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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Röntgengenerator zum Erzeugen
eines Röntgenstrahls durch
Bombardieren eines Anodenziels mit einem von einer Kathode emittierten
Elektron; ein Röntgenbildaufnahmegerät zum Aufnehmen
eines Röntgenübertragungsbildes,
das beim Bestrahlen eines Objekts gebildet wird, welches mit dem
Röntgenstrahl inspiziert
werden soll, der mit dem Röntgengenerator erzeugt
wird; und ein Röntgeninspektionssystem zum
Inspizieren des zu inspizierenden Objekts, das in eine zuvor festgelegte
Richtung bewegt wird, mit einem Röntgenstrahl.
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STAND DER
TECHNIK
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Ein
Röntgengenerator
nach dem Stand der Technik mit einer Röntgenröhre zum Erzeugen eines Röntgenstrahls
durch Bombardieren eines Anodenziels mit einem von einer Kathode
emittierten Elektron ist beispielsweise im US-Patent Nr. 5,077,771
offenbart. Der in jener Publikation offenbarte Röntgengenerator arbeitet mit
einem PWM-System als Verfahren zum Steuern der an die Gitterelektrode
angelegten Gitterspannung, um so die effektive Gitterspannung durch Ändern der
Impulsbreite von Steuerungsimpulsen zu regeln.
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FR-A1-2718599
(der nächstliegende
Stand der Technik) beschreibt eine Röntgenröhre, die eine Kathode und eine
Anode umfasst, die in einem Vakuumgehäuse angeordnet sind. Eine erste
und eine zweite Gitterelektrode sind zwischen der Kathode und der
Anode angeordnet und sind an eine Gitterspannungssteuerungsvorrichtung
angeschlossen. Die Gitterspannungssteuerungsvorrichtung versorgt die
Gitterelektroden mit einer Wechselspannung, wodurch ein Elektronenfluss
zwischen der Kathode und der Anode periodisch ge sperrt und freigegeben
wird. Dies dient der Erzeugung einer Sequenz von 24 Röntgenbildern
in der Sekunde.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Typische
Inspektionsgeräte
arbeiten oft mit einer Technik, die ein Bild (Standbild) eines zu
inspizierenden Objekts durch Blitzen (Pulsen) einer Lichtquelle
aufnimmt. Obgleich man gewünscht
hat, diese Technik auch auf Röntgeninspektionen
anzuwenden, sind Beispiele für
einen Röntgengenerator,
der dafür konfiguriert
ist, einen in einer Röntgenröhre erzeugten
Röntgenstrahl
zu pulsen, bisher kaum bekannt. In einer Röntgenröhre ändert sich die darin erzeugte Röntgenstrahlleistungsabgabe
erheblich, selbst wenn die an jede Elektrode angelegte Spannung
sich nur geringfügig ändert. Darum
sind stabile pulsierende Röntgenstrahlen
schwer zu erzeugen, und eine Technik zum Erzeugen von stabilen pulsierenden Röntgenstrahlen
ist bisher noch nicht vollständig
hervorgebracht worden.
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Angesichts
der oben angesprochenen Punkte ist es eine erste Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, einen Röntgengenerator
bereitzustellen, der einen stabilen pulsierenden Röntgenstrahl
in einer Röntgenröhre erzeugen
kann.
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Es
ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Röntgenbildaufnahmegerät bereitzustellen,
das in der Lage ist, ein Röntgenübertragungsbild
exakt aufzunehmen, das beim Bestrahlen eines Objekts gebildet wird,
das mit einem stabilen pulsierenden Röntgenstrahl, der in einer Röntgenröhre erzeugt
wird, inspiziert werden soll.
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Es
ist eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Röntgeninspektionssystem
bereitzustellen, das in der Lage ist, ein zu inspizierendes Objekt,
das in eine zuvor festgelegte Richtung bewegt wird, mit einem stabilen
pulsierenden Röntgenstrahl, der
in einer Röntgenröhre erzeugt
wird, zu bestrahlen, wodurch es möglich ist, ein Röntgenübertragungsbild
des Objekts, das beim Bestrahlen mit dem stabilen pulsierenden Röntgenstrahl
gebildet wird, exakt aufzunehmen.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Röntgengenerator
bereitgestellt, der Folgendes umfasst: eine Röntgenröhre zum Erzeugen eines Röntgenstrahls innerhalb
eines Vakuumversiegelten Gehäuses durch
Fokussieren eines von einer Kathode emittierten Elektrons in ein
Anodenziel mittels einer ersten Gitterelektrode, einer zweiten Gitterelektrode
und einer Fokussierelektrode; ein Gitterspannungssteuerungsmittel
zum Steuern einer an die erste Gitterelektrode angelegten Gitterspannung;
und ein Impulserzeugungsmittel zum Erzeugen eines Impulses, der von
einem AUS-Zustand zu einem EIN-Zustand wechselt und den EIN-Zustand für einen
zuvor festgelegten Zeitraum aufrecht erhält; wobei das Gitterspannungssteuerungsmittel – in Reaktion
auf den von dem Impulserzeugungsmittel erzeugten Impuls – an die
erste Gitterelektrode eine Abschnürspannung anlegt, wenn sich
der Impuls im AUS-Zustand befindet, damit verhindert wird, dass
das von der Kathode emittierte Elektron das Anodenziel erreicht,
und – in Reaktion
auf den von dem Impulserzeugungsmittel erzeugten Impuls – an die
erste Gitterelektrode eine Gitterbetriebsspannung anlegt, die so
eingestellt ist, dass das Elektron, das von der Kathode so emittiert wird,
dass es das Anodenziel bombardiert, eine zuvor festgelegte Quantitätsgröße erlangt,
wenn sich der Impuls im EIN-Zustand befindet; und wobei das Gitterspannungssteuerungsmittel
Kathodenstromerkennungsmittel zum Erkennen eines Kathodenstroms aufweist
und – in
Reaktion auf den von dem Impulserzeugungsmittel erzeugten Impuls – an die
erste Gitterelektrode eine Gitterbetriebsspannung anlegt, die so
eingestellt ist, dass der von dem Kathodenstromerkennungsmittel
erkannte Kathodenstrom einen zuvor festgelegten Wert erlangt, wenn
sich der Impuls im EIN-Zustand befindet.
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In
Reaktion auf den von dem Impulserzeugungsmittel erzeugten Impuls
legt das Gitterspannungssteuerungsmittel an die erste Gitterelektrode eine
Abschnürspannung
an, wenn sich der Impuls im AUS-Zustand befindet, damit verhindert
wird, dass das von der Kathode emittierte Elektron das Anodenziel
erreicht, und legt an die erste Gitterelektrode eine Gitterbetriebsspannung
an, die so eingestellt ist, dass das Elektron, das von der Kathode
so emittiert wird, dass es das Anodenziel bombardiert, einen zuvor
festgelegten Quantitätswert
erlangt. Infolge dessen kann die Röntgenröhre einen pulsierenden Röntgenstrahl
erzeugen, der eine Impulsbreite besitzt, die dem Zeitraum entspricht,
während
dem die Gitterbetriebsspannung an die erste Elektrode angelegt wird. Und
weil die an die erste Elektrode angelegte Gitterbetriebsspannung
so eingestellt ist, dass das Elektron, das von der Kathode so emittiert
wird, dass es das Anodenziel bombardiert, einen zuvor festgelegten
Quantitätswert
erlangt,, kann der in der Röntgenröhre erzeugte
pulsierende Röntgenstrahl
stabilisiert werden.
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Der
Röntgengenerator
der vorliegenden Erfindung kann dadurch gekennzeichnet werden, dass das
Gitterspannungssteuerungsmittel Kathodenstromerkennungsmittel zum
Erkennen eines Kathodenstroms aufweist und – in Reaktion auf den von dem Impulserzeugungsmittel
erzeugten Impuls – an
die erste Gitterelektrode eine Gitterbetriebsspannung anlegt, die
so eingestellt ist, dass der von dem Kathodenstromerkennungsmittel
erkannte Kathodenstrom einen zuvor festgelegten Wert erlangt, wenn
sich der Impuls im EIN-Zustand befindet.
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Während das
Kathodenstromerkennungsmittel den Kathodenstrom erkennt, legt das
Gitterspannungssteuerungsmittel an die erste Gitterelektrode eine
Gitterbetriebsspannung an, die so eingestellt ist, dass der Kathodenstrom
einen zuvor festgelegten Wert erlangt. Beispielsweise können Mittel zum Erkennen
des Anodenzielstroms als Mittel zum Erkennen der Menge an Elektronen,
die von der Kathode so emittiert werden, dass sie das Anodenziel bombardieren,
bereitgestellt werden. Gewöhnlich wird
jedoch an das Anodenziel eine Hochspannung angelegt, wodurch der
Anodenzielstrom schwer zu erkennen ist. Darum kann das Kathodenstromerkennungsmittel
problemlos die Menge an Elektronen erkennen, die von der Kathode
so emittiert werden, dass sie das Anodenziel bombardieren, wodurch
das Gitterspannungssteuerungsmittel problemlos die Gitterbetriebsspannung
einstellen kann.
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Der
Röntgengenerator
der vorliegenden Erfindung kann dadurch gekennzeichnet werden, dass das
Kathodenstromerkennungsmittel einen Kathodenstromerkennungswiderstand,
der mit der Kathode verbunden ist, aufweist, welcher dem Erkennen des
Kathodenstroms dient; und dass das Gitterspannungssteuerungsmittel
Folgendes aufweist: eine Negativspannungserzeugungssektion zum Erzeugen einer
zuvor festgelegten negativen Spannung; einen Impulsinverter zum
Empfangen des von dem Impulserzeugungsmittel erzeugten Impulses
und Erzeugen eines invertierten Impulses, in welchem der EIN-Zustand
und der AUS-Zustand des empfangenen Impulses invertiert werden;
einen ersten Schalter zum Empfangen des von dem Impulsinverter erzeugten
invertierten Impulses und Ausgeben – wenn sich der invertierte
Impuls im EIN-Zustand befindet – der zuvor
festgelegten, von der Negativspannungserzeugungssektion erzeugten
negativen Spannung; eine Referenzspannungserzeugungssektion zum
Erzeugen einer positiven Referenzspannung; einen zweiten Schalter
zum Empfangen des von dem Impulserzeugungsmittel erzeugten Impulses
und Ausgeben – wenn
sich der Impuls im EIN-Zustand befindet – der von der Referenzspannungserzeugungssektion
erzeugten positiven Referenzspannung; einen Betriebsverstärker mit
einem Eingangsterminal zum Empfangen einer von dem Kathodenstromerkennungswiderstand
erzeugten Spannung und einem weiteren Eingangsterminal zum Empfangen der
von dem ersten Schalter ausgegebenen zuvor festgelegten negativen
Spannung und der von dem zweiten Schalter ausgegebenen positiven
Referenzspannung; und eine Gitterspannungssteuerungsschaltung zum
Steuern – in
Reaktion auf ein Ausgangssignal von dem Betriebsverstärker – der an
die erste Gitterelektrode angelegten Gitterspannung.
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Die
Konfiguration des Gitterspannungssteuerungsmittels zum Steuern der
an die erste Gitterelektrode angelegten Gitterspannung, um einen
stabilen pulsierenden Röntgenstrahl
zu erzeugen, kann mittels einer einfachen, kostengünstigen
Schaltungskonfiguration realisiert werden.
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Um
die zweite Aufgabe zu erreichen, kann ein Röntgenbildaufnahmegerät Bildaufnahmemittel zum
Aufnehmen eines Röntgenübertragungsbildes umfassen,
das beim Bestrahlen eines Objekts gebildet wird, welches mit dem
Röntgenstrahl
inspiziert werden soll, der mit dem Röntgengenerator nach Anspruch
1 erzeugt wird, wobei das Bildaufnahmemittel den von dem Impulserzeugungsmittel
erzeugten Impuls empfängt
und das Röntgenübertragungsbild aufnimmt,
wenn sich der Impuls im EIN-Zustand befindet.
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Das
Bildaufnahmemittel empfängt
den vom Impulserzeugungsmittel erzeugten Impuls und nimmt das Röntgenübertragungsbild
auf, wenn sich der Impuls im EIN-Zustand
befindet. Folglich kann das Bildaufnahmemittel das Röntgenübertragungsbild
exakt aufnehmen, das beim Bestrahlen des zu inspizierenden Objekts
mit dem stabilen pulsierenden Röntenstrahl,
der in der Röntgenröhre erzeugt
wird, gebildet wird.
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Um
die dritte Aufgabe zu erreichen, kann ein Röntgeninspektionssystem den
Röntgengenerator nach
Anspruch 1, ein Röntgenbildaufnahmegerät mit einem
Bildaufnahmemittel zum Aufnehmen eines Röntgenübertragungsbildes, das beim
Be strahlen eines Objekts gebildet wird, welches mit einem Röntgenstrahl
inspiziert werden soll, der mit dem Röntgengenerator erzeugt wird,
und ein Objekterkennungsmittel zum Erkennen der Ankunft des Objekts in
einem Bildaufnahmebereich in dem Röntgenbildaufnahmegerät umfassen,
wobei das Impulserzeugungsmittel Auslösesignalausgabemittel zum Ausgeben
eines Auslösesignals
beim Erkennen des Objekts durch das Objekterkennungsmittel aufweist
und den Impuls ausgibt, wenn das Auslösesignal durch das Auslösesignalausgabemittel
ausgegeben wird, und wobei das Bildaufnahmemittel den von dem Impulserzeugungsmittel
ausgegebenen Impuls empfängt
und das Röntgenübertragungsbild
aufnimmt, wenn sich der Impuls im EIN-Zustand befindet.
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Die
Ankunft des zu inspizierenden Objekts im Bildaufnahmebereich des
Röntgenbildaufnahmegerätes wird
durch das Objekterkennungsmittel erkannt, und beim Erkennen erzeugt
das Auslösesignalerzeugungsmittel
ein Auslösesignal,
und das Impulserzeugungsmittel erzeugt einen Impuls. Im Ergebnis
wird, wenn sich der Impuls im EIN-Zustand befindet, ein stabiler
pulsierender Röntgenstrahl
in der Röntgenröhre erzeugt.
In Reaktion auf den vom Impulserzeugungsmittel erzeugten Impuls
nimmt das Bildaufnahmemittel das Röntgenübertragungsbild auf, wenn sich
der Impuls im EIN-Zustand befindet. Darum kann das zu inspizierende
Objekt, das in eine zuvor festgelegte Richtung bewegt wird, mit
einem stabilen pulsierenden Röntgenstrahl
bestrahlt werden, wodurch das Röntgenübertragungsbild
des Objekts, das beim Bestrahlen mit dem stabilen pulsierenden Röntgenstrahl
gebildet wird, exakt aufgenommen werden.
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Um
die erste Aufgabe zu erreichen, kann der Röntgengenerator Folgendes umfassen:
eine Röntgenröhre mit
einer Kathode, einem Anodenziel und einer ersten Gitterelektrode,
einer zweiten Gitterelektrode und einer Fokussierelektrode, die
zwischen der Kathode und dem Anodenziel angeordnet sind; und ein
Gitterspannungssteuerungsmittel zum Steuern einer an die erste Gitterelektrode
angelegten Gitterspannung dergestalt, dass ein pulsierender Röntgenstrahl
mit einer zuvor festgelegten Impulsbreite in der Röntgenröhre erzeugt
wird.
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Das
Gitterspannungssteuerungsmittel steuert die an die erste Gitterelektrode
angelegte Gitterspannung dergestalt, dass ein pulsierender Röntgenstrahl
mit einer zuvor festgelegten Impulsbreite in der Röntgenröhre erzeugt
wird. Im Ergebnis kann ein pulsierender Röntgenstrahl mit einer zuvor
festgelegten Impulsbreite in der Röntgenröhre erzeugt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Röntgeninspektionssystems.
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2 ist
eine Schnittansicht eines Hauptteils einer Röntgenröhre, die in dem Röntgeninspektionssystem
enthalten ist.
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3 ist
ein Blockschaubild der Konfiguration des Röntgeninspektionssystems.
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4A ist
eine Kurvendarstellung der Änderung
eines Ausgangssignals eines photoelektrischen Schalters im zeitlichen
Verlauf.
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4B ist
eine Kurvendarstellung der Änderung
eines Auslösesignals
eines Auslösesignalgenerators
im zeitlichen Verlauf.
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4C ist
eine Kurvendarstellung der Änderung
eines Ausgabeimpulses eines Impulsgenerators im zeitlichen Verlauf
.
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4D ist
eine Kurvendarstellung der Änderung
eines dem zweiten Schalter zugeführten
Impulses im zeitlichen Verlauf.
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4E ist
eine Kurvendarstellung der Änderung
eines dem ersten Schalter zugeführten
Impulses im zeitlichen Verlauf.
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4F ist
eine Kurvendarstellung der Änderung
der Zielspannung im zeitlichen Verlauf.
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4G ist
eine Kurvendarstellung der Änderung
der Kathodenspannung im zeitlichen Verlauf.
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4H ist
eine Kurvendarstellung der Änderung
einer Spannung von der Stromversorgungssektion der ersten Gitterelektrode
im zeitlichen Verlauf.
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4I ist
eine Kurvendarstellung der Änderung
einer der ersten Gitterelektrode zugeführten Spannung im zeitlichen
Verlauf.
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4J ist
eine Kurvendarstellung der Änderung
der Röntgenstrahlleistungsabgabe
im zeitlichen Verlauf.
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DIE BESTEN
ARTEN DER AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Es
wird nun das Röntgeninspektionssystem gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen erklärt. Der
Röntgengenerator
und das Röntgenbildaufnahmegerät gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in dem Röntgeninspektionssystem gemäß dieser
Ausführungsform
enthalten.
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Zunächst wird
die Anordnung aus einer Röntgenstrahlquelle 1,
einem Röntgenbildverstärker 2 als
Bildaufnahmemittel und einem photoelektrischen Schalter 3 in
dem Röntgeninspektionssystem gemäß dieser
Ausführungsform
erklärt. 1 ist eine
perspektivische Ansicht des Röntgeninspektionssystems
gemäß dieser
Ausführungsform.
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Ein
Förderband 4 bewegt
sich in der Richtung, die in der Zeichnung mit dem Pfeil angedeutet ist.
Zu inspizierende Objekte 5 werden auf dem Förderband 4 angeordnet
und werden in der Richtung, die mit dem Pfeil angedeutet ist, durch
das sich bewegende Förderband 4 transportiert.
Die Röntgenstrahlquelle 1 ist über dem
Förderband 4 angeordnet und
streut aus einer Röntgenröhre 11 innerhalb
eines zuvor festgelegten Winkelbereichs einen Röntgenstrahl aus, wodurch von
den auf dem Förderband 4 befindlichen
Objekten 5 diejenigen mit dem Röntgenstrahl bestrahlt werden,
die sich innerhalb eines zuvor festgelegten Bereichs befinden. Obgleich
der Röntgenbildverstärker 2 der
Röntgenstrahlquelle 1 gegenüber angeordnet
ist und zwischen beiden das Förderband 4 verläuft, ist
der Röntgenbildverstärker 2 in
einer Position angeordnet, zu welcher der von der Röntgenstrahlquelle 1 (der
Röntgenröhre 11) ausgesandte
Röntgenstrahl
gelangen kann und wo der Röntgenbildverstärker 2 gemäß dem dort
eingespeisten Gittersignal Röntgenübertragungsbilder
der Objekte 5 aufnimmt.
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Seitlich
neben dem Förderband 4 ist
der photoelektrische Schalter 3 angeordnet, der als Mittel zum
Erkennen der Ankunft der Objekte 5 im Bildaufnahmebereich
des Röntgenbildverstärkers 2 (dem Bestrahlungsbereich
des von der Röntgenstrahlquelle 1 ausgesandten
Röntgenstrahls)
dient. Der photoelektrische Schalter 3 weist eine Lichtemissionsvorrichtung 3a und
eine Lichtempfangsvorrichtung 3b auf, die sich einander
quer zum Förderband 4 gegenüberliegen.
Der Vorbeilauf der Objekte 5 wird unter Ausnutzung der
Tatsache erkannt, dass Licht von der Lichtemissionsvorrichtung 3a blockiert
wird, wenn die Objekte 5 die Position auf dem Förderband 4 erreichen,
wo der photoelektrische Schalter 3 angeordnet ist. Wenn
kein Objekt 5 da ist, wird das Licht von der Lichtemissionsvorrichtung 3a nicht blockiert,
wodurch das Ausgangssignal des photoelektrischen Schalters 3 (der
Lichtempfangsvorrichtung 3b) seinen EIN-Zustand erlangt. Wenn die Objekte 5 die
Position erreichen, wo der photoelektrische Schalter 3 angeordnet
ist, so wird das Licht von der Lichtemissionsvorrichtung 3a blockiert,
wodurch das Ausgangssignal des photoelektrischen Schalters 3 (der
Lichtempfangsvorrichtung 3b) seinen AUS-Zustand erlangt.
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Die
Röntgenstrahlquelle 1 weist
die in 2 gezeigte Röntgenröhre 11 auf. 2 ist
eine Schnittansicht eines Hauptteils einer Röntgenröhre, die in dem Röntgeninspektionssystem
gemäß dieser
Ausführungsform
enthalten ist. Die Röntgenröhre 11 ist eine
Mikrofokus-Röntgenröhre und
umfasst eine Elektronenkanonensektion 12 zum Erzeugen und Emittieren
eines Elektrons 80 und eine Röntgenstrahlerzeugungssektion 13 zum
Empfangen des Elektrons 80 von der Elektronenkanonensektion 12 und
zum Erzeugen eines Röntgenstrahls 81.
Die jeweiligen Ummantelungen der Elektronenkanonensektion 12 und
der Röntgenstrahlerzeugungssektion 13 werden
durch röhrenförmige Behälter 21, 31 gebildet,
die als Gehäuse
zur Unterbringung einzelner Bauteile dienen. Die Behälter 21, 31 bestehen
jeweils aus einem elektrischen Leiter und sind so miteinander verbunden,
dass sie orthogonal zueinander stehen. Die Behälter 21, 31 sind
voneinander getrennt, wobei eine Fokussierelektrode 25 am Grenzabschnitt zwischen
den Behältern 21, 31 ausgebildet
ist, stehen aber über
eine Öffnung 25a,
die in der Fokussierelektrode 25 ausgebildet ist, miteinander
in Verbindung. In den Behältern 21, 31 sind
eine Elektronenkanone 50 bzw. ein Anodenziel 32 angeordnet.
Des Weiteren ist jeder Behälter 21, 31 hermetisch
abgedichtet, so dass in ihnen ein Vakuum aufrecht erhalten wird.
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Schematisch
ausgedrückt,
umfasst die im Behälter 21 angeordnete
Elektronenkanone 50 eine Heizvorrichtung 76 als
Wärmequelle;
eine Kathode 73 als eine Wärmeelektronenquelle zum Erzeugen und
Emittieren des Elektrons 80 beim Aufheizen mit der Heizvorrichtung 76;
eine erste und eine zweite Gitterelektrode 71, 72 zum
Beschleunigen und Fokussieren des von der Kathode 73 emittierten
Elektrons 80; einen Abstandshalter 18, der zwischen
der zweiten Gitterelektrode 72 und der Fokussierelektrode 25 angeordnet
ist, zum Einstellen des Spalts zwischen der zweiten Gitterelektrode 72 und
der Fokussierelektrode 25 auf einen zuvor festgelegten
Abstand; eine Mehrzahl von Stiften 15 zum Zuführen einer
zuvor festgelegten Spannung zu der ersten und der zweiten Gitterelektrode 71, 72,
der Heizvorrichtung 76 und der Kathode 73 von
außerhalb
des Behälters;
und einen Fuß 14,
der als Deckelabschnitt des Behälters
dient und gleichzeitig die dort hindurch verlaufenden Stifte 15 hält.
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Der
Fuß 14,
die Heizvorrichtung 76, die Kathode 73, die erste
und zweite Gitterelektrode 71, 72 und der Abstandshalter 18 sind
in dieser Reihenfolge zur Fokussierelektrode 25 hin parallel
zueinander angeordnet, dergestalt, dass die jeweiligen axialen Mitten
dieser Bauelemente miteinander fluchten und koaxial zu der axialen
Mitte der Öffnung 25a der
Fokussierelektrode 25 und der axialen Mitte des Behälters 21,
der eine Röhrenform
hat, positioniert sind. Die erste und zweite Gitterelektrode 71, 72 sind
zwischen der Kathode 73 und dem Anodenziel 32 angeordnet. Genauer
gesagt, ist die Kathode 73 am vorderen Ende eines aus einem
Isolator bestehenden Röhrenkörpers 74 angeordnet,
während
die Heizvorrichtung 76 zum Heizen der Kathode 73 in
dem Röhrenkörper 74 angeordnet.
Die erste Gitterelektrode 71 ist auf der der Fokussierelektrode 25 zugewandten
Seite der Kathode 73 angeordnet, während die zweite Gitterelektrode 72 auf
der der Fokussierelektrode 25 zugewandten Seite der ersten
Gitterelektrode 71 angeordnet ist. Die zweite Gitterelektrode 72 wird
durch eine Mehrzahl von Keramikstangen (Isolatoren) 19 auf
der der Fokussierelektrode 25 zugewandten Seite der ersten
Gitterelektrode 71 gestützt,
während
der Röhrenkörper 74,
der die Kathode 73 und die Heizvorrichtung 76 aufweist,
mittels eines Isolators 75 auf der der Fokussierelektrode 25 gegenüberliegenden Seite
der ersten Gitterelektrode 71 angeordnet ist.
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Die
erste und zweite Gitterelektrode 71, 72, die jeweils
wie eine Scheibe geformt sind, haben Öffnungen 71a bzw. 72a,
durch die das Elektron 80 von der Kathode 73 passiert.
Die zweite Gitterelektrode 72 ist eine Elektrode zum Ziehen
des Elektrons 80 von der Kathode 73 zum Ziel 32 innerhalb
des Behälters 31.
Die erste Gitterelektrode 71 ist eine Elektrode zum Schieben
des Elektrons 80, das von der zweiten Gitterelektrode 72 zum
Ziel 32 hin gezogen wird, zurück zur Kathode 73.
Wenn die der ersten Gitterelektrode 71 zugeführte Spannung
eingestellt wird, so wird das zum Ziel 32 hin gerichtete
Elektron 80 verstärkt
oder abgeschwächt.
Des Weiteren bilden die Öffnungen 71a, 72a der
ersten und zweiten Gitterelektrode 71, 72 eine
winzige Elektronenlinsengruppe zum Fokussieren des Elektrons von
der Kathode 73 auf das Ziel 32.
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Der
Abstandshalter 18 ist zwischen der zweiten Gitterelektrode 72 und
der Fokussierelektrode 25 angeordnet. Der Abstandshalter 18 hat
die Form einer Röhre,
dergestalt, dass das von der Kathode 73 zum Ziel 32 hin
gerichtete Elektron 80 dort hindurch passieren kann, und
er hat eine zuvor festgelegte Länge
in axialer Richtung. Sein Endabschnitt 18b ist auf einer
Seite an der Endfläche
der zweiten Gitterelektrode 72 befestigt, während der
Endabschnitt 18c auf der Außenseite gegen die Fokussierelektrode 25 stößt. Da der
Abstandshalter 18 mit der zuvor festgelegte Länge zwischen
der zweiten Gitterelektrode 72 und der Fokussierelektrode 25 angeordnet
ist, ist der Spalt zwischen der zweiten Gitterelektrode 72 und der
Fokussierelektrode 25 auf einen zuvor festgelegten Abstand
eingestellt. Der hier angesprochene zuvor festgelegte Abstand ist
der Abstand zwischen der zweiten Gitterelektrode 72 und
der Fokussierelektrode 25, der erforderlich ist, um einen brauchbaren
Fokusdurchmesser zu erhalten. Der Abstandshalter 18 besteht
aus einem elektrischen Leiter wie beispielsweise Edelstahl, während die
zweite Gitterelektrode 72 zum Halten des Abstandshalters 18 beispielsweise
aus Mo (Molybdän)
mit einem günstigen
Wärmewiderstand
besteht. Da Mo, das sich auf gewöhnliche Weise
nur schwer schweißen
lässt,
auf diese Weise als die zweite Gitterelektrode 72 verwendet
wird, dient eine Mehrzahl von Nickelbändern (Ni) 17 dazu, die zweite
Gitterelektrode 72 mit dem Abstandshalter 18 durch
Widerstandsschweißen
zu verbinden. Die Verbindung mittels der Ni-Bänder 17 erfolgt zwischen der
Endfläche
der zweiten Gitterelektrode 72 und der Innenumfangsfläche des
Endabschnitts 18b auf einer Seite des Abstandshalters 18.
Der Abstandshalter 18 hat eine Umfangswand mit einer Mehrzahl
von darin befindlichen Belüftungslöchern 18a, über die der
Raumabschnitt auf der Seite des Ziels 32 und der Raumabschnitt
auf der Seite der Kathode 73, welche durch Grenzen definiert
sind, die durch den Abstandshalter 18 und die zweite Gitterelektrode 72 gebildet
werden, um den Abstandshalter 18 zu halten, miteinander
in Verbindung stehen.
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Die
erste Gitterelektrode 71 weist auf der Seite, die dem Ziel 32 gegenüberliegt,
eine Mehrzahl von Stiften 15 auf. Diese Stifte 15 verlaufen
durch einen scheibenförmigen
Trägerfuß 14a hindurch,
der aus einem Isolator wie beispielsweise Keramik besteht, und sind
an dem Trägerfuß 14a befestigt.
Insbesondere werden die erste Gitterelektrode 71, welche
den Abstandshalter 18 stützt, die zweite Gitterelektrode 72,
der Röhrenkörper 74 und
dergleichen durch den Trägerfuß 14a mittels
einer Mehrzahl von Stiften 15 gestützt. Eine Mehrzahl weiterer
Stifte, die nicht dargestellt sind, verlaufen ebenfalls durch den Trägerfuß 14a hindurch
und werden durch ihn gehalten. Eine Zuleitung 72f der zweiten
Gitterelektrode 72 und Zuleitungen der Kathode 73 und
der Heizvorrichtung 76, die nicht dargestellt sind, sind
mit der Mehrzahl weiterer Stifte verbunden. Des Weiteren ist ein ringförmiger Fußring 14b am
Außenumfang
des Trägerfußes 14a angebracht.
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Die
Elektronenkanone 50 ist wie oben beschrieben konfiguriert.
Der Fußring 14b der
Elektronenkanone 50 ist beispielsweise durch Hartlöten oder
dergleichen fest an einem Öffnungsabschnitt 22 angebracht,
der an einem Endabschnitt des Behälters 21 ausgebildet
ist. Da der Fußring 14b fest
an dem Öffnungsabschnitt 22 des
Behälters 21 angebracht
ist, ist der Öffnungsabschnitt 22 mit
dem Fuß 14,
der durch den Trägerfuß 14a und
den Fußring 14b gebildet
wird, verschlossen, wodurch die Behälter 21, 31 hermetisch
abgedichtet sind.
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Wie
in 2 gezeigt, ist das Ziel 32 im Behälter 31,
der über
die Öffnung 25a der
Fokussierelektrode 25 mit dem Behälter 21 in Verbindung
steht, installiert. Das Ziel 32 empfängt das Elektron 80 von der
Elektronenkanone 50 und erzeugt den Röntgenstrahl 81. Es
ist ein stabförmiger
Körper,
der aus einem Metall hergestellt ist und so angeordnet ist, dass seine
axiale Richtung die Richtung des sich vorwärts bewegenden Elektrons 80 schneidet.
Die vordere Stirnfläche 32a des
Ziels 32 ist eine Stirnfläche zum Empfangen des Elektrons 80 von
der Elektronenkanone 50 und ist an einer Position vor dem
sich vorwärts
bewegenden Elektron 80 angeordnet und als schräge Fläche ausgebildet,
dergestalt, dass das ankommende Elektron 80 und der abgehende
Röntgenstrahl 81 orthogonal
zueinander verlaufen. Der Behälter 31 ist
mit einem Röntgenstrahlaustrittsfenster 33 versehen.
Das Röntgenstrahlaustrittsfenster 33 bewirkt,
dass der vom Ziel 32 emittierte Röntgenstrahl 81 den
Behälter 31 nach
draußen
verlässt,
und besteht aus einem Flachmaterialelement, das beispielsweise aus
Be-Material hergestellt ist, das für Röntgenstrahlen durchlässig ist.
Das Röntgenstrahlaustrittsfenster 33 ist
vor dem vorderen Ende des Ziels 32 angeordnet und ist so
ausgebildet, dass seine Mitte auf der verlängerten Mittelachse des Ziels 32 liegt.
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3 ist
ein Blockschaubild der Konfiguration des Röntgeninspektionssystems gemäß dieser Ausführungsform.
Dieses Röntgeninspektionssystem
umfasst nicht nur – wie
oben erwähnt – die Röntgenröhre 11 (Röntgenstrahlquelle 1),
den Röntgenbildverstärker 2 und
den photoelektrischen Schalter 3 (Lichtempfangsvorrichtung 3b),
sondern auch eine Ziel-Stromversorgungssektion 101, eine
Kathoden-Stromversorgungssektion 102, eine Impulserzeugungssektion 103 als
Impulserzeugungsmittel, eine Gitterspannungssteuerungssektion 110 als
Gitterspannungssteuerungsmittel, eine Gittersignalerzeugungssektion 150,
eine Bildverarbeitungssektion 160 und Kathodenstrahlröhre 170.
In 3 ist die Röntgenröhre 11 in
einer vereinfachten Weise dargestellt, wobei die zweite Gitterelektrode 72,
die Heizvorrichtung 76 und dergleichen weggelassen wurden.
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Die
Ziel-Stromversorgungssektion 101 legt eine zuvor festgelegte
positive Hochspannung (Zielspannung) an das Ziel 32 an.
Die Kathoden-Stromversorgungssektion 102 legt eine zuvor
festgelegte Spannung (Kathodenspannung) an die Kathode 73 an.
Entsprechend dem von der Lichtempfangsvorrichtung 3b ausgegebenen
Signal erzeugt die Impulserzeugungssektion 103 einen Impuls,
dessen EIN-Zustand für
einen zuvor festgelegten Zeitraum aufrecht erhalten wird. Die Gitterspannungssteuerungssektion 110 steuert
die an die erste Gitterelektrode 71 angelegte Spannung.
Entsprechend dem von der Impulserzeugungssektion 103 ausgegebenen
Impuls erzeugt die Gittersignalerzeugungssektion 150 ein
Gittersignal und führt
dieses Gittersignal dem Röntgenbildverstärker 2 zu.
Ein Röntgenübertragungsbild
des zu inspizierenden Objekts 5 wird der Bildverarbeitungssektion 160 zugeleitet
und wird darin einer Bildverarbeitung (Bildvergrößerung und dergleichen) unterzogen.
Die Bilddaten aus der Bildverarbeitungssektion 160 werden
der Kathodenstrahl röhre 170 zugeleitet,
wodurch die Kathodenstrahlröhre 170 das
Röntgenübertragungsbild,
das in der Bildverarbeitungssektion 160 einer Bildverarbeitung
unterzogen wurde, anzeigt.
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Ein
Anodenspannungseinstellungssignal wird der Ziel-Stromversorgungssektion 101 von
einer (nicht gezeigten) Steuerungseinheit zugeleitet. Die Ziel-Stromversorgungssektion 101 erzeugt
eine zuvor festgelegte Hochspannung (Zielspannung), die dem Anodenspannungseinstellungssignal
entspricht. Ein Zielreferenzsignal, das die von der Ziel-Spannungserkennungssektion
erkannte Zielspannung anzeigt, wird der Kathoden-Stromversorgungssektion 102 von
der (nicht gezeigten) Ziel-Spannungserkennungssektion zugeleitet.
Die Kathoden-Stromversorgungssektion 102 erzeugt eine zuvor
festgelegte Spannung (Katodenspannung), die dem Ziel-Spannungsreferenzsignal
entspricht.
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Die
Impulserzeugungssektion 103 umfasst einen Auslösesignalgenerator 104 zum
Eingeben eines von der Lichtempfangsvorrichtung 3b ausgegebenen
Signals und einen Impulsgenerator 105 zum Eingeben eines
vom Auslösesignalgenerator 104 ausgegebenen
Auslösesignals.
In dem Moment, da das von der Lichtempfangsvorrichtung 3b ausgegebene
Signal von EIN-Zustand zum AUS-Zustand wechselt, erzeugt der Auslösesignalgenerator 104 ein
Auslösesignal
mit einer zuvor festgelegten Impulsbreite und gibt das so erzeugte
Auslösesignal aus.
In dem Moment, da das Auslösesignal
eingegeben wird, erzeugt der Impulsgenerator 105 einen
Impuls, dessen EIN-Zustand für
einen zuvor festgelegten Zeitraum aufrecht erhalten wird, und gibt
den so erzeugten Impuls aus. Die Impulserzeugungssektion 103 umfasst
des Weiteren eine Zeitsteuerung 106 zum variablen Einstellen
des oben erwähnten
zuvor festgelegten Zeitraums, während
dem der EIN-Zustand des an den Impulsgenerator 105 ausgegebenen
Impulses aufrecht erhalten wird.
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Die
Gitterspannungssteuerungssektion 110 ist zwischen der Kathoden-Stromversorgungssektion 102 und
der Kathode 73 angeordnet. Die Gitterspannungssteuerungssektion 110 umfasst
einen Kathodenstromerkennungswiderstand 111 als Kathodenstromerkennungsmittel,
eine Negativspannungserzeugungssektion 112, einen Impulsinverter 113 zum Eingeben
des Impulses vom Impulsgenerator 105, einen ersten Schalter 114 zum
Eingeben eines invertierten Impulses vom Impulsinverter 113,
einen zweiten Schalter 116 zum Eingeben des Impulses vom Impulsgenerator 105,
einen Betriebsverstärker 117 und
eine Gitterspannungssteuerungsschaltung 118.
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Der
Kathodenstromerkennungswiderstand 111 erkennt den Kathodenstrom.
Die Negativspannungserzeugungssektion 112 erzeugt eine
zuvor festgelegte negative Spannung. Der Impulsinverter 113 erzeugt
einen invertierten Impuls, wobei die EIN- und AUS-Zustände des
eingegebenen Impulses invertiert werden. In dem Moment, da sich
der invertierte Impuls vom Impulsinverter 113 im EIN-Zustand
befindet, gibt der erste Schalter 114 die zuvor festgelegte
negative Spannung ab, die von der Negativspannungserzeugungssektion 112 erzeugt
wurde. Eine Referenzspannungserzeugungssektion 115 erzeugt eine
positive Referenzspannung. In dem Moment, da sich der Impuls vom
Impulsgenerator 105 im EIN-Zustand befindet, gibt der zweite
Schalter 116 die positive Referenzspannung ab, die von
der Referenzspannungserzeugungssektion 115 erzeugt wurde. Der
Betriebsverstärker 117 hat
einen Eingangsterminal (+) und einen Eingangsterminal (–). Die
vom Kathodenstromerkennungswiderstand 111 erzeugte Spannung
wird dem Eingangsterminal (+) zugeführt, während die zuvor festgelegte
negative Spannung, die von dem ersten Schalter 114 ausgegeben
wird, oder die positive Referenzspannung, die von dem zweiten Schalter 116 ausgegeben
wird, dem Eingangsterminal (–)
zugeführt
wird. Die Gitterspannungssteuerungsschaltung 118 empfängt das
Ausgangssignal vom Betriebsverstärker 117 und
steuert die an die erste Gitterelektrode 71 angelegte Spannung.
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Die
Referenzspannungserzeugungssektion 115 hat einen A/D-Konverter 119 zum
Eingeben eines Röhren-
(Kathoden-) Stromreferenzsignals, das von der (nicht gezeigten)
Steuerungseinheit oder dergleichen ausgegeben wird, und Konvertieren
des Röhren-
(Kathoden-) Stromreferenzsignals in ein zuvor festgelegtes digitales
Signal; einen Lichtkoppler 120 zum Eingeben des Ausgangssignals
vom A/D-Konverter 119; und einen D/A-Konverter 121 zum
Konvertieren des Ausgangssignals vom Lichtkoppler 120 in
ein zuvor festgelegtes analoges Signal. Das schließlich vom
D/A-Konverter 121 ausgegebene Ausgangssignal entspricht
einem Signal, das die oben erwähnte
positive Referenzspannung anzeigt. Des Weiteren ist zwischen der
Negativspannungserzeugungssektion 112 und dem ersten Schalter 114 ein
Spannungsteiler 122 angeordnet, wodurch die zuvor festgelegte
negative Spannung, die von der Negativspannungserzeugungssektion 112 zugeführt wird,
durch den Spannungsteiler 122 geteilt wird, und die resultierende
Teilspannung wird dem ersten Schalter 114 zugeführt.
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Von
einer Stromversorgungssektion 123 der ersten Gitterelektrode
wird der Gitterspannungssteuerungsschaltung 118 eine Spannung
zugeführt,
um die Spannung zu erzeugen, die an die erste Gitterelektrode 71 angelegt
werden soll. Entsprechend dem Ausgangssignal vom Betriebsverstärker 117 steuert die
Gitterspannungssteuerungsschaltung 118 die Spannung, die
von der Stromversorgungssektion 123 der ersten Gitterelektrode
kommt, so, dass an die erste Gitterelektrode 71 eine Abschnürspannung angelegt
wird, dergestalt, dass das von der Kathode 73 emittierte
Elektron nicht das Ziel 32 erreicht, oder dass an die erste
Gitterelektrode 71 eine Gitterbetriebsspannung angelegt
wird, dergestalt, dass das von der Kathode 73 emittierte
Elektron das Ziel 32 bombardiert.
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Das
Ziel-Spannungsreferenzsignal, das die Zielspannung anzeigt, die
von der Ziel-Spannungserkennungssektion erkannt wird, wird von der
(nicht gezeigten) Ziel-Spannungserkennungssektion der Stromversorgungssektion 123 der
ersten Gitterelektrode wie auch der Kathoden-Stromversorgungssektion 102 zugeführt. Die
Stromversorgungssektion 123 der ersten Gitterelektrode
erzeugt eine zuvor festgelegte Spannung (Gitterspannung), die dem Ziel-Spannungsreferenzsignal
entspricht.
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In
dieser Ausführungsform
ist eine Klemmschaltung 124 zum Verbinden einer stromaufwärtigen Position
des Eingangsterminals (–)
des Betriebsverstärkers 117 mit
einer stromabwärtigen
Position des Eingangsterminals vorgesehen, damit der stabile Zustand
des Betriebsverstärkers 117 aufrecht
erhalten bleibt, wenn kein Auslösesignal
eingegeben wird (im AUS-Zustand). Da die Klemmschaltung 124 an dieser
Stelle eingefügt
ist, kann der Betriebsverstärker 117 einen
Stromimpuls mit einer schnelleren Anstiegszeit ausgeben, wenn die
Referenzspannung von der Referenzspannungserzeugungssektion 115 beim
Erzeugen eines Impulses vom Impulsgenerator 105 dem Eingangsterminal
(–) des
Betriebsverstärkers 117 zugeführt wird.
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Es
wird nun die Funktionsweise des Röntgeninspektionssystems gemäß dieser
Ausführungsform
anhand der 4A bis 4J erläutert.
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Wie
in 4F gezeigt, wird eine zuvor festgelegte Hochspannung
(+HV) als eine Zielspannung von der Ziel-Stromversorgungssektion 101 dem
Ziel 32 zugeführt.
Wie in 4G gezeigt, wird eine zuvor festgelegte
Spannung (V1) als eine Kathodenspannung von der Kathoden-Stromversorgungssektion 102 dem
Kathode 73 zugeführt.
Wie in 4H gezeigt, wird eine zuvor
festgelegte Spannung (V2 < V1)
von der Stromversorgungssektion 123 der ersten Gitterelektrode
zur Gitterspannungssteuerungsschaltung 118 zugeführt.
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Wenn
das zu inspizierende Objekt 5, das sich auf dem Förderband 4 befindet,
in den Bildaufnahmebereich des Röntgenbildverstärkers 2 (den Bestrahlungsbereich
des Röntgenstrahls
von der Röntgenstrahlquelle 1)
eintritt, während
es in der Richtung des Pfeils in 1 transportiert
wird, so überquert
das Objekt 5 die Linie, welche die Lichtemissionsvorrichtung 3a und
die Lichtempfangsvorrichtung 3b des photoelektrischen Schalters 3 miteinander
verbindet, wodurch das von der Lichtemissionsvorrichtung 3a ausgesandte
Licht durch das Objekt 5 blockiert wird. Wenn das von der
Lichtemissionsvorrichtung 3a ausgesandte Licht durch das
Objekt 5 blockiert wird, so nimmt das Ausgangssignal von
der Lichtempfangsvorrichtung 3b den AUS-Zustand an, wie
in 4A gezeigt. Wenn das Objekt 5 sich nicht
im Bildaufnahmebereich des Röntgenbildverstärkers 2 (dem
Bestrahlungsbereich des Röntgenstrahls
von der Röntgenstrahlquelle 1)
befindet, so wird das von der Lichtemissionsvorrichtung 3a ausgesandte
Licht nicht durch das Objekt 5 blockiert, wodurch das Ausgangssignal
von der Lichtempfangsvorrichtung 3b den EIN-Zustand annimmt,
wie in 4A gezeigt.
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Das
Ausgangssignal von der Lichtempfangsvorrichtung 3b wird
dem Auslösesignalgenerator 104 zugeführt, wodurch
der Auslösesignalgenerator 104 einen
Wechsel des Ausgangssignals von der Lichtempfangsvorrichtung 3b vom
EIN-Zustand in den AUS-Zustand erkennt (Abfallen des Ausgangssignals).
In Synchronisation mit dem auf diese Weise erkannten Wechsel vom
EIN-Zustand in den AUS-Zustand (Abfallen des Ausgangssignals) gibt
der Auslösesignalgenerator 104 ein
Auslösesignal
aus, wie in 4B gezeigt. Das vom Auslösesignalgenerator 104 ausgegebene
Auslösesignal
wird dem Impulsgenerator 105 zugeleitet. Der Impulsgenerator 105 erkennt
die Eingabe des Auslösesignals,
insbesondere das Ansteigen des Auslösesignals, und gibt einen Impuls
aus, dessen EIN-Zustand für
eine zuvor festgelegte Zeitspanne (Impulsbreite a) aufrecht erhalten wird,
die der Zeit entspricht, die durch die Zeitsteuerung 106 eingestellt
wurde, wie in 4C gezeigt.
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Der
vom Impulsgenerator 105 ausgegebene Impuls wird dem Impulsinverter 113,
dem zweiten Schalter 116, der Gittersignalerzeugungssektion 150 und
der Bildverarbeitungssektion 160 zugeführt. Wie in 4E gezeigt,
gibt der Impulsinverter 113 an den ersten Schalter 114 einen
invertierten Impuls aus, wobei der EIN- und der AUS-Zustand des
eingegebenen Impulses invertiert sind. Der erste Schalter 114 funktioniert
so, dass eine zuvor festgelegte negative Spannung (Teilspannung),
die von der Negativspannungserzeugungssektion 112 mittels
des Spannungsteilers 122 zugeleitet wird, dem negativen
Eingangsterminal des Betriebsverstärkers 117 zugeführt wird,
wenn der invertierte Impuls sich im EIN-Zustand befindet. Des Weiteren
funktioniert der erste Schalter 114 so, dass die zuvor
festgelegte negative Spannung (Teilspannung) von der Negativspannungserzeugungssektion 112 nicht
dem negativen Eingangsterminal des Betriebsverstärkers 117 zugeführt wird, wenn
der invertierte Impuls sich im AUS-Zustand befindet.
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Wie
in 4D gezeigt, wird der Impuls vom Impulsgenerator 105 dem
zweiten Schalter 116 zugeführt. Der zweite Schalter 116 funktioniert
so, dass die positive Referenzspannung, die von der Referenzspannungserzeugungssektion 115 zugeleitet wird,
nicht dem Eingangsterminal (–)
des Betriebsverstärkers 117 zugeführt wird,
wenn der eingegebene Impuls sich im AUS-Zustand befindet. Des Weiteren
funktioniert der zweite Schalter 116 so, dass die positive
Referenzspannung, die von der Referenzspannungserzeugungssektion 115 zugeleitet
wird, dem Eingangsterminal (–)
des Betriebsverstärkers 117 zugeführt wird,
wenn der eingegebene Impuls sich im EIN-Zustand befindet. Darum
wird die zuvor festgelegte negative Spannung (Teilspannung), die von
der Nega tivspannungserzeugungssektion 112 mittels des Spannungsteilers 122 zugeleitet
wird, dem Eingangsterminal (–)
des Betriebsverstärkers 117 zugeführt, wenn
der vom Impulsgenerator 105 ausgegebene Impuls sich im
AUS-Zustand befindet, während
die positive Referenzspannung, die von der Referenzspannungserzeugungssektion 115 zugeleitet
wird, analog dazu dem Eingangsterminal (–) des Betriebsverstärkers 117 zugeführt wird,
wenn der vom Impulsgenerator 105 ausgegebene Impuls sich im
EIN-Zustand befindet.
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Die
vom Kathodenstromerkennungswiderstand 111 erzeugte Spannung
wird dem Eingangsterminal (+) des Betriebsverstärkers 117 zugeführt. Der Betriebsverstärker 117 ist
so konfiguriert, dass er ein Signal dergestalt ausgibt, dass das
Eingangssignal zum Eingangsterminal (+) und das Eingangssignal zum
Eingangsterminal (–)
das gleiche Potenzial bezüglich
des Eingabesignals zum Eingangsterminal (–) haben. Wenn der vom Impulsgenerator 105 ausgegebene
Impuls sich im AUS-Zustand befindet, dergestalt, dass die zuvor
festgelegte negative Spannung (Teilspannung), die von der Negativspannungserzeugungssektion 112 mittels
des Spannungsteilers 122 zugeleitet wird, dem Eingangsterminal
(–) des Betriebsverstärkers 117 zugeführt wird,
so gibt der Betriebsverstärker 117 ein
Signal aus, dergestalt, dass die vom Kathodenstromerkennungswiderstand 111 erzeugte
Spannung das gleiche Potenzial hat wie die zuvor festgelegte negative
Spannung (Teilspannung) von der Negativspannungserzeugungssektion 112.
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Das
Ausgangssignal vom Betriebsverstärker 117 wird
der Gitterspannungssteuerungsschaltung 118 zugeleitet,
dergestalt, dass eine zuvor festgelegte Spannung (V2) von der Stromversorgungssektion 123 der
ersten Gitterelektrode gesteuert wird, wodurch eine (negative) Abschnürspannung
bereitgestellt wird, um zu verhindern, dass das von der Kathode 73 emittierte
Elektron das Ziel 32 erreicht, wie in 4I gezeigt.
Infolge dessen erreicht das von der Kathode 73 emittierte
Elektron das Ziel 32 nicht, weshalb kein Röntgenstrahl
in der Röntgenröhre 11 erzeugt
wird, wie in 4J gezeigt. Da das von der Kathode 73 emittierte
Elektron das Ziel 32 nicht erreicht, kommt es zu keinem
Kathoden- (Röhren-)
Strom, wodurch die Spannung, die im Kathodenstromerkennungswiderstand 111 anliegt,
null wird. Die Spannung, die zum Eingangsterminal (+) des Betriebsverstärkers 117 gesandt
wird, wird null, wohingegen die zuvor festgelegte negative Spannung
(Teilspannung) von der Negativspannungserzeugungssektion 112 kontinuierlich
dem Eingangsterminal (–)
des Betriebsverstärkers 117 zugeführt wird,
wodurch das Ausgangssignal des Betriebsverstärkers 117 es der Gitterspannungssteuerungsschaltung 118 gestattet, der
ersten Gitterelektrode 71 eine stabile (negative) Abschnürspannung
zuzuführen.
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Wenn
der vom Impulsgenerator 105 ausgegebene Impuls sich im
EIN-Zustand befindet, dergestalt, dass die positive Referenzspannung,
die von der Referenzspannungserzeugungssektion 115 zugeleitet
wird, dem Eingangsterminal (–)
des Betriebsverstärkers 117 zugeführt wird,
so gibt der Betriebsverstärker 117 ein
Signal aus, dergestalt, dass die vom Kathodenstromerkennungswiderstand 111 erzeugte
Spannung das gleiche Potenzial annimmt wie die positive Referenzspannung.
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Das
Ausgangssignal vom Betriebsverstärker 117 wird
der Gitterspannungssteuerungsschaltung 118 zugeleitet,
dergestalt, dass die zuvor festgelegte Spannung (V2) von der Stromversorgungssektion 123 der
ersten Gitterelektrode gesteuert wird, wodurch eine (positive) Gitterbetriebsspannung,
die bewirkt, dass das von der Kathode 73 emittierte Elektron
das Ziel 32 bombardiert, der ersten Gitterelektrode 71 zugeleitet
wird, wie in 4I gezeigt. Infolge dessen bombardiert
das von der Kathode 73 emittierte Elektron das Ziel 32,
dergestalt, dass ein pulsierender Röntgenstrahl mit einer Impulsbreite,
die dem Zeitraum (Impulsbreite α)
entspricht, während
dem der EIN-Zustand
des vom Impulsgenerator 105 erzeugten Impulses aufrecht
erhalten wird, in der Röntgenröhre 11 erzeugt
wird, wie in 4J gezeigt, wodurch das Objekt 5 mit
diesem pulsierenden Röntgenstrahl
bestrahlt wird. Hier bombardiert das von der Kathode 73 emittierte
Elektron das Ziel 32 dergestalt, dass es zu einem Kathoden-
(Röhren-)
Strom kommt, wodurch infolge eines Spannungsabfalls eine zuvor festgelegte
Spannung in dem Kathodenstromerkennungswiderstand 111 anliegt.
Die zuvor festgelegte Spannung wird zum Eingangsterminal (+) des
Betriebsverstärkers 117 gesandt,
wohingegen die positive Referenzspannung kontinuierlich dem Eingangsterminal
(–) des
Betriebsverstärkers 117 zugeführt wird,
wodurch eine sogenannte Regelkreissteuerung der an die erste Gitterelektrode 71 angelegten
Gitterbetriebsspannung erfolgt, wobei die Ausgabe vom Betriebsverstärker 117 an
die Gitterspannungssteuerungsschaltung 118 dergestalt bewirkt wird,
dass die zuvor festgelegte Spannung, die an den Eingangsterminal
(+) des Betriebsverstärkers 117 gesandt
wird, das gleiche Potenzial hat wie die positive Referenzspannung.
Infolge dessen gibt die Gitterspannungssteuerungsschaltung 118 eine
stabile Gitterbetriebsspannung an die erste Gitterelektrode 71 ab.
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Der
vom Impulsgenerator 105 ausgegebene Impuls wird außerdem der
Gittersignalerzeugungssektion 150 und der Bildverarbeitungssektion 160 zugeleitet,
wie oben angesprochen. Die Gittersignalerzeugungssektion 150 gibt
ein Gittersignal in Synchronisation mit dem eingegebenen Impuls
aus. Entsprechend dem eingegebenen Gittersignal nimmt der Röntgenbildverstärker 2 das
Röntgenübertragungsbild
auf, das beim Bestrahlen des Objekts 5 mit dem Röntgenstrahl
aus der Röntgenstrahlquelle 1 (der Röntgenröhre 11)
gebildet wird. In Synchronisation mit dem eingegebenen Impuls speichert
die Bildverarbeitungssektion 160 Daten des Röntgenübertragungsbildes
des Objekts 5, das vom Röntgenbildverstärker 2 ausgenommen
wurde, in einem (nicht gezeigten) Einzelbild speicher. Anschließend führt die Bildverarbeitungssektion 160 eine
zuvor festgelegte Bildverarbeitung (Bildvergrößerung und dergleichen) für die in
dem Einzelbildspeicher gespeicherten Daten des Röntgenübertragungsbildes des Objekts 5 aus
und gibt die Bilddaten des Röntgenübertragungsbildes
des Objekts 5 nach der Bildverarbeitung an die Kathodenstrahlröhre 170 aus.
Das Röntgenübertragungsbild
des Objekts 5 wird nach der Bildverarbeitung auf der Kathodenstrahlröhre 170 angezeigt.
Das im Einzelbildspeicher gespeicherte Röntgenübertragungsbild kann als Standbild
des Objekts 5 in dem Moment betrachtet werden, da das Gittersignal
erzeugt wird (der Impuls wird vom Impulsgenerator 105 ausgegeben).
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Zuerst
wird in dem oben besprochenen Röntgeninspektionssystem
dieser Ausführungsform
die Spannung, die durch die Gitterspannungssteuerungssektion 110 an
die erste Gitterelektrode 71 angelegt wird, bezüglich einer
zuvor festgelegten negativen Spannung (Teilspannung) von der Negativspannungserzeugungssektion 112 gesteuert,
wenn das zu inspizierende Objekt 5 nicht im Bildaufnahmebereich
des Röntgenbildverstärkers 2 (dem
Bestrahlungsbereich des von der Röntgenstrahlquelle 1 ausgesandten
Röntgenstrahls)
vorhanden ist (wenn sich der vom Impulsgenerator 105 ausgegebene
Impuls im AUS-Zustand befindet). Andererseits wird sie bezüglich der
positiven Referenzspannung von der Referenzspannungserzeugungssektion 115 gesteuert,
wenn das Objekt 5 im Bildaufnahmebereich des Röntgenbildverstärkers 2 (dem
Bestrahlungsbereich des von der Röntgenstrahlquelle 1 ausgesandten Röntgenstrahls)
vorhanden ist (wenn sich der vom Impulsgenerator 105 ausgegebene
Impuls im EIN-Zustand befindet). Infolge dessen werden sowohl die
Abschnürspannung
als auch die Gitterbetriebsspannung in einem stabilen Zustand angelegt.
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Des
Weiteren arbeiten der erste Schalter 114 und der zweite
Schalter 116 schnell in Reaktion auf Änderungen des Impulses (vom
EIN-Zustand zum AUS-Zustand oder vom AUS-Zustand zum EIN-Zustand) vom Impulsgenerator 105,
wodurch die zuvor festgelegte negative Spannung (Teilspannung) oder die
positive Referenzspannung von der Referenzspannungserzeugungssektion 115 sofort
in selektiver Weise dem Eingangsterminal (–) des Betriebsverstärkers 117 zugeführt wird.
Darum schaltet die Spannung, die durch die Gitterspannungssteuerungsschaltung 118 an
die erste Gitterelektrode 71 angelegt wird, schnell von
der Abschnürspannung zur
Gitterbetriebsspannung (der Anstieg in 4I) oder
von der Gitterbetriebsspannung zur Abschnürspannung (das Abfallen in 4I)
um.
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In
Anbetracht des oben Dargelegten kann ein pulsierender Röntgenstrahl,
welcher dem Zeitraum (Impulsbreite a) entspricht, während dem
der vom Impulsgenerator 105 erzeugte Impuls im EIN-Zustand
aufrecht erhalten wird, in einem stabilisierten Zustand in der Röntgenröhre 11 erzeugt
werden.
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Da
der Kathodenstromerkennungswiderstand 111 als Mittel zum
Erkennen der Menge an Elektronen bereitgestellt ist, die von der
Kathode 73 dergestalt emittiert werden, dass sie das Ziel 32 bombardieren,
und dadurch der Kathodenstrom erkannt wird, kann die Menge an Elektronen,
die von der Kathode 73 dergestalt emittiert werden, dass
sie das Ziel 32 bombardieren, auf einfache Weise erkannt werden,
wenn man es mit den Vorrichtungen vergleicht, die mit Mitteln zum
Erkennen des Zielstroms und dergleichen ausgestattet sind, und die
Gitterspannungssteuerungssektion 110 (die Gitterspannungssteuerungsschaltung 118)
kann ohne Weiteres die an die erste Gitterelektrode 71 angelegte
Spannung steuern.
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Des
Weiteren zeichnet sich die Konfiguration der Gitterspannungssteuerungssektion 110 zum Steuern
der an die erste Gitterelektrode 71 angelegten Spannung,
um einen stabilen pulsierenden Röntgenstrahl
zu erzeugen, insofern durch Effektivität aus, als sie in einer einfachen,
kostengünstigen Schaltungskonfiguration
realisiert werden kann.
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Entsprechend
dem von der Gittersignalerzeugungssektion 150 in Reaktion
auf den vom Impulsgenerator 105 erzeugten Impuls ausgegebenen Gittersignal
nimmt der Röntgenbildverstärker 2 das Röntgenübertragungsbild
auf, das beim Bestrahlen des Objekts 5 mit Röntgenstrahlen
aus der Röntgenstrahlquelle 1 (der
Röntgenröhre 11)
gebildet wird, wenn das Gittersignal ausgegeben wird (wenn sich der
Impuls im EIN-Zustand befindet). Darum kann der Röntgenbildverstärker 2 das
Röntgenübertragungsbild,
das beim Bestrahlen des Objekts 5 mit dem stabilen pulsierenden
Röntgenstrahl,
der in der Röntgenstrahlquelle 1 (der
Röntgenröhre 11)
erzeugt wird, exakt aufnehmen.
-
Die
Ankunft des Objekts 5 im Bildaufnahmebereich des Röntgenbildverstärkers 2 (dem
Bestrahlungsbereich des von der Röntgenstrahlquelle 1 ausgesandten
Röntgenstrahls)
wird durch den photoelektrischen Schalter 3 erkannt. Entsprechend
diesem Erkennen erzeugt der Auslösesignalgenerator 104 ein
Auslösesignal,
wodurch der Impulsgenerator 105 einen Impuls erzeugt.
-
Folglich
wird, wie oben angesprochen, in der Röntgenröhre 11 ein stabiler
pulsierender Röntgenstrahl
erzeugt, wenn sich der Impuls im EIN-Zustand befindet. Entsprechend
dem von der Gittersignalerzeugungssektion 150 in Reaktion
auf den vom Impulsgenerator 105 erzeugten Impuls ausgegebenen Gittersignal
nimmt des Weiteren der Röntgenbildverstärker 2 das
Röntgenübertragungsbild
auf, das beim Bestrahlen des Objekts 5 mit dem Röntgenstrahl
aus der Röntgenstrahlquelle 1 (der
Röntgenröhre 11)
gebildet wird, wenn das Gittersignal ausgegeben wird (wenn sich
der vom Impulsgenerator 105 erzeugte Impuls im EIN-Zustand
befindet). Darum kann das auf dem Förderband 4 befindliche
transportierte Objekt 5 mit dem stabilen pulsierenden Röntgenstrahl, der
in der Röntgenröhre 11 erzeugt
wird, bestrahlt werden, und der Röntgenbildverstärker 2 kann
das Röntgenübertragungsbild
des Objekts, das beim Bestrahlen mit dem stabilen pulsierenden Röntgenstrahl
erzeugt wird, exakt aufnehmen.
-
Wenn
das Röhren-
(Kathoden-) Stromreferenzsignal, das der Referenzspannungserzeugungssektion 115 zugeleitet
wird, so konfiguriert ist, dass es variabel eingestellt werden kann,
so ändert
sich die von der Referenzspannungserzeugungssektion 115 ausgegebene
positive Referenzspannung in Reaktion auf das variabel konfigurierte
Röhren-
(Kathoden-) Stromreferenzsignal. Infolge dessen ändert sich der Referenzwert
im Betriebsverstärker 117 dergestalt,
dass der Spannungswert der Gitterbetriebsspannung, die durch die
Gitterspannungssteuerungsschaltung 118 an die erste Gitterelektrode 71 angelegt
wird, sich ändert,
wodurch sich die Menge an Elektronen, die von der Kathode 73 dergestalt emittiert
werden, dass sie das Ziel 32 bombardieren, ändert, wodurch
die in der Röntgenröhre 11 erzeugte Röntgenstrahldosis
gesteuert werden kann. Natürlich kann
in diesem Fall auch ein stabiler pulsierender Röntgenstrahl erzeugt werden.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Der
Röntgengenerator,
das Röntgenbildaufnahmegerät und das
Röntgeninspektionssystem
der vorliegenden Erfindung können
in einer Vorrichtung zur zerstörungsfreien
Durchstrahlungsprüfung
verwendet werden, die in der Lage ist, Produkte, die sich in Verpackungsbehältern und
dergleichen befinden, durch die Verpackungsbehälter und dergleichen hindurch
zu erkennen, ohne die Verpackungsbehälter und dergleichen zu zerstören.