JP5918571B2

JP5918571B2 - Ｘ線照射源

Info

Publication number: JP5918571B2
Application number: JP2012046839A
Authority: JP
Inventors: 典正小杉; 直樹奥村; 竜弥仲村; 澄藤田; 岡田　知幸; 知幸岡田; 秋臣鵜嶋
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2032-03-02
Also published as: TW201352069A; WO2013129072A1; JP2013182814A

Description

本発明は、Ｘ線管を筐体内に備えたＸ線照射源に関する。

従来、Ｘ線を発生させるＸ線発生源を有する複数のＸ線照射源を備えたＸ線照射装置がある。このようなＸ線照射装置は、例えばＩＣ（集積回路）、ＬＣＤ（液晶表示装置）、又はＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）等の製造工程において、例えば空気などの気体にＸ線を照射してイオンガスを生成することにより対象物の除電を行う除電装置として用いられる場合がある。

除電装置としてのＸ線照射装置としては、例えば特許文献１に記載の光除電装置がある。この光除電装置は、軟Ｘ線発生器と高圧電源回路と制御部とを備え、高圧電源回路によって生じる電子発生電圧と加速電圧とが制御部によって個別に可変制御されている。また、軟Ｘ線発生器をカーテンレールのような支持部材に一定間隔で取り付け、被照射物の幅方向に一度に軟Ｘ線を照射できるようになっている。支持部材は、装置の取り付け後の耐久性といった観点から金属等の部材を用いることが好ましい。

特開２００６−６６０７５号公報

上述したような光除電を目的としたＸ線照射源においては、被照射物に対向するＸ線照射源の対向面、すなわち、Ｘ線照射窓が形成されている面は、導電性部材とする必要がある。これは、対向面を絶縁性部材とすると、Ｘ線源を駆動するための高圧電源や外部に存在する電位の影響を受けて対向面が帯電してしまい、これにより、静電誘導現象が生じて被処理物の除電が不十分となるおそれがあるためである。しかしながら、何ら対策を施さずに対向面を導電性部材とすると、支持部材に流れる誘導電流の影響によって対向面の電位が不安定となり、結局のところ、静電誘導現象が生じて被処理物の除電が不十分となることが考えられる。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、支持部材に流れる誘導電流の影響を抑制することによって対向面を電気的に安定させ、被処理物の除電を十分に実施できるＸ線照射源を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係るＸ線照射源は、Ｘ線を出力するＸ線管と、Ｘ線管を内部に収容すると共に、Ｘ線を外部に向けて出射させるＸ線出射窓が形成された筐体と、を備え、金属からなる保持部材に固定された状態で被照射物にＸ線を照射するＸ線照射源であって、筐体は、Ｘ線出射窓が形成された面が被照射物に対向する第１の対向面となっており、少なくとも当該第１の対向面が導電性部材からなり、絶縁性部材を介して前記保持部材に保持されていることを特徴としている。

このＸ線照射源では、筐体と保持部材とが絶縁性部材を介して結合されており、導電性を有する第１の対向面及び保持部材が互いに電気的に絶縁されている。支持部材に流れる誘導電流の影響が第１の対向面に及ぶことを抑制でき、静電誘導現象を生じさせずに被処理物の除電を十分に実施できる。また、このＸ線照射源では、第１の対向面が導電性部材からなることで、Ｘ線源を駆動するための高圧電源や外部に存在する電位の影響によって第１の対向面が帯電することを抑制でき、被処理物の除電効果を向上できる。

また、筐体は、保持部材と対向する第２の対向面を有し、保持部材と第２の対向面とは、絶縁性部材によって離間していることが好ましい。保持部材と第２の対向面とが離間することで、第１の対向面と保持部材との間をより確実に絶縁でき、被処理物の除電を十分に実施できる。

また、保持部材は、断面コの字状のチャネル部と、チャネル部から側方に突出するフランジ部とを有し、絶縁性部材は、第２の対向面に対して固定される本体部と、本体部に設けられ、フランジ部に着脱自在かつ摺動自在に嵌合する爪部とを有していることが好ましい。これにより、簡単な構成で筐体と保持部材とを結合できる。また、筐体を保持部材に対して着脱自在かつ摺動自在とすることで、位置調整や交換といった作業を簡単に行うことができ、より効率的に被処理物の除電を実施できる。

また、保持部材は、長手方向に分割された分割部材を結合してなることが好ましい。この場合、保持部材を被処理物に合わせた所望の形状や大きさとすることができ、より効率的に被処理物の除電を実施できる。

本発明によれば、支持部材に流れる誘導電流の影響を抑制することによって対向面を電気的に安定させ、被処理物の除電を十分に実施できる。

本発明に係るＸ線照射源を含んで構成されるＸ線照射装置の一実施形態を示す斜視図である。図１に示したＸ線照射装置の機能的な構成要素を示すブロック図である。図１に示したＸ線照射源の斜視図である。図３の平面図である。図４におけるＶ−Ｖ線断面図である。Ｘ線管と第１の回路基板との固定構造の一例を示す図である。筐体と支持部材との固定構造の一例を示す図である。図７に示した固定構造に用いられる絶縁性部材を示す斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係るＸ線照射源の好適な実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明に係るＸ線照射源を含んで構成されるＸ線照射装置の一実施形態を示す斜視図である。同図に示すＸ線照射装置１は、例えば大型ガラスを取り扱う製造ラインにおいてクリーンルーム等に設置され、Ｘ線の照射によって大型ガラスの除電を行うフォトイオナイザ（光照射式除電装置）として構成されている。

このＸ線照射装置１は、Ｘ線を照射する複数のＸ線照射源２と、Ｘ線照射源２を制御するコントローラ３と、Ｘ線照射源２を並べて保持するレール部材（保持部材）４とを備えて構成されている。レール部材４は、Ｘ線照射源２から離間する方向に凹部が形成された断面略コの字状のチャネル部４ａと、チャネル部４ａの端部から側方に突出するフランジ部４ｂ，４ｂとを有している。レール部材４は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金、或いは鉄や鉄合金などの導電性を備えた金属によって形成されており、複数のＸ線照射源２を保持するために十分な強度と耐久性が確保されている。なお、レール部材４は、一体的に形成されたものに限られず、長手方向（延在方向）に沿って分割された分割部材を着脱自在に連結したものであってもよい。この場合、被処理物の大きさや数、配置等に合わせて、所望の形状や大きさの保持構造を得ることができるので、より効率的なＸ線照射による除電が可能となる。

図２は、Ｘ線照射装置１の機能的な構成要素を示すブロック図である。同図に示すように、コントローラ３は、制御回路１１を含んで構成されている。制御回路１１は、例えばＸ線照射源２に内蔵されるＸ線管２１に向けて電力を供給する電源回路、Ｘ線管２１に向けて駆動及び停止を制御する制御信号を送信する制御信号送信回路、Ｘ線管２１が寿命に至ったことを示す寿命報知信号をＸ線管２１から受信する寿命報知信号受信回路などを含んで構成されている。この制御回路１１は、入出力端子１２によってＸ線照射ユニット２等との外部接続が可能となっている。

一方、Ｘ線照射源２は、Ｘ線を発生させるＸ線管２１と、電源回路からの電圧を昇圧させる高圧発生モジュール２２と、Ｘ線管２１及び高圧発生モジュール２２を駆動する駆動回路２３とを含んで構成されている。駆動回路２３には、幹配線２４が接続されており、幹配線２４は、その両端に設けられた入力端子２５及び出力端子２６によって他のＸ線照射ユニット２やコントローラ３等と外部接続が可能となっている。

そして、Ｘ線照射装置１では、図１及び図２に示すように、一のＸ線照射源２の出力端子２６が、中継ケーブルＣを介して隣接する他のＸ線照射源２の入力端子２５に着脱自在に接続される。先端のＸ線照射ユニット２に至るまで、各Ｘ線照射ユニット２同士が同様に接続されていく一方で、コントローラ３の入出力端子１２が、中継ケーブルＣを介して基端のＸ線照射源２の入力端子２５に着脱自在に接続されている。これにより、各Ｘ線照射源２の幹配線２４が制御回路１１に対して直列に接続され、各Ｘ線照射源２の駆動回路２３が制御回路１１に対して並列に接続されている。

この構成により、一のＸ線照射ユニット２の入力端子２５から入力される電圧の値と出力端子２６から出力される電圧の値とが等しくなり、一のＸ線照射ユニット２の出力端子２６から出力される電圧の値と、一のＸ線照射ユニット２と電気的に接続される他のＸ線照射ユニット２の入力端子２５から入力される電圧の値及び出力端子２６から出力される電圧の値ともいずれも等しくなる。このため、複数のＸ線照射ユニット２を一列に連結する場合においても、全てのＸ線照射ユニット２に等しい値の電圧を供給できる。したがって、各Ｘ線照射ユニット２同士を電気的に接続した場合に、各Ｘ線照射ユニット２ごとに電源回路を含むコントローラ３の制御回路１１を接続させる必要がなくなり、配線を煩雑化させることなくＸ線照射ユニット２の連結数の増減が可能となる。

次に、上述したＸ線照射源２の構成について説明する。

図３は、図１に示したＸ線照射源の斜視図である。また、図４は、図３の平面図であり、図５は、図４におけるＶ−Ｖ線断面図である。図３〜図５に示すように、Ｘ線照射源２は、ステンレスやアルミニウムなどを用いた金属製の略直方体形状の筐体３１内に、上述のＸ線管２１及び高圧発生モジュール２２と、Ｘ線管２１及び駆動回路２３の少なくとも一部が搭載される第１の回路基板３２と、高圧発生モジュール２２が搭載される第２の回路基板３３とを有している。

筐体３１は、図３に示すように、Ｘ線管２１から発生したＸ線を外部に向けて出射させるＸ線出射窓３４が形成された長方形状の壁部３１ａ、及びこの壁部３１ａの各辺に設けられた側壁部３１ｂを有して一面側が開口する本体部３５と、壁部３１ａに対向し、本体部３５の開口部分を塞ぐように取り付けられた蓋部３１ｃとを備え、接地電位とされている。Ｘ線出射窓３４は、壁部３１ａの略中央部分において、筐体３１の長手方向に沿って長方形状に形成された開口部によって構成されている。壁部３１ａの外面は、Ｘ線の被照射物に対向する対向面（第１の対向面）Ｐ１となっており、蓋部３１ｃの外面は、レール部材４に対向する対向面（第２の対向面）Ｐ２となっている。

Ｘ線管２１は、筐体３１に比べて十分に小さい略直方体形状の真空容器５１内に、電子ビームを発生させるフィラメント５２と、電子ビームを加速させるグリッド５３と、電子ビームの入射に応じてＸ線を発生させるターゲット５４とを有している。真空容器５１は、後述の出力窓５７が設けられた導電性材料（例えばステンレス等の金属板）からなる長方形状の壁部５１ａと、当該壁部５１ａに対向し、長方形状の絶縁性材料（例えばガラス）からなる壁部５１ｂと、壁部５１ａ，５１ｂの外縁に沿う絶縁性材料（例えばガラス）からなる側壁部５１ｃとを備えている。側壁部５１ｃの高さは、壁部５１ａ，５１ｂの短手方向の長さよりも小さくなっている。つまり、真空容器５１は、高さを構成する辺の長さが最も短く、壁部５１ａ，５１ｂを平板平面に見立てることができるような、平板状の略直方体形状となっている。壁部５１ａの略中央部分には、Ｘ線出射窓３４に比べて一回り小さい開口部５１ｄが真空容器５１の長手方向（壁部５１ａ，５１ｂの長手方向）に沿って長方形状に形成されている。この開口部５１ｄは、後述の出力窓５７を構成する。

フィラメント５２は、壁部５１ｂ側に配置され、グリッド５３は、フィラメント５２とターゲット５４との間に配置されている。フィラメント５２及びグリッド５３には、それぞれ複数の給電ピン５５（図４参照）が接続されている。給電ピン５５は、側壁部５１ｃと壁部５１ｂとの間を通り、真空容器５１の幅方向の両側にそれぞれ突出した状態となっている。また、壁部５１ａの外面側には、図５に示すように、開口部５１ｄを封止するように、例えばベリリウムやシリコン、チタンなどのＸ線透過性が良く、導電性を備えた材料からなる長方形状の窓材５６が密着固定され、ターゲット５４で発生したＸ線をＸ線管２１から外部へ出力させる出力窓５７が構成されている。なお、例えばタングステンなどからなるターゲット５４は、窓材５６の内面に形成されている。

Ｘ線管２１と第１の回路基板３２との固定にあたり、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、第１の回路基板３２の略中央部分には、Ｘ線管２１の壁部５１ｂ側の最外縁で構成される平面形状に比べて僅かに大きい長方形状の貫通孔３２ａが形成されている。この貫通孔３２ａの深さ、すなわち、第１の回路基板３２の厚みは、真空容器５１における壁部５１ｂの厚みと略同一になっている。そして、Ｘ線管２１は、壁部５１ｂが貫通孔３２ａ内に位置し、かつ各給電ピン５５が第１の回路基板３２の一面側における貫通孔３２ａ周りの縁部にロウ材等の導電性部材で接続されることによって、第１の回路基板３２に保持されると共に、第１の回路基板３２上の回路と電気的に接続されている。さらに、各給電ピン５５と第１の回路基板３２との接続部を覆うように、絶縁性樹脂によるポッティング部５８が設けられている。ポッティング部５８は、真空容器５１と第１の回路基板３２とに跨った状態で真空容器５１の全周にわたって形成されており、第１の回路基板３２に対するＸ線管２１の固定に対する補助も兼ねている。一方、高圧発生モジュール２２と第２の回路基板３３との固定にあたっては、図５に示すように、第２の回路基板３３には貫通孔等が形成されておらず、高圧発生モジュール２２は、第２の回路基板３３において第１の回路基板３２と対向する一面側に接着等によって固定されている。

筐体３１内でのＸ線管２１、高圧発生モジュール２２、第１の回路基板３２、及び第２の回路基板３３の固定には、図４及び図５に示すように、スペーサ部材６１，６２による２段構造が採用されている。スペーサ部材６１，６２は、例えばセラミックや、ポリイミド・ナイロン・エポキシなどの各種樹脂材料によって棒状に形成され、非導電性を呈している。スペーサ部材６１，６２は、真空容器５１を長手方向に挟むように２箇所に配置されている。

１段目のスペーサ部材６１は、ネジ６３の締結によって筐体３１における蓋部３１ｃの内面側に立設され、２段目のスペーサ部材６２は、高圧発生モジュール２２を搭載した第２の回路基板３３を挟み込んで固定した状態で１段目のスペーサ部材６１の先端に連結されている。また、２段目のスペーサ部材６２の先端には、Ｘ線管２１を搭載した第１の回路基板３２がネジ６４の締結によって第２の回路基板３３と略平行に固定されている。

このような構造が設けられた蓋部３１ｃは、Ｘ線管２１の出力窓５７が筐体３１のＸ線出射窓３４から露出するように位置合わせされ、ネジ６５の締結によって本体部３５に固定されている。このネジ６５の締結により、Ｘ線管２１は、第１の回路基板３２によって筐体３１における壁部３１ａの内面に押圧された状態となっている。なお、２段目のスペーサ部材６２の長さは、１段目のスペーサ部材６１の数倍程度の長さとなっており、第１の回路基板３２と高圧発生モジュール２２とは互いに離間している。第１の回路基板３２と高圧発生モジュール２２との接続は、有線接続であっても無線接続であってもよい。

また、図４及び図５に示すように、Ｘ線管２１と壁部３１ａとの間には、例えばスチールウール、導電マット、導電性ゴムといった導電性及びクッション性を有する緩衝部材６７が配置されている。緩衝部材６７は、出力窓５７を露出させる開口部と、窓材５６の周縁部に接するように出力窓５７の周りを囲む矩形枠状部を備え、筐体３１と出力窓５７とを電気的に接続している。また、筐体３１に設けられたＸ線出射窓３４は、Ｘ線管２１の出力窓５７に比べて一回り大きく、対向面Ｐ１側から見て、出力窓５７全体を露出させるようになっている。このため、出力窓５７から発散角を持って放出されるＸ線が、Ｘ線出射窓３４の縁部によって遮断されることを抑制することができる。さらに、窓材５６、壁部５１ａ、緩衝部材６７といったＸ線出射窓３４から露出する可能性のある材料は全て導電性となっており、かつ筐体３１と電気的に接続されている。

次に、上述した筐体３１とレール部材４との固定構造について説明する。

この筐体３１とレール部材４との取り付けには、図３に示すように、複数の継手部材（絶縁性部材）４１が用いられる。継手部材４１は、例えば絶縁性及び弾性を有する樹脂材料によって形成され、筐体３１の長手方向の両端部にそれぞれ配置されている。この継手部材４１は、図７及び図８にも示すように、レール部材４の幅方向（レール部材４の延在方向と直交する方向）の長さと略等長で断面矩形の棒状をなす本体部４１ａと、本体部４１ａの両端にそれぞれ形成された爪部４１ｂ，４１ｂとを有している。本体部４１ａの略中央部分には、ネジ４２を挿入するための挿入孔４３が形成されている。この挿入孔４３にネジ４２を螺入すると共に、蓋部３１ｃの内側でネジ４２の先端にナット４４を取り付けることにより、本体部４１ａが蓋部３１ｃに対して固定されている。なお、本体部４１ａの蓋部３１ｃに対する固定方法としては、ネジの螺合の他にも接着や溶着などでもよい。

また、爪部４１ｂの先端は、肉厚に形成され、フランジ部４ｂの裏側まで回り込むように本体部４１ａの端部から折れ曲がっており、爪部４１ｂの基端は、先端よりも肉薄に形成され、爪部４１ｂの弾性による変形を許容している。この爪部４１ｂ，４１ｂをレール部材４のフランジ部４ｂ，４ｂの端部にそれぞれ係合させることで、Ｘ線照射源２がレール部材４に対して着脱自在かつ摺動自在に取り付けられ、筐体３１とレール部材４とが互いに電気的に絶縁されている。

また、爪部４１ｂがフランジ部４ｂに係合している状態において、本体部４１ａの端部はフランジ部４ｂに当接している。これにより、本体部４１ａの厚みの分だけ筐体３１の第２の対向面Ｐ２とレール部材４との間が離間し、筐体３１の蓋部３１ｃには、継手部材４１の本体部４１ａのみが接触することとなる。なお、図１に示すように、Ｘ線照射源２，２間に継手部材４１を更に取り付け、Ｘ線照射源２，２間を結ぶ中継ケーブルＣの中間部分を継手部材４１によってレール部材４に結束させてもよい。

以上説明したように、Ｘ線照射源２では、筐体３１とレール部材４とが絶縁性を有する継手部材４１を介して結合されており、第１の対向面Ｐ１とレール部材４とが互いに電気的に絶縁されている。これにより、外部設備に接続された際にレール部材４を流れる誘導電流の影響が筐体３１の第１の対向面Ｐ１に及ぶことを抑制でき、静電誘導現象を生じさせずに被処理物の除電を十分に実施できる。また、Ｘ線照射源２では、第１の対向面Ｐ１が金属からなることで、Ｘ線管２１を駆動するための高圧電源モジュール２２や外部に存在する電位の影響によって第１の対向面Ｐ１が帯電することを抑制でき、被処理物の除電効果を向上できる。さらに、本実施形態においては、第１の対向面Ｐ１に加え、窓材５６、壁部５１ａ、緩衝部材６７といったＸ線出射窓３４から露出する可能性のある材料もすべて導電性となっており、かつ筐体３１と電気的に接続されている。つまり、Ｘ線照射ユニット２の対向面Ｐ１側は、全て導電性部材かつ同電位となっている。これにより、被処理物の除電効果を一層向上できる。

また、本実施形態では、レール部材４が、断面コの字状のチャネル部４ａと、チャネル部４ａから側方に突出するフランジ部４ｂとを有し、継手部材４１は、筐体３１の第２の対向面Ｐ２に対して固定される本体部４１ａと、フランジ部４ｂに着脱自在かつ摺動自在に嵌合する爪部４１ｂとを有している。これにより、簡単な構成で筐体３１とレール部材４とを結合できる。また、筐体３１をレール部材４に対して着脱自在かつ摺動自在とすることで、Ｘ線照射源２の位置調整や交換といった作業を簡単に行うことができるので、より効率的に被処理物の除電を実施できる。さらに、継手部材４１とレール部材４との接触部分を低減できるので、より確実な絶縁を行うことができる。

また、継手部材４１を用いることにより、筐体３１の第２の対向面Ｐ２が、本体部４１ａの厚みの分だけレール部材４から離間している。このように、第２の対向面Ｐ２がレール部材４から離間することで、第１の対向面Ｐ１とレール部材４との間をより確実に絶縁できるので、被処理物の除電を十分に実施できる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、筐体３１における第１の対向面Ｐ１とレール部材４とが絶縁性部材によって互いに電気的に絶縁されていれば、種々の変形を適用できる。例えば上述した実施形態では、筐体３１の本体部３５及び蓋部３１ｃが共に金属によって形成されているが、蓋部３１ｃ（或いは蓋部３１ｃにおける継手部材４１との接合部分）を絶縁性の樹脂材料によって形成することによって第１の対向面Ｐ１とレール部材４との絶縁を実現してもよい。この場合、継手部材４１は、樹脂製であってもよく、金属製であってもよい。

２…Ｘ線照射源、４…レール部材（保持部材）、４ａ…チャネル部、４ｂ…フランジ部、２１…Ｘ線管、３１…筐体、３４…Ｘ線照射窓、４１…継手部材、４１ａ…本体部、４１ｂ…爪部、Ｐ１…第１の対向面、Ｐ２…第２の対向面。

Claims

Ｘ線を出力するＸ線管と、前記Ｘ線管を内部に収容すると共に、前記Ｘ線を外部に向けて出射させるＸ線出射窓が形成された筐体と、を備え、金属からなる保持部材に固定された状態で被照射物にＸ線を照射するＸ線照射源であって、
前記筐体は、前記Ｘ線出射窓が形成された面が前記被照射物に対向する第１の対向面となっており、少なくとも当該第１の対向面が導電性部材からなり、前記筐体の外面に配置された絶縁性部材を介して前記保持部材に保持されることにより、前記第１の対向面と前記保持部材とが電気的に絶縁されていることを特徴とするＸ線照射源。
前記筐体は、前記保持部材と対向する第２の対向面を有し、
前記保持部材と前記第２の対向面とは、前記絶縁性部材によって離間していることを特徴とする請求項１記載のＸ線照射源。
前記保持部材は、断面コの字状のチャネル部と、チャネル部から側方に突出するフランジ部とを有し、
前記絶縁性部材は、前記第２の対向面に対して固定される本体部と、前記本体部に設けられ、前記フランジ部に着脱自在かつ摺動自在に嵌合する爪部とを有していることを特徴とする請求項２記載のＸ線照射源。
前記保持部材は、長手方向に分割された分割部材を結合してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のＸ線照射源。