JP6721120B2 - Ｘ線発生装置、ｘ線検査装置、および、ｘ線発生装置における絶縁不良検出方法 - Google Patents

Description

この発明は、Ｘ線発生装置、Ｘ線検査装置、および、Ｘ線発生装置における絶縁不良検出方法に関する。

例えば、Ｘ線を利用することにより立体形状を有する被検査物を破壊することなくその内部構造を検査するＸ線検査装置に使用されるＸ線発生装置は、カソードから出射された電子ビームを、高電圧を印加したターゲットに衝突させることにより、Ｘ線を発生させる構成を有する。

図５は、このような従来のＸ線発生装置の概要図である。

このＸ線発生装置は、傍熱型の電子線発生部を備えたものであり、カソード１２と、このカソード１２を加熱するためのカソードヒータ１１と、グリッド電極１３と、ターゲット１４とを備える。カソードヒータ１１により加熱されたカソード１２から発生する電子ビーム１０１は、カソード１２とターゲット１４間の管電圧により、カソード１２からターゲット１４に向かって飛び出し、グリッド電極１３を通過してターゲット１４に衝突することにより、Ｘ線１０２を発生させる。このときには、ターゲット１４に到達した電子により生ずるターゲット電流Ａがターゲット１４方向に流れ、カソード１２から出射された電子により生ずるエミッション電流Ｂがカソード１２から流れる。このエミッション電流Ｂを測定することにより、カソード１２とグリッド電極１３間に印加されるグリッド電圧が制御される。

このようなＸ線発生装置においては、Ｘ線を発生させた累積時間に基づいてターゲット１４が劣化する。この劣化に伴って所定の管電圧および管電流のもとで発生するＸ線強さが弱くなることから、このＸ線の強さを測定することでターゲット１４の劣化を認識し得ることが知られている。また、カソード１２も通電時間に伴って消耗する。このため、所定の管電圧を印加した状態において、ターゲット電流Ａを一定に維持するために必要となるグリッド電圧の値から、カソード１２の消耗を認識し得ることが知られている（特許文献１参照）。

国際公開第２００３／０９２３３６号

例えば、Ｘ線発生装置が故障した場合においては、特許文献１に記載されたように、ターゲット１４の劣化度合いやカソード１２の消耗度合いを認識することにより、故障の原因を探求することは可能である。しかしながら、電極間の絶縁不良に起因する故障が発生した場合には、この原因を特定することができなかった。

例えば、図５に示すような傍熱型の熱電子発生部を備えたＸ線発生装置においては、カソード１２とカソードヒータ１１の間の絶縁性が低下した場合においては、図５に示すリーク電流Ｃが発生する。このようなリーク電流Ｃが発生した場合には、グリッド電圧の制御に使用するエミッション電流Ｂが実際の値より小さなものとして認識される。このため、エミッション電流Ｂとターゲット電流Ａとの間に乖離が生じ、ターゲット電流Ａが必要以上に大きくなってしまう。

ターゲット電流Ａが大きくなると、ターゲット１４に衝突する電子ビーム１０１のエネルギー密度が高くなり、ターゲット１４の表面が融点に到達して損傷を生じる場合がある。また、意図したＸ線の線量より大きい線量のＸ線が発生することになることから、Ｘ線照射領域の遮蔽性能が低い場合等においては、Ｘ線照射領域外までＸ線が漏洩する可能性もある。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、電極間の絶縁不良が生じた場合においても、これを容易に認識することが可能なＸ線発生装置、Ｘ線検査装置、および、Ｘ線発生装置における絶縁不良検出方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、カソードから出射された電子ビームを、高電圧を印加したターゲットに衝突させることによりＸ線を発生させるＸ線発生装置において、前記カソードから出射された電子により生ずるエミッション電流を検出するエミッション電流検出部と、前記ターゲットに到達した電子により生ずるターゲット電流を検出するターゲット電流検出部と、前記エミッション電流検出部により検出したエミッション電流と、前記ターゲット電流検出部により検出したターゲット電流とを比較する比較部と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記カソードを加熱するカソードヒータを備える。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記比較部により比較したエミッション電流とターゲット電流との差異が閾値を越えた時に、警告表示を行うための警告信号を発生する。

請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記比較部により比較したエミッション電流とターゲット電流との差異が閾値を越えた時に、Ｘ線の発生動作を停止させる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のＸ線発生装置を備えたＸ線検査装置である。

請求項６に記載の発明は、カソードヒータにより加熱されたカソードから出射された電子ビームを、高電圧を印加したターゲットに衝突させることによりＸ線を発生させるＸ線発生装置において、前記カソードと前記カソードヒータ間の絶縁不良を検出するための絶縁不良検出方法であって、前記カソードから出射された電子により生ずるエミッション電流を検出するエミッション電流検出工程と、前記ターゲットに到達した電子により生ずるターゲット電流を検出するターゲット電流検出工程と、前記エミッション電流検出工程において検出したエミッション電流と、前記ターゲット電流検出工程において検出したターゲット電流を比較する比較工程と、を有し、前記比較工程において比較したエミッション電流とターゲット電流との差異が閾値を越えた時に、前記カソードと前記カソードヒータ間の絶縁不良を検出することを特徴とする。

請求項１、請求項５および請求項６に記載の発明によれば、電極間の絶縁不良が生じた場合においても、エミッション電流の値とターゲット電流の値に基づいて、これを容易に認識することが可能となる。また、エミッション電流検出部により検出したエミッション電流とターゲット電流検出部により検出したターゲット電流とを比較することにより、電極間の絶縁不良を容易に認識することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、カソードとカソードヒータとの間の絶縁性が低下した場合に、これを容易に認識することが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、警告表示により、電極間の絶縁不良の発生を容易に認識することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、電極間の絶縁不良が生じたときに、Ｘ線の発生動作を停止することが可能となる。

この発明に係るＸ線発生装置を備えたＸ線検査装置図をその主要な制御系とともに示す概要図である。 この発明の第１実施形態に係るＸ線発生装置の概要図である。 この発明の第２実施形態に係るＸ線発生装置の概要図である。 この発明の第３実施形態に係るＸ線発生装置の概要図である。 従来のＸ線発生装置の概要図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係るＸ線発生装置４１を備えたＸ線検査装置図をその主要な制御系とともに示す概要図である。

このＸ線検査装置は、被検査物であるワークＷにＸ線を照射するＸ線発生装置４１と、このＸ線発生装置４１から照射された後、ワークＷを透過したＸ線を検出するフラットパネルディテクタやイメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）等のＸ線検出器４２と、これらのＸ線発生装置４１およびＸ線検出器４２の間に配設されたワークＷを載置するためのステージ４３とを備える。このステージ４３は、図示しないモータを備えたステージ移動機構４４の作用により、水平および垂直方向に移動可能となっている。これらのＸ線発生装置４１、Ｘ線検出器４２、ステージ４３およびステージ移動機構４４は、Ｘ線遮蔽部材より構成されるケーシング４０の内部に配設されている。

このＸ線検査装置は、プロセッサーとしての論理演算を実行するＣＰＵ、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ等を備え、装置全体を制御する制御部３０を備える。この制御部３０は、Ｘ線検出器４２により検出したＸ線画像等を表示する液晶表示パネル等の表示部４５と、各種の操作を実行するためのマウスやキーボード等を備えた操作部４６とに接続されている。

また、この制御部３０は、機能的構成として、Ｘ線検出器４２により検出されたＸ線画像を画像処理して表示部４５に表示するための画像処理部３１と、ステージ移動機構４４を制御するための移動制御部３２と、Ｘ線発生装置４１からのＸ線照射を制御するためのＸ線制御部３３と、後述する警告表示を行うための警告表示部３４とを備える。

図２は、この発明の第１実施形態に係るＸ線発生装置４１の概要図である。

このＸ線発生装置４１は、傍熱型の電子線発生部を備えたものであり、カソード１２と、このカソード１２を加熱するためのカソードヒータ１１と、グリッド電極１３と、ターゲット１４とを備える。カソードヒータ１１により加熱されたカソード１２から発生する電子ビーム１０１は、カソード１２とターゲット１４間の管電圧により、カソード１２からターゲット１４に向かって飛び出し、グリッド電極１３を通過してターゲット１４に衝突することにより、Ｘ線１０２を発生させる。このときには、ターゲット１４に到達した電子により生ずるターゲット電流Ａがターゲット１４方向に流れ、カソード１２から出射された電子により生ずるエミッション電流Ｂがカソード１２から流れる。

また、このＸ線発生装置４１は、ターゲット電流Ａを測定するためのターゲット電流検出部２２と、エミッション電流Ｂを検出するためのエミッション電流検出部２３とを備える。また、このＸ線発生装置４１は、エミッション電流検出部２３により検出したエミッション電流Ｂの電流値を設定値と比較するための第１比較部２４と、第１比較部２４により比較したエミッション電流Ｂとエミッション電流Ｂの設定値との差異に基づいて、カソード１２とグリッド電極１３間に印加されるグリッド電圧を制御するグリッド電圧制御部２５とを備える。

さらに、このＸ線発生装置４１は、ターゲット電流検出部２２により検出したターゲット電流Ａの電流値と、エミッション電流検出部２３により検出したエミッション電流Ｂの電流値とを比較する第２比較部２１を備える。この第２比較部２１は、ターゲット電流検出部２２により検出したターゲット電流Ａの電流値と、エミッション電流検出部２３により検出したエミッション電流Ｂの電流値との差異が、予め設定した閾値を越えたときに、図１に示す制御部３０に対して、警告表示を行うための警告信号を発生する。

このような構成を有するＸ線発生装置４１においては、装置が正常に動作しているときには、エミッション電流Ｂの値とターゲット電流Ａの値との差異は、所定の閾値の範囲内となるとともに、このような構成を有するＸ線発生装置４１において、電極間の絶縁不良が生じた場合には、エミッション電流Ｂの値とターゲット電流Ａの値との差異が閾値より大きくなることが、この発明の発明者により見出された。

ここで、上述した閾値は、例えば、グリッド電極１３とターゲット１４との間にフォーカス電極（収束電極）が配設される場合に、フォーカス電極に電子ビーム１０１が衝突することによりターゲット電流Ａが小さくなる現象や、電子ビーム１０１において放電が生じた場合に、ターゲット電流Ａが大きくなる現象等の、各種の現象を考慮して決定されるものである。

このため、この発明の第１実施形態に係るＸ線発生装置４１においては、第２比較部２１により、ターゲット電流検出部２２により検出したターゲット電流Ａの電流値と、エミッション電流検出部２３により検出したエミッション電流Ｂの電流値とを比較する。そして、ターゲット電流検出部２２により検出したターゲット電流Ａの電流値と、エミッション電流検出部２３により検出したエミッション電流Ｂの電流値との差異が、予め設定した閾値を越えたときに、第２比較部２１は、制御部３０に対して、警告表示を行うための警告信号を発生する。

この警告信号を受け取った制御部３０は、図１に示す警告表示部３４の作用により、表示部４５に対して警告表示を表示させる。また、必要に応じ、音声等による警告表示も実行する。オペレータは、この警告表示を認識し、必要に応じ、操作部４６を操作してＸ線発生装置４１におけるＸ線１０２の照射動作を停止させる。これにより、ターゲット１４の表面に損傷を生じることや、Ｘ線照射領域外までＸ線１０２が漏洩することを未然に防止することが可能となる。

次に、この発明の他の実施形態について説明する。図３は、この発明の第２実施形態に係るＸ線発生装置４１の概要図である。なお、上述した第１実施形態と同様の部材については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

この第２実施形態に係るＸ線発生装置４１は、ターゲット電流検出部２２により検出したターゲット電流Ａの電流値と、エミッション電流検出部２３により検出したエミッション電流Ｂの電流値との差異が、予め設定した閾値を越えたときに、Ｘ線１０２の発生動作を自動的に停止させる構成を有する。

この第２実施形態に係るＸ線発生装置４１は、ターゲット１４への高電圧の印加をオン／オフするためのスイッチ２９を備える。そして、第２比較部２１は、ターゲット電流検出部２２により検出したターゲット電流Ａの電流値と、エミッション電流検出部２３により検出したエミッション電流Ｂの電流値との差異が、予め設定した閾値を越えたときに、スイッチ２９をオフとする為の信号をスイッチ２９に送信する。

このような構成を採用した場合においても、ターゲット１４の表面に損傷を生じることや、Ｘ線照射領域外までＸ線１０２が漏洩することを未然に防止することが可能となる。

次に、この発明のさらに他の実施形態について説明する。図４は、この発明の第３実施形態に係るＸ線発生装置４１の概要図である。なお、上述した第１、第２実施形態と同様の部材については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

この第３実施形態に係るＸ線発生装置４１は、ターゲット電流検出部２２により検出したターゲット電流Ａの電流値と、エミッション電流検出部２３により検出したエミッション電流Ｂの電流値とを表示するための電流値表示部２６を備える。この電流値表示部２６は、ターゲット電流Ａの電流値とエミッション電流Ｂの電流値を表示するための専用の表示部であってもよく、図１に示す表示部４５にターゲット電流Ａの電流値とエミッション電流Ｂの電流値を表示するものであってもよい。

この第３実施形態に係るＸ線発生装置４１においては、オペレータが電流値表示部２６に表示されたターゲット電流Ａの電流値とエミッション電流Ｂの電流値を確認し、その差に基づいてＸ線１０２の発生動作を停止すべきか否かを判断する。そして、Ｘ線１０２の発生動作を停止すべきと判断したときには、図１に示す操作部４６等を操作することにより、Ｘ線発生装置４１からのＸ線１０２の発生動作を停止させる。

このような構成を採用した場合においても、ターゲット１４の表面に損傷を生じることや、Ｘ線照射領域外までＸ線１０２が漏洩することを未然に防止することが可能となる。

１１ カソードヒータ
１２ カソード
１３ グリッド電極
１４ ターゲット
２１ 第２比較部
２２ ターゲット電流検出部
２３ エミッション電流検出部
２４ 第１比較部
２５ グリッド電圧制御部
２６ 電流値表示部
２９ スイッチ
３０ 制御部
３１ 画像処理部
３２ 移動制御部
３３ Ｘ線制御部
３４ 警告表示部
４０ ケーシング
４１ Ｘ線発生装置
４２ Ｘ線検出器
４３ ステージ
４４ ステージ移動機構
４５ 表示部
４６ 操作部
１０１ 電子ビーム
１０２ Ｘ線
Ａ ターゲット電流
Ｂ エミッション電流
Ｗ ワーク

Claims (6)

1. カソードから出射された電子ビームを、高電圧を印加したターゲットに衝突させることによりＸ線を発生させるＸ線発生装置において、
   前記カソードから出射された電子により生ずるエミッション電流を検出するエミッション電流検出部と、
   前記ターゲットに到達した電子により生ずるターゲット電流を検出するターゲット電流検出部と、
   前記エミッション電流検出部により検出したエミッション電流と、前記ターゲット電流検出部により検出したターゲット電流とを比較する比較部と、
   を備えることを特徴とするＸ線発生装置。
2. 請求項１に記載のＸ線発生装置において、
   前記カソードを加熱するカソードヒータを備えるＸ線発生装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のＸ線発生装置において、
   前記比較部により比較したエミッション電流とターゲット電流との差異が閾値を越えた時に、警告表示を行うための警告信号を発生するＸ線発生装置。
4. 請求項１または請求項２に記載のＸ線発生装置において、
   前記比較部により比較したエミッション電流とターゲット電流との差異が閾値を越えた時に、Ｘ線の発生動作を停止させるＸ線発生装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のＸ線発生装置を備えたＸ線検査装置。
6. カソードヒータにより加熱されたカソードから出射された電子ビームを、高電圧を印加したターゲットに衝突させることによりＸ線を発生させるＸ線発生装置において、前記カソードと前記カソードヒータ間の絶縁不良を検出するための絶縁不良検出方法であって、
   前記カソードから出射された電子により生ずるエミッション電流を検出するエミッション電流検出工程と、
   前記ターゲットに到達した電子により生ずるターゲット電流を検出するターゲット電流検出工程と、
   前記エミッション電流検出工程において検出したエミッション電流と、前記ターゲット電流検出工程において検出したターゲット電流を比較する比較工程と、を有し、
   前記比較工程において比較したエミッション電流とターゲット電流との差異が閾値を越えた時に、前記カソードと前記カソードヒータ間の絶縁不良を検出することを特徴とするＸ線発生装置における絶縁不良検出方法。

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