JP2006118943A - 塩素量導出方法及び塩素量導出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被検体中の塩素量を迅速にかつ非破壊で導出することができる方法を提供することを目的とする。
【解決手段】被検体に電磁波を照射する工程と、前記被検体を透過した電磁波により第１のシンチレータを発光させる工程と、前記第１のシンチレータで発光した光を電気信号に変換すると共に電子増幅させ、電子増幅された電気信号により、電気信号の強度に応じて複数色に発光する第２のシンチレータを発光させる工程と、前記第２のシンチレータで発光した複数色の光の輝度の強度を色別にそれぞれ検出する工程と、前記輝度の強度から前記被検体中の塩素量を導出する工程とを含むことを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、電磁波（短波長の光、紫外線、Ｘ線、γ線）を用いた塩素量導出方法及びその装置に関するものである。

従来、廃油の回収に関しては、塩素を含有している廃油と含有していない廃油とを分別回収するのが困難という状況から、廃油を原料として製造された再生重油の塩素含有が問題視されてきた。再生重油については高温で燃焼するためにダイオキシンの発生はないとされているが、環境保全が声高に叫ばれる近年では、再生重油の塩素含有量を可能な限り低濃度にするために、塩素を含有する廃油と含有しない廃油との分別回収の促進が期待されている。このことから、廃油再生事業者では、使用済み潤滑油の塩素含有量を回収現場で簡易に推定できる塩素分簡易試験法を必要としている。

従来利用されている塩素濃度測定方法としては、質量分析計を用いた方法がある。これは、質量分析計をレーザー発生装置や真空ポンプと組み合わせて使用し、チップ上に置いた０．１マイクロリットル程度と微量な試料から、焼却灰や食品に含まれるダイオキシンなどの化学物質を検出する方法である。

ところで、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）は、絶縁性に優れていることから電気設備等に広く使用されてきているが、現在では新規の製造・使用が禁止されている。ＰＣＢ特措法が制定され、使用者が管理しているものについて処理期限が定められたことから、各地の自治体、企業等で処理施設の建設が進められている。例えば、特許文献１及び特許文献２にＰＣＢ汚染物質の解体方法が記載されている。

ＰＣＢ廃棄物の処理については、法で認められた高温焼却法による処理が一時期実施されたものの、展開にあたっては住民の理解を得られず、事実上処理できない状況であったことから、事業者による保管が長期に渡り実施されてきた。

その後、ＰＣＢ廃棄物が特別管理廃棄物に指定され、保管状況調査が行われた結果、全国で約７％（台数ベース）が不明・紛失という状況であったことから、国レベルで高温焼却法以外の処理基準・技術の評価検討及び法整備が行われ、新たに化学分解処理法が認められた。これを受けて、各種の化学分解処理方法が開発され、事業者におけるＰＣＢ無害化処理が行われてきている。この無害化処理にあたっては処理施設のプロセスにおいてＰＣＢ濃度の分析が必要となる。

このような状況から、ＰＣＢ濃度を迅速・簡易かつ高感度で分析することを目的として、ＧＣ−ＭＳ／ＮＣＩ法が開発された。また、この他にも、ＰＣＢを分析する方法として、国が定めた分析法（以下、公定法と称する）がある。

しかしながら、ＧＣ−ＭＳ／ＮＣＩ法や公定法では、油などの妨害物質の影響を除くために、混在物質からＰＣＢ成分を完全に分離精製しなければならないため、その工程が煩雑で長期間を要し、分析費用も高額になる。このため、無害化処理中の分析には適していない。

このことから、処理施設の製造者などにより、処理施設の現場で迅速・簡易で高感度な分析を行うことを目的として、迅速分析方法の開発が行われてきた。

しかしならがら、これまで開発されてきた方法はいずれも、比較的簡易的ではあるものの、ＰＣＢ成分を分離精製するという前処理が必要なことから、分析工程がなお煩雑であるため、さらに分析手法の簡略化、時間短縮が要望されている。

各メーカー等では、処理施設の現場で日常的なＰＣＢ分析（処理プロセスにおける確認分析）に使用できる、従来の迅速分析法より簡単な分析法の確立に向けて研究が取り組まれ、「ガスクロマトグラフ−負化学イオン化質量分析装置」を用いた新たな分析法が開発されている。

この分析法は、ＰＣＢ成分の構成元素である塩素をイオン化させその塩素イオン量からＰＣＢ成分全体としての濃度を分析する方法で、ＰＣＢ成分を分離精製する必要がないため前処理を簡素化できるという特徴を有している。更に、この方法では、従来ではイオン化を安定させることが困難であったが、質量測定装置への試料注入方法やイオン化温度など、最適条件を見つけ出したことから、公定法では１週間程度、従来迅速法では２〜３時間程度分析に要していた時間を１時間程度に短縮できると言われている。

しかしながら、上記したように、この分析法では、測定試料をサンプリングして分析を行わなくてはならないため、非破壊で容器内部の塩素量を同定することができない。これが、非常に毒性の強いＰＣＢを扱う分野において大きな問題となっている。

ところで、最も一般的な消毒剤として用いられている塩素は、ほとんどの病原性細菌及びウイルスを殺すのに有効である。このため、市営飲料水供給施設では、通常、残留濃度が０．５〜２．０ｐｐｍになるように塩素添加を行っている。塩素添加による消毒効果は、遊離塩素の主要形態がＨＯＣｌであるｐＨ５〜７で最も効果的に現れる。ｐＨが増加するに伴い塩素添加の有効性は減退するため、水のｐＨが高いときに消毒効果を確実にするには、より高濃度の塩素添加が必要となる。ｐＨ７．０〜８．５のときに、短時間（５〜１０分）の接触時間で病原性の細菌やウイルスを確実に破壊するには５ｐｐｍの残留濃度の遊離塩素を維持するように推奨されている。

水中の塩素は不安定であり、濃度は急速に減少する。日光等に曝露したり、撹拌したりすると、塩素の減少がさらに促進されると言われている。このため、塩素の測定にあたっては、サンプリング後すぐに、過剰な光や撹拌を避けて開始しなければならず、サンプルを長期保存することはできない。

水の塩素要求量は水に注入された塩素の量と特定の接触時間、一般に２０分、経過後に残っている塩素の量との差として定義されている。逆浸透（ＲＯ）純水については、化学的汚染物をあまり含んでいないので、塩素要求量は水道水に対する量よりも少ない。一方、塩素は、供給水中や配管システム内における有機物や他の酸化性汚染物と反応することから、配管内にバイオフィルム等が蓄積している古い自動給水装置では、新しく設置した配管よりも塩素要求量が高く、少なくとも最初だけは、多くの塩素を注入しなければならない。すなわち、塩素濃度は、供給水の水質や自動給水装置の大きさ及び条件に依存している。また、配管などを用いて塩素を注入する場合には、配管などの壁や内部に塩素と化学反応する物質が含まれていると、配管内を流れる溶液から塩素が反応体に移行して塩素濃度が変化する場合がある。この場合には、溶液サンプルの分析と配管内の有機物や酸化性汚染物の分析とをそれぞれ行わなければならない。

以上のことから、サンプリングした水では正確な塩素濃度を測定することができないため、配管内を流れる水の塩素濃度を、サンプリングすることなく、迅速に測定することができる方法の開発が要望されている。

ところで、食品業界においても、検査対象の塩素濃度を非破壊で測定することができる方法が求められる。すなわち、食品の塩加減を調整するために用いられる塩分は、バターや醤油などの種々の加工品に含まれている。工場内で生産される食品加工品の場合、一般的に、衛生上密封された無菌状態での工程管理が求められている。このため、これらの食品加工品に含まれる塩分量を、容器に密封された状態のまま非破壊で測定する方法が求められているのである。
特開２００３−３１１２３５号公報 特開２００３−２８５０３６号公報

本発明は、被検体中の塩素量を迅速にかつ非破壊で導出することができる方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の側面によれば、被検体に電磁波を照射する工程と、前記被検体を透過した電磁波により第１のシンチレータを発光させる工程と、前記第１のシンチレータで発光した光を電気信号に変換すると共に電子増幅させ、電子増幅された電気信号により、電気信号の強度に応じて複数色に発光する第２のシンチレータを発光させる工程と、前記第２のシンチレータで発光した複数色の光の輝度の強度を色別にそれぞれ検出する工程と、前記輝度の強度から前記被検体中の塩素量を導出する工程とを含むことを特徴とする塩素量導出方法が提供される。

本発明の他の側面によれば、流動性を有する被検体に電磁波を照射する工程と、前記被検体を透過した電磁波により第１のシンチレータを発光させる工程と、前記第１のシンチレータで発光した光を電気信号に変換すると共に電子増幅させ、電子増幅された電気信号により、電気信号の強度に応じて複数色に発光する第２のシンチレータを発光させる工程と、前記第２のシンチレータで発光した複数色の光を透過画像として観測する際に、前記被検体を流動させ、前記透過画像における被検体の界面の変位速度及び変位量のうちの少なくとも一方から粘性を求めて前記被検体中の塩素量を導出する工程とを含むことを特徴とする塩素量導出方法が提供される。

本発明のさらなる他の側面によれば、被検体に電磁波を照射する線源と、前記電磁波のエネルギーを制御する線源コントローラと、前記被検体を透過した電磁波により発光する第１のシンチレータと、前記第１のシンチレータで発光した光を電気信号に変換すると共に電子増幅させる光増幅器と、電子増幅された電気信号の強度に応じて複数色に発光する第２のシンチレータと、前記第２のシンチレータで発光した複数色の光を画像処理する計算機と、前記複数色の光の輝度の強度を色別にそれぞれ検出する画像処理ユニットと、前記被検体における前記電磁波の透過距離を幾何学的に測定する距離計とを具備することを特徴とする塩素量導出装置が提供される。

本発明のさらなる別の側面によれば、流動性を有する被検体に電磁波を照射する線源と、前記電磁波のエネルギーを制御する線源コントローラと、前記被検体を透過した電磁波により発光する第１のシンチレータと、前記第１のシンチレータで発光した光を電気信号に変換すると共に電子増幅させる光増幅器と、電子増幅された電気信号の強度に応じて複数色に発光する第２のシンチレータと、前記第２のシンチレータで発光した複数色の光を画像処理する計算機と、前記計算機により処理された画像を表示する画像表示ユニット及び前記画像の経時変化を記録する画像記録ユニットを備える画像処理ユニットとを具備することを特徴とする塩素量導出装置が提供される。

本発明によれば、被検体中の塩素量を迅速にかつ非破壊で導出することができる方法及び装置を提供することができる。

以下、本発明の種々の実施形態について説明する。

本発明の第１の側面において、本発明に係る塩素量導出方法は、被検体に電磁波を照射する工程と、前記被検体を透過した電磁波により第１のシンチレータを発光させる工程と、前記第１のシンチレータで発光した光を電気信号に変換すると共に電子増幅させ、電子増幅された電気信号により、電気信号の強度に応じて複数色に発光する第２のシンチレータを発光させる工程と、前記第２のシンチレータで発光した複数色の光の輝度の強度を色別にそれぞれ検出する工程と、前記輝度の強度から前記被検体中の塩素量を導出する工程とを含む。

本発明において、電磁波には、短波長の光、紫外線、Ｘ線、γ線などが含まれる。以下、Ｘ線を例に挙げて説明するが、他の電磁波を用いても同様の効果が得られる。

被検体に照射するＸ線の強度と、被検体を透過したＸ線の強度との関係は、下記の式（１）で表される。

Ｉ＝Ｉ₀ｅ^-μρt …（１）
ここで、Ｉ₀は、被検体を透過する前のＸ線の強度であり、
Ｉは、被検体を透過した後のＸ線の強度であり、
μ（ｃｍ²／ｇ）は、Ｘ線の質量エネルギー吸収係数であり、質量エネルギー吸収係数μは、照射するＸ線のエネルギーに依存する物質固有の定数であり、
ρ（ｇ／ｃｍ³）は、被検体の比重であり、
ｔ（ｃｍ）は、被検体におけるＸ線の透過距離である。

被検体としては、固体物質、液体物質及び気体物質を対象とすることができ、例えば、給水用水、ＰＣＢ等の絶縁油、バター、チーズ、醤油等の加工食品などを挙げることができるが、これらに限られるものではない。

被検体の全体または同一箇所にＸ線を照射すれば、透過距離ｔを一定にすることができることから、透過したＸ線の強度Ｉは、式（１）に示すように、被検体の比重ρと質量エネルギー吸収係数μに依存する。炭素、酸素、水素及び塩素からなる被検体（例えば、ＰＣＢ）では、塩素は他の元素に比べてＸ線の吸収量が大きいため、照射するＸ線のエネルギーを一定にすれば、被検体中に含まれる塩素量に依存してＸ線の透過強度Ｉが変わる。

Ｘ線の透過強度Ｉは、センサを介して検出することができる。より具体的には、センサにおいて、被検体を透過したＸ線を第１のシンチレータに照射して発光させ、この光を電気信号に変換すると共に電子増幅させ、電子増幅された電気信号により、電気信号の強度に応じて複数色に発光する第２のシンチレータを発光させる。この複数色の光の輝度の強度を色別にそれぞれ検出し、得られた輝度の強度の平均値をＸ線の透過強度Ｉとする。ここで、被検体として、容器に収容された状態にあるものをＸ線の透過強度Ｉの検出に供することができる。

センサとしては、例えば、カラーＸ線イメージインテンシファイア（color X-ray image intensifier、以下、Ｉ．Ｉ．と称する）を用いることができる。

式（１）の対数から下記の式（２）を導き出すことができる。

ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ₀）＝−μρｔ …（２）
得られたＸ線の強度Ｉ₀、透過強度Ｉ、透過距離ｔ及び質量エネルギー吸収係数μと式（２）とから得られる被検体の比重ρが、被検体中に含まれる塩素量を示す。

この方法に従えば、被検体がＰＣＢである場合には、被検体中に含まれる塩素量は、ビフェニル基に含まれるＣｌ数を示すことから、ＰＣＢの種類（例えば、三塩化ビフェニル、四塩化ビフェニル、五塩化ビフェニル等）を同定することができる。

被検体が、炭素、酸素、水素及び塩素以外の元素を含む場合（例えば、給水用水、食塩水、加工食品など）や、ＰＣＢと他の物質が混合された絶縁油などの場合には、例えば、以下に説明する方法を用いて塩素濃度を導出することができる。

塩素濃度が既知で、塩素以外の成分が被検体と同じ対照標準を用意し、これについて前述したようにＸ線の透過強度Ｉ（輝度強度の平均値）を検出し、式（２）から吸収係数μρ（質量エネルギー吸収係数μと比重ρとを掛け合わせた値）を求める。かかる測定を、塩素濃度を種々に変更して行い、対照標準についての吸収係数μρに対する塩素濃度の検量線を作成する。前述したように被検体について検出されたＸ線の透過強度Ｉから求められる吸収係数μρを、この検量線に対応させることにより、被検体の塩素濃度を導出することができる。

この方法に従えば、塩分調整された加工食品の場合には、得られた塩素濃度から食品中に含まれる食塩（ＮａＣｌ）濃度を算出することができる。ここで、被検体中に炭素、酸素、水素及び塩素以外の物質、例えば、アミノ酸、その他のミネラル等が含まれていても、塩素量に比較してこれらの含有量は十分に小さいことから、前述したようにＸ線の透過強度Ｉから導出される塩素濃度には有意に影響を及ぼすことはないものと考えることができる。

本発明の第２の側面において、前記被検体における電磁波の透過距離が異なるように、前記被検体の少なくとも異なる２箇所以上に電磁波を照射し、検出した輝度の強度の差から塩素量を導出することが望ましい。

被検体が収容されている容器がＸ線透過率の低い金属からなる場合や、容器の厚みが大きい場合には、かかる容器によるＸ線の吸収量が塩素による吸収量よりも大きくなることがある。この場合には、被検体における透過距離ｔが異なる２箇所以上に、エネルギーを一定にしてＸ線を照射し、それぞれ透過強度Ｉを検出し、この値とこのときの透過距離ｔとをそれぞれ式（２）に代入し、これらの差分から被検体中に含まれる塩素量を導出することができる。なお、この方法に従えば、塩素を含む材料（例えば、塩化ビニル）からなる容器に収容されている被検体についても、塩素量を導出することが可能になる。

本発明の第３の側面において、前記被検体に少なくとも２回以上エネルギーの異なる電磁波を照射し、検出した輝度の強度の差から塩素量を導出することが望ましい。

被検体における透過距離ｔが得られない場合には、被検体の同一箇所に、エネルギーを変更してＸ線を照射し、それぞれ透過強度Ｉを検出する。照射するＸ線のエネルギーを変更すると質量エネルギー吸収係数μも変わることから、それぞれ得られた透過強度Ｉの値とこのときの質量エネルギー吸収係数μとをそれぞれ式（１）に代入し、これらの差分から被検体中に含まれる塩素量を導出することができる。Ｘ線のエネルギーは、Ｘ線源の管電圧を変えることにより変更することができる。エネルギーの異なるＸ線を照射した時の透過強度Ｉの差分を算出する際には、例えば、レントゲン撮影等で使用されているエネルギーサブトラクションの技法を用いることができる。この方法に従えば、例えば、加工食品における食塩の偏りを検出したり、種々の材料を包含する被検体に含まれる塩素量を導出することができる。

本発明の第４の側面において、本発明に係る塩素量導出方法は、流動性を有する被検体に電磁波を照射する工程と、前記被検体を透過した電磁波により第１のシンチレータを発光させる工程と、前記第１のシンチレータで発光した光を電気信号に変換すると共に電子増幅させ、電子増幅された電気信号により、電気信号の強度に応じて複数色に発光する第２のシンチレータを発光させる工程と、前記第２のシンチレータで発光した複数色の光を透過画像として観測する際に、前記被検体を流動させ、前記透過画像における被検体の界面の変位速度及び変位量のうちの少なくとも一方から粘性を求めて前記被検体中の塩素量を導出する工程とを含む。

このときの被検体としては、容器に収容された液体物質（ゲル状の物質を含む）を対象とするものであり、特には、コンデンサ等に収容されたＰＣＢ等の絶縁油を対象とすることができる。Ｘ線の透過画像は、センサを介して観測することができる。かかるセンサには、前述したものと同様なものを用いることができ、このセンサからの複数色の光を透過画像として観測する。各色成分の透過画像を単一のイメージとして観測してもよい。この観測中に、被検体を傾けたり、振動させたりして流動させると、界面の動きを透過画像として観察することができる。このときの界面が平坦に戻るまでの時間（変位速度）や、界面の経時的な形状変化（変位量）から被検体の粘性が得られ、被検体に含まれる塩素の量を導出することができる。特に、ＰＣＢはビフェニル基に含まれるＣｌ数が増えるごとに、その粘性が高くなるという性質を有することから、予め種類が既知であるＰＣＢについて、前述したように液面が平坦に戻るまでの時間や、液面の経時的な形状変化を観測しておき、この結果（対照標準）と被検体で得られた結果とを対比させることにより、ＰＣＢの種類を同定することができる。液面が平坦に戻るまでの時間や、液面の経時的な形状変化の計測と、この結果と対照標準との対比による塩素量の導出には、画像処理装置を用いることができる。

次に、本発明に係る塩素量導出装置について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態を説明するための塩素量導出装置を示す模式図である。

図１に示すように、塩素量導出装置１０は、被検体１にＸ線を照射する線源２と、前記Ｘ線のエネルギーを制御する線源コントローラ３と、センサ４と、センサ４からの複数色の光を画像処理する計算機５と、この複数色の光の輝度の強度を色別にそれぞれ検出する画像処理ユニット６と、被検体１におけるＸ線の透過距離を幾何学的に測定する距離計７とを具備している。センサ４は、被検体１を透過したＸ線により発光する第１のシンチレータと、この第１のシンチレータで発光した光を電気信号に変換すると共に電子増幅させる光増幅器と、電子増幅された電気信号の強度に応じて複数色に発光する第２のシンチレータとを具備している。センサ４としては、前述したＩ．Ｉ．を用いることができる。線源２と線源コントローラ３とは配線を介して接続されており、線源コントローラ３は、配線を介して画像処理ユニット６に接続され、画像処理ユニット６は、配線を介してセンサ４に接続されている。また、画像処理ユニット６には、配線を介して計算機５が接続されている。線源コントローラ３と画像処理ユニット６との間の配線には、距離計７が接続されている。線源コントローラ３には、Ｘ線のエネルギー（線源２の管電圧）だけでなく、Ｘ線の強度（線源２の管電流）やＸ線の照射位置を制御できるものを使用することができる。

測定を行う際には、線源２とセンサ４との間に、被検体１が配置される。被検体１は、容器に収容された状態のものを配置することができる。図１では、被検体１をセンサ４側に配置した例を示したが、被検体１は、線源２とセンサ４との間であれば、いかなる場所に配置してもよい。被検体１をセンサ４に近接して配置すると、得られる輝度をより鮮明にすることができる。

この塩素量導出装置１０は、以下に説明するように用いることができる。

まず、被検体１を所定の位置に設置する。次に、Ｘ線のエネルギーや照射位置を線源コントローラ３により調整し、被検体１に線源２からＸ線を照射する。被検体１を透過したＸ線は、センサ４内において、第１のシンチレータを発光させ、この光は光増幅器で電気信号に変換されると共に電子増幅され、第２のシンチレータが、この電子増幅された電気信号の強度に応じて複数色に発光する。この複数色の光を計算機５により画像処理し、これらの輝度の強度を画像処理ユニット６で色別に検出する。さらに、画像処理ユニット６において、色成分ごとの輝度の強度の平均値、すなわち、Ｘ線の透過強度Ｉを算出させる。このとき、被検体１におけるＸ線の透過距離ｔを距離計７により幾何学的に測定しておく。

このようにして得られたＸ線の透過強度Ｉ及びＸ線の透過距離ｔと、質量エネルギー吸収係数μとから、前述したように被検体１の塩素量を導出することができる。これらの計算には、計算機５を用いることができる。

また、被検体１におけるＸ線の透過距離ｔが様々になるように線源コントローラ３によりＸ線の照射位置を変更し、前述したように、それぞれ検出された透過強度Ｉとこのときの透過距離ｔから計算機５に塩素量を導出させることができる。

さらに、照射されるＸ線のエネルギーが様々になるように線源コントローラ３により線源２の管電圧を変更し、前述したように、それぞれ検出された透過強度Ｉとこのときの質量エネルギー吸収係数μから計算機５に塩素量を導出させることができる。

図１では、線源コントローラ３と画像処理ユニット６と距離計７とが、それぞれ配線で接続されている例を示したが、これらの装置のうちの少なくとも２つ以上が一体型に構成されていてもよい。また、画像処理ユニット６と計算機５とが、一体型に構成されていてもよい。

前記計算機は、前記被検体から得られる輝度の強度と、塩素以外の成分が前記被検体と同じであり、かつ塩素量が既知の対照標準から得られる輝度の強度との差から前記被検体中の塩素量を導出するものであることが望ましい。

特に、Ｘ線の場合、吸収係数μρ（質量エネルギー吸収係数μと被検体の比重ρとを掛け合わせた値）は、Ｘ線管の線質や散乱線などといった測定条件に応じて変わることがある。すなわち、実効的な吸収特性が測定条件によって異なる場合があることから、測定条件を一定にし、前述したように対照標準についての吸収係数μρと塩素濃度との関係（例えば、検量線）を予め計算機に取り込んでおき、これと被検体について得られた吸収係数μρを対応させることにより、被検体の塩素濃度を導出することができる。これにより、より正確な塩素濃度を導出することができる。これに対して、γ線の場合には、質量エネルギー吸収係数μは理論値と一致するものと仮定することができる。

次に、被検体が大きな容器に入っている場合につい、図２を参照して説明する。

前記被検体が角柱状容器内に収容されているものであって、前記線源は、前記電磁波が前記容器の断面または横断面の中心線上近傍から前記容器の角部に向かって斜めに照射されるように設置されており、前記画像処理ユニットに前記被検体における前記電磁波の透過距離が異なる２つ以上の輝度の強度を検出させることが望ましい。

例えば、厚板からなる角柱状のドラム缶に被検体が収容されている場合には、被検体の真横側や、上側あるいは下側からＸ線を照射すると、Ｘ線を透過させるために大きなエネルギーや強度が必要となる。図２に示すように、容器の角部を斜め方向に透過するようにＸ線を照射することにより、エネルギーや強度を大きくすることなくＸ線を透過させることができる。線源２Ａは、容器の底面側からＸ線を照射した場合を示している。一方、線源２Ｂは、容器の上面側からＸ線を照射した場合を示している。図２中、矢印は、Ｘ線の照射方向を示す。被検体が液体物質である場合、線源２Ｂの位置からＸ線を照射すれば、容器内の被検体の液面２１の状況も把握することができる。線源２Ａ，２Ｂは、容器の上下方向の中心線上近傍に設置することがより好ましい。

このような線源２Ａあるいは線源２Ｂを用いれば、図２に示すように、線源の位置を変えることなく、透過距離ｔが異なる２つ以上のＸ線の透過強度Ｉを検出することができるため、これらの透過強度Ｉとこのときのそれぞれの透過距離ｔとから前述したように塩素量を導出することができる。

図２においては、容器の垂直方向の断面を示しているが、容器の水平方向の断面においても同様のことが言える。すなわち、容器の水平方向の断面において、容器の中心線上の近傍に線源を設置し、ここから容器の角部に向かって斜めにＸ線を照射させることにより図２で説明したのと同様な効果が得られる。

次に、被検体が容器内を流動している場合について、図３及び図４を参照して説明する。

前記被検体が、電磁波の入射側と透過側とに前記電磁波の透過率が高い材料からなる窓が備えられた容器内に収容されているものであることが望ましい。

例えば、被検体が配管内を流れる場合には、図３に示すように、その配管３１に、Ｘ線の入射側と透過側とに透過率の高い材料からなる窓３２を設けることが望ましい。この際、図３に示すように、窓を設ける部分が他の部分よりも径が小さくなるようにしてＸ線の透過距離ｔを短縮することがより好ましい。このようにして設けられた窓３２を透過するようにＸ線を照射することにより、Ｘ線のエネルギーや強度を大きくすることなく、優れた精度で塩素量を導出することが可能になる。また、窓を設ける代わりに、配管の一部分をＸ線透過率の高い材料から形成するようにしてもよい。Ｘ線透過率の高い材料としては、炭素系材料、樹脂、ベリリウムを挙げることができる。

また、被検体が厚肉配管内を流れる場合には、図４に示すように、その配管４１の一部を角柱状にして、その角部を斜めに透過するようにＸ線を照射することにより、図２で説明したような効果を得ることができる。

本発明のさらなる実施形態に係る塩素量導出装置を、図５を参照して説明する。

図５に示す塩素量導出装置５０は、画像処理ユニット５１が、計算機５２により処理された画像を表示する画像表示ユニット５３と、前記画像の経時変化を記録する画像記録ユニット５４とを備え、距離計が接続されていないこと以外には、図１に示す塩素量導出装置１０と同じ構成になっている。

この塩素量導出装置５０によれば、被検体１を傾けたり、振動させたりしながら、計算機５２により処理された透過画像を画像表示ユニット５３に表示させて観測することができる。同時に、画像記録ユニット５４により、この透過画像の経時変化を記録することができる。これにより、被検体の液面が平坦に戻るまでの時間や、液面の形状変化から被検体の粘性を求めることができ、前述したように被検体に含まれる塩素量を導出することができる。これらの計算には、計算機５２を用いることができる。

前記線源が、短時間間隔で前記電磁波を照射する高速パルス線源であって、かつ前記画像処理ユニットが、前記線源のパルス信号と同期を取る同期回路及び前記同期回路に対応した受光素子を具備することが望ましい。

これにより、高速パルス線源からＸ線を照射し、この線源と同期を取って透過画像を取得することができるため、液面の経時変化を静止画として捉えることができる。このため、被検体１を傾斜させた際の液面が平坦に戻るまでの時間や、液面の経時的な形状変化を静止画像として観察し、対照標準と比較することができ、より正確に塩素量を導出することが可能になる。対照標準について得られた画像データを画像記録ユニット５４に取り込んでおき、計算機５２において、対照標準の画像データと被検体１について得られた画像とを比較し、この差分から被検体１の粘性を求め、塩素量を導出させることも可能である。

また、工場内を流れる被検体のインライン検査や、配管内を流れる被検体の検査のために使用することもできる。かかる装置を用いれば、動いている被検体の画像を静止画として処理することができるため、より正確に輝度の強度を検出し、塩素量を導出することが可能になる。この場合には、高速パルス線源を用いてＸ線をパルス照射しながら、画像処理を連続的に行うようにしてもよい。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

［実施例］
以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。

実施例で用いた塩素量導出装置の模式図を図６に示す。塩素量導出装置６０は、画像処理ユニット６１が、モニタ（画像表示ユニット）６２、イメージプロセッサ（画像記録ユニット）６３及び線源コントローラ６４が一体型に形成されたものであり、これに、さらにセンサコントローラ６５が一体型に備え付けられ、かつ配線を介して計算機６６が接続されているものである。センサ４は、第１のシンチレータ４ａ、第２のシンチレータ４ｂ及び光増幅器４ｃを備え、さらに、光電変換機４ｄを具備している。以上説明したこと以外には、塩素量導出装置６０は、図５に示した装置と同様な構成になっている。図６中、矢印はＸ線の照射方向を示す。線源１には、Ｘ線源を用い、センサ４には、株式会社東芝製カラーイメージインテンシファイヤ（Ｉ．Ｉ．）を用いた。Ｘ線のエネルギーに相当する管電圧及び強度に相当する管電流は、線源コントローラ３にて調整した。センサ４の出力や感度、測定エリアは、センサコントローラ６５にて調整した。

（実施例１〜５）
ガラス製の同じ円筒状のビンを５つ用意し、それぞれ、三塩化ビフェニル（以下、実施例１の被検体と称する）、四塩化ビフェニル（以下、実施例２の被検体と称する）、五塩化ビフェニル（以下、実施例３の被検体と称する）、三塩化ベンゼンを含む五塩化ビフェニル（以下、実施例４の被検体と称する）、塩素を含まない絶縁油（以下、実施例５の被検体と称する）を入れ、それぞれ樹脂製のキャップで密閉した。これらの被検体を図７に示すように、センサ４の前に並べ、塩素量導出装置６０を起動させた。この際、透過画像のグレースケールの輝度強度が８ビット２５６段階のうち１００前後になるように管電圧及び管電流を制御した。このとき、ユニット６２で表示された画像を図８の（Ａ）及び（Ｂ）に示す。図８の（Ａ），（Ｂ）では、各色成分ごとの透過画像を単一のイメージとして示した。図８の（Ａ）は、左から、実施例４の被検体、実施例３の被検体、実施例２の被検体、実施例１の被検体、実施例５の被検体の順に配置したときの画像である。一方、図８の（Ｂ）は、左から、実施例４の被検体、実施例３の被検体、実施例５の被検体、実施例１の被検体、実施例２の被検体の順に配置したときの画像である。センサ４から得られる画像は、透過輝度が明るくなるネガ画像と、逆に透過輝度が暗くなるポジ画像とがあるが、図８の（Ａ），（Ｂ）では後者の画像（Ｘ線の透過量が多いところが暗くなる画像）を示す。

図８の（Ａ）及び（Ｂ）より、実施例４の被検体、実施例３の被検体、実施例２の被検体、実施例１の被検体、実施例５の被検体の順に、すなわち、被検体に含まれる塩素量が減少するに従って透過画像が暗くなっていくことが確認された。

この画像データから、カラー信号をＲ成分（赤色成分）、Ｇ成分（緑色成分）、Ｂ成分（青色成分）としてそれぞれ取り出し、その輝度強度を図９に示す。図９において、横軸はサンプルの位置を示し、縦軸は、輝度強度を示す。図９の（Ａ）は、図８の（Ａ）の配置に対応するものであり、図９の（Ｂ）は、図８の（Ｂ）の配置に対応するものである。また、Ｒ，Ｇ，Ｂ成分の輝度強度の平均値をグレースケールとして図９の（Ａ），（Ｂ）にそれぞれ併記する。

図９から、塩素を含まない絶縁油（実施例５の被検体）の輝度が一番低く、実施例１の被検体、実施例２の被検体、実施例３の被検体、実施例４の被検体の順に輝度が高くなっていくのが確認された（ポジ画像のため、Ｘ線透過量が多いほど輝度は低くなっている）。このように、測定条件を一定にすれば、ＰＣＢの種類に応じて異なる輝度強度が得られることから、被検体の輝度強度の結果からＰＣＢの種類が同定可能であることを確認できた。

（実施例６，７）
次に、水平に配置した実施例６の被検体の画像を図１０の（Ａ）に示し、傾斜させて配置した実施例７の被検体の画像を図１０の（Ｂ）に示す。実施例６，７の被検体としては、コンデンサーに収容された絶縁油としてのＰＣＢ（三塩化ビフェニル）を用いた。測定条件は、透過画像の倍率を変更した以外には、実施例１と同様にした。

図１０の（Ａ），（Ｂ）から、被検体の液面２１がはっきりと写っているのが確認できる。図１０の（Ａ），（Ｂ）において、実施例６，７の被検体共に、液面は水平な状態にある。実施例６の状態にある被検体を傾斜させると、液面が波打ち、実施例７の状態に落ち着くまでに時間を要する。この液面の動きを画像処理し、液面が水平な状態になるまでの時間を対照標準と比較することにより粘性を求め、得られた粘性からＰＣＢの種類を同定することができる。ＰＣＢに含まれる塩素量が多いほど粘性は高くなり、水平な状態に安定するまでに要する時間が長くなるという傾向が得られた。

なお、流動性を有する被検体の粘性は、検出した液面の回復時間に基いて求めるが、さらに、液面の上下変位量の検出結果をも考慮して求めることができる。このようにすると、粘性の算出精度が向上する。また、液面の流動を複数の静止画像として処理して画像記録ユニットに取り込み、液面の上下変位量を対照標準と比較することにより、液面の上下変位量の検出結果のみから粘性を求めたり、ＰＣＢの種類を同定することも可能である。この際には、高速パルス線源と、同期回路及び受光素子とを用いるとより正確な上下変位量を検出することが可能になる。

（実施例８〜１２）
実施例８の被検体として濃度１．０質量％の塩化ナトリウム水溶液を用意し、実施例９の被検体として濃度２．５質量％の塩化ナトリウム水溶液を用意し、実施例１０の被検体として濃度５．０質量％の塩化ナトリウム水溶液を用意し、実施例１１の被検体として濃度７．５質量％の塩化ナトリウム水溶液を用意し、実施例１２の被検体として濃度１０質量％の塩化ナトリウム水溶液を用意した。これらの被検体を、サイズが種々異なるガラス製の角柱状容器に収容することにより透過距離ｔを変更した以外には、実施例１と同様にしてＸ線透過強度Ｉを測定した。この結果を図１１に示す。図１１において、縦軸がＸ線透過強度Ｉを示し、横軸が透過距離ｔ（ｃｍ）を示す。なお、センサ４で得られたＲ，Ｇ，Ｂ成分の輝度強度の平均値（グレースケールの輝度強度）を、Ｘ線透過強度Ｉとした。

次に、透過距離ｔを２ｃｍとした時の実施例８〜１２の被検体のＸ線透過強度Ｉを上記（２）式に代入することにより得られた吸収係数μρの結果を、図１２に示す。図１２において、縦軸は塩化ナトリウム水溶液の濃度（質量％）を示し、横軸は吸収係数μρ（ｃｍ^-1）を示す。

図１２から明らかなように、被検体の塩化ナトリウム濃度、すなわち塩素濃度と、吸収係数μρとは、比例関係にあることが分かる。このことから、濃度が不明である塩化ナトリウム水溶液のＸ線透過強度Ｉを測定すれば、図１２の結果から塩化ナトリウム濃度を算出でき、この水溶液の塩素濃度（塩素量）を導出可能であることが確認できた。

本発明に係る塩素量導出装置の一実施形態を説明するための模式図。 線源の設置場所とＸ線照射方向を説明するための模式図。 被検体を収容する容器の一例である配管を説明するための断面図。 図４の（Ａ）は、被検体を収容する容器の他の例である配管の長手方向の断面図、図４の（Ｂ）は、図４の（Ａ）のIV−IV線に沿った断面図。 本発明に係る塩素量導出装置の他の実施形態を説明するための模式図。 実施例１の塩素量導出装置を説明するための模式図。 実施例１〜５の被検体の配置を説明するための写真。 図８の（Ａ）は、実施例４，３，２，１，５の順で並べた被検体のＸ線透過画像写真、図８の（Ｂ）は、実施例４，３，５，１，２の順で並べた被検体のＸ線透過画像写真。 図９の（Ａ）は、図８の（Ａ）の被検体の輝度強度を示す点グラフ図、図９の（Ｂ）は、図８の（Ｂ）の被検体の輝度強度を示す点グラフ図。 図１０の（Ａ）は、容器を水平に配置したときの被検体のＸ線透過画像写真、図１０の（Ｂ）は、容器を傾斜させて配置したときの被検体のＸ線透過画像写真。 透過距離ｔとＸ線透過強度Ｉとの関係を示す特性線図。 吸収係数μρと塩素濃度（塩素量）との関係を示す特性線図。

符号の説明

１…被検体、２，２Ａ，２Ｂ…線源、３，６４…線源コントローラ、４…センサ、４ａ…第１のシンチレータ、４ｂ…第２のシンチレータ、４ｃ…光増幅器、４ｄ…光電変換機、５，５２，６６…計算機、６，５１，６１…画像処理ユニット、７…距離計、１０，５０，６０…塩素量導出装置、２１…液面、３１，４１…配管、３２…窓、５３…画像表示ユニット、５４…画像記録ユニット、６２…モニタ（画像表示ユニット）、６３…イメージプロセッサ（画像記録ユニット）、６５…センサコントローラ。

Claims (10)

1. 被検体に電磁波を照射する工程と、
   前記被検体を透過した電磁波により第１のシンチレータを発光させる工程と、
   前記第１のシンチレータで発光した光を電気信号に変換すると共に電子増幅させ、電子増幅された電気信号により、電気信号の強度に応じて複数色に発光する第２のシンチレータを発光させる工程と、
   前記第２のシンチレータで発光した複数色の光の輝度の強度を色別にそれぞれ検出する工程と、
   前記輝度の強度から前記被検体中の塩素量を導出する工程と、
   を含むことを特徴とする塩素量導出方法。
2. 前記被検体における電磁波の透過距離が異なるように、前記被検体の少なくとも異なる２箇所以上に電磁波を照射し、検出した輝度の強度の差から塩素量を導出することを特徴とする請求項１記載の塩素量導出方法。
3. 前記被検体に少なくとも２回以上エネルギーの異なる電磁波を照射し、検出した輝度の強度の差から塩素量を導出することを特徴とする請求項１記載の塩素量導出方法。
4. 流動性を有する被検体に電磁波を照射する工程と、
   前記被検体を透過した電磁波により第１のシンチレータを発光させる工程と、
   前記第１のシンチレータで発光した光を電気信号に変換すると共に電子増幅させ、電子増幅された電気信号により、電気信号の強度に応じて複数色に発光する第２のシンチレータを発光させる工程と、
   前記第２のシンチレータで発光した複数色の光を透過画像として観測する際に、前記被検体を流動させ、前記透過画像における被検体の界面の変位速度及び変位量のうちの少なくも一方から粘性を求めて前記被検体中の塩素量を導出する工程と、
   を含むことを特徴とする塩素量導出方法。
5. 被検体に電磁波を照射する線源と、
   前記電磁波のエネルギーを制御する線源コントローラと、
   前記被検体を透過した電磁波により発光する第１のシンチレータと、
   前記第１のシンチレータで発光した光を電気信号に変換すると共に電子増幅させる光増幅器と、
   電子増幅された電気信号の強度に応じて複数色に発光する第２のシンチレータと、
   前記第２のシンチレータで発光した複数色の光を画像処理する計算機と、
   前記複数色の光の輝度の強度を色別にそれぞれ検出する画像処理ユニットと、
   前記被検体における前記電磁波の透過距離を幾何学的に測定する距離計と、
   を具備することを特徴とする塩素量導出装置。
6. 前記計算機が、前記被検体から得られる輝度の強度と、塩素以外の成分が前記被検体と同じであり、かつ塩素量が既知の対照標準から得られる輝度の強度との差から前記被検体中の塩素量を導出することを特徴とする請求項５記載の塩素量導出装置。
7. 前記被検体が角柱状容器内に収容されているものであって、前記線源は、前記電磁波が前記容器の断面または横断面の中心線上近傍から前記容器の角部に向かって斜めに照射されるように設置されており、前記画像処理ユニットに前記被検体における前記電磁波の透過距離が異なる２つ以上の輝度の強度を検出させることを特徴とする請求項５記載の塩素量導出装置。
8. 前記被検体が、電磁波の入射側と透過側とに前記電磁波の透過率が高い材料からなる窓が備えられた容器内に収容されているものであることを特徴とする請求項５または６記載の塩素量導出装置。
9. 流動性を有する被検体に電磁波を照射する線源と、
   前記電磁波のエネルギーを制御する線源コントローラと、
   前記被検体を透過した電磁波により発光する第１のシンチレータと、
   前記第１のシンチレータで発光した光を電気信号に変換すると共に電子増幅させる光増幅器と、
   電子増幅された電気信号の強度に応じて複数色に発光する第２のシンチレータと、
   前記第２のシンチレータで発光した複数色の光を画像処理する計算機と、
   前記計算機により処理された画像を表示する画像表示ユニット及び前記画像の経時変化を記録する画像記録ユニットを備える画像処理ユニットと、
   を具備することを特徴とする塩素量導出装置。
10. 前記線源が、短時間間隔で前記電磁波を照射する高速パルス線源であって、かつ
    前記画像処理ユニットが、前記線源のパルス信号と同期を取る同期回路及び前記同期回路に対応した受光素子を具備するものであることを特徴とする請求項９記載の塩素量導出装置。

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