JP2019029273A - X-ray tube, X-ray inspection apparatus, and X-ray inspection method - Google Patents

X-ray tube, X-ray inspection apparatus, and X-ray inspection method Download PDF

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Kazuyuki Sudo
和幸 須藤
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Abstract

To provide an X-ray tube capable of irradiating with X-rays of different X-ray photon energies without switching voltages of a plurality of power supplies and without using a plurality of cathodes.SOLUTION: An X-ray tube 150 includes an anode 2 having anode materials of at least two kinds of materials and having anode materials of two kinds of materials arranged side by side and a cathode 1 which irradiates a cathode line irradiation region of the anode 2 with cathode ray 11 to generate characteristic X-rays having X-ray photon energy corresponding to the material of the anode material from the cathode line irradiation region.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明はX線管、このX線管を用いたX線検査装置、およびこのX線検査装置を用いたX線検査方法に関する。   The present invention relates to an X-ray tube, an X-ray inspection apparatus using the X-ray tube, and an X-ray inspection method using the X-ray inspection apparatus.

X線透視やX線CT(Computed Tomography)検査で行われるX線画像診断では、あるエネルギーを持った照射X線が物体を透過する際に一部吸収されて生じる透過X線の減衰効果を利用して、透過X線画像を撮影する撮影手法であるX線撮影手法が用いられる。このX線撮影手法は一種の影絵であるため、X線撮影手法によって、被験体を非侵襲および非破壊で観察可能である。よって、X線撮影手法は、生体組織のレントゲン撮影や、工業製品の非破壊検査などに従来から用いられている。また、この撮影手法は、産業分野においては、電子部品の非破壊検査手法の代表格となっている。   X-ray image diagnosis performed by X-ray fluoroscopy and X-ray CT (Computed Tomography) examinations uses the attenuation effect of transmitted X-rays that are partially absorbed when irradiated X-rays with a certain energy pass through an object Thus, an X-ray imaging method that is an imaging method for capturing a transmission X-ray image is used. Since this X-ray imaging method is a kind of shadow picture, the subject can be observed non-invasively and non-destructively by the X-ray imaging method. Therefore, the X-ray imaging method has been conventionally used for X-ray imaging of living tissue, non-destructive inspection of industrial products, and the like. In addition, this imaging technique is a typical non-destructive inspection technique for electronic components in the industrial field.

従来のX線撮影手法では、X線管から照射されるX線のX線光子エネルギーを変化させて物質の材質を識別するデュアルエナジーX線イメージングと称される方法があった。このデュアルエナジーX線イメージングでは、高電圧電源を用いてX線管に印加される管電圧を調整することによって、陽極から発生するX線のX線光子エネルギーを制御していた。   In the conventional X-ray imaging method, there is a method called dual energy X-ray imaging in which the material of a substance is identified by changing the X-ray photon energy of X-rays emitted from the X-ray tube. In this dual energy X-ray imaging, the X-ray photon energy generated from the anode is controlled by adjusting the tube voltage applied to the X-ray tube using a high-voltage power supply.

従来のX線管においては、X線管の高電圧電源の出力電圧を切り替えるために、異なる条件の高電圧電源の出力電圧の設定を2つ設けている。そして、このX線管は、データの収集装置の収集タイミングに合わせて、X線管に印加される電圧である管電圧の大きさに対応する高電圧電源の出力電圧の設定に切り替えることによって、X線管の管電圧の変更を達成していた(例えば、特許文献1参照)。   In the conventional X-ray tube, in order to switch the output voltage of the high voltage power supply of the X-ray tube, two settings of the output voltage of the high voltage power supply under different conditions are provided. And this X-ray tube is switched to the setting of the output voltage of the high voltage power supply corresponding to the magnitude of the tube voltage, which is the voltage applied to the X-ray tube, in accordance with the collection timing of the data collection device. The change of the tube voltage of the X-ray tube was achieved (for example, refer to Patent Document 1).

また、従来の別のX線管は、1つの陽極材に対して、予め異なる出力電圧に設定しておいた複数の高電圧電源のそれぞれに接続された陰極を複数備えている。このX線管は、これらの複数の陰極のそれぞれから陰極線を陽極材に照射して異なるX線光子エネルギーのX線を得ていた(例えば、特許文献2参照)。   Further, another conventional X-ray tube includes a plurality of cathodes connected to each of a plurality of high voltage power sources set to different output voltages in advance for one anode material. In this X-ray tube, an X-ray having different X-ray photon energy is obtained by irradiating an anode material with a cathode ray from each of the plurality of cathodes (see, for example, Patent Document 2).

また、従来の別のX線管は、1種類の合金からなる陽極材で構成される回転する陽極に対して、陽極から発生するX線の強度の切替を行うために、高電圧発生部によってX線管に印加される管電圧を制御していた(例えば、特許文献3参照)。   In addition, another conventional X-ray tube uses a high voltage generator to switch the intensity of X-rays generated from an anode with respect to a rotating anode composed of an anode material made of one type of alloy. The tube voltage applied to the X-ray tube was controlled (for example, refer patent document 3).

特開2004−363109号公報JP 2004-363109 A 特開2013−233号公報JP 2013-233 A 特開2014−61287号公報JP 2014-61287 A

特許文献1および特許文献3における従来技術によるデュアルエナジーX線イメージングでは、高電圧電源の出力電圧を変化させて所望の管電圧の値を得るため、低い管電圧の値と高い管電圧の値との切り替えに時間がかかり、照射されるX線のX線光子エネルギーが安定するまでに時間を要する欠点があった。   In the dual energy X-ray imaging according to the prior art in Patent Document 1 and Patent Document 3, in order to obtain a desired tube voltage value by changing the output voltage of the high voltage power supply, the low tube voltage value and the high tube voltage value There is a drawback that it takes a long time to switch and the X-ray photon energy of the irradiated X-rays takes time to stabilize.

また、電圧変動に伴うX線の安定性に関する課題を解決すべく考案された特許文献2における従来技術においても、陰極が複数設置され、高電圧電源も増えてしまうため、X線管が高コストとなる欠点があった。   Also, in the prior art in Patent Document 2, which was devised to solve the problem related to the stability of X-rays due to voltage fluctuations, since a plurality of cathodes are installed and the number of high-voltage power supplies increases, the X-ray tube is expensive. There was a drawback.

本発明は、前述のような課題を解決するためになされたものであり、複数の電源の電圧を切り替えることなく、かつ複数の陰極を用いることなく、異なるX線光子エネルギーのX線を照射できるX線管を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can irradiate X-rays having different X-ray photon energies without switching the voltages of a plurality of power supplies and without using a plurality of cathodes. The object is to obtain an X-ray tube.

この発明に係るX線管は、
少なくとも2種類の材質の陽極材を具備し、2種類の材質の陽極材が並ぶ陽極と、
陽極における陰極線照射領域に陰極線を照射して、陽極材の材質に対応したX線光子エネルギーを有する特性X線を陰極線照射領域から発生させる陰極とを備えたものである。
The X-ray tube according to the present invention is:
An anode comprising at least two kinds of anode materials, and an anode lined with two kinds of anode materials;
A cathode ray is irradiated to the cathode ray irradiation area | region in an anode, and the cathode which generate | occur | produces the characteristic X ray which has X-ray photon energy corresponding to the material of an anode material from a cathode ray irradiation area | region is provided.

上記のように構成されたX線管において、複数の電源の電圧を切り替えることなく、かつ複数の陰極を用いることなく、異なるX線光子エネルギーのX線を照射できる。   In the X-ray tube configured as described above, X-rays having different X-ray photon energies can be irradiated without switching the voltages of a plurality of power supplies and without using a plurality of cathodes.

この発明の実施の形態1におけるX線管の構成図である。It is a block diagram of the X-ray tube in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における図1のX線管における陽極駆動部の側面図である。It is a side view of the anode drive part in the X-ray tube of FIG. 1 in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における図1のX線管における陽極駆動部の正面図である。It is a front view of the anode drive part in the X-ray tube of FIG. 1 in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1において図2の陽極駆動部の動作後の図である。FIG. 3 is a diagram after the operation of the anode driving unit of FIG. 2 in Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1における図3の陽極駆動部の動作後の図である。FIG. 4 is a diagram after the operation of the anode driving unit of FIG. 3 in Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1における図1のX線管における陽極の側面図である。It is a side view of the anode in the X-ray tube of FIG. 1 in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における図1のX線管における陽極の正面図である。It is a front view of the anode in the X-ray tube of FIG. 1 in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における図1のX線管における陽極の第1変形例の正面図である。It is a front view of the 1st modification of the anode in the X-ray tube of FIG. 1 in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における図1のX線管における陽極の第2変形例の側面図である。It is a side view of the 2nd modification of the anode in the X-ray tube of FIG. 1 in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1における図1のX線管における陽極の第2変形例の正面図である。It is a front view of the 2nd modification of the anode in the X-ray tube of FIG. 1 in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1におけるX線管の陽極にインジウムを用いた場合の陽極から発生するX線のX線光子エネルギー分布である。It is a X-ray photon energy distribution of the X-rays generated from the anode when indium is used as the anode of the X-ray tube according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1におけるX線管の陽極にタングステンを用いた場合の陽極から発生するX線のX線光子エネルギー分布である。It is a X-ray photon energy distribution of the X-rays generated from the anode when tungsten is used as the anode of the X-ray tube in the first embodiment of the present invention. この発明の実施の形態1におけるX線管の陽極に金を用いた場合の陽極から発生するX線のX線光子エネルギー分布である。It is the X-ray photon energy distribution of the X-rays generated from the anode when gold is used for the anode of the X-ray tube in Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1における図1の陽極の変位に対応した2次元センサへのレーザ光入射位置の変化図である。It is a change figure of the laser beam incident position to the two-dimensional sensor corresponding to the displacement of the anode of FIG. 1 in Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2におけるX線検査装置の構成図である。It is a block diagram of the X-ray inspection apparatus in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2におけるX線検査装置の制御フロー図である。It is a control flowchart of the X-ray inspection apparatus in Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2におけるX線検査装置の変形例の構成図である。It is a block diagram of the modification of the X-ray inspection apparatus in Embodiment 2 of this invention.

以下、図を参照してこの発明の実施の形態に係るX線管、X線検査装置、およびX線検査方法について詳細を説明する。   Hereinafter, the X-ray tube, the X-ray inspection apparatus, and the X-ray inspection method according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

実施の形態1.
この発明の実施の形態1を説明する。以下の図の記載において、同一又は類似に相当する部分には同一又は類似の参照番号を付し、説明を省略する。また、以下の説明で用いられる図は理解の容易のために用いる模式的な図であり、各寸法の比率は実際とは異なる場合がある。各図の相互間においても寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることも勿論である。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更して実施が可能なものである。
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals, and the description thereof is omitted. The drawings used in the following description are schematic diagrams used for easy understanding, and the ratio of each dimension may be different from the actual one. Of course, there are also portions having different dimensional relationships and ratios between the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the following embodiments, and can be implemented with appropriate modifications without departing from the spirit of the present invention.

図1は、この発明を実施するための実施の形態1におけるX線管の構成図である。
本実施の形態のX線管150は、陰極1と、陽極2と、陽極駆動部3と、レーザ光源4と、2次元センサ5からなる変位センサ5と、X線管ケース6とを備えている。X線管ケース6内には、陰極1と、陽極2と、陽極駆動部3と、レーザ光源4と、2次元センサ5とが収められている。陰極1は、X線管ケース6に固定されている。
FIG. 1 is a configuration diagram of an X-ray tube according to Embodiment 1 for carrying out the present invention.
The X-ray tube 150 according to the present embodiment includes a cathode 1, an anode 2, an anode driving unit 3, a laser light source 4, a displacement sensor 5 including a two-dimensional sensor 5, and an X-ray tube case 6. Yes. In the X-ray tube case 6, a cathode 1, an anode 2, an anode driving unit 3, a laser light source 4, and a two-dimensional sensor 5 are housed. The cathode 1 is fixed to the X-ray tube case 6.

また、陰極1は、高電圧電源7の負極側と接続されている。陽極2は、高電圧電源7の正極側と接続されている。ここで、高電圧電源7は、数十kVから数百kVの電圧を印加する電源のことをいい、以下では単に電源と呼ぶ。陰極1と陽極2との間には、電源7によって、数十kVから数百kVの電圧が印加される。   The cathode 1 is connected to the negative electrode side of the high voltage power supply 7. The anode 2 is connected to the positive electrode side of the high voltage power supply 7. Here, the high-voltage power supply 7 refers to a power supply that applies a voltage of several tens of kV to several hundreds of kV, and is simply referred to as a power supply hereinafter. A voltage of several tens to several hundreds kV is applied between the cathode 1 and the anode 2 by the power source 7.

陰極1と陽極2との間には、2個の電磁レンズ8が設けられている。2個の電磁レンズ8の間を、陰極1および陽極2の間に高電圧が印加されて陰極1から出射された陰極線11が通る。2個の電磁レンズ8の間に電圧をかけて電場を発生させることによって、陰極線11が陽極2の表面で焦点となって集束する。   Two electromagnetic lenses 8 are provided between the cathode 1 and the anode 2. A cathode line 11 emitted from the cathode 1 through a high voltage applied between the cathode 1 and the anode 2 passes between the two electromagnetic lenses 8. By applying a voltage between the two electromagnetic lenses 8 to generate an electric field, the cathode line 11 is focused on the surface of the anode 2 and converged.

陽極2の表面には、レーザ光源4から出射されたレーザ光41が照射される。レーザ光41が陽極2の表面で反射してレーザ反射光42が発生する。2次元センサ5は、レーザ反射光42を受光し、陽極2における反射位置を検出している。陰極線11が陽極2に照射されることにより、X線12が陽極2表面から発生する。発生したX線12は、X線透視やCT解析に利用される。X線12は、X線管ケース6に設けられたX線窓61を通過してX線管150の外に出射する。また、X線窓61は、X線を吸収しにくい材料で構成されている必要がある。例えば、X線窓61の材料としては、ベリリウムなどの材料が適当である。   The surface of the anode 2 is irradiated with laser light 41 emitted from the laser light source 4. The laser beam 41 is reflected on the surface of the anode 2 to generate laser reflected light 42. The two-dimensional sensor 5 receives the laser reflected light 42 and detects the reflection position on the anode 2. By irradiating the anode 2 with the cathode line 11, X-rays 12 are generated from the surface of the anode 2. The generated X-ray 12 is used for X-ray fluoroscopy and CT analysis. The X-ray 12 passes through an X-ray window 61 provided in the X-ray tube case 6 and is emitted out of the X-ray tube 150. The X-ray window 61 needs to be made of a material that hardly absorbs X-rays. For example, as the material of the X-ray window 61, a material such as beryllium is appropriate.

陽極2は、陽極駆動部3によって回転支持されている。陽極2には電源7によって高電圧が印加される。このため、陽極2と陽極駆動部3との接触部は、電気的に絶縁された状態である必要がある。例えば、接触部に電気伝導性が低いセラミックス製のインシュレータ21を設置することが考えられる。なお、陽極2と陽極駆動部3との接触部は、電源7によって印加される数百kVの電圧が絶縁される構造であれば、絶縁の構造は問わない。   The anode 2 is rotatably supported by the anode driving unit 3. A high voltage is applied to the anode 2 by a power source 7. For this reason, the contact part of the anode 2 and the anode drive part 3 needs to be in the state electrically insulated. For example, it is conceivable to install a ceramic insulator 21 having low electrical conductivity at the contact portion. The contact portion between the anode 2 and the anode driving unit 3 may be of any insulating structure as long as the voltage of several hundred kV applied by the power supply 7 is insulated.

図2は、本実施の形態における図1のX線管における陽極駆動部の側面図である。図3は、本実施の形態における図1のX線管における陽極駆動部の正面図である。ここで、側面図は、回転軸32およびY軸駆動部34の駆動方向を含む平面に垂直な方向から見た図である。また、正面図は、回転軸32に沿う方向であって、かつ回転軸32からモータ31に向かう方向に見た図である。図2および図3を参照しながら、本実施の形態の陽極駆動部3の構成について説明する。   FIG. 2 is a side view of the anode driving unit in the X-ray tube of FIG. 1 in the present embodiment. FIG. 3 is a front view of an anode driving unit in the X-ray tube of FIG. 1 in the present embodiment. Here, the side view is a view seen from a direction perpendicular to the plane including the driving directions of the rotating shaft 32 and the Y-axis driving unit 34. Further, the front view is a view seen in the direction along the rotation shaft 32 and from the rotation shaft 32 toward the motor 31. The configuration of the anode drive unit 3 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

陽極駆動部3は、X線管ケース6に固定されており、モータ31を支持している。モータ31は、回転軸32を回転させる。回転軸32の先端部には、陽極2が取り付けられる。モータ31を支持する陽極駆動部3は、少なくとも互いに直交する3軸の自由度を有している。すなわち、陽極駆動部3は、X軸駆動部33と、Y軸駆動部34と、Z軸駆動部35とを有する。Z軸駆動部35の駆動方向は、回転軸32の軸方向に一致している。X軸駆動部33と、Y軸駆動部34と、Z軸駆動部35とのそれぞれには、外部から駆動制御信号を供給するための配線が接続されている(図示せず)。このため、外部からの信号によって、X軸駆動部33と、Y軸駆動部34と、Z軸駆動部35とを容易に駆動することが可能である。   The anode driving unit 3 is fixed to the X-ray tube case 6 and supports the motor 31. The motor 31 rotates the rotating shaft 32. The anode 2 is attached to the tip of the rotating shaft 32. The anode drive unit 3 that supports the motor 31 has at least three degrees of freedom that are orthogonal to each other. That is, the anode driving unit 3 includes an X-axis driving unit 33, a Y-axis driving unit 34, and a Z-axis driving unit 35. The drive direction of the Z-axis drive unit 35 coincides with the axial direction of the rotary shaft 32. Each of the X-axis drive unit 33, the Y-axis drive unit 34, and the Z-axis drive unit 35 is connected to wiring for supplying a drive control signal from the outside (not shown). Therefore, the X-axis drive unit 33, the Y-axis drive unit 34, and the Z-axis drive unit 35 can be easily driven by an external signal.

図4は、本実施の形態における図2の陽極駆動部の動作後の図である。図5は、本実施の形態における図3の陽極駆動部の動作後の図である。図4および図5を参照しながら、陽極駆動部3の動作について説明する。
図4および図5は、X軸駆動部33とY軸駆動部34とZ軸駆動部35とがそれぞれ駆動して、モータ31の位置が移動した後の図である。X軸駆動部33が33'、 Y軸駆動部34が34'、およびZ軸駆動部35が35'の位置まで駆動することによって、モータ31の位置が、31'に移動する。モータ31の軸に連結された回転軸32の位置が、32'の位置に移動する。これに伴って、回転軸32の先端に取り付けた陽極2に陰極線11が照射する位置を変位させることができる。このため、陽極駆動部3は、陽極2に陰極線11が照射する位置を、自在に変更可能である。なお、モータ31が移動する位置は、図4および図5で示す位置に限らない。
FIG. 4 is a diagram after the operation of the anode driving unit of FIG. 2 in the present embodiment. FIG. 5 is a diagram after the operation of the anode driving unit of FIG. 3 in the present embodiment. The operation of the anode drive unit 3 will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
4 and 5 are diagrams after the X-axis drive unit 33, the Y-axis drive unit 34, and the Z-axis drive unit 35 are respectively driven and the position of the motor 31 is moved. By driving the X-axis drive unit 33 to 33 ′, the Y-axis drive unit 34 to 34 ′, and the Z-axis drive unit 35 to 35 ′, the position of the motor 31 moves to 31 ′. The position of the rotating shaft 32 connected to the shaft of the motor 31 moves to the position 32 ′. Along with this, the position where the cathode line 11 irradiates the anode 2 attached to the tip of the rotating shaft 32 can be displaced. For this reason, the anode drive part 3 can change freely the position which the cathode line 11 irradiates to the anode 2. FIG. The position where the motor 31 moves is not limited to the position shown in FIGS.

図6は、本実施の形態における図1のX線管における陽極の側面図である。図7は、本実施の形態における図1のX線管における陽極の正面図である。図6および図7を参照しながら、本実施の形態における陽極2の構造を説明する。
図6および図7において、陽極2は、円錐台形状の側面である側面部と、円形状の上底と、上底より半径が大きい半径を有する円形状の下底とを有する構造体である。陽極2の形状は、円錐形状であってもよい。陽極2の下底の面の中心には、モータ31の軸に連結された回転軸32が取り付けられている。陽極2は、モータ31の駆動によって回転する。このX線管150は、いわゆる回転陽極型の構造となっている。
FIG. 6 is a side view of the anode in the X-ray tube of FIG. 1 in the present embodiment. FIG. 7 is a front view of the anode in the X-ray tube of FIG. 1 in the present embodiment. The structure of the anode 2 in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
6 and 7, the anode 2 is a structure having a side surface that is a truncated cone-shaped side surface, a circular upper base, and a circular lower base having a radius larger than the upper base. . The shape of the anode 2 may be a conical shape. A rotation shaft 32 connected to the shaft of the motor 31 is attached to the center of the lower bottom surface of the anode 2. The anode 2 is rotated by driving the motor 31. The X-ray tube 150 has a so-called rotary anode type structure.

本実施の形態における陽極2は、2種類の材質の陽極材である、2個の第1の陽極材22、および2個の第2の陽極材23を有している。第1の陽極材22、および第2の陽極材23が、陽極2の側面部において回転方向である周方向に交互に並んで陽極2が構成されている。陽極2は、少なくとも2種類の材質の陽極材を有していればよい。また、陽極2の回転は、連続回転でもよいし、時間を空けて回転するステップ回転でもよい。   The anode 2 in the present embodiment has two first anode materials 22 and two second anode materials 23 which are anode materials of two kinds of materials. The anode 2 is configured such that the first anode material 22 and the second anode material 23 are alternately arranged in the circumferential direction which is the rotation direction on the side surface portion of the anode 2. The anode 2 may have at least two types of anode materials. Further, the rotation of the anode 2 may be a continuous rotation or a step rotation that rotates with a time interval.

回転する陽極2に対して陰極線11が照射されると、陽極2が1回転する間に、2個の第1の陽極材22に1回ずつの計2回、2個の第2の陽極材23に1回ずつの計2回の陰極線11の照射が行われる。よって、白色X線に特性X線が加えられたX線12が、陽極2の側面部において陰極線11が照射される陰極線照射領域から発生する。   When the cathode 2 is irradiated onto the rotating anode 2, two second anode materials are produced twice, once for each of the two first anode materials 22, while the anode 2 rotates once. The cathode ray 11 is irradiated twice in total, once every 23. Therefore, X-rays 12 in which characteristic X-rays are added to white X-rays are generated from the cathode ray irradiation region where the cathode rays 11 are irradiated on the side surface portion of the anode 2.

図8は、本実施の形態における図1のX線管における陽極の第1変形例の正面図である。図8において、第1変形例の陽極2aは、3種類の材質の陽極材である、1個の第1の陽極材22、1個の第2の陽極材23、および1個の第3の陽極材24を有している。第1の陽極材22、第2の陽極材23、および第3の陽極材24が、陽極2の側面部において、図8における反時計回りとなる回転方向である周方向に順番に並んで陽極2が構成されている。   FIG. 8 is a front view of a first modification of the anode in the X-ray tube of FIG. 1 in the present embodiment. In FIG. 8, the anode 2a of the first modified example is an anode material of three kinds of materials, one first anode material 22, one second anode material 23, and one third anode material. An anode material 24 is provided. The first anode material 22, the second anode material 23, and the third anode material 24 are arranged in order in the circumferential direction, which is the counterclockwise rotation direction in FIG. 2 is configured.

回転する第1変形例の陽極2aに対して陰極線11が照射されると、第1変形例の陽極2aが1回転する間に、第1の陽極材22と、第2の陽極材23と、第3の陽極材24とに1回ずつ陰極線11の照射が行われる。よって、陰極線11が照射された陽極材の材質に対応する特性X線が白色X線に加えられたX線12が、陽極2の側面部における陰極線照射領域から発生する。   When the cathode line 11 is irradiated to the rotating anode 2a of the first modification, the first anode material 22, the second anode material 23, and the anode 2a of the first modification rotate once, The cathode line 11 is irradiated once to the third anode material 24. Therefore, X-rays 12 in which characteristic X-rays corresponding to the material of the anode material irradiated with the cathode rays 11 are added to the white X-rays are generated from the cathode ray irradiation region on the side surface portion of the anode 2.

なお、図6および図7では、2つのそれぞれ異なる第1の陽極材22と第2の陽極材23とを円環状に交互に並べて配置した例を示したが、図8で示すように、3種類以上の異なる材質の陽極材を任意の順序で取り付けてもよい。   6 and 7 show an example in which two different first anode materials 22 and second anode materials 23 are alternately arranged in an annular shape, but as shown in FIG. You may attach the anode material of a different material more than a kind in arbitrary orders.

図9は、本実施の形態における図1のX線管における陽極の第2変形例の側面図である。図10は、本実施の形態における図1のX線管における陽極の第2変形例の正面図である。図9および図10において、第2変形例の陽極2bは、台形断面の側面を含む側面部と、台形断面の上底を含む上底部と、台形断面の下底を含む下底部とからなり、台形断面に垂直な方向に予め定められた長さを有する四角柱の構造体である。また、第2変形例の陽極2bは、2種類の材質の陽極材である、第1の陽極材22、および第2の陽極材23を有している。第1の陽極材22、および第2の陽極材23は、陽極2の台形断面に垂直な方向に交互に並んでいる。第2変形例の陽極2bは、第1の陽極材22、および第2の陽極材23が並ぶ方向に沿って移動可能に、直線状のレールガイド25で支持されている。第2変形例の陽極2bは、陽極駆動部3のY軸駆動部34が駆動することによって、レールガイドに25沿って、図10で示すRの矢印方向に直線状の往復運動をすることができる。なお、往復運動の手段は、Y軸駆動部34に限らず、例えば、油圧やエアシリンダーのような空気圧等によって駆動するものでもよい。   FIG. 9 is a side view of a second modification of the anode in the X-ray tube of FIG. 1 in the present embodiment. FIG. 10 is a front view of a second modification of the anode in the X-ray tube of FIG. 1 in the present embodiment. 9 and 10, the anode 2b of the second modified example includes a side surface portion including the side surface of the trapezoidal cross section, an upper bottom portion including the upper bottom of the trapezoidal cross section, and a lower bottom portion including the lower bottom of the trapezoidal cross section, It is a quadrangular prism structure having a predetermined length in a direction perpendicular to the trapezoidal cross section. The anode 2b of the second modified example includes a first anode material 22 and a second anode material 23, which are anode materials of two kinds of materials. The first anode material 22 and the second anode material 23 are alternately arranged in a direction perpendicular to the trapezoidal cross section of the anode 2. The anode 2b of the second modified example is supported by a linear rail guide 25 so as to be movable along the direction in which the first anode material 22 and the second anode material 23 are arranged. The anode 2b of the second modified example can reciprocate linearly in the direction of the arrow R shown in FIG. 10 along the rail guide 25 when the Y-axis drive unit 34 of the anode drive unit 3 is driven. it can. The reciprocating means is not limited to the Y-axis drive unit 34, and may be driven by, for example, hydraulic pressure or air pressure such as an air cylinder.

第2変形例の陽極2bが1往復の直線運動をする間に、第1の陽極材22に4回、第2の陽極材23に4回ずつ陰極線11の照射が行われる。上記の他の例と同様に、白色X線に特性X線が加えられたX線12が、陽極2の側面部における陰極線照射領域から発生する。   While the anode 2b of the second modification makes one reciprocal linear motion, the first anode material 22 is irradiated with the cathode line 11 four times and the second anode material 23 is irradiated four times. Similar to the other examples described above, X-rays 12 in which characteristic X-rays are added to white X-rays are generated from the cathode-ray irradiation region on the side surface of the anode 2.

なお、陽極材の側面部に対して陰極線11が照射されて側面部が発熱しても、陽極2の熱ひずみが問題とならないならば、陽極2の形状は、円錐台形状、円錐形状、または直線形状に限らない。   If the thermal distortion of the anode 2 does not matter even if the side surface of the anode material is irradiated with the cathode ray 11 and the side surface generates heat, the shape of the anode 2 is a truncated cone shape, a cone shape, or It is not limited to a linear shape.

図11は、本実施の形態におけるX線管の陽極にインジウムを用いた場合の陽極から発生するX線のX線光子エネルギー分布である。図12は、本実施の形態におけるX線管の陽極にタングステンを用いた場合の陽極から発生するX線のX線光子エネルギー分布である。図13は、本実施の形態におけるX線管の陽極に金を用いた場合の陽極から発生するX線のX線光子エネルギー分布である。図11から図13において、横軸は、X線光子エネルギーを表す。縦軸は、任意の光子数で規格化した相対光子数を表す。   FIG. 11 is an X-ray photon energy distribution of X-rays generated from the anode when indium is used as the anode of the X-ray tube in the present embodiment. FIG. 12 is an X-ray photon energy distribution of X-rays generated from the anode when tungsten is used as the anode of the X-ray tube in the present embodiment. FIG. 13 is an X-ray photon energy distribution of X-rays generated from the anode when gold is used for the anode of the X-ray tube in the present embodiment. 11 to 13, the horizontal axis represents X-ray photon energy. The vertical axis represents the relative photon number normalized by an arbitrary number of photons.

図11から図13は、陽極材の候補となる高電圧電源の電圧の内、100kVの高電圧を陰極1に印加した際に、各陽極材から発生するX線12のX線光子エネルギー分布をそれぞれ例示している。具体的には、図11から図13は、インジウム(図11におけるInを指す)、タングステン(図12におけるWを指す)、金(図13におけるAuを指す)を陽極材として用いた際に発生するX線光子エネルギー分布をそれぞれ示している。図11のIn:28.508[keV]の値、図12のW:58.856[keV]の値、および図13のAu:68.177[keV]の値は、それぞれ鋭いピークを持つ特性X線にあたる部分のX線光子エネルギーの値である。図11から図13において、広範囲に分布するブロードな部分が、制動X線由来の連続X線にあたるX線光子エネルギー分布である。連続X線は、白色X線とも呼ばれるため、以降では、連続X線を白色X線と呼ぶ。   11 to 13 show the X-ray photon energy distribution of X-rays 12 generated from each anode material when a high voltage of 100 kV is applied to the cathode 1 among the voltages of the high-voltage power source that is a candidate for the anode material. Each is illustrated. Specifically, FIGS. 11 to 13 are generated when indium (indicating In in FIG. 11), tungsten (indicating W in FIG. 12), or gold (indicating Au in FIG. 13) is used as an anode material. X-ray photon energy distribution is shown respectively. The value of In: 28.508 [keV] in FIG. 11, the value of W: 58.856 [keV] in FIG. 12, and the value of Au: 68.177 [keV] in FIG. It is the value of the X-ray photon energy of the portion corresponding to X-rays. In FIG. 11 to FIG. 13, a broad portion distributed widely is an X-ray photon energy distribution corresponding to continuous X-rays derived from braking X-rays. Since continuous X-rays are also called white X-rays, the continuous X-rays are hereinafter referred to as white X-rays.

連続X線の部分のみに着目した場合、最大X線光子エネルギー値と、最大光子数となるX線光子エネルギー値は、陰極と陽極との間に印加する高電圧電源の電圧値すなわち管電圧と、電流値すなわち管電流とで決まる。このため、陽極材を変更しても、白色X線のX線光子エネルギー分布は変化しない。   When attention is paid only to the continuous X-ray part, the maximum X-ray photon energy value and the X-ray photon energy value that is the maximum number of photons are the voltage value of the high-voltage power source applied between the cathode and the anode, that is, the tube voltage. It is determined by the current value, that is, the tube current. For this reason, even if the anode material is changed, the X-ray photon energy distribution of white X-rays does not change.

一方、特性X線は、発生源である陽極材の材質固有のX線光子エネルギーを有する。このことから、図11から図13の特性X線は、インジウム、タングステン、金のそれぞれの材質に由来する鋭いピークを示すX線光子エネルギー分布を持つため、陽極材ごとに特性X線由来のX線光子エネルギー値が変動する。これによって、第1の陽極材22から発生するX線12のX線光子エネルギー分布と、第2の陽極材23から発生するX線12のX線光子エネルギー分布は、各陽極材の特性X線のX線光子エネルギー分だけ異なる。   On the other hand, characteristic X-rays have X-ray photon energy specific to the material of the anode material that is the generation source. From this, the characteristic X-rays of FIGS. 11 to 13 have X-ray photon energy distributions showing sharp peaks derived from the respective materials of indium, tungsten, and gold. The line photon energy value varies. Thereby, the X-ray photon energy distribution of the X-ray 12 generated from the first anode material 22 and the X-ray photon energy distribution of the X-ray 12 generated from the second anode material 23 are the characteristic X-rays of each anode material. Differ by the X-ray photon energy.

また、X線12が試料を透過する際の透過能は、X線12のX線光子エネルギーとX線12が透過する試料となる物質のX線吸収係数とに依存する。物質固有の値であるX線吸収係数は、X線12のX線光子エネルギーに依存している。また、X線吸収係数は、X線吸収端近傍で大きくなるという特徴を有する。この特徴を利用するため、まず複数の異なるX線光子エネルギー分布となる条件でX線12を物質に照射して、複数の透過X線画像を取得する。そして、それぞれの透過X線画像の輝度からX線吸収係数を算出することによって、物質の材質を識別することができる。この識別方法は、デュアルエナジーX線イメージング(またはデュアルエナジーX線CT解析)と称される。   Further, the transmissivity when the X-ray 12 passes through the sample depends on the X-ray photon energy of the X-ray 12 and the X-ray absorption coefficient of the substance that becomes the sample through which the X-ray 12 passes. The X-ray absorption coefficient, which is a value unique to the substance, depends on the X-ray photon energy of the X-ray 12. Further, the X-ray absorption coefficient has a feature that it increases in the vicinity of the X-ray absorption edge. In order to use this feature, a substance is first irradiated with X-rays 12 under a condition that results in a plurality of different X-ray photon energy distributions, and a plurality of transmitted X-ray images are acquired. Then, the material of the substance can be identified by calculating the X-ray absorption coefficient from the luminance of each transmitted X-ray image. This identification method is referred to as dual energy X-ray imaging (or dual energy X-ray CT analysis).

デュアルエナジーX線イメージングを行うには、複数のX線光子エネルギー分布となる条件で発生させたX線12を個別に調査対象である試料へ照射する必要がある。このため、X線光子エネルギーを異なる値に制御可能なX線管が必要となる。X線管150では、陰極と陽極との間に外部電源から印加された高電圧により陰極線11が発生する。そして、陰極線11が陽極2に照射された箇所である焦点からX線12が発生する。発生したX線12は、調査対象の試料に照射される。試料に入射し所定のX線光子エネルギーを有するX線12である入射X線の強度に対して、試料を透過したX線12である透過X線の強度を計測する。そして、X線12のX線光子エネルギーを変化させた入射X線に対して、同様に透過X線の強度を計測する。この2つの異なるX線光子エネルギーの入射X線に対して、入射X線の強度と透過X線の強度との比、およびX線吸収係数を求めて調査対象の試料の材質を特定できる。   In order to perform dual energy X-ray imaging, it is necessary to individually irradiate the sample to be investigated with the X-rays 12 generated under the condition of a plurality of X-ray photon energy distributions. For this reason, the X-ray tube which can control X-ray photon energy to a different value is needed. In the X-ray tube 150, the cathode line 11 is generated by a high voltage applied from an external power source between the cathode and the anode. Then, X-rays 12 are generated from the focal point where the cathode line 11 is applied to the anode 2. The generated X-ray 12 is irradiated to the sample to be investigated. The intensity of the transmitted X-ray, which is the X-ray 12 that has passed through the sample, is measured with respect to the intensity of the incident X-ray, which is the X-ray 12 that enters the sample and has a predetermined X-ray photon energy. And the intensity | strength of a transmission X ray is similarly measured with respect to the incident X ray which changed the X ray photon energy of the X ray 12. FIG. With respect to the incident X-rays having these two different X-ray photon energies, the ratio of the intensity of the incident X-rays to the intensity of the transmitted X-rays and the X-ray absorption coefficient can be obtained to specify the material of the sample to be investigated.

したがって、本実施の形態におけるX線管150は、少なくとも2種類の材質の陽極材を具備し、2種類の材質の陽極材が並ぶ陽極2と、陽極2における陰極線照射領域に陰極線11を照射して、陽極材の材質に対応したX線光子エネルギーを有する特性X線を陰極線照射領域から発生させる陰極1とを備えている。
そして、第1の種類の材質の陽極材から第2の種類の材質の陽極材へ陰極線照射領域が移動するとき、陽極2は、陽極材の材質に対応した互いに異なるX線光子エネルギーを有する特性X線を陰極線照射領域から発生する。
Therefore, the X-ray tube 150 in the present embodiment includes at least two kinds of anode materials, and the cathode 2 is irradiated to the anode 2 in which the anode materials of the two kinds of materials are arranged, and the cathode 2 irradiation region in the anode 2. And a cathode 1 for generating characteristic X-rays having X-ray photon energy corresponding to the material of the anode material from the cathode ray irradiation region.
When the cathode ray irradiation region moves from the anode material of the first type material to the anode material of the second type material, the anode 2 has a characteristic having different X-ray photon energies corresponding to the material of the anode material. X-rays are generated from the cathode ray irradiation region.

この構成によって、本実施の形態におけるX線管150は、複数の電源の電圧を切り替えることなく、かつ複数の陰極1を用いることなく、異なるX線光子エネルギーのX線を照射できるデュアルエナジーX線イメージングを行うことが可能となる。   With this configuration, the X-ray tube 150 according to the present embodiment allows dual energy X-rays to irradiate X-rays having different X-ray photon energies without switching the voltages of a plurality of power supplies and without using a plurality of cathodes 1. Imaging can be performed.

また、本実施の形態の図6から図8において、陽極2は、モータ31に連結された回転軸32が回転することによって、第1の種類の材質の陽極材および第2の種類の材質の陽極材が並ぶ方向に陽極材を移動させる。
したがって、この構成によっても、本実施の形態におけるX線管150は、複数の電源の電圧を切り替えることなく、かつ複数の陰極1を用いることなく、異なるX線光子エネルギーのX線を照射できるデュアルエナジーX線イメージングを行うことが可能となる。
Further, in FIGS. 6 to 8 of the present embodiment, the anode 2 is made of the anode material of the first type and the material of the second type by the rotation of the rotating shaft 32 connected to the motor 31. The anode material is moved in the direction in which the anode material is arranged.
Therefore, even with this configuration, the X-ray tube 150 in the present embodiment can irradiate X-rays having different X-ray photon energies without switching the voltages of the plurality of power supplies and without using the plurality of cathodes 1. Energy X-ray imaging can be performed.

なお、陽極材を円盤状に成型し、陽極表面に陰極線を照射した際に陽極裏面から発生するX線12を利用した透過型X線発生系でも、本発明の効果が理論的には得られる。しかしながら、X線12を発生するためには、円盤状の陽極の厚みを薄くする必要がある。このため、陰極線の照射によって発生する発熱が原因で、陽極材の歪みが発生しやすい。 そのため、本実施の形態における回転型の陽極で発生するX線12の強度は、透過型の陽極で発生するX線12の強度よりも大きくすることができる。よって、本実施の形態の回転型の陽極は、所望のX線12の積算量を得るまでに要する時間を、透過型の陽極よりも短縮できる利点がある。   The effect of the present invention can be theoretically obtained even in a transmission X-ray generation system using X-rays 12 generated from the anode back surface when the anode material is formed into a disk shape and the cathode surface is irradiated with cathode rays. . However, in order to generate X-rays 12, it is necessary to reduce the thickness of the disc-shaped anode. For this reason, distortion of the anode material is likely to occur due to heat generated by irradiation of the cathode ray. Therefore, the intensity of the X-ray 12 generated by the rotary anode in this embodiment can be made larger than the intensity of the X-ray 12 generated by the transmission-type anode. Therefore, the rotary anode of the present embodiment has an advantage that the time required to obtain the desired integrated amount of X-rays 12 can be shortened compared to the transmission type anode.

図14は、本実施の形態における図1の陽極の変位に対応した2次元センサへのレーザ光入射位置の変化図である。図14を参照しながら、本実施の形態における2次元センサ5について説明する。
2次元センサ5は、陽極2の側面部の変位測定領域に向かってレーザ光41を照射しX線管ケース6に固定されたレーザ光源4と、陽極2の側面部で反射したレーザ光41に由来するレーザ反射光42を受光しX線管ケース6に固定された2次元センサ5とを有する。2次元センサ5は、レーザ反射光42の発光波長の領域に感度を持つ検出器であればよい。例えばCCDカメラなどが適当である。また、陽極2とレーザ光源4と2次元センサ5との位置関係は、レーザ光源4と2次元センサ5とが陰極線11とX線12との光路を妨げない位置関係であればよい。さらに、レーザ光源4から照射されたレーザ光41が陽極2の側面部に対して90°未満の入射角を持って入射し、入射角と同角度で反射するレーザ反射光42が2次元センサ5の中央部に垂直に入射する位置に2次元センサ5を設置すればよい。レーザ光41の陽極2の側面部に対する入射角は、5°以上かつ30°未満であるほうが好ましい。この結果、2次元センサ5が、陽極2の変位によるレーザ反射光42の光路変動を敏感に検出できる。
FIG. 14 is a change diagram of the laser light incident position on the two-dimensional sensor corresponding to the displacement of the anode of FIG. 1 in the present embodiment. The two-dimensional sensor 5 in the present embodiment will be described with reference to FIG.
The two-dimensional sensor 5 irradiates laser light 41 toward the displacement measurement region on the side surface of the anode 2 and fixes the laser light source 4 fixed to the X-ray tube case 6 and the laser light 41 reflected on the side surface of the anode 2. It has a two-dimensional sensor 5 that receives the reflected laser beam 42 and is fixed to the X-ray tube case 6. The two-dimensional sensor 5 may be a detector having sensitivity in the region of the emission wavelength of the laser reflected light 42. For example, a CCD camera is suitable. Further, the positional relationship between the anode 2, the laser light source 4, and the two-dimensional sensor 5 may be a positional relationship that does not obstruct the optical path between the cathode line 11 and the X-ray 12. Further, the laser light 41 irradiated from the laser light source 4 is incident on the side surface of the anode 2 with an incident angle of less than 90 °, and the laser reflected light 42 reflected at the same angle as the incident angle is the two-dimensional sensor 5. What is necessary is just to install the two-dimensional sensor 5 in the position which injects perpendicularly into the center part. The incident angle of the laser beam 41 with respect to the side surface of the anode 2 is preferably 5 ° or more and less than 30 °. As a result, the two-dimensional sensor 5 can sensitively detect the optical path variation of the laser reflected light 42 due to the displacement of the anode 2.

また、陽極2の側面部においてレーザ光41が照射される領域であるレーザ光照射領域の位置は問わない。レーザ光照射領域が、X線発生領域となる陰極線照射領域である焦点Aと一致することで、陰極線11が照射される位置である陰極線照射領域をモニタリングしていることと同義になる。このため、レーザ光41と陰極線11とが照射される位置が同一箇所となるように、2次元センサ5を設置することが好ましい。   Further, the position of the laser light irradiation region that is the region irradiated with the laser light 41 on the side surface of the anode 2 is not limited. Since the laser light irradiation region coincides with the focal point A that is the cathode ray irradiation region that becomes the X-ray generation region, it is synonymous with the monitoring of the cathode ray irradiation region that is the position where the cathode ray 11 is irradiated. For this reason, it is preferable to install the two-dimensional sensor 5 so that the laser beam 41 and the cathode ray 11 are irradiated at the same position.

同じく図14を参照しながら、2次元センサ5の変位検出法、および2次元センサ5の変位発生時の障害について説明する。陰極1に対して基準となる位置に陽極2が存在していた場合、レーザ光41は陽極2の側面部の焦点Aに向かって照射される。焦点Aで入射角と同角度で反射したレーザ反射光42は、図14において2次元センサ5の受光面に沿う方向の中心部B点に入射する。このとき、陰極線11も焦点Aにおいて集束するように調整されている。このため、陽極2の側面部から発生するX線12も、焦点Aから放射される。   Similarly, referring to FIG. 14, a displacement detection method of the two-dimensional sensor 5 and a failure when the displacement of the two-dimensional sensor 5 occurs will be described. When the anode 2 is present at a reference position with respect to the cathode 1, the laser beam 41 is irradiated toward the focal point A on the side surface of the anode 2. The laser reflected light 42 reflected at the focal point A at the same angle as the incident angle enters the central point B in the direction along the light receiving surface of the two-dimensional sensor 5 in FIG. At this time, the cathode line 11 is also adjusted to be focused at the focal point A. For this reason, X-rays 12 generated from the side surface of the anode 2 are also emitted from the focal point A.

次に、陽極2が陽極2'の位置にずれてしまった場合、レーザ光41が照射される位置も焦点Aから点A'にずれてしまう。このため、点A'で発生したレーザ反射光42'は、本来のレーザ反射光42が2次元センサ5に入射する点Bからずれた位置の点B'に入射することになる。この場合、陰極線11が陽極2に照射される位置も、従来の焦点Aから外れてしまう。このため、X線12の安定性が大幅に損なわれる。   Next, when the anode 2 is shifted to the position of the anode 2 ′, the position irradiated with the laser light 41 is also shifted from the focal point A to the point A ′. For this reason, the laser reflected light 42 ′ generated at the point A ′ is incident on the point B ′ at a position shifted from the point B where the original laser reflected light 42 enters the two-dimensional sensor 5. In this case, the position at which the cathode line 11 is applied to the anode 2 also deviates from the conventional focal point A. For this reason, the stability of the X-ray 12 is greatly impaired.

本実施の形態のX線管150では、陰極線11の照射位置が焦点Aからずれることを防止するために、2次元センサ5の信号を常時モニタリングし、レーザ反射光42の入射点である点Bから点B’への変位量であるずれを検出する。この場合、入射点を点B’から点Bに戻すように駆動信号を出して、陽極駆動部3のX軸駆動部33、Y軸駆動部34、およびZ軸駆動部35の少なくともいずれかを駆動させるよう修正する。そして、X線12のX線光子エネルギーの切り替えを陽極2の回転によって行う。すなわち、本実施の形態のX線管150は、陽極2に接続されて陽極2を陰極線照射領域に対して移動させる陽極駆動部3と、陰極線11の焦点Aの位置である焦点位置と陰極線照射領域の位置とのずれを検出する焦点位置検出器である2次元センサ5とを備えている。陽極駆動部3は、焦点位置検出器である2次元センサ5が検知したずれに応じて陽極2を移動させて、陰極線照射領域の位置を焦点Aの位置である焦点位置に移動させる。   In the X-ray tube 150 of the present embodiment, in order to prevent the irradiation position of the cathode ray 11 from deviating from the focal point A, the signal of the two-dimensional sensor 5 is constantly monitored, and the point B which is the incident point of the laser reflected light 42 A shift which is a displacement amount from point to point B ′ is detected. In this case, a drive signal is output so as to return the incident point from the point B ′ to the point B, and at least one of the X-axis drive unit 33, the Y-axis drive unit 34, and the Z-axis drive unit 35 of the anode drive unit 3 is set. Modify to drive. Then, the X-ray photon energy of the X-ray 12 is switched by rotating the anode 2. That is, the X-ray tube 150 of the present embodiment is connected to the anode 2 to move the anode 2 with respect to the cathode ray irradiation region, the focus position that is the position of the focus A of the cathode line 11, and the cathode ray irradiation. And a two-dimensional sensor 5 which is a focal position detector for detecting a deviation from the position of the region. The anode driving unit 3 moves the anode 2 in accordance with the deviation detected by the two-dimensional sensor 5 that is a focus position detector, and moves the position of the cathode ray irradiation region to the focus position that is the position of the focus A.

この構成によって、X線12の発生位置である図14における焦点Aが、陰極1、すなわち陰極1に固定されたX線管ケース6に設けられたX線窓61を基準として所定の位置に保たれる。   With this configuration, the focal point A in FIG. 14 where the X-ray 12 is generated is kept at a predetermined position with reference to the X-ray window 61 provided in the cathode 1, that is, the X-ray tube case 6 fixed to the cathode 1. Be drunk.

電圧変動に伴うX線の安定性に関する課題を解決すべく考案された特許文献2における従来技術においては、陰極が複数設置されているため、陰極線が別々の方角から陽極に対して照射されることになる。このため、焦点から発生するX線の照射光軸が、同一光軸上ではなくなってしまう。X線イメージングの分野、特にコーンビーム型X線イメージングにおいては、X線発生領域である焦点の形状が像のフォーカスに強く影響する。したがって、焦点形状や焦点での陰極線の絞り具合といった状態変化を極力避けるようにしなければならない。さらに、単一透過像の撮影よりも長い撮影時間を要するCT撮影の場合、撮影時間を通して照射X線の状態を一定に保つことが肝要である。   In the prior art in Patent Document 2 devised to solve the problem related to the stability of X-rays due to voltage fluctuations, since a plurality of cathodes are installed, the cathode rays are irradiated to the anode from different directions. become. For this reason, the irradiation optical axis of X-rays generated from the focal point is not on the same optical axis. In the field of X-ray imaging, particularly cone beam X-ray imaging, the shape of the focal point, which is an X-ray generation region, strongly affects the focus of an image. Therefore, it is necessary to avoid as much as possible the state change such as the focus shape and the degree of focusing of the cathode ray at the focus. Further, in the case of CT imaging that requires an imaging time longer than that of a single transmission image, it is important to keep the state of irradiation X-rays constant throughout the imaging time.

本実施の形態におけるX線管150は、上述した従来の課題を解決するものであり、陰極線11が陽極材の側面部に対して動かないことによる熱の集中に伴う側面部のひずみの増大を抑制することができる。
また、X線12のX線光子エネルギーを陽極駆動部3の駆動によって切り替えても、X線12の光路を一定に保つことができる。また、モータ31の回転速度を大きくすることによって、X線12のX線光子エネルギーの切り替えを短時間で行うことができる。
The X-ray tube 150 in the present embodiment solves the above-described conventional problems, and increases the distortion of the side surface portion due to heat concentration due to the cathode wire 11 not moving with respect to the side surface portion of the anode material. Can be suppressed.
Even if the X-ray photon energy of the X-ray 12 is switched by driving the anode driving unit 3, the optical path of the X-ray 12 can be kept constant. Further, by increasing the rotation speed of the motor 31, the X-ray photon energy of the X-ray 12 can be switched in a short time.

なお、本実施の形態においては、モータ31を駆動しながらX線12を発生させることについて説明したが、停止させた状態でX線12を発生させ、X線光子エネルギーを変更するときのみモータ31を駆動するように、モータ31の回転速度を調整してもよい。この陽極駆動部3の駆動方法は、X線12のX線光子エネルギーを随時変更する必要がある。一方で、この陽極駆動部3の駆動方法は、高速切り替えを必要としない用途において適している。高速切り替えを必要としない用途として、例えば、透視検査や各種物理分析用として、本実施の形態のX線管150を利用することが考えられる。   In the present embodiment, the generation of the X-ray 12 while driving the motor 31 has been described. However, the motor 31 is generated only when the X-ray 12 is generated in a stopped state and the X-ray photon energy is changed. The rotational speed of the motor 31 may be adjusted so as to drive the motor. The driving method of the anode driving unit 3 needs to change the X-ray photon energy of the X-ray 12 as needed. On the other hand, the driving method of the anode driving unit 3 is suitable for applications that do not require high-speed switching. As an application that does not require high-speed switching, for example, it is conceivable to use the X-ray tube 150 of the present embodiment for fluoroscopy and various physical analyses.

また、本実施の形態において、陽極駆動部3を駆動させて陽極2を、X線管ケース6に固定された陰極1に対して相対的に移動可能な構成を説明したが、図1において、陽極2を固定させて、陰極1を陽極2に対して相対的に移動させてもよい。陰極1を移動させる手段は、陽極駆動部3における、X軸駆動部33、Y軸駆動部34、およびZ軸駆動部35と同様の構成を有していてもよいし、X軸駆動部33、Y軸駆動部34、およびZ軸駆動部35のいずれかの構成を有していてもよい。このため、陰極1が陽極2に対して相対的に移動することによって、陽極2における陰極線11が照射する位置を変更可能となる。すなわち、陰極1は、第1の種類の材質の陽極材および第2の種類の材質の陽極材が並ぶ方向に陰極線照射領域を移動させる。   Further, in the present embodiment, the configuration in which the anode driving unit 3 is driven to move the anode 2 relative to the cathode 1 fixed to the X-ray tube case 6 has been described. The anode 2 may be fixed and the cathode 1 may be moved relative to the anode 2. The means for moving the cathode 1 may have the same configuration as the X-axis drive unit 33, the Y-axis drive unit 34, and the Z-axis drive unit 35 in the anode drive unit 3, or the X-axis drive unit 33. The Y-axis drive unit 34 and the Z-axis drive unit 35 may have any configuration. For this reason, when the cathode 1 moves relative to the anode 2, the position of the anode 2 irradiated with the cathode line 11 can be changed. That is, the cathode 1 moves the cathode ray irradiation region in the direction in which the anode material of the first type material and the anode material of the second type material are arranged.

したがって、この構成によっても、本実施の形態におけるX線管150は、複数の電源の電圧を切り替えることなく、かつ複数の陰極1を用いることなく、異なるX線光子エネルギーのX線を照射できるデュアルエナジーX線イメージングを行うことが可能となる。   Therefore, even with this configuration, the X-ray tube 150 in the present embodiment can irradiate X-rays having different X-ray photon energies without switching the voltages of the plurality of power supplies and without using the plurality of cathodes 1. Energy X-ray imaging can be performed.

実施の形態2.
図15は、この発明を実施するための実施の形態2におけるX線検査装置の構成図である。
図15において、本実施の形態に係るX線検査装置200におけるX線管150は、実施の形態1の図1におけるX線管150と以下に述べる点で異なる。
本実施の形態に係るX線検査装置200は、実施の形態1の図1におけるX線管150と、試料110を移動させる試料ステージ120と、 X線管ケース6に設けられたX線窓61を介して照射されるX線12の光軸上に設置されたX線カメラ100と、制御部90とを備えている。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 15 is a configuration diagram of an X-ray inspection apparatus according to Embodiment 2 for carrying out the present invention.
15, X-ray tube 150 in X-ray inspection apparatus 200 according to the present embodiment is different from X-ray tube 150 in FIG. 1 of the first embodiment in the following points.
The X-ray inspection apparatus 200 according to the present embodiment includes an X-ray tube 150 in FIG. 1 of the first embodiment, a sample stage 120 that moves the sample 110, and an X-ray window 61 provided in the X-ray tube case 6. And an X-ray camera 100 installed on the optical axis of the X-rays 12 irradiated via the control unit 90.

X線管150は、試料110においてX線12が照射される領域であるX線照射領域にX線12を照射する。
試料ステージ120は、モータ121と、モータ121の回転軸に連結され試料110を固定する試料固定部122とを有する。試料ステージ120のモータ121は、試料110を所望の角度だけ回転させることが可能である。
すなわち、試料ステージ120は、X線管150から出射されるX線11が試料110に照射されるX線照射領域に対して試料110を移動させる。
The X-ray tube 150 irradiates the X-ray 12 to an X-ray irradiation region that is a region irradiated with the X-ray 12 in the sample 110.
The sample stage 120 includes a motor 121 and a sample fixing unit 122 that is connected to the rotation shaft of the motor 121 and fixes the sample 110. The motor 121 of the sample stage 120 can rotate the sample 110 by a desired angle.
That is, the sample stage 120 moves the sample 110 to the X-ray irradiation region where the X-ray 11 emitted from the X-ray tube 150 is irradiated to the sample 110.

X線強度検知部であるX線カメラ100は、X線管150からX線照射領域に照射されて試料120を透過したX線12の光子数であるX線強度を透過X線強度として検知する。また、X線カメラ100が、実施の形態1において説明したX線管150から照射されるX線12のX線光子エネルギーに対する測定感度を有すれば、X線カメラ100の種類は問わない。例えば、X線カメラ100の種類として、X線フラットパネルディテクタ、イメージインテンシファイヤ、またはX線シンチレータ付CCDカメラ等が用いられる。   The X-ray camera 100 that is an X-ray intensity detection unit detects the X-ray intensity that is the number of photons of the X-ray 12 that has been irradiated from the X-ray tube 150 to the X-ray irradiation region and transmitted through the sample 120 as transmitted X-ray intensity. . The X-ray camera 100 may be of any type as long as the X-ray camera 100 has measurement sensitivity to the X-ray photon energy of the X-ray 12 irradiated from the X-ray tube 150 described in the first embodiment. For example, as the type of the X-ray camera 100, an X-ray flat panel detector, an image intensifier, a CCD camera with an X-ray scintillator, or the like is used.

制御部90は、陽極駆動部3による陽極2の位置情報と、陽極2の回転角度情報であるモータ31の回転角度情報と、2次元センサ5の位置情報と、X線カメラ100の測定値と、試料ステージ120が取得した回転角度情報とを受け取って、陰極線照射位置に対応する陽極材の材質の種類と、試料ステージ120におけるX線照射領域の位置とを算出する。そして、制御部90は、所望のX線光子エネルギーを有するX線12が試料ステージ120のX線照射領域に照射されるような駆動信号を、陽極駆動部3のモータ31および試料ステージ120のモータ121に送る。
すなわち、試料ステージ120は、異なるX線光子エネルギーを有する特性X線がX線照射領域に照射される照射回数に応じて試料110を移動させて、X線照射領域を試料110における目標位置に移動させる。
The control unit 90 includes the position information of the anode 2 by the anode driving unit 3, the rotation angle information of the motor 31 that is the rotation angle information of the anode 2, the position information of the two-dimensional sensor 5, and the measurement value of the X-ray camera 100. The rotation angle information acquired by the sample stage 120 is received, and the material type of the anode material corresponding to the cathode ray irradiation position and the position of the X-ray irradiation region on the sample stage 120 are calculated. Then, the control unit 90 sends a driving signal for irradiating the X-ray irradiation region of the sample stage 120 with the X-ray 12 having a desired X-ray photon energy to the motor 31 of the anode driving unit 3 and the motor of the sample stage 120. 121.
That is, the sample stage 120 moves the sample 110 in accordance with the number of times the characteristic X-rays having different X-ray photon energies are irradiated to the X-ray irradiation region, and moves the X-ray irradiation region to the target position in the sample 110. Let

図16は、本実施の形態におけるX線検査装置の制御フロー図である。図6および図7で示した陽極2の形状が円錐台形状のときの構成を例として、デュアルエナジーX線CT解析時のX線検査装置200の動作状況を説明する。   FIG. 16 is a control flow diagram of the X-ray inspection apparatus in the present embodiment. The operation state of the X-ray inspection apparatus 200 at the time of dual energy X-ray CT analysis will be described by taking the configuration when the shape of the anode 2 shown in FIGS. 6 and 7 is a truncated cone shape as an example.

図16のステップS301において、試料ステージ120の試料固定部122に試料110を固定する。   In step S <b> 301 of FIG. 16, the sample 110 is fixed to the sample fixing unit 122 of the sample stage 120.

次にステップS302において、第1の陽極材22から照射されたX線12により、透過X線画像aを取得する。陽極2を回転させるモータ31の回転速度は、X線カメラ100が透過X線画像aを取得する間において、陽極2に対して照射されている陰極線11の照射位置が、第1の陽極材22から第2の陽極材23まで、または第2の陽極材23から第1の陽極材22まで跨がらない回転速度である必要がある。X線カメラ100が透過X線画像aを撮影している間、試料ステージ120に搭載のモータ121は、回転を停止している。   Next, in step S <b> 302, a transmission X-ray image “a” is acquired using the X-rays 12 irradiated from the first anode material 22. The rotation speed of the motor 31 for rotating the anode 2 is such that the irradiation position of the cathode line 11 irradiated to the anode 2 while the X-ray camera 100 acquires the transmission X-ray image a is the first anode material 22. To the second anode material 23 or from the second anode material 23 to the first anode material 22. While the X-ray camera 100 captures the transmitted X-ray image a, the motor 121 mounted on the sample stage 120 stops rotating.

次に、ステップS303において、モータ31が回転することによって、第1の陽極材22から第2の陽極材23へ陰極線11が照射する陽極材の材質の種類を変更する。すなわち、陰極線照射位置が、第1の陽極材22から第2の陽極材23に移動する。   Next, in step S303, the motor 31 rotates to change the type of the anode material that the cathode wire 11 irradiates from the first anode material 22 to the second anode material 23. That is, the cathode ray irradiation position moves from the first anode material 22 to the second anode material 23.

そして、ステップS304において、X線カメラ100は、第2の陽極材23から照射されたX線12を検出して、透過X線画像bを取得する。この時、試料120は動かないため、引き続きモータ121は停止している。   In step S304, the X-ray camera 100 detects the X-rays 12 irradiated from the second anode material 23 and acquires a transmission X-ray image b. At this time, since the sample 120 does not move, the motor 121 continues to stop.

次に、ステップS305において、試料120の所定の回転角度における所望のX線光子エネルギーのすべて、すなわち、陽極2が有する陽極材の材質の種類のすべてに対応するX線12を用いて透過X線画像を取得したか判定する。本実施の形態においては、所望のX線光子エネルギーすべては、第1の陽極材22および第2の陽極材23から照射されるX線12が有するX線光子エネルギーの2種類である。このため、ステップS305における判定結果はYESとなり、次のステップS306に進む。デュアルエナジーX線CT解析を行うには、X線11が有するX線光子エネルギーを2種類変更すれば足りる。
なお、ステップS305における判定結果がNOの場合には、ステップS303に戻って動作を継続する。
Next, in step S305, transmission X-rays are obtained using the X-rays 12 corresponding to all of the desired X-ray photon energy at the predetermined rotation angle of the sample 120, that is, all types of materials of the anode material that the anode 2 has. It is determined whether an image has been acquired. In the present embodiment, all desired X-ray photon energies are two types of X-ray photon energies possessed by the X-rays 12 irradiated from the first anode material 22 and the second anode material 23. For this reason, the determination result in step S305 is YES, and the process proceeds to the next step S306. In order to perform dual energy X-ray CT analysis, it is sufficient to change two types of X-ray photon energy of the X-ray 11.
If the determination result in step S305 is NO, the process returns to step S303 to continue the operation.

次に、ステップS306において、第1の陽極材22から発生するX線12による試料120への照射に切り替えるため、モータ31を駆動させて陽極2を回転させる。この時、モータ121を所望の回転角度だけ回転させ、透過X線画像aおよび透過X線画像bを撮影したときの回転角度に対して試料120を回転させる。モータ121が駆動して試料120が回転する角度の間隔は、0.5°から1.0°の間隔が適当であるが、任意の値でもよい。   Next, in step S306, in order to switch to irradiation of the sample 120 with the X-rays 12 generated from the first anode material 22, the motor 31 is driven to rotate the anode 2. At this time, the motor 121 is rotated by a desired rotation angle, and the sample 120 is rotated with respect to the rotation angle when the transmission X-ray image a and the transmission X-ray image b are captured. The interval between the angles at which the motor 120 is driven to rotate the sample 120 is appropriately 0.5 ° to 1.0 °, but may be any value.

その後、ステップS307において、所望の試料120の回転角度の範囲で所望の透過X線画像をすべて取得できたかを判定する。ステップS307における判定結果がYESの場合には、ステップS308に進む。ステップS307における判定結果がNOの場合には、ステップS303に戻って動作を継続する。
具体的には、モータ121、すなわち試料120の回転角度が、最初の回転角度から180°または360°に達するまで、第1の陽極材22を用いた透過X線画像aの取得、第2の陽極材23を用いた透過X線画像bの取得、およびモータ121の回転が繰り返される。この繰り返し動作によって、1つの試料120の回転角度の間隔に対して、複数のX線光子エネルギーのX線12で撮影した複数枚の透過X線画像を撮影できる。
Thereafter, in step S307, it is determined whether all desired transmitted X-ray images have been acquired within the range of the rotation angle of the desired sample 120. If the determination result in step S307 is YES, the process proceeds to step S308. If the determination result in step S307 is NO, the process returns to step S303 to continue the operation.
Specifically, the transmission X-ray image a using the first anode material 22 is acquired until the rotation angle of the motor 121, that is, the sample 120 reaches 180 ° or 360 ° from the initial rotation angle, the second The transmission X-ray image b using the anode material 23 and the rotation of the motor 121 are repeated. By this repetitive operation, a plurality of transmitted X-ray images taken with the X-rays 12 having a plurality of X-ray photon energies can be taken with respect to the interval of the rotation angle of one sample 120.

すなわち、X線検査装置200を用いたX線検査方法は、X線カメラであるX線強度検知部100を用いて、第1の透過X線強度を検知する第1のX線強度検知ステップS302と、第1のX線強度検知ステップS302の後に、陰極線照射位置に対応する陽極材の材質の種類に応じて陽極材を移動させて、陽極2における陰極線照射領域の位置を移動させる陽極移動ステップS303と、陽極移動ステップS303の後に、X線強度検知部100を用いて、第2の透過X線強度を検知する第2のX線強度検知ステップS304と、第2のX線強度検知ステップS304の後に、試料120に入射されるX線の光子数であるX線強度、第1の透過X線強度、および第2の透過X線強度を用いて、X線吸収係数を算出して試料120の材質を判別する判別ステップS308とを備えている。   That is, in the X-ray inspection method using the X-ray inspection apparatus 200, the first X-ray intensity detection step S302 of detecting the first transmitted X-ray intensity using the X-ray intensity detection unit 100 that is an X-ray camera. Then, after the first X-ray intensity detection step S302, an anode moving step of moving the position of the cathode ray irradiation region in the anode 2 by moving the anode material according to the type of the anode material corresponding to the cathode ray irradiation position. After S303 and anode moving step S303, the second X-ray intensity detecting step S304 for detecting the second transmitted X-ray intensity using the X-ray intensity detecting unit 100 and the second X-ray intensity detecting step S304. After that, the X-ray absorption coefficient is calculated using the X-ray intensity, which is the number of photons of X-rays incident on the sample 120, the first transmitted X-ray intensity, and the second transmitted X-ray intensity, and the sample 120 is calculated. Determine the material of And a determination step S308 that.

また、X線検査装置200を用いたX線検査方法は、第2のX線強度検知ステップS304の後に、試料ステージ120を用いて、異なるX線光子エネルギーを有する特性X線がX線照射領域に照射される照射回数に応じて試料120を移動させて、X線照射領域を試料120における目標位置に移動させる試料移動ステップS306と、試料移動ステップS306の後に、X線強度検知部100を用いて、第3の透過X線強度を検知する第3のX線強度検知ステップS304と、第3のX線強度検知ステップS304の後に、陽極移動ステップS303を行い、X線強度検知部100を用いて、第4の透過X線強度を検知する第4のX線強度検知ステップS304とをさらに備えている。そして、判別ステップS308は、第4のX線強度検知ステップS304の後に、試料120に入射されるX線の光子数であるX線強度、第1の透過X線強度、第2の透過X線強度、第3の透過X線強度、および第4の透過X線強度を用いて、X線吸収係数を算出して試料120の材質を判別する。   Further, in the X-ray inspection method using the X-ray inspection apparatus 200, after the second X-ray intensity detection step S304, the characteristic X-ray having different X-ray photon energy is applied to the X-ray irradiation region using the sample stage 120. The sample 120 is moved according to the number of times of irradiation, and the sample moving step S306 for moving the X-ray irradiation region to the target position in the sample 120. After the sample moving step S306, the X-ray intensity detector 100 is used. Then, after the third X-ray intensity detecting step S304 for detecting the third transmitted X-ray intensity and the third X-ray intensity detecting step S304, the anode moving step S303 is performed, and the X-ray intensity detecting unit 100 is used. And a fourth X-ray intensity detection step S304 for detecting a fourth transmitted X-ray intensity. Then, in the determination step S308, after the fourth X-ray intensity detection step S304, the X-ray intensity that is the number of photons of the X-rays incident on the sample 120, the first transmitted X-ray intensity, and the second transmitted X-ray. Using the intensity, the third transmitted X-ray intensity, and the fourth transmitted X-ray intensity, the X-ray absorption coefficient is calculated to determine the material of the sample 120.

したがって、本実施の形態によれば、実施の形態1で示したX線管150を用いてデュアルエナジーX線CT解析が可能である。そして、試料120の所望の角度において、デュアルエナジーX線CT解析が可能となるため、1つの試料120の回転角度においてデュアルエナジーX線CT解析を行うよりも、試料120の解析精度を向上させることができる。なお、デュアルエナジーX線CTの画像解析法については、ここでは詳述しない。   Therefore, according to the present embodiment, dual energy X-ray CT analysis can be performed using the X-ray tube 150 shown in the first embodiment. In addition, since dual energy X-ray CT analysis can be performed at a desired angle of the sample 120, the analysis accuracy of the sample 120 can be improved as compared to performing dual energy X-ray CT analysis at the rotation angle of one sample 120. Can do. Note that the image analysis method of the dual energy X-ray CT will not be described in detail here.

図17は、本実施の形態におけるX線検査装置の変形例の構成図である。
図17で示すX線検査装置の変形例200aのX線管150aは、直線状に運動する第2変形例の陽極2bの形状の構成(図9および図10)を採用している。すなわち、第2変形例の陽極2bは、第1の陽極材22、および第2の陽極材23が並ぶ方向に沿って移動可能に、直線状のレールガイド25で支持されている。第2変形例の陽極2bは、陽極駆動部3のY軸駆動部34が駆動することによって、レールガイド25に沿って直線状の往復運動することができる。
FIG. 17 is a configuration diagram of a modification of the X-ray inspection apparatus according to the present embodiment.
The X-ray tube 150a of the modification 200a of the X-ray inspection apparatus shown in FIG. 17 adopts the configuration of the shape of the anode 2b of the second modification that moves linearly (FIGS. 9 and 10). That is, the anode 2b of the second modification is supported by the linear rail guide 25 so as to be movable along the direction in which the first anode material 22 and the second anode material 23 are arranged. The anode 2 b of the second modification can reciprocate linearly along the rail guide 25 by driving the Y-axis drive unit 34 of the anode drive unit 3.

また、X線検査装置の変形例200aにおいて、X線管ケース6、X線カメラ100、試料110、および試料ステージ120の位置関係は図15と同じである。なお、上記以外の詳細構成については、上述した実施の形態1の構成と同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。   In the modification 200a of the X-ray inspection apparatus, the positional relationship among the X-ray tube case 6, the X-ray camera 100, the sample 110, and the sample stage 120 is the same as that in FIG. Since the detailed configuration other than the above is the same as the configuration of the first embodiment described above, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

X線管150aを用いた場合も、モータ121の回転のタイミングは、図15に示す回転陽極型のX線管150を採用した時と同様である。すなわち、モータ121の回転のタイミングは、意図する陽極材のすべてにおいて、所望の透過X線画像を撮像し取得し終えたタイミングで回転するように制御されるべきである。
したがって、図15と同様に、デュアルエナジーX線CT解析が可能である。
Also when the X-ray tube 150a is used, the rotation timing of the motor 121 is the same as when the rotary anode type X-ray tube 150 shown in FIG. 15 is adopted. That is, the timing of the rotation of the motor 121 should be controlled so as to rotate at the timing at which a desired transmitted X-ray image has been captured and acquired for all of the intended anode materials.
Therefore, as in FIG. 15, dual energy X-ray CT analysis is possible.

1 陰極、 2、2’、2a、2b 陽極、 3 陽極駆動部、 4 レーザ光源、 5 2次元センサ(変位センサ)、 6 X線管ケース、 7 電源、 8 電磁レンズ、 11 陰極線、 12 白色X線、 21 インシュレータ、 22 第1の陽極材、 23 第2の陽極材、 24 第3の陽極材、25 レールガイド、 31 モータ、 32 回転軸、 33、33’ X軸駆動部、 34、34’ Y軸駆動部、 35 Z軸駆動部、 41 レーザ光、 42、42’ レーザ反射光、 61 X線窓、 90 制御装置、 100 X線カメラ、 110 試料、 120 試料ステージ、 121 モータ、122 試料固定部、150 X線管、 200、200a X線検査装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cathode, 2, 2 ', 2a, 2b Anode, 3 Anode drive part, 4 Laser light source, 5 Two-dimensional sensor (displacement sensor), 6 X-ray tube case, 7 Power supply, 8 Electromagnetic lens, 11 Cathode line, 12 White X Wire, 21 insulator, 22 first anode material, 23 second anode material, 24 third anode material, 25 rail guide, 31 motor, 32 rotating shaft, 33, 33 ′ X axis drive unit, 34, 34 ′ Y-axis drive unit, 35 Z-axis drive unit, 41 laser light, 42, 42 ′ laser reflected light, 61 X-ray window, 90 control device, 100 X-ray camera, 110 sample, 120 sample stage, 121 motor, 122 sample fixing Department, 150 X-ray tube, 200, 200a X-ray inspection apparatus.

Claims (8)

少なくとも2種類の材質の陽極材を具備し、2種類の前記材質の前記陽極材が並ぶ陽極と、
前記陽極における陰極線照射領域に陰極線を照射して、前記陽極材の前記材質に対応したX線光子エネルギーを有する特性X線を前記陰極線照射領域から発生させる陰極とを備えたX線管。
An anode material of at least two kinds of materials, and an anode in which the anode materials of two kinds of the materials are arranged;
An X-ray tube comprising: a cathode ray that irradiates a cathode ray irradiation region in the anode to generate characteristic X-rays having X-ray photon energy corresponding to the material of the anode material from the cathode ray irradiation region.
前記陽極は、第1の種類の材質の前記陽極材および第2の種類の材質の前記陽極材が並ぶ方向に前記陽極材を移動させる請求項1に記載のX線管。   The X-ray tube according to claim 1, wherein the anode moves the anode material in a direction in which the anode material of the first type material and the anode material of the second type material are arranged. 前記陰極は、第1の種類の材質の前記陽極材および第2の種類の材質の前記陽極材が並ぶ方向に前記陰極線照射領域を移動させる請求項1または請求項2に記載のX線管。   The X-ray tube according to claim 1, wherein the cathode moves the cathode ray irradiation region in a direction in which the anode material of the first type material and the anode material of the second type material are arranged. 前記陽極に接続されて前記陽極を前記陰極線照射領域に対して移動させる陽極駆動部と、
前記陰極線の焦点位置と前記陰極線照射領域の位置とのずれを検出する焦点位置検出器とをさらに備え、
前記陽極駆動部は、前記焦点位置検出器が検知した前記ずれに応じて前記陽極を移動させて、前記陰極線照射領域の位置を前記焦点位置に移動させる請求項2に記載のX線管。
An anode driving unit connected to the anode and moving the anode with respect to the cathode ray irradiation region;
A focus position detector for detecting a shift between the focus position of the cathode ray and the position of the cathode ray irradiation region;
The X-ray tube according to claim 2, wherein the anode driving unit moves the anode in accordance with the shift detected by the focus position detector, and moves the position of the cathode ray irradiation region to the focus position.
請求項2または請求項4に記載のX線管と、
前記X線管から出射されるX線が試料に照射されるX線照射領域に対して、前記試料を移動させる試料ステージとを備え、
前記試料ステージは、異なる前記X線光子エネルギーを有する前記特性X線が前記X線照射領域に照射される照射回数に応じて前記試料を移動させて、前記X線照射領域を前記試料における目標位置に移動させるX線検査装置。
X-ray tube according to claim 2 or claim 4,
A sample stage for moving the sample with respect to an X-ray irradiation region where the sample is irradiated with X-rays emitted from the X-ray tube;
The sample stage moves the sample in accordance with the number of times the X-ray irradiation region is irradiated with the characteristic X-rays having different X-ray photon energies, and moves the X-ray irradiation region to a target position in the sample. X-ray inspection device to be moved to.
前記X線管から前記X線照射領域に照射されて前記試料を透過したX線の光子数であるX線強度を透過X線強度として検知するX線強度検知部とをさらに備える請求項5に記載のX線検査装置。   6. An X-ray intensity detection unit that further detects an X-ray intensity, which is the number of photons of X-rays irradiated from the X-ray tube to the X-ray irradiation region and transmitted through the sample, as transmitted X-ray intensity. The X-ray inspection apparatus described. 請求項6に記載のX線検査装置において、
前記X線強度検知部を用いて、第1の透過X線強度を検知する第1のX線強度検知ステップと、
前記第1のX線強度検知ステップの後に、前記陰極線照射領域に対応する前記陽極材の材質の種類に応じて前記陽極材を移動させて、前記陽極における前記陰極線照射領域の位置を移動させる陽極移動ステップと、
前記陽極移動ステップの後に、前記X線強度検知部を用いて、第2の透過X線強度を検知する第2のX線強度検知ステップと、
前記第2のX線強度検知ステップの後に、前記試料に入射されるX線の光子数であるX線強度、前記第1の透過X線強度、および前記第2の透過X線強度を用いて、X線吸収係数を算出して前記試料の材質を判別する判別ステップとを備えたX線検査方法。
The X-ray inspection apparatus according to claim 6,
A first X-ray intensity detection step of detecting a first transmitted X-ray intensity using the X-ray intensity detector;
After the first X-ray intensity detection step, the anode is moved according to the type of the material of the anode material corresponding to the cathode ray irradiation region, and the anode moving the position of the cathode ray irradiation region in the anode is moved. A moving step;
A second X-ray intensity detection step of detecting a second transmitted X-ray intensity using the X-ray intensity detector after the anode moving step;
After the second X-ray intensity detection step, the X-ray intensity, which is the number of photons of X-rays incident on the sample, the first transmitted X-ray intensity, and the second transmitted X-ray intensity are used. And a determination step of determining an X-ray absorption coefficient to determine the material of the sample.
前記第2のX線強度検知ステップの後に、前記試料ステージを用いて、異なる前記X線光子エネルギーを有する前記特性X線が前記X線照射領域に照射される照射回数に応じて前記試料を移動させて、前記X線照射領域を前記試料における目標位置に移動させる試料移動ステップと、
前記試料移動ステップの後に、前記X線強度検知部を用いて、第3の透過X線強度を検知する第3のX線強度検知ステップと、
前記第3のX線強度検知ステップの後に、前記陽極移動ステップを行い、前記X線強度検知部を用いて、第4の透過X線強度を検知する第4のX線強度検知ステップとをさらに備え、
前記判別ステップは、前記第4のX線強度検知ステップの後に、前記試料に入射されるX線の光子数であるX線強度、前記第1の透過X線強度、前記第2の透過X線強度、前記第3の透過X線強度、および前記第4の透過X線強度を用いて、X線吸収係数を算出して前記試料の材質を判別する請求項7に記載のX線検査方法。
After the second X-ray intensity detection step, the sample stage is moved using the sample stage according to the number of times of irradiation of the X-ray irradiation region with the characteristic X-ray having the different X-ray photon energy. A sample moving step for moving the X-ray irradiation region to a target position in the sample;
A third X-ray intensity detecting step for detecting a third transmitted X-ray intensity using the X-ray intensity detecting unit after the sample moving step;
A fourth X-ray intensity detection step of performing the anode movement step after the third X-ray intensity detection step, and detecting a fourth transmitted X-ray intensity using the X-ray intensity detection unit; Prepared,
In the determination step, after the fourth X-ray intensity detection step, the X-ray intensity that is the number of photons of the X-rays incident on the sample, the first transmitted X-ray intensity, and the second transmitted X-ray The X-ray inspection method according to claim 7, wherein an X-ray absorption coefficient is calculated using the intensity, the third transmitted X-ray intensity, and the fourth transmitted X-ray intensity to determine the material of the sample.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117679061A (en) * 2024-02-02 2024-03-12 赛诺威盛科技(北京)股份有限公司 Method and device for tracking X-ray focus movement in real time

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