JP2008251300A - Ｘ線検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 フィラメント温度が必要以上に高温にならないようにして、フィラメント寿命を延ばすことができるＸ線検査装置を提供する。
【解決手段】 開放型Ｘ線管１０と、フィラメント電流供給部２１と、高電圧供給部２２とバイアス電圧供給部２３と、Ｘ線検出器１２と、検出信号に基づいてＸ線輝度信号を作成することによりＸ線画像を作成する画像作成部１３とを備え、フィラメント電流供給部とバイアス電圧供給部とにより管電流を制御し、高電圧供給部により管電圧を制御するＸ線検査装置において、フィラメント電流が順次増加していくようにフィラメント電流供給部の制御を行うフィラメント電流制御部４１と、フィラメント電流の増加に対するＸ線輝度信号の変化をフィラメント電流特性として計測するフィラメント電流特性計測部４２と、飽和フィラメント電流（Ｉ_０）を抽出する飽和フィラメント電流抽出部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、開放型Ｘ線管を搭載したＸ線検査装置に関する。ここで、開放型Ｘ線管とは、真空容器内に加速電極（陽極）やフィラメントが配置され、この真空容器に開閉機構が設けられるとともに真空ポンプが接続され、Ｘ線管として使用中は容器内が真空状態に維持され、容器内を大気開放することによりフィラメントを交換することができるようにしたＸ線管をいう。

被検査物の微細な内部構造を非破壊検査法で観察する手法が各分野で要求されている。例えば半導体パッケージングの開発や実装検査・品質保証のために、微小焦点を有するＸ線管を使って内部の欠陥などが調べられている。微小焦点を有するＸ線管は、厚さが薄いタングステンプレートのターゲットを使用し、収束された電子ビームをこのターゲットに打ち込み、そこで発生するＸ線を放射するものである。このようなＸ線管はマイクロフォーカスＸ線管と呼ばれ、真空容器内でフィラメント（熱陰極）から出射した電子ビームを、磁界レンズ（偏向コイル、収束コイル）により収束させてターゲット上の１〜２００μｍの寸法の微小領域に打ち込み、そこで生じるＸ線を利用するものである。

マイクロフォーカスＸ線管のうち、特に焦点寸法が微小化できるＸ線管は、開放型と呼ばれるタイプのものである。開放型Ｘ線管は、真空容器の開閉機構と真空排気ポンプとを具備しており、Ｘ線管として使用中は容器内を高真空状態に維持し、フィラメント（熱陰極）が切れてフィラメントを交換するときに容器内を大気圧状態にして開放することができるようにしてある。

すなわち、開放型のマイクロフォーカスＸ線管は、フィラメント温度を上げ、高い管電圧、大きい管電流の条件で、焦点寸法を微細化することができるようにする代わりに、フィラメント（熱陰極）やターゲットの寿命を犠牲にしている。そのため、寿命がくると、これらの消耗部品を交換できるようにしている（例えば特許文献１参照）。

開放型Ｘ線管は、透過型と反射型と呼ばれる２つのタイプに分類される。透過型では、ターゲット面から見て電子ビームと出力Ｘ線が反対側に位置するのに対し、反射型では、ターゲット面から見て電子ビームと出力Ｘ線が同じ側に位置する。透過型、反射型とも、電子ビームをターゲット上の微小領域に収束してＸ線の焦点寸法を微細化する構造は同じである。

図３は、開放型Ｘ線管を用いたＸ線検査装置の構成例を示す図である。このＸ線検査装置Ａは、主に、開放型Ｘ線管１０と、電源１１と、Ｘ線検出器１２と、制御系１３とからなる。

開放型Ｘ線管１０は、加熱により熱電子を放出するフィラメント１（熱陰極）と、放出された熱電子を加速する加速電極（陽極）３と、フィラメント１と加速電極３との間に配置され、フィラメント１から放出された熱電子が加速電極３に向かうのを制限（阻止）するグリッド電極２（ウェネルト電極）と、熱電子により形成される電子ビームの方向を偏向する偏向コイル４と、偏向された電子ビームを集束する集束コイル５と、Ｘ線透過窓上に設けられたターゲット６とから構成されている。そして開放型Ｘ線管１０の各部はＯ−リング（図示せず）で互いに真空気密に連結されており、図示しないターボ分子ポンプによって真空排気された容器内にフィラメント１、グリッド電極２、加速電極３が収容されている。

開放型Ｘ線管１０のターゲット６側には、試料７を載置する試料台８を挟んでＸ線検出器１２が対向配置してあり、ターゲット６から照射されたＸ線（試料７を載置したときは試料を透過したＸ線）を検出することができるようにしてある。Ｘ線検出器１２の検出信号は、制御系１３の画像作成部３１により画像処理されて、Ｘ線輝度信号が作成され、モニタ画面に表示される。あるいは、Ｘ線検出器１２として、Ｘ線検出器本体と画像作成部とが一体化されたフラットパネル検出器を用いた場合には、Ｘ線検出器１２内で検出信号からＸ線輝度信号（画像データ）が作成され（この場合は画像作成部３１がＸ線検出器に含まれる）、モニタ画面に表示される。

開放型Ｘ線管１０のフィラメント１側には、ケーブル接続口が設けてあり、ケーブルをケーブル接続口に接続することにより、Ｘ線管１０と電源１１とが接続される。
電源１１は、フィラメント１を加熱して熱電子を放出するためのフィラメント電流を供給するフィラメント電流供給部２１と、加速電極・フィラメント間に電子加速用の高電圧を印加する高電圧供給部２２と、フィラメント・グリッド電極間にフィラメントから加速電極に向かう電子を制限（阻止）するバイアス電圧を印加するバイアス電圧供給部２３とを有する。

図４は、ケーブルを介して開放型Ｘ線管１０と電源１１とを接続したときの回路構成を示す図である。フィラメント１の端子間にはフィラメント電流供給部２１が接続され、フィラメント１に電流（定電流駆動）を流して加熱することにより、熱電子が放出されるようにしてある。
このフィラメント電流供給部２１の制御により、フィラメント温度を変化させ、熱電子の単位時間あたり放出量を変化させることにより、Ｘ線検査のパラメータのひとつである管電流が制御される。

フィラメント１と加速電極２との間には高電圧供給部２２が接続され、熱電子加速用の高電圧（例えば、最大印加電圧：１６０ＫＶ）が印加されるようにしてある。この高電圧供給部２２により、Ｘ線検査のパラメータのひとつである管電圧が制御される。

フィラメント１とグリッド電極３との間にはバイアス電圧供給部２３が接続され、フィラメント１に対し負のバイアス電圧（例えば、最大バイアス電圧：−１ｋＶ）がグリッド電極３に印加されることにより、加速電極２によって引き出される熱電子が制限（阻止）され、管電流が制御される。
なお、フィラメント１と加速電極２との間を流れる管電流を測定する管電流検出回路２４が設けてある。また、ターゲット６と真空容器は接地電位に保たれている。

制御系１３は、Ｘ線検出器１２からのＸ線検出信号に基づいてＸ線輝度信号を作成し、モニタ画面に画像表示を行う画像作成部３１と、Ｘ線検査の際のＸ線波長やＸ線強度を調整するために設定する管電流、管電圧を設定するＸ線条件設定部３２とを備えている。Ｘ線条件設定部３２により設定された管電流、管電圧の設定情報に基づいて、フィラメント電流供給部２１、高電圧供給部２２、バイアス電圧供給部２３の制御が行われる。一般に、検査時のＸ線条件（管電流、管電圧の設定条件）は、例えば、管電圧が５〜１６０ｋＶ、管電流が〜２ｍＡ程度で設定される。管電圧や管電流の設定は、入力装置１６（キーボード、マウス）による設定操作により行われる。なお、偏光コイル４、収束コイル５の制御も行う。これについては説明を省略する。

そして、開放型Ｘ線管１０と、試料７がセットされる試料台８と、Ｘ線検出器１２とは、散乱Ｘ線防護用のＸ線防護ボックス１７内に格納されている。

このようなＸ線管１０において、フィラメント１に電流が流され、熱電子が放出されると、熱電子は加速電極３によりターゲット６に向けて加速され、電子ビームを形成するようになる。
このとき適宜な負のバイアス電圧がバイアス電圧供給部２３によりグリッド電極２に印加されており、この負バイアスを調整することにより、電子ビームの放出を制御するようにしている。
電子ビームは加速電極３の中央開口を通過し、偏向コイル４により電子ビームの進行方向が調整される。そして、集束コイル５によって、微小な径の電子ビームに収束され、ターゲット６に突入する。
ターゲット６には、例えば、厚さが５０μｍ程度のタングステンが使われる。あるいはターゲット材をＸ線透過窓に直接成膜することにより形成される。このターゲット６に電子ビームが突入するとＸ線を放射する。放射されるＸ線のうちＸ線透過窓を透過する方向のＸ線ビームが試料台８に載せられた試料７に照射されて、試料を透過した透過Ｘ線がＸ線検出器１２により検出される。その検出信号が制御系１３に送られ、信号処理によりＸ線輝度信号が作成され、モニタ１４にＸ線画像として表示される。
特開２００３−１１５３９８号公報

開放型Ｘ線管１０を用いたＸ線検査装置では、フィラメント１は、使用時間の累積とともにタングステンが蒸発し、線径が徐々に細くなっていく。やせ細ったフィラメントでは抵抗値が増大し、同じ電流を流しても、やせ細る前に比べてフィラメント温度が上昇する。その結果、やせ細りがさらに助長されることになり、フィラメントの劣化（最終的には切断され使用不能になる）が一気に進むことになる。 従って、フィラメントの寿命の終末期に近づくと、フィラメント抵抗値の変動が大きくなる傾向があり、したがって、フィラメントの終末期には、フィラメント電流値の設定を頻繁に調整する必要があるが、調整作業は難しく、熟知した操作者の経験が必要であり、また調整に手間を要した。

また、Ｘ線検査では、所望のＸ線輝度で画像を得るため、使用の際にＸ線条件（管電流や管電圧）を設定する必要がある。Ｘ線条件（管電流、管電圧）を設定する上で、フィラメント電流を適切な値に設定することが重要である。フィラメント電流が小さすぎると、十分な管電流が得られず、所望のＸ線輝度が得られないことになる。その一方で、フィラメント電流が大きすぎると、フィラメントの焼損が進行し、フィラメントの寿命が短縮されてしまうことになる。
このように、開放型Ｘ線管においては、フィラメント電流は重要な設定パラメータであるにもかかわらず、従来の開放型Ｘ線管では、フィラメント電流を最適な値に決定する方法がなく、フィラメント電流は、操作者の経験により決定するのが実情であった。

そこで、本発明は、フィラメント電流を、使用するＸ線条件に応じて、かつ、その時点でのフィラメントの状態に応じて適切な値にすることができ、これにより適切な輝度でＸ線画像を取得できるとともに、フィラメント温度が必要以上に高温にならないようにして、フィラメント寿命を延ばすことができるＸ線検査装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明のＸ線検査装置は、Ｘ線検査に必要なパラメータであるＸ線条件（管電流条件と管電圧条件）を設定してＸ線検査を行う際に、予め、Ｘ線輝度とフィラメント電流との関係データ（あるいは管電流とフィラメント電流との関係データ）を求め、これを利用して適切なフィラメント電流を抽出して、そのフィラメント電流で検査を行うようにするものである。

すなわち、本発明のＸ線検査装置は、フィラメント、加速電極、フィラメントと加速電極との間に配置されるグリッド電極が大気開放可能な真空容器に配設され、フィラメントから放出される電子をターゲットに衝突させてＸ線を発生する開放型Ｘ線管と、電子を放出するためのフィラメント電流を供給するフィラメント電流供給部と、加速電極・フィラメント間に電子加速用の高電圧を印加する高電圧供給部と、フィラメント・グリッド電極間にフィラメントから加速電極に向かう電子を制限するバイアス電圧を印加するバイアス電圧供給部と、前記開放型Ｘ線管のターゲットから照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、Ｘ線検出器からのＸ線検出信号に基づいてＸ線輝度信号を作成することによりＸ線画像を作成する画像作成部とを備え、フィラメント電流供給部とバイアス電圧供給部とにより管電流を制御し、高電圧供給部により管電圧を制御するＸ線検査装置において、フィラメント電流が順次増加していくようにフィラメント電流供給部の制御を行うフィラメント電流制御部と、フィラメント電流の増加に対するＸ線検出信号の変化、または、Ｘ線輝度信号の変化をフィラメント電流特性として計測するフィラメント電流特性計測部と、計測されたフィラメント電流特性に基づいて、Ｘ線検出信号の変化、または、Ｘ線輝度信号の変化が飽和したときのフィラメント電流値を飽和フィラメント電流値（Ｉ_０）として抽出する飽和フィラメント電流抽出部とを備えるようにしている。

あるいは、フィラメント、加速電極、フィラメントと加速電極との間に配置されるグリッド電極が大気開放可能な真空容器に配設され、フィラメントから放出される電子をターゲットに衝突させてＸ線を発生する開放型Ｘ線管と、電子を放出するためのフィラメント電流を供給するフィラメント電流供給部と、加速電極・フィラメント間に電子加速用の高電圧を印加する高電圧供給部と、フィラメント・グリッド電極間にフィラメントから加速電極に向かう電子を制限するバイアス電圧を印加するバイアス電圧供給部と、加速電極・フィラメント間を流れる管電流を検出する管電流検出部と、前記開放型Ｘ線管のターゲットから照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、Ｘ線検出器からの検出信号に基づいてＸ線輝度信号を作成することによりＸ線画像を作成する画像作成部とを備え、フィラメント電流供給回路とバイアス電圧供給回路とにより管電流を制御し、高電圧供給回路により管電圧を制御するＸ線検査装置において、フィラメント電流が順次増加していくようにフィラメント電流供給回路の制御を行うフィラメント電流制御部と、フィラメント電流の増加に対する管電流の変化をフィラメント電流特性として計測するフィラメント電流特性計測部と、計測されたフィラメント電流特性に基づいて、管電流の変化が飽和したときのフィラメント電流値を飽和フィラメント電流（Ｉ_０）として抽出する飽和フィラメント電流抽出部とを備えるようにしている。

ここで、フィラメントはタングステンフィラメントが一般的であるが、これに限らず、例えば６ホウ化ランタン（ＬａＢ_６）や６ホウ化セリウム（ＣｅＢ_６）であってもよい。
グリッド電極は、フィラメントから放出される熱電子を制限（阻止）できる形状であればよいが、電子を収束するために、すり鉢状にしてウェネルト電極としても機能するようにするのが好ましい。

本発明によれば、フィラメント電流供給部とバイアス電圧供給部とにより管電流を制御し、高電圧供給部により管電圧を制御し、Ｘ線検査を行う際に、予め、フィラメント電流制御部により、フィラメント電流が順次増加していくようにフィラメント電流供給部の制御を行う。そして、フィラメント電流特性計測部は、フィラメント電流の増加に対するＸ線輝度信号の変化（またはＸ線検出信号の変化）、あるいは管電流検出回路部により検出される管電流の変化を検出し、フィラメント電流特性としてデータを採取する。

図５は、フィラメント電流とＸ線輝度の関係を示す図である。フィラメント電流を徐々に増加したときのＸ線輝度は、フィラメント電流が小さいときは電流増加につれてＸ線輝度信号（あるいはＸ線輝度信号の元になるＸ線検出信号）も増加するが、フィラメント電流を増大していくと、やがてＸ線輝度信号（Ｘ線検出信号）が変化しなくなり飽和域に達するようになる傾向がある。

この飽和域に達したときの電流値を飽和フィラメント電流（Ｉ_０）と呼ぶことにする。飽和フィラメント電流抽出部は、計測されたフィラメント電流特性に基づいて、飽和フィラメント電流（Ｉ_０）を抽出する演算を行う。飽和フィラメント電流（Ｉ_０）の抽出は、例えばフィラメント電流を順次増加しつつＸ線輝度信号を測定しつづけたときに、数点の連続する過去の計測点（例えば図５では８点）の計測値が、予め設定した許容変動幅以内に収まるようになったとき（すなわち変化が小さくなった時）に飽和フィラメント電流（Ｉ_０）と判定することができる。あるいは、計測点ごとに微分係数を算出し、予め設定した微分係数値以内になったときに飽和フィラメント電流（Ｉ_０）と判定するようにしてもよい。

このようにして求めた飽和フィラメント電流（Ｉ_０）を使用して検査する場合と、それ以上のフィラメント電流（すなわちフィラメント温度を高くする）で検査する場合とでは、実質的にほとんどＸ線輝度が変わらないことになる。
一方、飽和フィラメント電流（Ｉ_０）以上のフィラメント電流を流すと、それだけフィラメント温度が高温になり、フィラメントの蒸発・消耗が促進され、フィラメント寿命を短縮してしまうことになる。
したがって、飽和フィラメント電流（Ｉ_０）を抽出し、この値以下のフィラメント電流で検査を行うようにする。

また、管電流は、Ｘ線輝度信号（Ｘ線検出信号）と図５と同様のフィラメント電流特性を示すため、管電流検出部で管電流を検出し、Ｘ線輝度信号（Ｘ線検出信号）に代えて、管電流をモニタリングするようにしてもよい。

本発明のＸ線検査装置によれば、フィラメント電流特性を計測することで、飽和フィラメント電流（Ｉ_０）を求めることができるので、フィラメント電流を飽和フィラメント電流（Ｉ_０）以下に設定することができ、フィラメント温度を不必要に高温にすることなく、使用することができる。その結果、フィラメントの無駄な加熱が低減でき、フィラメント寿命を延ばすことができる。

（その他の課題を解決するための手段および効果）
上記発明において、安全係数（ｋ）を設定する安全係数設定部と、次式（１）で求める電流値を最適フィラメント電流（Ｉ_ｆ）として抽出する最適フィラメント電流抽出部とをさらに備えるようにしてもよい。
Ｉ_ｆ＝ｋ×Ｉ_０ ・・・（１）

ここで、安全係数（ｋ）は、例えば０．８〜１．０の間で選択するのが望ましい。
これによれば、Ｘ線輝度を重視したい場合は、大きめの値（例えば１．０）に設定し、フィラメントの寿命を重視したい場合には小さめの値（例えば０．８）を設定することにより、状況に合わせてフィラメント電流を調整できるので、さらに寿命を延ばすことができる。

また、上記発明において、管電流と管電圧との組み合わせからなるＸ線条件ごとに、飽和フィラメント電流抽出部により抽出した飽和フィラメント電流（Ｉ_０）、又は、最適フィラメント電流抽出部により抽出した最適フィラメント電流（Ｉ_ｆ）を対応付けて記憶するフィラメント電流記憶テーブルをさらに備え、被検査物に対するＸ線検査のためにＸ線条件が設定されたときに、フィラメント電流記憶テーブルを参照して対応する飽和フィラメント電流（Ｉ_０）、又は、最適フィラメント電流（Ｉ_ｆ）に基づいてフィラメント電流供給部を制御するようにしてもよい。
これによれば、予め、フィラメント電流記憶テーブルに、計測した飽和フィラメント電流（Ｉ_０）、又は、最適フィラメント電流（Ｉ_ｆ）を、Ｘ線条件ごと、順次記憶しておくことにより、被検査物の検査を実行する際に、直前に飽和フィラメント電流（Ｉ_０）を求めることなく、Ｘ線条件を設定するだけで、対応する飽和フィラメント電流（Ｉ_０）、又は、最適フィラメント電流（Ｉ_ｆ）を設定することができる。

また、上記発明において、少なくとも１つのＸ線条件とともに、フィラメント電流特性の計測時期を予め設定しておく予約設定部をさらに設け、予約された計測時期になると設定されたＸ線条件でフィラメント電流特性の計測を行うようにしてもよい。
これによれば、装置起動時や予め設定した時間帯に、予め設定されたＸ線条件でフィラメント電流特性の計測を行い、結果をフィラメント電流記憶テーブルに記憶するようにしているので、実際の被検査物についての検査に支障のない時間帯に飽和フィラメント電流（Ｉ_０）を求めることができる。あるいは、所定時間が経過する毎に、自動的にフィラメント電流の計測を実行すれば、厳密な装置管理が可能になる。
また、自動実行せずに、警告メッセージを表示するだけでも、操作者にとって好ましい装置管理指標となる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。

図１は、本発明の一実施形態であるＸ線検査装置の構成を示す図である。Ｘ線検査装置Ｂは、開放型Ｘ線管１０、電源１１、Ｘ線検出器１２、制御系１３からなる。このうち、開放型Ｘ線管１０、電源１１、Ｘ線検出器１２の構成については、図３で説明したものと同じであるので、これらの構成部分については同符号を付すことにより説明の一部を省略する。

制御系１３は、演算処理を実行するＣＰＵ、演算処理に必要なプログラムやデータを記憶するメモリ（ＨＤＤ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等）、入力画面やＸ線画像を表示する表示装置１５、入力操作を行う入力装置１６とを有するコンピュータ、および、偏向コイル４や収束コイル５や試料台８その他を駆動する駆動機器によりハードウェアが構成され、電源１１の制御を含め、Ｘ線検査装置全体の制御を行う。

制御系１３が処理する制御を機能ブロックごとに分けて説明すると、Ｘ線検出器１２からの検出信号に基づいてＸ線輝度信号を作成し、モニタ画面に画像表示を行う画像作成部３１と、Ｘ線検査の際のＸ線波長やＸ線強度を調整するために設定する管電流、管電圧を設定するＸ線条件設定部３２（これらは図３のものと同じである）の他に、安全係数設定部３３と、予約設定部３４と、フィラメント電流制御部４１と、フィラメント電流特性計測部４２と、飽和フィラメント電流抽出部４３と、最適フィラメント電流抽出部４４と、フィラメント電流記憶テーブル５０とを備えている。

安全係数設定部３３は、後述する飽和フィラメント電流抽出部４３により求められた飽和フィラメント電流（Ｉ_０）から最適フィラメント電流（Ｉ_ｆ）を求めるときの計算式である式（１）の係数を設定する。この設定は、表示装置１５において操作者に安全係数の入力を促し、入力装置１６による入力操作により行われる。なお、予め、初期設定を与えておいてもよい。具体的には、例えば、０．８〜１．０の間で選択できるようにする。Ｘ線輝度を重視したい場合は、大きめの値（例えば１．０）が設定され、フィラメントの寿命を重視したい場合には小さめの値（例えば０．８）が設定されることになる。

予約設定部３４は、後述するフィラメント電流制御部４１、フィラメント電流特性計測部４２、飽和フィラメント電流抽出部４３による飽和フィラメント電流（Ｉ_０）の計測する時期を予め、予約設定する処理を行う。この設定も、入力装置１６による入力操作により行われる。
例えば、毎日、装置を起動する場合には、起動時、あるいは都合のよい時間帯に計測動作を行うように、予約設定する。その際に、計測が必要なＸ線条件（管電流条件および管電圧条件）をいくつか指定し、指定したＸ線条件について、飽和フィラメント電流（Ｉ_０）を計測するようにしてもよい。また、時間的な余裕があるときは、多数のＸ線条件について連続して計測するように予約設定してもよい。なお、計測結果は、フィラメント電流記憶テーブル５０において、Ｘ線条件と飽和フィラメント電流（Ｉ_０）とが対応付けられた状態で記憶される。

フィラメント電流制御部４１は、入力操作あるいは予約設定により、飽和フィラメント電流（Ｉ_０）を計測する際に、フィラメント電流が順次増加していくようにフィラメント電流供給部２１の制御を行う。すなわち、図５で示したようなフィラメント電流特性のデータを取得するために、フィラメント電流を徐々に増加し、それぞれのフィラメント電流に対してＸ線輝度の測定が行えるように制御する。

フィラメント電流特性計測部４２は、飽和フィラメント電流（Ｉ_０）を計測する際に、フィラメント電流が増加されるごとに、各時点のＸ線輝度信号（あるいはＸ線検出信号）を計測し、フィラメント電流とＸ線輝度信号（あるいはＸ線検出信号）との関係を計測する制御を行う。

飽和フィラメント電流抽出部４３は、計測されたフィラメント電流とＸ線輝度との関係から、飽和フィラメント電流（Ｉ_０）を抽出する。すなわち、フィラメント電流の増加に対し、Ｘ線輝度の変化が飽和するときのフィラメント電流を求めることにより、飽和フィラメント電流（Ｉ_０）を決定する。飽和したか否かを判定する方法は、種々の方法があり、合理的な飽和点が定義できるのであればどのような方法でもよい。例えば、最新の計測点を含め、予め設定した数（例えば８個）の計測点における変動値が、予め設定した許容変動幅内に収まったときに、最後の計測点のフィラメント電流を飽和フィラメント電流（Ｉ_０）として抽出する。なお、飽和フィラメント電流（Ｉ_０）が抽出された時点で、Ｘ線条件とともにフィラメント電流記憶テーブル５０に記憶され、飽和フィラメント電流の計測処理は終了される。

最適フィラメント電流抽出部４４は、飽和フィラメント電流（Ｉ_０）と安全係数（ｋ）と式（１）とに基づいて、最適フィラメント電流（Ｉ_ｆ）を抽出する演算を行う。最適フィラメント電流（Ｉ_ｆ）についてもフィラメント電流記憶テーブル５０に記憶するようにしてもよい。

フィラメント電流記憶テーブル５０は、抽出された飽和フィラメント電流（Ｉ_０）を（あるいは飽和フィラメント電流（Ｉ_０）と最適フィラメント電流（Ｉ_ｆ）とを）、そのときのＸ線条件（管電流条件、管電圧条件）と対応付けて記憶する。

次に、このＸ線検査装置Ｂによる動作について説明する。図２は、動作手順を示すフローチャートである。
予め、Ｘ線条件（管電流条件、管電圧条件）を設定する（ｓ１０１）。
続いて、フィラメント電流特性計測を開始するか否かが判定される（ｓ１０２）。入力操作あるいは予約設定により、フィラメント電流特性計測が行われる場合はＳ１０４に進む。フィラメント電流計測を行わない場合はＳ１０３に進む。

フィラメント電流計測を行わない場合は、設定されたＸ線条件に応じて、フィラメント電流記憶テーブル５０から、飽和フィラメント電流（Ｉ_０）あるいは最適フィラメント電流（Ｉ_ｆ）を設定し、Ｘ線検査を実行する（ｓ１０３）。

フィラメント電流計測を行う場合は、フィラメント電流をΔＩごと増加させて、Ｘ線輝度を規定回数（例えば８個）計測し、フィラメント電流特性を求める（ｓ１０４）。（Ｘ線輝度に代えて、管電流からフィラメント電流特性を求めてもよい）
規定回数の異なるフィラメント電流について計測したときの、Ｘ線輝度の変動幅が許容幅内か否かを判定する（ｓ１０５）。
許容幅を超えているときは、ｓ１０４に戻り、さらにΔＩ増加した次の計測点でのフィラメント電流計測を行う。以後、許容幅内に収まるまで同様の処理を繰返す。

許容幅内になったときは、最後の計測点におけるフィラメント電流を飽和フィラメント電流（Ｉ_０）として抽出する（ｓ１０６）。
飽和フィラメント電流（Ｉ_０）と安全係数（ｋ）と式（１）とを用いて、最適フィラメント電流（Ｉｆ）を抽出する（ｓ１０７）。

抽出した飽和フィラメント電流（Ｉ_０）および最適フィラメント電流（Ｉ_ｆ）をフィラメント電流記憶テーブル５０に記憶するとともに、最適フィラメント電流（Ｉ_ｆ）を設定し（ｓ１０８）、検査モードに移行する（ｓ１０９）。
以上の処理フローにより、フィラメントの寿命を重視したフィラメント電流を用いてＸ線検査を実行することができる。

なお、安全係数を１．０にすることで（飽和フィラメント電流（Ｉ_０）を設定することと同じ）、Ｘ線輝度を重視したフィラメント電流でのＸ線検査を実行することができる。

本発明は、開放型Ｘ線管を搭載したＸ線検査装置に利用することができる。

本発明の一実施形態であるＸ線検査装置の構成を示す図。 図１に示すＸ線検査装置による動作フローの一例を示すフローチャート。 従来のＸ線検査装置の構成を示す図。 Ｘ線検査装置の回路構成を示す図。 フィラメント電流特性（Ｘ線輝度−フィラメント電流特性）を示す図。

符号の説明

Ｂ： Ｘ線検査装置
１０： 開放型Ｘ線管
１１： 電源
１２： Ｘ線検出器
１３： 制御系
２１： フィラメント電流供給部
２２： 高電圧供給部
２３： バイアス電圧供給部
２４： 管電流検出部
３１： 画像作成部
３２： Ｘ線条件設定部
３３： 安全係数設定部
３４： 予約設定部
４１： フィラメント電流制御部
４２： フィラメント電流特性計測部
４３： 飽和フィラメント電流抽出部
４４： 最適フィラメント電流抽出部
５０： フィラメント電流記憶テーブル

Claims (5)

1. フィラメント、加速電極、フィラメントと加速電極との間に配置されるグリッド電極が大気開放可能な真空容器に配設され、フィラメントから放出される電子をターゲットに衝突させてＸ線を発生する開放型Ｘ線管と、
   電子を放出するためのフィラメント電流を供給するフィラメント電流供給部と、
   加速電極・フィラメント間に電子加速用の高電圧を印加する高電圧供給部と、
   フィラメント・グリッド電極間にフィラメントから加速電極に向かう電子を制限するバイアス電圧を印加するバイアス電圧供給部と、
   前記開放型Ｘ線管のターゲットから照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
   Ｘ線検出器からのＸ線検出信号に基づいてＸ線輝度信号を作成することによりＸ線画像を作成する画像作成部とを備え、
   フィラメント電流供給部とバイアス電圧供給部とにより管電流を制御し、高電圧供給部により管電圧を制御するＸ線検査装置において、
   フィラメント電流が順次増加していくようにフィラメント電流供給部の制御を行うフィラメント電流制御部と、
   フィラメント電流の増加に対するＸ線検出信号の変化、または、Ｘ線輝度信号の変化をフィラメント電流特性として計測するフィラメント電流特性計測部と、
   計測されたフィラメント電流特性に基づいて、Ｘ線検出信号の変化、または、Ｘ線輝度信号の変化が飽和したときのフィラメント電流値を飽和フィラメント電流（Ｉ_０）として抽出する飽和フィラメント電流抽出部とを備えたことを特徴とするＸ線検査装置。
2. フィラメント、加速電極、フィラメントと加速電極との間に配置されるグリッド電極が大気開放可能な真空容器に配設され、フィラメントから放出される電子をターゲットに衝突させてＸ線を発生する開放型Ｘ線管と、
   電子を放出するためのフィラメント電流を供給するフィラメント電流供給部と、
   加速電極・フィラメント間に電子加速用の高電圧を印加する高電圧供給部と、
   フィラメント・グリッド電極間にフィラメントから加速電極に向かう電子を制限するバイアス電圧を印加するバイアス電圧供給部と、
   加速電極・フィラメント間を流れる管電流を検出する管電流検出部と、
   前記開放型Ｘ線管のターゲットから照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
   Ｘ線検出器からのＸ線検出信号に基づいてＸ線輝度信号を作成することによりＸ線画像を作成する画像作成部とを備え、
   フィラメント電流供給回路とバイアス電圧供給回路とにより管電流を制御し、高電圧供給回路により管電圧を制御するＸ線検査装置において、
   フィラメント電流が順次増加していくようにフィラメント電流供給回路の制御を行うフィラメント電流制御部と、
   フィラメント電流の増加に対する管電流の変化をフィラメント電流特性として計測するフィラメント電流特性計測部と、
   計測されたフィラメント電流特性に基づいて、管電流の変化が飽和したときのフィラメント電流値を飽和フィラメント電流（Ｉ_０）として抽出する飽和フィラメント電流抽出部とを備えたことを特徴とするＸ線検査装置。
3. 安全係数（ｋ）を設定する安全係数設定部と、
   次式（１）で求める電流値を最適フィラメント電流（Ｉ_ｆ）として抽出する最適フィラメント電流抽出部とをさらに備えたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のＸ線検査装置。
   Ｉ_ｆ＝ｋ×Ｉ_０ ・・・（１）
4. 管電流と管電圧との組み合わせからなるＸ線条件ごとに、飽和フィラメント電流抽出部により抽出した飽和フィラメント電流（Ｉ_０）、又は、最適フィラメント電流抽出部により抽出した最適フィラメント電流（Ｉ_ｆ）を対応付けて記憶するフィラメント電流記憶テーブルをさらに備え、
   被検査物に対するＸ線検査のためにＸ線条件が設定されたときに、フィラメント電流記憶テーブルを参照して対応する飽和フィラメント電流（Ｉ_０）、又は、最適フィラメント電流（Ｉ_ｆ）に基づいてフィラメント電流供給部を制御することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のＸ線検査装置。
5. 少なくとも１つのＸ線条件とともに、フィラメント電流特性の計測時期を予め設定しておく予約設定部をさらに設け、予約された計測時期になると設定されたＸ線条件でフィラメント電流特性の計測を行うことを特徴とする請求項４に記載のＸ線検査装置。

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