JP2015194423A - Ｘ線透過検査装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 装置のダウンタイムを低減でき、Ｘ線検出器の長寿命化を図ることができるＸ線透過検査装置を提供すること。
【解決手段】 試料Ｓに対してＸ線Ｘを照射するＸ線源２と、試料に対してＸ線源と反対側に設置され試料を透過したＸ線を検出する蛍光体３ｂを用いた検出器３と、検出器の検出面３ａに対向して配されＸ線の一部を遮蔽して検出面上にＸ線の遮蔽領域Ａ１を部分的に形成する遮蔽部材４と、検出器に対して遮蔽部材を相対的に移動させて遮蔽領域Ａ１の位置を変更可能な部材駆動機構５とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、試料中の金属異物等を検出可能なＸ線透過検査装置に関する。
一般に、試料中の金属異物や厚みむら等を検出するために、試料にＸ線を照射して取得したＸ線透過像により検査を行うＸ線透過検査が用いられている。このＸ線透過検査に用いる装置では、帯状の試料に対してインラインで検査する際、通常、一方向に流れている製品（試料）を挟みながら、Ｘ線を発生させるＸ線発生器とＸ線を検出するラインセンサとが対向して設置されている。
例えば、特許文献１では、複数台のＸ線発生器と、複数台のＸ線検出器と、Ｘ線発生器から照射されるＸ線が他の領域のＸ線検出器に照射されないために設けられた複数台の絞り装置又は遮蔽板を有したＸ線異物検出装置が記載されている。
特開２００４−６１４７９号公報
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、従来のＸ線透過による異物検出装置では、より微小な検出を行うためには空間分解能を高める必要があり、必然的にＸ線を検出するセンサ（検出器）の解像度を上げる必要が出てくる。センサの解像度を上げるということは、センサの画素サイズを小さくすることを意味するが、センサの画素サイズが小さくなるとその画素面積に比例して画素に入射するＸ線の数が低下してしまう。Ｘ線の数が低下すると、Ｘ線透過像のノイズが占めるＸ線の統計変動の割合が大きくなり、Ｘ線透過像のノイズが問題となってしまう。そのため、通常はＸ線発生器の出力の改善等により、入射するＸ線の数自体を大きくすることが考えられるが、そうするとＸ線を検出するセンサ内の蛍光体がＸ線により早く劣化してしまい、求められる寿命まで性能を維持することができないという不都合があった。また、センサが劣化してしまうとセンサ交換やＸ線照射の停止が必要となり、２４時間フル稼働が求められる場合では、装置のダウンタイムが問題となる。
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、装置のダウンタイムを低減でき、Ｘ線検出器の長寿命化を図ることができるＸ線透過検査装置を提供することを目的とする。
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るＸ線透過検査装置は、試料に対してＸ線を照射するＸ線源と、前記試料に対して前記Ｘ線源と反対側に設置され前記試料を透過した前記Ｘ線を検出する蛍光体を用いた検出器と、前記検出器の検出面に対向して配され前記Ｘ線の一部を遮蔽して前記検出面上に前記Ｘ線の遮蔽領域を部分的に形成する遮蔽部材と、前記検出器に対して前記遮蔽部材を相対的に移動させて前記遮蔽領域の位置を変更可能な部材駆動機構とを備えていることを特徴とする。
このＸ線透過検査装置では、Ｘ線の一部を遮蔽して検出面上にＸ線の遮蔽領域を部分的に形成する遮蔽部材と、検出器に対して遮蔽部材を相対的に移動させて遮蔽領域の位置を変更可能な部材駆動機構とを備えているので、検出面においてＸ線が照射される検出領域と遮蔽領域とを時間的に遮蔽部材を移動させて入れ替えることで、検出領域を使って検査をしている間に、遮蔽領域の蛍光体を復活させることができる。
Ｘ線が照射された蛍光体は、徐々にＸ線による発光強度が低下して感度が低くなるが、Ｘ線の照射を停止するとアニーリング効果により発光強度が復旧することが知られている。本発明では、Ｘ線が照射される検出領域で蛍光体が劣化し発光強度が低下しても、検出領域と遮蔽領域とを部材駆動機構によって時間的に入れ替えることで、劣化した蛍光体を遮蔽領域でアニーリングし、発光強度を復活させることができる。
第２の発明に係るＸ線透過検査装置は、第１の発明において、帯状とされた前記試料を延在方向に移動可能な試料移動機構を備え、前記検出器が、ＴＤＩセンサであり、前記部材駆動機構が、前記検出器に対して前記遮蔽部材を前記試料の延在方向に相対的に移動可能であることを特徴とする。
すなわち、このＸ線透過検査装置では、検出器が、ＴＤＩ(Time Delay Integration)センサであり、部材駆動機構が、検出器に対して遮蔽部材を試料の延在方向に相対的に移動可能であるので、試料の移動方向に例えば２００〜１０００段の段数分を積算して出力できるＴＤＩセンサにより、感度を段数倍に向上させることができると共に、蛍光体の必要なアニーリング時間に合わせて遮蔽領域を移動方向において段数で区分けして設定することができる。
第３の発明に係るＸ線透過検査装置は、第１又は第２の発明において、帯状とされた前記試料を延在方向に移動可能な試料移動機構を備え、前記検出器が、ＴＤＩセンサであり、前記検出面の幅が、前記試料の幅よりも広く設定され、前記部材駆動機構が、前記検出器に対して前記遮蔽部材を前記試料の延在方向に直交する方向に相対的に移動可能であることを特徴とする。
すなわち、このＸ線透過検査装置では、検出面の幅が、試料の幅よりも広く設定され、部材駆動機構が、検出器に対して遮蔽部材を試料の延在方向に直交する方向に相対的に移動可能であるので、ＴＤＩセンサの段数を変えずに遮蔽領域を移動させることができる。
第４の発明に係るＸ線透過検査装置は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記部材駆動機構が、一定時間毎に前記遮蔽領域の位置を変更することを特徴とする。
すなわち、このＸ線透過検査装置では、部材駆動機構が、一定時間毎に遮蔽領域の位置を変更するので、自動的にかつ定期的に遮蔽領域を移動させることができる。
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係るＸ線透過検査装置によれば、Ｘ線の一部を遮蔽して検出面上にＸ線の遮蔽領域を部分的に形成する遮蔽部材と、検出器に対して遮蔽部材を相対的に移動させて遮蔽領域の位置を変更可能な部材駆動機構とを備えているので、検出面においてＸ線が照射される検出領域と遮蔽領域とを時間的に遮蔽部材を移動させて入れ替えることで、遮蔽領域で蛍光体の発光強度を復活させることができる。したがって、２４時間フル稼働するような装置でも、装置のダウンタイムを低減することができ、検出器の長寿命化を図ることができる。
本発明に係るＸ線透過検査装置の第１実施形態を示す概略的な全体構成図である。 本発明に係るＸ線透過検査装置の第２実施形態を示す概略的な全体構成図である。
以下、本発明に係るＸ線透過検査装置の第１実施形態を、図１を参照しながら説明する。
本実施形態のＸ線透過検査装置１は、図１に示すように、帯状とされた試料Ｓに対してＸ線Ｘを照射するＸ線源２と、試料Ｓに対してＸ線源２と反対側に設置され試料Ｓを透過したＸ線Ｘを検出する蛍光体３ｂを用いた検出器３と、検出器３の検出面３ａに対向して配されＸ線Ｘの一部を遮蔽して検出面３ａ上にＸ線Ｘの遮蔽領域Ａ１を部分的に形成する遮蔽部材４と、検出器３に対して遮蔽部材４を相対的に移動させて遮蔽領域Ａ１の位置を変更可能な部材駆動機構５と、試料Ｓを延在方向に移動可能な試料移動機構６とを備えている。
また、このＸ線透過検査装置１は、検出器３を制御し受光したＸ線Ｘに対応した異物を検出する制御部Ｃを備えている。
上記試料Ｓは、例えば帯状に形成されたＬｉイオンバッテリー用の材料や医薬品系に用いられる材料である。
上記Ｘ線源２は、Ｘ線を照射可能なＸ線管球であって、管球内のフィラメント（陰極）から発生した熱電子がフィラメント（陰極）とターゲット（陽極）との間に印加された電圧により加速されターゲットのＷ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｃｒ（クロム）などに衝突して発生したＸ線Ｘをベリリウム箔などの窓から出射するものである。
上記検出器３は、ＴＤＩ(Time Delay Integration)センサである。このＴＤＩセンサは、検出面３ａに配された蛍光体３ｂと、蛍光体３ｂ下に複数の光ファイバを二次元的に縦横に複数列並べて配したＦＯＰ（ファイバオプティクスプレート）３ｃと、ＦＯＰ３ｃの下に配されたＳｉ受光素子３ｄとを備え、ラインセンサを複数列並べたような構成を有している。例えば、試料Ｓの送り方向に２００〜１０００段の単位ラインセンサが並んでＴＤＩセンサ（検出器３）が構成されている。
このＴＤＩセンサでは、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム）、ＧＯＳ（ガドリニウムオキシ硫化物）又はＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）等の蛍光体３ｂが用いられている。
上記制御部Ｃは、上記各機構、Ｘ線源２及び検出器３等に接続され、これらを制御するＣＰＵ等で構成されたコンピュータである。
この制御部Ｃは、ＴＤＩセンサ（検出器３）の電荷転送の方向及び速度を試料Ｓの移動方向及び速度に合わせると共に、遮蔽部材４で遮蔽された遮蔽領域Ａ１以外の領域（検出領域Ａ２）に応じてＴＤＩセンサが受光したＸ線Ｘの輝度値を積算する機能を有している。すなわち、制御部Ｃは、試料Ｓの速度Ｖｓに対してＴＤＩセンサ（検出器３）の検出領域Ａ２における電荷転送の速度（送りスピード）ＶＴＤＩを同じに設定し、試料Ｓの流れとＴＤＩセンサの積算処理とを同期させて制御している。
上記遮蔽部材４は、Ｘ線Ｘを透過させない材料で形成された板状部材であり、例えばＰｂ（鉛），Ｗ（タングステン），ＳＵＳ（ステンレス）等の材料が用いられる。
上記部材駆動機構５は、検出器３に対して遮蔽部材４を試料Ｓの延在方向に相対的に移動可能なモータ等である。
また、部材駆動機構５は、一定時間毎に遮蔽領域Ａ１の位置を変更する機能を有している。例えば、部材駆動機構５は、遮蔽領域Ａ１の変更を一日おき又は１月おき等の時間間隔で自動的に行うように設定可能である。
上記試料移動機構６は、帯状の試料Ｓをロール・ｔｏ・ロール方式で延在方向に移動させる少なくとも一対のローラ６ａを備えている。すなわち、互いに平行に配置された一対のローラ６ａに試料Ｓが架け渡され、ローラ６ａを回転駆動することで、試料Ｓが一方向に移動される。なお、上記Ｘ線源２、遮蔽部材４及び検出器３は、一対のローラ６ａの間の領域に設置されている。
なお、図中の矢印Ｙ１は、試料Ｓの移動方向であり、矢印Ｙ２は、遮蔽部材４の移動方向であり、矢印Ｙ３は、ＴＤＩセンサ（検出器３）のＴＤＩ駆動向きである。
このように本実施形態のＸ線透過検査装置１では、Ｘ線Ｘの一部を遮蔽して検出面３ａ上にＸ線Ｘの遮蔽領域Ａ１を部分的に形成する遮蔽部材４と、検出器３に対して遮蔽部材４を相対的に移動させて遮蔽領域Ａ１の位置を変更可能な部材駆動機構５とを備えているので、検出面３ａにおいてＸ線Ｘが照射される検出領域Ａ２と遮蔽領域Ａ１とを時間的に遮蔽部材４を移動させて入れ替えることで、検出領域Ａ２を使って検査をしている間に、遮蔽領域Ａ１の蛍光体３ｂを復活させることができる。
すなわち、Ｘ線Ｘが照射される検出領域Ａ２で蛍光体３ｂが劣化し発光強度が低下しても、検出領域Ａ２と遮蔽領域Ａ１とを部材駆動機構５によって時間的に入れ替えることで、劣化した蛍光体３ｂを遮蔽領域Ａ１でアニーリングし、発光強度を復活させることができる。
また、検出器３が、ＴＤＩセンサであり、部材駆動機構５が、遮蔽部材４を試料Ｓの延在方向に移動可能であるので、試料Ｓの移動方向に例えば２００〜１０００段の段数分を積算して出力できるＴＤＩセンサにより、感度を段数倍に向上させることができると共に、蛍光体３ｂの必要なアニーリング時間に合わせて遮蔽領域Ａ１を移動方向において段数で区分けして設定することができる。
さらに、部材駆動機構５が、一定時間毎に遮蔽領域Ａ１の位置を変更するので、自動的にかつ定期的に遮蔽領域Ａ１を移動させることができる。
次に、本発明に係るＸ線透過検査装置の第２実施形態について、図２を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、部材駆動機構５が、遮蔽部材４を試料Ｓの延在方向に移動させているが、第２実施形態のＸ線透過検査装置２１では、図２に示すように、検出面３ａの幅が、試料Ｓの幅よりも広く設定され、部材駆動機構２５が、遮蔽部材４を試料Ｓの延在方向に直交する方向に相対的に移動可能である点である。
すなわち、第２実施形態では、部材駆動機構２５が、検出器３と遮蔽部材４とを試料Ｓの延在方向に直交する方向に相互に移動可能であり、常に試料Ｓの直下に検出領域Ａ２が配されるように設定すると共に試料Ｓの直下から外れる部分に遮蔽領域Ａ１が配されるように、検出器３と遮蔽部材４とを移動させる。この場合、遮蔽領域Ａ１を移動させても試料Ｓの移動方向においては常にＴＤＩセンサの段数が変わらない。
このように第２実施形態のＸ線透過検査装置２１では、検出面３ａの幅が、試料Ｓの幅よりも広く設定され、部材駆動機構５が、検出器３に対して遮蔽部材４を試料Ｓの延在方向に直交する方向に相対的に移動可能であるので、ＴＤＩセンサの段数を変えずに遮蔽領域Ａ１を移動させることができる。
なお、本発明の技術範囲は上記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において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記第１実施形態では、部材駆動機構が遮蔽部材だけを移動させたが、検出器側だけ又は遮蔽部材及び検出器の両方を移動させて遮蔽部材に対する検出器の位置を相対的に変えても構わない。
１，２１…Ｘ線透過検査装置、２…Ｘ線源、３…検出器、３ａ…検出器の検出面、３ｂ…蛍光体、４…遮蔽部材、５，２５…部材駆動機構、６…試料移動機構、Ａ１…遮蔽領域、Ａ２…検出領域、Ｓ…試料、Ｘ…Ｘ線

Claims (4)

  1. 試料に対してＸ線を照射するＸ線源と、
    前記試料に対して前記Ｘ線源と反対側に設置され前記試料を透過した前記Ｘ線を検出する蛍光体を用いた検出器と、
    前記検出器の検出面に対向して配され前記Ｘ線の一部を遮蔽して前記検出面上に前記Ｘ線の遮蔽領域を部分的に形成する遮蔽部材と、
    前記検出器に対して前記遮蔽部材を相対的に移動させて前記遮蔽領域の位置を変更可能な部材駆動機構とを備えていることを特徴とするＸ線透過検査装置。
  2. 請求項１に記載のＸ線透過検査装置において、
    帯状とされた前記試料を延在方向に移動可能な試料移動機構を備え、
    前記検出器が、ＴＤＩセンサであり、
    前記部材駆動機構が、前記検出器に対して前記遮蔽部材を前記試料の延在方向に相対的に移動可能であることを特徴とするＸ線透過検査装置。
  3. 請求項１又は２に記載のＸ線透過検査装置において、
    帯状とされた前記試料を延在方向に移動可能な試料移動機構を備え、
    前記検出器が、ＴＤＩセンサであり、
    前記検出面の幅が、前記試料の幅よりも広く設定され、
    前記部材駆動機構が、前記検出器に対して前記遮蔽部材を前記試料の延在方向に直交する方向に相対的に移動可能であることを特徴とするＸ線透過検査装置。
  4. 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、
    前記部材駆動機構が、一定時間毎に前記遮蔽領域の位置を変更することを特徴とするＸ線透過検査装置。
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