JP3481186B2 - Ｘ線発生器、ｘ線検査装置およびｘ線発生方法 - Google Patents
Ｘ線発生器、ｘ線検査装置およびｘ線発生方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線発生器、Ｘ線
検査装置およびＸ線発生方法に係り、さらに詳しくは、
自動焦点機能を具備する新規なＸ線発生器、Ｘ線検査装
置およびＸ線発生方法に関する。
検査装置およびＸ線発生方法に係り、さらに詳しくは、
自動焦点機能を具備する新規なＸ線発生器、Ｘ線検査装
置およびＸ線発生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｘ線発生器は、たとえばＸ線検査装置の
Ｘ線発生源として用いられている。Ｘ線検査装置として
は、たとえば特開平７−２６０７１３号公報に示すよう
に、収束電子ビームを透過形薄膜のターゲットに照射す
ることで得られた微小焦点サイズのＸ線を試料に照射
し、その透過Ｘ線を幾何学的に拡大投影した画像をＸ線
像センサで撮像するＸ線検査装置が知られている。
Ｘ線発生源として用いられている。Ｘ線検査装置として
は、たとえば特開平７−２６０７１３号公報に示すよう
に、収束電子ビームを透過形薄膜のターゲットに照射す
ることで得られた微小焦点サイズのＸ線を試料に照射
し、その透過Ｘ線を幾何学的に拡大投影した画像をＸ線
像センサで撮像するＸ線検査装置が知られている。
【０００３】このようなＸ線検査装置に用いられる従来
のＸ線発生器では、管電圧を変化させる都度、収束コイ
ルを手動で調整し、電子ビームのターゲットへのフォー
カシングを行っている。あるいは、予め調整済み電流値
を記憶させておき、その値を呼び出すことによりフォー
カシングさせている。
のＸ線発生器では、管電圧を変化させる都度、収束コイ
ルを手動で調整し、電子ビームのターゲットへのフォー
カシングを行っている。あるいは、予め調整済み電流値
を記憶させておき、その値を呼び出すことによりフォー
カシングさせている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いずれ
も人為的な操作を必要とするため、準備に時間がかかる
という課題を有する。さらに、電子ビームのターゲット
へのフォーカシング調整精度には、操作者の個人差が大
きく影響し、必ずしも安定したフォーカシングを得るこ
とができない。
も人為的な操作を必要とするため、準備に時間がかかる
という課題を有する。さらに、電子ビームのターゲット
へのフォーカシング調整精度には、操作者の個人差が大
きく影響し、必ずしも安定したフォーカシングを得るこ
とができない。
【０００５】本発明は、このような実状に鑑みてなさ
れ、Ｘ線を発生させるための電子ビームなどのエネルギ
ービームを、ターゲットに対して自動的にフォーカシン
グすることが可能なＸ線発生器、Ｘ線検査装置およびＸ
線発生方法を提供することを目的とする。
れ、Ｘ線を発生させるための電子ビームなどのエネルギ
ービームを、ターゲットに対して自動的にフォーカシン
グすることが可能なＸ線発生器、Ｘ線検査装置およびＸ
線発生方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｘ線管発生器
に自動焦点機能を具備させる包括的な新技術に関するも
のである。本発明者は、電子ビームなどのエネルギービ
ームの収束状態がＸ線管ターゲットの表面温度と密接な
関係を持つことに着目し、その温度変化をリアル・タイ
ムで計測し、収束コイルの電流値を自動制御せしめるこ
とにより、上記目的を達成することを見出し、本発明を
完成させるに至った。本発明は、次世代Ｘ線管の開発並
びに製品化に対して、画期的な新技術を提供し得るもの
である。
に自動焦点機能を具備させる包括的な新技術に関するも
のである。本発明者は、電子ビームなどのエネルギービ
ームの収束状態がＸ線管ターゲットの表面温度と密接な
関係を持つことに着目し、その温度変化をリアル・タイ
ムで計測し、収束コイルの電流値を自動制御せしめるこ
とにより、上記目的を達成することを見出し、本発明を
完成させるに至った。本発明は、次世代Ｘ線管の開発並
びに製品化に対して、画期的な新技術を提供し得るもの
である。
【０００７】すなわち、本発明に係るＸ線発生器は、エ
ネルギービーム発生源と、前記エネルギービーム発生源
から発生するエネルギービームが照射されることにより
Ｘ線を発生するターゲットと、前記エネルギービーム発
生源から前記ターゲットへ向かうエネルギービームを収
束させる収束レンズと、前記ターゲットにおける前記エ
ネルギービームの照射近傍の温度を検出する温度センサ
と、前記温度センサにより検出された温度信号に基づ
き、前記収束レンズによる前記エネルギービームのター
ゲットへの収束度合を制御する制御装置とを有する。
ネルギービーム発生源と、前記エネルギービーム発生源
から発生するエネルギービームが照射されることにより
Ｘ線を発生するターゲットと、前記エネルギービーム発
生源から前記ターゲットへ向かうエネルギービームを収
束させる収束レンズと、前記ターゲットにおける前記エ
ネルギービームの照射近傍の温度を検出する温度センサ
と、前記温度センサにより検出された温度信号に基づ
き、前記収束レンズによる前記エネルギービームのター
ゲットへの収束度合を制御する制御装置とを有する。
【０００８】前記エネルギービーム発生源は、たとえば
電子ビーム発生源である。前記ターゲットとしては、特
に限定されないが、たとえばタングステン層とベリリウ
ム層とを含む。ターゲットとしては、特に限定されず、
透過型ターゲットおよび反射型ターゲットがある。
電子ビーム発生源である。前記ターゲットとしては、特
に限定されないが、たとえばタングステン層とベリリウ
ム層とを含む。ターゲットとしては、特に限定されず、
透過型ターゲットおよび反射型ターゲットがある。
【０００９】透過型ターゲットは、ターゲットの表面に
エネルギービームが照射され、その背面からＸ線を放射
する。透過型ターゲットの具体的な構造としては、特に
限定されないが、Ｘ線透過性能のよい薄いベリリウム
（Ｂｅ）金属基板（ベリリウム層）上にタングステン
（Ｗ）の薄膜（タングステン層）が形成されているもの
が例示できる。反射型ターゲットは、ターゲットの表面
にエネルギービームが照射され、その照射表面からＸ線
を放射する。反射型ターゲットとしては、銅製ターゲッ
ト基板上にタングステン金属層が形成されているものが
例示できる。
エネルギービームが照射され、その背面からＸ線を放射
する。透過型ターゲットの具体的な構造としては、特に
限定されないが、Ｘ線透過性能のよい薄いベリリウム
（Ｂｅ）金属基板（ベリリウム層）上にタングステン
（Ｗ）の薄膜（タングステン層）が形成されているもの
が例示できる。反射型ターゲットは、ターゲットの表面
にエネルギービームが照射され、その照射表面からＸ線
を放射する。反射型ターゲットとしては、銅製ターゲッ
ト基板上にタングステン金属層が形成されているものが
例示できる。
【００１０】前記収束レンズは、たとえば収束コイルで
ある。前記制御装置は、前記温度センサにより検出され
た温度の時間微分に基づき、前記収束コイルに与える電
流値を制御することが好ましい。
ある。前記制御装置は、前記温度センサにより検出され
た温度の時間微分に基づき、前記収束コイルに与える電
流値を制御することが好ましい。
【００１１】前記ターゲットは、所定パターンの第１金
属層と、前記第１金属層に対して絶縁層に形成された温
接点を通して接続される所定パターンの第２金属層とを
含み、前記第１金属層と第２金属層とで構成される熱電
対型温度センサを一体化してあることが好ましい。
属層と、前記第１金属層に対して絶縁層に形成された温
接点を通して接続される所定パターンの第２金属層とを
含み、前記第１金属層と第２金属層とで構成される熱電
対型温度センサを一体化してあることが好ましい。
【００１２】ただし、本発明では、温度センサとして
は、特に限定されず、接触式温度センサでも、非接触式
温度センサであっても良い。接触式温度センサとして
は、ゼーベック効果を応用した、いわゆる熱電対（Ｔｈ
ｅｒｍｏ Ｃｏｕｐｌｅ）が例示される。この熱電対の
測温接点をターゲット表面の焦点近傍に接触配置するこ
とが好ましい。測温接点の接触位置により対象物の温度
値は異なるが、管電圧の幅広い範囲にまで適用させるた
めには、高温域まで使用可能なＲタイプ（白金−白金・
ロジウム系）の熱電対がよい。また、その熱電対を構成
する素線の接点部は絶縁タイプ、露出タイプいずれでも
よいが、いずれにせよ、本来の温度絶対値を激しく攪乱
しない熱容量の小さい形状・サイズの接点部構造の熱電
対が好ましい。
は、特に限定されず、接触式温度センサでも、非接触式
温度センサであっても良い。接触式温度センサとして
は、ゼーベック効果を応用した、いわゆる熱電対（Ｔｈ
ｅｒｍｏ Ｃｏｕｐｌｅ）が例示される。この熱電対の
測温接点をターゲット表面の焦点近傍に接触配置するこ
とが好ましい。測温接点の接触位置により対象物の温度
値は異なるが、管電圧の幅広い範囲にまで適用させるた
めには、高温域まで使用可能なＲタイプ（白金−白金・
ロジウム系）の熱電対がよい。また、その熱電対を構成
する素線の接点部は絶縁タイプ、露出タイプいずれでも
よいが、いずれにせよ、本来の温度絶対値を激しく攪乱
しない熱容量の小さい形状・サイズの接点部構造の熱電
対が好ましい。
【００１３】非接触式温度センサとしては、たとえば測
温対象物より放射される赤外線（波長領域：０．８μｍ
〜１０００μｍ）をレンズで集光しサーモパイル温接点
にて検知する、いわゆる赤外放射温度計が例示される。
温対象物より放射される赤外線（波長領域：０．８μｍ
〜１０００μｍ）をレンズで集光しサーモパイル温接点
にて検知する、いわゆる赤外放射温度計が例示される。
【００１４】本発明に係るＸ線検査装置は、上述したＸ
線発生器と、前記Ｘ線発生器から被検査対象物に照射さ
れたＸ線の透過光の画像を検出するＸ線検出面を持ち、
前記Ｘ線発生部と被検査対象物とＸ線検出面との位置関
係に基づき決定される拡大倍率で、前記被検査対象物の
要部を拡大して画像を検出するＸ線像センサと、を有す
る。
線発生器と、前記Ｘ線発生器から被検査対象物に照射さ
れたＸ線の透過光の画像を検出するＸ線検出面を持ち、
前記Ｘ線発生部と被検査対象物とＸ線検出面との位置関
係に基づき決定される拡大倍率で、前記被検査対象物の
要部を拡大して画像を検出するＸ線像センサと、を有す
る。
【００１５】本発明に係るＸ線発生方法は、ターゲット
におけるエネルギービームの照射近傍の温度を検出する
工程と、検出された温度信号に基づき、収束レンズによ
る前記エネルギービームのターゲットへの収束度合を制
御しつつ、前記エネルギービームをターゲットに照射す
ることによりＸ線を発生させる工程とを有する。
におけるエネルギービームの照射近傍の温度を検出する
工程と、検出された温度信号に基づき、収束レンズによ
る前記エネルギービームのターゲットへの収束度合を制
御しつつ、前記エネルギービームをターゲットに照射す
ることによりＸ線を発生させる工程とを有する。
【００１６】
【作用】一般に、高エネルギーのエネルギービーム（電
子ビーム）が固体（ターゲット）に衝突すると、そのエ
ネルギーの大半は熱エネルギーに変換され、ごく一部の
エネルギーのみがＸ線の発生に寄与する。その際、ター
ゲット物質自身の温度上昇を伴うが、エネルギービーム
の収束度、すなわち、焦点径の大・小によって、ターゲ
ットにおける照射部分が低温度あるいは高温度となる。
この特性を応用し、ターゲット温度（Ｔ）をリアル・タ
イムで測温し、そのピーク温度（Ｔｐ）をサーチし、収
束レンズ（収束コイルあるいは焦点コイル）の電流制御
を行うことにより、フォーカシングを最適調整すること
ができる。
子ビーム）が固体（ターゲット）に衝突すると、そのエ
ネルギーの大半は熱エネルギーに変換され、ごく一部の
エネルギーのみがＸ線の発生に寄与する。その際、ター
ゲット物質自身の温度上昇を伴うが、エネルギービーム
の収束度、すなわち、焦点径の大・小によって、ターゲ
ットにおける照射部分が低温度あるいは高温度となる。
この特性を応用し、ターゲット温度（Ｔ）をリアル・タ
イムで測温し、そのピーク温度（Ｔｐ）をサーチし、収
束レンズ（収束コイルあるいは焦点コイル）の電流制御
を行うことにより、フォーカシングを最適調整すること
ができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を、図面に示す実施
形態に基づき説明する。図１は本発明の１実施形態に係
るＸ線発生器の原理図、図２は本発明の１実施形態に係
るＸ線発生器における自動焦点装置のブロック図、図３
は検出温度と収束コイルの電流との関係の一例を示すグ
ラフ、図４は接触式センサによるターゲットの温度計測
の一例を示す概略図、図５（Ａ）および（Ｂ）は接触式
センサによるターゲットの温度計測の他の例を示す概略
断面図、図６は非接触式センサによるターゲットの温度
計測の一例を示す概略図、図７は本発明の１実施形態に
係るＸ線検査装置の概略図、図８は本発明の他の実施形
態に係るＸ線検査装置の概略図である。
形態に基づき説明する。図１は本発明の１実施形態に係
るＸ線発生器の原理図、図２は本発明の１実施形態に係
るＸ線発生器における自動焦点装置のブロック図、図３
は検出温度と収束コイルの電流との関係の一例を示すグ
ラフ、図４は接触式センサによるターゲットの温度計測
の一例を示す概略図、図５（Ａ）および（Ｂ）は接触式
センサによるターゲットの温度計測の他の例を示す概略
断面図、図６は非接触式センサによるターゲットの温度
計測の一例を示す概略図、図７は本発明の１実施形態に
係るＸ線検査装置の概略図、図８は本発明の他の実施形
態に係るＸ線検査装置の概略図である。
【００１８】第１実施形態
図１に示すように、本発明の１実施形態に係るＸ線発生
装置２は、エネルギービーム発生源としてのカソード４
と、カソード４から発生された電子ビーム５２が照射さ
れることによりＸ線を発生するターゲット８と、ターゲ
ット８へ向かう電子ビーム５２を収束させる収束レンズ
としての収束コイル６とを有する。
装置２は、エネルギービーム発生源としてのカソード４
と、カソード４から発生された電子ビーム５２が照射さ
れることによりＸ線を発生するターゲット８と、ターゲ
ット８へ向かう電子ビーム５２を収束させる収束レンズ
としての収束コイル６とを有する。
【００１９】カソード４はヘアピン状フィラメントで構
成してあり、電圧を印加することにより電子ビームを発
生可能になっている。収束コイル６は、中心部を通過す
る電子ビームを、ターゲット８の表面に収束させるもの
である。収束コイル６へ印加される電流が大きすぎる場
合には、ターゲット８の表面よりも手前で電子ビームが
焦点を結ぶことになり（図１中の符号５２ａ）、電流が
小さすぎる場合には、ターゲット８を通り越して焦点を
結ぶことになる（図１中の符号５２ｂ）。
成してあり、電圧を印加することにより電子ビームを発
生可能になっている。収束コイル６は、中心部を通過す
る電子ビームを、ターゲット８の表面に収束させるもの
である。収束コイル６へ印加される電流が大きすぎる場
合には、ターゲット８の表面よりも手前で電子ビームが
焦点を結ぶことになり（図１中の符号５２ａ）、電流が
小さすぎる場合には、ターゲット８を通り越して焦点を
結ぶことになる（図１中の符号５２ｂ）。
【００２０】ターゲット８は、たとえばＸ線透過性能の
よい薄いベリリウム（Ｂｅ）金属基板（ベリリウム層１
２）上にタングステン（Ｗ）の薄膜（タングステン層１
０）が形成されているものである。ターゲット８の形状
は、特に限定されないが、本実施形態では、円盤状であ
る。タングステン層１０の略中心表面に電子ビーム５２
が焦点１６を結ぶことにより、ベリリウム層１２側から
Ｘ線を放射するようになっている。
よい薄いベリリウム（Ｂｅ）金属基板（ベリリウム層１
２）上にタングステン（Ｗ）の薄膜（タングステン層１
０）が形成されているものである。ターゲット８の形状
は、特に限定されないが、本実施形態では、円盤状であ
る。タングステン層１０の略中心表面に電子ビーム５２
が焦点１６を結ぶことにより、ベリリウム層１２側から
Ｘ線を放射するようになっている。
【００２１】ターゲット８の表面近傍には、できる限り
ターゲットの焦点位置の近くに、温度センサ１４が配置
してあり、ターゲット８における焦点位置付近の温度を
検出可能になっている。
ターゲットの焦点位置の近くに、温度センサ１４が配置
してあり、ターゲット８における焦点位置付近の温度を
検出可能になっている。
【００２２】電子ビームがターゲット８の表面に衝突す
ると、個々の電子はターゲット表面からターゲット内部
へ向かって個々の原子と衝突を繰り返しながら侵入し、
ある深さで全エネルギーを失ってその運動を停止する。
その侵入深さは電子ビームの加速エネルギーに依存す
る。ターゲット物質の表面側ほど発熱量が大きいと考え
てよいが、表面から内部に及んで発生する全放熱量によ
る温度の時間的な変化（ｄＴ／ｄｔ）を表面付近で検知
することにより、収束コイルに与える最適条件を瞬時に
探索できる。この場合、熱伝導・熱輻射現象を伴うため
焦点中心からその近傍、さらに遠方に向かう急激な温度
勾配が形成される。従って、温度センサ１４を設置すべ
き位置は、できる限り電子ビームが照射する焦点位置近
傍であることが好ましい。
ると、個々の電子はターゲット表面からターゲット内部
へ向かって個々の原子と衝突を繰り返しながら侵入し、
ある深さで全エネルギーを失ってその運動を停止する。
その侵入深さは電子ビームの加速エネルギーに依存す
る。ターゲット物質の表面側ほど発熱量が大きいと考え
てよいが、表面から内部に及んで発生する全放熱量によ
る温度の時間的な変化（ｄＴ／ｄｔ）を表面付近で検知
することにより、収束コイルに与える最適条件を瞬時に
探索できる。この場合、熱伝導・熱輻射現象を伴うため
焦点中心からその近傍、さらに遠方に向かう急激な温度
勾配が形成される。従って、温度センサ１４を設置すべ
き位置は、できる限り電子ビームが照射する焦点位置近
傍であることが好ましい。
【００２３】温度センサ１４による検出温度と、収束コ
イル６への駆動電流との関係を図３に示す。収束コイル
への駆動電流値が低い場合には、図１中の符号５２ｂで
示すように、ターゲット８を超えた位置で電子ビームの
焦点を結ぶ。このため、ターゲット８へは電子ビームが
デフォーカスの状態で照射され、温度センサ１４による
検出温度は低い。また、収束コイルへの駆動電流値が高
すぎる場合には、図１中の５２ａで示すように、ターゲ
ットの手前で電子ビームの焦点を結び、これまた、ター
ゲット８へは電子ビームがデフォーカスの状態で照射さ
れ、温度センサ１４による検出温度は低くなる。このた
め、図３に示すように、検出温度のピーク温度Ｔｐをサ
ーチすることで、収束コイル６への最適な駆動電流値Ｉ
ｐを選択することが可能になり、その駆動電流Ｉｐの時
に、電子ビームがターゲットに対してジャストフォーカ
スで照射され、ターゲット表面での焦点径が最小になる
ことが予想できる。
イル６への駆動電流との関係を図３に示す。収束コイル
への駆動電流値が低い場合には、図１中の符号５２ｂで
示すように、ターゲット８を超えた位置で電子ビームの
焦点を結ぶ。このため、ターゲット８へは電子ビームが
デフォーカスの状態で照射され、温度センサ１４による
検出温度は低い。また、収束コイルへの駆動電流値が高
すぎる場合には、図１中の５２ａで示すように、ターゲ
ットの手前で電子ビームの焦点を結び、これまた、ター
ゲット８へは電子ビームがデフォーカスの状態で照射さ
れ、温度センサ１４による検出温度は低くなる。このた
め、図３に示すように、検出温度のピーク温度Ｔｐをサ
ーチすることで、収束コイル６への最適な駆動電流値Ｉ
ｐを選択することが可能になり、その駆動電流Ｉｐの時
に、電子ビームがターゲットに対してジャストフォーカ
スで照射され、ターゲット表面での焦点径が最小になる
ことが予想できる。
【００２４】「焦点径の自動調整」のためには、温度セ
ンサ１４により、温度の絶対値そのものを正確に計測す
ることよりも、温度の変化を精度よく、かつ高感度（高
速応答）でとらえ、温度の時間変化ｄＴ／ｄｔが０に近
くなる条件（温度が極大値Ｔｐとなる条件）をサーチす
ることが重要となる。
ンサ１４により、温度の絶対値そのものを正確に計測す
ることよりも、温度の変化を精度よく、かつ高感度（高
速応答）でとらえ、温度の時間変化ｄＴ／ｄｔが０に近
くなる条件（温度が極大値Ｔｐとなる条件）をサーチす
ることが重要となる。
【００２５】具体的には、図２に示すように、焦点１６
の近くの温度を温度センサ１４により検出し、その温度
の時間変化ｄＴ／ｄｔを、制御装置３０が演算し、その
ｄＴ／ｄｔが０に近づくように、カソード４および収束
コイル６を、フィードバック制御する。
の近くの温度を温度センサ１４により検出し、その温度
の時間変化ｄＴ／ｄｔを、制御装置３０が演算し、その
ｄＴ／ｄｔが０に近づくように、カソード４および収束
コイル６を、フィードバック制御する。
【００２６】なお、高エネルギーの電子ビームがターゲ
ット表面上の微小域に収束され照射されると、局部的に
著しく加熱されて温度上昇をきたす（電子ビーム照射損
傷）。その結果、二層構造のターゲット自身が軟化、変
形したり、あるいはピンホールが形成されてしまうおそ
れがある。タングステン（Ｗ）、ベリリウム（Ｂｅ）の
融点は、それぞれ３，３８７℃および１，２７８℃であ
り、従って、これらの損傷は、主として低融点のベリリ
ウムの軟化・溶解によるもの、と考えてよい。
ット表面上の微小域に収束され照射されると、局部的に
著しく加熱されて温度上昇をきたす（電子ビーム照射損
傷）。その結果、二層構造のターゲット自身が軟化、変
形したり、あるいはピンホールが形成されてしまうおそ
れがある。タングステン（Ｗ）、ベリリウム（Ｂｅ）の
融点は、それぞれ３，３８７℃および１，２７８℃であ
り、従って、これらの損傷は、主として低融点のベリリ
ウムの軟化・溶解によるもの、と考えてよい。
【００２７】電子ビーム照射損傷を少なくする観点から
は、検出温度が極大値Ｔｐとなる位置から多少ずらした
位置で、電子ビームがターゲット８の表面に照射するよ
うにしても良い。すなわち、Ｔｐ−ΔＴ、すなわちＩａ
±ΔＩとなるように、図２に示す制御装置２０が収束コ
イル６への駆動電流を制御しても良い。消費電力の低減
の観点からは、Ｉａ−ΔＩを目標として制御装置２０に
よるフィードバック制御を行うことが好ましい。なお、
ΔＴおよびΔＩは、実験などにより定められる０以上の
定数である。
は、検出温度が極大値Ｔｐとなる位置から多少ずらした
位置で、電子ビームがターゲット８の表面に照射するよ
うにしても良い。すなわち、Ｔｐ−ΔＴ、すなわちＩａ
±ΔＩとなるように、図２に示す制御装置２０が収束コ
イル６への駆動電流を制御しても良い。消費電力の低減
の観点からは、Ｉａ−ΔＩを目標として制御装置２０に
よるフィードバック制御を行うことが好ましい。なお、
ΔＴおよびΔＩは、実験などにより定められる０以上の
定数である。
【００２８】図４に示すように、本実施形態では、温度
センサ１４として、ゼーベック効果を応用した、いわゆ
る熱電対（Ｔｈｅｒｍｏ Ｃｏｕｐｌｅ）１４ａを用い
ている。接触位置により対象物の温度値は異なるが、管
電圧の幅広い範囲、従って高温域まで使用可能なＲタイ
プ（白金−白金・ロジウム系）の熱電対がよい。また、
その素線の接点部は絶縁タイプ、露出タイプいずれでも
よいが、いずれにせよ、本来の温度絶対値を激しく攪乱
しない熱容量の小さい形状・サイズの接点部構造のもの
であればよい。熱電対１４ａの測温接点をターゲット表
面の焦点近傍に接触配置する。
センサ１４として、ゼーベック効果を応用した、いわゆ
る熱電対（Ｔｈｅｒｍｏ Ｃｏｕｐｌｅ）１４ａを用い
ている。接触位置により対象物の温度値は異なるが、管
電圧の幅広い範囲、従って高温域まで使用可能なＲタイ
プ（白金−白金・ロジウム系）の熱電対がよい。また、
その素線の接点部は絶縁タイプ、露出タイプいずれでも
よいが、いずれにせよ、本来の温度絶対値を激しく攪乱
しない熱容量の小さい形状・サイズの接点部構造のもの
であればよい。熱電対１４ａの測温接点をターゲット表
面の焦点近傍に接触配置する。
【００２９】第２実施形態
図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、本実施形態で
は、ターゲット８ａの内部に、温度センサを一体化して
ある以外は、前記第１実施形態と同様である。
は、ターゲット８ａの内部に、温度センサを一体化して
ある以外は、前記第１実施形態と同様である。
【００３０】本実施形態のターゲット８ａは、タングス
テン層１０ａと、第１金属パターン層３０と、第２金属
パターン層３２と、ベリリウム層１２ａと、これら層の
間に介在される絶縁層３４とを有する。このターゲット
８ａは、２層構造をもつ通常の透過型Ｘ線管ターゲット
に対して、５層構造を持つ中間層を半導体リソグラフィ
ー技術を応用して形成することができる。すなわち、こ
のターゲット８ａは、Ｗ層１０ａ／絶縁層３４／第１金
属パターン層３０／絶縁層３４／第２金属パターン層３
２／絶縁層３４／Ｂｅ層１２ａの合計７層の層構造を持
つ。
テン層１０ａと、第１金属パターン層３０と、第２金属
パターン層３２と、ベリリウム層１２ａと、これら層の
間に介在される絶縁層３４とを有する。このターゲット
８ａは、２層構造をもつ通常の透過型Ｘ線管ターゲット
に対して、５層構造を持つ中間層を半導体リソグラフィ
ー技術を応用して形成することができる。すなわち、こ
のターゲット８ａは、Ｗ層１０ａ／絶縁層３４／第１金
属パターン層３０／絶縁層３４／第２金属パターン層３
２／絶縁層３４／Ｂｅ層１２ａの合計７層の層構造を持
つ。
【００３１】第１金属パターン層３０および第２金属パ
ターン層３２には、熱電対を構成する任意の線状パター
ン３０ａおよび３０ｂが形成され、これらは、間に介在
される絶縁層３４に形成してあるコンタクトホールに埋
め込まれた温接点３６および冷接点３８にて接続してあ
る。温接点３６は、電子ビームの焦点位置の直下位置と
なるように配置してある。
ターン層３２には、熱電対を構成する任意の線状パター
ン３０ａおよび３０ｂが形成され、これらは、間に介在
される絶縁層３４に形成してあるコンタクトホールに埋
め込まれた温接点３６および冷接点３８にて接続してあ
る。温接点３６は、電子ビームの焦点位置の直下位置と
なるように配置してある。
【００３２】第１金属パターン層３０および第２金属パ
ターン層３２は、相互に異なる金属で構成してあり、こ
れらのパターンが接点３６および３８を介して接続する
ことにより、温度センサとしての熱電対を構成する。
ターン層３２は、相互に異なる金属で構成してあり、こ
れらのパターンが接点３６および３８を介して接続する
ことにより、温度センサとしての熱電対を構成する。
【００３３】各絶縁層３４の材質および層厚さは、それ
らの上下層を電気的に完全に絶縁し得る条件を満足すれ
ば、特に限定されない。各絶縁層３４は、例えば、半導
体製造工程でよく使用されるシリコン酸化膜（ＳｉＯ
２ ）やシリコン窒化膜（Ｓｉ ３ Ｎ４ ）で構成さ
れ、これらは物理蒸着法（ＰＶＤ）または化学蒸着法
（ＣＶＤ）により成膜することができる。
らの上下層を電気的に完全に絶縁し得る条件を満足すれ
ば、特に限定されない。各絶縁層３４は、例えば、半導
体製造工程でよく使用されるシリコン酸化膜（ＳｉＯ
２ ）やシリコン窒化膜（Ｓｉ ３ Ｎ４ ）で構成さ
れ、これらは物理蒸着法（ＰＶＤ）または化学蒸着法
（ＣＶＤ）により成膜することができる。
【００３４】また、２種の第１金属パターン層３０およ
び第２金属パターン層３２の接合部、すなわち測温接点
部（温接点３６、冷接点３８）と、温接点３６とタング
ステン層１０ａとの接合部を形成するには、マスク・窓
開明け技術により２層間のコンタクト・ホール形成を行
い、上層の成膜時に電気的導通をとればよい。
び第２金属パターン層３２の接合部、すなわち測温接点
部（温接点３６、冷接点３８）と、温接点３６とタング
ステン層１０ａとの接合部を形成するには、マスク・窓
開明け技術により２層間のコンタクト・ホール形成を行
い、上層の成膜時に電気的導通をとればよい。
【００３５】ここで、温接点３６は、電子ビームがフォ
ーカシングするターゲット中心の近傍に配置するが、冷
接点３８は、ターゲット８ａの周辺部としてある。な
お、冷接点３８は、第１金属層３０および第２金属層３
２の各層よりリード線を設けて、ターゲット８ａの外部
に配置しても良い。タングステン層１０ａの最表面層
は、Ｘ線発生効率に及ぼす表面形状状態をも考慮して、
必要に応じて平坦化処理を施すことが好ましい。
ーカシングするターゲット中心の近傍に配置するが、冷
接点３８は、ターゲット８ａの周辺部としてある。な
お、冷接点３８は、第１金属層３０および第２金属層３
２の各層よりリード線を設けて、ターゲット８ａの外部
に配置しても良い。タングステン層１０ａの最表面層
は、Ｘ線発生効率に及ぼす表面形状状態をも考慮して、
必要に応じて平坦化処理を施すことが好ましい。
【００３６】本実施形態では、温度センサがターゲット
８ａの内部に一体化してあるために、別途、温度センサ
を取り付ける必要が無く、Ｘ線発生器の構造を単純化す
ることができる。
８ａの内部に一体化してあるために、別途、温度センサ
を取り付ける必要が無く、Ｘ線発生器の構造を単純化す
ることができる。
【００３７】第３実施形態
図６に示すように、本実施形態では、温度センサとし
て、非接触式のいわゆる赤外放射温度計１４ｂを用いる
以外は、前記第１実施形態と同様である。
て、非接触式のいわゆる赤外放射温度計１４ｂを用いる
以外は、前記第１実施形態と同様である。
【００３８】本実施形態の温度計１４ｂは、測温対象物
であるターゲット８より放射される赤外線（波長領域：
０．８μｍ〜１０００μｍ）をレンズ集光し、サーモパ
イル温接点にて検知する、いわゆる赤外放射温度計であ
る。この温度計１４ｂは、あらゆる外部攪乱要因（光、
雰囲気ガス流、ダスト等）を考慮して、電子ビーム照射
を受ける微小表面エリアにできる限り近接していること
が望ましい。
であるターゲット８より放射される赤外線（波長領域：
０．８μｍ〜１０００μｍ）をレンズ集光し、サーモパ
イル温接点にて検知する、いわゆる赤外放射温度計であ
る。この温度計１４ｂは、あらゆる外部攪乱要因（光、
雰囲気ガス流、ダスト等）を考慮して、電子ビーム照射
を受ける微小表面エリアにできる限り近接していること
が望ましい。
【００３９】しかし、この赤外放射温度計１４ｂを用い
て温度を検出する方法は距離的制約が少ないため、直進
行路さえ確保すれば、その配置には自由度が高い。この
温度計による方法では、反射型ターゲットおよび透過型
ターゲットのいずれのターゲットに対しても、ターゲッ
ト表面から放射する赤外線をとらえねばならない。従っ
て、Ｘ線発生器の製造段階で、Ｘ線管発生装置内部の最
適位置に温度センサ１４ｂを内蔵しておくことが必要で
ある。
て温度を検出する方法は距離的制約が少ないため、直進
行路さえ確保すれば、その配置には自由度が高い。この
温度計による方法では、反射型ターゲットおよび透過型
ターゲットのいずれのターゲットに対しても、ターゲッ
ト表面から放射する赤外線をとらえねばならない。従っ
て、Ｘ線発生器の製造段階で、Ｘ線管発生装置内部の最
適位置に温度センサ１４ｂを内蔵しておくことが必要で
ある。
【００４０】第４実施形態
図８に示す本実施形態に係るＸ線検査装置４０は、上述
したいずれかの実施形態において原理的に説明したＸ線
発生器を有するものであり、被検査対象物６０のＸ線透
視拡大画像を得ることができる。
したいずれかの実施形態において原理的に説明したＸ線
発生器を有するものであり、被検査対象物６０のＸ線透
視拡大画像を得ることができる。
【００４１】本実施形態のＸ線検査装置４０は、電子ビ
ームを発生するカソード４と、電子ビームを引き出すグ
リッド４４と、電子ビームを加速するアノード４６と、
電子ビームの調整を行うアライメント用コイル５０と、
電子ビーム５２を収束させる収束コイル６と、収束され
た電子ビームが照射されてＸ線６２を発生するターゲッ
ト８とを有する。なお、図７において、符号４８は仮想
焦点位置を示し、符号５４は磁気ギャップを示す。ケー
シング４２の内部は、電子ビームの通路であり、密閉さ
れ、図示省略してある真空ポンプなどで真空に保たれて
いる。
ームを発生するカソード４と、電子ビームを引き出すグ
リッド４４と、電子ビームを加速するアノード４６と、
電子ビームの調整を行うアライメント用コイル５０と、
電子ビーム５２を収束させる収束コイル６と、収束され
た電子ビームが照射されてＸ線６２を発生するターゲッ
ト８とを有する。なお、図７において、符号４８は仮想
焦点位置を示し、符号５４は磁気ギャップを示す。ケー
シング４２の内部は、電子ビームの通路であり、密閉さ
れ、図示省略してある真空ポンプなどで真空に保たれて
いる。
【００４２】ターゲット８は透過型ターゲットであり、
ターゲット８の表面に対して、収束された電子ビームが
照射されることにより、その焦点位置に対応するターゲ
ット裏面における実質的に点状のＸ線発生部から所定の
広がり角度を持って円錐状にＸ線６２を発生する。
ターゲット８の表面に対して、収束された電子ビームが
照射されることにより、その焦点位置に対応するターゲ
ット裏面における実質的に点状のＸ線発生部から所定の
広がり角度を持って円錐状にＸ線６２を発生する。
【００４３】ターゲット４の裏面から所定の広がり角度
を持って出射されたＸ線６２は、被検査対象物６０を照
射し、その拡大透視画像がＸ線像センサにおける画像増
幅器のＸ線検出面６４へと入射する。画像増幅器は、Ｘ
線を可視光に変換すると共に、被検査対象物６０を透過
して拡大されたＸ線透視画像の輝度を増幅し、より高輝
度の画像を再生するための装置である。画像増幅器によ
り増幅された高輝度の透視画像は、ＣＣＤカメラや撮像
管などの撮像装置で撮像し、モニタに表示される。撮像
装置で撮像された透視画像データは、モニタに表示され
るのみでなく、プリンタなどに出力することも可能であ
り、さらに、半導体メモリ、ハードディスク、光磁気記
憶装置などの記憶手段に記憶される。さらにまた、専用
回線または公衆回線を通して、透視画像データを他の装
置へ送信することもできる。
を持って出射されたＸ線６２は、被検査対象物６０を照
射し、その拡大透視画像がＸ線像センサにおける画像増
幅器のＸ線検出面６４へと入射する。画像増幅器は、Ｘ
線を可視光に変換すると共に、被検査対象物６０を透過
して拡大されたＸ線透視画像の輝度を増幅し、より高輝
度の画像を再生するための装置である。画像増幅器によ
り増幅された高輝度の透視画像は、ＣＣＤカメラや撮像
管などの撮像装置で撮像し、モニタに表示される。撮像
装置で撮像された透視画像データは、モニタに表示され
るのみでなく、プリンタなどに出力することも可能であ
り、さらに、半導体メモリ、ハードディスク、光磁気記
憶装置などの記憶手段に記憶される。さらにまた、専用
回線または公衆回線を通して、透視画像データを他の装
置へ送信することもできる。
【００４４】なお、画像増幅器のＸ線検出面６４にて検
出される被検査対象物６０の透視画像の幾何学的拡大倍
率Ｍは、ターゲット８のＸ線発生部からＸ線検出面６４
の中心までのＦＤＤ距離と、Ｘ線発生部から被検査対象
物６０までのＦＯＤ距離との比により規定される。すな
わち、幾何学的拡大倍率Ｍ＝ＦＤＤ／ＦＯＤである。
出される被検査対象物６０の透視画像の幾何学的拡大倍
率Ｍは、ターゲット８のＸ線発生部からＸ線検出面６４
の中心までのＦＤＤ距離と、Ｘ線発生部から被検査対象
物６０までのＦＯＤ距離との比により規定される。すな
わち、幾何学的拡大倍率Ｍ＝ＦＤＤ／ＦＯＤである。
【００４５】被検査対象物６０としては、特に限定され
ないが、たとえばＩＣデバイス、その他のデバイスはじ
め、ＢＧＡ、ＣＳＰに代表されるエリアアレイタイプの
パッケージを持つデバイスなどが例示される。
ないが、たとえばＩＣデバイス、その他のデバイスはじ
め、ＢＧＡ、ＣＳＰに代表されるエリアアレイタイプの
パッケージを持つデバイスなどが例示される。
【００４６】第５実施形態
図８に示す本実施形態に係るＸ線検査装置４０ａは、上
述したいずれかの実施形態において原理的に説明したＸ
線発生器を有するものであり、被検査対象物６０のＸ線
透視拡大画像を得ることができる。この点では、本実施
形態のＸ線検査装置４０ａも、前記第４実施形態のＸ線
検査装置４０と同様であるが、透過型ではなく反射型Ｘ
線発生器を具備する点のみが異なる。以下、異なる点の
みを説明する。
述したいずれかの実施形態において原理的に説明したＸ
線発生器を有するものであり、被検査対象物６０のＸ線
透視拡大画像を得ることができる。この点では、本実施
形態のＸ線検査装置４０ａも、前記第４実施形態のＸ線
検査装置４０と同様であるが、透過型ではなく反射型Ｘ
線発生器を具備する点のみが異なる。以下、異なる点の
みを説明する。
【００４７】本実施形態のＸ線検査装置４０ａは、ケー
シング４２の内部に、収束された電子ビーム５２が照射
されて、反射方向にＸ線６２を発生するターゲット８ｂ
を有する。なお、図８において、符号６６は４５度傾斜
型Ｘ線管ヘッドを示す。
シング４２の内部に、収束された電子ビーム５２が照射
されて、反射方向にＸ線６２を発生するターゲット８ｂ
を有する。なお、図８において、符号６６は４５度傾斜
型Ｘ線管ヘッドを示す。
【００４８】なお、本発明は、上述した実施形態に限定
されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変する
ことができる。
されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変する
ことができる。
【００４９】たとえば、Ｘ線発生器およびＸ線検査装置
の具体的構造は、上記実施形態に限定されず、種々のタ
イプのＸ線発生器およびＸ線検査装置を用いることがで
きる。
の具体的構造は、上記実施形態に限定されず、種々のタ
イプのＸ線発生器およびＸ線検査装置を用いることがで
きる。
【００５０】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、Ｘ線を発生させるための電子ビームなどのエネルギ
ービームを、ターゲットに対して自動的にフォーカシン
グすることが可能なＸ線発生器、Ｘ線検査装置およびＸ
線発生方法を提供することができる。
ば、Ｘ線を発生させるための電子ビームなどのエネルギ
ービームを、ターゲットに対して自動的にフォーカシン
グすることが可能なＸ線発生器、Ｘ線検査装置およびＸ
線発生方法を提供することができる。
【図１】 図１は本発明の１実施形態に係るＸ線発生器
の原理図である。
の原理図である。
【図２】 図２は本発明の１実施形態に係るＸ線発生器
における自動焦点装置のブロック図である。
における自動焦点装置のブロック図である。
【図３】 図３は検出温度と収束コイルの電流との関係
の一例を示すグラフである。
の一例を示すグラフである。
【図４】 図４は接触式センサによるターゲットの温度
計測の一例を示す概略図である。
計測の一例を示す概略図である。
【図５】 図５は接触式センサによるターゲットの温度
計測の他の例を示す概略図である。
計測の他の例を示す概略図である。
【図６】 図６は非接触式センサによるターゲットの温
度計測の一例を示す概略図である。
度計測の一例を示す概略図である。
【図７】 図７は本発明の１実施形態に係るＸ線検査装
置の概略図である。
置の概略図である。
【図８】 図８は本発明の他の実施形態に係るＸ線検査
装置の概略図である。
装置の概略図である。
２… Ｘ線発生器
４… カソード
６… 収束コイル
８… ターゲット
１４，１４ａ，１４ｂ… 温度センサ
２０… 制御装置
３０… 第１金属パターン層
３２… 第２金属パターン層
３６… 温接点
３８… 冷接点
４０，４０ａ… Ｘ線検査装置
６０… 被検査対象物
６２… Ｘ線
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
// Ｇ０１Ｎ 23/04 Ｈ０５Ｇ 1/00 Ｅ
(56)参考文献 特開 平５−290773（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−318500（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−241795（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−273890（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−260713（ＪＰ，Ａ)
実開 昭56−78200（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 35/00 - 35/32
H05G 1/00 - 1/70
G01N 23/04
Claims (5)
- 【請求項１】 エネルギービーム発生源と、 前記エネルギービーム発生源から発生するエネルギービ
ームが照射されることによりＸ線を発生するターゲット
と、 前記エネルギービーム発生源から前記ターゲットへ向か
うエネルギービームを収束させる収束レンズと、 前記ターゲットにおける前記エネルギービームの照射近
傍の温度を検出する温度センサと、 前記温度センサにより検出された温度信号に基づき、前
記収束レンズによる前記エネルギービームのターゲット
への収束度合を制御する制御装置とを有するＸ線発生
器。 - 【請求項２】 前記エネルギービーム発生源が電子ビー
ム発生源であり、前記ターゲットがタングステン層とベ
リリウム層とを含み、前記収束レンズが収束コイルであ
り、前記制御装置は、前記温度センサにより検出された
温度の時間微分に基づき、前記収束コイルに与える電流
値を制御することを特徴とする請求項１に記載のＸ線発
生器。 - 【請求項３】 前記ターゲットは、所定パターンの第１
金属層と、前記第１金属層に対して絶縁層に形成された
温接点を通して接続される所定パターンの第２金属層と
を含み、前記第１金属層と第２金属層とで構成される熱
電対型温度センサを一体化してあることを特徴とする請
求項１または２に記載のＸ線発生器。 - 【請求項４】 Ｘ線を発生するＸ線発生部を持つＸ線発
生器と、 前記Ｘ線発生部から被検査対象物に照射されたＸ線の透
過光の画像を検出するＸ線検出面を持ち、前記Ｘ線発生
部と被検査対象物とＸ線検出面との位置関係に基づき決
定される拡大倍率で、前記被検査対象物の要部を拡大し
て画像を検出するＸ線像センサと、を有するＸ線検査装
置であって、 前記Ｘ線発生器が、 エネルギービーム発生源と、 前記エネルギービーム発生源から発生するエネルギービ
ームが照射されることによりＸ線を発生するターゲット
と、 前記エネルギービーム発生源から前記ターゲットへ向か
うエネルギービームを収束させる収束レンズと、 前記ターゲットにおける前記エネルギービームの照射近
傍の温度を検出する温度センサと、 前記温度センサにより検出された温度信号に基づき、前
記収束レンズによる前記エネルギービームのターゲット
への収束度合を制御する制御装置とを有することを特徴
とするＸ線検査装置。 - 【請求項５】 ターゲットにおけるエネルギービームの
照射近傍の温度を検出する工程と、 検出された温度信号に基づき、収束レンズによる前記エ
ネルギービームのターゲットへの収束度合を制御しつ
つ、前記エネルギービームをターゲットに照射すること
によりＸ線を発生させる工程とを有するＸ線の発生方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000171440A JP3481186B2 (ja) | 2000-06-08 | 2000-06-08 | Ｘ線発生器、ｘ線検査装置およびｘ線発生方法 |
| US09/739,834 US6456690B2 (en) | 2000-06-08 | 2000-12-20 | X-ray generator, X-ray inspector and X-ray generation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000171440A JP3481186B2 (ja) | 2000-06-08 | 2000-06-08 | Ｘ線発生器、ｘ線検査装置およびｘ線発生方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3481186B2 true JP3481186B2 (ja) | 2003-12-22 |
Family
ID=18673989
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000171440A Expired - Fee Related JP3481186B2 (ja) | 2000-06-08 | 2000-06-08 | Ｘ線発生器、ｘ線検査装置およびｘ線発生方法 |
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|---|---|
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| JP (1) | JP3481186B2 (ja) |
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| US9113839B2 (en) | 2003-04-25 | 2015-08-25 | Rapiscon Systems, Inc. | X-ray inspection system and method |
| US8243876B2 (en) | 2003-04-25 | 2012-08-14 | Rapiscan Systems, Inc. | X-ray scanners |
| US8451974B2 (en) | 2003-04-25 | 2013-05-28 | Rapiscan Systems, Inc. | X-ray tomographic inspection system for the identification of specific target items |
| GB0525593D0 (en) | 2005-12-16 | 2006-01-25 | Cxr Ltd | X-ray tomography inspection systems |
| GB0904236D0 (en) * | 2009-03-12 | 2009-04-22 | Cxr Ltd | X-ray scanners and x-ray sources thereof |
| CN1997256B (zh) * | 2005-12-31 | 2010-08-25 | 清华大学 | 一种高低能x射线输出装置 |
| DE102006032607B4 (de) * | 2006-07-11 | 2011-08-25 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH, 73447 | Anordnung zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung und Verfahren zum Betreiben der Anordnung |
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| KR100948649B1 (ko) | 2008-01-14 | 2010-03-19 | 주식회사 쎄크 | 투과형 및 반사형 겸용 엑스-레이 발생장치 및 그것을구비한 엑스레이 검사시스템 |
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| WO2013187970A2 (en) * | 2012-05-14 | 2013-12-19 | The General Hospital Corporation | Method for coded-source phase contrast x-ray imaging |
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|---|---|---|---|---|
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