CN117546011A - 透射x射线检查装置和透射x射线检查方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供透射X射线检查装置和透射X射线检查方法。本发明在透射X射线检查装置中提高试样中的异物的检测灵敏度，透射X射线检查装置具备：X射线源(2)，发出包含彼此不同的多个能量范围的X射线；光学元件(3)，从X射线分光成一个能量范围的X射线，并朝向试样(W)聚光；以及透射X射线检测器(4)，检测透射试样(W)后的透射X射线。

Description

透射X射线检查装置和透射X射线检查方法
技术领域
本发明涉及透射X射线检查装置和透射X射线检查方法。
背景技术
以往，作为检查试样中的异物的系统，如专利文献1所示，存在使用透射X射线检查装置的系统。该透射X射线检查装置向试样照射来自X射线发生器的X射线，并检测透射该试样后的透射X射线，来检查异物。
但是，由于来自X射线发生器的X射线边扩展边向试样照射，所以向试样照射的X射线强度弱，其结果是透射试样的透射X射线的强度也变弱。因此，透射X射线检测器的检测灵敏度降低。另外，为了提高透射X射线检测器的检测灵敏度，也可以考虑延长计数时间以便增大累积剂量，但是导致对试样一个一个地进行异物检查的时间变长。
专利文献1：日本特开2018-141736号公报
发明内容
因此，本发明是鉴于上述问题而完成的，本发明的主要课题在于在透射X射线检查装置中提高试样中的异物的检测灵敏度。
即，本发明的透射X射线检查装置包括：X射线源，发出包含彼此不同的多个能量范围的X射线；光学元件，从所述X射线分光成一个能量范围的X射线并且朝向试样聚光；以及透射X射线检测部，检测透射所述试样后的透射X射线。
如果是这样的结构，则由于从包含彼此不同的多个能量范围的X射线分光成一个能量范围的X射线并且朝向试样聚光，所以能够提高向试样照射的一个能量范围的X射线的强度，能够增大透射X射线的浓淡(对比度)。其结果，在透射X射线检查装置中能够提高试样中的异物的检测灵敏度。此外，通过提高向试样照射的一个能量范围的X射线的强度，从而能够缩短对试样一个一个地进行异物检查的时间。另外，在本发明中，试样中的异物包括附着在试样表面的异物和试样内部所含的异物。
为了高效地检查由输送机构输送的试样，优选的是，所述光学元件是将所述一个能量范围的X射线线状聚光的弯曲分光元件。
此外优选的是，所述透射X射线检测部是与所述线状聚光后的X射线对应设置的线传感器。在此，为了不遗漏地检测向试样照射的X射线而提高检测精度，优选的是，所述线传感器的像素宽度与所述线状聚光后的X射线的宽度大致相同。
此外优选的是，本发明的透射X射线检查装置与输送所述试样的输送机构一起使用，所述光学元件和所述透射X射线检测部配置成夹着由所述输送机构输送的所述试样。在此优选的是，线状聚光后的X射线的长边方向和线传感器的长边方向是与输送机构的输送方向正交的方向。
如果是该结构，则在由输送机构输送试样的系统中，能够提高向被输送的试样照射的一个能量范围的X射线的强度。其结果，不延长计数时间就能够增大透射X射线检测部的累积剂量，即使比以往更高速地进行输送，也能够增大透射X射线的浓淡(对比度)。其结果，能够实现试样的异物检查的高速化。
为了提高成为检测对象的异物的检测灵敏度，优选的是，所述光学元件用于分光成与所述试样中的成为检测对象的异物的X射线吸收边相比高能量范围的X射线。在此，异物的X射线吸收边的概念例如包含K吸收边或L1吸收边、L2吸收边或L3吸收边，根据异物选择X射线吸收边，据此选择光学元件。例如在异物为铜的情况下，可以选择K吸收边。
为了提高向试样照射的X射线的强度，优选的是，包括从所述X射线分光成相同能量范围的X射线并且朝向试样聚光的两个光学元件。
如果是该结构，则不延长计数时间就能够增大透射X射线检测部的累积剂量，即使比以往更高速地进行输送，也能够增大透射X射线的浓淡(对比度)。其结果，能够实现试样的异物检查的高精度化、高速化。
为了提高一种异物的检测灵敏度、或者能够检测多种异物，优选的是，本发明的透射X射线检查装置具有多种所述光学元件，多种所述光学元件用于分光成彼此不同的能量范围的X射线。
作为用于提高一种异物的检测灵敏度的具体实施方式，优选的是，具有两种所述光学元件，两种中的一方的所述光学元件用于分光成与所述试样中的成为检测对象的异物的X射线吸收边相比高能量范围的X射线，两种中的另一方的所述光学元件用于分光成与所述X射线吸收边相比低能量范围的X射线。
在此优选的是，多种所述光学元件将来自一个所述X射线源的X射线分光成彼此不同的能量范围的X射线。如果是该结构，则无需与多种光学元件分别对应地设置多个X射线源，能够使装置小型化。
在使用多种光学元件分光成彼此不同的能量范围的X射线的结构中，作为透射X射线检测部的具体实施方式，优选的是，所述透射X射线检测部具有多个透射X射线检测器，所述多个透射X射线检测器用于生成与所述彼此不同的能量范围的X射线分别对应的多个透射X射线图像。
为了提高异物的检测精度，优选的是，本发明的透射X射线检查装置还包括图像处理部，所述图像处理部对分别使用所述多个透射X射线检测器而生成的透射X射线图像进行处理，所述图像处理部使用与所述彼此不同的能量范围的X射线分别对应的多个透射X射线图像进行差分处理，检测所述试样中的异物。
为了让使用者容易查看检测到的异物，优选的是，本发明的透射X射线检查装置还包括显示控制部，所述显示控制部使所述透射X射线图像显示于显示器，所述显示控制部对由所述图像处理部检测到的所述异物附上颜色进行显示。
作为用于检查彼此不同的第一异物和第二异物的具体实施方式，优选的是，所述光学元件具有：第一光学元件，分光成与所述第一异物的X射线吸收边相比低能量范围的第一X射线；第二光学元件，分光成与所述第一异物的X射线吸收边相比高能量范围且与所述第二异物的X射线吸收边相比低能量范围的第二X射线；以及第三光学元件，分光成与所述第二异物的X射线吸收边相比高能量范围的第三X射线，所述图像处理部使用照射所述第一X射线得到的第一透射X射线图像、照射所述第二X射线得到的第二透射X射线图像、以及照射所述第三X射线得到的第三透射X射线图像进行差分处理，检测所述第一异物和第二异物。
在配置有多种光学元件的情况下，与X射线源及透射X射线检测部的位置关系按照每种光学元件而不同，因此导致向试样照射的X射线强度不同。因此，优选的是，本发明的透射X射线检查装置还包括修正部，所述修正部修正从多种所述光学元件分别向所述试样照射的X射线强度的不同。
此外，本发明的透射X射线检查方法的特征在于，利用光学元件将从X射线源发出的包含彼此不同的多个能量范围的X射线分光成一个能量范围的X射线并且朝向试样聚光，利用透射X射线检测部检测透射所述试样后的透射X射线。
根据以上说明的本发明，在透射X射线检查装置中能够提高试样中的异物的检测灵敏度。
附图说明
图1是示意性表示本发明一个实施方式的透射X射线检查装置的整体结构的立体图。
图2是示意性表示同一实施方式的透射X射线检查装置的整体结构的侧视图。
图3是表示同一实施方式的作为检测对象的异物的X射线吸收边以及分光后的X射线的能量的坐标图。
图4是同一实施方式的信号处理装置的功能框图。
图5是表示变形实施方式的第一异物和第二异物的X射线吸收边以及分光后的X射线的能量的坐标图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的透射X射线检查装置的一个实施方式进行说明。另外，以下所示的图都为了容易理解而适当省略或夸张地示意性描绘。对相同的结构要素标注相同的附图标记并适当地省略说明。
如图1和图2所示，本实施方式的透射X射线检查装置100具备：X射线源2，发出初级X射线；光学元件3，将初级X射线分光并且朝向试样W聚光；透射X射线检测部4，检测透射试样W后的透射X射线；以及信号处理装置5，处理来自透射X射线检测部4的检测信号。
此外，本实施方式的透射X射线检查装置100具备将作为检查对象的试样W向预定方向(在图2中为纸面左右方向，在此为X方向)输送的输送机构6。而且，光学元件3和透射X射线检测部4配置成从上下夹着由输送机构6输送的试样W。利用该结构，本实施方式的透射X射线检查装置100能够边由输送机构6输送试样W边进行试样W的异物检查。此外，透射X射线检查装置100例如能够成为装入膜材涂布装置7的在线系统，所述膜材涂布装置7将膜材涂布于基材。另外，本实施方式的试样W例如是锂离子电池的正极材料，作为检测对象的异物S是铜(K吸收边的能量为8.98keV)。
X射线源2发出包含彼此不同的多个能量范围(波长范围)的初级X射线(多色X射线)。具体地说，X射线源2是使通过加热灯丝而产生的电子与钨、钼等靶金属碰撞从而产生连续X射线和特性X射线的X射线管。另外，本实施方式的靶金属是钨。
光学元件3用于从初级X射线分光成一个能量范围(一个波长范围)的X射线并且朝向试样W聚光。在此，一个能量范围(一个波长范围)根据作为检测对象的异物S的透射率、尤其是X射线吸收边(在此为铜的K吸收边)来设定。
具体地说，光学元件3是在分光(单色化)成一个能量范围的X射线的同时线状聚光的弯曲分光元件。在此，被光学元件3a线状聚光后的X射线的长边方向是与输送机构6的输送方向正交的方向(Y方向)。通过使用该弯曲分光元件，从而能够由弯曲的结晶表面对扩展地入射的初级X射线进行布拉格反射并向预定的位置(在此为试样W的上表面)聚光，能够仅取出预定的能量范围的X射线。作为弯曲分光元件的材料，可以列举硅、石墨、氟化锂等用作分光晶体的材料。作为弯曲分光元件，在组合两种分光晶体而构成的情况下，对于分光的波长，改变分光晶体的弯曲程度(罗兰圆的尺寸)来改变聚光的X射线波长。此外，对于分光的波长，也能够改变分光晶体的弯曲程度(罗兰圆的尺寸)和/或分光晶体的材质来改变聚光的X射线波长。本实施方式的光学元件3对钨的荧光X射线的Lβ(高能量；9.67～9.96keV)和Lα(低能量；8.40keV)进行分光并聚光。
在本实施方式中，如图1和图2所示，具备分光成彼此不同的能量范围的X射线的多种(在此为两种)光学元件3a、3b。两种中的一方的光学元件3a分光成高能量范围的X射线并且朝向试样W聚光。此外，两种中的另一方的光学元件3b分光成低能量范围的X射线并且朝向试样W聚光。
在此，如图3所示，被一方的光学元件3a分光后的X射线是与试样W中的成为检测对象的异物S的X射线吸收边相比高能量范围的X射线。此外，被另一方的光学元件3b分光后的X射线是与试样W中的成为检测对象的异物S的X射线吸收边相比低能量范围的X射线。
透射X射线检测部4检测透射试样W后的透射X射线，如图1和图2所示，构成为使用由设置在试样W的下表面侧的线传感器构成的透射X射线检测器4a、4b。该透射X射线检测器4a、4b与线状聚光后的X射线对应设置。即，透射X射线检测器4a、4b的长边方向是与输送机构6的输送方向正交的方向(Y方向)。此外，透射X射线检测器4a、4b的像素宽度与线状聚光后的X射线的宽度大致相同。
本实施方式的透射X射线检测部4具备用于生成多个透射X射线图像的多个(在此为两个)透射X射线检测器4a、4b，所述多个透射X射线图像与彼此不同的能量范围的X射线分别对应。一方的透射X射线检测器4a是与一方的光学元件3a对应设置的线传感器，检测来自被照射了高能量范围的X射线的试样W的透射X射线。此外，另一方的透射X射线检测器4b是与另一方的光学元件3b对应设置的线传感器，检测来自被照射了低能量范围的X射线的试样W的透射X射线。另外，各线传感器具有线状设置的闪烁器、以及设置在该闪烁器的X射线入射侧的前方的X射线过滤器。另外，X射线过滤器透射应检测的透射X射线并且屏蔽成为干扰的其他X射线。此外，线传感器也可以构成为使用半导体放射线检测器(SDD)或光电倍增管等。
信号处理装置5处理来自透射X射线检测部4的检测信号，生成透射X射线图像并且从透射X射线图像检测异物。具体地说，信号处理装置是具有CPU、存储器、输入输出接口、显示器50、输入装置等的计算机，如图4所示，具有图像生成部5a、图像处理部5b、异物检测部5c和显示控制部5d等的功能。
图像生成部5a取得来自多个透射X射线检测器4a、4b的检测信号，生成多个透射X射线图像。在本实施方式中，使用来自一方的透射X射线检测器4a的检测信号，生成高能量范围的透射X射线图像，并且使用来自另一方的透射X射线检测器4b的检测信号，生成低能量范围的透射X射线图像。由图像生成部5a生成的透射X射线图像向图像处理部5b发送并且向显示控制部5d发送。
图像处理部5b使用由图像生成部5a生成的高能量范围的透射X射线图像和低能量范围的透射X射线图像，进行差分处理，检测试样W中的异物。该图像处理部5b生成高能量范围的透射X射线图像与低能量范围的透射X射线图像的差分图像，增大透射X射线图像的浓淡(对比度)，变得容易提取异物S。由图像处理部5b生成的差分图像向异物检测部5c发送并且向显示控制部5d发送。
异物检测部5c从利用图像处理部5b的差分处理而生成的差分图像检测异物S。该异物检测部5c例如从差分图像求出异物尺寸，在该异物尺寸例如按面积当量直径计为20μm以上的情况下检测为异物。表示由该异物检测部5c检测到的异物的异物信息向显示控制部5d发送。此外，异物信息是检测到异物的图像数据，该图像数据也保存于信号处理装置5的存储器。此外，异物检测部5c也可以将图像数据与表示检测到异物的错误信息一起向管制室的服务器(上位控制装置)等发送。
显示控制部5d使由异物检测部5c检测到的异物S显示于显示器50。具体地说，显示控制部5d使由图像处理部5b生成的差分图像与检测到的异物重叠显示于显示器50。在此，显示控制部5d能够通过对检测到的异物附上颜色进行显示等方式，以使用者容易查看的形式来显示检测到的异物。
除此以外，显示控制部5d也能够使由图像生成部5a生成的各能量范围的X射线透射图像或由图像处理部5b生成的差分图像显示于显示器50。此外，显示控制部5d也能够使由图像生成部5a生成的各能量范围的X射线透射图像与检测到的异物重叠显示于显示器50。
＜本实施方式的效果＞
按照如此构成的本实施方式的透射X射线检查装置100，由于能够从包含彼此不同的多个能量范围的X射线分光成一个能量范围的X射线并且朝向试样W聚光，所以能够提高向试样W照射的一个能量范围的X射线的强度，能够增大透射X射线的浓淡(对比度)。其结果，在透射X射线检查装置100中能够提高试样W中的异物S的检测灵敏度。此外，通过提高向试样W照射的一个能量范围的X射线的强度，从而能够缩短针对试样W一个一个地进行异物检查的时间。
此外，在由输送机构66输送试样W的系统中，能够提高对输送的试样W照射的一个能量范围的X射线的强度。其结果，不延长计数时间就能够增大透射X射线检测部4的累积剂量，即使比以往更高速地进行输送，也能够增大透射X射线的浓淡(对比度)。其结果，能够实现试样W的异物检查的高速化。
＜其他实施方式＞
例如，在所述实施方式中将一种异物作为检测对象，但是也可以将两种以上的异物作为检测对象。具体地说，在检查彼此不同种类的第一异物和第二异物的情况下，光学元件3包含：第一光学元件，分光成与第一异物的X射线吸收边相比低能量范围的第一X射线(参照图5)；第二光学元件，分光成与第一异物的X射线吸收边相比高能量范围且与第二异物的X射线吸收边相比低能量范围的第二X射线(参照图5)；以及第三光学元件，分光成与第二异物的X射线吸收边相比高能量范围的第三X射线(参照图5)。另外，第一光学元件～第三光学元件与所述实施方式同样，是弯曲分光元件。此外，与所述三个光学元件对应，透射X射线检测部4具有三个透射X射线检测器。
而且，图像处理部5b使用照射第一X射线得到的第一透射X射线图像、照射第二X射线得到的第二透射X射线图像、以及照射第三X射线得到的第三透射X射线图像进行差分处理，检测第一异物和第二异物。具体地说，利用第二X射线图像与第一X射线图像的差分处理，检测第一异物，利用第三X射线图像与第二X射线图像的差分处理，检测第二异物。显示控制部5d可以使分别检测到的第一异物和第二异物独立地显示，也可以将第一异物和第二异物在一个图像中以用不同的颜色区分各个异物的方式进行显示。此外，对于第一异物，也可以利用第三X射线图像与第一X射线图像的差分处理来检测。
此外，信号处理装置5也可以还具备修正部，该修正部修正从多个光学元件3分别向试样W照射的X射线强度的不同。该修正部可以根据X射线源2及透射X射线检测部4与多个光学元件3的光学配置，修正图像生成部5a中的生成透射X图像时使用的参数。此外，修正部也可以根据X射线源2及透射X射线检测部4与多个光学元件3的光学配置，来修正多个透射X射线图像。
此外，信号处理装置5也可以还具备灵敏度修正部，该灵敏度修正部以使多个透射X射线检测器4a、4b各自的检测灵敏度对准的方式进行修正。
在此基础上，在所述实施方式中，构成为将来自一个X射线源2的X射线通过多个光学元件3分光成彼此不同的能量范围的X射线，但是也可以具备多个X射线源2。例如，也可以与多个光学元件3分别对应地设置X射线源2。
此外，在所述实施方式中，构成为具有多个光学元件和多个透射X射线检测器，但是也可以构成为具有一个光学元件和一个透射X射线检测器。在该情况下，可以考虑光学元件对与异物的K吸收边相比高能量的X射线进行分光并聚光。
此外，作为将来自X射线源2的X射线分光成一个能量范围的X射线并且朝向试样W照射的结构，也可以是图6中示出的结构。图6中示出的结构以彼此相对的方式配置两个相同的光学元件3。在此，两个光学元件3是在分光(单色化)成相同的能量范围的X射线的同时线状聚光的弯曲分光元件。而且，两个光学元件3配置成使被各光学元件3线状聚光后的X射线彼此在试样W上一致。此外，在X射线源与光学元件3之间设置有用于除去不入射光学元件3的X射线的第一准直器81，在光学元件3与试样W之间设置有用于除去所希望的能量范围的X射线以外的X射线的第二准直器82。此外，也可以在第二准直器与试样W之间设置用于根据需要除去不需要的X射线的第三准直器83。利用图6中示出的光学系统的结构，能够提高向试样W照射的X射线的强度。其结果，不延长计数时间就能够增大透射X射线检测部的累积剂量，即使比以往更高速地进行输送，也能够增大透射X射线的浓淡(对比度)。其结果，能够实现试样的异物检查的高精度化、高速化。
在此基础上，除了所述实施方式的结构以外，也可以构成为具有通知部，所述通知部在异物检测部检测到异物的情况下，以输出错误等方式向使用者通知。
而且，在所述实施方式中，进行由输送机构6输送的试样W的异物检查，但是也可以是将试样设置在固定的检查台上并进行异物检查的脱机类型。
此外，只要不违背本发明的宗旨，则也可以进行各种实施方式的变形、组合。
工业实用性
按照本发明，在透射X射线检查装置中能够提高试样中的异物的检测灵敏度。
附图标记说明
100透射X射线检查装置
W试样
2X射线源
3(3a、3b)光学元件
4透射X射线检测部
4a、4b透射X射线检测器
5信号处理装置
51图像处理部
52显示控制部。

Claims (15)

1.一种透射X射线检查装置，其特征在于，包括：
X射线源，发出包含彼此不同的多个能量范围的X射线；
光学元件，从所述X射线分光成一个能量范围的X射线并且朝向试样聚光；以及
透射X射线检测部，检测透射所述试样后的透射X射线。
2.根据权利要求1所述的透射X射线检查装置，其特征在于，
所述光学元件是将所述一个能量范围的X射线线状聚光的弯曲分光元件。
3.根据权利要求2所述的透射X射线检查装置，其特征在于，
所述透射X射线检测部是与所述线状聚光后的X射线对应设置的线传感器。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的透射X射线检查装置，其特征在于，
所述透射X射线检查装置与输送所述试样的输送机构一起使用，
所述光学元件和所述透射X射线检测部配置成夹着由所述输送机构输送的所述试样。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的透射X射线检查装置，其特征在于，
所述光学元件用于分光成与所述试样中的成为检测对象的异物的X射线吸收边相比高能量范围的X射线。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的透射X射线检查装置，其特征在于，
所述透射X射线检查装置包括从所述X射线分光成相同能量范围的X射线并且朝向试样聚光的两个光学元件。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的透射X射线检查装置，其特征在于，
具有多种所述光学元件，
多种所述光学元件用于分光成彼此不同的能量范围的X射线。
8.根据权利要求7所述的透射X射线检查装置，其特征在于，
具有两种所述光学元件，
两种中的一方的所述光学元件用于分光成与所述试样中的成为检测对象的异物的X射线吸收边相比高能量范围的X射线，
两种中的另一方的所述光学元件用于分光成与所述X射线吸收边相比低能量范围的X射线。
9.根据权利要求7或8所述的透射X射线检查装置，其特征在于，
多种所述光学元件将来自一个所述X射线源的X射线分光成彼此不同的能量范围的X射线。
10.根据权利要求7至9中任意一项所述的透射X射线检查装置，其特征在于，
所述透射X射线检测部具有多个透射X射线检测器，所述多个透射X射线检测器用于生成与所述彼此不同的能量范围的X射线分别对应的多个透射X射线图像。
11.根据权利要求10所述的透射X射线检查装置，其特征在于，
所述透射X射线检查装置还包括图像处理部，所述图像处理部对分别使用所述多个透射X射线检测器而生成的透射X射线图像进行处理，
所述图像处理部使用与所述彼此不同的能量范围的X射线分别对应的多个透射X射线图像进行差分处理，检测所述试样中的异物。
12.根据权利要求11所述的透射X射线检查装置，其特征在于，
所述透射X射线检查装置还包括显示控制部，所述显示控制部使所述透射X射线图像显示于显示器，
所述显示控制部对由所述图像处理部检测到的所述异物附上颜色进行显示。
13.根据权利要求9或10所述的透射X射线检查装置，其特征在于，
所述透射X射线检查装置检查彼此不同种类的第一异物和第二异物，
所述光学元件包括：第一光学元件，分光成与所述第一异物的X射线吸收边相比低能量范围的第一X射线；第二光学元件，分光成与所述第一异物的X射线吸收边相比高能量范围且与所述第二异物的X射线吸收边相比低能量范围的第二X射线；以及第三光学元件，分光成与所述第二异物的X射线吸收边相比高能量范围的第三X射线，
所述图像处理部使用照射所述第一X射线得到的第一透射X射线图像、照射所述第二X射线得到的第二透射X射线图像、以及照射所述第三X射线得到的第三透射X射线图像进行差分处理，检测所述第一异物和第二异物。
14.根据权利要求7至13中任意一项所述的透射X射线检查装置，其特征在于，
所述透射X射线检查装置还包括修正部，所述修正部修正从多种所述光学元件分别向所述试样照射的X射线强度的不同。
15.一种透射X射线检查方法，其特征在于，
利用光学元件将从X射线源发出的包含彼此不同的多个能量范围的X射线分光成一个能量范围的X射线并且朝向试样聚光，
利用透射X射线检测部检测透射所述试样后的透射X射线。
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