CN103499592A

CN103499592A - 透射x射线分析装置

Info

Publication number: CN103499592A
Application number: CN201310055104.8A
Authority: CN
Inventors: 的场吉毅
Original assignee: SEIKO NANOTECHNOLOGY Inc
Current assignee: SEIKO NANOTECHNOLOGY Inc; Hitachi High Tech Science Corp
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2033-02-21
Also published as: US9001966B2; KR101874133B1; JP5875403B2; US20130216024A1; JP2013170924A; KR20130096180A; CN103499592B

Abstract

本发明提供一种透射X射线分析装置，其在利用TDI传感器检测样品的透射X射线像时，能够容易且在宽范围内调整TDI传感器的累加级数。一种检测带状连续的样品（100）的透射X射线像的透射X射线分析装置1，其具备：时间延迟积分方式的TDI传感器（14）；与TDI传感器相向配置的X射线源（12）；一对支承辊（31、32），其在TDI传感器和X射线源之间沿连结TDI传感器和X射线源的检测方向S离开TDI传感器而配置，并保持TDI传感器和样品之间的间隔为固定的同时，将样品输送到TDI传感器的检测位置；一对外侧辊（51、52），其沿输送方向L分别配置于支承辊更外侧并输送样品。沿检测方向，相邻的支承辊和外侧辊配置于不同的位置，在一对支承辊之间对样品施加张力。

Description

透射X射线分析装置

技术领域

本发明涉及一种透射X射线分析装置，其利用时间延迟积分(TDI)方式的传感器可测定样品的透射X射线。

背景技术

以往，利用X射线透射成像来进行样品中异物的检测、元素的浓度不均的检测。作为这样的X射线透射成像的方法，已知有通过荧光板等将样品的透射X射线转换为荧光并利用摄像元件（电荷耦合元件：CCD（Charge Coupled Devices））检测该荧光的方法。然而，作为利用CCD检测的方法，有以下方法：利用沿一个方向排列多个摄像元件的线传感器，对样品进行扫描而接连地取得线状的图像，并获得样品的二维图像。

然而，在样品向输送方向的移动速度变快时，电荷向线传感器累积时间将变短，从而当线传感器的灵敏度低时S/N比下降。由于这样的情况，利用TDI（Time Delay and Integration）传感器，其沿输送方向平行排列多个（级）线传感器，并将累积于一个线传感器的电荷输送到相邻的下一个线传感器。在TDI传感器中，累积于第一级线传感器的电荷输送到第二级线传感器，在第二级线传感器中，累加从第一级传感器输送来的电荷及自身受光而累积的电荷并输送到第三级线传感器。这样，在各线传感器中，依次累加从前级线传感器输送的电荷，并输出输送到最终级线传感器的累积电荷。

这样地，在TDI传感器中，级数为T时相比于单一线传感器累积T倍的电荷，对比度成为T倍且噪声减少，从而能进行高速测定且提高S/N比。

另一方面，例如，锂离子电池的电极是通过由卷绕辊状的集电体金属箔并涂敷电极材料来连续制造的。因此，在通过X射线透射成像对该长条状的电极进行异物检测时，利用输送辊在X射线源和传感器之间连续输送电极来进行检测（专利文献1）。

专利文献

专利文献1：日本特开2004-614793号公报（图4）。

发明内容

而且，上述那样的TDI传感器相比于线传感器灵敏度要高，但在样品通过多级TDI传感器为止的两者之间的距离改变固定量时，样品的给送速度和TDI传感器上的透射图像的给送速度相差较大而产生检测位置的偏移，从而应检测点分散。此时，存在电荷累加变得不能顺利进行、累加的图像变模糊、能够检测的最小尺寸变大、检测精度降低变得显著这类问题。

特别是，在利用输送辊来输送如锂离子电池的电极那样的带状连续的样品并以TDI传感器来测定透射X射线时，会有样品以翻转的（ばたついた）状态输送到TDI传感器的情况，从而上述问题变为显著。

本发明是为解决上述问题而做出的，提供一种透射X射线分析装置，其保持利用输送辊来带状连续地输送的样品与TDI传感器之间的距离为固定，并提高检测精度。

为解决上述课题，本发明的透射X射线分析装置是检测带状连续地向既定的扫描方向移动的样品的透射X射线像的透射X射线分析装置，其具备：TDI传感器，其为时间延迟积分方式的TDI传感器，所述时间延迟积分方式的TDI传感器二维状地具备读出对来源于所述透射X射线像的图像进行光电转换而产生的电荷的多个摄像元件，所述TDI传感器在所述扫描方向上多级排列在与所述扫描方向垂直的方向上排列所述摄像元件的线传感器，并将累积于一个线传感器的电荷向相邻的下一个线传感器输送；X射线源，其与所述TDI传感器相向而配置；一对支承辊，其在所述TDI传感器和所述X射线源之间，沿连结所述TDI传感器和所述X射线源的检测方向离开所述TDI传感器而配置，保持所述TDI传感器和所述样品之间的间隔为固定并且输送所述样品到所述TDI传感器的检测位置；以及一对外侧辊，其分别沿所述扫描方向配置于所述支承辊更外侧，且输送所述样品。沿所述检测方向，相邻的所述支承辊和所述外侧辊配置于不同位置，在所述一对支承辊之间对所述样品施加张力。

根据该透射X射线分析装置，因为样品是在通过支承辊施加了张力的状态下通过TDI传感器，所以不存在样品在翻转的状态下输送到TDI传感器的情况，保持样品和TDI传感器的沿检测方向的距离为固定，使能检测的最小尺寸变微细，从而能够提高检测精度。

所述一对支承辊也可以安装于所述TDI传感器。

这样，能够正确地保持支承辊和TDI传感器的沿检测方向的距离。

根据本发明，不存在样品在翻转状态下输送到TDI传感器的情况，保持样品和TDI传感器的检测方向的距离为固定，使能检测的最小尺寸变微细，从而能够提高透射X射线的检测精度。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的透射X射线分析装置的结构的框图；

图2是示出利用TDI传感器的时间延迟积分处理方法的一个例子的图；

图3是示出改变样品通过各辊的位置的变形例的图；

图4是示出改变各辊的配置状态及样品通过各辊的位置的变形例的图；

图5是示出改变各辊的配置状态及样品通过各辊的位置的另一个变形例的图。

标号说明

1 透射X射线分析装置；12 X射线源；14 TDI传感器；14a～14h 线传感器；31、32 1对支承辊；51、52 一对外侧辊；100 样品；101 异物；L 输送方向；S 检测方向。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是示出本发明的实施方式中的透射X射线分析装置1的结构的框图。

透射X射线分析装置1具备有：X射线源12；TDI(Time Delay and Integration)传感器14；荧光板16，其配置于TDI传感器14和样品100之间，并将来自样品100的透射X射线12x转换为荧光(可见光图像)；框体18，其收纳TDI传感器14和荧光板16；一对支承部18s，其从框体18的两侧端朝X射线源12分别向下方延伸；一对支承辊31、32，其由各支承部18s轴支撑；以及一对外侧辊51、52，其输送样品100；以及控制单元60。

样品100是带状连续的片状或长条状，并可通过支承辊31、32以及外侧辊51、52向输送方向L(从图1的左到右)移动。另外，样品100例如是在锂离子电池的正极使用的Co酸锂电极板。

这里，X射线源12配置于样品100的下方，X射线从X射线源12向上方放射并透射样品100之后，经由荧光板16转换为可见光图像。然后，该图像由样品100上方的TDI传感器14接收。然后，从X射线源12不断地放射X射线，并对移动的样品100连续地进行X射线分析。

控制单元60由计算机构成，包含CPU、ROM、RAM等，可执行既定的计算机程序，同时进行从X射线源12照射X射线、利用TDI传感器14的可见光图像的接收以及输出处理等的全体处理。

另外，透射X射线分析装置1检测样品100中的异物101（例如Fe）。

X射线源12由既定的X射线管构成。X射线管例如是如下装置：将利用在灯丝（阳极）和靶（阴极）之间施加的电压使由管内的灯丝（阳极）产生的热电子加速并冲击到靶（W(钨)、Mo(钼)、Cr(铬)等）而产生的X射线作为初级X射线从铍箔等的窗口射出。

TDI传感器14形成有多个摄像元件（电荷耦合元件：CCD(Charge Coupled Devices)）按二维阵列状排列的结构。另外，如图2所示，TDI传感器14形成有在输送方向L上多级排列（在图2的例子中有8级，但实际上数百～数千级）在与输送方向L垂直的方向上排列摄像元件的线传感器14a～14h的结构。

接着，是本发明的特征部分。对各辊31～52进行说明。由各支承部18s轴支撑的支承辊31、32分别沿纸面垂直方向可旋转。另外，支承辊31、32沿连结TDI传感器14和X射线源12的检测方向S（图1的上下方向）离开TDI传感器14而配置，样品100与各支承辊31、32的下表面相接并输送到TDI传感器14的检测位置。这里，沿检测方向S，TDI传感器14和各支承辊31、32的下表面仅隔开距离h1，因此，TDI传感器14和样品100之间的间隔也成为保持在固定的距离h1。

另一方面，外侧辊51、52分别沿输送方向L配置于支承辊31、32更外侧。而且，沿检测方向S，相邻的支承辊31和外侧辊51（以及相邻的支承辊32和外侧辊52）配置在不同的位置。例如，在图1的例子中，外侧辊51位于支承辊31更上方，外侧辊52也位于支承辊32更上方。然后，样品100与各外侧辊51、51的上表面相接并被输送。因此，一对支承辊31、32以向下方按压的方式保持通过各外侧辊51、52的样品100，从而能够在一对支承辊31、32之间对样品100施加张力。

如上所述，样品100在利用支承辊31、32施加张力的状态下通过多级TDI传感器14，因此，不存在样品100在翻转的状态下输送到TDI传感器14的情况，保持样品100和TDI传感器14的沿检测方向S的距离为固定，使能检测的最小尺寸变微细，从而能够提高检测精度。

还有，在该实施方式中，支承辊31、32安装于TDI传感器14（的框体18）。因此，能够正确地保持支承辊31、32和TDI传感器14之间的沿检测方向S的距离。

另外，作为样品100，除了上述以外，可举出在锂离子电池的负极使用的石墨涂敷电极板、电池分离件、燃料电池用离子交换膜、多层电路基板用绝缘膜等，但不限制于这些。还有，能够使样品100的长度为500～1000m左右、输送速度为10～100m/min左右，但不限制于这些。作为支承辊31、32例如能够使用宽度为60～1000mm左右的支承辊，但不限制于此。

作为在支承辊31、32之间对样品100施加的张力，在锂离子电池用电极板的情况下，能够为5～10N/cm左右。

接着，参照图2对利用TDI传感器14的时间延迟积分处理的方法的一个例子进行说明。这里，TDI传感器14由多级（8级）线传感器14a～14h构成。

现在，在样品100中的异物101进入第一级线传感器14a的受光区域时，在线传感器14a累积的电荷输送到第二级线传感器14b（图2（a））。接着，在异物101沿L方向移动并进入第二级线传感器14b的受光区域时，在线传感器14b累积电荷（图2（b））。

在第二级线传感器14b中，累加从第一级线传感器14a传递的电荷和在自身受光的电荷并累积，并传递给第三级线传感器14c。这样地，在各线传感器14a～14h中依次累加从前级线传感器传递的电荷，并输出传递到最终级线传感器14h的累积电荷。然后，通过连续地对沿L方向移动的样品100进行线分析，连续地获得样品100的二维图像。

这样在TDI传感器14中，级数为T时累积相比于单一的线传感器T倍的电荷，对比度变为T倍且噪声减少，从而能够高速进行测定且提高S/N比。

另外，TDI传感器14的结构及动作能够使用公知的结构及动作。

图3是改变样品100通过各辊31～52的位置的变形例。在图3中与图1一样，外侧辊51位于支承辊31更上方，外侧辊52也位于支承辊32更上方。另一方面，样品100与各外侧辊51、52以及各支承辊31、32的下表面相接并被输送。因此，在一对支承辊31、32的位置样品100位于最下方，从而在一对支承辊31、32之间能够对样品100施加张力。

图4是改变各辊31～52的配置状态及样品100通过各辊31～52的位置的变形例。在图4中，右侧的支承部18s2的长度设为比左侧支承部18s长，并沿检测方向S设TDI传感器14和支承辊31的下表面以及TDI传感器14和支承辊32的上表面的距离相等（距离h1）。然后，样品100与支承辊31的下表面相接并输送到TDI传感器14，与支承辊32的上表面相接并从TDI传感器14出来。由此，TDI传感器14和样品100之间的间隔也保持为固定的距离h1。

另一方面，外侧辊51位于支承辊31更上方，外侧辊52位于支承辊32更下方。然后，样品100与外侧辊51的下表面相接、与外侧辊52的上表面相接并被输送。在图4的例子中，也能够在一对支承辊31、32之间对样品100施加张力。

图5是改变各辊31～52的配置状态及样品100通过各辊31～52的位置的另外的变形例。在图5中，两方的支承部18s2的长度设为比图1的支承部18s长，并沿检测方向S设TDI传感器14和各支承辊31、32的下表面的距离相等（距离h1）。然后，样品100与支承辊31、32的上表面相接并向TDI传感器14输送。因此，TDI传感器14和样品100的间隔也保持为固定的距离h1。

另一方面，外侧辊51位于支承辊31更下方，外侧辊52位于支承辊32更下方。然后，样品100与外侧辊51、52的上表面相接并被输送。在图5的例子中，也能够在一对支承辊31、32之间对样品100施加张力。

本发明不限定于上述实施方式，当然涉及包含于本发明的思想和范围的各种变形以及等同物。

例如，支承辊及外侧辊的配置状态以及样品通过各辊的位置，不限定于上述的图1、图3～图5的例子，只要是沿检测方向相邻的支承辊和外侧辊配置于不同的位置并能够在一对支承辊之间对样品施加张力的配置即可。

还有，支承辊及外侧辊可以是驱动辊，也可以只是自转的辊。

还有，支承辊可以不安装在TDI传感器（的框体），也可以由与TDI传感器不为一体的支承部所轴支撑。

Claims

1.一种透射X射线分析装置，检测带状连续地向既定的输送方向移动的样品的透射X射线像，所述透射X射线分析装置具备：

TDI传感器，为时间延迟积分方式的TDI传感器，所述时间延迟积分方式的TDI传感器二维状地具备读出对来源于所述透射X射线像的图像进行光电转换而产生的电荷的多个摄像元件，所述TDI传感器在所述输送方向上多级排列在与所述输送方向垂直的方向上排列所述摄像元件的线传感器，并将累积于一个线传感器的电荷向相邻的下一个线传感器输送；

X射线源，与所述TDI传感器相向而配置；

一对支承辊，在所述TDI传感器和所述X射线源之间沿连结所述TDI传感器和所述X射线源的检测方向离开所述TDI传感器而配置，并保持所述TDI传感器和所述样品之间的间隔为固定并且将所述样品输送到所述TDI传感器的检测位置；以及

一对外侧辊，沿所述输送方向分别配置于所述支承辊更外侧，并输送所述样品，

沿所述检测方向，相邻的所述支承辊和所述外侧辊配置于不同位置，在所述一对支承辊之间对所述样品施加张力。

2.如权利要求1所述的透射X射线分析装置，所述一对支承辊安装于所述TDI传感器。