JP2010286405A - X線透過検査装置及びx線透過検査方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 測定対象の元素のX線吸収端より低いエネルギーの第1の特性X線を試料Sに照射する第1のX線管球11と、元素のX線吸収端より高いエネルギーの第2の特性X線を試料Sに照射する第2のX線管球12と、第1の特性X線が試料Sを透過した際の第1の透過X線を受けてその強度を検出する第1のX線検出器13と、第2の特性X線が試料Sを透過した際の第2の透過X線を受けてその強度を検出する第2のX線検出器14と、検出された第1の透過X線の強度の分布を示す第1の透過像と検出された第2の透過X線の強度の分布を示す第2の透過像とを作成し、第1の透過像と第2の透過像との差分からコントラスト像を得る演算部15と、を備えている。
【選択図】図1
Description
すなわち、従来の異物検出方法では、単に透過X線像の強度により異物の有無を検出しているだけのため、異物の原子番号が大きく異なれば明確なコントラストが得られるが、原子番号が近いとコントラストが弱く、判別がし難くなる問題がある。例えば、電極(正極板)の構成材に含まれるCoと異物とされるFeとでは、同じようなコントラストとなってしまう。このため、従来の異物検出方法では、図7の(a)に示すように、例えば試料Sである電極(正極板)の透過X線像Tにおいて、局所的に構成材が厚い部分2aのコントラストか、図7の(b)に示すように、異物Xによるコントラストかが判別できず、過検出や誤検出となってしまう不都合があった。
すなわち、このX線透過検査装置では、Feを測定対象の元素としたとき、FeのK吸収端の前後にエネルギーが位置するCo−Kαの特性X線を出射可能なCoターゲット管球とNi−Kαの特性X線を出射可能なNiターゲット管球とを使用することで、安価なX線管球によりFeの異物を明確なコントラスト像で検出することができる。
すなわち、このX線透過検査装置では、Crを測定対象の元素としたとき、CrのK吸収端の前後にエネルギーが位置するCr−Kα又はMn−Kαの特性X線を出射可能なCrターゲット管球又はMnターゲット管球とFe−Kαの特性X線を出射可能なFeターゲット管球とを使用することで、安価なX線管球によりCrが含まれるSUS等の異物を明確なコントラスト像で検出することができる。
すなわち、このX線透過検査装置では、演算部が、コントラスト像と元素の質量吸収係数及び密度とから元素の厚みを算出するので、測定対象の元素の検出だけでなく、その厚みも算出することで、この元素を含む異物の三次元的なサイズも把握することが可能になる。したがって、この検査で得られた異物のサイズから、二次電池等として問題となる異物か否かの振り分けが可能になる。
すなわち、本発明に係るX線透過検査装置及びX線透過検査方法によれば、測定対象の元素のX線吸収端より低いエネルギーの第1の特性X線を試料に照射して取得した第1の透過像と元素のX線吸収端より高いエネルギーの第2の特性X線を試料に照射して取得した第2の透過像との差分からコントラスト像を得るので、特定の元素について明確なコントラスト像を得ることができる。したがって、このX線透過検査装置及びX線透過検査方法を用いれば、リチウムイオン二次電池等における特定元素の異物検出を高精度にかつ迅速に行うことができる。
上記試料Sは、例えばリチウムイオン二次電池に使用される電極などであり、上記測定対象の元素は、例えば電極に異物として混入が懸念されるFeやSUS中のCrである。
上記Crターゲット管球の第1のX線管球11からは、例えばCrのK吸収端(5.988keV)よりも低いエネルギーの第1の特性X線として、Cr−Kα特性X線(5.414keV)が出射される。また、上記Mnターゲット管球の第1のX線管球11からは、例えばCrのK吸収端(5.988keV)よりも低いエネルギーの第1の特性X線として、Mn−Kα特性X線(5.898keV)が出射される。さらに、上記Feターゲット管球の第2のX線管球12からは、例えばCrのK吸収端(5.988keV)よりも高いエネルギーの第2の特性X線として、Fe−Kα特性X線(6.403keV)が出射される。
なお、第1のX線検出器13と第2のX線検出器14を一つのX線検出器で兼用して、このX線検出器を第1のX線管球11と第2のX線管球12とのそれぞれ対向位置に移動可能にし、第1の透過X線及び第2の透過X線をそれぞれ検出するようにしても構わない。
また、演算部15は、制御部17を介して入力される第1のX線検出器13及び第2のX線検出器14からの信号に基づいて画像処理を行って第1の透過像と第2の透過像とを作成し、これらを差分処理することでコントラスト像を作成し、さらにその画像を表示部18に表示させる演算処理回路等である。なお、上記制御部17内に演算部15の処理回路を設けて両者を一体化しても構わない。また、表示部18は、制御部17からの制御に応じて種々の情報を表示可能である。
次に、Coターゲット管球の第1のX線管球11から第1の特性X線としてCo−Kα特性X線を試料Sに照射すると共に、第1のX線検出器13で試料Sを透過した第1の透過X線を検出する。この際、ベルトコンベア16で試料Sを移動させることで全体をスキャンし、第1の透過X線について全体の強度分布を取得する。
そして、Niターゲット管球の第2のX線管球12から第2の特性X線としてNi−Kα特性X線を試料Sに照射すると共に、第2のX線検出器14で試料Sを透過した第2の透過X線を検出する。この際、ベルトコンベア16で試料Sを移動させることで全体をスキャンし、第2の透過X線について全体の強度分布を取得する。
なお、Co酸リチウム電極に対するX線透過率は、異物がない場合に比べて、例えば20μmのFeの異物が入っている場合、図2に示すように、FeのX線吸収端に相当するエネルギーでX線透過率が低下する。また、第1の特性X線であるCo−Kα特性X線と第2の特性X線であるNi−Kα特性X線とは、それぞれFeのX線吸収端の前後にそれぞれ相当するエネルギーを有している。
ICo:Coによる非異物部透過X線強度
μ:異物(Fe)の質量吸収係数
ρ:異物(Fe)の密度
D:異物(Fe)の平均厚み
上記Ni酸リチウムに対するX線透過率のグラフと、Al(アルミニウム)とC(グラファイト)との積層材料に対するX線透過率のグラフと、を異物(Fe)の有る場合と無い場合について、図5及び図6に示す。
Claims (5)
- 測定対象の元素のX線吸収端より低いエネルギーの第1の特性X線を試料に照射する第1のX線管球と、
前記元素のX線吸収端より高いエネルギーの第2の特性X線を前記試料に照射する第2のX線管球と、
前記第1の特性X線が前記試料を透過した際の第1の透過X線を受けてその強度を検出する第1のX線検出器と、
前記第2の特性X線が前記試料を透過した際の第2の透過X線を受けてその強度を検出する第2のX線検出器と、
検出された前記第1の透過X線の強度の分布を示す第1の透過像と検出された前記第2の透過X線の強度の分布を示す第2の透過像とを作成し、前記第1の透過像と前記第2の透過像との差分からコントラスト像を得る演算部と、を備えていることを特徴とするX線透過検査装置。 - 請求項1に記載のX線透過検査装置において、
前記元素がFeであり、
前記第1のX線管球が、Coターゲット管球であると共に、前記第2のX線管球が、Niターゲット管球であることを特徴とするX線透過検査装置。 - 請求項1に記載のX線透過検査装置において、
前記元素がCrであり、
前記第1のX線管球が、Crターゲット管球又はMnターゲット管球であると共に、前記第2のX線管球が、Feターゲット管球であることを特徴とするX線透過検査装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載のX線透過検査装置において、
前記演算部が、前記コントラスト像と前記元素の質量吸収係数及び密度とから前記元素の厚みを算出することを特徴とするX線透過検査装置。 - 測定対象の元素のX線吸収端より低いエネルギーの第1の特性X線を試料に照射するステップと、
前記元素のX線吸収端より高いエネルギーの第2の特性X線を前記試料に照射するステップと、
前記第1の特性X線が前記試料を透過した際の第1の透過X線を受けてその強度を検出するステップと、
前記第2の特性X線が前記試料を透過した際の第2の透過X線を受けてその強度を検出するステップと、
検出された前記第1の透過X線の強度の分布を示す第1の透過像と検出された前記第2の透過X線の強度の分布を示す第2の透過像とを作成し、前記第1の透過像と前記第2の透過像との差分からコントラスト像を得るステップと、を有していることを特徴とするX線透過検査方法。
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