軟X線による高分解能CTシステムの開発と木材研究への応用

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03660168
• Research Institution: KAGOSHIMA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 服部 芳明 鹿児島大学, 農学部, 助教授 (80180909)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 浩之 名古屋大学, 農学部, 助手 (50210555)
• Keywords: 軟X線 / コンピュータ・トモグラフィ / 線質硬化現象 / 内部割れのメカニズム / 非破壊計測 / 広葉樹材 / 細胞の落ち込み / 自由水

Research Abstract

軟X線を用いたコンピュータ断層撮影(CT)装置のシステムを独自に開発し、これを木材研究に応用した。X線CTスキャナは医療分野のみならず、各界の産業分野で非破壊検査などに応用されているが、それらのCT装置は鉄などのX線吸収係数の大きな物質を対象にすることが多く、このため、一般に市販されているCT装置のX線出力は大きく、据置型の大型装置であり、製造コストも大きい。このため、その有用性にも関わらず普及している分野は広くない。本研究では、エネルギーの小さいX線(軟X線)を用いた小型かつ廉価なCTシステムを開発した。さらに、木材研究への応用を試みた。得られた成果の概要の次に示す。
(1)X線CT装置によって再構成した画像には、系統的な誤差があり、これはX線の線質硬化現象による。その補正方法はいまだ確立されておらず、様々な方法が用いられている。軟X線管を線源として用いようとした場合には、付加フィルターなどハードウェアによる補正方法は採用できない。本研究ではコンピュータシュミレーションの技法を用い、線質硬化の影響をソフトウェアによって補正する方法を見いだした。この補正方法は単純であり、利用価値は大きい。(2)軟X線CTシステムを独自に開発し、前述の補正方法が有効なことを実証した。さらに、木材試料等の断層撮影を行い、高い性能を有することを確かめた。(3)本開発CTシステムを密度測定器として活用し、木材乾燥過程において生じやすい内部割れの発生メカニズムを探った。また、CT画像からの含水率推定法を開発、提案した。そして、本システムを用いて含水率減少経過の推定に成功し、従来からあいまいなままであった内部割れの発生メカニズムを明解なものにした。