JP2015170504A - X-ray generator and x-ray imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、Ｘ線を発生するＸ線発生装置およびＸ線撮影を行うＸ線撮影装置に係り、特に、医療用や非破壊検査用に用いられる技術に関する。 The present invention relates to an X-ray generation apparatus that generates X-rays and an X-ray imaging apparatus that performs X-ray imaging, and more particularly to a technique used for medical use and non-destructive inspection.
この種のＸ線発生装置は、例えば被検体を人体とした医療用のＸ線撮影装置や、例えば、実装基板，多層基板のスルーホール／パターン／はんだ接合部，パレット上に配置された集積回路（IC: Integrated Circuit）のような実装前の電子部品，金属などの鋳物，ビデオデッキのような成形品などからなる被検体の内部のＸ線撮影を行う非破壊検査用のＸ線撮影装置などに用いられる。非破壊検査用のＸ線撮影装置では、電子部品の検査（例えば、基板の配線検査やBGA(Ball Grid Array)やはんだ接合部，ボイド（空隙）などの検査）やこれら被検体の内部欠陥の検査などに用いられる。 This type of X-ray generation apparatus includes, for example, a medical X-ray imaging apparatus having a subject as a human body, and an integrated circuit disposed on, for example, a mounting board, a through-hole / pattern / solder joint of a multilayer board, or a pallet. X-ray imaging equipment for non-destructive inspection that performs X-ray imaging of the inside of an object consisting of electronic parts before mounting (IC: Integrated Circuit), castings such as metal, molded products such as video decks, etc. Used for. In non-destructive X-ray imaging equipment, inspection of electronic components (for example, inspection of wiring on boards, inspection of BGA (Ball Grid Array), solder joints, voids, etc.) and internal defects of these specimens Used for inspection.
Ｘ線発生装置は、透過性を有した基板（例えばダイヤモンド基板やアルミニウム基板やベリリウム基板）にターゲットを埋め込んで構成されており、当該ターゲットに電子ビームを照射することでターゲットからＸ線を発生する（例えば、特許文献１、２参照）。特に、特許文献２の特開２００７−１２３０２２号公報では、熱膨張により電子ビームの照視野とターゲットとの位置関係が変化するのを抑制するために、Ｘ線またはターゲット電流を検出した結果に基づいて電子ビームの照視野がターゲットに含まれるように照視野を２次元的に走査するように電子ビームを偏向する技術が紹介されている。
The X-ray generator is configured by embedding a target in a transmissive substrate (for example, a diamond substrate, an aluminum substrate, or a beryllium substrate), and generates X-rays from the target by irradiating the target with an electron beam. (For example, refer to
また、非破壊検査では、コンテナのような大型の被検体の３次元（３Ｄ）構造を観察するのに、被検体の周りの環状軌道に沿って電子ビームを偏向し、環状に配設された複数のターゲットのうち一つを選択して電子ビームを照射することにより、被検体の周りからＸ線を照射するＸ線発生装置がある（例えば、特許文献３参照）。しかし、上述した基板などのような小型の被検体の３Ｄ構造を観察するのに、特許文献３の特開２００９−２３６５４１号公報のような装置では大型の被検体を周囲で取り囲む構造となり大掛かりなものになってしまう。
In non-destructive inspection, in order to observe a three-dimensional (3D) structure of a large subject such as a container, an electron beam is deflected along an annular trajectory around the subject and arranged in an annular shape. There is an X-ray generation apparatus that irradiates an X-ray from around a subject by selecting one of a plurality of targets and irradiating an electron beam (see, for example, Patent Document 3). However, in order to observe the 3D structure of a small subject such as the above-described substrate, an apparatus such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-236541 of
通常の非破壊検査では、平坦な試料（例えば基板）の３Ｄ構造を観察する手法として、プレナーＣＴ(PCT: Planar Computed Tomography)手法が知られている。すなわち、画素数の多い広い視野を有して１つの固定されたＸ線検出器、または、円軌道上に設けられた複数の固定されたＸ線検出器、あるいは、円軌道上に移動される少なくとも１つのＸ線検出器を用いて、Ｘ線管に代表されるＸ線発生装置を円軌道上に移動させることによって、円軌道上に変更された各々のＸ線画像を取得することでプレナーＣＴ撮影を行う。特に、Ｘ線検出器を固定してプレナーＣＴ撮影を行う場合には、被検体を回転させる必要がないのでＰＣＢ基板(Printed Circuit Board)などの平坦で大きなサイズの試料の３Ｄ構造が撮影可能である。このようなプレナーＣＴ手法では、基板などの比較的に小型の被検体の３Ｄ構造を観察するのに最適である。 In normal nondestructive inspection, a planar computed tomography (PCT) method is known as a method for observing a 3D structure of a flat sample (for example, a substrate). That is, a single fixed X-ray detector having a wide field of view with a large number of pixels, or a plurality of fixed X-ray detectors provided on a circular orbit, or moved on a circular orbit. By using an at least one X-ray detector and moving an X-ray generator represented by an X-ray tube on a circular orbit, each X-ray image changed on the circular orbit is acquired to obtain a planar. Perform CT imaging. In particular, when performing planar CT imaging with an X-ray detector fixed, it is not necessary to rotate the subject, so a 3D structure of a flat and large sample such as a PCB board (Printed Circuit Board) can be imaged. is there. Such a planar CT technique is optimal for observing a 3D structure of a relatively small subject such as a substrate.
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、微細な部分を観察しようとすると、たとえＸ線検出器を固定してプレナーＣＴ撮影を行ったとしてもＸ線管自体を回転あるいは円軌道上に移動させなければならない。Ｘ線管自体を回転あるいは円軌道上に移動させると回転あるいは移動の振動により位置精度が悪くなってしまう。特に、Ｘ線検出器を円軌道上に移動させる場合にはＸ線検出器とともに被検体（試料）をも円回転させなければならず、精度がより一層必要になる。このような事情により、回転速度を上げることは困難であり、連続撮影を高速に行うことができない。上述した特許文献３の特開２００９−２３６５４１号公報のような装置ではＸ線発生装置自体を動かす必要はないが、上述したように大掛かりなものになってしまう。
However, the conventional example having such a configuration has the following problems.
In other words, if an attempt is made to observe a fine part, the X-ray tube itself must be rotated or moved on a circular orbit even if planar CT imaging is performed with the X-ray detector fixed. When the X-ray tube itself is rotated or moved on a circular orbit, positional accuracy is deteriorated due to vibration of rotation or movement. In particular, when the X-ray detector is moved on a circular orbit, the subject (sample) must also be rotated together with the X-ray detector, and further accuracy is required. Under such circumstances, it is difficult to increase the rotation speed, and continuous shooting cannot be performed at high speed. In the apparatus as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-236541 of
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、位置精度を向上することができるＸ線発生装置およびＸ線撮影装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an X-ray generation apparatus and an X-ray imaging apparatus capable of improving positional accuracy.
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、この発明に係るＸ線発生装置は、Ｘ線を発生するＸ線発生装置であって、電子ビームを偏向する偏向機構と、平面上に並べて配された、電子ビームの衝突によってＸ線を発生する複数のターゲットとを備え、前記偏向機構によって偏向した前記電子ビームを各々の前記ターゲットに切り換えて照射することによってＸ線の焦点位置を変更するものである。
In order to achieve such an object, the present invention has the following configuration.
That is, the X-ray generator according to the present invention is an X-ray generator that generates X-rays, and generates X-rays by collision of a deflection mechanism that deflects an electron beam and an electron beam arranged side by side on a plane. A plurality of generated targets, and the electron beam deflected by the deflection mechanism is switched to each of the targets and irradiated to change the focal position of the X-rays.
［作用・効果］この発明に係るＸ線発生装置によれば、平面上に並べて配された、電子ビームの衝突によってＸ線を発生する複数のターゲットを備え、偏向機構によって偏向した電子ビームを各々のターゲットに切り換えて照射することによってＸ線の焦点位置を変更する。したがって、Ｘ線発生装置をＸ線撮影装置に用いた場合には、Ｘ線発生装置自体を動かさずに様々な焦点位置からのＸ線撮影が可能になる。その結果、位置精度を向上することができる。 [Operation / Effect] According to the X-ray generator of the present invention, each of the electron beams deflected by the deflection mechanism is provided with a plurality of targets arranged side by side and generating X-rays by collision of electron beams. The focal position of X-rays is changed by irradiating with switching to the target. Therefore, when the X-ray generator is used in an X-ray imaging apparatus, X-ray imaging from various focal positions can be performed without moving the X-ray generator itself. As a result, positional accuracy can be improved.
また、この発明に係るＸ線撮影装置は、上述したＸ線発生装置を備え、変更された当該焦点位置からのＸ線に基づいて複数のＸ線画像を取得してＸ線撮影を行うものである。 An X-ray imaging apparatus according to the present invention includes the X-ray generation apparatus described above, and performs X-ray imaging by acquiring a plurality of X-ray images based on X-rays from the changed focal position. is there.
［作用・効果］この発明に係るＸ線撮影装置によれば、Ｘ線発生装置と同様に、平面上に並べて配された、電子ビームの衝突によってＸ線を発生する複数のターゲットを備え、偏向機構によって偏向した電子ビームを各々のターゲットに切り換えて照射することによってＸ線の焦点位置を変更する。したがって、変更された当該焦点位置からのＸ線に基づいて複数のＸ線画像を取得してＸ線撮影を行う場合には、Ｘ線発生装置自体を動かさずに様々な焦点位置からのＸ線撮影が可能になる。その結果、位置精度を向上することができる。 [Operation / Effect] According to the X-ray imaging apparatus of the present invention, similarly to the X-ray generation apparatus, a plurality of targets that are arranged side by side and generate X-rays by collision of electron beams are arranged and deflected. The focus position of the X-ray is changed by switching and irradiating each target with the electron beam deflected by the mechanism. Therefore, when X-ray imaging is performed by acquiring a plurality of X-ray images based on the changed X-rays from the focal position, X-rays from various focal positions without moving the X-ray generator itself. Shooting is possible. As a result, positional accuracy can be improved.
この発明に係るＸ線発生装置およびＸ線撮影装置によれば、平面上に並べて配された、電子ビームの衝突によってＸ線を発生する複数のターゲットを備え、偏向機構によって偏向した電子ビームを各々のターゲットに切り換えて照射することによってＸ線の焦点位置を変更する。その結果、位置精度を向上することができる。 According to the X-ray generation apparatus and the X-ray imaging apparatus according to the present invention, each of the electron beams deflected by the deflection mechanism is provided with a plurality of targets arranged side by side to generate X-rays by collision of electron beams. The focal position of X-rays is changed by irradiating with switching to the target. As a result, positional accuracy can be improved.
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図１は、実施例に係るＸ線撮影装置の概略構成図であり、図２は、実施例に係るＸ線撮影装置のブロック図であり、図３は、実施例に係るＸ線管の概略構成図であり、図４は、埋め込みターゲットの概略斜視図であり、図５は、各ターゲットの配設の一態様を示す概略平面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an X-ray imaging apparatus according to the embodiment, FIG. 2 is a block diagram of the X-ray imaging apparatus according to the embodiment, and FIG. 3 is an outline of the X-ray tube according to the embodiment. FIG. 4 is a schematic perspective view of an embedded target, and FIG. 5 is a schematic plan view showing an aspect of the arrangement of each target.
図１に示すように、Ｘ線撮影装置１は、被検体Ｏを載置するステージ２と、そのステージ２を間に挟んで互いに対向するように配置されたＸ線管３およびＸ線検出器４とを備えている。Ｘ線検出器４については、イメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ）やフラットパネル型Ｘ線検出器（FPD: Flat Panel Detector）などに例示されるように、特に限定されない。本実施例では、Ｘ線検出器４として直接変換型のフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）を例に採って説明する。Ｘ線を直接に電気信号に変換する直接変換型のＦＰＤをＸ線検出器４に使用することで高感度かつ高解像度のＸ線撮影が可能になる。さらに、ＦＰＤの場合には多数の検出素子を並べて構成することができるので、高解像度（微細画）で低倍率のＸ線撮影が可能になる。Ｘ線撮影装置１は、この発明におけるＸ線撮影装置に相当し、Ｘ線管３は、この発明におけるＸ線発生装置に相当し、Ｘ線検出器４は、この発明におけるＸ線検出器に相当する。
As shown in FIG. 1, an
ＦＰＤは、画素に対応して縦横に並べられた複数の検出素子からなり、Ｘ線を検出素子が検出して、検出されたＸ線のデータ（電荷信号）をＸ線検出信号として出力する。このようにして、Ｘ線管３から照射されて被検体Ｏを透過したＸ線をＦＰＤからなるＸ線検出器４が検出してＸ線検出信号を出力し、Ｘ線検出信号に基づく画素値を画素に対応してそれぞれ並べることで、Ｘ線検出器４の検出面に投影されたＸ線画像（投影画像）を取得する。
The FPD is composed of a plurality of detection elements arranged vertically and horizontally corresponding to pixels, and the detection elements detect X-rays and output detected X-ray data (charge signals) as X-ray detection signals. In this way, X-rays irradiated from the
その他に、Ｘ線撮影装置１は、図２に示すように、図１中の円軌道上にＸ線検出器４を移動させる検出器駆動機構５と、複数のＸ線画像に基づいて再構成演算を行い、３次元構造のＸ線画像を出力する再構成演算処理機構６と、投影画像や３次元構造のＸ線画像などを記憶する画像記憶機構７と、再構成演算処理機構６で連続的に出力された各々の３次元構造のＸ線画像を動画として出力する出力機構８と、検出器駆動機構５や再構成演算処理機構６や後述するＸ線管３の偏向コイル３３（図３を参照）などを統括的に制御するコントローラ９とを備えている。再構成演算処理機構６は、この発明における再構成演算処理機構に相当し、出力機構８は、この発明における出力機構に相当する。
In addition, as shown in FIG. 2, the
検出器駆動機構５は、回転モータ（図示省略）からなり、回転モータがＸ線検出器４を円軌道上に回転駆動することで、円軌道上にＸ線検出器４は移動する。すなわち、Ｘ線検出器４は、円軌道上に変更されるＸ線の焦点位置の各々に対応する位置に、円軌道上に移動される。なお、検出器駆動機構５を、水平面（図１中のｘｙ平面）のうちｘ方向に直進駆動するｘ軸直進モータ（図示省略）およびｙ方向に直進駆動するｙ軸直線モータ（図示省略）で構成し、各々のｘ軸直進モータ，ｙ軸直進モータによる軌道の合成が円軌道となるように構成してもよい。各々のｘ軸直進モータ，ｙ軸直進モータによる軌道の合成が円軌道となるように構成することで、Ｘ線検出器４の向きを一定に固定することができる。また、Ｘ線検出器４を２つ以上設けて、２つ以上のＸ線検出器を円軌道上、お互いの駆動経路が重複しないように駆動させてもよい。
The
再構成演算処理機構６は、複数のＸ線画像（投影画像）に基づいて再構成演算を行い、３次元構造（３Ｄ構造）のＸ線画像（再構成画像）を出力する。再構成演算については、ＦＢＰ（Filtered Back Projection）法などに代表される再構成演算処理法を用いればよい。後述する直線断層撮影を行う場合には、再構成演算としてシフト加算法を採用してもよい。動画撮影を行わない場合（単撮影を行う場合）には、再構成演算処理機構６で出力された３次元構造のＸ線画像を、コントローラ９を介して画像記憶機構７に一旦書き込んで記憶する。なお、動画撮影を行う場合には、再構成演算処理機構６で連続的に出力された各々の３次元構造のＸ線画像を、コントローラ９を介して動画として出力機構８に出力表示した後に、コントローラ９を介して画像記憶機構７に書き込んで記憶すればよい。
The reconstruction
動画撮影を行わない場合（単撮影を行う場合）には、上述したように、再構成演算処理機構６で出力された３次元構造のＸ線画像を、コントローラ９を介して画像記憶機構７に一旦書き込んで記憶する。そして、コントローラ９を介して画像記憶機構７から３次元構造のＸ線画像を適宜読み出して出力機構８に出力表示する。なお、Ｘ線検出器４で得られた２次元構造のＸ線画像（すなわち投影画像）を、コントローラ９を介して画像記憶機構７に一旦書き込んで記憶してもよい。画像記憶機構７は、ＲＡＭ（Random Access Memory）などに代表される記憶媒体で構成されている。
When moving image shooting is not performed (when single shooting is performed), as described above, the three-dimensional X-ray image output by the reconstruction
動画撮影を行わない場合（単撮影を行う場合）には、コントローラ９を介して画像記憶機構７から３次元構造のＸ線画像を適宜読み出して出力機構８に出力表示する。動画撮影を行う場合には、上述したように、再構成演算処理機構６で連続的に出力された各々の３次元構造のＸ線画像を、コントローラ９を介して動画として出力機構８に出力表示する。なお、Ｘ線検出器４で得られた２次元構造のＸ線画像（すなわち投影画像）を出力機構８に出力表示することで、２Ｄ構造を観察してもよい。２Ｄ構造を観察する際においても、単撮影を行ってもよいし、動画撮影を行ってもよい。また、動画撮影を行わない場合（単撮影を行う場合）には、出力機構８をプリンタなどで構成し、画像記憶機構７から投影画像や３次元構造のＸ線画像を適宜読み出して出力機構８に出力印刷してもよい。
When moving image shooting is not performed (single shooting is performed), an X-ray image having a three-dimensional structure is appropriately read from the
コントローラ９は、上述したように、検出器駆動機構５や再構成演算処理機構６やＸ線管３の偏向コイル３３（図３を参照）などを統括的に制御する。特に、本実施例では、観察位置ｐ（図１を参照）をＸ線が常に照射するように、検出器駆動機構５によるＸ線検出器４の円軌道上の移動に同期して、後述するＸ線管３の各々のターゲット３７（図３および図４を参照）に切り換えて焦点位置を円軌道上に変更するために、コントローラ９は偏向コイル３３を制御する。再構成演算処理機構６やコントローラ９は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されている。
As described above, the
Ｘ線管３は、図３に示すように、電子ビームＢを発生する陰極３１と、電子ビームＢを引き出して加速させる引き出し電極３２と、加速した電子ビームＢを偏向する偏向コイル３３と、埋め込みターゲット３４と、それらを収容する容器３５とを備えている。その他に、Ｘ線管３は、電子ビームＢを集束させる集束コイルなどを備えているが、図示や詳しい説明を省略する。偏向コイル３３は、この発明における偏向機構に相当する。
As shown in FIG. 3, the
埋め込みターゲット３４は、図３や図４に示すように、透過性を有した基板３６と、基板３６に埋め込まれた複数のターゲット３７（図１も参照）とを備えている。ターゲット３７は、この発明におけるターゲットに相当する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the embedded
基板３６は、ダイヤモンド基板やアルミニウム基板やベリリウム基板などに代表される透過性を有した材質で形成されていれば、特に限定されない。本実施例では、透過性が高く、放熱性が良いダイヤモンド基板で基板３６を形成する。基板３６は、ターゲット３７から発生したＸ線を外部に取り出すＸ線窓を兼用している。なお、外部に透過性の物質を基板３６に蒸着させてＸ線窓にしてもよい。透過性の材質等に左右されるが基板３６の厚みは２００μｍ以上であり、図３に示すように陰極３１側（Ｘ線の発生側とは逆側）に各々のターゲット３７を埋め込んでいる。
The
本実施例では、各々のターゲット３７を、図４に示すように（同一）平面上に円状（詳細には円周状）に並べている。ターゲット３７は円筒形であり、高さは数μｍで直径は数μｍのサイズで構成されている。ターゲット３７は、タングステン（Ｗ）や銅（Ｃｕ）やモリブデン（Ｍｏ）などに代表されるＸ線を発生する材質で形成されていれば、特に限定されない。また、Ｘ線の出力量や焦点サイズを切り換えるように、図５の平面図に示すように形状、サイズおよび材質の少なくとも１つが相互に異なる複数種類のターゲット３７を混在させて円状に配置させてもよい。図５では、異なる種類を、黒塗り・白塗りで区別して図示している。黒塗りの種類のターゲット３７のみに対して電子ビームＢを順番に切り換えて照射する状態と、白塗りの種類のターゲット３７のみに対して電子ビームＢを順番に切り換えて照射する状態とをユーザ操作に応じてまたは自動的に切り換えることができる。これにより、同じ円軌道上にＸ線の焦点位置を変化させ、かつ、Ｘ線の出力量や焦点サイズを切り換えることができる。
In the present embodiment, the
図３に示すように、偏向コイル３３によって偏向した電子ビームＢを各々のターゲット３７に切り換えて照射することによってＸ線の焦点位置を変更する。図４では複数のターゲット３７を円状に並べて、偏向コイル３３（図３を参照）によって偏向した電子ビームＢを各々のターゲット３７に切り換えて照射することによって、焦点位置を円軌道上に変更する。観察位置ｐ（図１を参照）をＸ線が常に照射するように、Ｘ線検出器４（図１および図２を参照）の円軌道上の移動に同期して、各々のターゲット３７に切り換えて焦点位置を円軌道上に変更して、コントローラ９（図２を参照）が偏向コイル３３を制御する。
As shown in FIG. 3, the X-ray focal position is changed by switching and irradiating each
このようにして、Ｘ線検出器４の円軌道上の移動に同期して、各々のターゲット３７に切り換えて焦点位置を円軌道上に変更することで、Ｘ線検出器４を円軌道上に移動させて、円軌道上に変更された焦点位置からのＸ線をＸ線検出器４が検出する。そして、変更された焦点位置からのＸ線に基づいてＸ線検出器４から複数のＸ線画像を取得する。各々のＸ線画像を平面上の円軌道上に変更することでプレナーＣＴ撮影を行う。
In this way, in synchronization with the movement of the
以上のように構成されたＸ線管３によれば、平面上に並べて配された、電子ビームＢの衝突によってＸ線を発生する複数のターゲット３７を備え、偏向コイル３３によって偏向した電子ビームＢを各々のターゲット３７に切り換えて照射することによってＸ線の焦点位置を変更する。したがって、Ｘ線管３をＸ線撮影装置１に用いた場合には、Ｘ線管３自体を動かさずに様々な焦点位置からのＸ線撮影が可能になる。その結果、位置精度を向上することができる。
According to the
本実施例に係るＸ線撮影装置１によれば、Ｘ線管３と同様に、平面上に並べて配された、電子ビームＢの衝突によってＸ線を発生する複数のターゲット３７を備え、偏向コイル３３によって偏向した電子ビームＢを各々のターゲット３７に切り換えて照射することによってＸ線の焦点位置を変更する。したがって、変更された当該焦点位置からのＸ線に基づいて複数のＸ線画像を取得してＸ線撮影を行う場合には、Ｘ線管３自体を動かさずに様々な焦点位置からのＸ線撮影が可能になる。その結果、位置精度を向上することができる。
According to the
また、Ｘ線管３自体を駆動する機械的動作部分がないので、可動部を減らすことができ、機械精度が向上する。可動部を減らすことにより、Ｘ線撮影装置１やＸ線管３を安価に構築することができる。また、本実施例のような図１の構成では、被検体（試料）を載置するステージ２やＸ線管３の固定がし易くなり、Ｘ線管３の駆動による振動などの影響がなく、外部からの振動に強くなる。
Moreover, since there is no mechanical operation part which drives
また、本実施例のような図１の構成では、被検体（試料）を動かす必要がない。したがって、被検体（試料）の交換や固定が簡便になる。また、被検体の位置精度が不要となる。また、負荷（引っ張り、加熱）状態での観察、生物などの観察、オープン環境での観察にも対応し易いという効果をも奏する。特に、３次元（３Ｄ）構造を観察する場合には、引っ張り試験における内部の変化や、加熱試験における熱負荷のジグに組み付けたまま内部の変化などが観察し易い。また、工場などの生産ラインの観察に適用することもできる。また、生物等の観察にも適しているので、例えば被検体が人体の場合には医療用のＸ線撮影（例えば骨塩定量の測定）に適用することもできる。また、生産ラインや生物の撮影で、被検体の移動量も容易にわかり、移動量がわかれば補正して再構成することができる。 Further, in the configuration of FIG. 1 as in this embodiment, it is not necessary to move the subject (sample). Therefore, it is easy to replace and fix the subject (sample). Further, the positional accuracy of the subject is not necessary. In addition, there is an effect that it is easy to cope with observation in a loaded (tensile, heated) state, observation of living organisms, observation in an open environment. In particular, when observing a three-dimensional (3D) structure, it is easy to observe internal changes in a tensile test, internal changes while being attached to a thermal load jig in a heating test, and the like. It can also be applied to observation of production lines such as factories. Moreover, since it is suitable for observation of living organisms, for example, when the subject is a human body, it can be applied to medical X-ray imaging (for example, bone mineral content measurement). In addition, the amount of movement of the subject can be easily determined by photographing production lines and living organisms, and if the amount of movement is known, it can be corrected and reconstructed.
また、本実施例では、埋め込みターゲット３４を用いているので、ターゲット３７を安定化して保持することができる。したがって、従来であれば電子ビームＢがぶれ易いという欠点を解決することができ、焦点サイズが安定して、焦点位置も安定する。また、電子ビームＢを円軌道上で動かしたときに、電子ビームＢの位置がぶれずに、それぞれの位置で安定した量のＸ線を出力することができる。また、ブレの少ないＸ線画像が得られる。また、電子ビームＢのブレが少ないので、連続して切り換えつつ円軌道上で回転させれば、動画撮影が可能になる。
In this embodiment, since the embedded
Ｘ線撮影装置１は、図２に示すように、複数のＸ線画像に基づいて再構成演算を行い、３次元構造のＸ線画像を出力する再構成演算処理機構６と、当該再構成演算処理機構６で連続的に出力された各々の３次元構造のＸ線画像を動画として出力する出力機構８とを備えている。再構成演算処理機構６および出力機構８を備えることで３次元構造の動画撮影を行うことができる。
As shown in FIG. 2, the
３次元構造の動画撮影を行うことができるので、従来まで観察することができなかった動画での３Ｄ構造の内部における時間変化を観察することができる。よって、生産ラインでの高速な３Ｄ検査が可能になるという効果をも奏する。また、内部構造を見ながら位置合わせも可能になる。 Since moving image shooting with a three-dimensional structure can be performed, it is possible to observe a temporal change in the 3D structure in a moving image that could not be observed until now. Therefore, the effect that high-speed 3D inspection in a production line is attained is also produced. It is also possible to align the position while looking at the internal structure.
また、単撮影を行う場合においても、複数のＸ線画像に基づいて再構成演算を行い、３次元構造のＸ線画像を出力する再構成演算処理機構６を備えることで、３次元構造のＸ線画像を出力表示あるいは出力印刷することができる。また、３次元構造のＸ線画像のみならず、Ｘ線検出器４で得られた２次元構造のＸ線画像（すなわち投影画像）も含んだＸ線画像に関するＸ線撮影を連続して行うことにより、各々のＸ線画像を動画として出力機構８は出力してもよい。２次元構造のＸ線画像（すなわち投影画像）に関するＸ線撮影を連続して行うことにより、様々な方向の投影画像を動画として出力することができる。
Further, even in the case of performing single imaging, the reconstruction
本実施例では、複数のターゲット３７を円状に並べて、偏向コイル３３によって偏向した電子ビームＢを各々のターゲット３７に切り換えて照射することによって、焦点位置を円軌道上に変更している。そして、Ｘ線検出器４を円軌道上に移動させて円軌道上に変更された焦点位置からのＸ線をＸ線検出器４が検出することにより、円軌道上に変更された焦点位置における各々のＸ線画像を取得することでプレナーＣＴ撮影を行う。これにより、ＰＣＢ基板などの平坦で大きなサイズの被検体の３Ｄ構造が撮影可能であり、ＰＣＢ基板以外の基板などの比較的に小型の被検体の３Ｄを観察することもできる。
In this embodiment, a plurality of
また、図５に示すように形状、サイズおよび材質の少なくとも１つがが互いに異なるターゲット３７を用いて、選択された１つの種類のターゲット３７に切り換えて電子ビームＢを照射することによって、Ｘ線の出力量および焦点サイズを切り換え可能に構成している。これにより、用途に応じて様々なＸ線画像を得ることができる。つまり、X線の出力量やエネルギーを２種類用いることで、例えば金属と軽元素を同時に観察可能な、ダイナミックレンジの広いＸ線撮影が可能になる。また、Ｘ線のエネルギーを変えて、Ｘ線画像同士のサブトラクション処理を行うことで、デュアルエネルギー（Dual Energy）によるエネルギーサブトラクションのＸ線撮影も可能になる。よって、金属や軟組織の撮影も可能になる。
Further, as shown in FIG. 5, by using a
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as follows.
（１）上述した実施例では、Ｘ線発生装置として容器がチューブ状のＸ線管を例に採って説明したが、必ずしもＸ線管でなくてもよい。 (1) In the above-described embodiments, the X-ray generation apparatus has been described by taking a tube-shaped X-ray tube as an example, but the X-ray generation device may not necessarily be an X-ray tube.
（２）上述した実施例では、偏向機構として偏向コイルを例に採って説明したが、偏向コイルのような電磁偏向に限定されない。静電偏向に例示されるように電子ビームを偏向する構成であれば、特に限定されない。 (2) In the above-described embodiments, the deflection coil has been described as an example of the deflection mechanism, but it is not limited to electromagnetic deflection such as a deflection coil. There is no particular limitation as long as the electron beam is deflected as exemplified by electrostatic deflection.
（３）上述した実施例では、埋め込みターゲットのように基板に各々のターゲットを埋め込む構成を採用したが、これに限定されない。各々のターゲットを中空で保持する構成であってもよい。 (3) In the above-described embodiment, the configuration in which each target is embedded in the substrate like the embedded target is adopted, but the present invention is not limited to this. The structure which hold | maintains each target hollow may be sufficient.
（４）上述した実施例では、図１に示す鉛直方向からＸ線を照射してＸ線撮影を行ったが、例えば図６（ａ）に示すように鉛直軸からラミノ角傾いた斜め方向からＸ線を照射してＸ線撮影を行ってもよいし、図６（ｂ）に示すように横方向からＸ線を照射してＸ線撮影を行ってもよい。図６（ｂ）ではＸ線管３などに代表されるＸ線発生装置を、石の定番や除震台などで固定してＸ線撮影を行う。
(4) In the above-described embodiment, X-ray imaging was performed by irradiating X-rays from the vertical direction shown in FIG. 1, but for example, from an oblique direction inclined with a lamino angle from the vertical axis as shown in FIG. X-ray imaging may be performed by irradiating X-rays, or X-ray imaging may be performed by irradiating X-rays from the lateral direction as shown in FIG. In FIG. 6B, X-ray imaging is performed by fixing an X-ray generator represented by the
（５）上述した実施例では、図１に示すように複数のターゲット３７を円状に並べてプレナーＣＴ撮影を行ったが、図７に示すように複数のターゲット３７を直線状に並べて、偏向コイルなどに代表される偏向機構によって偏向した電子ビームＢを各々のターゲット３７に切り換えて照射することによって、焦点位置を直線軌道上に変更してもよい。そして、直線軌道上に変更された焦点位置からのＸ線をＸ線検出器４が検出することにより、直線軌道上に変更された焦点位置における各々のＸ線画像を取得することで直線断層撮影を行ってもよい（図７ではＸ線検出器４を直線軌道上に移動させる）。直線断層撮影を行う場合には、再構成演算としてシフト加算法を採用してもよい。
(5) In the above-described embodiment, planar CT imaging was performed with a plurality of
（６）上述した実施例では、図１に示すようにＸ線検出器４を円軌道上に移動させてプレナーＣＴ撮影を行ったが、この態様に限定されない。例えば、複数のＸ線検出器を並べて構成した画素数の多い広い視野のＸ線検出器とすれば、図８に示すように回転する必要がなくＸ線検出器４を固定して、１つのＸ線検出器４によって各焦点位置におけるX線画像を取得するプレナーＣＴ撮影を行うことができる。この場合、Ｘ線管３のみならずＸ線検出器４も固定することができるので、可動部をより一層減らすことができ、機械精度がより一層向上する。直線断層撮影の場合においても、広い視野のＸ線検出器を用いれば、直線移動させる必要がなくＸ線検出器４を固定して直線断層撮影を行うことができる。
(6) In the embodiment described above, planar CT imaging was performed by moving the
（７）上述した実施例では、図１に示すようにＸ線検出器４を円軌道上に移動させてプレナーＣＴ撮影を行ったが、この態様に限定されない。例えば、図９に示すように複数のＸ線検出器４を円状に並べてプレナーＣＴ撮影を行うことができる。複数のＸ線検出４は、変更される各焦点位置のそれぞれ対応する位置に固定されて設けられている。この場合においても、Ｘ線管３のみならずＸ線検出器４も固定することができるので、可動部をより一層減らすことができ、機械精度がより一層向上する。直線断層撮影の場合においても、複数のＸ線検出器を直線状に並べれば、直線移動させる必要がなくＸ線検出器４を固定して直線断層撮影を行うことができる。
(7) In the above-described embodiment, planar CT imaging was performed by moving the
（８）上述した実施例では、図５の平面図に示すように、ターゲット３７を１つの円状に並べた構成したが、１つの円状に限定されない。例えば、図１０の平面図に示すように、複数のターゲット３７は複数（図１０では２つ）の円状に並べて配置されており、ユーザ操作によってまたは所定条件に応じて自動的に選択された１つの円状に配置された各々のターゲット３７に切り換えて電子ビームを照射することによって、Ｘ線の焦点位置を当該選択された１つの円状に対応する円軌道上に変更してもよい。これによって様々な角度からＸ線を照射することが可能となり、入射方向を増やす、あるいは異なる拡大率に対応することもできる。なお、図１０では複数の円状は相互に異なる直径を有する２つの同心円となっているが、これには限定されず、３つの同心円でもよく、同心円でなくてもよい。また、図５を組み合わせて形状、サイズおよび材質の少なくとも１つが互いに異なる各々のターゲット３７を並べてもよいし、同一の形状・サイズで、かつ同一の材質のみで各々のターゲット３７を並べてもよい。図１０では同一円上毎に同一の形状・サイズで、かつ同一の材質のみで各々のターゲット３７を構成して並べている。
(8) In the above-described embodiment, as shown in the plan view of FIG. 5, the
以上のように、この発明は、医療用や非破壊検査用のＸ線撮影装置に適している。 As described above, the present invention is suitable for medical and nondestructive X-ray imaging apparatuses.
１ … Ｘ線撮影装置
３ … Ｘ線管
４ … Ｘ線検出器
６ … 再構成演算処理機構
８ … 出力機構
３３ … 偏向コイル
３７ … ターゲット
Ｂ … 電子ビーム
DESCRIPTION OF
Claims (7)
電子ビームを偏向する偏向機構と、
平面上に並べて配された、電子ビームの衝突によってＸ線を発生する複数のターゲットとを備え、
前記偏向機構によって偏向した前記電子ビームを各々の前記ターゲットに切り換えて照射することによってＸ線の焦点位置を変更する、Ｘ線発生装置。 An X-ray generator for generating X-rays,
A deflection mechanism for deflecting the electron beam;
A plurality of targets arranged side by side and generating X-rays by collision of electron beams,
An X-ray generator that changes the focal position of X-rays by switching and irradiating each of the targets with the electron beam deflected by the deflection mechanism.
変更された当該焦点位置からのＸ線に基づいて複数のＸ線画像を取得してＸ線撮影を行う、Ｘ線撮影装置。 The X-ray generator according to claim 1 is provided,
An X-ray imaging apparatus that acquires a plurality of X-ray images based on X-rays from the changed focal position and performs X-ray imaging.
前記Ｘ線発生装置から発生したＸ線を検出するＸ線検出器をさらに備え、
複数の前記ターゲットを円状に並べて、前記偏向機構によって偏向した前記電子ビームを各々の前記ターゲットに切り換えて照射することによって、前記焦点位置を円軌道上に変更し、
円軌道上に変更された前記焦点位置からのＸ線を前記Ｘ線検出器が検出することにより、円軌道上に変更された前記焦点位置における各々の前記Ｘ線画像を取得することでプレナーＣＴ撮影を行う、Ｘ線撮影装置。 The X-ray imaging apparatus according to claim 2,
An X-ray detector for detecting X-rays generated from the X-ray generator;
A plurality of the targets are arranged in a circle, and the electron beam deflected by the deflection mechanism is switched and irradiated to each of the targets, thereby changing the focal position on a circular orbit,
The X-ray detector detects X-rays from the focal position changed on the circular orbit, and thereby acquires each X-ray image at the focal position changed on the circular orbit to obtain a planar CT. An X-ray imaging device that performs imaging.
前記Ｘ線検出器は、
円軌道上に変更された前記焦点位置における各々の前記Ｘ線画像を取得する１つの固定されたＸ線検出器、または、
円軌道上に変更された前記焦点位置のそれぞれに対応して設けられた複数の固定されたＸ線検出器、あるいは、
円軌道上に変更された前記焦点位置のそれぞれに対応するように円軌道上に移動される少なくとも１つのＸ線検出器である、Ｘ線撮影装置。 The X-ray imaging apparatus according to claim 3,
The X-ray detector is
One fixed X-ray detector for acquiring each X-ray image at the focal position changed on a circular orbit, or
A plurality of fixed X-ray detectors provided corresponding to each of the focal positions changed on a circular orbit, or
An X-ray imaging apparatus, which is at least one X-ray detector that is moved on a circular orbit so as to correspond to each of the focal positions changed on the circular orbit.
前記Ｘ線発生装置から発生したＸ線を検出するＸ線検出器をさらに備え、
複数の前記ターゲットを直線状に並べて、前記偏向機構によって偏向した前記電子ビームを各々の前記ターゲットに切り換えて照射することによって、前記焦点位置を直線軌道上に変更し、
直線軌道上に変更された前記焦点位置からのＸ線を前記Ｘ線検出器が検出することにより、直線軌道上に変更された前記焦点位置における各々の前記Ｘ線画像を取得することで直線断層撮影を行う、Ｘ線撮影装置。 The X-ray imaging apparatus according to claim 2,
An X-ray detector for detecting X-rays generated from the X-ray generator;
A plurality of the targets are arranged in a straight line, and the electron beam deflected by the deflection mechanism is switched and irradiated to each of the targets, thereby changing the focal position on a linear trajectory,
The X-ray detector detects X-rays from the focal position changed on the linear trajectory, thereby acquiring each X-ray image at the focal position changed on the linear trajectory. An X-ray imaging device that performs imaging.
前記複数のターゲットは、複数の円状に並べて配置され、選択された１つの円状に配置された各々の前記ターゲットに切り換えて前記電子ビームを照射することによって、Ｘ線の前記焦点位置を当該選択された円状に対応する円軌道上に変更する、Ｘ線撮影装置。 The X-ray imaging apparatus according to any one of claims 2 to 4,
The plurality of targets are arranged side by side in a plurality of circles, and by switching to each of the targets arranged in one selected circle and irradiating the electron beam, the focal position of the X-ray is changed to the target. An X-ray imaging apparatus that changes to a circular orbit corresponding to a selected circular shape.
複数の前記ターゲットは、形状、サイズおよび材質の少なくとも１つが互いに異なる複数種類のターゲットを含み、選択された１つの種類のターゲットに切り換えて前記電子ビームを照射することによって、前記Ｘ線の出力量および焦点サイズを切り換え可能に構成した、Ｘ線撮影装置。 The X-ray imaging apparatus according to any one of claims 2 to 6,
The plurality of targets include a plurality of types of targets that are different from each other in at least one of shape, size, and material, and by switching to the selected one type of target and irradiating the electron beam, the output amount of the X-rays And an X-ray imaging apparatus configured to be switchable in focus size.
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| JP2014045046A JP2015170504A (en) | 2014-03-07 | 2014-03-07 | X-ray generator and x-ray imaging apparatus |
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