JP2003332098A - X線発生装置 - Google Patents
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Abstract
て、かつ、拡大率の高いX線画像の取得が可能なX線発
生装置を提供する。 【解決手段】 第一出射窓31でX線が出射される面よ
りも、ターゲット27で電子線が入射される面側に、タ
ーゲット27から発生するX線の状態を監視するX線モ
ニタ30を備える。これにより、ターゲット27から発
生するX線の状態をリアルタイムに監視することがで
き、X線の状態を一定にすることが可能とされる。ま
た、X線モニタ30を第一出射窓31でX線が出射され
る面よりも被検査物5側に設置する場合に比して、第一
出射窓31から被検査物等へX線を照射する際にX線モ
ニタ30が邪魔にならず、第一出射窓31と被検査物と
を近接できる。
Description
線を照射してX線を発生させるX線発生装置に関する。
し、被検査物を透過したX線の画像を取得して被検査物
の検査等を行う検査装置が知られている。このような検
査装置のX線源としては、ターゲットに電子線を照射し
てX線を発生させるX線発生装置が用いられるが、その
X線の線量は、電子線の加速電圧や、電子線の電流値等
の変動、あるいは、ターゲットの損傷やターゲット支持
部材の熱変形等により変動してしまう。
線量が変動すると、被検査物を透過したX線の画像が変
化し、その変化が被検査物の特性等に起因するのか、照
射したX線の変化に起因するのかが判別できず、精度よ
く被検査物を検査することができない。
97号公報には、X線管の出射窓から出射されたX線の
線量を半導体X線検出器によって監視し、これをフィー
ドバックすることによりX線の線量を一定にするX線発
生装置が開示されている。
子部品等の小型、高密度な被検査物の検査が行われるよ
うになり、これに伴って拡大率の高いX線画像を得るこ
とが望まれている。ところが、上述の特開昭55−12
4997号のX線発生装置においては、X線の線量の変
動を低減できるものの、拡大率の高いX線画像を得にく
いという問題が生じていた。
であり、X線の線量を一定にすることが可能であって、
かつ、拡大率の高いX線画像の取得が可能なX線発生装
置を提供することを目的とする。
は、電子銃から出射される電子線をターゲットに入射さ
せ、ターゲットから発生するX線を第一出射窓を介して
出射させるX線発生装置において、第一出射窓でX線が
出射される面よりも、ターゲットで電子線が入射される
面側に設置され、ターゲットから発生するX線の状態を
監視するX線監視手段を備えることを特徴とする。
トから発生するX線の状態をX線監視手段によってリア
ルタイムに監視し取得することができる。そして、この
ようにして取得されたX線の状態に基づいて、電子銃や
ターゲット等に印加される電圧や電流等を制御したり、
電子線を偏向させてターゲットにおける電子線の入射位
置を移動したりすること等により、ターゲットから発生
するX線の状態を一定にすることができ、第一出射窓か
ら安定したX線を被検査物等に対して照射することがで
きる。
出射面よりも、ターゲットの電子線入射面側に設置され
るので、X線監視手段を第一出射窓のX線出射面よりも
被検査物側に設置する場合に比して、第一出射窓から被
検査物等へX線を照射する際にX線監視手段が邪魔にな
らない。このため、第一出射窓と被検査物とを近接させ
ることが可能とされ、拡大率の大きなX線画像が得られ
る。
射させる第二出射窓を備え、X線監視手段は、第二出射
窓から出射されるX線の状態を監視することが好まし
い。
をこの第二出射窓を介してX線監視手段に入射させるこ
とにより、容器等を透過したX線を測定するのに比して
X線監視手段が監視するX線の強度が高くなり、X線の
状態の監視精度が向上される。
が入射される面を臨むように設置されることが好まし
い。
らはX線が強く発生するため、この面を臨む位置に第二
出射窓を設置することにより、第二出射窓を介してX線
監視手段にX線が効率よく入射され、監視精度がより向
上される。
貫通固定されるステム基板を備え、第二出射窓はステム
基板であることが好ましい。
る場合には、電子銃と電子銃を駆動する駆動手段とを電
気的に接続すべくこのようなステム基板を備える場合が
多い。ここで、ステム基板は、絶縁性のセラミクス製等
であってX線を透過しやすいので、このステム基板を第
二出射窓とすることにより、このようなステム基板を備
えるX線管等に大きな改造を施すことなく上記発明が好
適に実施できる。
に、X線の透過/遮断を切り替え可能なシャッタを備え
ることが好ましい。
ることにより、例えば、X線の発生開始直後等X線の状
態を制御する必要がない場合にX線監視手段をX線に被
爆されないようにすることができ、X線監視手段の寿命
を延ばすことができる。
射窓及びターゲットと一体に構成されていてもよい。
一体に構成されることにより、構造が簡略化されると共
に、設置が容易とされる。
ットで電子線が入射される面と共に、真空にされる容器
内に収容されていてもよい。
器内に収容されることにより、X線監視手段の温度、湿
度等の雰囲気管理が容易とされ、X線の状態の監視の精
度がさらに高められる。
トで電子線が入射される面を臨むように設置されること
が好ましい。
らは強いX線が発生するため、この面を臨む位置にX線
監視手段を設置することにより、X線監視手段にX線が
効率よく入射され、監視精度がより向上される。
に基づいて、ターゲットから発生するX線の状態を一定
に制御するX線状態制御手段を備えてもよい。
制御される。
本発明に係るX線発生装置の好適な実施形態について詳
細に説明する。なお、図面の説明において、同一または
相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略す
る。
発生装置を備えた非破壊検査システムを示す概略構成図
である。本非破壊検査システム80は、被検査物5が多
数載置されると共に水平方向に移動される移動ステージ
2と、移動ステージ2の下方に設置され移動ステージ2
に対してX線を出射するマイクロフォーカス型のX線発
生装置100と、移動ステージ2及び被検査物5を透過
したX線を検出し透過X線の画像を取得するX線カメラ
1と、を備えており、被検査物5の非破壊検査を行うも
のである。
ターゲット(ターゲット)27から発生するX線を上方
へ出射するX線管10と、X線管10で発生するX線の
線量を測定するX線モニタ(X線監視手段)30と、X
線管10に対して所定の電流電圧を供給しX線を発生さ
せる電流電圧制御装置(駆動手段)40と、を備えてい
る。
ると共に、ほぼ真空状態に封止された真空外囲器(容
器)20で外郭が構成されている。この真空外囲器20
の上部は、銅等の金属によって形成された外囲器本体2
1とされている。この外囲器本体21は、後述する反射
型ターゲット27を収容する縦型円筒形状の胴部21a
を備えると共に、胴部21aに対して直交するように接
続された横型円筒形状の電子銃収容筒21bを備え、胴
部21aと電子銃収容筒21bとは連通されている。
する側の端部には、セラミクス製のステム基板24がは
め込まれている。また、電子銃収容筒21b内には、胴
部21aの中心軸に向けて略水平に電子線を出射する電
子銃23が配設され、この電子銃23はステム基板24
に貫通固定されたステムピン(端子)25によって支持
されている。そして、このステムピン25は電子銃23
内の電極やフィラメント等と電気的に接続されると共
に、電流電圧制御装置40と電気的に接続されており、
電子銃23に所定の電流電圧を供給して電子銃23を駆
動する。
セラミクス等の絶縁体によって形成され、胴部21aと
同軸の略円筒形状を有し、胴部21aと接続されるバル
ブ22とされている。バルブ22の下端からは、軸に沿
って、略円柱状の導電性のターゲット支持体26が内部
に挿通され、胴部21aの上端近傍まで延在している。
3からの電子線が入射する部分及びその周辺は、電子銃
23側に向かって下に傾斜する斜面とされ、この斜面に
はタングステン等の反射型ターゲット(ターゲット)2
7が設置されている。
体26を介して電流電圧制御装置40と電気的に接続さ
れ、電子銃23に対して所定の正の電圧が印加される。
ット27を臨む部分には、反射型ターゲット27から発
生するX線を真空外囲器20の外に上に向かって出射さ
せる第一出射窓31が設けられている。
においては、図1及び図2に示すように、反射型ターゲ
ット27から発生するX線の線量を監視するX線モニタ
30を備えている。このX線モニタ30は、ステム基板
24に面し、図1に示すように、第一出射窓31のX線
出射面よりも下側、すなわち、第一出射窓31でX線が
出射される面よりも反射型ターゲット27で電子線の入
射する面側に設置されている。このX線モニタ30は、
反射型ターゲット27で発生しセラミクス製のステム基
板24を透過して出射したX線を検出し、このX線の線
量をリアルタイムに測定する。
は、反射型ターゲット27から発生するX線の線量が一
定となるように、電流電圧制御装置40を制御するX線
線量制御装置41(X線状態制御手段)を備えている。
このX線線量制御装置41は、X線モニタ30によって
取得されたX線の線量に基づいて、X線の線量が一定と
なるように、電流電圧制御装置40が反射型ターゲット
27や電子銃23に印加する電流や電圧の設定値を制御
する。
0、X線線量制御装置41及びX線モニタ30は、構造
を簡略化して設置コスト等を削減すべく筐体4内に一体
に構成されている。
する非破壊検査システム80の作用について説明する。
管10の電子銃23と反射型ターゲット27とに所定の
電流電圧を印加し、電子銃23から電子線を出射させて
反射型ターゲット27に入射させ、反射型ターゲット2
7からX線を発生させる。一方、移動ステージ2上に所
望の被検査物5を載置すると共に、移動ステージ2を被
検査物5が第一出射窓31に対向するように移動させ
る。
は、電子線と略90°方向を変えられて第一出射窓31
から出射され、移動ステージ2や被検査物5を透過し、
透過X線はX線カメラ1によって検出されてX線画像が
得られる。そして、このX線画像に基づいて、目視や、
この画像の2値化処理等の画像処理等により被検査物5
の非破壊検査を行う。
タ30によって反射型ターゲット27から発生するX線
の線量がリアルタイムに監視され、この線量に基づい
て、X線線量制御装置41が反射型ターゲット27から
発生するX線の線量が一定になるように電流電圧制御装
置40を制御する。
によるターゲット支持体26の熱膨張や、電子線の照射
による反射型ターゲット27表面の損傷等、あるいは、
電流や電圧の予期しない変動等によって、反射型ターゲ
ット27から発生するX線の線量が変動しても、これが
直ちにフィードバック補正されるため、X線発生装置1
00の第一出射窓31から被検査物5等に対して出射さ
れるX線の線量が一定とされる。このため、X線カメラ
1に取得されるX線画像のバックグランド等がほぼ一定
とされ、このX線画像に基づいて目視により検査をする
場合に好適であり、特に、このX線画像を画像処理して
判定する際には、最適な閾値等の設定が容易とされ、X
線画像による非破壊検査を好適に行うことができる。
31でX線が出射される面よりも、反射型ターゲット2
7で電子線が入射される面側に設置されているので、こ
のようなX線モニタ30が、X線が出射される側の移動
ステージ2や被検査物5等の邪魔となることがない。こ
のため、移動ステージ2や被検査物5を第一出射窓31
でX線が出射される面に近接させることができるので、
X線カメラ1によって高倍率のX線画像を取得すること
ができる。特に、電子部品等の小型で高密度な被検査物
の非破壊検査には最適である。
うな、いわゆる、反射型のX線管10は、外部からX線
管10内の電子銃23に電源を供給するためのステムピ
ン25を有するステム基板24を通常備えており、この
ステム基板24を監視用のX線を出射させる第二出射窓
として利用することにより、反射型ターゲット27から
のX線が十分な強度でX線モニタ30に入射されると共
に、従来のX線管自体に改造を加えることなく本実施形
態に係るX線発生装置100が実施されている。
施形態に係るX線発生装置200について説明する。本
実施形態のX線発生装置200が、第一実施形態のX線
発生装置100と異なる点は、X線管として、反射型タ
ーゲット27から発生するX線を外部に出射させる第二
出射窓50を有するX線管11を備える点であり、これ
に対応して、X線モニタ30はステム基板24に面する
のではなく、第二出射窓50に面している。
の高い物質からなり、真空外囲器20の胴部21aの周
壁にはめ込まれている。ここで、第二出射窓50の位置
は特に限定されないが、十分な強さのX線を出射させる
べく、反射型ターゲット27で電子線が入射される面を
臨む位置に設置されることが好ましい。
体的に示すと、図4に示すように、X線管10を上から
見た場合に、反射型ターゲット27と電子銃23とを結
ぶ線と、反射型ターゲット27とX線モニタ30とを結
ぶ線と、のなす角度が±90°の範囲となる。
反射型ターゲット27から発生するX線は、第一実施形
態のステム基板24から出射されるX線と同等以上の強
さで第二出射窓50を介してX線モニタ30に入射さ
れ、X線の状態が精度よく監視される。
るX線発生装置300について説明する。本実施形態の
X線発生装置300が第二実施形態のX線発生装置20
0と異なる点は、X線管として、反射型ターゲット27
及び第一出射窓31に代え、胴部21aの上端に略水平
にはめ込まれた透過型ターゲット60を有する、透過型
のX線管12を備えている点である。この透過型ターゲ
ット60は、第二実施形態のX線管11のターゲット2
7と第一出射窓31とを兼ねており、下面がターゲット
の電子線入射面とされ、上面が第一出射窓のX線出射面
とされている。
部21a内で透過型ターゲット60より下方に位置し、
上方の透過型ターゲット60に向かって電子線を出射す
るように設置され、第二出射窓50は、透過型ターゲッ
ト60の電子線入射面を臨むように胴部21aの周壁に
設置されている。
は、電子銃23から出射された電子線は、透過型ターゲ
ット60の下面の電子線入射面に入射し、発生したX線
はこの透過型ターゲット60の上面のX線出射面から出
射される。また、透過型ターゲット60で発生したX線
の一部は第二出射窓50から出射されてX線モニタ30
に入射し、X線の線量が検出される。これによって、い
わゆる、透過型のX線管12を備えるX線発生装置30
0においても、上記実施形態と同様の作用効果が得られ
る。
るX線発生装置400について説明する。本実施形態の
X線発生装置400が、第二実施形態のX線発生装置2
00、第三実施形態のX線発生装置300と異なる点
は、第二出射窓50とX線モニタ30との間に、第二出
射窓50から出射されるX線の透過/遮断を切り替え可
能なシャッタ70を備える点である。
とによって、X線の発生開始直後等X線の線量を制御す
る必要がない場合にX線モニタ30にX線が入射せず、
X線モニタ30の被爆が防止されてX線モニタ30の寿
命を延ばすことができる。
るX線発生装置500について説明する。本実施形態の
X線発生装置500が、第三実施形態のX線発生装置3
00や、第4実施形態のX線発生装置400と異なる点
は、予め真空状態で封止された真空外囲器20に代え
て、電子銃23や透過型ターゲット60の電子線入射面
を収容すると共に、必要に応じて内部を真空状態とした
り大気圧下での開放をしたりすることが可能なステンレ
ス製等の開放外囲器(容器)101を備えている点であ
る。
は、電子銃23から透過型ターゲット60へ向かう電子
線の通路を周りから環状に囲み、電子線の焦点調節をす
るコイル103を備えると共に、X線照射時に開放外囲
器101内を真空状態に保つべくガスを排気する排気ポ
ンプ102を備えている。このような、いわゆる、開放
型のX線発生装置では、内部の電子銃23や透過型ター
ゲット60を交換可能となっている。
が、第三実施形態のX線発生装置300、第4実施形態
のX線発生装置400と異なる他の点は、X線モニタ3
0が、開放外囲器101内に収容されている点である。
なお、本実施形態においても、上述と同様に、X線モニ
タ30は、透過型ターゲット60の電子線入射面を臨む
位置に設置されることが好ましい。
も、上記実施形態と同様の作用効果を奏すると共に、X
線モニタ30が開放外囲器101内に収容され、X線照
射時にはX線モニタ30が真空雰囲気にさらされてX線
モニタの温度、湿度等の雰囲気管理が容易とされ、X線
モニタによるX線の状態の監視の精度がさらに高められ
ている。
実施形態に限定されるものではなく、種々の変形態様を
とることが可能である。
制御装置41は、X線の線量が一定となるように電流電
圧制御装置40の電流値や電圧値を制御しているが、例
えば、X線の線量がある程度以上落ちた場合に、ターゲ
ットが寿命を迎えたとして、電子線を偏向させてターゲ
ットの新たな部分に電子線が入射されるようにし、X線
の線量を回復させ線量が一定になるように制御してもよ
く、また、ターゲットを自動的に交換するようにしても
よい。
30は、X線の線量をX線の状態として監視しているが
他の性質を監視してもよく、例えば、複数の波長のX線
を発生させるべく数種類の素材を備える複合ターゲット
等を採用する際等には、X線の波長を監視してもよい。
24をセラミクス製としているが、絶縁性でX線を透過
しやすい部材ならよく、例えば、ガラス等でも構わな
い。
ターゲット27や透過型ターゲット60で発生するX線
を好適にX線モニタ30に対して出射させるべく、第二
出射窓50を胴部21aの周壁で反射型ターゲット27
や透過型ターゲット60で電子線が入射される面を臨む
位置に設置しているが、例えば、反射型ターゲット27
から発生するX線が強い場合等には、胴部21aの他の
位置等に設けてもよい。
10,11,12が大きい場合等は、真空外囲器20内
に、X線モニタ30を設置してもよく、この場合、第5
実施形態のように、ターゲットの電子線入射面を臨むよ
うにX線モニタ30を設置することが好ましい。また、
第5実施形態において、開放外囲器101に設けた第二
出射窓を介して外部のX線モニタ30がX線を監視する
ようにしてもよい。
を精度よく監視すべく、X線を出射させる第二出射窓5
0やステム基板24を備えたり、X線モニタ30を開放
外囲器101内に設置したりしているが、例えば、反射
型ターゲット27や透過型ターゲット60から発生する
X線が強い場合等には、これに代えて、窓等を介さずに
真空外囲器20や開放外囲器101の外から、これらを
透過して出射されるX線の状態をX線モニタ30で監視
してもよく、要は、X線モニタ30が第一出射窓でX線
が出射する面よりも、ターゲットの電子線入射面側にあ
ればよい。
過した透過X線の画像を撮影しているが、例えば、CT
によって断層画像を撮影してもよく、この場合でも、拡
大率が高く、かつ、安定したX線によって得られたX線
画像に基づいて演算ができるので断層撮影の精度等が上
される。
は、第一出射窓でX線が出射される面よりも、ターゲッ
トで電子線が入射される面側に、ターゲットから発生す
るX線の状態を監視するX線監視手段を備える。これに
より、ターゲットから発生するX線の状態をX線監視手
段によってリアルタイムに監視し取得することができ、
このようにして取得されたX線の状態に基づいて、電子
銃やターゲット等に印加される電圧や電流等を制御した
り、ターゲットの電子線入射位置を移動したりすること
等により、ターゲットから発生するX線の状態を一定に
することが可能とされ、第一出射窓から安定したX線を
被検査物等に対して照射することができる。
が出射される面よりも、ターゲットの電子線が入射され
る面側に設置されるので、X線監視手段を第一出射窓で
X線が出射される面よりも被検査物側に側に設置する場
合に比して、第一出射窓から被検査物へX線を照射する
際にX線監視手段が邪魔にならず、第一出射窓と被検査
物とを近接させることが可能とされ、拡大率の大きなX
線画像が得られる。
とが可能であって、かつ、拡大率の高いX線画像の取得
が可能なX線発生装置が提供される。
壊検査システムを示す部分断面図である。
付近の縦断面図である。
壊検査システムを示す部分断面図である。
付近の縦断面図である。
である。
ム基板、25…ステムピン(端子)、27…反射型ター
ゲット(ターゲット)、30…X線モニタ(X線監視手
段)、31…第一出射窓、40…電流電圧制御装置(駆
動手段)、41…X線線量制御装置(X線状態制御手
段)、50…第二出射窓、60…透過型ターゲット(タ
ーゲット、第一出射窓)、70…シャッタ、80…非破
壊検査システム、100,200,300,400,5
00…X線発生装置、101…開放外囲器(容器)。
Claims (9)
- 【請求項1】 電子銃から出射される電子線をターゲッ
トに入射させ、前記ターゲットから発生するX線を第一
出射窓を介して出射させるX線発生装置において、 前記第一出射窓で前記X線が出射される面よりも、前記
ターゲットで前記電子線が入射される面側に設置され、
前記ターゲットから発生するX線の状態を監視するX線
監視手段を備えることを特徴とする、X線発生装置。 - 【請求項2】 前記ターゲットから発生するX線を出射
させる第二出射窓を備え、前記X線監視手段は、前記第
二出射窓から出射されるX線の状態を監視することを特
徴とする、請求項1に記載のX線発生装置。 - 【請求項3】 前記第二出射窓は、前記ターゲットで前
記電子線が入射される面を臨むように設置されることを
特徴とする、請求項2に記載のX線発生装置。 - 【請求項4】 前記電子銃と電気的に接続された端子が
貫通固定されるステム基板を備え、前記第二出射窓は前
記ステム基板であることを特徴とする、請求項2又は3
に記載のX線発生装置。 - 【請求項5】 前記第二出射窓と前記X線監視手段との
間に、X線の透過/遮断を切り替え可能なシャッタを備
えることを特徴とする、請求項2〜4の何れか一項に記
載のX線発生装置。 - 【請求項6】 前記X線監視手段は、前記電子銃及び前
記第一出射窓及び前記ターゲットと一体に構成されてい
ることを特徴とする、請求項1〜5の何れか一項に記載
のX線発生装置。 - 【請求項7】 前記X線監視手段は、前記電子銃及び前
記ターゲットで前記電子線が入射される面と共に、真空
にされる容器内に収容されていることを特徴とする、請
求項1に記載のX線発生装置。 - 【請求項8】 前記X線監視手段は、さらに、前記ター
ゲットで前記電子線が入射される面を臨むように設置さ
れることを特徴とする、請求項7に記載のX線発生装
置。 - 【請求項9】 前記X線監視手段が監視する前記X線の
状態に基づいて、前記ターゲットから発生するX線の状
態を一定に制御するX線状態制御手段を備えることを特
徴とする、請求項1〜8の何れか一項に記載のX線発生
装置。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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