平成１２年度０１月０７日
通商産業省　工業技術院
機械技術研究所
統括研究調査官室

�]線を多数方向から照射していろんな物体の内部構造を非破壊的に可視化する�]線ＣＴ（Computer Tomography）は，医療診断のみならずエンジン部材等の欠陥検査や石材，地層サンプルの分析に至るまで，切断・切開できなかったり多次元的な情報が特に重要となる分野で積極的に利用されている。しかし，測定中の対象物のわずかな動きが断層画像の“ピンボケ”として現れてしまうため，測定対象はすべて静止物に限定されてきた。この非接触で多次元情報が得られる�]線ＣＴの利点を早い動きのあるものにも適用するため，機械技術研究所では現象の変化に比べて十分早い速度でデータを収集できる高速�]線ＣＴの開発を進めている。開発中の高速�]線ＣＴでは，複数の�]線源および検出器を固定配置し，これらを電気的に制御することで，高速化の妨げとなってきた機械的運動機構をすべて排除した。これにより，従来の�]線ＣＴに比べて１００倍以上の高速な断層撮影が可能となり，流体などの複雑で早い動きに追従した時間分解能の高い多次元情報を得ることができた。

1. 開発した高速Ｘ線ＣＴの概要

開発した高速Ｘ線ＣＴは、医療用Ｘ線ＣＴの約２５０倍の高速度でスキャンできるので、原子力や化学工業プラントなどで重要となる気液二相流（微細気泡流：気体と液体が混合して流れる流れ）の流動パターンを計測できます。Ｘ線ＣＴは、Ｘ線が測定対象物を透過するときに起こる減衰を利用しているので、複雑な構造の流路や、外からは目で見えない内部の構造を、非接触で計測できる特徴を持っています。さらに、高速Ｘ線ＣＴは、製造ラインにおいて流れ動く物体などオンライン、インプロセス状態で、通常のＣＴ計測では測定できない移動・変形等の過渡期の物体の内部を可視化することができます。システムの構成は下記の通りです。高速スキャンを実現するため、18個のＸ線源と122個の検出器を固定配置し、ビームのオン・オフを途中のバイアスグリッドで電気的に調節しています。一回の測定で一秒間に250コマ、最大約14秒の撮影が可能です。収集されたデータは、ワークステーションに転送されて画像再構成されます。

　



　

　

2. シリカ・アルミナ流動層内のガス分布計測（注入ガスの平均流速を変化）

　シリカ・アルミナ粉末は、流動層内を通過する反応性ガスの触媒として作用するため、ガスと接触する界面面積が重要なパラメータとなる。この粉末は白色で、通常の可視光は全く透過しないため、可視光を使った計測はできない。さらに、多次元的に変化する界面の動きが早いために、時間分解能の高い高速Ｘ線ＣＴ（医療用Ｘ線ＣＴの約１００倍のスキャン速度）でなければその形状を捉えることはできなかった。