フォトンカウンティングCTで中を視る～人体から電池まで

1896年にW. Rontgen(1901年、ノーベル物理学賞）によって発見されたX線は高い透過性があるため、医学から非破壊検査まで多くの分野で利用されています。その高い透過性を利用して、人体や物体の断層像を得るX線CT（X-ray Computed Tomography)という手法があります。X線CT装置として初めて市場にでたのはG. Hounsfield（1979年、ノーベル生理学・医学賞）によって開発されたEMIスキャナー（1973年）です。EMI社は英国にあったレコード会社です。「なぜレコード会社が医療機器を？」は、技術史の面白いところでしょう。
　ところで、これまでのX線CTはX線の強度のみを測定して画像しています。いわば白黒写真の世界です。ところでX線は波長の短い電磁波ですから、強度のみならず波長の情報もあります。X線の強度と波長（エネルギー）の情報を同時に計測して断層像を得るのがフォトンカウンティングCTです。いわばカラー写真です。カラー写真を見れば果物が熟しているかわかるように、人体の臓器や物体の輪郭だけでなく、物体の物質がわかります。
　図(a)(b)はコイン型リチウム電池の断面をフォトンカウンティングCTで調べた結果です。(a)は新品の電池、(b)は放電した電池です。Li電池の負極は金属Li、正極はMnO2でできており、放電すると負極の金属Liがイオン化し、Liイオンが正極に拡散していきます。正極の部分だけをとりだして解析し、放電状態を数値化したものがSOC(State of Charge)です。SOC100%が充電した状態、SOC0%は放電状態です。新品においては概ね正極全体がSOC100%です。一方、放電状態では負極に近いほうの正極（正極の上側）はSOC0%ですが、負極から遠いほうの正極（正極の下側）では、SOC100％の部分が残っています。
　このようにフォトンカウンティングCTは例えば自動車用電池の非破壊検査技術としの可能性もあります。新しい技術であるので、高エネルギーX線に関する科学の発展にも寄与するでしょう。ビートルズがノーベル賞を生み出すような時代が来るでしょうか。