obtained based on photon intensity data of the low energy side and high energy side of the absorption edge energy of the element. . Furthermore, since the sample mounting table on which the measurement sample is mounted can be rotated or moved in a predetermined direction by the sample mounting table driving means, the concentration data for each displacement of the measurement sample is supplied to the element concentration distribution calculating means for calculation. Thus, the element concentration distribution can be measured.

「実施例」 以下実施例につき本発明を詳細に説明する。[Examples] The present invention will be described in detail below with reference to Examples.

第1図は本発明の一実施例における元素濃度分布測定装
置の概要を表わしたものである。この元素濃度分布測定
装置は、光子の発生手段としてのX線発生管31を備えて
いる。X線発生管31はその制御系32によってX線の発生
が制御される。X線発生管31から発生された連続エネル
ギスペクトルのX線は、光子源用コリメータ33の窓を通
過する。そして、ターンテーブル34上に載置された測定
試料35に照射されることになる。ここでターンテーブル
34は試料回転・水平走行機構36上にセットされており、
測定試料35を回転させたり、矢印38方向に水平走行させ
ることができるようになっている。
FIG. 1 shows an outline of an element concentration distribution measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. This element concentration distribution measuring device is equipped with an X-ray generating tube 31 as a photon generating means. The X-ray generation tube 31 has its control system 32 controlled to generate X-rays. The X-rays of the continuous energy spectrum generated from the X-ray generation tube 31 pass through the window of the photon source collimator 33. Then, the measurement sample 35 placed on the turntable 34 is irradiated. Turntable here
34 is set on the sample rotation / horizontal traveling mechanism 36,
The measurement sample 35 can be rotated and horizontally moved in the direction of arrow 38.

測定試料35を透過したX線は、検出器用コリメータ39の
窓を通過しX線検出器41に入射する。X線検出器41とし
ては、例えば半導体検出器が用いられる。X線検出器41
によって得られた検出信号42は、多重波高分析機能を有
する測定回路系43に入力される。この測定回路系43で波
高分析が行われる。処理計算機44は測定回路系43とデー
タ45の授受を行うようになっており、投影データの演算
処理を行う。この際、試料回転・水平走行機構36が駆動
されて測定試料35の各方向からの投影データが採取され
る。試料回転・水平走行機構36を駆動するための駆動制
御系47も処理計算機44に接続されており、測定回路系43
から得られるデータとの対応がとられるようになってい
る。
The X-rays that have passed through the measurement sample 35 pass through the window of the detector collimator 39 and enter the X-ray detector 41. As the X-ray detector 41, for example, a semiconductor detector is used. X-ray detector 41
The detection signal 42 obtained by the above is input to the measurement circuit system 43 having a multiple wave height analysis function. The measurement circuit system 43 performs the wave height analysis. The processing computer 44 sends and receives the data 45 to and from the measurement circuit system 43, and performs the arithmetic processing of projection data. At this time, the sample rotation / horizontal traveling mechanism 36 is driven to collect projection data of the measurement sample 35 from each direction. A drive control system 47 for driving the sample rotation / horizontal traveling mechanism 36 is also connected to the processing computer 44, and the measurement circuit system 43
Corresponding to the data obtained from.

さて、この元素濃度分布測定装置では前記したように連
続エネルギスペクトルのX線が測定試料35に照射される
ことになる。従って、測定試料35における着目する元素
の吸収端近傍について考察してみると、測定試料35を透
過する前のエネルギスペクトルは滑らかであるが、透過
後にはこの部分で段差が発生する。
Now, in this element concentration distribution measuring apparatus, the measurement sample 35 is irradiated with X-rays having a continuous energy spectrum as described above. Therefore, considering the vicinity of the absorption edge of the element of interest in the measurement sample 35, the energy spectrum before passing through the measurement sample 35 is smooth, but after passing through, a step is generated at this portion.

第2図はある元素に着目して測定試料透過前と透過後の
変化を原理的に表わしたものである。ここで破線で示し
た曲線は測定試料透過前のエネルギスペクトルの一部分
を表わしたものであり、実線で示した曲線は測定試料透
過後の同一部分のエネルギスペクトルの一例を表わした
ものである。また一点鎖線で示した曲線は、同一元素を
含んだ測定試料でその元素の濃度が実線で表わしたそれ
よりも更に高くなっている場合のエネルギスペクトルの
一例を参考として表わしている。吸収端エネルギEは各
元素に固有であり、またこの吸収端エネルギEにおける
段差の程度は元素の濃度に依存することがわかる。
FIG. 2 shows the change in principle before and after permeation of the measurement sample, focusing on an element. Here, the curve shown by the broken line represents a part of the energy spectrum before the measurement sample is transmitted, and the curve shown by the solid line is an example of the energy spectrum of the same part after the measurement sample is transmitted. The curve indicated by the alternate long and short dash line represents an example of the energy spectrum when the concentration of the element in the measurement sample containing the same element is higher than that shown by the solid line. It can be seen that the absorption edge energy E is unique to each element, and the degree of the step in the absorption edge energy E depends on the element concentration.

今、測定試料35をある位置に配置した状態において、第
2図で実線で表わしたようなエネルギスペクトルが得ら
れたものとする。ここで吸収端エネルギよりも低エネル
ギ側のX線強度TLと高エネルギ側のX線強度TUをそれぞ
れX線スペクトルから求め、次式の演算を行うと、これ
が着目する元素の投影データとなる。
Now, it is assumed that the energy spectrum represented by the solid line in FIG. 2 is obtained in the state where the measurement sample 35 is arranged at a certain position. Here, the X-ray intensity T L on the side of energy lower than the absorption edge energy and the X-ray intensity T U on the side of high energy are respectively obtained from the X-ray spectra, and the following equation is calculated. Become.

また、複数の元素が測定試料の中に混在している場合に
ついてもそれぞれの元素の濃度は求められる。ここでは
そのうち2種類の元素が存在している場合について具体
的に説明する。
Also, when a plurality of elements are mixed in the measurement sample, the concentration of each element can be obtained. Here, the case where two kinds of elements are present will be specifically described.

いま、2種類の元素として、ウラン(U)、プルトニウ
ム(Pu)が測定試料の中に存在しているとする。この
U、Puの吸収端のエネルギ(E(U)、E(Pu))を例
えば原子の最外周電子軌道、いわゆるK殻のK吸収端エ
ネルギとすれば、それぞれ、 E(U)=115.6KeV E(Pu)=121.8KeV である。
Now, it is assumed that uranium (U) and plutonium (Pu) are present in the measurement sample as two kinds of elements. If the energies (E (U) and E (Pu)) of the absorption edges of U and Pu are, for example, the outermost electron orbits of atoms, that is, the K-edge energy of the so-called K shell, E (U) = 115.6 KeV E (Pu) = 121.8 KeV.

このとき、第2図と同様に、これら2つの元素に着目し
て測定試料透過前と透過後の変化を原理的に表わせば、
第6図のようになる。この図で、TL(U)、TU(U)
TL(Pu)、TU(Pu)はそれぞれ、U、Puの低エネルギ側のX
線強度と高エネルギ側のX線強度を示す。
At this time, similarly to FIG. 2, if these two elements are focused and the change before and after permeation of the measurement sample is expressed in principle,
It looks like Figure 6. In this figure, T L (U) , T U (U) ,
T L (Pu) and T U (Pu) are X on the low energy side of U and Pu, respectively.
The line intensity and the X-ray intensity on the high energy side are shown.

吸収端のエネルギは元素に固有であるので、2種類の元
素が混在していても、それぞれ単独で低エネルギ側のX
線強度と高エネルギ側のX線強度を測定可能である。
Since the energy at the absorption edge is unique to each element, even if two kinds of elements are mixed, each of them is independent of the X on the low energy side.
It is possible to measure the line intensity and the X-ray intensity on the high energy side.

これらについて、(1)と同様の演算を行うと、これが
それぞれの着目する元素のデータとなる。
When the same operation as (1) is performed on these, this becomes the data of the element of interest.

log(TL(U)/TU(U)) ……(2) log(TL(Pu)/TU(Pu)) ……(3) このような投影データを試料回転・水平走行機構36の駆
動により測定試料35の各方向から採取し、処理計算機44
が演算処理すれば着目する元素の光子吸収率の2次元分
布の画像を得ることができる。ここで着目する元素の光
子吸収率とその元素の濃度とは前記したように比例関係
にある。そこでこの比例関係に関するデータを使用する
と、着目する元素の濃度についての2次元分布を得るこ
とができることになる。
log (T L (U) / T U (U) ) …… (2) log (T L (Pu) / T U (Pu) ) …… (3) This projection data is used for the sample rotation / horizontal traveling mechanism. The sample is taken from each direction of the measurement sample 35 by driving 36, and the processing computer 44
If is calculated, the image of the two-dimensional distribution of the photon absorptance of the element of interest can be obtained. Here, the photon absorption rate of the element of interest and the concentration of the element are in a proportional relationship as described above. Therefore, by using the data relating to this proportional relationship, it is possible to obtain a two-dimensional distribution of the concentration of the element of interest.

なお、当然ながら投影データを得る際に使用するX線発
生管31あるいは光子源は、測定試料中の着目する元素の
吸収端エネルギよりも大きなエネルギを発生することの
できるものであることが必要である。例えば本実施例の
元素濃度分布測定装置を用いて測定試料35中のウランの
濃度分布の測定を行うものとする。この場合には、ウラ
ンのK吸収端エネルギは115.6KeVなので、120KeV以上の
X線発生管、例えば最大エネルギが140KeVのX線発生管
を使用することが望ましい。
Of course, the X-ray generation tube 31 or the photon source used to obtain the projection data needs to be capable of generating energy larger than the absorption edge energy of the element of interest in the measurement sample. is there. For example, it is assumed that the uranium concentration distribution in the measurement sample 35 is measured using the element concentration distribution measuring device of this embodiment. In this case, since the K absorption edge energy of uranium is 115.6 KeV, it is desirable to use an X-ray generating tube of 120 KeV or more, for example, an X-ray generating tube having a maximum energy of 140 KeV.

次に第3図を用いて、この実施例における処理計算機の
制御内容を説明する。ここで処理計算機44は図示してい
ないがフロッピーディスク等の記憶媒体に制御プログラ
ムを格納しており、また測定試料35の各方向の投影デー
タをこれらの記憶媒体に一時記憶して、これらのデータ
を基に元素濃度分布を求めるようになっている。
Next, the control contents of the processing computer in this embodiment will be described with reference to FIG. Although not shown, the processing computer 44 stores the control program in a storage medium such as a floppy disk, and the projection data of the measurement sample 35 in each direction is temporarily stored in these storage media. Based on, the element concentration distribution is obtained.

まず、処理計算機は駆動制御系47を初期状態とし、試料
回転・水平走行機構36を測定開始位置にセットする。そ
して、その回転角度位置および直走走査位置における透
過X線スペクトルの測定を行わせる(ステップ)。次
に測定されたスペクトルから吸収端エネルギ位置前後の
X線強度(TL、TU)を求める(ステップ)。次に処理
計算機44は所定回数(m回)の直走走査が終了したかど
うかの判別を行う(ステップ)。そして終了していな
い場合(この1回目の測定終了時点では当然のことなが
ら直走走査は終了していない。)、駆動制御系47を制御
して所定量だけ直走走査を行わせる(ステップ)。そ
して新たに設定された位置でX線スペクトルの測定を行
う(ステップ)。このようにしてm回にわたった直走
走査が終了するまで、以上の制御を繰り返す(ステップ
〜)。
First, the processing computer sets the drive control system 47 to the initial state and sets the sample rotation / horizontal traveling mechanism 36 to the measurement start position. Then, the transmission X-ray spectrum is measured at the rotation angle position and the straight scanning position (step). Then the X-ray intensity before and after the absorption edge energy position from the measured spectrum (T L, T U) seek (step). Next, the processing computer 44 determines whether or not the straight-line scanning of a predetermined number (m times) has been completed (step). If it has not been completed (as a matter of course, the straight running scanning is not finished at the time when this first measurement is finished), the drive control system 47 is controlled to perform the straight running scanning by a predetermined amount (step). . Then, the X-ray spectrum is measured at the newly set position (step). In this way, the above control is repeated until the straight scan for m times is completed (steps-).

m回の直走走査が終了したら(ステップ:Y)、所定回
数(n回)の回転移動が終了したかどうかの判別が行わ
れる(ステップ)。ターンテーブル34の回転移動が終
了していない状態では(N)、駆動制御系47が制御され
ターンテーブル34が所定の角度だけ回転される(ステッ
プ)。そして、この回転後の位置で透過X線スペクト
ルの測定が行われる(ステップ)。このとき、この回
転位置で直走走査が行われ、それぞれの透過スペクトル
が得られることになる(ステップ〜)。
When the m-th straight scanning is completed (step: Y), it is determined whether or not a predetermined number (n times) of rotational movement is completed (step). When the rotational movement of the turntable 34 is not completed (N), the drive control system 47 is controlled and the turntable 34 is rotated by a predetermined angle (step). Then, the transmission X-ray spectrum is measured at the position after this rotation (step). At this time, the straight scan is performed at this rotational position, and the respective transmission spectra are obtained (steps-).

このようにしてその回転位置での測定が終了したら、タ
ーンテーブル34が次の測定位置まで移動される(ステッ
プ)。そして同様の作業が回転位置をm回変えて行わ
れることになる(ステップ〜)。
When the measurement at the rotation position is completed in this way, the turntable 34 is moved to the next measurement position (step). Then, the same work is performed by changing the rotational position m times (steps-).

以上の測定作業が終了したら(ステップ:Y)、得られ
たm×n個のデータすなわち(1)式で求められたデー
タを基にして画像の再構成処理が行われる(ステップ
)。そして、再構成された元素濃度の2次元分布が得
られることになる(ステップ)。得られた結果は、前
記したフロッピーディスク等に蓄えられ、必要に応じて
図示しないCRT上に表示したりプリンタでハードコピー
を出力することになる。なお、データを2次元的に処理
する技術は特にCT(コンピュータ断層撮影)の分野の技
術と異なることがないので、その説明を省略する。
When the above measurement work is completed (step: Y), image reconstruction processing is performed based on the obtained m × n data, that is, the data obtained by the equation (1) (step). Then, a two-dimensional distribution of the reconstructed element concentration is obtained (step). The obtained results are stored in the above-mentioned floppy disk or the like, and displayed on a CRT (not shown) or a hard copy is output by a printer as needed. Since the technique of processing data two-dimensionally is not different from the technique in the field of CT (Computed Tomography) in particular, its explanation is omitted.

なお実施例では検出器用コリメータと光子検出器を1組
配置したが、これらを1つの光子源に複数組求心的に配
置してもよい。これにより1測定時間を短縮させること
が可能となる。また実施例では測定試料の位置を移動さ
せたが、これとは逆に測定試料を固定し、光子源および
検出器の位置を移動させるようにしてもよい。
In the embodiment, one set of the detector collimator and the photon detector is arranged, but a plurality of sets of these may be centripetally arranged in one photon source. This makes it possible to shorten one measuring time. Although the position of the measurement sample is moved in the embodiment, the measurement sample may be fixed and the positions of the photon source and the detector may be moved on the contrary.

「発明の効果」 以上説明したように本発明によれば、元素の濃度につい
て2次元分布を得ることができ、今までにない全く新し
い情報として活用することができる。例えば配管内に付
着した物質の分布等を測定対象物を破壊することなく測
定することができ、工業的分野はもちろん、それ以外の
分野でも現象の分析等に幅広く利用することができる。
[Advantages of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a two-dimensional distribution of the concentration of an element, which can be utilized as completely new information that has never existed before. For example, the distribution of substances adhering to the inside of the pipe can be measured without destroying the object to be measured, and can be widely used not only in the industrial field but also in other fields for analysis of phenomena.

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

第1図〜第3図は本発明の一実施例における元素濃度分
布測定装置を説明するためのもので、このうち第1図は
元素濃度分布測定装置の概略構成図、第2図は本発明に
よる測定原理を示す説明図、第3図は処理計算機の制御
の様子を示した流れ図、第4図はトランスミッションCT
を用いた従来の関連装置の概略構成図、第5図は従来提
案された溶液濃度測定装置の概略構成図、第6図は本発
明で測定対象元素が2種類存在する場合の測定原理を示
す説明図である。 31……X線発生管、33……光子源用コリメータ、34……
ターンテーブル、35……測定試料、36……試料回転・水
平走行機構、39……検出器用コリメータ、41……X線検
出器、43……測定回路系、44……処理計算機、47……駆
動制御系。
1 to 3 are for explaining an element concentration distribution measuring apparatus in one embodiment of the present invention, in which FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the element concentration distribution measuring apparatus, and FIG. Fig. 3 is an explanatory view showing the measurement principle, Fig. 3 is a flow chart showing the control of the processing computer, and Fig. 4 is a transmission CT.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a related device using the related art, FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a conventionally proposed solution concentration measuring device, and FIG. 6 shows a measurement principle when two kinds of elements to be measured are present in the present invention. FIG. 31 …… X-ray generator, 33 …… Photon source collimator, 34 ……
Turntable, 35 …… Measurement sample, 36 …… Sample rotation / horizontal traveling mechanism, 39 …… Detector collimator, 41 …… X-ray detector, 43 …… Measuring circuit system, 44 …… Processing computer, 47 …… Drive control system.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】求めようとする元素の吸収端エネルギを挟
んだ少なくとも2種類のエネルギの光子を発生する光子
源によって測定試料を照射して、この測定試料透過後に
おける吸収端よりも低いエネルギの光子と高いエネルギ
の光子との強度比を求める操作を、前記測定試料の測定
しようとする面における少なくとも2方向から行い、こ
れによって収集した光子強度比についてのデータを演算
処理することにより前記面における元素の2次元分布を
求めることを特徴とする元素濃度分布測定方法。
1. A measurement sample is irradiated with a photon source that generates photons of at least two types of energy sandwiching the absorption edge energy of the element to be obtained, and the energy of the energy lower than the absorption edge after passing through the measurement sample is measured. The operation for obtaining the intensity ratio between the photons and the photons of high energy is performed from at least two directions on the surface to be measured of the measurement sample, and the data about the photon intensity ratio collected by the operation is calculated to perform the operation. A method for measuring an element concentration distribution, which comprises obtaining a two-dimensional distribution of elements.
【請求項2】求めようとする元素の吸収端エネルギより
も低いエネルギから高いエネルギまでのエネルギ範囲の
光子を発生する光子源と、 この光子源から発生される光子の進行する範囲を制限す
る光子源用コリメータと、 この光子源用コリメータを通過した光子が照射される測
定試料を載置する試料載置台と、 測定試料の任意の断面における少なくとも2つの方向か
ら光子が照射されるようにこの試料載置台を回転させあ
るいは所定方向に移動させる試料載置台駆動手段と、 前記試料載置台を挟むようにして前記光子源用コリメー
タと対向して配置された検出器用コリメータと、 この検出器用コリメータを通過した光子を検出する光子
検出器と、 この光子検出器の出力を入力し前記測定試料中の求めよ
うとする元素の吸収端エネルギの低エネルギ側と高エネ
ルギ側の光子強度データを基にその元素の濃度データを
得る濃度データ演算手段と、 前記試料載置台駆動手段による各変位ごとの測定試料に
おける濃度データを用い測定試料の前記断面における求
めようとする元素の濃度分布を演算する元素濃度分布演
算手段 とを具備することを特徴とする元素濃度分布測定装置。
2. A photon source for generating photons in an energy range from an energy lower than the absorption edge energy of the element to be sought to a high energy, and a photon for limiting a traveling range of photons generated from the photon source. Source collimator, a sample mounting table on which a measurement sample to be irradiated with photons passing through the photon source collimator is mounted, and this sample so that the photons are irradiated from at least two directions in arbitrary cross sections of the measurement sample. Sample mounting table driving means for rotating the mounting table or moving it in a predetermined direction, a collimator for a detector arranged to face the photon source collimator so as to sandwich the sample mounting table, and a photon passing through the collimator for the detector. And a photon detector for detecting the absorption edge energy of the element to be obtained in the measurement sample by inputting the output of the photon detector. Concentration data calculation means for obtaining the concentration data of the element based on the photon intensity data of the energy side and the high energy side, and the concentration data in the measurement sample for each displacement by the sample mounting table drive means, in the cross section of the measurement sample An element concentration distribution measuring device, comprising: an element concentration distribution calculating means for calculating a concentration distribution of an element to be obtained.
【請求項3】検出器用コリメータとこれを通過する光子
の検出を行う光子検出器とが複数組存在し、これらが1
つの光子源に対して求心的に配置されていることを特徴
とする特許請求の範囲第2項記載の元素濃度分布測定装
置。
3. A plurality of sets of a collimator for a detector and a photon detector for detecting photons passing through the collimator are present.
The element concentration distribution measuring device according to claim 2, wherein the element concentration distribution measuring device is arranged centripetally with respect to one photon source.
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