JP4563072B2 - Ｘ線検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検物の内部をＸ線により透視するためのＸ線源およびＸ線検出器を備えたＸ線検査装置に関し、詳しくは、搬送手段により所定の検査位置に搬送された被検物を対象とするＸ線検査装置に関するものである。

被検物の内部をＸ線により透視するＸ線検査装置として、例えば特許文献１には、ベルトコンベアにより箱状の検査部内に順次搬入される各検査対象にＸ線照射部から順次Ｘ線を照射し、各検査対象を透過したＸ線をＸ線撮影部により順次撮影するＸ線非破壊検査装置が開示されている。このＸ線非破壊検査装置は、各検査対象が箱状の検査部内に搬入されると、検査部の進入口および送出口を閉じ、この状態で各検査対象にパルス状のＸ線を照射するように構成されている。

なお、この種のＸ線非破壊検査装置に使用可能なＸ線照射部として、ターゲットに向けて出射された電子ビームの進路を偏向させることができる電子ビーム偏向手段を備えたものが従来知られている（例えば特許文献２）。
特許第３０１１３６０号公報 特表２００２−５４０５８１号公報

ところで、特許文献１に記載のＸ線非破壊検査装置を構成するＸ線照射部（Ｘ線源）は、ベルトコンベアにより検査部内に順次搬入される各検査対象に順次Ｘ線を照射するため、Ｘ線撮影部に向けて照射するＸ線を電子ビームの衝突により出射するターゲットのＸ線出射部位が損耗し易い。従って、長期間に亘って高精度のＸ線を検査対象（被検物）に照射することが難しく、高寿命が望めないという懸念がある。

そこで、本発明は、長期間に亘って高精度のＸ線をＸ線源から被検物に照射できる高寿命のＸ線検査装置を提供することを課題とする。

本発明に係るＸ線検査装置は、被検物を所定の検査位置に搬送する搬送手段と、検査位置に搬送された被検物にＸ線を照射するＸ線源と、被検物を透過したＸ線を検出するＸ線検出部とを備えたＸ線検査装置であって、センサの検出信号に基づいて制御部により制御されるＸ線源は、電子銃部から出射される電子ビームの進路を変更可能な電子ビーム偏向手段を有し、この電子ビーム偏向手段は、前記搬送手段の作動が停止して前記被検物が前記検査位置に停止し、前記被検物にＸ線を照射する検査時には、まず、前記被検物が検査位置に搬送されたことを前記センサが検出してから電子ビームをターゲット収容部内に配置されたターゲットのＸ線出射面内の所定のＸ線出射部位に入射させ、前記搬送手段の作動を運転状態から停止状態に移行させつつ、Ｘ線を前記被検物に照射し、しかる後、前記搬送手段による前記被検物の搬送を完全に停止させてから、前記Ｘ線検出部にリセット信号を入力することで、前記Ｘ線検出部は前記被検物を透過したＸ線によるＸ線画像データを生成し、前記搬送手段の作動が運転中である非検査時には電子ビームをＸ線出射部位から外れた部位に入射させるように構成されていることを特徴とする。

本発明に係るＸ線検査装置では、搬送手段により被検物が所定の検査位置に搬送されると、Ｘ線源が被検物にＸ線を照射し、Ｘ線検出部が被検物を透過したＸ線を検出する。そして、このＸ線検出部が検出したＸ線の信号に基づいて、被検物の内部の透視画像が得られることとなる。その際、Ｘ線源においては、電子ビーム偏向手段により、被検物にＸ線を照射する検査時にのみ電子ビームがターゲットのＸ線出射面上の所定のＸ線出射部位に入射され、非検査時には電子ビームがＸ線出射部位から外れた部位に入射されるため、ターゲットのＸ線出射部位の損耗が大幅に抑制される。

本発明のＸ線検査装置において、被検物の非検査時における電子ビームの入射部位は、ターゲット上に設定されていてもよいし、ターゲットを囲んで設けられたフード電極上に設定されていてもよい。

本発明のＸ線検査装置には、被検物が検査位置に搬送されたことを検出するためのセンサと、このセンサの検出信号に基づいてＸ線源およびＸ線検出部の作動を制御する制御部とを備えることができる。この場合、制御部は、被検物が検査位置に搬送されると、Ｘ線源の電子ビーム偏向手段を作動状態または非作動状態とすることにより、電子ビームをターゲットのＸ線出射面上の所定のＸ線出射部位に入射させてＸ線源から被検物にＸ線を照射させ、被検物を透過したＸ線をＸ線検出部に検出させるように構成される。

一方、本発明に係る他のＸ線検査装置は、被検物を所定の検査位置に搬送する搬送手段と、検査位置に搬送された被検物にＸ線を照射するＸ線源と、被検物を透過したＸ線を検出するＸ線検出部とを備えたＸ線検査装置であって、前記Ｘ線源は、電子銃部から出射される電子ビームの焦点位置を変更可能な電子ビーム集束手段を有し、この電子ビーム集束手段は、前記搬送手段の作動が停止して前記被検物が前記検査位置に停止し、前記被検物にＸ線を照射する検査時には電子ビームの焦点をターゲット収容部内に配置されたターゲットのＸ線出射面上に合わせ、Ｘ線を前記被検物に照射し、しかる後、この照射状態で前記Ｘ線検出部にリセット信号を入力することで、前記Ｘ線検出部は前記被検物を透過したＸ線によるＸ線画像データを生成し、前記搬送手段の作動が運転中である非検査時には電子ビームの焦点をターゲットのＸ線出射面上より遠点または近点に合わせるように構成されていることを特徴とする。

本発明に係る他のＸ線検査装置では、搬送手段により被検物が所定の検査位置に搬送されると、Ｘ線源が被検物にＸ線を照射し、Ｘ線検出部が被検物を透過したＸ線を検出する。そして、このＸ線検出部が検出したＸ線の信号に基づいて、被検物の内部の透視画像が得られることとなる。その際、Ｘ線源においては、被検物にＸ線を照射する検査時にのみ電子ビーム集束手段が電子ビームの焦点をターゲットのＸ線出射面上に合わせ、非検査時には電子ビーム集束手段が電子ビームの焦点をターゲットのＸ線出射面上より遠点または近点に合わせるため、ターゲットのＸ線出射面の損耗が大幅に抑制される。

本発明の他のＸ線検査装置において、Ｘ線源は、ターゲットに向けて出射された電子ビームの進路を変更可能な電子ビーム偏向手段を有する構成とすることができる。

また、本発明の他のＸ線検査装置には、被検物が検査位置に搬送されたことを検出するためのセンサと、このセンサの検出信号に基づいてＸ線源およびＸ線検出部の作動を制御する制御部とを備えることができる。この場合、制御部は、被検物が検査位置に搬送されると、Ｘ線源の電子ビーム集束手段により電子ビームの焦点をターゲットのＸ線出射面上に合わせてＸ線源から被検物にＸ線を照射させ、被検物を透過したＸ線をＸ線検出部に検出させるように構成される。

本発明に係るＸ線検査装置では、Ｘ線源の電子ビーム偏向手段により、Ｘ線源が被検物にＸ線を照射する検査時にのみ電子ビームがターゲットのＸ線出射面上の所定のＸ線出射部位に入射され、非検査時には電子ビームがＸ線出射部位から外れた部位に入射されるため、ターゲットのＸ線出射部位の損耗が大幅に抑制される。

また、本発明に係る他のＸ線検査装置では、Ｘ線源が被検物にＸ線を照射する検査時にのみＸ線源の電子ビーム集束手段が電子ビームの焦点をターゲットのＸ線出射面上に合わせ、非検査時には電子ビーム集束手段が電子ビームの焦点をターゲットのＸ線出射面上より遠点または近点に合わせるため、ターゲットのＸ線出射面の損耗が大幅に抑制される。

従って、本発明によれば、長期間に亘って高精度のＸ線をＸ線源から被検物に照射することができ、Ｘ線検査装置を高寿命化することができる。

以下、図面を参照して本発明に係るＸ線検査装置の実施の形態を説明する。参照する図面において、図１は第１実施形態に係るＸ線検査装置の概略構成を模式的に示す正面図、図２は図１に示したＸ線源の主要部を構成するＸ線管の構造を示す縦断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

＜第１実施形態＞
第１実施形態に係るＸ線検査装置は、図１に示すように、被検物Ａを所定の検査位置に搬送して停止させる搬送手段１と、検査位置に停止した被検物ＡにＸ線を照射するＸ線源２と、被検物Ａを透過したＸ線を検出するＸ線検出部としてのＸ線検出器３とを備えると共に、被検物Ａが検査位置に搬送されたことを検出するためのセンサ４と、このセンサ４の検出信号に基づいて搬送手段１、Ｘ線源２およびＸ線検出器３の作動を制御する制御部としての制御装置５とを備えている。

搬送手段１は、Ｘ線シールド箱６内に被検物Ａを搬入するための搬入ベルトコンベア装置１Ａと、この搬入ベルトコンベア装置１Ａから被検物Ａを受け取ってＸ線シールド箱６内の所定の検査位置に被検物Ａを搬送するためにＸ線シールド箱６内に配設された搬送ベルトコンベア装置１Ｂと、この搬送ベルトコンベア装置１Ｂから被検物Ａを受け取って被検物ＡをＸ線シールド箱６内から搬出するための搬出ベルトコンベア装置１Ｃとを備えて構成されている。

Ｘ線源２およびＸ線検出器３は、Ｘ線の漏洩を防止できるようにＸ線シールド箱６内に配設されている。Ｘ線源２は、搬送ベルトコンベア装置１Ｂによって所定の検査位置に搬送された被検物Ａに下方からＸ線を照射するように、搬送ベルトコンベア装置１Ｂの搬送面の下方に配置されている。一方、Ｘ線検出器３は、被検物Ａを透過したＸ線を検出できるように、Ｘ線源２に対向して搬送ベルトコンベア装置１Ｂの搬送面の上方に配置されている。このＸ線検出器３は、例えばＸ線イメージセンサ（ＦＦＴ−ＣＣＤ）で構成されており、生成したＸ線画像データは図示しないコンピュータに送出され、コンピュータ内に構成された画像処理部によりディスプレイに表示されるようになっている。

センサ４は、例えば発光素子を有する投光器と受光素子を有する受光器の組み合わせからなるフォトインタラプタにより構成されている。このセンサ４は、搬送ベルトコンベア装置１Ｂにより所定の検査位置に向けて搬送される被検物Ａの通過を検出できるように、被検物Ａの搬送経路における検査位置より手前の位置にて搬送経路の両側に投光器と受光器とが対向して配置されている。そして、このセンサ４は、投光器の光路上に被検物Ａが存在しないときにはオン信号を出力し、被検物Ａが投光器の光路を遮ることでオフ信号を出力する。そして、このセンサ４は、被検物Ａが投光器の光路を横切って通過すると、順次オフ信号、オン信号を出力する。

ここで、Ｘ線源２の上部には、上方の被検物Ａに向けてＸ線を照射するＸ線管２Ａが配置されている。このＸ線管２Ａは、図２および図３に示すように、電子ビームを出射する電子銃部ＥＧを容器２Ｂ内に収容した電子銃収容部２Ｃと、電子ビームの入射を受けてＸ線を発生するターゲットＴを容器２Ｄ内に収容したターゲット収容部２Ｅとを備えている。なお、容器２Ｂ，２Ｄは、内部が真空にされることで真空容器を構成している。

電子銃収容部２Ｃは、給電用のステムピンＰを介して供給される電力により発熱するヒータＨと、このヒータＨにより加熱されることで熱電子を放出するカソードＫと、カソードＫから放出された熱電子による電子ビームの電流量を制御するグリッド電極Ｇと、電子ビームをターゲットＴへ向け加速して集束させるフォーカスグリッド電極ＦＧとを有する電子銃部ＥＧを容器２Ｂ内に収容して構成されている。そして、この容器２Ｂには、電子ビームをターゲット収容部２Ｅへ向けて通過させる電子ビーム通過窓２Ｆが形成されている。なお、電子銃部ＥＧは、少なくとも電発生源（本実施形態においてはヒータＨおよびカソードＫ）を有する電子放出部であれば、どのような構成によるものでもよい。

一方、ターゲット収容部２Ｅは、容器２Ｂの電子ビーム通過窓２Ｆを通過した電子ビームの衝突によってＸ線を発生するターゲットＴと、このターゲットＴに高電圧を供給するターゲット支持体２Ｇと、電子ビーム集束のためにターゲットＴを囲むフード電極Ｆとを容器２Ｄ内に収容して構成されている。

ここで、フード電極Ｆは、ターゲット支持体２Ｇの先端部（ターゲットＴが設置される部分）に嵌合固定される筒状に形成されている。このフード電極Ｆには、電子ビーム通過窓２Ｆに対面する部位に電子ビーム通過孔Ｆ１が形成されている。また、ターゲット支持体２Ｇの先端部には、その軸線に斜交する斜面がフード電極Ｆの電子ビーム通過孔Ｆ１に対面して形成されており、フード電極Ｆはその斜面を囲むように設置されている。

ターゲット支持体２Ｇの先端部の斜面には、これと同一面をなしてターゲットＴが埋め込まれている。そして、容器２Ｄには、フード電極Ｆの電子ビーム通過孔Ｆ１を通過する電子ビームの入射によってターゲットＴのＸ線出射面Ｔ１からターゲット支持体２Ｇの軸線方向に出射されるＸ線を取り出すためのＸ線透過窓２Ｈが設けられている。なお、ターゲットＴは、ターゲット支持体２Ｇの先端部の斜面上に載せた状態で固定されていても良いし、ターゲットＴ用の材質でターゲット支持体２Ｇと一体に成形されていてもよい。

図４は図２および図３に示したＸ線管２Ａの等価回路を示しており、ＧＮＤに接地された零電位のフォーカスグリッド電極ＦＧと、ターゲット支持体２Ｇを介して高圧電源ＶＴに接続されたターゲットＴおよびターゲットＴと同電位のフード電極Ｆとの電位差により電子ビームが加速される。また、電子ビームの電流量を増減するために、グリッド電極Ｇは電圧が可変に制御されるグリッド用可変電源ＶＧに接続されている。

ここで、電子ビームが集束する焦点位置をターゲットＴのＸ線出射面Ｔ１における例えばＸ線出射部位Ｔ２（図５参照）に合わせる電子ビーム集束手段として、電圧が可変に制御されるカソード用可変電源ＶＫが設けられ、このカソード用可変電源ＶＫにカソードＫが接続されている。そして、このカソードＫへの供給電圧の高低に応じ、電子ビームの焦点位置がターゲットＴのＸ線出射面Ｔ１より遠点または近点に制御される。

図３に示すように、Ｘ線管２Ａの電子銃収容部２Ｃには、ターゲット収容部２Ｅ側のターゲットＴへ向けて出射された電子ビームの進路を変更させることができる偏向用電磁コイル７が電子ビーム偏向手段として付設されている。この偏向用電磁コイル７は、図６に示すように、門形（コの字形）の芯材７Ａの両極部７Ｂ，７Ｃを除く中間部分７Ｄにコイル７Ｅが巻装されたものであり、芯材７Ａは、飽和磁束密度が大きく、透磁率が高く、しかも保持力の小さい材料として、例えばＦｅＣ材で構成されている。また、コイル７Ｅはエナメル線を５００ターン巻きして構成されている。

図６に示した偏向用電磁コイル７は、ターゲットＴをＸ線透過窓２Ｈ（図示省略）側から見た図３において、ターゲットＴの左右両側に両極部７Ｂ，７Ｃが位置する向きで電子銃収容部２Ｃの容器２Ｂの外周に装着されている。そして、この偏向用電磁コイル７のコイル７Ｅは、図４に示すように、スイッチ回路８を介して直流電源ＤＣに接続されている。

このような偏向用電磁コイル７は、カソードＫからターゲットＴへ向けて出射される電子ビームを図７の二点鎖線で示す正規の進路から破線で示す進路に偏向させるように通電時の電流方向が設定されている。すなわち、二点鎖線で示すようにカソードＫからターゲットＴのＸ線出射面Ｔ１におけるＸ線出射部位Ｔ２（図５参照）に向けて出射された電子ビームを破線で示すようにフード電極Ｆの電子ビーム通過孔Ｆ１からＸ線透過窓２Ｈ側とは反対側に離れた位置に設定された退避部位Ｆ２に向けて偏向させるように電流方向が設定されている。

ここで、図１に示した制御装置５は、図示しないコンピュータのハードウェアおよびソフトウェアを利用して構成されおり、入出力インターフェースＩ／Ｏ、Ａ／Ｄコンバータの他、プログラムおよびデータを記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）、入力データ等を一時記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等をハードウェアとして備えている。

この制御装置５には、図８に示すように、フォトインタラプタからなるセンサ４からオン・オフ信号が入力される統括制御部５Ａと、この統括制御部５Ａから制御開始信号Ｓが入力される搬送手段制御部５Ｂ、電子ビーム偏向制御部５ＣおよびＸ線検出器制御部５Ｄがソフトウェアとして構成されている。

統括制御部５Ａは、センサ４からオフ信号に続いてオン信号が入力されると、搬送ベルトコンベア装置１Ｂにより搬送される被検物Ａ（図１参照）が所定の検査位置に進むまでの所定の予測時間の経過後に制御開始信号Ｓを搬送手段制御部５Ｂ、電子ビーム偏向制御部５ＣおよびＸ線検出器制御部５Ｄに出力する。

搬送手段制御部５Ｂは、統括制御部５Ａから制御開始信号Ｓが入力されると、搬入ベルトコンベア装置１Ａ、搬送ベルトコンベア装置１Ｂおよび搬出ベルトコンベア装置１Ｃの図示しない各駆動モータを同期して駆動するモータ駆動回路９にモータオフ信号を出力し、搬入ベルトコンベア装置１Ａ、搬送ベルトコンベア装置１Ｂおよび搬出ベルトコンベア装置１Ｃによる被検物Ａの搬送移動を同時に停止させる。そして、この搬送手段制御部５Ｂは、Ｘ線検出器３によるＸ線画像データの生成が完了するまでの所定の予測時間の経過後にモータオン信号をモータ駆動回路９に出力し、搬入ベルトコンベア装置１Ａ、搬送ベルトコンベア装置１Ｂおよび搬出ベルトコンベア装置１Ｃによる被検物Ａの搬送移動を同時に再開させる。

電子ビーム偏向制御部５Ｃは、統括制御部５Ａから制御開始信号Ｓが入力されると、スイッチオフ信号をスイッチ回路８に出力し、図４に示した偏向用電磁コイル７を非通電状態とする。これにより、カソードＫから出射された電子ビームは、図７に示すようにターゲットＴのＸ線出射面Ｔ１内のＸ線出射部位Ｔ２（図５参照）に焦点を結ぶように制御される。そして、この電子ビーム偏向制御部５Ｃは、Ｘ線検出器３によるＸ線画像データの生成が完了するまでの所定の予測時間が経過すると、スイッチオン信号をスイッチ回路８に出力して偏向用電磁コイル７を通電状態とさせる。これにより、電子ビームの進路は図７に示すようにフード電極Ｆ上の退避部位Ｆ２に向けて偏向される。

Ｘ線検出器制御部５Ｄは、統括制御部５Ａから制御開始信号Ｓが入力されると、搬送手段１が完全に停止するまでの所定の予測時間が経過した後にリセット信号ＲＳをＸ線検出器３に出力し、Ｘ線画像データを生成して取得するための一連の処理をＸ線検出器３に実行させる。

以上のように構成された第１実施形態のＸ線検査装置では、図１に示した搬送手段１、Ｘ線源２およびＸ線検出器３の作動が図８に示した制御装置５により図９に示すフローチャートの処理手順に沿って制御される。

まず、搬送手段１の運転により被検物Ａが搬送ベルトコンベア装置１Ｂ上を所定の検査位置に向けて搬送されている状態において、被検物Ａがセンサ４の投光器の光路を横切って通過すると、センサ４がオフ信号を出力した後オン信号を出力し、このセンサ４の検出信号であるオフ信号およびオン信号が制御装置５の統括制御部５Ａに順次入力される（Ｓ１）。

センサ検出信号の入力後、被検物Ａが所定の検査位置に進むまでの所定の予測時間が経過すると、統括制御部５Ａから搬送手段制御部５Ｂ、電子ビーム偏向制御部５ＣおよびＸ線検出器制御部５Ｄに制御開始信号Ｓが出力される（Ｓ２）。

続いて、搬送手段制御部５Ｂからモータ駆動回路９にモータオフ信号が出力されることにより（Ｓ３）、搬入ベルトコンベア装置１Ａ、搬送ベルトコンベア装置１Ｂおよび搬出ベルトコンベア装置１Ｃによる被検物Ａの搬送移動が同時に停止され、被検物Ａが所定の検査位置に停止する。

また、電子ビーム偏向制御部５Ｃからスイッチ回路８にスイッチオフ信号が出力されることにより（Ｓ４）、図４に示したＸ線管２Ａにおいては、偏向用電磁コイル７が非通電状態となり、カソードＫから出射された電子ビームがターゲットＴのＸ線出射面Ｔ１内のＸ線出射部位Ｔ２（図５参照）に焦点を結ぶようになる。その結果、ターゲットＴのＸ線出射部位Ｔ２からＸ線検出器３に向けて精度の高いＸ線が出射され、このＸ線が被検物Ａに照射される。

Ｘ線検出器制御部５Ｄに制御開始信号Ｓが入力されてから搬送手段１が完全に停止するまでの所定の予測時間が経過すると、Ｘ線検出器制御部５ＤからＸ線検出器３にリセット信号ＲＳが出力される（Ｓ５）。これにより、Ｘ線検出器３は被検物Ａを透過したＸ線によるＸ線画像データを生成して取得するための一連の処理を実行する。その結果、被検物Ａの内部の透視画像が図示しないディスプレイに表示される。

ここで、ステップＳ４の処理によりＸ線が被検物Ａに照射されてからＸ線検出器３によるＸ線画像データの生成が完了するまでの所定の予測時間が経過すると、電子ビーム偏向制御部５Ｃからスイッチ回路８にスイッチオン信号が出力される（Ｓ６）。このため、図４に示した偏向用電磁コイル７が通電状態となり、電子ビームの進路が図７に示すようにフード電極Ｆ上の退避部位Ｆ２に向けて偏向される。

また、Ｘ線検出器３によるＸ線画像データの生成が完了するまでの所定の予測時間が経過すると、搬送手段制御部５Ｂからモータ駆動回路９にモータオン信号が出力される（Ｓ７）。その結果、搬入ベルトコンベア装置１Ａ、搬送ベルトコンベア装置１Ｂおよび搬出ベルトコンベア装置１Ｃによる被検物Ａの搬送移動が同時に再開され、次の被検物Ａが所定の検査位置に向かって搬送される。

このような制御装置５による一連の処理により、搬送ベルトコンベア装置１Ｂが停止されて被検物Ａが所定の検査位置に停止し、Ｘ線源２のＸ線管２Ａから被検物ＡにＸ線が照射され、被検物Ａを透過したＸ線によるＸ線画像データをＸ線検出器３が生成して取得する。そして、このＸ線画像データに基づいて、被検物Ａの内部の透視画像が図示しないディスプレイに表示される。

その際、Ｘ線源２のＸ線管２Ａにおいては、図１０のタイムチャートに示すように、搬送ベルトコンベア装置１Ｂが停止して被検物ＡにＸ線を照射する検査時にのみ電子ビーム偏向手段としての偏向用電磁コイル７が非通電状態とされることにより、電子ビームは図５に示したターゲットＴのＸ線出射面Ｔ１内のＸ線出射部位Ｔ２に焦点を結ぶ。そして、Ｘ線の照射が必要な時間が経過すると、偏向用電磁コイル７が通電状態とされることにより、電子ビームの進路は図７に示すようにフード電極Ｆ上の退避部位Ｆ２に向けて偏向される。

従って、一実施形態のＸ線検査装置によれば、Ｘ線管２Ａを構成するターゲットＴのＸ線出射面Ｔ１におけるＸ線出射部位Ｔ２の損耗を大幅に抑制することができる。その結果、Ｘ線管２Ａは、長期間に亘って高精度のＸ線を被検物Ａに照射することができ、Ｘ線検査装置を高寿命化することができる。

なお、第１実施形態のＸ線検査装置においては、その作用効果を維持しつつ以下のような変更が可能である。例えば、図３に示した偏向用電磁コイル７は、容器２Ｂの外周に沿って９０度回転させた状態、すなわち図１１に示すような向きで容器２Ｂの外周に装着してもよい。この場合、偏向用電磁コイル７による電子ビームの偏向方向は、図７に示した方向から９０度回転するため、電子ビームは、図１２に破線で示すように、フード電極Ｆの電子ビーム通過孔Ｆ１から周方向に離れた退避部位Ｆ３に向けて偏向される。

また、偏向用電磁コイル７の通電により偏向された電子ビームが入射される退避部位は、フード電極Ｆ上ではなくターゲットＴのＸ線出射面Ｔ１内に設定してもよい。例えば、図１３に示すようにターゲットＴのＸ線出射面Ｔ１内のＸ線出射部位Ｔ２からターゲット支持体２Ｇの軸方向に離れた位置に退避部位Ｔ３を設定してもよいし、図１４に示すようにＸ線出射部位Ｔ２を含む帯状の領域を退避部位Ｔ４として設定してもよい。

さらに、偏向用電磁コイル７の替わりに偏向電極をＸ線管２Ａに設け、この偏向電極の向きを適宜設定すると共に、その印加電圧を制御することで電子ビームの変更方向および偏向量を制御するようにしてもよい。

＜第２実施形態＞
第２実施形態に係るＸ線検査装置は、前述した第１実施形態のＸ線検査装置における制御装置５の構成を図１５に示す構成に変更したものであり、その他の部分は第１実施形態と同様に構成されている。このため、第２実施形態に係るＸ線検査装置の説明において、第１実施形態と同様の構成部分については、同一の符号を用いて図示および詳細な説明は省略する。

ここで、図１５に示す制御装置５は、図８に示した制御装置５の電子ビーム偏向制御部５Ｃに替わる電子ビーム焦点制御部５Ｅを備えている。この電子ビーム焦点制御部５Ｅは、ターゲットＴのＸ線出射面Ｔ１に対し電子ビームをフォーカス状態とデフォーカス状態に切り換える電子ビーム集束手段の一部を構成するものであり、統括制御部５Ａから制御開始信号Ｓが入力されると、図４に示したカソードＫへの供給電圧を基準電圧とするための電圧値指示信号Ｖｆをカソード用可変電源ＶＫに出力する。これにより、電子ビームは、ターゲットＴのＸ線出射面Ｔ１内のＸ線出射部位Ｔ２（図５参照）に焦点を結ぶように制御されてフォーカス状態となる。

また、この電子ビーム焦点制御部５Ｅは、Ｘ線検出器３によるＸ線画像データの生成が完了するまでの所定の予測時間が経過すると、カソードＫへの供給電圧を基準電圧より高い値または低い値に変更させるための電圧値指示信号Ｖｄをカソード用可変電源ＶＫに出力する。これにより、カソードＫから出射される電子ビームは、ターゲットＴのＸ線出射面Ｔ１より遠点または近点に焦点を結ぶように制御されてデフォーカス状態となる。

このような電子ビーム焦点制御部５Ｅの作用により、第２実施形態のＸ線検査装置では、Ｘ線管２Ａから被検物ＡにＸ線を照射する検査時にのみ電子ビームがターゲットＴのＸ線出射面Ｔ１内のＸ線出射部位Ｔ２にフォーカス状態で入射され、それ以外の非検査時には電子ビームの焦点がＸ線出射面Ｔ１より遠点または近点に制御されてデフォーカス状態となる。このように、非検査時にはデフォーカス状態のエネルギー密度の低い電子ビームがターゲットＴのＸ線出射面Ｔ１に入射されることとなるため、第２実施形態のＸ線検査装置によれば、ターゲットＴのＸ線出射面Ｔ１の損耗を大幅に抑制することができる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態に係るＸ線検査装置は、図１６に示すように、前述した第１実施形態のＸ線検査装置に対し、偏向用電磁コイル７に替わる別途の偏向用電磁コイル１０，１１を追加し、それに応じて制御装置５の構成を図１７に示す構成に変更したものであり、その他の部分は第１実施形態と同様に構成されている。このため、第３実施形態に係るＸ線検査装置の説明において、第１実施形態と同様の構成部分については、同一の符号を用いて図示および詳細な説明は省略する。

ここで、偏向用電磁コイル１０は、図３に示した偏向用電磁コイル７と同じ向きで容器２Ｂの外周に装着されており、図４に示したスイッチ回路８を介して直流電源ＤＣに接続されている。この偏向用電磁コイル１０は、スイッチ回路８のオンにより通電状態となると、図１８に示すターゲットＴのＸ線出射部位Ｔ２に入射される電子ビームの進路をターゲットＴのＸ線出射面Ｔ１内においてターゲット支持体２Ｇの軸方向であるＸ方向に偏向させる。すなわち、Ｘ線出射部位Ｔ２を含む帯状の退避部位Ｔ４内の適宜の部位に向けて電子ビームを偏向させる。

一方、偏向用電磁コイル１１は、図１１に示した偏向用電磁コイル７と同じ向きで容器２Ｂの外周に装着されており、図４に示した直流電源ＤＣに可変抵抗器１２（図１７参照）を介して接続されている。この偏向用電磁コイル１１は、Ｘ線管２Ａの長期間の使用により図１８に示すターゲットＴのＸ線出射部位Ｔ２が損耗した場合に、電子ビームの進路を新たなＸ線出射部位に向けて偏向させるためのものでる。

偏向用電磁コイル１１は、可変抵抗器１２の抵抗値が所定の基準値にある間は電子ビームを図１８に示すターゲットＴのＸ線出射部位Ｔ２に入射させる。そして、可変抵抗器１２の抵抗値が所定値に変更されると、電子ビームの進路をターゲットＴのＸ線出射面Ｔ１内においてターゲット支持体２Ｇの軸方向と直交するＹ方向に偏向させる。すなわち、電子ビームの進路を新たなＸ線出射部位Ｔ２ａ（またはＸ線出射部位Ｔ２ｂ）に向けて偏向させる。以後、偏向用電磁コイル１０が通電状態となると、電子ビームは新たなＸ線出射部位Ｔ２ａ（またはＸ線出射部位Ｔ２ｂ）から新たな退避部位Ｔ４ａ（または退避部位Ｔ４ｂ）へ向けて偏向されるようになる。

ここで、図１７に示す制御装置５は、図８に示した制御装置５の電子ビーム偏向制御部５ＣがＸ方向偏向制御部５Ｆに変更されると共に、電子ビーム焦点制御部５ＥおよびＹ方向偏向制御部５Ｇが追加された構成を有する。なお、電子ビーム焦点制御部５Ｅは、図１５に示した第２実施形態の制御装置５の電子ビーム焦点制御部５Ｅと同様に構成されているため、詳細な説明は省略する。

Ｘ方向偏向制御部５Ｆは、統括制御部５Ａから制御開始信号Ｓが入力されると、スイッチオフ信号をスイッチ回路８に出力し、図４に示した偏向用電磁コイル１０を非通電状態とする。これにより、カソードＫから出射された電子ビームは、図１８に示すようにターゲットＴのＸ線出射面Ｔ１内のＸ線出射部位Ｔ２に焦点を結ぶように制御される。そして、このＸ方向偏向制御部５Ｆは、Ｘ線検出器３によるＸ線画像データの生成が完了するまでの所定の予測時間が経過すると、スイッチオン信号をスイッチ回路８に出力して偏向用電磁コイル１０を通電状態とさせる。これにより、電子ビームの進路は図１８に示すように退避部位Ｔ４に向けて偏向される。

Ｙ方向偏向制御部５Ｇは、制御装置５の外部から指令信号Ｃが入力されると、その指令信号Ｃに応じた抵抗変更値信号Ｒを可変抵抗器１２に出力する。これにより、偏向用電磁コイル１１が電子ビームの進路を図１８に示す新たなＸ線出射部位Ｔ２ａ（またはＸ線出射部位Ｔ２ｂ）に向けて偏向する。以後、偏向用電磁コイル１０が通電状態となると、電子ビームは新たなＸ線出射部位Ｔ２ａ（またはＸ線出射部位Ｔ２ｂ）から新たな退避部位Ｔ４ａ（または退避部位Ｔ４ｂ）へ向けて偏向されるようになる。

なお、Ｙ方向偏向制御部５Ｇは、ターゲットＴのＸ線出射部位Ｔ２の損耗度を自動判定する判定部が制御装置５に設けらる場合、その判定部からの指令信号に応じて抵抗変更値信号Ｒを可変抵抗器１２に出力するように構成してもよい。

このようなＸ方向偏向制御部５Ｆ、Ｙ方向偏向制御部５Ｇおよび電子ビーム焦点制御部５Ｅを制御装置５に備えた第３実施形態のＸ線検査装置において、未だＹ方向偏向制御部５Ｇに指令信号Ｃが入力されていない通常時には、Ｘ方向偏向制御部５Ｆの作用により、Ｘ線管２Ａから被検物ＡにＸ線を照射する検査時にのみ電子ビームがターゲットＴのＸ線出射面Ｔ１内のＸ線出射部位Ｔ２に入射される（図１８参照）。その際、電子ビーム焦点制御部５Ｅの作用により、電子ビームはフォーカス状態でＸ線出射部位Ｔ２に入射される。

一方、被検物ＡにＸ線を照射しない非検査時には、Ｘ方向偏向制御部５Ｆの作用により、電子ビームがターゲットＴのＸ線出射面Ｔ１内の退避部位Ｔ４に向けて偏向される。その際、電子ビーム焦点制御部５Ｅの作用により、電子ビームはエネルギー密度の低いデフォーカス状態で退避部位Ｔ４に入射される。

また、Ｘ線管２Ａの長期間の使用によりターゲットＴのＸ線出射部位Ｔ２が損耗した場合には、制御装置５の外部から指令信号Ｃを受けたＹ方向偏向制御部５Ｇの作用により、電子ビームの進路が新たなＸ線出射部位Ｔ２ａ（またはＸ線出射部位Ｔ２ｂ）に向けて偏向される。その結果、被検物Ａの検査時においては、電子ビームが新たなＸ線出射部位Ｔ２ａ（またはＸ線出射部位Ｔ２ｂ）にフォーカス状態で入射され、被検物Ａの非検査時には、電子ビームが新たな退避部位Ｔ４ａ（または退避部位Ｔ４ｂ）にデフォーカス状態で入射される。

従って、第３実施形態のＸ線検査装置によれば、ターゲットＴのＸ線出射面Ｔ１の損耗を大幅に抑制することができ、Ｘ線出射部位Ｔ２の位置変更に大きな自由度が得られ、その結果、ターゲットＴの寿命を大幅に長くすることができる。

本発明に係るＸ線検査装置は、前述した第１〜第３実施形態に限定されるものではなく、一部の構成部分を変更しても同様の作用効果を奏することができる。例えば、第１実施形態〜第３実施形態のＸ線検査装置では、被検物Ａの検査にあたり、図１に示した搬送ベルトコンベア装置１Ｂによる被検物Ａの搬送移動を停止した状態でＸ線管２Ａから被検物ＡにＸ線を照射したが、被検物Ａを搬送移動させたままＸ線管２Ａから被検物ＡにＸ線を照射してもよい。

また、図１に示した搬送ベルトコンベア装置１Ｂは、図１９に示すようなＸ−Ｙステージ１３に変更し、図１に示したＸ線検出器３は、Ｘ線イメージインテンシファイアとインターライントランスファー型のＣＣＤカメラとを組み合わせた構成に変更してもよい。

Ｘ−Ｙステージ１３は、搬入ベルトコンベア装置１Ａにより搬入されるパレット１４上の複数の被検物Ｂをパレット１４ごとＸ−Ｙ方向に移動させて所定の検査位置に位置決めするように構成されている。なお、このＸ−Ｙステージ１３と搬入ベルトコンベア装置１Ａおよび搬出ベルトコンベア装置１Ｃとの間のパレット１４の受け渡しは、図示しないロボットアームなどにより行われる。

さらに、図８、図１５、図１７に示した制御装置５は、同様の機能を有する限りそのブロック構成を適宜変更することができる。例えば、統括制御部５Ａが搬送手段制御部５Ｂ、電子ビーム偏向制御部５Ｃ、Ｘ線検出器制御部５Ｄ、電子ビーム焦点制御部５Ｅ、Ｘ方向偏向制御部５Ｆ、Ｙ方向偏向制御部５Ｇなどの機能を兼用するようにしてもよい。

本発明の第１実施形態に係るＸ線検査装置の概略構成を模式的に示す正面図である。 図１に示したＸ線源の主要部を構成するＸ線管の構造を示す縦断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図２および図３に示したＸ線管の等価回路図である。 図２に示したターゲットのＸ線出射面の部分拡大図である。 図３に示した偏向用電磁コイルの斜視図である。 図２に示したカソードから出射される電子ビームの進路の偏向状況を示す図２の部分拡大図である。 図１に示した制御装置のブロック構成図である。 図８に示した制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 図９に示したフローチャートに対応するタイミングチャートである。 偏向用電磁コイルの装着の向きを変更したＸ線管の例を示す図２に対応した縦断面図である。 図１１に示したカソードから出射される電子ビームの進路の偏向状況を示す図３に対応した拡大断面図である。 図５に示したターゲットのＸ線出射面内に設定される退避部位を示すターゲットのＸ線出射面の部分拡大図である。 図５に示したターゲットのＸ線出射面内に設定される帯状の退避部位を示すターゲットのＸ線出射面の部分拡大図である。 第２実施形態に係るＸ線検査装置の制御装置のブロック構成図である。 第３実施形態に係るＸ線検査装置のＸ線管を示す図２対応した縦断面図である。 第３実施形態に係るＸ線検査装置の制御装置のブロック構成図である。 図１６に示したターゲットのＸ線出射面の部分拡大図である。 図１に示した搬送ベルトコンベア装置の変更例を模式的に示す斜視図である。

符号の説明

１ 搬送手段
１Ａ 搬入ベルトコンベア装置
１Ｂ 搬送ベルトコンベア装置
１Ｃ 搬出ベルトコンベア装置
２ Ｘ線源
２Ａ Ｘ線管
２Ｃ 電子銃収容部
２Ｅ ターゲット収容部
３ Ｘ線検出器
４ センサ
５ 制御装置
５Ａ 統括制御部
５Ｂ 搬送手段制御部
５Ｃ 電子ビーム偏向制御部
５Ｄ Ｘ線検出器制御部
６ Ｘ線シールド箱
７ 偏向用電磁コイル（電子ビーム偏向手段）
８ スイッチ回路
９ モータ駆動回路
Ａ 被検物
Ｋ カソード
Ｇ グリッド電極
ＦＧ フォーカスグリッド電極
Ｆ フード電極
Ｆ２ 退避部位
Ｔ ターゲット
Ｔ１ Ｘ線出射面
Ｔ２ Ｘ線出射部位
Ｔ３ 退避部位
Ｔ４ 退避部位
ＶＫ カソード用可変電源（電子ビーム集束手段）

Claims (3)

1. 被検物を所定の検査位置に搬送する搬送手段と、
   検査位置に搬送された被検物にＸ線を照射するＸ線源と、
   被検物を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、
   を備えたＸ線検査装置であって、
   センサの検出信号に基づいて制御部により制御される前記Ｘ線源は、
   電子銃部から出射される電子ビームの進路を変更可能な電子ビーム偏向手段を有し、
   この電子ビーム偏向手段は、
   前記搬送手段の作動が停止して前記被検物が前記検査位置に停止し、前記被検物にＸ線を照射する検査時には、
   まず、前記被検物が検査位置に搬送されたことを前記センサが検出してから電子ビームをターゲット収容部内に配置されたターゲットのＸ線出射面内の所定のＸ線出射部位に入射させ、前記搬送手段の作動を運転状態から停止状態に移行させつつ、Ｘ線を前記被検物に照射し、
   しかる後、前記搬送手段による前記被検物の搬送を完全に停止させてから、この照射状態で前記Ｘ線検出部にリセット信号を入力することで、前記Ｘ線検出部は前記被検物を透過したＸ線によるＸ線画像データを生成し、
   前記搬送手段の作動が運転中である非検査時には電子ビームを前記Ｘ線出射部位から外れた部位に入射させるように構成されている、
   ことを特徴とするＸ線検査装置。
2. 請求項１に記載のＸ線検査装置であって、被検物の非検査時における電子ビームの入射部位が前記ターゲット上に設定されていることを特徴とするＸ線検査装置。
3. 請求項１に記載のＸ線検査装置であって、被検物の非検査時における電子ビームの入射部位が前記ターゲットを囲んで設けられたフード電極上に設定されていることを特徴とするＸ線検査装置。
   
   
   

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