JP5127313B2 - Inspection system - Google Patents
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Description
本発明は、例えば原子力発電プラントや火力発電プラントやその他における各種設備や機器の構造物例えば原子炉容器、炉内構造物、配管等の壁面に亀裂等の欠陥を検査する検査システムに関するものてある。 The present invention relates to an inspection system for inspecting defects such as cracks in the walls of various facilities and equipment such as nuclear power plants, thermal power plants, and the like, for example, reactor vessels, in-reactor structures, and piping. .
図11で示すように原子力発電プラント等の例えば原子炉容器41の内壁面、炉心42を支持する炉内構造物43の外壁面、原子炉容器41からの配管43の内壁面等の定期点検においては、図示略のCCDカメラ等を投入し、制御コンピュータによる遠隔操作による目視検査が行われている。そして、この遠隔目視検査により検査対象に応力腐食割れ(SCC)等の疑わしい欠陥の箇所が検出された場合には、さらに詳細に検査するために、材料検査が行われる。この材料検査では疑わしい箇所に電子線を照射し、該箇所から発生する特性X線を用いて行う。しかしながら、現状では、従来の検査システムに対して、原子炉容器41内部や配管43内部からさらに効率的に材料検査を行うことが可能な検査システムが要望されている。
As shown in FIG. 11, in a periodic inspection such as an inner wall surface of a
一方、例えば図11中で円Aで囲む部分を拡大して示すように、溶接部49に亀裂等が存在するかどうかの検査の例として、例えば超音波探傷検査装置45から溶接部49に超音波Bを照射し、その反射波Cにより溶接部49の亀裂等を検査する。ただ、この検査の場合、溶接部49では溶接裏波51が存在し、この溶接裏波51による反射波Cが存在していると、欠陥からの反射波Cか溶接裏波51からの反射波Cかの判断が難しいと指摘されている。そのため、従来の検査システムに対して、このような溶接部49等に対して、正確なX線検査を行うことができる検査システムが要望されている。
On the other hand, for example, as shown in an enlarged view of a portion surrounded by a circle A in FIG. 11, as an example of an inspection of whether or not there is a crack or the like in the
なお、この原子炉等での検査装置は、例えば特開平08−211022号公報で提案されている。また、遠隔操作指令に従って自走ロボットを検査対象位置まで自走させ、検査対象に向けてX線を照射し、検査対象を透過したX線を検出する検査装置が例えば特開2004−053475号公報で提案されている。
本発明では、第1に、原子炉容器内壁面、炉内構造物外壁面、配管内壁面等に対し欠陥等がある場合に、その材料組織等について効率的に材料検査を実施可能とすること、第2に、原子炉容器内部や配管内部から例えば溶接部等に欠陥が存在するか、溶接裏波であるか等のX線検査をより高精度に実施可能とすること、を解決すべき課題としている。 In the present invention, first, when there is a defect on the inner wall surface of the reactor vessel, the outer wall surface of the reactor internal structure, the inner wall surface of the piping, etc., the material structure can be efficiently inspected. Secondly, it should be possible to solve from the inside of the reactor vessel and the piping, for example, that X-ray inspection such as whether there is a defect in the welded part or the like or whether it is a welding back wave can be performed with higher accuracy. It is an issue.
本発明第1による検査システムは、搬送ロボットに搭載されて移動制御が可能な検査セットと、遠隔位置から検査セットの操作を制御する制御コンピュータとを含み、上記検査セットは、放射線源としての電界放射型電子エミッタと、X線検出器とを備え、検査に際しては上記検査セットを密封装置により検査対象と共に同一真空空間に密封制御可能としたことを特徴とするものである。 The inspection system according to the first aspect of the present invention includes an inspection set mounted on a transfer robot and capable of movement control, and a control computer that controls the operation of the inspection set from a remote position. The inspection set includes an electric field as a radiation source. A radiation-type electron emitter and an X-ray detector are provided, and the inspection set can be controlled to be sealed in the same vacuum space together with the inspection object by a sealing device at the time of inspection.
上記電界放射型電子エミッタは、陰極表面に電界放射により電子線を放射線として放出するナノ炭素膜を設けてなるものであることが好ましい。 The field emission electron emitter is preferably a cathode surface provided with a nanocarbon film that emits an electron beam as radiation by field emission.
上記ナノ炭素膜は、カーボンナノチューブ、カーボンナノウォール、カーボンナノファイバー、ダイヤモンドライクカーボン、アモルファスダイヤモンド、結晶性ダイヤモンド、グラファィト、フラーレン、針状炭素膜等、微細なnmオーダーの突起を有するものであり、電界印加により電界放射して上記突起から電子線を放出することができる炭素膜である。 The nano-carbon film has fine nanometer-order projections such as carbon nanotubes, carbon nanowalls, carbon nanofibers, diamond-like carbon, amorphous diamond, crystalline diamond, graphite, fullerene, and acicular carbon film. It is a carbon film that can emit an electron beam from the protrusion by emitting an electric field by applying an electric field.
本発明第1では、上記放射線源がナノ炭素膜から電界放射により高密度に電子線を放出する電界放射型電子エミッタで構成されているので、検査対象から発生するX線強度を高くでき、検査装置を小型化することが可能となり、検査対象の存在位置が原子炉容器や配管等の狭隘内部空間で作業員の立ち入りが困難な所であっても検査装置を制御コンピュータの制御により目的とする検査対象位置にセットして検査を実施することができると共に放射線源が電界放射型であるので、検査装置を検査対象位置にセットし電源起動後即座に電子線を照射することが可能となり検査を迅速効率的に実施することができる。 In the first aspect of the present invention, since the radiation source is composed of a field emission type electron emitter that emits electron beams from the nanocarbon film by field emission at high density, the X-ray intensity generated from the inspection object can be increased, and inspection can be performed. The device can be downsized, and the inspection device is controlled by the control computer even if the location of the inspection object is a narrow internal space such as a reactor vessel or piping and where entry of workers is difficult The inspection can be performed at the position to be inspected and the radiation source is a field emission type, so that the inspection apparatus can be set at the position to be inspected and the electron beam can be irradiated immediately after the power is turned on. It can be implemented quickly and efficiently.
本発明第2による検査システムは、搬送ロボットに搭載されて移動制御が可能な検査セットと、遠隔位置から検査セットの操作を制御する制御コンピュータとを含み、上記検査セットは、真空管内部に、X線照射方向線上に錐形に延びる陽極先端部と、この陽極先端部を環状に囲む電界放射型の環状電子エミッタと、上記環状電子エミッタに対し少なくともそのX線照射方向後方位置に配置された電子遮蔽部材とを備え、陽極先端部前方の真空管の管壁にX線透過可能な薄膜からなるX線導出窓を備えたことを特徴とするものである。 An inspection system according to the second aspect of the present invention includes an inspection set mounted on a transfer robot and capable of movement control, and a control computer for controlling the operation of the inspection set from a remote position. An anode tip extending in a conical shape on the line of irradiation direction, a field emission type annular electron emitter surrounding the anode tip in an annular shape, and an electron disposed at least at the rear side in the X-ray irradiation direction with respect to the annular electron emitter And an X-ray derivation window made of a thin film capable of transmitting X-rays on the tube wall of the vacuum tube in front of the anode tip.
本発明第2では、配管等の内部に検査セットを配置し、検査対象にX線を照射し、検査対象を透過したX線を配管等の外部でX線フィルム等に照射し、配管等の溶接部の状態をX線検査できるので、超音波探傷検査で困難とされている配管等の内壁面から突出する溶接裏波と溶接部欠陥との検査判断を正確に行うことができる。本発明第2ではまた、X線を陽極先端部からビーム状に高密度に放出することができるので、検査対象背部に配置したX線フィルムを含むX線撮影装置への入射X線強度を高くでき、検査セットを小型化することが可能となる結果、配管等の狭隘空間にも容易にセットすることができ、さらには、電子エミッタが電界放射型であるので、検査装置を検査対象位置にセットし電源起動後即座に環状陰極から電子放出し、陽極先端部からX線を検査対象に向けて照射することが可能となり検査を迅速効率的に実施することができる。 In the second aspect of the present invention, an inspection set is arranged inside a pipe or the like, X-rays are irradiated to the inspection object, X-rays transmitted through the inspection object are irradiated to an X-ray film or the like outside the pipe, and the like. Since the state of the welded portion can be inspected by X-ray, it is possible to accurately perform the inspection judgment of the weld back wave protruding from the inner wall surface of the pipe or the like, which is considered difficult in the ultrasonic flaw detection inspection, and the welded portion defect. In the second aspect of the present invention, since X-rays can be emitted in a beam form from the tip of the anode in a high density, the incident X-ray intensity to the X-ray imaging apparatus including the X-ray film disposed on the back of the inspection object is increased. As a result, the inspection set can be reduced in size, so that it can be easily set in a narrow space such as a pipe. Furthermore, since the electron emitter is a field emission type, the inspection apparatus is placed at the inspection target position. It is possible to emit electrons from the annular cathode immediately after setting and power-on, and to irradiate X-rays from the tip of the anode toward the inspection object, so that inspection can be performed quickly and efficiently.
本発明の好ましい一態様は、上記環状電子エミッタは、環状陰極表面に電界放射により電子線を放射線として放出するナノ炭素膜を設けることである。 In a preferred embodiment of the present invention, the annular electron emitter is provided with a nanocarbon film that emits an electron beam as radiation by field emission on the annular cathode surface.
本発明の好ましい一態様は、上記陽極先端部後部に導熱部を備えることである。 One preferable aspect of the present invention is to provide a heat conducting part at the rear part of the anode tip part.
本発明の好ましい一態様は、上記電子遮蔽部材は、X線照射方向周りを環状に配置されていることである。 One preferable aspect of the present invention is that the electron shielding member is annularly arranged around the X-ray irradiation direction.
本発明の好ましい一態様は、上記電子遮蔽部材は、環状電子エミッタの内径より小径の内径を有した環状板構造を有する、ことである。 One preferable aspect of the present invention is that the electron shielding member has an annular plate structure having an inner diameter smaller than the inner diameter of the annular electron emitter.
本発明の好ましい一態様は、上記電子遮蔽部材は、環状電子エミッタのX線照射方向両側を該X線照射方向周りを環状に配置されかつ環状電子エミッタの内径より小径の内径を有する一対の環状板部を備える、ことである。 In a preferred aspect of the present invention, the electron shielding member includes a pair of annular electron emitters that are arranged on both sides in the X-ray irradiation direction of the annular electron emitter in an annular shape and have an inner diameter smaller than the inner diameter of the annular electron emitter. It is having a board part.
本発明の好ましい一態様は、上記環状電子エミッタと電子遮蔽部材とが上記陽極先端部に対してX線照射方向前後に移動可能になっていて、上記移動により陽極先端部から放射されるX線束の束径が制御可能になっている、ことである。 In a preferred aspect of the present invention, the annular electron emitter and the electron shielding member are movable forward and backward in the X-ray irradiation direction with respect to the anode tip, and the X-ray flux emitted from the anode tip by the movement. This means that the bundle diameter can be controlled.
本発明の好ましい一態様は、上記検査セットを、検査対象と共に同一空間内に密封装置で覆うと共に該密封装置内部空間の排水および気圧の制御を可能とすることである。 One preferable aspect of the present invention is that the inspection set is covered with a sealing device in the same space together with the inspection target, and drainage and atmospheric pressure of the internal space of the sealing device can be controlled.
本発明の好ましい一態様は、陽極先端部から放射したX線を、検査対象を透過させると共にこの透過したX線(透過X線)を検出することである。 One preferable aspect of the present invention is to transmit the X-rays radiated from the tip of the anode through the inspection object and detect the transmitted X-rays (transmitted X-rays).
本発明の好ましい一態様は、陽極先端部から放射したX線のうち検査対象で反射したX線(反射X線)を検出することである。 One preferable aspect of the present invention is to detect X-rays reflected from the inspection object (reflected X-rays) among the X-rays emitted from the tip of the anode.
本発明の好ましい一態様は、上記検査セットは、制御コンピュータで搬送動作を制御される搬送ロボットに搭載されている、ことである。 One preferable aspect of the present invention is that the inspection set is mounted on a transfer robot whose transfer operation is controlled by a control computer.
本発明の好ましい一態様は、上記陽極先端部の外周斜面のX線照射方向線に対する角度が、環状電子エミッタからの電子線のビーム径よりもターゲットから発生したX線束の束径を小さくする角度に調整されていることである。 In a preferred aspect of the present invention, the angle of the outer peripheral slope of the anode tip portion with respect to the X-ray irradiation direction line is an angle at which the bundle diameter of the X-ray bundle generated from the target is smaller than the beam diameter of the electron beam from the annular electron emitter. It has been adjusted to.
本発明の好ましい一態様は、撮像カメラセットを搬送ロボットに搭載すると共に、制御コンピュータによる遠隔操作指令に従い撮像カメラセットと検査セットとの両セットを検査対象の検査に協同制御することである。 A preferred aspect of the present invention is that the imaging camera set is mounted on the transport robot, and both the imaging camera set and the inspection set are cooperatively controlled for inspection of the inspection object in accordance with a remote operation command from the control computer.
なお、上記「錐形」には円錐形、角錐形、を含む。この場合、全周が錐形に限定されず、部分的に錐形でもよい。上記錐形斜面のプロフィールは先端に向けての縮径割合が一定である直線状に限定されず、先端に向けて縮径割合が連続的またはステップ的に変化する形状(放物線状等)であってもよいし、先端に向けて縮径する針形であっても、錐形状に含むことができる。 The “conical shape” includes a conical shape and a pyramid shape. In this case, the entire circumference is not limited to the conical shape, and may be partially conical. The profile of the conical slope is not limited to a linear shape with a constant reduction ratio toward the tip, but has a shape (parabolic shape, etc.) in which the reduction ratio changes continuously or stepwise toward the tip. Alternatively, even a needle shape with a reduced diameter toward the tip can be included in the cone shape.
上記「環状」は完全に閉じた環状に限定されず、部分環状も含む。 The “annular” is not limited to a completely closed annular shape, and includes a partial annular shape.
上記「錐形頂部」は鋭利な頂部に限定されず、多少の丸み等を含むことができる。 The “conical top” is not limited to a sharp top, and may include some roundness or the like.
本発明の好ましい一態様は、陽極先端部は該陽極先端部より熱容量が大きくかつ陽極先端部の発生熱を導熱して当該陽極先端部を冷却することが可能な導熱材を備えることが好ましい。 In a preferred aspect of the present invention, it is preferable that the anode tip has a heat conducting material having a larger heat capacity than the anode tip and capable of conducting heat generated at the anode tip to cool the anode tip.
本発明の好ましい一態様は、陽極先端部の斜面角度を陽極先端部先端ほど連続指数関数的にまたはステップ的に小さくする構成とすることである。この態様では、環状電子エミッタとターゲット斜面との対向位置を軸方向にずらせることにより、X線束の束径をより小さく集束させたり、その逆に束径を広がらせたりすることができる。 One preferable aspect of the present invention is a configuration in which the slope angle of the anode tip end portion is made smaller in a continuous exponential function or stepwise as the tip end of the anode tip end. In this aspect, by shifting the opposing position of the annular electron emitter and the target inclined surface in the axial direction, the bundle diameter of the X-ray bundle can be focused smaller, or conversely, the bundle diameter can be increased.
陽極先端部と環状電子エミッタとの間に電子加速手段を配置してもよい。環状電子エミッタは中実でも中空でもよい。 Electron acceleration means may be disposed between the anode tip and the annular electron emitter. The annular electron emitter may be solid or hollow.
陽極先端部は中実でも中空でもよい。 The anode tip may be solid or hollow.
本発明第1では、原子炉容器内壁面、炉内構造物外壁面、配管内壁面等に対しより効率的に材料検査を実施することができる。 In the first aspect of the present invention, the material inspection can be carried out more efficiently on the inner wall surface of the reactor vessel, the outer wall surface of the reactor internal structure, the inner wall surface of the pipe, and the like.
本発明第2では、原子炉容器内部や配管内部に検査対象が存在する場合でも当該内部にセットし例えば溶接部に対する検査で内部欠陥か溶接裏波かのX線検査をより高精度に実施可能とすることができる。 In the second aspect of the present invention, even when there is an inspection object inside the reactor vessel or inside the piping, it can be set inside the X-ray inspection of the internal defect or the weld backside with higher accuracy by inspecting the welded part, for example. It can be.
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る検査システムを説明する。 Hereinafter, an inspection system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態1)
図1を参照して、この検査システムは、材料検査を行うために、検査セット1と、撮像カメラセット3と、これらセット1,3を検査対象部位にまで搬送する搬送ロボット5と、制御コンピュータ7と、を備えて構成されている。
(Embodiment 1)
Referring to FIG. 1, in order to perform material inspection, this inspection system includes an inspection set 1, an
実施の形態では説明の都合で、搬送ロボット5に電源等の補助装置類、材料検査に用いる硬度計、各種顕微鏡、機械研磨装置、等を搭載していない例を示すが、搬送ロボット5にこのような装置類が搭載されても、また、搭載されていなくても、実施の形態の検査システムに含むものである。実施の形態では検査対象の種類に限定されないが、例えば原子炉内壁面、炉内構造物外壁面、配管内壁面等である。これらは符号で壁面9とする。
In the embodiment, for convenience of explanation, an example in which auxiliary devices such as a power source, a hardness meter used for material inspection, various microscopes, a mechanical polishing device, and the like are not mounted on the
搬送ロボット5は、検査セット1、撮像カメラセット3、電磁石式吸着部材10、等を搭載している。搬送ロボット5は、外部の制御コンピュータ7に実施の形態では通信/電源ケーブル11で接続され、制御コンピュータ7からの遠隔制御指令に応答して壁面9に沿って搬送すると共に、検査対象位置に検査セット1を搬送すると、撮像カメラセット3、検査セット1の搬送を終了する。通信/電源ケーブル11はガンマ線等の放射線遮蔽/防護被覆処理が施されている。
The
上記検査システムでは、壁面9上を制御コンピュータ7の制御により搬送ロボット5を自走させながら、撮像カメラセット3で壁面9を画像表示し、この画像により遠隔操作目視検査を行うことができる。そして、この遠隔目視検査により壁面9に亀裂等の欠陥が検出された場合は、その原因調査、対策、復旧等のためにさらに亀裂等の検査対象13に対する詳細な検査のため検査セット1が使用される。制御コンピュータ7は、搬送ロボット5の移動制御、検査セット1、撮像カメラセット3、電磁石式吸着部材10の作動を制御する。
In the above inspection system, the image of the
図2、図3を参照して、検査セット1は、検査対象に放射線として電子線を照射する放射線源15と、検査対象13から放出される特性X線(蛍光X線)を検出するX線検出器17とを備える。検査セット1は、放射線源15と検査対象13とを同一真空空間19内に密封する密封装置21と、密封装置21内を真空排気する真空排気装置23と、排水装置24と、を付随して備える。
2 and 3, the examination set 1 includes a
放射線源15は制御コンピュータ7の制御により通信/電源ケーブル11を介して作動電源25から作動電源が供給される。
The
X線検出器17は制御コンピュータ7の制御により通信/電源ケーブル11を介して作動電源25の供給を受けると共に検出出力を制御コンピュータ7に出力する。
The
密封装置21は排水/予備排気室21aと、本排気室21bと、開閉扉21cとを有する。
The sealing
排水装置24は、通信/電源ケーブル11から作動電源25の供給を受けると共に通信/電源ケーブル11から制御コンピュータ7の制御を受けて密封装置21内の排水/予備排気室21aを排水する。
The
真空排気装置23は通信/電源ケーブル11から作動電源25の供給を受けると共に通信/電源ケーブル11から制御コンピュータ7の制御を受けて密封装置21内を真空排気する。真空排気装置23は電磁弁23a,23bで排水/予備排気室21aと、本排気室21bとにつながり、電磁弁23a,23bが閉じて、排水/予備排気室21a内が排水装置24で排水され、電磁弁23aが閉じ、電磁弁23bが開いて排水/予備排気室21aが真空排気され、電磁弁23aが開いて、電磁弁23bが閉じて本排気室21bが真空排気される。
The
密封装置21には真空シール27が装着されている。この真空シール27はゴム製真空シールや磁性流体真空シールを設けることができる。
A
電磁石式吸着部材10は、通信/電源ケーブル11を介して制御コンピュータ7から通電制御され、通電により壁面9に搬送ロボット5を吸着させる。この通電の大小制御により、壁面9に対する搬送ロボット5の吸着力を制御することができるようになっている。搬送ロボット5の壁面9への吸着形態は、上記電磁石式吸着部材10に限定されず、他の吸着形態も含む。電磁石式吸着部材10は耐熱、耐油、耐酸性、耐圧性、耐放射線性の弾性部材の内部に電磁石を備えたものであり、弾性圧縮、弾性復元が可能になっている。電磁石に対する制御コンピュータ7からの制御信号により磁力が可変になっている。
The
搬送ロボット5は、検査セット1や撮像カメラセット(電子顕微鏡や光学顕微鏡類を含む)3等を搭載するための搭載台5aを有し、この搭載台5aには壁面9上を自走するための耐熱、耐油、耐酸性、耐圧性、耐放射線性の複数の前輪5bと複数の後輪5cとが装備されている。これら車輪5b,5cは電磁石式吸着部材10により壁面9に着地していて制御コンピュータ7からの遠隔指令により回転駆動制御されて搬送ロボット5を前進、後退制御可能にしていると共に、電磁石式吸着部材10により図2から図3の状態に検査セット1の後述する密封装置21を壁面9に押し付け可能になっている。
The
密封装置21は図2の状態では、開閉扉21cで分断された真空排気室21aと予備排気室21bとを有している。そして、搬送ロボット5により予備排気室21aが壁面9に図3の状態に押し付けられると、排水/予備排気室21aが排水装置24で排水され、次いで真空排気装置23で予備排気され、この予備排気が完了すると、真空排気室21aが真空排気され、予備排気室21aと真空排気室21aとが共に真空排気されると、両排気室21a,21b間の開閉扉21cが開く。こうして、真空排気室21aと予備排気室21bとが連通し、検査対象13と検査セット1とが同一真空空間19に真空密封された状態を得ることができる。
In the state of FIG. 2, the sealing
この密封装置21の動作のため、密封装置21は壁面9に沿うカバー形状で構成されていて、排水および真空排気時には、上記により密封装置21が壁面9に押し付けられ、真空シール27のシール作用で密封装置21と壁面9との隙間が密封された状態となり、この状態で上記排水および真空排気が行われることで密封装置21内が真空状態とされる。また、密封装置21はカバー形状に限定する趣旨ではない。なお、壁面9内側に排水対象が無い場合は上記排水動作は行われない。もちろん、検査対象位置に水等が存在しない場合では、排水装置24を装備する必要は必ずしもない。
Due to the operation of the sealing
図4で示すように放射線源15は、陰極15a表面に電界放射により電子放出するナノ炭素膜15bを設けた電界放射型の電子エミッタ15Aから構成されている。放射線源15は、さらに、同一ケース15c内に電子線引出/集束電極15d,電子線集束電極15e、電子線加速電極15fを有する。 これら電子エミッタ15A、電子線加速集束器としての電極15d−15fは制御コンピュータ7の制御下、電源5から電圧印加を制御される。
As shown in FIG. 4, the
ナノ炭素膜15bはカーボンナノチューブ、カーボンナノウォール、カーボンナノファイバー、ダイヤモンドライクカーボン、アモルファスダイヤモンド、結晶性ダイヤモンド、グラファィト、フラーレン、針状炭素膜等、微細なnmオーダーの突起を有するものである。放射線源15では、電子線加速電極15fを接地電位にした状態で陰極15aに電源25から直流負電圧を印加すると共に各電極15d−15fで電子エミッタ15Aから検査対象13に電子線を加速照射するように構成されている。
The nanocarbon film 15b has fine projections in the order of nm, such as carbon nanotubes, carbon nanowalls, carbon nanofibers, diamond-like carbon, amorphous diamond, crystalline diamond, graphite, fullerene, and acicular carbon films. In the
壁面9における亀裂等の検査対象13は電子線の照射を受けると、特性X線を発生する。特性X線は元素の原子核を取り巻く内殻電子の遷移により発生するX線であり、元素に固有の幾つかの波長(エネルギ)としてあらわれる。この特性X線の波長と強度とを含むスペクトル測定でX線分析を行う。この測定には各種方式のものがあり、その1つにエネルギ分散型(EDS)がある。X線検出器17には、Si(Li)検出器やシリコンドリフト検出器などの半導体検出器がある。このX線検出器17に入射したX線はそのエネルギに比例した数の電子−正孔対を作るので、これを電流として取り出し、測定することで入射したX線のエネルギを知ることができる。制御コンピュータ7は、X線検出器17から送信されるX線検出信号から材料検査を行う。この材料検査は周知であり詳細しない。
When the
以上の構成を備えた検査システムの動作を説明すると、作業員は、制御コンピュータ7を操作して壁面9上に沿って搬送ロボット5を移動させると共に撮像カメラセット3を作動させて壁面9を撮像し、制御コンピュータ7の表示画面上にその撮像画面を表示する。そして、検査対象13に外観目視検査で亀裂等が存在している疑いがあると判明すると、検査セット1を作動させ、検査セット1の放射線源15から電子線を検査対象13に照射する。検査対象13から特性X線が発生し、この特性X線がX線検出器17で検出され、その検出出力が制御コンピュータ7に送られる。制御コンピュータ7ではその検出出力から検査対象13内部のX線分析画像を表示する。作業員はこのX線分析画像から検査対象13の材料検査を実施する。
The operation of the inspection system having the above configuration will be described. An operator operates the
(実施の形態2)
図5ないし図9に本発明の実施の形態2に係る検査システムを示す。これらの図で図1ないし図4と対応ないし類似する部分には同一の符号を付している。図5は図2に対応する実施の形態2の検査システムの構成を示す図、図6はX線管の断面図、図7はX線管の要部の外観を拡大して示す図である。図8はX線管の動作を説明するための図、図9はX線管から照射するX線の直径を可変にする構成を示す図である。実施の形態2では、X線検査のため、放射線源がX線を照射するX線管により構成されている。
(Embodiment 2)
5 to 9 show an inspection system according to
図5で示すように、実施の形態2の検査システムは、検査セット1と、撮像カメラセット3と、搬送ロボット5と、電磁石式吸着部材10と、制御コンピュータ7と、密封装置21と、排水装置24と、気圧制御装置26と、を備える。
As shown in FIG. 5, the inspection system of the second embodiment includes an inspection set 1, an imaging camera set 3, a
そして、この検査セット1は、X線管15Bにより構成されている。検査システムの作動時には、排水/予備気圧制御室21aが排水装置24で排水され気圧制御装置26で気圧制御された後、本気圧制御室21bが気圧制御され、排水/予備気圧制御室21aと本気圧制御室21bが共に同一気圧に制御されると、両室21a,21b間の開閉扉21cが開く。こうして、密封装置21内空間の気圧が例えば大気圧に制御される。なお、上記密封装置21は、検査対象13の検査位置の気圧(水圧等)が高い場合に、検査セット1を例えば大気圧等の気圧に維持するために用いて好ましく、検査対象13の検査位置の気圧が例えば大気圧であれば、必ずしも必要とするものではない。また、密封装置21は、検査対象13の検査位置に水等が存在する場合に、防水するために密封装置21を用いることができるが、検査セット1等を防水構造とすれば、必ずしも必要とするものではない。
And this test | inspection set 1 is comprised by
図6ないし図8を参照して、X線管15Bは真空管33の構成とされ、X線照射方向線L1方向に長手の円筒直管からなり内部が真空とされており、当該内部に軸状陽極28、環状電子エミッタ29、電子遮蔽部材31を備える。真空管33のX線照射方向側の管壁面にX線透過可能な薄膜からなるX線導出窓33aが設けられている。
6 to 8, the
軸状陽極28はX線照射方向線L1方向に直線的に延びるように配置されている。軸状陽極28の先端部である陽極先端部28aのX線照射方向線L1と同軸前方にX線導出窓33aが位置している。
The
軸状陽極28の先端部は円錐斜面28a2形状をなし電子線衝突によりX線が発生する陽極先端部28aとなる。ターゲット材料は特に限定しない。軸状陽極28の陽極先端部28aの後部側は熱容量が大きくかつ先端部28aでの発生熱を導熱する導熱部28bとなり、また導熱部28bの後部側に図示略の通信/電源ケーブル11が接続され高電圧が印加可能となっている。
The tip of the
陽極先端部28aは、頂部28a1がX線照射方向線L1上に位置し円錐中心線がX線照射方向線L1に一致する円錐形状をなし、その円錐斜面28a2は、X線照射方向線L1に対して所定角度の斜面である。
The
環状電子エミッタ29は、陽極先端部28aのX線照射方向線周りを環状に囲み環状陰極29aの外周面にナノ炭素膜29bを設けて構成されている。
The
ナノ炭素膜29bはカーボンナノチューブ、カーボンナノウォール、カーボンナノファイバー、ダイヤモンドライクカーボン、アモルファスダイヤモンド、結晶性ダイヤモンド、グラファィト、フラーレン、針状炭素膜等、微細なnmオーダーの突起を有するものである。
The
環状電子エミッタ29は、陽極先端部28aとの間の電界印加により電界放射して半径方向内側の陽極先端部28aに向けて電子を放出する。上記電界印加は、陽極先端部28aに例えば電源25から高電位を印加することにより行われる。電位の印加形態は各種あり、本実施の形態は特に限定されない。
The
例えば電源を制御コンピュータ7で制御されるパルス電源で構成し、この制御コンピュータ7の制御でパルス電源から陽極先端部28aに極短パルスを印加してもよい。例えばターゲットに正パルス状電圧+V、環状電子エミッタ29に正パルス状電圧+Vと同期してこの正パルス状電圧+Vと絶対値が同じ大きさの負パルス状電圧−Vを印加するようにしてパルス電源の電圧の大きさを半分に制御可能としてもよい。このパルス状電圧の波形は矩形状波でもよいし、鋸歯状波でもよいし、その他の波形形状でもよい。
For example, the power source may be a pulse power source controlled by the
電子遮蔽部材31は、環状電子エミッタ29のX線照射方向両側に配置されて環状電子エミッタ29が放出する電子のうち軸方向両側方向への電子を遮蔽する電子遮蔽部材であり、X線照射方向両側一対の環状板部31a,31bと両環状板部31a,31bを連設する円筒部31cとを備える。この環状板部31a,31bの内径は、環状電子エミッタ29の内径より小径になっている。電子遮蔽部材31は環状電子エミッタ29と同電位または略同電位が印加される。
The
陽極先端部28aに高パルス状電圧が印加されると、陽極先端部28aと環状電子エミッタ29との間に高電界が印加される。これによって環状電子エミッタ29から陽極先端部28aに向けて電子が電界放射により放出され、この放出した電子が陽極先端部28aの円錐斜面28a2に衝突する。
When a high pulse voltage is applied to the
円錐斜面28a2に電子が衝突すると、該円錐斜面28aからX線が発生する。このX線はX線照射方向線L1方向に直進し、X線導出窓33aから窓外の溶接部等の検査対象13をスポット状に照射する。
When electrons collide with the conical slope 28a2, X-rays are generated from the
この場合、環状電子エミッタ29から放出した電子を電子遮蔽部材31で遮蔽することにより電子を陽極先端部28aに衝突させるが、このとき環状板部31a,31bの対向距離や内径を調整することにより電子を破線で示す軌道の電子を遮蔽し実線で示す軌道の電子のみを陽極先端部28aに広がりが狭い電子線として衝突させる。したがって、電子遮蔽部材31の環状板部31a,31bの内径を環状電子エミッタ29の内径よりさらに小径することにより、環状電子エミッタ29から放出する電子を、より広がりが狭い電子線として陽極先端部28aに衝突させることができる。
In this case, the electrons emitted from the
これにより陽極先端部28aの円錐斜面28a2から発生するX線束の束径を小さく絞り込み可能とし、検査対象13に対してX線照射スポットの形態でX線を照射することができる。
As a result, the bundle diameter of the X-ray bundle generated from the conical slope 28a2 of the
また、陽極先端部28aの円錐斜面28a2の角度を調整することにより、陽極先端部28aの円錐斜面28a2に衝突する電子線のビーム径が同じでも、陽極先端部28aの円錐斜面28a2から発生するX線束の束径をより小さく絞り込み可能としている。
Further, by adjusting the angle of the conical slope 28a2 of the
図9を参照して、環状電子エミッタ29と電子遮蔽部材31とを図9(a)の位置d11にセットすることによりX線束の束径は第1の束径D1に、図9(b)の位置d12にセットすることによりX線束の束径は第2の束径D2(<D1)に、図9(c)の位置d13にセットすることによりX線束の束径は第3の束径D3(<D2)に、それぞれ設定することができる。これにより、検査対象13に対してのX線照射スポット49を任意のスポット径に調整することができる。
Referring to FIG. 9, the bundle diameter of the X-ray bundle is set to the first bundle diameter D1 by setting the
以上の構成を備えた実施の形態2の検査システムの動作を説明すると、作業員は、制御コンピュータ7を操作して壁面9上を搬送ロボット5を移動させると共に撮像カメラセット3を作動させて壁面内を撮像し、制御コンピュータ7の表示画面上にその撮像画面を表示する。そして、検査対象13に溶接部の溶接裏波か欠陥かの疑わしい箇所が存在すると外観目視検査で判明すると、検査セット1を作動させ、検査セット1の電子エミッタ29から陽極先端部28aに電子線を照射して陽極先端部28aから発生するX線を検査対象13に照射する。X線は検査対象13を透過しその背後のX線フィルム26に照射される。作業員は透過X線が照射されたX線フィルムを用いて検査対象13のX線検査を実施してその欠陥の解明を行う。
The operation of the inspection system of the second embodiment having the above configuration will be described. An operator operates the
図10にさらに本発明の実施の形態3を説明すると、この実施の形態3では、陽極先端部28aからのX線を検査対象を透過させるのではなく反射させる。この反射X線をX線CCDカメラ32等で検出するようにしている。こうした場合では、壁面9の壁厚が厚い場合では、X線を透過させず、反射させることにより、検査対象13をより容易にX線検査することができるようになる。
FIG. 10 further describes
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、種々な変更ないしは変形を含むものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various changes or modifications within the scope described in the claims.
1 検査セット
3 撮像カメラセット
5 搬送ロボット
5a 搭載台
5b 前輪
5c 後輪
7 制御コンピュータ
9 壁面
10 電磁石式吸着部材
11 通信/電源ケーブル
13 検査対象
15 放射線源
17 X線検出器
19 真空空間
21 密封装置
23 真空排気装置
24 排水装置
25 電源
27 真空シール
28 軸状陽極
29 環状電子エミッタ
31 電子遮蔽部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inspection set 3 Imaging camera set 5
Claims (10)
上記検査セットは、真空管内部に、X線照射方向線上に錐形に延びる陽極先端部と、この陽極先端部を環状に囲む電界放射型の環状電子エミッタと、上記環状電子エミッタに対して少なくともそのX線照射方向の両側に配置された電子遮蔽部材とを備え、陽極先端部前方の真空管の管壁にX線透過可能な薄膜からなるX線導出窓を備えた、ことを特徴とする検査システム。 An inspection set mounted on the transfer robot and capable of movement control, and a control computer for controlling the operation of the inspection set from a remote location;
The inspection set includes an anode tip extending in a conical shape on the X-ray irradiation direction line, a field emission-type annular electron emitter surrounding the anode tip in a ring shape, and at least the annular electron emitter with respect to the annular electron emitter. An inspection system comprising: an electron shielding member disposed on both sides in the X-ray irradiation direction ; and an X-ray extraction window made of a thin film capable of transmitting X-rays on the tube wall of the vacuum tube in front of the anode tip portion .
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