JP4266258B2

JP4266258B2 - 開放型ｘ線発生装置

Info

Publication number: JP4266258B2
Application number: JP30984399A
Authority: JP
Inventors: 豊落合
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2019-10-29
Also published as: JP2001124899A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開放型Ｘ線発生装置に係り、特に、ポンプによる真空吸引を利用して、消耗品であるフィラメント部の交換を可能にした開放型Ｘ線発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の技術として、特表平１０−５０３６１８号公報がある。この公報に記載されたＸ線発生装置では、カソードから放出される電子ビームが、コイルの電磁作用によってターゲットに焦点を結ぶように放出され、ターゲットからは検査対象物に向かってＸ線ビームが照射される。ここで、Ｘ線発生装置は、１６０ＫＶという極めて高い電圧で動作することから大型の高圧電源装置を別途有し、この高圧電源装置は、高圧ケーブルによってＸ線発生装置に接続されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｘ線発生装置を駆動させる高圧電源装置は、１００ｋＶ〜３００ｋＶという極めて高い電圧を発生させる構造から、この電圧をＸ線発生装置まで送電する高圧ケーブルは、極めて太く（例えば４０ｍｍ径）重いものとならざるを得ない。このような高圧ケーブルは、その取り扱いを極めて厳格に管理する必要がある。すなわち、この高圧ケーブルは、その高圧特性及びその構造ゆえに曲げ自由度が極めて少なく、しかもＸ線発生装置への接続にあたっては、漏電による災害を防止するため細心の注意が必要とされ、また、接続箇所からの漏電を防止するために定期的な保守を必要とし、作業者や利用者に過度の負担を強いるものであった。更に、高圧ケーブルの重さは、作業者の負担を更に増す要因にもなっていた。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、特に、フィラメント部を交換可能にしたタイプで取扱い性の向上を図った開放型Ｘ線発生装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明の開放型Ｘ線発生装置は、交換可能なフィラメント部を有する電子銃から放出した電子をターゲットに照射し、ターゲットからＸ線を放出させる開放型Ｘ線発生装置において、内部にコイル部を有すると共に、コイル部によって包囲された電子通路を有し、ポンプによって真空引きされる筒状部と、筒状部の基端側に固定されると共に、高圧発生部を樹脂モールドしたモールド電源部と、モールド電源部を収容するケースと、モールド電源部とケースとの間の隙間に配置させると共に、高圧発生部に電気的に接続させて高圧発生部の電圧を制御する高電圧制御部とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
この開放型Ｘ線発生装置は、ポンプによる真空吸引を利用し、消耗品であるフィラメント部の交換を可能にし、メンテナンスの向上を図ったものである。このような装置は、耐久性が要求されると同時に取り扱い易さも求められている。そこで、取り扱い性の向上を図るために高圧ケーブルを無くすべく、高圧（例えば１６０ｋＶ）化する高圧発生部を樹脂でモールドさせたモールド電源部を採用し、このモールド電源部を筒状部の基端側に固定させることで電源一体型の装置を実現させたものである。このように、高圧発生部を樹脂モールド内に閉じ込めることで、モールド内における高圧発生部の構成の自由度が格段に向上することになる。更に、高圧発生部の電圧を制御する高電圧制御部をケースとモールド電源部との隙間に配置させる結果、モールド電源部の直近で電圧を制御させることができ、しかも、ケース内に高電圧制御部を格納することで、取り扱い性も向上する。このように、従来のような高圧ケーブルの必要性をなくす結果として、モールド電源部の小型化を促進させることができ、結果的に装置自体の小型化が図られ、高電圧部分全体の樹脂封入と相俟って、装置の取り扱い性を格段に向上させることができる。
【０００７】
請求項２に係る開放型Ｘ線発生装置において、ケースに冷却ファンを設け、ケースの内壁面とモールド電源部の外壁面との間の隙間は、冷却空気流動用であると好ましい。このような構成を採用した場合、電子部品を実装させた高電圧制御部を冷却ファンにより適切に冷却することができ、高電圧制御部の動作特性の安定化と延命化を可能にする。更に、モールド電源部の表面も冷却空気の流動により適切に冷却することができる。
【０００８】
請求項３に係る開放型Ｘ線発生装置において、モールド電源部は、高圧発生部を内包させたブロック状の電源本体部から筒状部内に向けて突出するネック部を有し、電源本体部をケースに収容すると好ましい。このような構成を採用した場合、電源本体部から延びるネック部によって、モールド電源部の沿面距離を増大することができ、モールド電源部が真空状態においても、モールド電源部の表面で引き起こされる沿面放電を適切に防止することができる。
【０００９】
請求項４に係る開放型Ｘ線発生装置において、ケースには、外部電源に電気的に接続される電源用端子と、コイル部に電気的に接続させるコイル用端子と、ポンプに電気的に接続させるポンプ用端子とを有するターミナル部が設けられると好ましい。このような構成を採用した場合、ターミナル部に各接続端子を集中させることにより、配線の接続前において、装置自体の取り扱い性の向上が図られ、結線作業においても、端子の集中化により作業性が向上することになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による開放型Ｘ線発生装置の好適な一実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
図１に示すように、このＸ線発生装置１は、開放型であり、使い捨てに供される閉鎖型と異なり、真空状態を任意に作り出すことができ、消耗品であるフィラメント部Ｆやターゲット１０の交換を可能にしている。このＸ線発生装置１は、動作時に真空状態になる円筒形状のステンレス製筒状部２を有している。この筒状部２は、下側に位置する固定部３と上側に位置する着脱部４とで二分割され、着脱部４はヒンジ部５を介して固定部３に取り付けられている。従って、着脱部４が、ヒンジ部５を介して横倒しになるように回動することで、固定部３の上部を開放させることができ、固定部３内に収容されているフィラメント部（カソード）Ｆへのアクセスを可能にする。
【００１２】
この着脱部４内には、電磁偏向レンズとして機能する上下一対の筒状のコイル部６，７が設けられると共に、コイル部６，７の中心を通るよう、筒状部２の長手方向に電子通路８が延在し、この電子通路８はコイル部６，７で包囲される。また、着脱部４の下端にはディスク板９が蓋をするように固定され、このディスク板９の中心には、電子通路８の下端側に一致させる電子導入孔９ａが形成されている。
【００１３】
更に、着脱部４の上端は円錐台に形成され、この頂部には、電子通路８の上端側に位置して電子透過型のＸ線出射窓を形成するディスク状ターゲット１０が装着されている。このターゲット１０は、フィラメントＦから発生して電子通路８を通過した電子をＸ線に変換する部材からなると共に、着脱自在な回転式キャップ部１１内にアースさせた状態で収容されている。従って、キャップ部１１の取り外しによって、消耗品であるターゲット１０の交換も可能になる。
【００１４】
これに対し、固定部３には真空ポンプ１２が固定され、この真空ポンプ１２は筒状部２内全体を高真空状態にするためのものである。すなわち、Ｘ線発生装置１が真空ポンプ１２を装備することによって、消耗品であるフィラメント部Ｆやターゲット１０の交換が可能になっている。
【００１５】
ここで、筒状部２の基端側には、電子銃１６との一体化が図られたモールド電源部１４が固定されている。このモールド電源部１４は、電気絶縁性の樹脂（例えば、エポキシ樹脂）でモールド成形させたものであると共に、金属製のケース４０内に収容されている。そして、筒状部２の固定部３の下端（基端）は、ケース４０の上板４０ｂに対し、シールさせた状態でネジ止め等によりしっかりと固定されている。
【００１６】
図２に示すように、このモールド電源部１４内には、高電圧（例えば、ターゲット１０をアースさせる場合には最大−１６０ｋＶ）を発生させるようなトランスを構成させた高圧発生部１５が封入されている。具体的に、このモールド電源部１４は、下側に位置して直方体形状をなすブロック状の電源本体部１４ａと、この電源本体部１４ａから上方に向けて固定部３内に突出する円柱状のネック部１４ｂとからなる。この高圧発生部１５は、重い部品であるから電源本体部１４ａ内に封入され、装置１全体の重量バランスから、できるだけ下側に配置させることが好ましい。
【００１７】
また、ネック部１４ｂの先端部には、電子通路８を挟むように、ターゲット１０に対峙させるよう配置させた電子銃１６が装着されている。この電子銃１６は、図３に示すように、ネック部１４ｂに装着させるグリッドベース１７を有し、このグリッドベース１７は、ネック部１４ａの先端面に埋め込まれたグリッド用端子１８に対してネジ部１９を介して固定されている。
【００１８】
また、ネック部１４ｂには、その先端面にフィラメント用端子２０が埋め込まれている。この端子２０には、ヒータソケット２１がねじ込まれており、このヒータソケット２１の先端にフィラメント部Ｆが着脱自在に取り付けられている。なおフィラメント部Ｆは、ヒータソケット２１に差込まれるヒータピン２２と、このヒータピン２２を支持するヒータベース２３とからなり、ヒータピン２２がヒータソケット２１に対して取り外し自在になっている。
【００１９】
更に、フィラメント部Ｆは、グリッドキャップ２４によって蓋がなされるように被せられ、グリッド固定リング２５をグリッドベース１７にねじ込むことで、グリッドキャップ２４を上から押え込む。その結果、グリッドキャップ２４内に収容させたフィラメント部Ｆのヒータベース２３が押えリング２６との協働により固定されることになる。このようにして、フィラメント部Ｆは、必要に応じて交換できる構成となる。
【００２０】
このような構成の電子銃１６は、グリッド用端子１８に電気的に接続させたグリッドベース１７とグリッド固定リング２５とグリッドキャップ２４とによってグリッド部３０が構成される。これに対して、ヒータソケット２１を介してフィラメント用端子２０に電気的に接続させたフィラメント部Ｆがカソード電極を構成する。
【００２１】
図２に示すように、モールド電源部１４の電源本体部１４ａ内には、高圧発生部１５に電気的に接続させた電子放出制御部３１が封入され、この制御部３１によって、電子の放出のタイミングや管電流などを制御している。そして、この電子放出制御部３１が、グリッド用端子１８及びフィラメント用端子２０に対し、グリッド接続配線３２及びフィラメント接続配線３３を介してそれぞれ接続され、各接続配線３２，３３は、供に高電圧に印加されるゆえにネック部１４ｂ内に封入される。
【００２２】
すなわち、高圧発生部１５はもとより、グリッド部３０に給電するグリッド接続配線３２及びフィラメント部Ｆに給電するフィラメント接続配線３３は、高電圧化することになる。具体的には、ターゲット１０がアースされる場合、最大−１６０ｋＶを高圧発生部１５で作り出すことができる。このとき、高圧（−１６０ｋＶ）にフローティングされた状態でグリッド接続配線３２には、−数百Ｖが印加され、フィラメント接続配線３３には、−２〜３Ｖが印加される。
【００２３】
従って、高電圧化するこのような各給電部品を電気絶縁性の樹脂モールド内に閉じ込めることにより、高圧発生部１５の構成の自由度や配線３２，３３の曲げ自由度を格段に向上させることができ、これによって、モールド電源部１４の小型化を促進させることができ、結果的に装置自体の小型化が図られ、装置１の取り扱い性が格段に向上することになる。
【００２４】
更に、図１〜図３に示すように、電源本体部１４ａには、ネック部１４ｂの付け根部分を環状に包囲する溝部３４が設けられている。この溝部３４によって、グリッドベース１７とケース４０との沿面距離が増大され、モールド電源部１４の表面で引き起こされる沿面放電を有効に回避させることができる。また、電源本体部１４ａから筒状部２内に向けて延びるネック部１４ｂによって、モールド電源部１４との沿面距離を増大させることができ、モールド電源部１４が真空状態において、モールド電源部１４の表面で引き起こされる沿面放電を適切に防止することができる。
【００２５】
ここで、図２及び図４に示すように、電源本体部１４ａは、金属製のケース４０内に収容され、電源本体部１４ａとケース４０との間に隙間Ｓを設け、この隙間Ｓ内に高電圧制御部４１を配置させる。このケース４０には、外部電源に接続させるための電源用端子４３が固定され、高電圧制御部４１はこの電源用端子４３に接続されると共に、モールド電源部１４内の高圧発生部１５及び電子放出制御部３１に対してそれぞれ配線４４，４５を介して接続されている。また、外部からの制御信号に基づき、高電圧制御部４１によって、トランスを構成する高圧発生部１５で発生させ得る電圧を、高電圧（例えば１６０ｋＶ）から低電圧（０Ｖ）までコントロールしている。更に、電子放出制御部３１により、電子の放出のタイミングや管電流などをコントロールする。このように、モールド電源部１４の直近に高電圧制御部４１を配置させ、ケース４０内に高電圧制御部４１を格納することで、装置１の取り扱い性が格段に向上する。
【００２６】
このような高電圧制御部４１には様々な電子部品が実装されている。従って、各部品の動作特性を安定させるにあたって冷却させることが肝要である。そこで、ケース４０には冷却ファン４６が取り付けられ、この冷却ファン４６によって、隙間Ｓ内で空気が流動する結果、高電圧制御部４１が強制的に冷却されることになる。
【００２７】
更に、図５に示すように、この隙間Ｓは、電源本体部１４ａの外周を包囲するように、ケース４０の内周面４０ａと電源本体部１４ａの外壁面１４ａＡとで形成されている。そして、ケース４０の側面には左右一対の吸気口４７が設けられている。従って、この吸気口４７と冷却ファン４６との協働により、高電圧制御部４１が冷却されるのみならず、モールド電源部１４の表面も冷却することが可能となる。これにより、モールド電源部１４内にモールドされている様々な部品の動作特性を安定させることができ、モールド電源部１４の延命化が図られている。なお、符号４７を排気口とし、冷却ファン４６で空気を導入させるようにしてもよい。
【００２８】
このＸ線発生装置１において、図６に示すように、ケース４０には、ターミナル部４８が固定されている。このターミナル部４８には、外部電源に接続させるコントローラ４９を、着脱自在な配線６０，６２を介して連結させるための電源用端子４３が設けられている。なお、一方の端子４３は高電圧制御部４１に接続され、他方の端子４３はコイル用端子５６に接続されている。このような端子４３を利用することで、Ｘ線発生装置１への適切な給電が行われる。更に、ターミナル部４８にはコイル用端子５６が設けられ、この端子５６には着脱自在な２本のコイル制御配線５０，５１がそれぞれ接続され、各コイル制御配線５０，５１は各コイル部６，７にそれぞれ接続される。これによって、各コイル部６，７への個別的な給電制御を行っている。
【００２９】
従って、コントローラ４９の制御に基づき、一方の端子４３を介して、ケース４０内の高電圧制御部４１から、モールド電源部１４の高圧発生部１５及び電子放出制御部３１に電力及び制御信号がそれぞれ供給される。それと同時に、他方の端子４３に接続させた配線５０，５１を介してコイル部６，７にも給電される。その結果、フィラメント部Ｆから適切な加速度をもって電子が出射され、制御させたコイル部６，７で電子を適切に収束させ、ターゲット１０に電子が衝突することで、Ｘ線が外部に照射されることになる。
【００３０】
また、フィラメント部Ｆやターゲット１０の交換時に利用されるポンプコントローラ５２は、配線５３，５４を介してターボポンプ１２及び排気ポンプ５５をそれぞれ制御している。更に、ターボポンプ１２と排気ポンプ５５とを配管６１を介して接続させる。このような２段ポンプの構成によって、筒状部２内で高い真空度を達成させることができる。
【００３１】
また、ターミナル部４８のポンプ用端子５７には、着脱自在な配線５８を介してターボポンプ１２からの真空度測定信号が送り込まれる。これに対し、他方のポンプ用端子５７は、着脱自在な配線５９を介してコントローラ４９に接続される。よって、筒状部２内の真空度が、配線５８及び５９を介してコントローラ４９で適切に管理されることになる。
【００３２】
次に、前述した開放型Ｘ線発生装置１が利用される一例として、非破壊検査装置７０について説明する。
【００３３】
図７に示すように、この非破壊検査装置７０は、回路基板（検査対象物）７１に実装させた電子部品のリード等の接合箇所の良否検査に利用されるものである。Ｘ線発生装置１は、ターゲット１０を上にして、重量のあるモールド電源部１４を下にした状態で、非破壊検査装置７０の下部に据え付け固定される。このような据え付けは、Ｘ線発生装置１の重量バランスを考慮した配置であり、転倒しにくいＸ線発生装置１の安定した設置を可能にする。従って、Ｘ線発生装置１の重心位置が下方にある結果、フィラメント部Ｆを交換するにあたって、着脱部４を、ヒンジ部５を介して横に倒れるように回動させた場合でも、Ｘ線発生装置１を安定した状態に保つことが容易となる（図１参照）。
【００３４】
また、このＸ線発生装置１は、前述した構成から分るように、太くて曲げ自由度の極めて少ない高圧ケーブルを必要としない。その結果、Ｘ線発生装置１を宙づり状態で非破壊検査装置７０に設置させることを必要とせず、ベース板７３に載せるような設置を可能にし、その設置の自由度が極めて高いといえる。
【００３５】
更に、Ｘ線発生装置１は、ゴム材等からなる振動吸収板７２を介して、非破壊検査装置７０のベース板７３に固定される。この振動吸収板７２の採用により、Ｘ線発生装置１をマイクロフォーカスＸ線源として適切に利用することが可能となる。
【００３６】
具体的には、図１に示すように、モールド電源部１４における電源本体部１４ａの下面には雌ネジ７４がモールド成形時に一体に埋め込まれる。そして、この雌ネジ７４と雄ネジ７５との協働により、ケース４０の底面に振動吸収板７２を固定させる。また、この振動吸収板７２は、据え付けネジ７６によって非破壊検査装置７０のベース板７３に固定される。このように、高圧ケーブルの無いＸ線発生装置１は、ネジのような簡単な締結手段のみで据え付けることができ、作業性の向上に大きく寄与するものである。
【００３７】
このように据え付けられたＸ線発生装置１を有する非破壊検査装置７０では、図７に示すように、ターゲット１０に対峙するような真上にＸ線カメラ８０が設置され、回路基板７１を透過したＸ線はＸ線カメラ８０で撮像される。また、回路基板７１は、駆動回路８１で制御されたマニュプレータ８２によって適切な角度をもって傾けられる。
【００３８】
従って、回路基板７１を適切にスイングさせることで、電子部品のリード部分の接合状態を立体的に観察することが可能となる。また、Ｘ線カメラ８０で捕らえられた像は、画像処理装置８３に送られてモニター８４によって画面に写し出されることになる。なお、コントローラ４９、駆動回路８１、画像処理装置８３及びモニター８４は、入出力可能なパソコン８５によって管理されている。
【００３９】
【発明の効果】
本発明による開放型Ｘ線発生装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得る。すなわち、交換可能なフィラメント部を有する電子銃から放出した電子をターゲットに照射し、ターゲットからＸ線を放出させる開放型Ｘ線発生装置において、内部にコイル部を有すると共に、コイル部によって包囲された電子通路を有し、ポンプによって真空引きされる筒状部と、筒状部の基端側に固定されると共に、高圧発生部を樹脂モールドしたモールド電源部と、モールド電源部を収容するケースと、モールド電源部とケースとの間の隙間に配置させると共に、高圧発生部に電気的に接続させて高圧発生部の電圧を制御する高電圧制御部とを備えたことにより、フィラメント部を交換可能にしたタイプで取扱い性の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る開放型Ｘ線発生装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示したＸ線発生装置のモールド電源部を示す断面図である。
【図３】図１に示したＸ線発生装置の電子銃を示す断面図である。
【図４】図２に示したモールド電源部の外観を示す側面図である。
【図５】図４に示したモールド電源部のケースの断面図である。
【図６】本発明に係るＸ線発生装置の駆動制御部分を示すブロック図である。
【図７】本発明に係るＸ線発生装置を適用させた非破壊検査装置を示す概略図である。
【符号の説明】
Ｆ…フィラメント部、Ｓ…隙間、１…Ｘ線発生装置、２…筒状部、３…固定部、４…着脱部、６，７…コイル部、８…電子通路、１０…ターゲット、１２…ポンプ、１４…モールド電源部、１４ａ…電源本体部、１４ｂ…ネック部、１５…高圧発生部、１６…電子銃、３０…グリッド部、３２…グリッド接続配線、３３…フィラメント接続配線、３４…溝部、４０…ケース、４１…高電圧制御部、４３…電源用端子、４６…冷却ファン、４８…ターミナル部、５６…コイル用端子、５７…ポンプ用端子、７０…非破壊検査装置、７１…回路基板（検査対象物）、７２…振動吸収板、７３…ベース板、８０…Ｘ線カメラ。

Claims

交換可能なフィラメント部を有する電子銃から放出した電子をターゲットに照射し、前記ターゲットからＸ線を放出させる開放型Ｘ線発生装置において、
内部にコイル部を有すると共に、前記コイル部によって包囲された電子通路を有し、ポンプによって真空引きされる筒状部と、
前記筒状部の基端側に固定されると共に、高圧発生部を樹脂モールドしたモールド電源部と、
前記モールド電源部を収容するケースと、
前記モールド電源部と前記ケースとの間の隙間に配置させると共に、前記高圧発生部に電気的に接続させて前記高圧発生部の電圧を制御する高電圧制御部とを備えたことを特徴とする開放型Ｘ線発生装置。
前記ケースに冷却ファンを設け、前記ケースの内壁面と前記モールド電源部の外壁面との間の前記隙間は、冷却空気流動用であることを特徴とする請求項１記載の開放型Ｘ線発生装置。
前記モールド電源部は、前記高圧発生部を内包させたブロック状の電源本体部から前記筒状部内に向けて突出するネック部を有し、前記電源本体部を前記ケースに収容したことを特徴とする請求項１又は２記載の開放型Ｘ線発生装置。
前記ケースには、外部電源に電気的に接続される電源用端子と、前記コイル部に電気的に接続させるコイル用端子と、前記ポンプに電気的に接続させるポンプ用端子とを有するターミナル部が設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の開放型Ｘ線発生装置。