特許 6497701 非破壊検査方法およびその装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6497701

(24)【登録日】2019年3月22日

(45)【発行日】2019年4月10日

(54)【発明の名称】非破壊検査方法およびその装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/20066 20180101AFI20190401BHJP

   G01N 23/203 20060101ALI20190401BHJP

【ＦＩ】

   G01N23/20066

   G01N23/203

【請求項の数】14

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2015-96037(P2015-96037)

(22)【出願日】2015年5月8日

(65)【公開番号】特開2015-232557(P2015-232557A)

(43)【公開日】2015年12月24日

【審査請求日】2018年4月23日

(31)【優先権主張番号】特願2014-98896(P2014-98896)

(32)【優先日】2014年5月12日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000173809

【氏名又は名称】一般財団法人電力中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100101236

【弁理士】

【氏名又は名称】栗原 浩之

(72)【発明者】

【氏名】大石 祐嗣

【審査官】 小野寺 麻美子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−２８１３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−２２１６４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−０８２００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４９７８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２３／００ − Ｇ０１Ｎ ２３／２２７６

Ｇ０１Ｂ １５／００ − Ｇ０１Ｂ １５／０８

Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｄｉｒｅｃｔ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｘ線またはγ線（以下、両者をまとめてγ線という）を検査対象物に照射して前記検査対象物におけるコンプトン散乱に基づく１回散乱γ線のエネルギーおよび前記１回散乱γ線よりも高エネルギー側に出現する２回散乱γ線のエネルギーを含み、かつ各前記散乱γ線エネルギーに対する信号強度を表す散乱γ線エネルギー分布特性を検出する第１の工程と、
前記散乱γ線エネルギー分布特性に基づき前記１回散乱γ線のピークと、前記２回散乱γ線のピークとを比較することにより前記検査対象物における減肉の有無を検出する第２の工程とを有することを特徴とする非破壊検査方法。

【請求項2】

請求項１に記載する非破壊検査方法において、
前記コンプトン散乱は、コンプトン後方散乱であることを特徴とする非破壊検査方法。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載する非破壊検査方法において、
前記検査対象物が前記γ線の照射方向に伸びる直線に前記γ線源側で交差する第１の壁部材および前記γ線源の反対側で前記直線に交差する第２の壁部材を有する場合であって、前記第２の壁部材に向けて前記γ線を照射する場合において、
主として前記第２の壁部材からの散乱γ線に基づく１回散乱γ線のピークと、主として前記第１の壁部材からの散乱γ線に基づく２回散乱γ線のピークの両者に基づき、前記第１の壁部材の減肉の有無と、前記第２の壁部材における減肉の有無とを検出することを特徴とする非破壊検査方法。

【請求項4】

請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載する非破壊検査方法において、
前記検査対象物が前記γ線の照射方向に伸びる直線に前記γ線源側で交差する第１の壁部材および前記γ線源の反対側で前記直線に交差する第２の壁部材を有する場合であって、前記第２の壁部材に向けて前記γ線を照射する場合において、
前記散乱γ線信号のうち、前記第１の壁部材からの散乱γ線に基づく部分が除去されるとともに、前記第２の壁部材からの散乱γ線に基づく部分が選択されるように前記γ線源からγ線が照射された時点を基準として前記散乱γ線信号の時間軸に沿う成分の一部の領域を除去した散乱γ線信号に基づき前記第２の壁部材における減肉の有無を検出することを特徴とする非破壊検査方法。

【請求項5】

請求項４に記載する非破壊検査方法において、
前記γ線源は、陽電子の消滅に伴う一対のγ線を利用するとともに前記一対のγ線をコリメートして使用し、さらに前記陽電子の消滅に伴うγ線が検出されるまでの光路長を、前記γ線源から照射され前記第２の壁部材を経た前記散乱γ線が検出されるまでの光路長に対して調整することにより前記散乱γ線信号の所定の一部を選択することを特徴とする非破壊検査方法。

【請求項6】

請求項４に記載する非破壊検査方法において、
前記γ線源から照射するγ線は、レーザー光と電子線との衝突に伴う相互作用により発生させる一方、
前記γ線源の手前で前記レーザー光の一部を分岐し、分岐したレーザー光が検出されるまでの光路長を、前記γ線源から照射され前記第２の壁部材を経た前記散乱γ線が検出されるまでの光路長に対して調整することにより前記散乱γ線信号の所定の一部を選択することを特徴とする非破壊検査方法。

【請求項7】

請求項１〜請求項６のいずれか一つに記載する非破壊検査方法において、
前記１回散乱γ線ピークの信号強度Ｐ１と前記２回散乱γ線ピークの信号強度Ｐ２の比（Ｐ２／Ｐ１）をとり、この比（Ｐ２／Ｐ１）が所定の閾値以上の場合に減肉が発生していると判断することを特徴とする非破壊検査方法。

【請求項8】

検査対象物に向けてγ線を照射するγ線源と、前記照射により検査対象物においてコンプトン散乱に起因して散乱された散乱γ線を検出する検出器とを有する非破壊検査装置において、
前記散乱γ線エネルギーに対する前記散乱γ線信号の信号強度を表し、かつ１回散乱γ線のエネルギーおよび前記１回散乱γ線よりも高エネルギー側に出現する２回散乱γ線のエネルギーを含む散乱γ線エネルギー分布特性に基づき、前記１回散乱γ線の前記信号強度のピークである１回散乱γ線のピークと、前記２回散乱γ線の前記信号強度のピークである２回散乱γ線のピークとを比較することにより前記検査対象物における減肉の有無を検出するように前記検出器を構成したことを特徴とする非破壊検査装置。

【請求項9】

請求項８に記載する非破壊検査装置において、
前記コンプトン散乱は、コンプトン後方散乱であることを特徴とする非破壊検査装置。

【請求項10】

請求項８または請求項９に記載する非破壊検査装置において、
前記γ線の照射方向に伸びる直線に前記γ線源側で交差する第１の壁部材および前記γ線源の反対側で前記直線に交差する第２の壁部材を有する前記検査対象物の前記第２の壁部材に向けて前記γ線を照射することにより前記第２の壁部材の減肉を検出する場合において、
主として前記第２の壁部材からの散乱γ線に基づく１回散乱γ線のピークと、主として前記第１の壁部材からの散乱γ線に基づく２回散乱γ線のピークの両者に基づき、前記第１の壁部材の減肉の有無と、前記第２の壁部材における減肉の有無とを検出するように前記検出器を構成したことを特徴とする非破壊検査装置。

【請求項11】

請求項８〜請求項１０のいずれか一項に記載する非破壊検査装置において、
前記γ線の照射方向に伸びる直線に前記γ線源側で交差する第１の壁部材および前記γ線源の反対側で前記直線に交差する第２の壁部材を有する前記検査対象物の前記第２の壁部材に向けて前記γ線を照射することにより前記第２の壁部材の減肉を検出する場合において、
前記散乱γ線信号のうち、前記第１の壁部材からの散乱γ線に基づく部分が除去されるとともに、前記第２の壁部材からの散乱γ線に基づく部分が選択されるように前記γ線源からγ線が照射された時点を基準として前記散乱γ線信号の時間軸に沿う成分の一部の領域を除去した散乱γ線信号に基づき前記第２の壁部材における減肉の有無を検出するように前記検出器を構成したことを特徴とする非破壊検査装置。

【請求項12】

請求項１１に記載する非破壊検査装置において、
陽電子の消滅に伴う一対のγ線の一方を利用したγ線源と、
前記一方のγ線の照射と同時に反対方向に照射される他方のγ線をコリメートして検出するトリガー用検出器を有するとともに、
前記陽電子の消滅に伴うγ線が前記トリガー用検出器で検出されるまでの光路長を、前記γ線源から照射され前記第２の壁部材を経た前記散乱γ線が検出されるまでの光路長に対して調整することにより前記トリガー用検出器が前記陽電子の消滅に伴うγ線を検出した時点で生成されるトリガー信号で前記散乱γ線信号の所定の一部を前記検出器に取り込むように構成したことを特徴とする非破壊検査装置。

【請求項13】

請求項１１に記載する非破壊検査装置において、
前記γ線源は、レーザー光と電子線との衝突に伴う相互作用によりγ線を発生させるものとし、
前記γ線源の手前で前記レーザー光の一部を分岐する分岐手段を有し、前記分岐手段で分岐したレーザー光が検出されるまでの光路長を、前記γ線源から照射され前記第２の壁部材を経た前記散乱γ線が検出されるまでの光路長に対して調整することにより前記散乱γ線信号の所定の一部を前記検出器に取り込むように構成したことを特徴とする非破壊検査装置。

【請求項14】

請求項８〜請求項１３のいずれか一つに記載する非破壊検査装置において、
前記検出器は、
前記１回散乱γ線ピークの信号強度Ｐ１と前記２回散乱γ線ピークの信号強度Ｐ２の比（Ｐ２／Ｐ１）をとり、この比（Ｐ２／Ｐ１）が所定の閾値以上の場合に減肉が発生していると判断するように構成したことを特徴とする非破壊検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は非破壊検査方法およびその装置に関し、特にコンプトン散乱を利用した非破壊検査に適用して有用なものである。

【背景技術】

【0002】

原子力設備の配管の検査等にはＸ線またはγ線（以下、本明細書において両者をまとめてγ線という）を利用した非破壊検査が汎用されている。これは検査対象物である配管等にγ線を照射し、これによる検査対象物の透過画像を解析して減肉の程度等を検出するものである（例えば特許文献１参照）。

【0003】

しかしながら、検査対象物の透過画像を得ることにより減肉の程度等を検査する場合においては、γ線を検出する検出器を、γ線を照射する線源に対し検査対象物を挟んで反対側に配置する必要がある。

【0004】

このため、線源に対する検査対象物の反対側が狭隘部であったり、他の配管等の障害物の存在により検出器を配設するための十分なスペースが確保できない場合も多い。

【0005】

一方、コンプトン後方散乱に基づく散乱γ線を利用すれば線源と検出器を検査対象物に対して同じ側に配設することもできる。コンプトン後方散乱とは、図１６（ａ）に示すように、所定のγ線をターゲットＴに照射したとき、γ線に対して角度Φの方向に飛び出す反跳電子Ｅ_ｅとともに、エネルギーが変化した散乱γ線として元のγ線が散乱される現象をいう。ここで、散乱γ線の散乱角θはターゲットＴに照射されるγ線のエネルギーＥ_０と散乱される散乱γ線のエネルギーＥ_１とで一意に定まる。散乱角θ＞９０°の領域に散乱する場合を、特に後方散乱という。

【0006】

したがって、図１６（ｂ）に示すように、γ線源０１と検出器０２とを散乱角θ＞９０°に合致するように配設すれば、γ線源０１と検出器０２とを検査対象物である配管０３に対して同じ側に配設することができ、検出器０２の配設条件を緩和することができる。ここで、検出器０２では、図１６（ｃ）に示すように、散乱角θ（γ線源０１の配設位置と検出器０２の配設位置とがなす角度）で一意に特定される散乱γ線のエネルギーＥ_１で信号強度がピークとなる散乱γ線エネルギー分布が得られる。なお、図１６（ｃ）の横軸には、散乱γ線のエネルギーを採り、縦軸には検出器０２で検出される散乱γ線信号の信号強度を採ってある。散乱γ線信号は、散乱γ線の強度を表す信号である。また、γ線源０１および検出器０２の前には、図示はしないが、通常コリメーターが配設される。

【0007】

一方、図１７（ａ）に示すように、検査対象物である配管０３が内周に減肉を生起することなく正常な状態を維持している場合の後方散乱γ線のエネルギーＥ_１の信号強度は、図１７（ｂ）に示すように、検査対象物である配管０３の内周に減肉部０３Ａが形成されている場合よりも大きくなる。検査対象物である配管０３の肉厚部分は鉄等の高密度物質であるのに対し、減肉部０３Ａは低密度の空気であるので、かかる空気部分でγ線の散乱強度が大きく低下するからである。例えば、γ線源０１である放射性同位体イリジウム線源から照射されるγ線のエネルギーＥ_０が３２０ｋｅＶとすると、散乱角θ＝９０°の場合の散乱γ線のエネルギーＥ_１は１９７ｋｅＶと、一意に決まる。したがって、検査対象物である配管０３に減肉部０３Ａが発生している場合には散乱γ線のエネルギーＥ_１の信号強度が小さくなる。

【0008】

そこで、図１６（ｃ）に示す散乱γ線エネルギー分布において散乱γ線のエネルギーＥ_１を検出することにより減肉の発生を検出し得る（例えば、非特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００６―１７７８４１号公報

【非特許文献】

【0010】

【非特許文献1】（社）日本原子力学会「１９９５秋の大会」（１９９５年１０月１７日〜２０日、原研） コンプトン散乱を用いた保温材表面からの点検技術、（株）東芝、宇高彰、濱島隆之、後藤哲夫

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

ところが、上述の如く図１６（ｃ）に示す散乱γ線エネルギー分布特性における散乱γ線のエネルギーＥ_１の信号強度に基づき減肉を検出する場合には、γ線源０１の揺らぎが問題となる。γ線源として、例えば放射性同位体線源を用いた場合、γ線源０１から照射されるγ線の強度が時間の経過とともに揺らぐことがあり、これに伴い基準の信号強度が変化して高精度の測定の阻害要因となってしまうからである。

【0012】

なお、上述の如く、基準の信号強度が変化してしまうという問題は、図１７に示す場合のように、コンプトン後方散乱を利用する場合のみならず、コンプトン散乱を利用する場合には、同様に発生する。すなわち、かかる基準の信号強度の揺れという問題は、散乱γ線のエネルギーＥ_１の信号強度の大きさのみを利用する限り、後方散乱に限ることなく、一般に発生する。

【0013】

本発明は、上述の従来技術に鑑み、コンプトン散乱γ線を利用する場合において、検査対象物の状態を、γ線源の揺らぎの影響を受けることなく、さらに検出器の配設位置の制限という問題を生起することなく、高精度に検出し得る非破壊検査方法およびその装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記目的を達成する本発明は次の知見を基礎とするものである。図１（ａ）に示すように、コンプトン散乱は、前述の如く、エネルギーＥ_０のγ線がターゲットＴ１に照射されることにより、γ線に対して角度Φの方向に飛び出す反跳電子Ｅ_ｅとともに、エネルギーが変化した散乱γ線として元のγ線が散乱される現象をいうが、かかる散乱は、所定の確率で複数回生起されることもある。図１（ａ）では、２回散乱の態様を示している。この場合、エネルギーＥ_０のγ線がターゲットＴ１に照射されてエネルギーＥ_２１の１回散乱γ線となり、さらに１回散乱γ線が同じターゲットＴ１で２回目の散乱を起こすことにより、エネルギーＥ_２２の２回散乱γ線となっている。このときの各γ線のエネルギーＥ_０，Ｅ_２１，Ｅ_２２および１回散乱角θ_１、２回散乱角θ_２との関係は、次式（１）（２）で示される。

【0015】

【数1】

【0016】

ちなみに、エネルギーＥ_０のγ線がターゲットＴ１内で１回のみ散乱される場合の散乱角θ（＝θ_１＋θ_２）と散乱エネルギーＥ_１の関係は式（３）で示される。

【0017】

【数2】

【0018】

一般に、散乱回数が多くなるにつれ、信号強度が小さくなるので、散乱回数が増える程、図１６（ｃ）に示す散乱γ線エネルギー分布特性上では散乱γ線信号が検出されにくくなる。しかも、多重散乱に基づく散乱γ線信号は、通常、図１６（ｃ）に示す散乱γ線エネルギー分布特性上では１回散乱の場合の散乱γ線エネルギーよりも低エネルギー側に出現する。

【0019】

ところが、図１（ｂ）に示すように、γ線源１から検査対象物である配管３に照射するγ線のエネルギーＥ_０および散乱角θを適切に選び、かつ測定精度を上げることにより、検出器２ではエネルギーＥ_１の１回散乱の高エネルギー側に、エネルギーＥ_２２の２回散乱のピークを観測できる。すなわち、例えば、Ｅ_０＝３２０ｋｅＶで散乱角θ＝９０°とすると、上式（３）よりＥ_１＝１９７ｋｅＶ、上式（１）、（２）よりＥ_２２＝２３４ｋｅＶとなる。

【0020】

ここで、２回の散乱により後方９０°（＝θ＝θ_１＋θ_２）に散乱されるための散乱角度として、１回目の散乱角θ_１＝４５°、２回目の散乱角θ_２＝４５°とした。図１（ｃ）は、１回散乱とともに２回散乱のピークが出現した散乱γ線エネルギー分布特性を示す特性図である。同図に示す特性図においては、エネルギーＥ_１の信号強度Ｐ１よりも小さいが、エネルギーＥ_１の１回散乱ピークよりも高エネルギー側でエネルギーＥ_２２の２回散乱ピークを与える信号強度Ｐ２が観測されている。

【0021】

今回、２回散乱ピークを有するエネルギー分布特性を解析する中で、図２（ａ）に示すように、検査対象物である配管３に減肉が発生していない場合と、図２（ｃ）に示すように、減肉部３Ａを有する場合とでは、散乱γ線エネルギー分布特性に顕著な違いが存在することが分かった。すなわち、減肉が発生していない場合には、図２（ｂ）に示す散乱γ線エネルギー分布特性のように、予想通り、エネルギーＥ_１の１回散乱ピークの信号強度Ｐ１がエネルギーＥ_２２の２回散乱ピークの信号強度Ｐ２よりも大きいが、減肉部３Ａが大きくなるにつれ、エネルギーＥ_１の１回散乱ピークの信号強度Ｐ１とエネルギーＥ_２２の２回散乱ピークの信号強度Ｐ２との差が縮まり、終には図２（ｄ）に示す散乱γ線エネルギー分布特性のように、エネルギーＥ_１の１回散乱ピークの信号強度Ｐ１よりもエネルギーＥ_２２の２回散乱ピークの信号強度Ｐ２が大きくなるという逆転現象が生起されることが分かった。

【0022】

かかる逆転現象の発生原因は、次のように考えられる。図３に示す１回散乱の場合において、γ線源を点線源でペンシルビームを放出するものとし、さらに散乱γ線の観測点も理想的な鉛コリメーターを設置して１点のみとすると、観測点における１回散乱ピークの信号強度は、一点(γ線進行軸と鉛コリメーター回転対称軸の交差点)のみの散乱情報を得ていることになる。このため、１回散乱ピークは、減肉等で鉄材質が存在しない領域においては、空気からの後方散乱となるため、散乱γ線は急激に減少する。一方、図３に示す２回散乱の場合においては、理想的なコリメーターを設置したとしても、サンプル内での経路は無数に存在する。図中では、サンプル部分の垂直な線が経路の一部を表わしており、これはθ_１＝θ_２＝４５°の場合に相当する。θ_１≠θ_２、θ＝θ_１＋θ_２(＝９０°)の場合の２回散乱を含めると経路は更に多くなる。ただし、この場合は２回散乱ピークのエネルギー位置が多少ずれるため、２回散乱ピークはブロードなものとなる。ここで、減肉等により、鉄サンプルの厚さが薄くなったとすると、図３(ｂ)に示すように減肉した領域に相当する部分(図中の灰色部分)については、２回散乱は起こらないが、減肉せず残っている領域については、依然として２回散乱が起こり得る領域となる。したがって、サンプル厚さ減少に伴う２回散乱の信号強度の低下は、１回散乱の信号強度低下に比べて緩やかなものになると考えられる。場合によっては、今回の例のように１回散乱ピークと２回散乱ピーク強度が逆転する現象が起こるものと考えられる。

【0023】

２回散乱ピークは、ノイズではないγ線信号の信号強度であることから、これをうまく利用することにより、新たな減肉検知手法に繋がる可能性がある。すなわち、１回散乱の信号強度の大小のみを見るのではなく、散乱γ線エネルギー分布特性を健全な場合のものと比較することで、配管等の減肉の発生、さらに一般的には検査対象物の状態を検出することができると考えられる。例えば、図４に示すように１回散乱ピークと２回散乱ピークの信号強度比（Ｐ２／Ｐ１）をとり、この比が所定の閾値以上の場合に減肉が発生していると判断するという手法である。また、この比は配管の減肉量に応じて変化すると考えられるので、その変化量により減肉量を特定することもできる。

【0024】

この手法の利点としては、１回散乱ピーク、２回散乱ピークともに同じ線源および計測配置で測定を行っているため、信号強度比をとることにより、照射するγ線の線量が経時的に変化してもその影響を小さくして高精度の計測を行うことができる点が挙げられる。これは、例えば、健全なサンプルを用いて基準エネルギー分布特性を取得したときの照射γ線量に対し、実測時の照射γ線量が変化していたとしても、その変化の影響をキャンセルすることができるので、非常に有効である。

【0025】

かかる知見を基礎とする本発明の第１の態様は、Ｘ線またはγ線（以下、両者をまとめてγ線という）を検査対象物に照射して前記検査対象物におけるコンプトン散乱に基づく１回散乱γ線のエネルギーおよび前記１回散乱γ線よりも高エネルギー側に出現する２回散乱γ線のエネルギーを含み、かつ各前記散乱γ線エネルギーに対する信号強度を表す散乱γ線エネルギー分布特性を検出する第１の工程と、前記散乱γ線エネルギー分布特性に基づき前記１回散乱γ線のピークと、前記２回散乱γ線のピークとを比較することにより前記検査対象物における減肉の有無を検出する第２の工程とを有することを特徴とする非破壊検査方法にある。

【0026】

本態様によれば、配管の減肉等、検査対象物の状態によってコンプトン散乱の１回散乱ピークよりも２回散乱ピークが大きくなる場合があるという知見に基づき、コンプトン散乱の１回散乱ピークと２回散乱ピークとを比較することにより、検出対象物における減肉の有無を検出しているので、かかる検出を含む所定の非破壊検査を簡便かつ高精度なものとすることができる。

【0027】

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載する非破壊検査方法において、前記コンプトン散乱は、コンプトン後方散乱であることを特徴とする非破壊検査方法にある。

【0028】

本態様によれば、コンプトン後方散乱に起因して散乱された散乱γ線を検出して検査対象物の減肉等の状態を検出しているので、検査対象物に対して散乱γ線の検出をγ線の照射側と同じ側で行うことができる。この結果、検出器等の機器配置の自由度が大きく効率的な非破壊検査を実現し得る。

【0029】

本発明の第３の態様は、第１または第２の態様に記載する非破壊検査方法において、前記検査対象物が前記γ線の照射方向に伸びる直線に前記γ線源側で交差する第１の壁部材および前記γ線源の反対側で前記直線に交差する第２の壁部材を有する場合であって、前記第２の壁部材に向けて前記γ線を照射する場合において、主として前記第２の壁部材からの散乱γ線に基づく１回散乱γ線のピークと、主として前記第１の壁部材からの散乱γ線に基づく２回散乱γ線のピークの両者に基づき、前記第１の壁部材の減肉の有無と、前記第２の壁部材における減肉の有無とを検出することを特徴とする非破壊検査方法にある。

【0030】

本態様によれば、例えば配管の場合におけるγ線側の肉厚部における減肉の有無と、γ線源側の反対側の肉厚部における減肉の有無とを同時に検出することができる。

【0031】

本発明の第４の態様は、第１〜第３の態様のいずれか一つに記載する非破壊検査方法において、前記検査対象物が前記γ線の照射方向に伸びる直線に前記γ線源側で交差する第１の壁部材および前記γ線源の反対側で前記直線に交差する第２の壁部材を有する場合であって、前記第２の壁部材に向けて前記γ線を照射する場合において、前記散乱γ線信号のうち、前記第１の壁部材からの散乱γ線に基づく部分が除去されるとともに、前記第２の壁部材からの散乱γ線に基づく部分が選択されるように前記γ線源からγ線が照射された時点を基準として前記散乱γ線信号の時間軸に沿う成分の一部の領域を除去した散乱γ線信号に基づき前記第２の壁部材における減肉の有無を検出することを特徴とする非破壊検査方法にある。

【0032】

本態様によれば、例えば配管の場合におけるγ線源側の反対側の肉厚部における減肉の有無を良好に検出することができる。

【0033】

本発明の第５の態様は、第４の態様に記載する非破壊検査方法において、前記γ線源は、陽電子の消滅に伴う一対のγ線を利用するとともに前記一対のγ線をコリメートして使用し、さらに前記陽電子の消滅に伴うγ線が検出されるまでの光路長を、前記γ線源から照射され前記第２の壁部材を経た前記散乱γ線が検出されるまでの光路長に対して調整することにより前記散乱γ線信号の所定の一部を選択することを特徴とする非破壊検査方法にある。

【0034】

本態様によれば、第２の壁部材における所定の情報を容易かつ適切に選択し得る。

【0035】

本発明の第６の態様は、第４の態様に記載する非破壊検査方法において、前記γ線源から照射するγ線は、レーザー光と電子線との衝突に伴う相互作用により発生させる一方、前記γ線源の手前で前記レーザー光の一部を分岐し、分岐したレーザー光が検出されるまでの光路長を、前記γ線源から照射され前記第２の壁部材を経た前記散乱γ線が検出されるまでの光路長に対して調整することにより前記散乱γ線信号の所定の一部を選択することを特徴とする非破壊検査方法にある。

【0036】

本態様によれば、第２の壁部材における所定の情報を容易かつ適切に選択し得る。ここで、レーザー光が検出されるまでの光路長はサブミクロン〜ミクロンオーダーで調整することができるので、ｍｍオーダーの減肉部であっても容易かつ高精度に検出し得る。

【0037】

本発明の第７の態様は、第１〜第６の態様のいずれか一つに記載する非破壊検査方法において、前記１回散乱γ線ピークの信号強度Ｐ１と前記２回散乱γ線ピークの信号強度Ｐ２の比（Ｐ２／Ｐ１）をとり、この比（Ｐ２／Ｐ１）が所定の閾値以上の場合に減肉が発生していると判断することを特徴とする非破壊検査方法にある。

【0038】

本発明の第８の態様は、検査対象物に向けてγ線を照射するγ線源と、前記照射により検査対象物においてコンプトン散乱に起因して散乱された散乱γ線を検出する検出器とを有する非破壊検査装置において、前記散乱γ線エネルギーに対する前記散乱γ線信号の信号強度を表し、かつ１回散乱γ線のエネルギーおよび前記１回散乱γ線よりも高エネルギー側に出現する２回散乱γ線のエネルギーを含む散乱γ線エネルギー分布特性に基づき、前記１回散乱γ線の前記信号強度のピークである１回散乱γ線のピークと、前記２回散乱γ線の前記信号強度のピークである２回散乱γ線のピークとを比較することにより前記検査対象物における減肉の有無を検出するように前記検出器を構成したことを特徴とする非破壊検査装置にある。

【0039】

本態様によれば、配管の減肉等、検査対象物の状態によってコンプトン散乱の１回散乱ピークよりも２回散乱ピークが大きくなる場合があるという知見に基づき、コンプトン散乱の１回散乱ピークと２回散乱ピークとを比較することにより、検出対象物における減肉の有無を検出しているので、かかる検出を含む所定の非破壊検査を簡便かつ高精度なものとすることができる。

【0040】

本発明の第９の態様は、第８の態様に記載する非破壊検査装置において、前記コンプトン散乱は、コンプトン後方散乱であることを特徴とする非破壊検査装置にある。

【0041】

本態様によれば、コンプトン後方散乱に起因して散乱された散乱γ線を検出して検査対象物の減肉等の状態を検出しているので、検査対象物に対して散乱γ線の検出をγ線の照射側と同じ側で行うことができる。この結果、検出器等の機器配置の自由度が大きく効率的な非破壊検査を実現し得る。

【0042】

本発明の第１０の態様は、第８または第９の態様に記載する非破壊検査装置において、前記γ線の照射方向に伸びる直線に前記γ線源側で交差する第１の壁部材および前記γ線源の反対側で前記直線に交差する第２の壁部材を有する前記検査対象物の前記第２の壁部材に向けて前記γ線を照射することにより前記第２の壁部材の減肉を検出する場合において、主として前記第２の壁部材からの散乱γ線に基づく１回散乱γ線のピークと、主として前記第１の壁部材からの散乱γ線に基づく２回散乱γ線のピークの両者に基づき、前記第１の壁部材の減肉の有無と、前記第２の壁部材における減肉の有無とを検出するように前記検出器を構成したことを特徴とする非破壊検査装置にある。

【0043】

本態様によれば、例えば配管の場合におけるγ線側の肉厚部における減肉の有無と、γ線源側の反対側の肉厚部における減肉の有無とを同時に検出することができる。

【0044】

本発明の第１１の態様は、第８〜第１０の態様のいずれか一つに記載する非破壊検査装置において、前記γ線の照射方向に伸びる直線に前記γ線源側で交差する第１の壁部材および前記γ線源の反対側で前記直線に交差する第２の壁部材を有する前記検査対象物の前記第２の壁部材に向けて前記γ線を照射することにより前記第２の壁部材の減肉を検出する場合において、前記散乱γ線信号のうち、前記第１の壁部材からの散乱γ線に基づく部分が除去されるとともに、前記第２の壁部材からの散乱γ線に基づく部分が選択されるように前記γ線源からγ線が照射された時点を基準として前記散乱γ線信号の時間軸に沿う成分の一部の領域を除去した散乱γ線信号に基づき前記第２の壁部材における減肉の有無を検出するように前記検出器を構成したことを特徴とする非破壊検査装置にある。

【0045】

本態様によれば、例えば配管の場合におけるγ線源側の反対側の肉厚部における減肉の有無を良好に検出することができる。

【0046】

本発明の第１２の態様は、第１１の態様に記載する非破壊検査装置において、陽電子の消滅に伴う一対のγ線の一方を利用したγ線源と、前記一方のγ線の照射と同時に反対方向に照射される他方のγ線をコリメートして検出するトリガー用検出器を有するとともに、前記陽電子の消滅に伴うγ線が前記トリガー用検出器で検出されるまでの光路長を、前記γ線源から照射され前記第２の壁部材を経た前記散乱γ線が検出されるまでの光路長に対して調整することにより前記トリガー用検出器が前記陽電子の消滅に伴うγ線を検出した時点で生成されるトリガー信号で前記散乱γ線信号の所定の一部を前記検出器に取り込むように構成したことを特徴とする非破壊検査装置にある。

【0047】

本態様によれば、第２の壁部材における所定の情報を容易かつ適切に選択し得る。

【0048】

本発明の第１３の態様は、第１１の態様に記載する非破壊検査装置において、前記γ線源は、レーザー光と電子線との衝突に伴う相互作用によりγ線を発生させるものとし、前記γ線源の手前で前記レーザー光の一部を分岐する分岐手段を有し、前記分岐手段で分岐したレーザー光が検出されるまでの光路長を、前記γ線源から照射され前記第２の壁部材を経た前記散乱γ線が検出されるまでの光路長に対して調整することにより前記散乱γ線信号の所定の一部を前記検出器に取り込むように構成したことを特徴とする非破壊検査装置にある。

【0049】

本態様によれば、第２の壁部材における所定の情報を容易かつ適切に選択し得る。ここで、レーザー光が検出されるまでの光路長はサブミクロン〜ミクロンオーダーで調整することができるので、ｍｍオーダーの減肉部であっても容易かつ高精度に検出し得る。

【0050】

本発明の第１４の態様は、第８〜第１３の態様のいずれか一つに記載する非破壊検査装置において、前記検出器は、前記１回散乱γ線ピークの信号強度Ｐ１と前記２回散乱γ線ピークの信号強度Ｐ２の比（Ｐ２／Ｐ１）をとり、この比（Ｐ２／Ｐ１）が所定の閾値以上の場合に減肉が発生していると判断するように構成したことを特徴とする非破壊検査装置にある。

【0051】

本態様によれば、照射するγ線の線量が経時的に変化してもその影響を除去して高精度の非破壊検査の実現に資することができる。

【発明の効果】

【0052】

本発明によれば、検査対象物に衝突して散乱する後方散乱γ線による２回散乱ピークが観察できる散乱γ線の散乱γ線エネルギー分布特性が、検査対象物が正常な場合と、そうでない場合とでは顕著に異なるという知見に基づいて両方の場合の特性を比較することにより、検査対象物の減肉等、検査対象物の状態を検出するようにしたので、γ線源と検出器とを検査対象物に対して同じ側に配設することができ、γ線源と検出器との配設条件の緩和を図ることができるばかりでなく、簡便に所望の非破壊検査を高精度に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0053】

【図1】コンプトン後方散乱の２回散乱を利用する本発明の原理を模式的に示す図で、（ａ）は２回散乱を概念的に示す説明図、（ｂ）はこの場合の機器配置を示す説明図、（ｃ）は２回散乱ピークが観察される散乱γ線エネルギー分布特性を示す特性図である。

【図2】本発明の原理を模式的に示す図で、（ａ）および（ｂ）が検出対象物の配管に減肉がない場合、（ｃ）および（ｄ）が減肉がある場合である。

【図3】コンプトン後方散乱における１回散乱の場合と２回散乱との場合の比較において、鉄サンプルに照射されたγ線の経路を示す説明図である。

【図4】１回散乱ピークと２回散乱ピークの信号強度比（Ｐ２／Ｐ１）の鉄サンプルの厚さに対する特性を示す特性図である。

【図5】本発明の第１の実施の形態に係る非破壊検査装置を示すブロック図である。

【図6】配管の奥側の肉厚部にγ線を照射する場合の態様を示す図で、（ａ）は照射位置がＺ＝ｃで減肉がない場合、（ｂ）は照射位置がＺ＝ｄで減肉がない場合、（ｃ）は照射位置がＺ＝ｄで減肉がある場合の説明図である。

【図7】第２の実施の形態の動作を説明するための図で、（ａ）はコンプトン後方散乱γ線信号の信号強度の時間特性を示す特性図、（ｂ）は配管において２回散乱が発生する領域と２回散乱のγ線の経路との関係を示す説明図である。

【図8】本発明の第２の実施の形態に係る非破壊検査装置を示すブロック図である。

【図9】第２の実施の形態をさらに具体化した第１の実施例を示すブロック図である。

【図10】第２の実施の形態をさらに具体化した第２の実施例を示すブロック図である。

【図11】本発明の第３の実施の形態に係る非破壊検査装置を示すブロック図である。

【図12】本発明の第３の実施の形態の動作を説明するための図である。

【図13】本発明の第３の実施の形態の動作を説明するための図である。

【図14】本発明の第３の実施の形態の動作を説明するための図である。

【図15】本発明の第３の実施の形態の動作を説明するための図である。

【図16】従来周知のコンプトン後方散乱（１回散乱）の原理を模式的に示す説明図である。

【図17】コンプトン後方散乱を利用して配管の減肉を非破壊検査する従来技術の原理を模式的に示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0054】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、各図において、同一部分には、同一番号を付し、重複する説明は省略する。

【0055】

＜第１の実施の形態＞
図５は本発明の第１の実施の形態に係る非破壊検査装置を示すブロック図である。同図に示すように、本形態に係る非破壊検査装置は、本形態における検査対象物である配管３にγ線を照射するγ線源１と、配管３に照射されたγ線に基づき生成されるコンプトン後方散乱γ線を入射して所定の処理を行う検出器２とを有する。γ線源１と、コンプトン後方散乱γ線を入射する検出器２とは、配管３に対し同じ側（図では左側）に配設されている。ここで、γ線源１は配管３の内周面の一点であるγ線との交点Ｉ_１（図５におけるＺ＝ａ）を狙って配管３にγ線を照射するように配設してある。γ線の照射により、配管３においてはコンプトン後方散乱による散乱γ線が生成される。検出器２は、散乱γ線を検出するように、配管３に対しγ線源１と同じ側に配設してある。本形態においては、γ線源１から配管３に向かう直線が配管３の内周面に入射する入射角α１と、コンプトン後方散乱γ線の散乱角α２とが同一となるように、γ線源１に対する検出器２の相対位置が選定されている。ここで、入射角α１と散乱角α２との基準となる線上には鉛ブロック１１が配設してある。鉛ブロック１１はγ線源１側と検出器２側とを分離するためのものである。このように分離することでγ線源１側で配管３の表面等で反射されたγ線を遮蔽して検出器２に入射されるのを防止している。なお、このように鉛ブロック１１を配設することは必須ではない。また、γ線源１と検出器２とが上述の如き位置関係（α１＝α２）とすることも必須ではない。さらに、理想的には、γ線源１はペンシルビームと呼ばれる極めて細いγ線を照射し、検出器２は入射面が可及的に点に近い面を有するものとする。

【0056】

本形態における、γ線源１は、例えば放射性同位体イリジウム線源を好適に適用し得る。検出器２は、コンプトン後方散乱γ線を入射する入射部２Ａ、コンプトン後方散乱γ線を表すコンプトン後方散乱γ線信号を生成する信号処理部２Ｂ、コンプトン後方散乱γ線信号を処理して配管３の減肉の状態を検出する演算処理部２Ｃ、減肉の状態を検出するための配管３の基準データを記憶している記憶部２Ｄおよび演算処理部２Ｃで検出した検出結果を表示する表示部２Ｅを有している。さらに詳言すると、信号処理部２Ｂでは、コンプトン後方散乱γ線を処理して散乱γ線エネルギーに対するコンプトン後方散乱γ線信号の信号強度を表す散乱γ線エネルギー分布特性を生成する。記憶部２Ｄには、健全な（減肉を生起していない）配管３の散乱γ線エネルギー分布特性（以下、基準散乱γ線エネルギー分布特性という）が予め記憶してある。ここで、基準散乱γ線エネルギー分布特性は、図２（ｂ）に示すように、エネルギーＥ_１の１回散乱ピークＰ１の信号強度とエネルギーＥ_２２の２回散乱ピークＰ２の信号強度とを含んでおり、この場合はＰ１＞Ｐ２となっている。

【0057】

演算処理部２Ｃでは、入射部２Ａを介してリアルタイムで入射されたγ線の実測データに基づき信号処理部２Ｂで得られた散乱γ線エネルギー分布特性と記憶部２Ｄに記憶している基準散乱γ線エネルギー分布特性とを比較して配管３における減肉の有無および場合によってはその程度（減肉量）を検出する。ここで、配管３に減肉部３Ａ（図２（ｃ）参照）を生起している場合、その程度によっては、図２（ｄ）に示すように、散乱γ線エネルギー分布特性におけるエネルギーＥ_１の１回散乱ピークの信号強度Ｐ１とエネルギーＥ_２２の２回散乱ピークＰ２の信号強度との大小関係が逆転し、Ｐ１＜Ｐ２となる場合がある。そこで、基準散乱γ線エネルギー分布特性と実測データから得られた散乱γ線エネルギー分布特性とを比較すれば、配管３における減肉の有無および場合によってはその程度（減肉量）を検出することができる。具体的には、例えば１回散乱ピークＰ１の信号強度Ｐ１と２回散乱ピークＰ２の信号強度Ｐ２との比（Ｐ２／Ｐ１）をとり、この比（Ｐ２／Ｐ１）が所定の閾値以上の場合に減肉が発生していると判断する。また、比（Ｐ２／Ｐ１）は配管３の減肉量に基づいて変化すると考えられるので、その大きさにより減肉量を特定することもできる。このように比（Ｐ２／Ｐ１）を採るようにすれば、γ線源１の揺らぎ等、経時的にγ線源１から照射されるγ線の線量が変化しても、減肉測定におけるその影響を完全に除去することができる。すなわち、基準エネルギー分布を得たときのγ線源１が照射するγ線の線量に対し、非破壊検査に伴う実測時のγ線源１が照射するγ線の線量が変化していても、その変化の影響をキャンセルすることができる。

【0058】

演算処理部２Ｃにおける所定のデータ処理の結果の減肉の有無およびその程度等の情報は表示部２Ｅに表示される。

【0059】

＜第２の実施の形態＞
配管３には、これを横断する一つの直線上に２箇所の肉厚部（壁部）が存在する。すなわち、同一直線上におけるγ線源１側（以下、これを「手前側」と称する。）の肉厚部とその反対側（以下、これを「奥側」と称する。）の肉厚部である。上記第１の実施の形態は、検査対象物である配管３の手前側の肉厚部における減肉の有無等を検出するものである。これに対し、減肉は配管３の奥側の肉厚部にも発生する場合がある。奥側の減肉を検出する場合には、配管３の奥側に向けてγ線源１からのγ線を照射する必要がある。すなわち、配管３の奥側の内周面の状態を検出する場合には、図６（ａ）に示すように奥側の内周面（Ｚ＝ｃ）の一点を狙ってγ線を照射する必要がある。また、奥側の肉厚部の途中の位置（Ｚ＝ｄ）の状態を検出する場合には、図６（ｂ）に示すように位置（Ｚ＝ｄ）の一点を狙ってγ線を照射する必要がある。ここで、図６（ｃ）に示すように、Ｚ＝ｃからＺ＝ｄに至る減肉部３Ｂが発生した場合を考える。

【0060】

図６（ａ）に示す場合は、図中に垂直な線で示す２回散乱の経路は、ほとんどがＺ＝０〜ａの手前側の肉厚部に形成される。したがって、この場合の２回散乱に基づく後方散乱γ線信号の信号強度は、手前側の肉厚部で発生した２回散乱に起因するものとなる。一方、図６（ｂ）に示す場合（Ｚ＝ｄ）は、図中に垂直な線で示す２回散乱の経路は、Ｚ＝ｃ〜ｄの間で、奥側の肉厚部にも形成されるが、Ｚ＝０〜ａの手前側の肉厚部に起因する信号強度が断然大きいので、奥側に起因する”２回散乱に基づく”後方散乱γ線信号は、手前側に起因する”２回散乱に基づく”後方散乱γ線信号に埋没してしまい、検出することができない場合が発生する。この場合、図６（ｂ）に示す場合（Ｚ＝ｄ）において、図６（ｃ）に示すように減肉部３Ｂが発生しており、その影響で奥側に起因する２回散乱に基づく後方散乱γ線信号の散乱γ線エネルギー分布特性が変化していても、手前側に起因する２回散乱に基づく後方散乱γ線信号に埋没してしまい、検出器２で検出する後方散乱γ線信号に基づき前記変化を検出することは不可能である。

【0061】

奥側に起因する２回散乱に基づく後方散乱γ線信号の散乱γ線エネルギー分布特性の変化に基づいて、奥側の減肉部３Ｂを検出するためには、手前側の２回散乱の情報を遮断すれば良い。そこで、本形態ではγ線源１から照射されたγ線が、配管３の手前側の肉厚部のみを通り、検出器２に入射されるまでの時間と、配管３の奥側の肉厚部も通り、検出器２に入射されるまでの時間とを比較した場合、前者の時間がより短いことを利用して両者を分離している。すなわち、図７（ａ）に示すように理論的なデータに基づき、信号処理部２Ｂで得られる後方散乱γ線信号の信号強度の時間特性において、手前側の肉厚部に相当する領域を領域Ｉ、奥側の肉厚部に相当する領域を領域IIとする。この場合の、配管３の領域Ｉ、IIと２回散乱のγ線の経路との関係は、図７（ｂ）に示す通りとなる。

【0062】

図８は本発明の第２の実施の形態に係る非破壊検査装置を示すブロック図である。同図に示すように、本形態に係る非破壊検査装置の検出器１２は、信号処理部２Ｂと演算処理部２Ｃとの間に領域選択部２Ｆを介在させてある。領域選択部２Ｆは、信号処理部２Ｂ、入射部２Ａを介して入射されたコンプトン後方散乱γ線を表す理論的なデータであるコンプトン後方散乱γ線信号から領域IIの情報のみを選択する。すなわち、図７（ａ）に示すように、γ線源１から検出器２に至る光路長の違いに起因して時間軸上の位置が特定されるコンプトン後方散乱γ線信号Ｓγのうち、領域IIに相当する部分のみを切り出す。

【0063】

かかる本形態によれば、図７（ｂ）に示すように、γ線源１から配管３の領域Ｉで２回散乱されて検出器２に入射されたコンプトン後方散乱γ線に基づく信号成分は領域選択部２Ｆで除去され、領域IIで２回散乱されて検出器２に入射された信号成分のみが演算処理部２Ｃに供給される。演算処理部２Ｃに供給される領域IIに対応するコンプトン後方散乱γ線信号Ｓγは、図２（ｂ）または図２（ｄ）に示すような散乱γ線エネルギー分布の情報を有しているので、記憶部２Ｄに記憶されている基準散乱γ線エネルギー分布特性のデータを参照しつつ演算処理部２Ｃで領域IIに関し第１の実施の形態と同様の信号処理を行うことにより領域IIに限定した配管３の減肉を検出し得る。

【0064】

領域選択部２Ｆは、さらに具体的には次に示すような実施例で好適に実現し得る。

【0065】

＜第１の実施例＞
図９は上記第２の実施の形態をさらに具体化した第１の実施例を示すブロック図である。同図に示すように、本実施例におけるγ線源１はコリメーター４の内部に配設してあり、γ線源１から照射される消滅γ線の一部がコリメーター４により配管３の領域IIにおける肉厚部のＺ＝ｄの位置に向けて照射されるよう配設されている。

【0066】

ここで、本実施例におけるγ線源１は、陽電子からの消滅γ線を利用するものである。陽電子は、すぐに消滅するが、消滅する際に消滅γ線として一対のγ線（エネルギー５１１ｋｅＶ）を、互いに反対方向に放出することが知られている。このγ線は四方に放射されるが、コリメーター４に規制されて配管３のＺ＝ｄの位置に向かう５１１ｋｅＶのγ線に対して反対方向に向かうもののみをコリメーター４の内部に閉じ込め、コリメーター４の配管３とは反対側の開口に臨ませて配設したトリガー用検出器５に入射させている。トリガー用検出器５は陽電子の消滅に起因して発生したγ線の入射によりトリガー信号を生成する。トリガー信号は、検出器２がγ線源１から照射され配管３の領域Ｉおよび領域IIを経由したコンプトン後方散乱γ線に基づくコンプトン後方散乱γ線信号Ｓγ（図７（ａ）参照；以下同じ）のうち領域IIに対応するものを選択するためのものである。具体的には、図８に示す非破壊検査装置の信号処理部２Ｂから演算処理部２Ｃにコンプトン後方散乱γ線信号Ｓγを取り込むタイミングを制御する。すなわち、本実施例では、γ線源１から配管３の領域Ｉのみの肉厚部を通り、検出器１２に至る２回散乱γ線の光路長ＬＩ１、γ線源１から配管３の領域Ｉおよび領域IIの肉厚部を通り、検出器１２に至るまでの２回散乱γ線の光路長ＬII１およびγ線源１からトリガー用検出器５に至る光路長Ｌ０１が、ＬII１＞Ｌ０１＞ＬＩ１の関係を有するように各光路長Ｌ０１、ＬＩ１、ＬII１を調整してある。すなわち、本実施例ではトリガー用検出器５がコリメーター４と一体となって図８における領域選択部２Ｆを構成している。

【0067】

かかる本実施例によれば、γ線源１から配管３の領域Ｉのみで２回散乱されて検出器２に入射されたコンプトン後方散乱γ線に基づく信号成分は実質的にトリガー用検出器５の出力信号であるトリガー信号で除去することができるので、領域IIで２回散乱されて検出器２に入射された信号成分のみ基づき領域IIに限定した配管３の減肉を検出し得る。

【0068】

なお、本実施例では、光路長Ｌ０１，ＬＩ１，ＬII１の関係を最適化することにより領域IIに限定した配管３の減肉を検出するようにしたが、トリガー用検出器５と検出器２との間に遅延手段を介在させて遅延時間の最適化を図るように構成することもできる。

【0069】

＜第２の実施例＞
図１０は上記第２の実施の形態をさらに具体化した第２の実施例を示すブロック図である。同図に示すように、本実施例におけるγ線源１はレーザー光と電子線との衝突に伴う相互作用によりγ線を生成するものである。かかるγ線源１は、レーザーコンプトン散乱（ＬＣＳ）γ線源と呼称され、サブピコ秒からピコ秒オーダーの超短パルスレーザー光に基づく超短パルスγ線を照射する。

【0070】

本実施例では、γ線源１に至るレーザー光の一部を分岐手段であるビームスプリッター６で分岐し、分岐したレーザー光をミラー７を介してトリガー用検出器８に入射させている。この結果、レーザー光がトリガー用検出器８に入射された時点でトリガー信号が検出器２に供給される。トリガー信号は、検出器２がγ線源１から照射され配管３の領域Ｉおよび領域IIを経由したコンプトン後方散乱γ線に基づくコンプトン後方散乱γ線信号Ｓγのうち領域IIに対応するものを選択するためのものである。具体的には、図８に示す非破壊検査装置の信号処理部２Ｂから演算処理部２Ｃにコンプトン後方散乱γ線信号Ｓγを取り込むタイミングを制御する。すなわち、本実施例では、レーザー光発生手段（図示せず）からγ線源１に至り、配管３の領域Ｉのみの肉厚部を通り、検出器２に至るまでの２回散乱γ線の光路長ＬＩ２、同様に配管３の領域Ｉおよび領域IIの肉厚部を通り、検出器２に至るまでの２回散乱γ線の光路長ＬII２および前記レーザー光発生手段からビームスプリッター６，ミラー７を経てトリガー用検出器８に至る光路長Ｌ０２が、ＬII２＞Ｌ０２＞ＬＩ２の関係を有するように各光路長Ｌ０２、ＬＩ２、ＬII２を調整してある。すなわち、本実施例ではトリガー用検出器８がビームスプリッター６，ミラー７と一体となって図８における領域選択部２Ｆを構成している。

【0071】

かかる本実施例によれば、γ線源１から配管３の領域Ｉのみで２回散乱されて検出器２に入射されたコンプトン後方散乱γ線に基づく信号成分は実質的にトリガー用検出器８の出力信号であるトリガー信号で除去することができるので、領域IIで２回散乱されて検出器２に入射された信号成分のみに基づき領域IIに限定した配管３の減肉を検出し得る。

【0072】

なお、本実施例でも、光路長Ｌ０２，ＬＩ２，ＬII２の関係を最適化することにより領域IIに限定した配管３の減肉を検出するようにしたが、トリガー用検出器８と検出器２との間に遅延手段を介在させて遅延時間の最適化を図るように構成することもできる。

【0073】

＜第３の実施の形態＞
上述した実施の形態では、手前側の肉厚部又は奥側の肉厚部の減肉の有無等を検査するために、手前側又は奥側の何れかにγ線を照射し、照射した部位のコンプトン散乱に基づく１回散乱γ線のエネルギーおよび２回散乱γ線のエネルギーを用いたが、本実施の形態では、奥側の肉厚部にγ線を照射し、奥側の肉厚部のコンプトン散乱に基づく１回散乱γ線のエネルギーと、手前側の肉厚部のコンプトン散乱に基づく２回散乱γ線のエネルギーとを用い、奥側の肉厚部の減肉はコンプトン散乱に基づく１回散乱γ線のエネルギーで、手前側の肉厚部の減肉はコンプトン散乱に基づく２回散乱γ線のエネルギーで、同時に検査することができる。

【0074】

図１１は本発明の第３の実施の形態に係る非破壊検査装置を示すブロック図である。基本的な構成は、図５や図８と同一であり、γ線源１と検出器２とが所定の角度、本実施の形態では、１２０°の角度で配置されている。なお、本実施の形態では、γ線源１と検出器２とが、配管３の長手方向に沿って面内配置されているが、上述した実施の形態のように、配管３の横断面に沿った平面内に配置してもよい。また、γ線源１の照射側及び検出器２の入射側には、コリメーター９が配置され、また、γ線源１と検出器２との間には鉛ブロック１１が配置されている。

【0075】

図１２（ａ）には、図１２（ｂ）に示すように、配管３に減肉が生じていない場合の散乱γ線エネルギー分布を示す。また、図１３（ａ）には、図１３（ｂ）に示すように、手前側に５０％の減肉３Ｃが生じ、奥側に減肉が生じていない場合の散乱γ線エネルギー分布を示す。また、図１４（ａ）には、図１４（ｂ）に示すように、奥側に５０％の減肉３Ｄが生じ、手前側に減肉が生じていない場合の散乱γ線エネルギー分布を示す。また、図１５（ａ）には、図１５（ｂ）に示すように、手前側に２５％の減肉３Ｅが生じ、奥側にも２５％の減肉３Ｆが生じている場合の散乱γ線エネルギー分布を示す。

【0076】

これらの結果より、１回散乱ピークＰ１は、手前側及び奥側の両方の減肉情報を反映し、手前側に減肉が生じると、奥側肉厚部からの１回散乱γ線に対する手前側肉厚部での減衰が減少するので、１回散乱ピークＰ１は大きくなり、奥側に減肉が生じると奥側肉厚部で生じる１回散乱γ線自体が少なくなるため、１回散乱ピークＰ１は小さくなる。一方、２回散乱ピークＰ２は、主に手前側の情報を反映し、手前側の減肉が大きいほど小さくなる。

【0077】

よって、１回散乱ピークＰ１と２回散乱ピークＰ２の両方の情報を分析することにより、手前側の減肉と奥側の減肉の状態を把握することができる。例えば、手前側に生じた減肉の状態毎、また、奥側に生じた減肉の状態毎、さらに、手前側及び奥側の両方に減肉が生じた場合の状態毎に、１回散乱ピークＰ１と２回散乱ピークＰ２の両方の情報を予め把握しておけば、検査時の手前側の減肉の状態と、奥側の減肉の状態とを同時に把握することができる。

【0078】

なお、本実施の形態の検査に加えて、上述した第１の実施の形態や第２の実施の形態での検査を組み合わせることで、より正確な検査ができることはいうまでもない。

【0079】

＜その他の実施の形態＞
上記実施の形態において、減肉部３Ａ，３Ｂの発生は、基準散乱γ線エネルギー分布特性と実測データによる散乱γ線エネルギー分布特性とに基づき１回散乱ピークＰ１の信号強度と２回散乱ピークＰ２の比（Ｐ２／Ｐ１）をとり、この比（Ｐ２／Ｐ１）が所定の閾値以上の場合に減肉が発生していると判断するようにしたが、これに限るものではない。

【0080】

エネルギーＥ_１の１回散乱ピークＰ１がエネルギーＥ_２２の２回散乱ピークＰ２よりも大きいが、減肉部３Ａ，３Ｂが大きくなるにつれ、エネルギーＥ_１の１回散乱ピークＰ１とエネルギーＥ_２２の２回散乱ピークＰ２との差が縮まり、終にはエネルギーＥ_１の１回散乱ピークＰ１よりもエネルギーＥ_２２の２回散乱ピークＰ２が大きくなるという逆転現象が生起されるという知見を利用するものであれば、それ以上の特別な制限はない。したがって、前記逆転現象または逆転現象に向かって１回散乱ピークＰ１の信号強度と２回散乱ピークＰ２の信号強度の差が縮まっている事実に基づき検出対象物の減肉を検出するものであれば、全て本発明の技術思想の範囲に含まれる。例えば、ピークＰ１，Ｐ２の差に基づく場合や、散乱γ線エネルギー分布特性のパターン認識を利用する場合等が考えられる。ただ、上述の如く比（Ｐ２／Ｐ１）を基準とする場合、γ線源１の線量の揺らぎ等、経時的な変動要素の影響を完全に除去することができるという利点はある。

【0081】

また、検出対象物は配管３に限定するものではない。コンクリート構造物等、空気よりも高密度の壁部材であれば特に材料および形状を限定する必要はない。特に、第２の実施の形態の検出対象物であっても、γ線の照射方向となる直線にγ線源側（手前側）で交差する第１の壁部材（肉厚部）および前記γ線源の反対側（奥側）で前記直線に交差する第２の壁部材（肉厚部）とを有するものであれば、それ以上の制限はない。すなわち、壁部材が配管３のように連続している必要は必ずしもなく、個別に独立していても構わない。

【産業上の利用可能性】

【0082】

本発明は配管等の検査対象物が錯綜して配設されている発電所等の保守、点検等に伴う非破壊検査を実施する産業分野で有効に利用することができる。

【符号の説明】

【0083】

Ｉ，II 領域
１ γ線源
２，１２ 検出器
３ 配管（検査対象物）
４ コリメーター
５，８ トリガー用検出器
６ ビームスプリッター（分岐手段）
７ ミラー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】