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工業用放射線検査は、電離放射線を用いて材料や部品を検査する非破壊検査法であり、構造物の破損につながる可能性のある材料特性の欠陥や劣化箇所を特定し、定量化することを目的としています。製品の品質と信頼性を確保するために必要な科学技術において重要な役割を果たしています。オーストラリアでは、工業用放射線検査による非破壊検査は、部品を「爆弾」で「爆撃する」と俗に表現されます。
工業用放射線撮影では、X線発生装置で生成されるX線、または密封された放射性核種線源の自然放射能によって生成されるガンマ線のいずれかを使用します。中性子も使用できます。試料を通過した光子は、ハロゲン化銀フィルム、蛍光体プレート、フラットパネル検出器、 CdTe検出器などの検出器によって捕捉されます。検査は、静的2D（放射線撮影）、リアルタイム2D（透視）、または画像再構成後の3D（コンピュータ断層撮影またはCT）で行うことができます。ほぼリアルタイムで断層撮影を行うこともできます（4次元コンピュータ断層撮影または4DCT）。X線蛍光分析（XRF）、X線回折分析（XRD）などの特殊な技術も、工業用放射線撮影で使用できるツールの範囲を補完します。
検査技術には、携帯型と据え置き型があります。工業用放射線検査は、溶接、鋳造部品や複合材の検査、食品検査や手荷物検査、選別やリサイクル、爆発物処理（EOD）や即席爆発装置（ IED）の分析、航空機の整備、弾道学、タービン検査、表面特性評価、コーティング厚さ測定、偽造医薬品の検査などに使用されています。
放射線撮影は、電磁放射線の一種であるX線（後にその性質を初めて詳細に記述した人物にちなんでレントゲン線とも呼ばれる）の発見から1895年に始まった。X線の発見後まもなく、放射能が発見された。ラジウムなどの放射性線源を使用することで、通常のX線発生器から得られるものよりもはるかに高い光子エネルギーを得ることができた。すぐにこれらはさまざまな用途に利用されるようになり、初期の利用者の1つがラフバラ大学であった。[ 1 ] X線とガンマ線は、電離放射線の危険性が発見される前に、非常に早い段階で利用された。第二次世界大戦後、セシウム137、イリジウム192、コバルト60などの新しい同位体が工業用放射線撮影に利用可能になり、ラジウムとラドンの使用は減少した。
工業用放射線撮影では、放射線を発生させて得られた画像を撮影するために、特定の物理的ツールが必要です。カセットまたはカセットは、露光中に記録媒体を安全に保持するために使用される遮光容器で、電離放射線を透過させながら、周囲光から記録媒体を保護します。使用する特定のシステムに応じて、カセットには増感スクリーン間に挟まれた従来の放射線フィルム、またはデジタル蛍光体イメージングプレートのいずれかが収容されます。[ 2 ]
ガンマ線源[ 3 ] 、最も一般的にはイリジウム192とコバルト60は、さまざまな材料の検査に使用されます。放射線検査の大部分は、配管、圧力容器、大容量貯蔵容器、パイプライン、および一部の構造溶接部の溶接のテストと等級付けに関するものです。その他の検査対象材料には、コンクリート（鉄筋または導管の位置特定）、溶接試験片、機械加工部品、金属板、またはパイプ壁（腐食または機械的損傷による異常の位置特定）などがあります。航空宇宙産業で使用されるセラミックなどの非金属部品も定期的に検査されます。理論的には、工業放射線技師は、固体で平らな材料（壁、天井、床、正方形または長方形の容器）または中空の円筒形または球形の物体を放射線撮影することができます。
放射線ビームは、検査対象セクションの中央に向けられ、その点で材料表面に垂直でなければならない。ただし、既知の欠陥を異なるビームの向きで検出する特殊な手法の場合はこの限りではない。各照射における検査対象の溶接部の長さは、入射ビームの方向で測定した診断端における材料の厚さが、その点における実際の厚さを6%以上超えないようにしなければならない。検査対象試料は、放射線源と検出器（通常は遮光ホルダーまたはカセット内のフィルム）の間に配置され、放射線が試料を透過して適切に記録されるのに必要な時間だけ照射される。
その結果、対象物の二次元像がフィルム上に投影され、各領域に到達する放射線量に応じて濃度が異なる潜像が生成されます。これは、光によって生成される写真とは異なり、ラジオグラフィーと呼ばれます。フィルムは放射線の吸収に累積性があるため（吸収する放射線量が増えるほど露光量が増加する）、現像後に画像が確認できるまで露光時間を長くすることで、比較的弱い放射線でも検出できます。ラジオグラフィーは、写真のようにポジティブにプリントするのではなく、ネガとして検査されます。これは、プリントすると必ず細部の一部が失われ、有用な目的を果たせないためです。
放射線検査を開始する前に、部品を肉眼で検査し、外部の欠陥がないことを確認することが常に推奨されます。溶接部の表面が不規則な場合は、研磨して滑らかな表面に仕上げることが望ましい場合もありますが、これは表面の不規則性（放射線写真に写る）によって内部欠陥の検出が困難になる場合に限られるでしょう。
この目視検査の後、作業者は溶接部の両面へのアクセス可能性を明確に把握することができ、これは装置の設置と最適な技術の選択の両方にとって重要である。
層間剥離や平面亀裂などの欠陥は、特に訓練を受けていない目には、X線撮影では検出が難しい。
放射線検査の欠点を見過ごすわけにはいきませんが、放射線検査は超音波検査に比べて多くの重要な利点があります。特に、フィルムの寿命期間中、半永久的な記録として「画像」が作成されるため、欠陥をより正確に特定でき、より多くの人が診断を行うことができます。ほとんどの建築基準では、欠陥の種類と大きさに応じて、ある程度の欠陥許容が認められているため、これは非常に重要です。
熟練した放射線技師にとって、フィルムの濃度における微妙な変化は、欠陥の位置を正確に特定するだけでなく、その種類、大きさ、位置を特定する能力を与えてくれる。この解釈は、他の人が実際に確認することで検証できるため、高額で不必要な修理を回避できる可能性がある。
溶接検査を含む検査の目的のために、いくつかの暴露方法が存在する。
まず、パノラマ撮影は、4つの単壁露光/単壁ビュー（SWE/SWV）配置の1つです。この露光は、放射線技師が球体、円錐、または円筒（タンク、容器、配管を含む）の中心に放射線源を配置することによって行われます。クライアントの要件に応じて、放射線技師は検査対象表面の外側にフィルムカセットを配置します。この露光配置はほぼ理想的です。適切に配置および露光すれば、露光されたすべてのフィルムのすべての部分がほぼ同じ濃度になります。また、放射線源が壁厚（WT）全体を一度だけ通過し、検査対象物の直径全体ではなく半径だけを移動すればよいため、他の配置よりも時間がかからないという利点もあります。パノラマ撮影の主な欠点は、対象物の中心に到達することが実際的でない場合（密閉された配管など）、または放射線源がこの配置で機能するには弱すぎる場合があることです（大型の容器やタンクなど）。
2番目のSWE/SWV配置は、線源を密閉された検査対象物の内部に配置し、線源を中央に配置しない方法です。線源は対象物に直接接触せず、顧客の要求に応じて一定の距離を置いて配置されます。3番目は、同様の特性を持つ外部配置です。4番目は、金属板などの平面物体用に用意されており、線源が対象物に直接接触することなく放射線撮影が行われます。いずれの場合も、放射線フィルムは線源とは反対側の検査対象物に配置されます。4つの場合すべてにおいて、露出される壁は1面のみであり、放射線写真に写る壁も1面のみです。
他の露光配置のうち、線源が検査対象物上に位置するのは接触撮影のみです。このタイプの放射線撮影では両方の壁が露光されますが、フィルムに最も近い壁の画像のみが解像されます。この露光配置は、線源が最初にWTを2回通過し、パイプまたは容器の外径全体を移動して反対側のフィルムに到達する必要があるため、パノラマ撮影よりも時間がかかります。これは、二重壁露光/単一壁ビューDWE/SWV配置です。もう1つは重ね合わせ（線源が対象物の片側に配置され、対象物に直接接触せず、反対側にフィルムが配置される）です。この配置は通常、非常に小径のパイプまたは部品に使用されます。最後のDWE/SWV露光配置は楕円形です。これは、線源が検査対象物（通常はパイプの溶接部）の平面からオフセットされ、線源から最も遠い溶接部の楕円形の画像がフィルムに投影されるものです。
預け入れ荷物と機内持ち込み手荷物は、通常、 X線撮影装置を用いてX線検査が行われます。詳しくは空港の保安検査場にお問い合わせください。
現在、米国をはじめとする各国では、複合輸送貨物コンテナの検査にガンマ線ラジオグラフィーと高エネルギーX線ラジオグラフィーが用いられている。また、複合輸送貨物コンテナの検査に、デュアルエネルギーX線ラジオグラフィーやミューオンラジオグラフィーといった他の種類のラジオグラフィーを応用する研究も進められている。
アメリカ人アーティストのキャスリーン・ギルジェは、アルテミジア・ジェンティレスキの「スザンナと長老たち」とギュスターヴ・クールベの「オウムを抱く女」の模写を描いている。以前、彼女は鉛白で似たような絵を描いていたが、違いがあった。スザンナは長老たちの侵入と戦っている[ 4 ] 。クールベが描いた女性の後ろには裸のクールベがいる[ 5 ] 。その後、彼女はオリジナルを再現するように上から塗り重ねた。ギルジェの絵画は、下地を示すレントゲン写真とともに展示されており、ペンティメント の研究を模倣し、巨匠たちの作品に対するコメントを提供している。
工業用放射線撮影に使用される電離放射線源には、多くの種類が存在する。
X線発生器は、X線管の陰極と陽極の間に高電圧を印加し、管フィラメントを加熱して電子放出を開始させることでX線を生成します。電子は発生した電位によって加速され、通常はタングステンでできている陽極に衝突します。[ 6 ]
この発生器から放出されるX線は、制御対象物に向かって照射されます。X線は対象物を通過し、対象物の物質の減衰係数に従って吸収されます。[ 7 ]減衰係数は、物質内で発生する相互作用のすべての断面積から算出されます。これらのエネルギーレベルにおけるX線との最も重要な3つの非弾性相互作用は、光電効果、コンプトン散乱、および電子対生成です。[ 8 ]対象物を通過した後、光子はハロゲン化銀フィルム、蛍光体プレート、またはフラットパネル検出器などの検出器によって捕捉されます。[ 9 ]対象物が厚すぎる、密度が高すぎる、または実効原子番号が高すぎる場合は、リニアックを使用できます。リニアックは、金属陽極での電子衝突によってX線を生成するという点で同様の動作をしますが、違いは、加速に非常に複雑な方法を使用することです。[ 10 ]
放射性核種は工業用放射線撮影でよく使用されます。電力供給を必要としないという利点がありますが、電源を切ることができないという欠点もあります。工業用放射線撮影で最も一般的に使用される放射性核種はイリジウム192とコバルト60です。しかし、一般産業では他の放射性核種も使用されています。[ 11 ]
これらの同位体は、原子核内で起こる崩壊メカニズムに応じて、離散的なエネルギーのセットで放射線を放出します。各エネルギーは、特定の崩壊相互作用の確率に応じて異なる強度を持ちます。コバルト60で最も顕著なエネルギーは1.33 MeVと1.17 MeVで、イリジウム192では0.31、0.47、0.60 MeVです。[ 12 ]放射線安全の観点から、これはこれらの取り扱いと管理をより困難にします。これらは常に遮蔽容器に封入する必要があり、通常のライフサイクル後も放射性であるため、所有にはライセンスが必要な場合が多く、通常は政府機関によって追跡されます。この場合、廃棄は国の政策に従って行われなければなりません。[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]工業放射線撮影で使用される放射性核種は、比放射能が高いことから選択されます。この高い放射能は、良好な放射線束を得るために必要なサンプルが少量で済むことを意味します。しかし、放射能が高いということは、偶発的な被ばくの場合、線量が高くなることを意味します。[ 16 ]
放射線撮影用の「カメラ」には、さまざまな設計が開発されてきました。「カメラ」は、光子を受け取って画像を記録する装置ではなく、工業用放射線撮影における「カメラ」は、放射性光子源です。ほとんどの産業は、従来の写真と同じように、フィルムベースの放射線撮影からデジタルセンサーベースの放射線撮影に移行しています。[ 17 ] 材料の反対側から放出される放射線の量を検出して測定できるため、この放射線の量（または強度）の変化を使用して、材料の厚さや組成を決定します。
ある設計では、可動式のシャッターを使って線源を露出させる。放射性線源は遮蔽された箱の中に配置され、ヒンジによって遮蔽の一部が開くことで線源が露出し、光子がX線撮影カメラから放出される。
シャッターの別の設計としては、光源を金属製のホイールに配置し、カメラ内部で回転させることで露光位置と格納位置を切り替えられるようにするものがある。
シャッター式装置は、重い遮蔽板を含めた装置全体を露光場所に設置する必要がある。これは困難または不可能な場合があるため、現在ではケーブル駆動式のプロジェクターにほぼ取って代わられている。
現代のプロジェクターは、ケーブル駆動機構を用いて、光源を中空のガイドチューブに沿って露光位置まで移動させます。光源は、S字型のチューブ状の穴が開いた遮蔽ブロック内に収納されています。安全な状態では、光源はブロックの中央に位置します。光源は、ピグテールと呼ばれる柔軟な金属ケーブルで接続されています。光源を使用するには、ガイドチューブを装置の片側に取り付け、駆動ケーブルをピグテールに取り付けます。手動操作の制御装置を使って光源を遮蔽ブロックから押し出し、光源ガイドチューブに沿ってチューブの先端まで移動させてフィルムを露光した後、ハンドルを回して完全に遮蔽された位置に戻します。
まれなケースでは、放射線撮影は中性子を用いて行われます。このタイプの放射線撮影は、中性子放射線撮影（NR、Nray、N-ray）または中性子イメージングと呼ばれます。中性子放射線撮影は、X線とは異なる画像を提供します。これは、中性子が鉛や鋼鉄を容易に通過できる一方で、プラスチック、水、油によって阻止されるためです。中性子源には、放射性（241 Am/BeおよびCf）線源、真空管内の電気的に駆動されるDT反応、および従来の臨界原子炉が含まれます。中性子増幅器を使用して中性子束を増やすことも可能かもしれません。[ 18 ]
放射線安全は、産業放射線撮影において非常に重要な部分です。国際原子力機関は、作業員が被ばくする放射線量を低減するための最良の実践方法を記述した報告書を公表しています。 [ 19 ] [ 20 ]また、放射性物質の取り扱いに関する承認および認可を担当する各国の所管当局のリストも提供しています。[ 21 ]
遮蔽は、電離放射線の有害な特性から使用者を保護するために使用できます。遮蔽に使用される材料の種類は、使用される放射線の種類によって異なります。国の放射線安全当局は通常、工業用放射線撮影設備の設計、試運転、保守、および検査を規制します。[ 22 ]
多くの場所で、産業放射線技師は、規制当局によって特定の種類の安全装置の使用と二人一組での作業が義務付けられています。場所によっては、産業放射線技師は許可証、免許証の取得、および／または特別な訓練の受講を求められる場合があります。検査を実施する前に、必ず周辺区域から他の人をすべて退避させ、作業員が誤って危険なレベルの放射線に被ばくする可能性のある区域に立ち入らないように対策を講じる必要があります。
安全装備は通常、放射線測定器（ガイガーカウンターやミュラーカウンターなど）、警報線量計または線量率計、ガス封入式線量計、フィルムバッジまたは熱ルミネセンス線量計（TLD）の4つの基本項目から構成されます。これらの各項目の役割を覚える最も簡単な方法は、自動車の計器類と比較することです。
サーベイメーターは、放射線が拾われる速度、つまり割合を測定するため、スピードメーターに例えることができます。適切に校正、使用、保守されていれば、放射線技師はメーター上で現在の放射線被ばく量を確認できます。通常、さまざまな強度に設定でき、放射線技師が放射線源に過剰に被ばくするのを防ぐため、また、放射線撮影作業中に放射線技師が被ばく源の周囲に維持しなければならない境界線を確認するために使用されます。
この警報線量計は、タコメーターに最も近い例えと言えるでしょう。放射線技師が「レッドライン」に達したり、過剰な放射線に被ばくしたりすると警報を発します。適切に校正、作動させ、放射線技師が装着していれば、設定された閾値を超える放射線レベルを計測した際に警報を発します。この装置は、放射線技師が誤って被ばく源に近づくことを防ぐことを目的としています。
ガス充填式線量計は、総被ばく量を測定するという点でトリップメーターに似ていますが、リセットすることができます。これは、放射線技師が定期的に受ける総被ばく量を測定するのに役立つように設計されています。適切に校正、再充填され、放射線技師が身につけていれば、前回の再充填以降にどれだけの放射線に曝されたかを放射線技師は一目で確認できます。多くの州では、放射線技師は被ばく量を記録し、被ばく報告書を作成することが義務付けられています。多くの国では、放射線技師が個人線量計を使用することは義務付けられていません。これは、個人線量計が示す線量率が必ずしも正しく記録されるとは限らないためです。
フィルムバッジ（TLD）は、自動車の走行距離計のようなものです。実際には、頑丈な容器に入った特殊な放射線フィルムです。放射線技師の一定期間（通常は1か月）の総被ばく量を測定するために使用され、規制当局が特定の管轄区域の認定放射線技師の総被ばく量を監視するために利用されます。月末になると、フィルムバッジが提出され、処理されます。放射線技師の総被ばく量に関する報告書が作成され、保管されます。
これらの安全装置が適切に校正、保守、使用されている場合、放射線技師が放射線の過剰被ばくによって負傷することは事実上不可能です。これらの装置のうち1つでも欠けると、放射線技師と周囲の人々の安全が危険にさらされます。サーベイメーターがない場合、受ける放射線量はレートアラームの閾値をわずかに下回る可能性があり、放射線技師が線量計を確認するまでに数時間、低強度の過剰被ばくを検出するためのフィルムバッジが現像されるまでに1か月以上かかる場合があります。レートアラームがない場合、放射線技師の1人が、もう1人の放射線技師が被ばくした線源にうっかり近づいてしまう可能性があります。線量計がない場合、放射線技師は過剰被ばく、あるいは放射線熱傷に気づかない可能性があり、目に見える損傷が生じるまでには数週間かかる場合があります。フィルムバッジがなければ、放射線技師は職業上受ける放射線への長期的な過剰被ばくの影響から身を守るための重要な手段を失うことになり、その結果、長期的な健康問題に苦しむ可能性がある。
放射線技師が、必要以上の放射線に被ばくしないようにするための方法は、時間、距離、遮蔽の3つです。被ばく時間が短いほど、被ばく線量は少なくなります。放射性物質から遠ざかるほど、受ける放射線量は少なくなります。これは主に、被ばく線量の二乗に反比例する法則によるものです。最後に、放射性物質がより効果的に、またはより大量に遮蔽されるほど、検査区域から漏れる放射線量は少なくなります。現在最も一般的に使用されている遮蔽材は、砂、鉛（板状または粒状）、鋼鉄、使用済み（非放射性）ウラン、タングステン、そして状況によっては水です。
産業放射線撮影は、放射線関連職種の中で最も安全性が低いものの1つであるように思われる。これは、原子力産業や病院の作業員と比較して、遠隔地で監督がほとんどない状態で強力なガンマ線源（> 2 Ci）を使用する作業員が多数存在するためと考えられる。 [ 23 ]作業中に存在する放射線レベルのため、多くの放射線技師は、専用の照射ブースや部屋ではなく「屋外」で産業放射線撮影が行われるため、他の人がほとんどいない深夜に作業する必要がある。疲労、不注意、適切な訓練の欠如は、産業放射線撮影事故の最も一般的な3つの要因である。国際原子力機関が言及した「線源紛失」事故の多くは、放射線撮影装置に関係している。線源紛失事故は、相当数の人命損失を引き起こす可能性がある。1つのシナリオは、通行人が放射線線源を発見し、それが何であるかを知らずに家に持ち帰るというものである。[ 24 ]その人はその後まもなく放射線量によって病気になり死亡する。放射線源は彼らの家に残っており、家族の他のメンバーを放射線で照射し続けている。[ 25 ] 1984年3月にモロッコのカサブランカで同様の出来事があった。これは、関連する一連の出来事によって一般市民が放射線源に被曝した、より有名なゴイアニア事故に関連している。