CN110793985A - X射线透射检查装置和x射线透射检查方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供X射线透射检查装置和X射线透射检查方法，能够迅速地获取试样的各高度的截面像。该X射线透射检查装置具有：X射线源(2)；二维传感器(3)，其检测透射过试样(S)的X射线；试样移动机构，其能够使试样移动；运算部，其处理由二维传感器检测出的X射线的图像；以及显示部，其能够显示截面像，二维传感器能够一次读出通过所有的像素检测到的图像，在将移动速度设为V1、将二维传感器的帧速率设为F、将二维传感器的像素间距设为A、将从X射线源到二维传感器的距离设为LS时，运算部进行沿着移动方向对每隔(LS×V1)/(L×F×A)的像素的图像进行持续相加的加法处理，从而生成与X射线源相距L的位置处的试样的截面像。

Description

X射线透射检查装置和X射线透射检查方法
技术领域
本发明涉及能够检测试样中的金属异物等的X射线透射检查装置和X射线透射检查方法。
背景技术
通常，为了检测试样中的金属异物等，使用通过对试样照射X射线而获取的X射线透射像进行检查的X射线透射检查。
例如，在专利文献1中，记载了能够使用时间延迟积分(TDI)方式的传感器来测定试样的透射X射线的透射X射线分析装置以及方法。
该透射X射线分析装置检测在规定的扫描方向上相对移动的试样的透射X射线像，并且该透射X射线分析装置具有：TDI传感器，其是具有呈二维状排列的多个摄像元件的时间延迟积分方式的TDI传感器，并且在扫描方向上排列多级在与扫描方向垂直的方向上排列有摄像元件的线传感器，将累积在一个线传感器中的电荷向相邻的下一个线传感器传送，其中，该摄像元件读出对源自透射X射线像的图像进行光电转换而产生的电荷；遮蔽单元，其配置在TDI传感器与试样之间，在扫描方向上进退而遮蔽与成为TDI传感器的一部分的规定级数的线传感器对应地入射的图像的一部分；以及遮蔽单元位置控制单元，其可调整地控制遮蔽单元的位置，以使得遮蔽与规定级数的线传感器对应的一部分图像。
专利文献1：日本特开2013-36805号公报
在上述现有技术中，还存在以下的课题。
即，在透射X射线分析中使用TDI传感器的情况下，TDI传感器的累计级数越多，则景深越小，在具有厚度的试样的情况下仅在深度方向的一部分对焦而构成为像，除此以外的部分不构成为像，存在无法掌握整体的不良情况。如果想要掌握整个试样，则需要一边变更TDI传感器内的传送速度一边多次进行扫描，获取各高度处的截面像(断层像)需要花费时间。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供能够迅速地获取试样的各高度的截面像的X射线透射检查装置和X射线透射检查方法。
为了解决上述课题，本发明采用了以下的结构。即，第一发明的X射线透射检查装置的特征在于，该X射线透射检查装置具有：X射线源，其对试样照射X射线；二维传感器，其相对于所述试样设置在与所述X射线源相反的一侧，检测透射了所述试样的所述X射线；试样移动机构，其能够使所述试样在与所述二维传感器的检测面平行的固定的移动方向上以恒定的移动速度进行移动；运算部，其对由所述二维传感器检测出的所述X射线的图像进行处理；以及显示部，其能够显示基于由所述运算部处理后的所述图像的截面像，所述二维传感器具有呈格子状排列的作为摄像元件的多个像素，能够以恒定的帧速率一次读出通过所有的所述像素检测到的所述图像，在将所述移动速度设为V1、将所述帧速率设为F、将所述二维传感器的像素间距设为A、将从所述X射线源到所述二维传感器的距离设为LS时，所述运算部进行沿着所述移动方向对每隔(LS×V1)/(L×F×A)的所述像素的所述图像进行持续相加的加法处理，从而生成与所述X射线源相距L的位置处的所述试样的截面像。
在该X射线透射检查装置中，在将移动速度设为V1、将二维传感器的帧速率设为F、将二维传感器的像素间距设为A、将从X射线源到二维传感器的距离设为LS时，运算部进行沿着所述移动方向对每隔(LS×V1)/(L×F×A)的像素的图像进行持续相加的加法处理，从而生成与X射线源相距L的位置处的试样的截面像，因此通过按照与移动速度和帧速率对应的上述规则(每隔(LS×V1)/(L×F×A))对移动方向的像素的图像进行累计，可以得到任意距离L处的截面像。另外，由于将多个像素的图像相加，因此能够得到高感光度的图像。因此，通过运算部改变距离L而对位置不同的多个截面也按照上述规则进行图像的加法处理，从而能够一次获取整个试样的X射线三维图像。
关于第二发明的X射线透射检查装置，其特征在于，在第一发明中，在所述运算部生成与所述X射线源相距L1的位置处的所述试样的截面像和与所述X射线源相距L2的位置处的所述试样的截面像，并使所述显示部进行显示时，进行使与所述X射线源相距L1的位置处的所述试样的截面像的显示尺寸为L1/L2倍的校正处理而进行显示。
即，在该X射线透射检查装置中，在运算部生成与X射线源相距L1的位置处的试样的截面像和与X射线源相距L2的位置处的试样的截面像，并使显示部进行显示时，进行使与X射线源相距L1的位置处的试样的截面像的显示尺寸为L1/L2倍的校正处理而进行显示，因此通过使截面位置彼此不同的截面像与一方的显示尺寸一致来进行校正处理，能够以彼此相同的尺寸进行显示。因此，即使截面位置不同，也能够比较试样中的异物的大小。
关于第三发明的X射线透射检查装置，其特征在于，在第一或第二发明中，该X射线透射检查装置具有试样旋转机构，该试样旋转机构能够变更所述试样相对于所述X射线源的朝向，所述运算部生成通过所述试样旋转机构而改变所述试样的朝向从而使所述X射线从不同方向透射了所述试样而得到的多个所述试样的截面像。
即，在该X射线透射检查装置中，运算部生成通过试样旋转机构而改变试样的朝向从而使X射线从不同方向透射了试样而得到的多个试样的截面像，因此即使在试样中的一部分区域存在遮蔽X射线的物质而没有拍摄到异物的情况下，通过从不同方向得到多个截面像，也能够避开遮蔽物质而得到拍摄到异物的截面像。
第四发明的X射线透射检查方法的特征在于，该X射线透射检查方法具有如下步骤：从X射线源对试样照射X射线；利用二维传感器检测透射了所述试样的所述X射线，该二维传感器相对于所述试样设置在与所述X射线源相反的一侧；使所述试样在与所述二维传感器的检测面平行的固定的移动方向上以恒定的移动速度进行移动；对由所述二维传感器检测出的所述X射线的图像进行运算处理；以及在显示部显示基于所述运算处理后的所述图像的截面像，所述二维传感器具有呈格子状排列的作为摄像元件的多个像素，能够以恒定的帧速率一次读出通过所有的所述像素检测到的所述图像，在将所述移动速度设为V1、将所述帧速率设为F、将所述二维传感器的像素间距设为A、将从所述X射线源到所述二维传感器的距离设为LS时，在所述运算处理的步骤中，进行沿着所述移动方向对每隔(LS×V1)/(L×F×A)的所述像素的所述图像进行持续相加的加法处理，从而生成与所述X射线源相距L的位置处的所述试样的截面像。
关于第五发明的X射线透射检查方法，其特征在于，在第四发明中，在所述运算处理的步骤中，在生成与所述X射线源相距L1的位置处的所述试样的截面像和与所述X射线源相距L2的位置处的所述试样的截面像，并使所述显示部进行显示时，进行使与所述X射线源相距L1的位置处的所述试样的截面像的显示尺寸为L1/L2倍的校正处理而进行显示。
关于第六发明的X射线透射检查方法，其特征在于，在第四或第五发明中，在所述运算处理的步骤中，生成改变所述试样相对于所述X射线源的朝向从而使所述X射线从不同方向透射了所述试样而得到的多个所述试样的截面像。
根据本发明实现了以下的效果。
即，根据本发明的X射线透射检查装置和X射线透射检查方法，在将移动速度设为V1、将二维传感器的帧速率设为F、将二维传感器的像素间距设为A、将从X射线源到二维传感器的距离设为LS时，进行沿着所述移动方向对每隔(LS×V1)/(L×F×A)的像素的图像进行持续相加的加法处理，从而生成与X射线源相距L的位置处的试样的截面像，因此能够一次获取整个试样的X射线三维图像。
因此，在本发明的X射线透射检查装置和X射线透射检查方法中，能够用作能够迅速地获取试样的各高度的截面像的X射线CT。
附图说明
图1是示出本发明的X射线透射检查装置和X射线透射检查方法的第一实施方式的概略的整体结构图。
图2是示出第一实施方式中的X射线透射检查方法的说明图。
图3是示出第一实施方式中的试样校正前和校正后的截面像的图。
图4是示出本发明的X射线透射检查装置和X射线透射检查方法的第二实施方式的概略的整体结构图。
具体实施方式
以下，参照图1至图3对本发明的X射线透射检查装置和X射线透射检查方法的第一实施方式进行说明。
如图1所示，本实施方式的X射线透射检查装置1具有：X射线源2，其对试样S照射X射线X1；二维传感器3，其相对于试样S设置在与X射线源2相反的一侧，检测透射了试样S的X射线X1；试样移动机构4，其能够使试样S在与二维传感器3的检测面平行的固定的移动方向上以恒定的移动速度进行移动；运算部5，其对由二维传感器3检测出的X射线X1的图像进行处理；以及显示部6，其能够显示基于由运算部5处理后的图像的截面像。
如图2所示，上述二维传感器3具有呈格子状排列的作为摄像元件的多个像素3a、3b…，能够将通过所有的像素3a、3b…检测到的图像以恒定的帧速率一次读出。在本实施方式中，例如作为二维传感器3，采用能够以高速的帧速率一次读出所有的像素3a、3b…的CMOS传感器。
上述运算部5具有如下功能：在将上述移动速度设为V1，将二维传感器3的帧速率设为F(fps)，将二维传感器3的像素间距设为A，将从X射线源2到二维传感器3的距离设为LS时，进行沿着上述移动方向对每隔(LS×V1)/(L×F×A)的像素3a、3b、3c…的图像(输出电压、信号输出)持续相加的加法处理，从而生成与X射线源2相距L的位置处的试样S的截面像。
另外，上述像素间距A在正方形像素的情况下是一边的长度，在正方形像素以外的情况下是沿着上述移动方向的方向的像素间距。
另外，上述运算部5具有如下功能：在生成与X射线源2相距L1的位置处的试样S的截面像和与X射线源2相距L2的位置处的试样S的截面像，并使显示部6进行显示时，进行使与X射线源2相距L1的位置处的试样S的截面像的显示尺寸为L1/L2倍的校正处理而进行显示。
上述X射线源2是能够照射X射线的X射线管球，从管球内的灯丝(阴极)产生的热电子通过在灯丝(阴极)与靶(阳极)之间施加的电压而被加速，与作为靶的W(钨)、Mo(钼)、Cr(铬)等发生碰撞而产生的X射线X从铍箔等的窗射出。
上述试样移动机构4由马达等构成，该马达能够使试样S与二维传感器3的检测面平行地以恒定速度相对于二维传感器3相对移动。
上述运算部5是计算机，该计算机与X射线源2、试样移动机构4、二维传感器3以及显示部6等各机构连接，由对它们进行控制并且进行上述运算的CPU等构成。
上述显示部6例如是液晶显示器等显示装置，能够显示从运算部5输出的试样S的各高度的截面像(断层像)。
接下来，对使用了本实施方式的X射线透射检查装置1的X射线透射检查方法进行说明。本实施方式的X射线透射检查方法具有如下步骤：从X射线源2对试样S照射X射线X1；利用二维传感器3检测透射了试样S的X射线X1，该二维传感器3相对于试样S设置在与X射线源2相反的一侧；使试样S在与二维传感器3的检测面平行的固定的移动方向上以恒定的移动速度进行移动；对由二维传感器3检测出的X射线X1的图像进行运算处理；以及将基于运算处理后的图像的截面像显示于显示部6。
利用上述二维传感器3进行检测的步骤和上述运算处理的步骤是一边使试样S在上述移动方向上以上述移动速度进行移动一边进行的。例如如图2所示，在试样S的距离L1的位置存在异物M1的情况下，在移动开始初期透射过异物M1的X射线X1入射到像素3a而读出图像，但在以帧速率F接着读出二维传感器3的图像时，由于试样S以移动速度V1移动，因此透射过异物M1的X射线X1入射到像素3b，读出图像，其中，该像素3b位于从像素3a向移动方向移动了上述规则的(LS×V1)/(L1×F×A)的位置。
在上述运算处理的步骤中，运算部5对多个像素3a、3b、3c…的图像进行持续相加，得到异物M1的累计图像，其中，透射过移动的试样S的异物M1的X射线X1与帧速率F对应地入射到该多个像素3a、3b、3c…。对于与X射线源2相距L1的位置处的其他部分也同样地进行加法处理，由此生成包含异物M1的试样S的截面像。然后，运算部5使该截面像显示在显示部6上。由此，在与X射线源2相距L1的位置处的试样S的截面像上显示有异物M1。
另外，在试样S的距离L2的位置处存在异物M2的情况下，最初透射过异物M2的X射线X1入射到像素3c而读出图像，但在以帧速率F接着读出二维传感器3的图像时，由于试样S以移动速度V1移动，因此透射过异物M2的X射线X1入射到像素3d而读出图像，该像素3d位于从像素3c向移动方向移动了上述规则的(LS×V1)/(L2×F×A)的位置。
在上述运算处理的步骤中，由运算部5对多个像素3a、3b、3c…的图像进行持续相加，得到异物M1的累计图像，其中，透射过移动的异物M2的X射线X1与帧速率F对应地入射到该多个像素3a、3b、3c…。对于与X射线源2相距L2的位置处的其他部分也同样地进行加法处理，由此生成包含异物M2的试样S的截面像。然后，运算部5使该截面像显示在显示部6上。这样，在与X射线源2相距L2的位置处的试样S的截面像上显示有异物M2。
通过这样改变距离，并在整个试样S的厚度范围内实施与上述同样的加法处理，能够通过1次扫描获取整个试样S的截面像。
另外，在上述加法处理中，关于相加像素数，小数位也是有效的，但实际加入的像素采用整数第一位的值。
例如，在基于上述规则的下一帧的像素位置的计算结果为0.3的情况下，到第三帧为止，相加的值不足1(即0.3×3＝0.9)，因此将相同的像素加入3次(相加)。然后，在第四帧(即0.3×4＝1.2)中，进行将相邻的像素相加的加法处理。
另外，在上述显示部6显示截面像时，与X射线源2相距L1的位置处的试样S的截面像和与X射线源2相距L2的位置处的试样S的截面像到二维传感器3的距离各不相同，因此如果直接显示，则在利用X射线X1投影的异物M1与异物M2的图像的大小上产生差异。
因此，如图3的(a)、(b)所示，运算部5为了使距离L1的位置处的试样S的截面像(a)与距离L2的位置处的试样S的截面像(b)的彼此的显示尺寸一致，例如像图3的(c)、(d)所示那样进行使与X射线源2相距L1的位置处的试样S的截面像的显示尺寸为L1/L2倍的校正处理而显示在显示部6上。即，通过使距离L1的位置处的试样S的截面像(c)与距离L2的位置处的试样S的截面像(d)的彼此的显示尺寸一致，例如在异物M1与异物M2的大小相同的情况下，能够显示为相同的大小。
另外，运算部5能够将这样获取的整个截面像三维地合成并显示在显示部6上。
这样，在本实施方式的X射线透射检查装置1和X射线透射检查方法中，在将移动速度设为V1，将帧速率设为F，将二维传感器3的像素间距设为A，将从X射线源2到二维传感器3的距离设为LS时，进行沿着上述移动方向对每隔(LS×V1)/(L×F×A)的像素3a、3b…的图像持续相加的加法处理，从而生成与X射线源2相距L的位置处的试样S的截面像，因此，通过按照与移动速度和帧速率对应的上述规则(每隔(LS×V1)/(L×F×A))对移动方向的像素3a、3b的图像进行累计，可以得到任意距离L处的截面图像。
另外，由于将多个像素的图像相加，因此能够得到高感光度的图像。
因此，通过运算部5改变距离L而对位置不同多个截面也按照上述规则进行图像的加法处理，从而能够一次获取整个试样S的X射线三维图像。
另外，运算部5生成与X射线源2相距L1的位置处的试样S的截面像和与X射线源2相距L2的位置处的试样S的截面像，并在显示部6上显示时，进行使与X射线源2相距L1的位置处的试样S的截面像的显示尺寸为L1/L2倍的校正处理而进行显示，因此通过使截面位置彼此不同的截面像与一方的显示尺寸一致来进行校正处理，能够以彼此相同的尺寸进行显示。因此，即使截面位置不同，也能够比较试样S中的异物M1、M2的大小。
接下来，参照图4对本发明的X射线透射检查装置和X射线透射检查方法的第二实施方式进行以下说明。另外，在以下的实施方式的说明中，对在上述实施方式中进行了说明的相同的构成要素标注相同的标号而省略其说明。
第二实施方式与第一实施方式的不同点在于，在第一实施方式中，试样S仅通过试样移动机构4在固定方向上移动，与此相对，在第二实施方式的X射线透射检查装置21中，如图4所示，具有能够变更试样S相对于X射线源2的朝向的试样旋转机构24。
另外，在第二实施方式中，运算部5具有如下功能：生成通过试样旋转机构24改变试样S的朝向从而使X射线X1从不同的方向透射过试样S而得到的的多个试样S的截面像。
上述试样旋转机构24例如由步进马达等构成，能够使试样S以与移动方向垂直且与二维传感器3的检测面平行的方向的轴为中心旋转到任意的角度位置而被保持。
例如如图4所示，在试样S中存在比较大的X射线X1的遮蔽物质B，在该遮蔽物质B的正下方存在异物M1的情况下，在一次检查中，异物M1被遮蔽物质B遮挡而难以进行精确的检测。
因此，在第二实施方式中，最初对试样S进行一次扫描(检查)而获取整体的截面像，然后，在通过试样旋转机构24使试样S以与移动方向垂直且与二维传感器3的检测面平行的方向的轴为中心旋转例如90°的状态下，再次进行扫描从而再次获取整体的截面像。
另外，运算部5能够将这样获取的多个截面像三维地合成并显示在显示部6上。
由此，在第一次检查中被遮蔽物质B遮挡的异物M1在使试样S旋转的第二次检查中不被遮蔽物质B遮挡，而被精确地显示。
另外，试样S的旋转角度是任意的，也可以多次改变角度进行检查。
这样，在第二实施方式的X射线透射检查装置21和X射线透射检查方法中，由于生成改变试样S的朝向而使X射线X1从不同的方向透射过试样S的多个试样S的截面像，因此即使在试样S中的一部分区域存在遮蔽X射线X1的物质B而没有拍摄到异物M1的情况下，通过从不同的方向得到多个截面像，也能够避开遮蔽物质B而得到拍摄到异物M1的截面像。
另外，本发明的技术范围并不限定于上述各实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够施加各种变更。
标号说明
1、21：X射线透射检查装置；2：X射线源；3：二维传感器；3a、3b、3c：像素；4：试样移动机构；5：运算部；6：显示部；24：试样旋转机构；S：试样；X1：X射线。

Claims (6)

1.一种X射线透射检查装置，其特征在于，
该X射线透射检查装置具有：
X射线源，其对试样照射X射线；
二维传感器，其相对于所述试样设置在与所述X射线源相反的一侧，检测透射了所述试样的所述X射线；
试样移动机构，其能够使所述试样在与所述二维传感器的检测面平行的固定的移动方向上以恒定的移动速度进行移动；
运算部，其对由所述二维传感器检测出的所述X射线的图像进行处理；以及
显示部，其能够显示基于由所述运算部处理后的所述图像的截面像，
所述二维传感器具有呈格子状排列的作为摄像元件的多个像素，能够以恒定的帧速率一次读出通过所有的所述像素检测到的所述图像，
在将所述移动速度设为V1、将所述帧速率设为F、将所述二维传感器的像素间距设为A、将从所述X射线源到所述二维传感器的距离设为LS时，所述运算部进行沿着所述移动方向对每隔(LS×V1)/(L×F×A)的所述像素的所述图像进行持续相加的加法处理，从而生成与所述X射线源相距L的位置处的所述试样的截面像。
2.根据权利要求1所述的X射线透射检查装置，其特征在于，
在所述运算部生成与所述X射线源相距L1的位置处的所述试样的截面像和与所述X射线源相距L2的位置处的所述试样的截面像，并使所述显示部进行显示时，进行使与所述X射线源相距L1的位置处的所述试样的截面像的显示尺寸为L1/L2倍的校正处理而进行显示。
3.根据权利要求1或2所述的X射线透射检查装置，其特征在于，
该X射线透射检查装置具有试样旋转机构，该试样旋转机构能够变更所述试样相对于所述X射线源的朝向，
所述运算部生成通过所述试样旋转机构而改变所述试样的朝向从而使所述X射线从不同方向透射了所述试样而得到的多个所述试样的截面像。
4.一种X射线透射检查方法，其特征在于，
该X射线透射检查方法具有如下步骤：
从X射线源对试样照射X射线；
利用二维传感器检测透射了所述试样的所述X射线，该二维传感器相对于所述试样设置在与所述X射线源相反的一侧；
使所述试样在与所述二维传感器的检测面平行的固定的移动方向上以恒定的移动速度进行移动；
对由所述二维传感器检测出的所述X射线的图像进行运算处理；以及
在显示部显示基于所述运算处理后的所述图像的截面像，
所述二维传感器具有呈格子状排列的作为摄像元件的多个像素，能够以恒定的帧速率一次读出通过所有的所述像素检测到的所述图像，
在将所述移动速度设为V1、将所述帧速率设为F、将所述二维传感器的像素间距设为A、将从所述X射线源到所述二维传感器的距离设为LS时，在所述运算处理的步骤中，进行沿着所述移动方向对每隔(LS×V1)/(L×F×A)的所述像素的所述图像进行持续相加的加法处理，从而生成与所述X射线源相距L的位置处的所述试样的截面像。
5.根据权利要求4所述的X射线透射检查方法，其特征在于，
在所述运算处理的步骤中，在生成与所述X射线源相距L1的位置处的所述试样的截面像和与所述X射线源相距L2的位置处的所述试样的截面像，并使所述显示部进行显示时，进行使与所述X射线源相距L1的位置处的所述试样的截面像的显示尺寸为L1/L2倍的校正处理而进行显示。
6.根据权利要求4或5所述的X射线透射检查方法，其特征在于，
在所述运算处理的步骤中，生成改变所述试样相对于所述X射线源的朝向从而使所述X射线从不同方向透射了所述试样而得到的多个所述试样的截面像。
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