JP6944693B2 - Ｘ線検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線発生装置、及び、Ｘ線発生装置を備えたＸ線検査装置に関する。

従来のＸ線発生装置として、例えば特許文献１に記載された装置が知られている。特許文献１に記載された装置は、陰極部及び陽極部を有するＸ線管球（Ｘ線管）を備えており、Ｘ線管球の管電流が一定に保たれるように、陰極部のフィラメントに流れるフィラメント電流を増減させる。フィラメント電流を増減させるフィラメントデータの初期値からのずれが或る範囲を超えた場合、フィラメントの故障を推定する。

実開平０４−６６０９７号公報

上述したようなＸ線発生装置では、例えば危機管理上の観点から、故障の発生が推定された場合、その後に仮に継続的に使用された場合でも故障の発生を抑制できることが望ましい。そのため、故障の発生が推定された場合に、当該故障に適した寿命延長が可能な駆動条件を把握することが望まれる。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、故障の発生が推定された場合に、当該故障に適した寿命延長が可能な駆動条件を把握できるＸ線発生装置及びＸ線検査装置を提供することを目的とする。

本発明のＸ線発生装置は、Ｘ線を発生させるＸ線発生装置であって、陰極部及び陽極部を備えるＸ線管球と、Ｘ線管球内又はＸ線管球外で発生した異常に基づき、故障の発生を推定する推定部と、推定部により推定した故障の内容に応じて、Ｘ線発生装置の寿命を延長させる駆動条件である寿命延長駆動条件を判断する判断部と、を備える。

このＸ線発生装置では、推定部により推定した故障の内容に応じて、Ｘ線発生装置の寿命を延長させる駆動条件が寿命延長駆動条件として判断部により判断される。したがって、故障の発生が推定された場合に、当該故障に適した寿命延長が可能な駆動条件を把握することができる。

本発明のＸ線発生装置では、判断部は、陰極部のフィラメントの破断を推定部により推定した場合、Ｘ線管球の管電流の低下を寿命延長駆動条件として判断してもよい。この構成によれば、フィラメントの破断に適した寿命延長が可能な駆動条件を把握することができる。

本発明のＸ線発生装置では、判断部は、Ｘ線管球内又はＸ線管球外の異常放電による破損を推定部により推定した場合、Ｘ線管球の管電圧の低下を寿命延長駆動条件として判断してもよい。この構成によれば、異常放電による破損に適した寿命延長が可能な駆動条件を把握することができる。

本発明のＸ線発生装置では、推定部により故障の発生を推定した場合、駆動条件を判断部により判断した寿命延長駆動条件へ切り替える切替部を備えていてもよい。切替部は、推定部により故障の発生を推定した場合、駆動条件を寿命延長駆動条件へ自動的に切り替えてもよい。この構成によれば、推定した故障に適した寿命延長を実現することができる。

本発明のＸ線発生装置では、推定部により故障の発生を推定した場合、判断部により判断した寿命延長駆動条件を報知する報知部を備えていてもよい。この構成によれば、報知部の報知によって寿命延長駆動条件をガイダンスすることができる。

本発明のＸ線検査装置は、上記Ｘ線発生装置と、Ｘ線発生装置で発生されて物品を透過したＸ線を検出するＸ線検出装置と、Ｘ線検出装置から出力された信号に基づいて物品のＸ線透過画像を生成し、Ｘ線透過画像に基づいて物品の検査を行う検査装置と、を備える。

このＸ線検査装置は、上記Ｘ線発生装置を備えていることから、同様に、故障の発生が推定された場合に当該故障に適した寿命延長が可能な駆動条件を把握することができる。

本発明によれば、故障の発生が推定された場合に、当該故障に適した寿命延長が可能な駆動条件を把握できるＸ線発生装置及びＸ線検査装置を提供することが可能となる。

一実施形態に係るＸ線検査装置の構成図である。 一実施形態に係るＸ線発生装置の構成を示すブロック図である。 図２のＸ線発生装置のＸ線照射部の概略構成を示す模式図である。 図３の異常放電検出回路の概略構成を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、一実施形態に係るＸ線検査装置１の構成図である。図１に示されるように、Ｘ線検査装置１は、装置本体２と、支持脚３と、シールドボックス４と、搬送コンベア５と、Ｘ線照射部６と、Ｘ線検出部７と、ＬＣＤディスプレイ（報知部）８と、コントローラ１０と、を備える。Ｘ線検査装置１は、物品Ｇを搬送しつつ物品ＧのＸ線透過画像を取得し、当該Ｘ線透過画像に基づいて物品Ｇの検査（例えば、収納数検査、異物混入検査、欠品検査、割れ欠け検査等）を行う。

Ｘ線検査装置１は、当該Ｘ線検査装置１に電力を供給する外部電源（不図示）に接続されている。Ｘ線検査装置１においては、Ｘ線照射部６とＬＣＤディスプレイ８とコントローラ１０とによりＸ線発生装置１００が構成されている。なお、検査前の物品Ｇは、搬入コンベア９ａによってＸ線検査装置１に搬入され、検査後の物品Ｇは、搬出コンベア９ｂによってＸ線検査装置１から搬出される。Ｘ線検査装置１によって不良品と判定された物品Ｇは、搬出コンベア９ｂの下流に配置された振分装置（不図示）よって生産ライン外に振り分けられ、Ｘ線検査装置１によって良品と判定された物品Ｇは、当該振分装置をそのまま通過する。

装置本体２は、コントローラ１０等を収容している。支持脚３は、装置本体２を支持している。シールドボックス４は、装置本体２に設けられており、Ｘ線の漏洩を防止する。シールドボックス４には、搬入口４ａ及び搬出口４ｂが形成されている。検査前の物品Ｇは、搬入コンベア９ａから搬入口４ａを介してシールドボックス４内に搬入され、検査後の物品Ｇは、シールドボックス４内から搬出口４ｂを介して搬出コンベア９ｂに搬出される。搬入口４ａ及び搬出口４ｂのそれぞれには、Ｘ線の漏洩を防止するＸ線遮蔽カーテン（不図示）が設けられている。

搬送コンベア５は、シールドボックス４内に配置されており、搬入口４ａから搬出口４ｂまで搬送方向Ａに沿って物品Ｇを搬送する。搬送コンベア５は、例えば、搬入口４ａと搬出口４ｂとの間に掛け渡されたベルトコンベアである。

Ｘ線照射部６は、シールドボックス４内に配置されており、搬送コンベア５によって搬送される物品ＧにＸ線を照射する。Ｘ線照射部６は、Ｘ線を照射するＸ線管球５０（図３参照）を少なくとも有している。Ｘ線照射部６の詳細については、後述する。

Ｘ線検出部７は、シールドボックス４内に配置されており、Ｘ線照射部６から照射されて物品Ｇ及び搬送コンベア５を透過したＸ線を検出する。Ｘ線検出部７は、Ｘ線検出装置を構成する。Ｘ線検出部７は、例えば、ラインセンサとして構成されている。具体的には、Ｘ線検出部７は、搬送方向Ａに垂直な水平方向に沿って一次元に配列された複数のフォトダイオードと、各フォトダイオードに対してＸ線入射側に配置されたシンチレータと、を有している。この場合、Ｘ線検出部７では、シンチレータに入射したＸ線が光に変換され、各フォトダイオードに入射した光が電気信号に変換される。

ＬＣＤディスプレイ８は、装置本体２に設けられている。ＬＣＤディスプレイ８は、タッチパネルとしての表示画面とスピーカとを有している。ＬＣＤディスプレイ８は、表示画面を介して各種条件の入力受付等を行う操作入力部として機能する。ＬＣＤディスプレイ８は、表示画面を介してＸ線検査装置１の検査結果等を表示する表示部として機能する。

コントローラ１０は、装置本体２内に配置されており、Ｘ線検査装置１の各部の動作を制御する。コントローラ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成されている。コントローラ１０には、Ｘ線検出部７から出力されてＡ／Ｄ変換された信号が入力される。コントローラ１０は、当該信号に基づいて物品ＧのＸ線透過画像を生成し、当該Ｘ線透過画像に基づいて物品Ｇの検査を行う検査装置として機能する。コントローラ１０は、Ｘ線照射部６及びＸ線検出部７を制御する。

次に、Ｘ線検査装置１が備えるＸ線発生装置１００について詳説する。

図２は、Ｘ線発生装置１００の構成を示すブロック図である。図３は、図２のＸ線発生装置１００のＸ線照射部６の概略構成を示す模式図である。Ｘ線発生装置１００は、Ｘ線を発生させる装置であって、図２に示されるように、Ｘ線照射部６とコントローラ１０とＬＣＤディスプレイ８とを含む。

図３に示されるように、Ｘ線照射部６は、Ｘ線管球５０と、高圧電源５１と、フィラメント電源５２と、タンク５３と、異常放電検出回路５４と、電流監視機構７１と、を備える。Ｘ線管球５０は、ステンレス鋼及びセラミクスで形成されたＸ線管本体５５と、Ｘ線管本体５５の内部に配置されターゲットＴを含むアノード電極５６（陽極部）と、Ｘ線管本体５５の内部に配置されフィラメントＦを含むカソード電極５７（陰極部）と、を含む。Ｘ線管本体５５には、Ｘ線を透過するＸ線照射窓５８が形成されている。

高圧電源５１は、外部電源と接続され、入力電圧をインバータ等（図示省略）によって昇圧して高圧の直流電圧を生成する。高圧電源５１は、正側の出力端子がアノード電極５６と接続されると共に負側の出力端子がカソード電極５７と接続されている。高圧電源５１は、アノード電極５６及びカソード電極５７のそれぞれに所定の電圧を供給し、アノード電極５６とカソード電極５７との間に電位差（以下、「管電圧」ともいう）を生じさせる。

フィラメント電源５２は、カソード電極５７にフィラメント電流を供給する。上述のようにアノード電極５６とカソード電極５７との間に所定の電位差が生じている状態で、フィラメント電源５２からカソード電極５７にフィラメント電流が供給されると、Ｘ線管球５０内において、カソード電極５７が加熱されてカソード電極５７から熱電子が放出され、カソード電極５７から放出された熱電子がアノード電極５６に衝突する（破線矢印を参照）。その結果、Ｘ線照射窓５８を介してＸ線管球５０外に照射されるＸ線が生じる（１点鎖線矢印Ｘを参照）。

タンク５３は、Ｘ線管球５０、高圧電源５１、及びフィラメント電源５２を収容する。タンク５３内には、高圧電源５１とアノード電極５６とを結ぶ電気回路（すなわち、アノード電極５６を含む電気回路）である第１電気回路５９と、高圧電源５１とカソード電極５７とを結ぶ電気回路（すなわち、カソード電極５７を含む電気回路）である第２電気回路６０と、が配置されている。

タンク５３内には、絶縁油６１が封入されている。絶縁油６１は、電気的絶縁性を有しており、タンク５３内の空間において電位差のある各部間（例えば、第１電気回路５９と第２電気回路６０との間、又は、第１電気回路５９若しくは第２電気回路６０とタンク５３若しくはＸ線管本体５５との間）において電気的絶縁状態を確保する。絶縁油６１は、Ｘ線を発生させる際に高熱を生じさせるＸ線管球５０を冷却する役割を担っている。なお、タンク５３内においては、絶縁油６１に代えて又は加えて、エポキシ又はシリコーン等の固体絶縁体が封入されてもよい。

異常放電検出回路５４は、Ｘ線管球５０内、又はＸ線管球５０外であってタンク５３内において発生した異常放電を検出するための回路である。「異常放電」には、Ｘ線管球５０の構造に起因する異常放電と、Ｘ線管球５０又は絶縁油６１等の耐用年数の経過に起因する異常放電と、が含まれる。

Ｘ線管球５０の構造に起因する異常放電は、カソード電極５７から放出された電子がアノード電極５６に衝突することなくＸ線管球５０内に留まること等を要因として、Ｘ線管球５０内において生じるものであり、耐用年数の経過との関連性は小さい。より詳細には、Ｘ線管球５０の内部のガスがカソード電極５７から放出された電子等によって電離されることでアノード電極５６及びカソード電極５７間で引き起こされる放電や、絶縁を保っているＸ線管壁にカソード電極５７から放出された電子が一時的に蓄積され飽和にいたることでＸ線管球５０内において引き起こされる放電等が、Ｘ線管球５０の構造に起因する異常放電に該当する。耐用年数の経過に起因する異常放電は、真空度の劣化や絶縁油６１の絶縁性能の劣化等を要因として、Ｘ線管球５０内、又はＸ線管球５０外であってタンク５３内において生じうる。以下、Ｘ線管球５０内における異常放電を「第１異常放電」と称し、Ｘ線管球５０外であってタンク５３内における異常放電を「第２異常放電」と称する。

図４は、異常放電検出回路５４の概略構成を示した模式図である。異常放電検出回路５４は、第１電気回路５９、第２電気回路６０、及びコントローラ４０にそれぞれ接続されている。異常放電検出回路５４は、第１電気回路５９における電圧値の変化（急降下）に応じてパルスを出力する第１検出ユニット６２と、第２電気回路６０における電圧値の変化（急降下）に応じてパルスを出力する第２検出ユニット６３と、ＸＯＲ回路６４と、ＡＮＤ回路６５と、を有している。

第１検出ユニット６２及び第２検出ユニット６３は、それぞれ、順に直列接続された電圧検出回路５４１と、微分回路５４２と、比較器５４３と、パルス発生器５４４と、を含む。電圧検出回路５４１は、入力側において、第１電気回路５９又は第２電気回路６０と接続されている。電圧検出回路５４１は、出力側において、微分回路５４２と接続されている。微分回路５４２の出力側は、比較器５４３の負側入力端に接続されている。比較器５４３は、正側入力端において図示しない基準電源と接続されており、基準電圧を供給されている。比較器５４３は、出力端においてパルス発生器５４４と接続されている。パルス発生器５４４は、出力側において、ＸＯＲ回路６４及びＡＮＤ回路６５と接続されている。

第１検出ユニット６２及び第２検出ユニット６３において、電圧検出回路５４１は、接続されている回路（すなわち、第１電気回路５９又は第２電気回路６０）に供給される電圧の値（電圧値）を検出する。微分回路５４２及び比較器５４３は、電圧検出回路５４１の検出結果に基づき、第１電気回路５９又は第２電気回路６０に供給される電圧値の変化（急降下）を検出する。パルス発生器５４４は、比較器５４３の出力に基づき、第１電気回路５９又は第２電気回路６０に供給される電圧値の変化（急降下）が生じた際に、パルスを出力する。

ＸＯＲ回路６４及びＡＮＤ回路６５は、出力側においてコントローラ４０と接続されている。ＸＯＲ回路６４は、第１検出ユニット６２及び第２検出ユニット６３の一方のみからパルスを入力された際（すなわち、第１電気回路５９及び第２電気回路６０の一方において電圧値の変化（急降下）が生じた際）に、コントローラ４０に対して信号（ＸＯＲ信号）を出力する。ＡＮＤ回路６５は、第１検出ユニット６２及び第２検出ユニット６３の双方からパルスを入力された際（すなわち、第１電気回路５９及び第２電気回路６０の双方において電圧値の変化（急降下）が生じた際）に、コントローラ４０に対して信号（ＡＮＤ信号）を出力する。

このように構成される異常放電検出回路５４は、第１電気回路５９及び第２電気回路６０の少なくとも何れかにおける電圧値の変化（急降下）が生じた際、これを検出して信号を出力する機能を有している。なお、異常放電検出回路５４の構成については、必ずしも図４に示す態様には限定されず、適宜構成してもよい。

電流監視機構７１は、Ｘ線管球５０を流れる電流（以下、「管電流」とも称する）を監視する機能を有している。電流監視機構７１は、例えば電流検出器により構成することができる。電流監視機構７１の配置は特に限定されないが、ここでの電流監視機構７１は、高圧電源５１とアノード電極５６との間に配置されている。

図２に戻り、コントローラ１０は、機能的構成として、推定部１０ａ、判断部１０ｂ、切替部１０ｃ、記憶部１０ｄ及び報知制御部１０ｅを有している。推定部１０ａは、Ｘ線管球５０内又はＸ線管球５０外で発生した異常に基づき、故障の発生を推定する。Ｘ線管球５０内の故障は、例えば、カソード電極５７のフィラメントＦの破断（フィラメント切れ）、及び、第１異常放電による破損を含む。Ｘ線管球５０外の故障は、例えば、第２異常放電による破損を含む。推定部１０ａは、異常（管電流の増加、異常放電）を検知し、その検知結果に基づいて当該故障の発生を推測する。以下、各故障の推定について説明する。

（１）フィラメントＦの破断の推定
コントローラ１０は、電流監視機構７１によりＸ線管球５０を流れる管電流の減少を検知したとき、フィラメント電源５２を制御してフィラメント電流を増加させる。フィラメント電流が増加すると、フィラメントＦの温度が上昇して、フィラメントＦから放出される熱電子の量が増える。この熱電子の量はＸ線管球５０を流れる管電流に比例するため、管電流を増加させることになる。一方、電流監視機構７１により管電流の増加を検知したとき、フィラメント電流を減少させ、管電流を減少させる。このように、コントローラ１０は、電流監視機構７１の検知結果に基づき管電流の増減を監視し、管電流を一定（基準電流値）に維持するようにフィラメント電源５２を制御する。

Ｘ線管球５０のフィラメントＦは、一般的に、タングステン等の金属を焼結させて製造したものである。そのため、フィラメントＦには結晶粒界が存在する。Ｘ線発生装置１００の使用に伴い、フィラメントＦの結晶粒界に沿って微細な亀裂又はずれが発生することがある。この亀裂等によりフィラメントＦの電気抵抗が増大すると共にフィラメント電流が減少し、フィラメント電流の減少に比例して管電流が減少する。コントローラ１０は、減少した管電流を基準電流値に戻そうとするので、フィラメント電源５２を制御してフィラメント電流を増加させる。フィラメント電流が増加すると、フィラメントＦの温度が上昇して、フィラメントＦを構成する金属が延びて亀裂又はずれの部分が密着する。

亀裂等の密着によりフィラメントＦの電気抵抗が小さくなるので、フィラメント電流が急激に増加し、これに伴い管電流が増加する。コントローラ１０は、増加した管電流を基準電流値に戻そうとするので、フィラメント電源５２を制御してフィラメント電流を減少させる。フィラメント電流が減少すると、フィラメントＦの温度が低下して、フィラメントＦを構成する金属が縮んで亀裂又はずれが再び発生し、フィラメント電流が減少する。以上の現象が繰り返されることにより、コントローラ１０により管電流が基準電流値で一定となる状態に制御しているにも関わらず、管電流の変動具合に数Ｈｚから数ｋＨｚの振動現象が発生することが見出される。

そこで、推定部１０ａは、電流監視機構７１で測定される電流値のデータを逐次取得して蓄積し、電流値のデータ波形を生成する。このデータ波形を基に電流値の変動具合（波形の振幅Ａｐ、振動数ｆｎ、継続時間ｔ等の値や変化量の少なくとも一つ）を取得する。推定部１０ａは、電流値の変動具合に基づいてフィラメントＦの破断予兆の有無を判定する。

例えば推定部１０ａは、振幅Ａｐが１μＡ以上であり、振動数ｆｎがフィラメント電源５２等のインバータ電源の発信周波数（２０ｋＨｚ）よりも小さく、継続時間ｔが０．５時間以上という振動を検知したときに、フィラメントＦの破断予兆ありと判定する。例えば推定部１０ａは、電流値の直流分をカットした後、１０ｋＨｚ又は１００Ｈｚ等の所定閾値を予め設定し、この所定閾値よりも小さい振動数が検知されたときに、フィラメントＦの破断予兆ありと判定してもよい。例えば推定部１０ａは、振幅Ａｐが１μＡ以上であり、２０ｋＨｚよりも小さい振動数ｆｎの振動が所定時間以上継続する場合に、フィラメントＦの破断予兆ありと判定する。例えば推定部１０ａは、振幅Ａｐが１μＡ以上であり、２０ｋＨｚよりも小さい振動数ｆｎの振動が発生した場合に、フィラメントＦの破断予兆ありと判定する。

（２）第１異常放電及び第２異常放電による破損の推定
推定部１０ａは、異常放電が生じた際に、Ｘ線管球５０内における異常放電である第１異常放電、及び、Ｘ線管球５０外であってタンク５３内における異常放電である第２異常放電の何れが生じたかを判定する。推定部１０ａは、当該判定結果に基づき、第１異常放電による破損（例えばＸ線管球５０の割れ）の有無を推定、及び、第２異常放電による破損（例えばタンク５３の割れ）の有無を推定する。

具体的には、推定部１０ａは、ＸＯＲ信号フラグ又はＡＮＤ信号フラグが立てられると異常放電が生じたことを検出する。より具体的には、図２〜図４に示されるように、推定部１０ａは、ＸＯＲ信号フラグが立てられた場合（すなわち、第１電気回路５９及び第２電気回路６０の一方において電圧値の変化（急降下）が検出された場合）、第２異常放電が生じたと判定する。つまり、推定部１０ａは、第１電気回路５９及び第２電気回路６０の一方における電圧値の変化に基づき第２異常放電を検出する。また、推定部１０ａは、ＡＮＤ信号フラグ４２０が立てられた場合（すなわち、第１電気回路５９及び第２電気回路６０の双方において電圧値の変化（急降下）が検出された場合）、第１異常放電が生じたと判定する。つまり、異常放電判定部４７は、第１電気回路５９及び第２電気回路６０の双方における電圧値の変化に基づき第１異常放電を検出する。

推定部１０ａは、第２異常放電が生じたと判定したとき（ＸＯＲ信号フラグが立てられたとき）には、直ちに、発生した異常放電が耐用年数の経過に起因する異常放電であると判断して、第２異常放電による破損の発生を推定する。

推定部１０ａは、第１異常放電が生じたと判定したとき（ＡＮＤ信号フラグが立てられたとき）には、記憶部１０ｄに当該判定を行った時刻（第１異常放電の検出時刻）に関する情報を格納する。この際、推定部１０ａは、記憶部１０ｄに記憶されている以前の第１異常放電の検出時刻に関する情報を取得する。そして、推定部１０ａは、取得した検出時刻に関する情報に基づき、第１異常放電の発生頻度が異常か否か（具体的には、所定期間における第１異常放電の発生回数が第１閾値ΔＴｈ１以上であるか否か）を判定する。当該判定において、所定期間における第１異常放電の発生回数が第１閾値ΔＴｈ１以上であるとき（すなわち、第１異常放電の発生頻度が異常であるとき）には、発生した第１異常放電が耐用年数の経過に起因する異常放電であると判断して、第１異常放電による破損の発生を推定する。また、第１異常放電の発生回数が第１閾値ΔＴｈ１以上でないとき（すなわち、第１異常放電の発生頻度が異常でないとき）には、推定部１０ａは、発生した第１異常放電がＸ線管球５０の構造に起因する異常放電であると判断して、第１異常放電による破損を推定しない。例えば本実施形態では、所定期間は１６８時間（１週間）に設定されており、第１閾値ΔＴｈ１は３（回）に設定されている。

ここで、推定部１０ａによる推定処理は、次の原理に基づいている。異常放電が生じた際には、Ｘ線照射部６内の回路（特に、第１電気回路５９及び／又は第２電気回路６０）において電圧値の変化（急降下）が生じる。この際、第１異常放電が生じた場合には、第１電気回路５９及び第２電気回路６０の双方において電圧値の変化（急降下）が生じる。また、第２異常放電が生じた場合には、第１電気回路５９及び第２電気回路６０の一方のみにおいて電圧値の変化（急降下）が生じる。Ｘ線管球５０の構造に起因する異常放電については、主にＸ線管球５０内において生じるため、原則として第１異常放電として発生し得る。一方、耐用年数の経過に起因する異常放電については、Ｘ線管球５０内及びＸ線管球５０外であってタンク５３において生じるため、第１異常放電及び第２異常放電の何れかの異常放電として発生し得る。

このことから、第２異常放電が生じた場合には、直ちに耐用年数の経過に起因する異常放電が生じたと判定することが可能である。よって、推定部１０ａは、ＸＯＲ信号フラグが立てられているときには、直ちに、第２異常放電による破損を推定する。

また、第１異常放電が生じた場合には、Ｘ線管球５０の構造に起因する異常放電、及び耐用年数の経過に起因する異常放電の何れに該当するものかを判定する必要がある。この点、第１異常放電が生じる頻度（すなわち、Ｘ線管球５０内における異常放電の発生頻度）は、Ｘ線管球５０又はタンク５３の使用年数が耐用年数（交換時機）に近づくにつれて増加する。よって、第１異常放電の発生頻度に基づき、生じた第１異常放電が耐用年数の経過に起因する異常放電であるか否かを判断することが可能となると共に、メンテナンスの必要性の有無を判断することが可能となる。

このことから、第１異常放電が所定頻度を越えて生じた場合（すなわち、第１異常放電の発生頻度が異常な場合）には、耐用年数の経過に起因する異常放電が生じたと判定することが可能である。よって、推定部１０ａは、ＡＮＤ信号フラグが立てられた場合には、所定期間における第１異常放電の発生回数が第１閾値ΔＴｈ１以上であるか否かを判定し、第１異常放電の発生回数が第１閾値ΔＴｈ１以上であるときには、第１異常放電による破損を推定する。一方で、推定部１０ａは、第１異常放電の発生回数が第１閾値ΔＴｈ１未満であるときには、第１異常放電による破損を推定しない。

図２及び図３に示されるように、判断部１０ｂは、推定部１０ａで推定した故障の内容に応じて、寿命延長駆動条件を判断する。寿命延長駆動条件とは、Ｘ線発生装置１００の寿命を延長させる駆動条件である。判断部１０ｂは、カソード電極５７のフィラメントＦの破断を推定部１０ａにより推定した場合、Ｘ線管球５０の管電流の低下を寿命延長駆動条件（以下、「フィラメント寿命延長駆動条件」という）として判断する。フィラメント寿命延長駆動条件では、管電流の低下量は、検査する物品Ｇの種類等に応じて設定できる。フィラメント寿命延長駆動条件では、管電流の低下と共に、管電圧及びＸ線検出部７のゲインの少なくとも何れかを増加してもよい。以下、詳説する。

フィラメントＦは、フィラメント電流Ｉｆを流し赤熱させることにより、カソード電極５７に対して熱電子を送り込む機能を果たしており、この電子の流れが管電流Ｉｐとなる。管電流Ｉｐは、カソード電極５７に印加する管電圧Ｖｐに依存する。管電圧Ｖｐを上げることにより電子は加速され、管電流Ｉｐは増加する。最終的に目的とするＸ線は、電子がアノード電極５６のターゲットＴに衝突することで発生するが、Ｘ線の強さ（エネルギ）は管電圧Ｖｐに対して２乗に比例する特性がある。一方、管電流Ｉｐは、リニアに変化する。

Ｘ線管球５０の駆動条件において、できるだけ管電流Ｉｐを少なくする設定を考慮すると、管電圧Ｖｐを上げることによりエミッションが上がるため、管電流Ｉｐを減らすことができ、熱電子の量すなわちフィラメント電流Ｉｆを減らすことができる。これは、フィラメントＦの温度上昇を低減（＝昇華する速度を低減）できるので、フィラメントＦのストレス低減に繋がり、最終的に延命に関する効果となる。実際には、フィラメント寿命延長駆動条件では、検出感度等は同等レベルの性能を期待され、撮像上で同等レベルのＸ線の強さを求められる。そのため、フィラメント寿命延長駆動条件では、Ｘ線の強さに２乗で効く管電圧Ｖｐを上げ、管電流Ｉｐを下げる設定とする。

例えば、下式（Ａ）のように、管電圧Ｖｐを１０％向上すると、Ｘ線の強さが１２１％となり、上昇分を管電圧Ｖｐで下げると、管電流Ｉｐ／１．２１となる。
電力Ｗｐ＝（Ｖｐ×１．１）×（Ｉｐ／１．２１） …（Ａ）
これにより、Ｘ線の強さを維持しつつ、約９０％の電力Ｗｐで駆動でき、アノード電極５６を中心にＸ線管球５０全体の温度を下げ、その動作環境に対する負荷低減に寄与できる。管電流Ｉｐを減らすことは、フィラメント電流Ｉｆの低減でもあり、フィラメントＦで消費する電力を抑えることにより直接温度を下げることに繋がり、ターゲットＴの昇華する速度の低減となる。昇華にて経時的に上昇するフィラメントＦの抵抗値Ｒｆとすると、フィラメント温度に影響する電力Ｗｆとの関係は下式（Ｂ）であり、効率的にフィラメント電流Ｉｆを下げることは、延命効果に寄与する。なお、フィラメント寿命延長駆動条件では、管電圧Ｖｐが既に最高電圧値の設定になっている場合には、管電流Ｉｐのみを下げてもよい。
電力Ｗｆ＝電圧（電流×抵抗）×電流＝Ｉｆ＾２×Ｒｆ …（Ｂ）

判断部１０ｂは、Ｘ線管球５０内の異常放電である第１異常放電又はＸ線管球５０外の異常放電である第２異常放電による破損を推定部１０ａにより推定した場合、Ｘ線管球５０の管電圧Ｖｐの低下を寿命延長駆動条件（以下、「放電時寿命延長駆動条件」という）として判断する。放電時寿命延長駆動条件では、管電圧Ｖｐの低下量は、検査する物品Ｇの種類等に応じて設定できる。放電時寿命延長駆動条件では、管電圧Ｖｐの低下と共に、管電流Ｉｐ及びＸ線検出部７のゲインの少なくとも何れかを増加してもよい。

放電時寿命延長駆動条件では、理想的には、放電が発生しない限界電圧まで管電圧Ｖｐを下げることにより放電を抑制する。Ｘ線は加速された電子がアノード電極５６のターゲットＴに衝突することにより発生するが、Ｘ線の強さは管電圧Ｖｐに対して２乗に比例する一方、管電流Ｉｐはリニアに変化する。したがって、放電緩和措置のために管電圧Ｖｐを下げると、撮像するＸ線の強さを維持するためには、管電流Ｉｐを大きく上げる必要がある。仮に管電圧Ｖｐが半分になれば、管電流Ｉｐは４倍に設定しなければ同等にならない。この点、Ｘ線発生装置１００の最大出力（≦Ｘ線管球５０の最大入力）及び管電流Ｉｐの仕様上の制限より同等とするのは難しく、Ｘ線検出部７のゲインを上げることも含めて不足分を補う。

例えば、元の管電圧Ｖｐを０．８倍した電圧Ｖｓ（＝Ｖｐ×０．８）を設定し、元の管電流Ｉｐを０．８で割ったものを２乗した電流Ｉｓ（＝（Ｉｐ／０．８）＾２＝Ｉｐ×１．５５）を設定する。電流Ｉｓが管電流Ｉｐの上限を超えるか、Ｖｓ×ＩｓがＸ線発生装置１００の最大出力以上であれば、管電圧Ｖｐを０．９倍し、管電流Ｉｐを０．９で割ったものを２乗する（Ｉｐ×１．２３）。なお、電流Ｉｓが管電流Ｉｐの上限を超えていれば、その上限を管電流Ｉｐとして採用する放電時寿命延長駆動条件を作成してもよい。管電流Ｉｐが既に最高電流値の設定になっている場合には、管電圧Ｖｐのみを下げてもよい。

切替部１０ｃは、推定部１０ａにより故障の発生を推定した場合、駆動条件を、通常時の駆動条件である通常駆動条件から寿命延長駆動条件へ切り替える。これにより、コントローラ１０は、寿命延長駆動条件でＸ線発生装置１００を制御する。ここでの切替部１０ｃは、寿命延長駆動条件での運転の了承がＬＣＤディスプレイ８を介してユーザから得られた場合、寿命延長駆動条件へ駆動条件を切り替える。

記憶部１０ｄは、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）及びフラッシュメモリ等により構成されており、揮発性の記憶領域及び不揮発性の記憶領域を有している。記憶部１０ｄは、各種の制御プログラム、各種のフラグ、生成されるＸ線画像、第１異常放電の検出時刻、通常駆動条件及び寿命延長駆動条件等を記憶する領域である。

報知制御部１０ｅは、ＬＣＤディスプレイ８の動作を制御する。報知制御部１０ｅは、推定部１０ａにより故障が推定された場合、ＬＣＤディスプレイ８の表示画面及びスピーカの少なくとも何れかを介して、推定した故障を表示ないし音声で報知する。報知制御部１０ｅは、判断部２０ｂにおいて寿命延長駆動条件が判断された場合に、表示画面及びスピーカの少なくとも何れかを介して、当該寿命延長駆動条件を表示ないし音声出力で報知する。報知制御部１０ｅ及びＬＣＤディスプレイ８は、報知部を構成する。

次に、Ｘ線発生装置１００において、発生し得る故障に対応した動作の一例について説明する。

事前に、検査する物品Ｇに対応する通常駆動条件をコピーし、記憶部１０ｄに記憶する。通常駆動条件に対して管電流Ｉｐが低く且つ管電圧Ｖｐが高いフィラメント寿命延長駆動条件と、通常駆動条件に対して管電圧Ｖｐが低く且つ管電流Ｉｐが高い放電時寿命延長駆動条件と、を準備して記憶部１０ｄに記憶する。このとき、当該準備の有無がわかるよう、通常駆動条件には、フィラメント寿命延長駆動条件及び放電時寿命延長駆動条件に関する予約番号を関連付けておく。

推定部１０ａによりフィラメントＦの破断が推定された場合には、判断部１０ｂにより寿命延長駆動条件を判断する。すなわち、記憶部１０ｄに記憶されたフィラメント寿命延長駆動条件を、寿命延長駆動条件として判断する。その旨をＬＣＤディスプレイ８を介してユーザに報知する。そして、寿命延長駆動条件での運転を了承する旨がユーザからＬＣＤディスプレイ８を介して入力された場合に、切替部１０ｃにより駆動条件をフィラメント寿命延長駆動条件へ切り替える。

他方、推定部１０ａにより第１異常放電及び第２異常放電による破損が推定された場合には、通常駆動条件の管電圧Ｖｐ（つまり、その時点で運用している管電圧Ｖｐの設定値）がＸ線発生装置１００の最大定格電圧の５０％以上か否かを判定する。管電圧Ｖｐが最大定格電圧の５０％に満たなければ、放電の要因が管電圧Ｖｐ以外である可能性が高いため、積極的な延命策（駆動条件の寿命延長駆動条件への変更）を行わない。

管電圧Ｖｐが最大定格電圧の５０％以上であれば、判断部１０ｂにより寿命延長駆動条件を判断する。すなわち、記憶部１０ｄに記憶された放電時寿命延長駆動条件を、寿命延長駆動条件として判断する。その旨をＬＣＤディスプレイ８を介してユーザに報知する。そして、寿命延長駆動条件での運転を了承する旨がユーザからＬＣＤディスプレイ８を介して入力された場合に、切替部１０ｃにより駆動条件を放電時寿命延長駆動条件へ切り替える。

なお、寿命延長駆動条件が記憶部１０ｄに予め記憶されていなければ、その時点で寿命延長駆動条件を作成してもよい。寿命延長駆動条件での運転の了承がユーザから得られない場合には、例えば駆動条件を切り替えない旨をＬＣＤディスプレイ８を介して報知した上で、駆動条件をそのままとしてもよい。

ちなみに、駆動条件を寿命延長駆動条件へ切り替えた後には、Ｘ線検査装置１においてＸ線の撮像条件が変わっているため、コントラスト、検出感度、欠品検査性能等の確認ないし調整作業が行われる。例えば、通常駆動条件で撮像したＸ線透過画像を記憶部１０ｄに残しておき、残したＸ線透過画像の濃淡ヒストグラムに対して寿命延長駆動条件で撮像したＸ線透過画像の濃淡ヒストグラムを合わせ込むように、変換テーブル（Look Up11 Table）を変更してもよい。

以上、Ｘ線発生装置１００では、推定部１０ａにより推定した故障の内容に応じて、寿命延長駆動条件が判断部１０ｂにより判断される。したがって、故障の発生が推定された場合に、当該故障に適した寿命延長が可能な駆動条件を把握することができる。推定した故障に対する緩和措置を講じることができる。故障推定後に仮に継続的に使用された場合でも故障発生を低減できるように、当該故障に適した寿命延長を図り、保守の緊急度を低下させることが可能となる。

Ｘ線発生装置１００では、判断部１０ｂは、フィラメントＦの破断を推定部１０ａにより推定した場合に、管電流Ｉｐの低下を寿命延長駆動条件として判断する。これにより、フィラメントＦの破断に適した寿命延長が可能な駆動条件を把握できる。

Ｘ線発生装置１００では、判断部１０ｂは、第１異常放電又は第２異常放電による破損を推定部１０ａにより推定した場合、管電圧Ｖｐの低下を寿命延長駆動条件として判断する。これにより、異常放電による破損に適した寿命延長が可能な駆動条件を把握できる。

Ｘ線発生装置１００では、切替部１０ｃは、推定部１０ａにより故障の発生を推定した場合、判断部１０ｂにより判断した寿命延長駆動条件へ駆動条件を切り替える。この構成によれば、推定した故障に適した寿命延長を実現することができる。

Ｘ線発生装置１００では、ＬＣＤディスプレイ８は、推定部１０ａにより故障の発生を推定した場合、判断部１０ｂにより判断した寿命延長駆動条件を報知する。これにより、寿命延長駆動条件をガイダンスすることができる。

Ｘ線検査装置１においても、上述したＸ線発生装置１００が搭載されていることから、Ｘ線発生装置１００と同様に、故障の発生が推定された場合に当該故障に適した寿命延長が可能な駆動条件を把握できる等の効果が奏される。また、Ｘ線検査装置１では、故障によるＮＧ品（不良品の物品Ｇ）の再検査のリスク及び作業時間ロスを低減できる。故障によるＮＧ品の廃棄を抑制できる。

以上、一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上記実施形態では、推定部１０ａにより推定する故障は、フィラメントＦの破断及び異常放電による破損に特に限定されない。公知手法を用いて種々の故障を推定してもよい。上記実施形態では、寿命延長駆動条件は、フィラメント寿命延長駆動条件、及び、放電時寿命延長駆動条件に特に限定されない。寿命延長駆動条件は、Ｘ線発生装置１００の寿命を延長させる駆動条件であれば、種々の駆動条件であってもよい。

上記実施形態では、切替部１０ｃは、推定部１０ａにより故障の発生を推定した場合、駆動条件を寿命延長駆動条件へ自動的に切り替えてもよい。この場合、推定した故障に適した寿命延長を自動的に実現することができる。上記実施形態では、報知部としてＬＣＤディスプレイ８を用いたが、ＬＣＤディスプレイ８に代えてもしくは加えて、寿命延長駆動条件を報知可能な種々の装置を報知部として用いてもよい。

７…Ｘ線検出部（Ｘ線検出装置）、８…ＬＣＤディスプレイ（報知部）、１０…コントローラ（検査装置）、１０ａ…推定部、１０ｂ…判断部、１０ｃ…切替部、１０ｅ…報知制御部（報知部）、５０…Ｘ線管球、５６…アノード電極（陽極部）、５７…カソード電極（陰極部）、１００…Ｘ線発生装置。

Claims (6)

1. Ｘ線を発生させるＸ線発生装置を有するＸ線検査装置であって、
   陰極部及び陽極部を備えるＸ線管球と、
   前記Ｘ線管球内又は前記Ｘ線管球外で発生した異常に基づき、故障の発生を推定する推定部と、
   前記推定部により推定した前記故障の内容に応じて、前記Ｘ線発生装置の寿命を延長させる駆動条件である寿命延長駆動条件を判断する判断部と、
   物品を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、
   前記Ｘ線検出部から出力された信号に基づいて前記物品のＸ線透過画像を取得し、前記Ｘ線透過画像に基づいて前記物品の検査を行う検査部と、を備え、
   前記判断の結果、前記寿命延長駆動条件に切り替えた場合、コントラスト、検出感度または欠品検査性能の確認または調整作業が行われる、Ｘ線検査装置。
2. 前記判断部は、前記陰極部のフィラメントの破断を前記推定部により推定した場合、前記Ｘ線管球の管電流の低下を前記寿命延長駆動条件として判断する、請求項１に記載のＸ線検査装置。
3. 前記判断部は、前記Ｘ線管球内又は前記Ｘ線管球外の異常放電による破損を前記推定部により推定した場合、前記Ｘ線管球の管電圧の低下を前記寿命延長駆動条件として判断する、請求項１又は２に記載のＸ線検査装置。
4. 前記推定部により故障の発生を推定した場合、駆動条件を前記判断部により判断した前記寿命延長駆動条件へ切り替える切替部を備える、請求項１〜３の何れか一項に記載のＸ線検査装置。
5. 前記切替部は、前記推定部により故障の発生を推定した場合、駆動条件を前記寿命延長駆動条件へ自動的に切り替える、請求項４に記載のＸ線検査装置。
6. 前記推定部により故障の発生を推定した場合、前記判断部により判断した前記寿命延長駆動条件を報知する報知部を備える、請求項１〜５の何れか一項に記載のＸ線検査装置。

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