JP2009098095A - 電離箱型ｘ線異物検出装置および筒状電離箱 - Google Patents

Abstract

【課題】筒状電離箱を用いて高い測定感度および分解能を共に改善できるように構成した電離箱型Ｘ線異物検出装置を提案すること。
【解決手段】電離箱型Ｘ線異物検出装置１の検査面５の真下には幅方向に一定のピッチで２列に筒状電離箱２４（１）〜２４（ｍ）、２５（１）〜２５（ｎ）が配列されている。各筒状電離箱は、その中心軸線がＸ線発生源１２に向く姿勢となるように配置してある。検査面上の検査対象物Ｗを透過したＸ線は各筒状電離箱の中心軸線に沿って各筒状電離箱に封入されている電離ガスを通過するので、直径方向に通過する場合に比べて、Ｘ線が通過する電離ガスの容積が格段に多い。よって、測定感度の高い電離箱型Ｘ線異物検出装置を実現でき、測定の分解能を高めるために各筒状電離箱を細くして細かいピッチで配列した場合においても、各筒状電離箱を軸線方向に長くすることにより、所望の測定感度を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、検査位置に配置した衣類などの検査対象物にＸ線を照射し、その透過量を複数の電離箱によって測定することにより、検査対象物に針などの異物が混入しているか否かを検出する電離箱型Ｘ線異物検出装置に関する。さらに詳しくは、測定感度および分解能の双方を高めることのできる電離箱型Ｘ線異物検出装置および筒状電離箱に関する。

この種の電離箱型Ｘ線異物検出装置としては特許文献１に開示されたものが知られている。ここに開示されている異物検出装置では、ベルトコンベアによって搬送される検査対象物にＸ線を照射し、Ｘ線透過成分を照射方向とは反対側に配置されている複数の筒状電離箱で測定している。筒状電離箱は、検査位置において搬送方向とは直交する幅方向に横向き状態で上下二段に千鳥状に配列されている。
特開２００７−３２４７号公報

上記の特許文献に開示の異物検出装置では、検査位置において筒状電離箱が横向き状態で配列されており、各筒状電離箱の直径方向にＸ線透過成分が通過する。各筒状電離箱の測定感度を高めるためには、Ｘ線が横切る筒状電離箱の容積、すなわち、封入電離ガスの通過容積を多くする必要がある。したがって、各筒状電離箱として直径の大きなものを用いることが必要である。筒状電離箱の直径を大きくすると、検査位置の幅方向に配列可能な筒状電離箱の個数が少なくなり、測定の分解能が低下してしまう。

本発明の課題は、この点に鑑みて、筒状電離箱を用いて高い測定感度および分解能を共に改善できるように構成した電離箱型Ｘ線異物検出装置、および筒状電離箱を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の電離箱型Ｘ線異物検出装置は、
検査対象物に照射したＸ線の透過量を複数の筒状電離箱によって測定し、各筒状電離箱の測定結果に基づき検査対象物に混在している異物などを検出する電離箱型Ｘ線異物検出装置において、
検査対象物が配置される検査面と、
この検査面の一方の側に配置されたＸ線照射源と、
前記検査面の他方の側に配置された複数本の前記筒状電離箱とを有し、
前記筒状電離箱は前記検査面の幅方向に所定のピッチで配列されており、
各筒状電離箱は、その中心軸線が前記検査面に直交する状態、あるいは、その中心軸線が前記Ｘ線照射源に向かって延びる状態に配置されていることを特徴としている。

本発明の電離箱型Ｘ線異物検出装置では、筒状電離箱を、検査面に直交する状態、あるいは、Ｘ線照射源に向く姿勢となるように配置してある。したがって、照射されたＸ線は各筒状電離箱の中心軸線に沿って各筒状電離箱に封入されている電離ガスを通過する。各筒状電離箱を直径方向にＸ線が横切る場合に比べて、その軸線方向にＸ線が通過する場合の方が、単位照射面積当たりのＸ線が通過する電離ガス容積が多い。よって、測定感度の高い電離箱型Ｘ線異物検出装置を実現できる。

また、測定の分解能を高めるために各筒状電離箱を細くして細かいピッチで配列した場合においても、各筒状電離箱を軸線方向に長くすることにより、所望の測定感度を得ることができる。したがって、測定感度および分解能の高い電離箱型Ｘ線異物検出装置を実現できる。

ここで、一般的には、検査対象物を検査面を経由する搬送路に沿って搬送しながら異物検出動作が行われる。逆に、Ｘ線照射源および筒状電離箱からなる検出ユニットを、検査面に置いた検査対象物に対して移動させることにより検出動作を行うことも可能である。

また、検出の分解能を高めるためには、筒状電離箱を、検査面の幅方向に２列分配列し、これら２列の筒状電離箱を幅方向に半ピッチ分だけ相対的にオフセットさせた千鳥状の配列状態となるようにすることが望ましい。

次に、本発明で用いる各筒状電離箱は、
一端が封鎖端となっている外側電極筒と、
この外側電極筒の他端側の開口部から同心状に挿入されている両端が開口状態の内側電極筒と、
前記外側電極筒の前記開口部を気密状態で封鎖し、前記内側電極筒を前記外側電極筒の内部において同心状態に保持している絶縁性プラグと、
この絶縁性プラグに気密状態で同心状に取り付けられている電極管とを備えており、
前記電極管は、その一端が前記絶縁性プラグから外部に突出している封鎖突出端であり、その他端が前記内側電極筒に導通しており、
前記外側電極筒の内部に、キセノンガスなどの電離気体が封入されており、
各外側電極筒は、前記封鎖端が前記検出面を向く状態で配列されていることを特徴としている。

この構成の筒状電離箱は、外側電極筒の一端が封鎖端とされているので、この封鎖端が検査面を向く状態に配列すれば、Ｘ線を中心軸線方向に通すことができる。従来の筒状電離箱では、一方の端からは電極が突出し、他方の端には電離ガス封入用の栓などが取り付けられているので、Ｘ線を中心軸線方向に通す状態に配置することができない。これに対して、本発明の筒状電離箱では、外側電極筒の端から突出している電極管の中空部を利用して電離ガスを内部に注入し、当該電極管の先を封鎖することにより電離ガスが外側電極筒内に封入された状態を形成でき、電極およびガス封止部分を外側電極筒の一方の側に配置できる。

本発明の電離箱型Ｘ線異物検出装置では、検査対象物が置かれる検査面の幅方向に配列した各筒状電離箱を、それらの中心軸線に沿った方向、あるいは、中心軸線に実質的に沿った方向に、Ｘ線が横切る。したがって、各筒状電離箱を、それらの中心軸線に直交する方向にＸ線が横切る場合に比べて、Ｘ線の電離ガス通過体積を増加させることができ、測定感度を高めることができる。また、各筒状電離箱を細くして配列ピッチを狭くすることにより測定の分解能を高めることができ、細くしても軸長を調整することにより所望の測定感度を得ることができる。よって、測定感度および分解能の高い電離箱型Ｘ線異物検出装置を実現できる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した電離箱型Ｘ線異物検出装置の実施の形態を説明する。

図１は本実施の形態に係る電離箱型Ｘ線異物検出装置を示す図であり、図１（ａ）は側方から見た場合の概略構成図であり、図１（ｂ）は前方から見た場合の概略構成図である。電離箱型Ｘ線異物検出装置１は装置架台２を有しており、装置架台２には、前後方向に向けて水平に検査対象物Ｗを搬送するためのベルトコンベヤ式の搬送機構３が取り付けられている。搬送機構３によって、検査対象物Ｗを搬送するための水平な搬送路４が規定されており、搬送路４の前後方向の中央の部位が検査対象物Ｗの検査面５とされている。この検査面５の真上にはＸ線照射ユニット６が取り付けられており、検査面５の真下には筒状電離箱を備えたＸ線測定ユニット７が取り付けられている。

図２（ａ）はＸ線照射ユニット６およびＸ線測定ユニット７を示す説明図であり、図２（ｂ）はＸ線測定ユニット７の信号処理部を示すブロック図である。図１および図２を参照して説明すると、Ｘ線照射ユニット６はＸ線発生器１１を備えており、Ｘ線発生器１１におけるＸ線発生源１２は検査面５の中心の真上に位置しており、ここから所定の広がり角で円錐状にＸ線が下向きに照射される。Ｘ線発生源１２の下向きの射出開口部１２ａには、検出面５に向けてＸ線を導くためのガイド用遮蔽筒１３が垂直姿勢で取り付けられている。ガイド用遮蔽筒１３は、検査対象物Ｗの搬送方向の幅が一定であり、搬送方向に直交する幅方向には、上から下に向けて一定の広がり角で台形状に広がっている。このガイド用遮蔽筒１３の下端開口部１３ａには、検査面５に照射されるＸ線を一定幅の２条の光線にするための絞り機構１４が取り付けられている。絞り機構１４は光線幅を調整するための絞り間隔調整板１５を備えている。絞り機構１４を介して、所定幅で所定の広がりのある状態で２条のＸ線が検査面５を真上から照射する。

検査面５の真下に配置されているＸ線測定ユニット７は、図２（ａ）から分かるように、検査面５の裏面に配置されている受光幅規制用の前後の外側規制板２１、２２および内側規制板２３を備えている。前側の外側規制板２１と内側規制板２３との間に、検査面５の幅方向（搬送方向に直交する方向）に延びる一定幅の受光幅規制用の隙間が形成され、後側の外側規制板２２と内側規制板２３との間に、同一方向に延びる一定幅の受光幅規制用の隙間が形成されている。

各隙間の真下には、複数本の筒状電離箱２４（１）〜２４（ｍ）の列と、複数本の筒状電離箱２５（１）〜２５（ｎ）の列が形成されている（ｍ、ｎ：正の整数）。搬送方向の上流側に配置されている筒状電離箱２４（１）〜２４（ｍ）は一定のピッチで配列されていると共に、各筒状電離箱は、その中心軸線がＸ線照射源１２に向かう姿勢となるように配置されている。下流側に配置されている筒状電離箱２５（１）〜２５（ｎ）も同一ピッチで配列されていると共に、各筒状電離箱は、その中心軸線がＸ線照射源１２に向かう姿勢となるように配置されている。さらに、上流側の筒状電離箱の列と下流側の筒状電離箱の列の間においては、各筒状電離箱が検出面５の幅方向に向けて半ピッチだけ相互にオフセットした千鳥配列となっている。これら上流側の筒状電離箱の数ｍと下流側の筒状電離箱の数ｎは同一、あるいは１個違いとされている。千鳥状に配列されている上流側の筒状電離箱および下流側の筒状電離箱は、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、千鳥整列矯正板２６に取り付けられている。

各筒状電離箱２４（１）〜２４（ｍ）、２５（１）〜２５（ｎ）はＸ線の透過量に応じた電流を発生し、発生電流はそれぞれプリアンプ２７で増幅されて電圧変換された後に、ＡＤ変換器２８を介してデジタル信号に変換されて制御装置２９に供給される。制御装置２９はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含むコンピュータから構成されており、供給されたデジタル信号に基づき公知の信号処理を行って、検査対象物Ｗに異物が混入しているか否かを検出する。検出結果は、例えば、制御装置２９に接続されている表示装置２９ａに表示される。また、異物が混入していることが検出された場合には、搬送機構３が確認用停止状態される。または、搬送機構３が止められて、異物混入部品の取り出しのための待機状態とされる。

図３は筒状電離箱を示す概略構成図である。筒状電離箱２４（１）〜２４（ｍ）および２５（１）〜２５（ｎ）は同一構成であるので、以下においては、筒状電離箱３０として説明する。

筒状電離箱３０は外側電極円筒３１を備えており、この外側電極円筒３１は、一端が封鎖端３１ａとされ、他端が開口端３１ｂとなっている細長い円筒であり、負側電極として機能する。この外側電極円筒３１の開口端３１ｂには絶縁性の円筒状のプラグ３２が気密状態で装着されている。プラグ３２は、外側電極円筒３１を内方にかしめることにより形成した開口端縁３１ｃおよび円環状溝部３１ｄによって当該外側電極円筒３１に固定されている。外側電極円筒３１の内部には、キセノンガスやアルゴンガスなどの電離効率の高い電離ガスが封入されている。

このプラグ３２には中心に貫通穴３２ａが形成されており、貫通穴３２ａにおける外側電極円筒３１の内部に位置している開口側の部位には、同軸状態で内側電極円筒３３の開口端３３ａが装着されている。これらプラグ３２および内側電極円筒３３の間には同軸状態で円筒状のカプラ３４が装着され、相互に連結固定されている。

プラグ３２の先端部３２ｂは外側電極円筒３１の開口端３１ｂから突出しており、この先端部３２ｂの先端面からは細い円管状の電極管３５が同軸状に突出している。電極管３５の先端部は封鎖端３５ａとされている。電極管３５は、プラグ３２の貫通穴３２ａから内部のカプラ３４の中空部３４ａ内まで差し込まれており、これらの部位に気密状態で固定されている。電極管３５は正側電極として機能する。

この構成の筒状電離箱３０は次のように組み立てることができる。まず、内側電極円筒３３を用意し、この開口端３３ａに円筒状のカプラ３４の一端を差し込み、固定する。次に、先端が開口状態の電極管３５をカプラ３４に先端側から差し込み、固定する。次に、プラグ３２の後側から、組み付けた内側電極円筒３３の開口端３３ａ、カプラ３４および電極管３５を差し込み、これらをプラグ３２に固定する。この後は、外側電極円筒３１の開口端３１ｂから、内側電極円筒３３、カプラ３４および電極管３５が組み付けられた状態のカプラ３４をはめ込み、外側電極円筒３１をかしめることにより、外側電極円筒３１を気密状態にする。次に、電極管３５の先端開口からアルゴンガスなどの電離ガスを外側電極円筒３１の内部に注入する。注入後に、電極管３５の先端開口を封鎖して封鎖端３５ａとする。

このように、本例の筒状電離箱３０は一方の側から各部品を順次に組み付けることにより構成できる。また、筒状電離箱３０の一方の端には、電極管、封鎖用のプラグなどが無い封鎖端３１ａが形成される。したがって、この構造の筒状電離箱３０は、封鎖端３１ａの側から受けたＸ線を、その中心軸線３０ａの方向に通過させて、当該Ｘ線の照射量を検出することができる。本例では、この封鎖端３１ａが検査面５を向く（上側に位置する姿勢となる）ように配置されている。

本例の電離箱型Ｘ線異物検出装置１では、Ｘ線発生器１１から円錐状に投射されたＸ線が、空気により僅かに減衰しながらガイド用遮蔽筒１３の中を通過し、絞り装置１４により２条の列になって通過し、検査面５を移動する検査対象物Ｗで更に減衰し、受光幅規制板２１、２２、２３を通過して筒状電離箱２４（１）〜２４（ｍ）、および、２５（１）〜２５（ｎ）に到達する。

図４に示すように、検査対象物Ｗに異物ａ、ｂ、ｃなどがある場合、筒状電離箱のＸ線照射量が急激に変化する。筒状電離箱を通過するＸ線によって、そこに封入されている圧縮キセノンガスから電離した電子が内側電極円筒（電離受けパイプ）３３に集まり、イオンが外側電極円筒３１に集まり、Ｘ線照射量に対応する電流が電極間に流れる。この発生電流が取り出される。

各筒状電離箱３０は、その中心軸線がＸ線発生源１２に向くように、封鎖端３１ａが上向きに配置されている。したがって、検査対象物Ｗを通過した後のＸ線透過成分は、各筒状電離箱３０内に封入されているアルゴンガスを中心軸線方向に横切る。筒状電離箱３０の中心軸線方向の長さを長くしておけば、十分な測定感度で異物の検出を行うことができる。また、各筒状電離箱３０を細くすれば、検査面５の幅方向に配列可能な筒状電離箱の本数を多くして配列ピッチを狭くできるので、分解能も高めることができる。

（その他の実施の形態）
上記の例では、各筒状電離箱３０をＸ線の照射方向に沿う方向に整列させている。すなわち、図５（ａ）に示すように整列させている（図５においては、搬送方向の前後の筒状電離箱列の配列関係を理解しやすくするために、それらの列を上下に描いてある。）。

この代わりに、図５（ｂ）に示すように、各筒状電離箱３０を検査面５に直交する方向に整列させることも可能である。このように配列した場合においても、Ｘ線は実質的に各筒状電離箱３０の中心軸線に沿った方向に通過するので、十分な電離ガス通過体積を確保できる。

また、上記の例では、検査対象物Ｗを搬送路４に沿って搬送し、Ｘ線照射ユニット６およびＸ線測定ユニット７は固定した位置に配置されている。この代わりに、検査対象物Ｗの検査位置を固定し、Ｘ線照射ユニット６およびＸ線測定ユニット７の側を移動させて検査対象物Ｗを走査するようにしてもよい。

さらに、筒状電離箱を多数の列となるように広い範囲に配置した場合などにおいては、検査対象物Ｗおよび、Ｘ線照射ユニット６、Ｘ線測定ユニット７の双方を移動させることなく検査を行うことが可能な場合もある。

本発明を適用した電離箱型Ｘ線異物検出装置を示す図であり、（ａ）は側方から見た場合の概略構成図であり、（ｂ）は前方から見た場合の概略構成図であり、（ｃ）は千鳥整列矯正板を取り出して示す平面図である。 （ａ）はＸ線照射ユニットおよびＸ線測定ユニットを示す説明図であり、（ｂ）はＸ線測定ユニットの信号処理部を示すブロック図である。 筒状電離箱を示す概略構成図である。 検査対象物の通過に伴う筒状電離箱の測定電流の一例を示す説明図である。 筒状電離箱の配列方法の別の例を示す説明図である。

符号の説明

１ 電離箱型Ｘ線異物検出装置
２ 装置架台
３ 搬送機構
４ 搬送路
５ 検査面
６ Ｘ線照射ユニット
７ Ｘ線測定ユニット
１１ Ｘ線発生器
１２ Ｘ線発生源
１２ａ 射出開口部
１３ ガイド用遮蔽筒
１３ａ 下端開口部
１４ 絞り機構
１５ 絞り間隔調整板
２１、２２ 外側規制板
２３ 内側規制板
２４（１）〜２４（ｍ）、２５（１）〜２５（ｎ）、３０ 筒状電離箱
２６ 千鳥整列矯正板
２７ プリアンプ
２８ ＡＤ変換器
２９ 制御装置
２９ａ 表示装置
３０ 筒状電離箱
３０ａ 中心軸線
３１ 外側電極円筒
３１ａ 封鎖端
３１ｂ 開口端
３２ プラグ
３２ａ 貫通穴
３２ｂ 先端部
３３ 内側電極円筒
３３ａ 開口端
３４ カプラ
３４ａ 中空部
３５ 電極管
３５ａ 封鎖端
Ｗ 検査対象物
ａ、ｂ、ｃ 異物

Claims (5)

1. 検査対象物に照射したＸ線の透過量を複数の筒状電離箱によって測定し、各筒状電離箱の測定結果に基づき検査対象物に混在している異物などを検出する電離箱型Ｘ線異物検出装置において、
   検査対象物が配置される検査面と、
   当該検査面の一方の側に配置したＸ線照射源と、
   当該検査面の他方の側に配置した複数本の前記筒状電離箱とを有し、
   前記筒状電離箱は所定のピッチで前記検査面の幅方向に配列されており、
   各筒状電離箱は、その中心軸線が前記検査面に直交する状態、あるいは、その中心軸線が前記Ｘ線照射源に向かって延びる状態に配置されていることを特徴とする電離箱型Ｘ線異物検出装置。
2. 請求項１に記載の電離箱型Ｘ線異物検出装置において、
   前記検査面を経由する搬送路に沿って検査対象物を搬送しながら検査が行われることを特徴とする電離箱型Ｘ線異物検出装置。
3. 請求項２に記載の電離箱型Ｘ線検出装置において、
   前記筒状電離箱は、前記検査面の幅方向に２列分配列されており、これら２列の前記筒状電離箱は前記幅方向に半ピッチ分だけ相対的にオフセットした千鳥状の配列状態となっていることを特徴とする電離箱型Ｘ線異物検出装置。
4. 請求項１、２または３に記載の電離箱型Ｘ線検出装置において、
   各筒状電離箱は、
   一端が封鎖端となっている外側電極筒と、
   この外側電極筒の他端側の開口部から同心状に挿入されている両端が開口状態の内側電極筒と、
   前記外側電極筒の前記開口部を気密状態で封鎖し、前記内側電極筒を前記外側電極筒の内部において同心状態に保持している絶縁性プラグと、
   この絶縁性プラグに気密状態で同心状に取り付けられている電極管とを備えており、
   前記電極管は、その一端が前記絶縁性プラグから外部に突出している封鎖突出端であり、その他端が前記内側電極筒に導通しており、
   前記外側電極筒の内部に、キセノンガスなどの電離気体が封入されており、
   各外側電極筒は、前記封鎖端が前記検出面を向く状態で配列されていることを特徴とする電離箱型Ｘ線異物検出装置。
5. 請求項１、２または３に記載の電離箱型Ｘ線異物検出装置に用いる筒状電離箱であって、
   一端が封鎖端となっている外側電極筒と、
   この外側電極筒の他端側の開口部から同心状に挿入されている両端が開口状態の内側電極筒と、
   前記外側電極筒の前記開口部を気密状態で封鎖し、前記内側電極筒を前記外側電極筒の内部において同心状態に保持している絶縁性プラグと、
   この絶縁性プラグに気密状態で同心状に取り付けられている電極管とを備えており、
   前記電極管は、その一端が前記絶縁性プラグから外部に突出している封鎖突出端であり、その他端が前記内側電極筒に導通しており、
   前記外側電極筒の内部に、キセノンガスなどの電離気体が封入されていることを特徴とする電離箱型Ｘ線異物検出装置。

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