CN1653864A - X射线发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明的X射线发生装置设置有监视从靶发生的X射线状态的X射线监视器。因此，可实时地监视X射线的状态，将X射线状态维持一定。X射线监视器配置在从第一射出窗射出的X射线路径外。因而在从第一射出窗向被检查物照射X射线之际，X射线监视器不妨碍第一射出窗和被检查物之间接近。据此可取得放大率高的X射线图像。

Description

X射线发生装置

技术领域

本发明涉及使电子束照射到靶上产生X射线的X射线发生装置。

背景技术

对被检查物照射X射线，取得透过被检查物的X射线的图像，对被检查物进行检查的检查装置一直以来已为众知。作为这样的检查装置的X射线源，可以用X射线发生装置。X射线发生装置对靶照射电子束，产生X射线。X射线的剂量通过电子束的加速电压或电子束的电流值等的变化，或者靶的损伤或靶支持构件的热变形而发生变化。

如果照射到被检查物的X射线剂量发生变化，则透过被检查物的X射线的图像发生变化。这种情况下，不能判别该变化起因于被检查物的特性，或起因于照射的X射线的变化，因而不能高精度地对被检查物进行检查。

为了解决该问题，在特开昭55-124997号公报上公开了一种X射线发生装置，其是通过半导体X射线检测器监视从X射线管的射出窗射出的X射线的剂量，通过反馈检测器的输出，使X射线剂量维持一定的X射线发生装置。

近年来，通过X射线进行电子部件等小型且高密度的被检查物的检查，与此相伴，希望得到放大率高的X射线图像。然而，尽管特开昭55-124997号的X射线发生装置可以降低X射线的剂量的变化，但难以得到放大率高的X射线图像。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而作的，其目的是提供可使X射线的剂量为一定，而且，可取得放大率高的X射线图像的X射线发生装置。

本发明的X射线发生装置设置有放出电子束的电子枪、以使来自电子枪的电子束入射的方式配置的X射线发生用的靶、根据电子束的入射，使从靶发生的X射线透过的第一射出窗、和接受来自靶的X射线并监视该X射线状态的X射线监视器。X射线监视器配置在从第一射出窗射出的X射线的路径之外。

因为通过X射线监视器实时地监视X射线的状态，所以可维持X射线状态为一定。因为X射线监视器配置在从第一射出窗射出的X射线路径之外，所以在从第一射出窗对被检查物照射X射线之际，X射线监视器难以妨碍第一射出窗和被检查物之间的接近。因而，使被检查物接近第一射出窗，从而可取得放大率高的X射线图像。

第一射出窗具有来自靶的X射线射出的射出面。X射线监视器配置成不比该射出面更突出。据此，可以容易地使第一射出窗和被检查物接近。

X射线发生装置也可以还设置有使从靶来的X射线透过的第二射出窗。第二射出窗配置在与从靶向第一射出窗的X射线路径不同的X射线路径上。X射线监视器接受透过第二射出窗的X射线。因为X射线监视器接受与X射线监视器接受透过框体的壁等障碍物的X射线的情况相比更高的强度的X射线，所以X射线的监视精度高。

第二射出窗优选配置成面向靶表面上的电子束入射的部分。由于从靶的电子束入射部及其近旁产生X射线强，所以从面向该部分的位置上设置的第二射出窗高效地入射X射线至X射线监视器。据此，更加提高X射线监视精度。

第二射出窗也可以是使电子枪端子贯通并保持的芯柱(stem)板。本发明的X射线发生装置例如可以用包含电子枪及靶的X射线管制造。在X射线管上，应电连接电子枪和驱动电子枪的器件，常常设置上述芯柱板。芯柱板也可以用容易透过X射线的材料，例如由绝缘性的陶瓷构成。如果芯柱基板是使X射线透过的第二射出窗，则可以制造对设置芯柱基板的已有的X放射管不施以大改造的本发明的X射线发生装置。

在第二射出窗和X射线监视器之间也可以设置可遮断X射线的快门(shutter)。在没有必要控制在X射线发生开始后X射线状态时，如果通过快门遮断X射线，则可以防止X射线监视器被X射线照射，可以延长X射线监视器的寿命。

X射线发生装置也可以还具有设置电子枪、第一射出窗、靶、及X射线监视器的框体。这时，可使X射线发生装置构造简略化，并且也使X射线发生装置的设置容易。

在靶表面上电子束入射部分、电子枪、及X射线监视器也可以收容在可抽成真空的外壳内。这时使X射线监视器的温度、湿度等的管理变得容易。因此，可以进一步提高X射线的监视精度。X射线监视器也可以设置在外壳内，以便面向靶表面上的电子束入射部分。由于靶在电子束入射部分及其近旁发生的X射线强，所以从面向该部分的位置上设置的第二射出窗来的X射线高效入射到X射线监视器。据此，可更加提高X射线的监视精度。

X射线发生装置也可以进一步设置根据由X射线监视器监视的X射线状态，将从靶发生的X射线状态例如剂量控制为一定的X射线控制器。

从以下详细说明及附图，可以更加充分理解本发明。附图不过只是例示，因此不应当认为附图限定本发明。

本发明的适用范围从以下详细说明一目了然。可是该详细说明及特定例示出本发明的合适的方式，然而不过只是例示。在本发明的要点和范围内的各种变形及变更，从该详细说明中本行业技术人员可以明了。

附图说明

图1是示出具有第一实施方式的X射线发生装置的非破坏检查系统的局部截面图。

图2是图1所示的X射线装置的俯视图。

图3是示出第二实施方式的X射线发生装置的靶周边的纵截面图。

图4是图3的X射线装置的俯视图。

图5是示出具有第三实施方式的X射线发生装置的非破坏检查系统的局部截面图。

图6是示出第四实施方式的X射线发生装置靶周边的纵截面图。

图7是第五实施方式的X射线发生装置的局部截面图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。在附图的说明中，同一元件附加同一符号，省略重复说明。

第一实施方式

图1是示出包含本发明第一实施方式的X射线发生装置的非破坏检查系统的概略图。该非破坏检查系统80进行被检查物5的非破坏检查。系统80具有移动台2、微聚焦型X射线发生装置100及X射线摄像机1。移动台2可以沿水平方向移动，其上载置多个被检查物5。X射线发生装置100设置在移动台2下方、使X射线照射到移动台2上。X射线摄像机1检测透过移动台2及被检查物5的X射线，取得X射线图像。

X射线发生装置100作为主要的构成元件有X射线管10，X射线监视器30以及电流电压控制装置40。X射线管10向上方发射从反射型靶27产生的X射线。X射线监视器30测量由X射线管10发生的X射线剂量。电流电压控制装置40是X射线管10的驱动器件，把预定电流及电压供给X射线管10，产生X射线。

X射线管10的外廊由大体圆筒状的真空外壳20构成。真空外壳20向上下延伸的同时，密封为大体真空状态。真空外壳20上部是由铜等金属形成的外壳主体21。外壳主体21设置有收容反射型靶27的纵型圆筒状的壳体21a。外壳主体21还包含对壳体21a正交那样地连接的横型圆筒状电子枪收容筒21b。壳体21a和电子枪收容筒21b相互连通。

在电子枪收容筒21b内位于壳体21a反对侧的端部上设置陶瓷制芯柱板24。如后述所示，芯柱板24使从靶27发生的X射线透过。在电子枪收容筒21b内设置向壳体21a的中心轴大体呈水平地射出电子束的电子枪23。电子枪23贯通芯柱板24，且为在芯柱板24上保持的芯柱板管销25所支持。芯柱管销25是供给电子枪23驱动电力用的端子。芯柱管销25与电子枪23内的电极或灯丝等电连接的同时，与电流电压控制装置40电连接。电流电压控制装置40通过芯柱管销25对电子枪23供给预定电流及电压，驱动电子枪23。

外壳20下部是通过玻璃或陶瓷等绝缘体形成的真空管22。真空管22具有与壳体21a同轴的大体圆筒状，与壳体21a连接。从真空管22下端开始沿真空管22的中心轴把大体圆柱状的导电性靶支持体26插入真空管22。靶支持体26延伸直到壳体21a上端附近为止。

在靶支持体26的上端部，从电子枪23来的电子束入射的部分及其周边成为向电子枪23向下倾斜的斜面。该斜面上设置钨等反射型靶27。

靶27经靶支持体26与电流电压控制装置40电连接。从控制装置40在靶27上加上对电子枪23相对正的预定电压。

在壳体21a的上壁上，面对靶27的部分上设置第一射出窗31。从靶27发生的X射线透过第一射出窗31后向真空外壳20外朝上方射出。在以下，把射出X射线的第一射出窗31的上面称为X射线射出面31a。

X射线发生装置100，如图1及图2所示，具有监视从靶27产生的X射线剂量的X射线监视器30。X射线监视器30设置在真空外壳20外部；与芯柱板24对置。如图1所示，X射线监视器30配置在从第一射出窗3 1射出的X射线路径之外，并配置为不比X射线射出面更突出。X射线监视器30的上面位于比X射线射出面31a还下方，即位于X射线射出面31a的靶27侧。X射线监视器30检测从靶27来的、透过芯柱板24的X射线，实时测量该X射线的剂量。

X射线发生装置100还包含X射线剂量控制装置41。X射线剂量控制装置41是控制X射线状态的器件。X射线剂量控制装置41控制电流电压控制装置40，以使从靶27产生的X射线剂量维持一定。如果更具体地讲，控制装置41根据由X射线监视器30取得的X射线剂量，电流电压控制装置40控制在靶27及电子枪23上施加的电压及电流的设定值，以便使X射线剂量维持一定。

X射线管10，电流电压控制装置40，X射线剂量控制装置41及X射线监视器30使X射线发生装置100的构造简略化，降低设置成本，全部设置于框体4内。

以下，说明非破坏检查系统80及X射线发生装置100的作用及优点。

如果通过电流电压检测装置40在X射线管10的电子枪23及靶27上施加上预定的电流及电压，则从电子枪23射出电子束，电子束入射到靶27上产生X射线。另一方面，在台2上载置所希望的被检查物5，移动台2，以便使被检查物5与第一射出窗31对置。

从靶27产生的X射线沿着使电子束的行进方向大体转动90°的方向，透过第一射出窗31，其后，透过移动台2及被检查物5。透过的X射线被X射线摄像机1所检测，得到X射线图像。通过目视该X射线图像，或者通过对X射线图像施以2值化处理等图像处理，对被检查物5进行非破坏检查。

在本实施方式中，通过X射线监视器30对从靶27产生的X射线剂量进行实时监视。X射线剂量控制装置41根据通过监视器30监视的剂量，控制电压控制装置40，以便将来自靶27的X射线剂量维持一定。其结果，即使因靶27的发热产生靶支持体26的热膨胀、因电子束照射产生靶27表面损伤、或因电流或电压非预期变化等从靶27产生的X射线剂量发生变化，该变化也能立即被反馈补偿。据此，使从第一射出窗31照射到被检查物5的X射线剂量一定。据此，大体维持由X射线摄像机1取得的X射线图像的背景一定。因而，可以更加合适地实施根据该X射线图像的目视检查。此外，在对该X射线图像进行图像处理，实施检查的情况下，容易设定最合适的阀值等。即使在任何一种情况下也可以合适地进行使用X射线图像的非破坏检查。

因为X射线监视器30配置成不比X射线射出面31a更突出，所以X射线监视器30不妨碍与X射线射出面31a对置的移动台2及被检查物5与X射线射出面31a接近。因此，可以配置成使移动台2及被检查物5与X射线射出面31a接近。因而，通过X射线摄像机1可取得高放大率的X射线图像。这对电子部件等小型且高密度的被检查物的非破坏检查尤为有益。

在本实施方式中，使用所谓的反射型X射线管10。反射型X射线管10通常具有保持用于从外部供给X射线管10内电子枪23电源的芯柱管销25的芯柱板24。如图1所示，芯柱板24配置在与从靶27向第一射出窗31的X射线路径不同的X射线路径上。在本实施方式，利用芯柱板24作为使监视用X射线透过的第二射出窗。其结果，X射线监视器30可以在比通过框体4的壁等障碍物接受从靶27来的X射线的情况高的强度下检测。据此，提高了X射线的监视精度。对现有技术的X射线管不加以改造，也可以制造本实施方式的X射线发生装置100。

第二实施方式

以下参照图3及图4，说明第二实施方式的X射线发生装置200。X射线发生装置200具有X射线管11以取代X射线管10，这一点与第一实施方式的X射线发生装置100不同。X射线管11具有使从反射型靶27产生的X射线向外部射出的第二射出窗。据此，X射线监视器30不与芯柱板24对置，而与第二射出窗50对置。

第二射出窗50由Be等X射线透过率高的物质构成，安入真空外壳20的壳体21a的侧壁上。在这里，第二射出窗50的位置没有特别的限定，然而优选应当射出足够强度的X射线，设置在面向靶27的表面内电子束入射的部分的位置上。

在图4中具体示出第二射出窗50及X射线监视器30的优选位置。在从上看X射线管11的情况下，X射线监视器30优选配置在连接靶27和电子枪23的直线61和连接靶27和X射线监视器30的直线62之间的夹角为±90°范围的位置上。直线62位于离直线61的±90°以内时，第二射出窗50优选配置在通过该直线62的位置上。

在X射线发生装置200中，从靶27产生的X射线以与在第一实施方式中从芯柱板24射出的X射线同等以上的强度通过第二射出窗50，入射到X射线监视器30。因而，在本实施方式中，X射线监视器30可以在高精度下监视X射线的状态。

第三实施方式

其次，参照图5，说明第三实施方式的X射线发生装置300。X射线发生装置300具有透过型X射线管12以取代反射型X射线管11，这一点与第二实施方式不同。X射线管12具有大体水平地安入壳体21a的上壁上的透过型靶60，以取代X射线管11的反射型靶27以及第一射出窗31。透过型靶60兼作第二实施方式中的靶27及第一射出窗31。靶60的上面是X射线射出面60a，下面是电子束入射面60b。

据此，电子枪23在壳体21a内位于靶60的下方，设置成向电子束入射面60b朝上方放出电子束。第二射出窗50设置在壳体21a的侧壁上，以便面向电子束入射面60b。

在X射线发生装置300中，从电子枪23射出的电子束入射到靶60的电子束入射面60b。从靶60产生的X射线从X射线射出面60a射出。此外，从靶60产生的X射线一部分透过第二射出窗50，入射到X射线监视器30。据此，检测X射线剂量。因而，具有透过型X射线管12的X射线发生装置300具有与第二实施方式同样的优点。

第四实施方式

其次，参照图6，说明第四实施方式的X射线发生装置400。X射线发生装置400在第二射出窗50和X射线监视器30之间设置有快门70。这一点与第二实施方式及第三实施方式不同。靶70可以根据需要遮断从第二射出窗50射出的X射线。

在X射线产生开始之后，如果在不必要控制X射线剂量时关闭快门70，则X射线被遮断，不入射到X射线监视器30。据此，防止X射线监视器30被照射，可以延长X射线监视器30的寿命。

第五实施方式

其次，参照图7，说明第五实施方式的X射线发生装置500。X射线发生装置500具有开放外壳101取代在真空状态下密封的真空外壳20，这一点与第三及第四实施方式不同。开放外壳101收容透过型靶60的电子束入射面60b。开放外壳101根据需要可以使内部抽成真空状态，或作成在大气压下开放。开放外壳101是例如不锈钢制的。

据此，X射线发生装置500具有排气泵102及线圈103。排气泵102进行排气，使X射线照射时开放外壳101内保持真空状态。线圈103环状地包围从电子枪23向靶60的电子束通路。据此，调节电子束的焦点。在这样的、所谓的开放型X射线发生装置上可以更换装置内部的电子枪23及透过型靶60。

X射线发生装置500在X射线监视器30被收容在外壳101内这一点也与第三及第四实施方式不同。在本实施方式中，优选X射线监视器30设置在面向透过型靶60的电子束入射面60b的位置上。

X射线发生装置500具有与上述实施方式同样的优点。此外，在X射线发生装置500上，X射线监视器30被收容于开放外壳101内，在X射线照射时X射线监视器30被曝露在真空环境环境内。因此使管理X射线监视器的温度、湿度等变得容易，进一步提高了X射线监视器监视X射线状态的精度。

本发明的X射线发生装置不限于上述实施方式，采取各种变形状态是可能的。

在上述实施方式中，X射线剂量控制装置41控制电流电压控制装置40的输出电流及输出电压，以维持X射线剂量一定。可是，例如在X射线剂量的降低超过某种程度状况下，判断为靶的寿命到来，使电子束偏向，电子束照射靶的别的部分，使X射线剂量恢复，维持剂量一定地加以控制。此外，也可以自动地更换靶。

在上述实施方式中，X射线监视器30根据X射线剂量监视X射线的状态。但也可以监视X射线其它特性。例如，也可以在采用包含产生多种波长X射线的多种素材的复合靶的情况下，监视X射线的波长。

在第一实施方式中，芯柱板24是陶瓷制的。可是，芯柱板24也可以由容易透过X射线的绝缘性材料构成。作为这样的材料一例，可以列举玻璃。

在第二～第四实施方式中，使靶27或60产生的X射线向X射线监视器30合适地射出，面向靶27或60表面上电子束入射部分的位置上设置第二射出窗50。可是，在从反射型靶27产生的X射线足够强的情况下，也可以在其它位置上设置第二射出窗50。

在第一～第四实施方式中，在X射线管10、11及12大的情况下，也可以在真空外壳20内设置X射线监视器30。在这种情况下，与第5实施方式同样地，优选面向靶的电子束入射面地设置X射线监视器30。此外，在第五实施方式中，在开放外壳101的外部配置X射线监视器30，通过在开放外壳101上设置的第二射出窗，X射线监视器30也可以接受X射线。

在第一～第四实施方式中，应当高精度监视X射线，设置使X射线射出的第二射出窗50或芯栓板24，或者在开放外壳101内设置X射线监视器30。但是，在从靶产生的X射线强的情况下，也可以由在外壳外部上设置的X射线监视器30来监视不经窗即透过外壳、进行反射的X射线的状态。

在上述实施方式中，对透过被检查物5的X射线图像进行摄影。但是也可以通过CT对断层图像进行摄影。这种情况下，因为根据由放大率高、且稳定的X射线得到的X射线图像可以进行演算，所以能提高断层摄影的精度。

工业上利用的可能性

如上述所示，本发明的X射线发生装置，可以通过X射线监视器实时监视从靶产生的X射线状态。根据通过X射线监视器取得的X射线的状态，控制在电子枪及靶上所加的电流及电压，或通过移动靶的电子束入射位置等，可使靶所产生的X射线的状态维持一定。据此，可以从第一射出窗发出稳定的X射线。

X射线监视器配置在从靶来的X射线入射至第一射出窗的路径之外。因此，在从第一射出窗向被检查物照射X射线之际，X射线监视器难以成为妨碍第一射出窗和被检查物接近的障碍物。因而，可使第一射出窗和被检查物接近，其结果可以得到放大率大的X射线图像。

因而，本发明提供可使X射线剂量一定，而且可取得放大率高的X射线图像的X射线发生装置。

Claims (10)

1.一种X射线发生装置，其特征在于，具有：

放出电子束的电子枪；

X射线产生用靶，配置使来自所述电子枪的电子束入射；

根据所述电子束入射，使从所述靶产生的X射线透过的第一透出窗；和

接受来自所述靶的X射线，监视该X射线的状态的X射线监视器，

所述X射线监视器配置在从所述第一射出窗射出的X射线路径之外。

2、根据权利要求1所述的X射线发生装置，其特征在于，

所述第一射出窗具有来自所述靶的X射线射出的射出面，

所述X射线监视器配置成不比所述射出面更突出。

3、根据权利要求1或2所述的X射线发生装置，还设置有使来自所述靶的X射线透过的第二射出窗，其特征在于，

所述第二射出窗配置在与从所述靶向所述第一射出窗的X射线路径不同的X射线路径上，

所述X射线监视器接受透过所述第二射出窗的X射线。

4、根据权利要求3所述的X射线发生装置，其特征在于，所述第二射出窗配置成面向所述靶的表面上所述电子束入射的部分。

5、根据权利要求3或4所述的X射线发生装置，其特征在于，所述第二射出窗是使所述电子枪的端子贯通并保持的芯柱板。

6、根据权利要求3～5中任一项所述的X射线发生装置，其特征在于，在所述第二射出窗和所述X射线监视器之间，还设置有可遮断X射线的快门。

7、根据权利要求1～6中任一项所述的X射线发生装置，其特征在于，还具有设置有X射线监视器、所述电子枪、所述第一射出窗、及所述靶的框体。

8、根据权利要求1所述的X射线发生装置，其特征在于，所述靶的表面上所述电子束入射的部分、所述电子枪、及所述X射监视器收容在可抽成真空的外壳内。

9、根据权利要求8所述的X射线发生装置，其特征在于，所述X射线监视器以面向所述靶的表面上电子束入射的部分的方式设置在所述外壳内。

10、根据权利要求1～9中任一项所述的X射线发生装置，其特征在于，还设置有X射线状态控制器，该X射线状态控制器根据通过所述X射线监视器监视的所述X射线的状态，将从所述靶产生的X射线的状态控制为一定。

Images