JPH01261629A - Ｘ線検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、電子部品等の被写体をＸ線により非破壊検査
するＸ線検査装置に関する。

（従来の技術） この種のＸ線検査装置は、Ｘ線発生源とＸ線ＴＶカメラ
との間に被写体を配置し、Ｘ線発生源より被写体に向け
てＸ線を曝射するように構成している。

そして、被写体を透過したＸ線がＸＩＩＴＶカメラに入
力され、ここでＸ線透過像を光学像に変換し、これをカ
メラにて撮影して電気信号に変換し、モニタ上に被写体
像を表示するように構成している。

また、この種のＸ線透過像を単にモニタに表示するだけ
でなく、これを後日詳細に検討する等の要請により、Ｘ
線記録媒体例えばＸｌｌフィルムに撮影して保存すると
いう構成を採用することもできる。

（発明が解決しようとする問題点） この種の非破壊検査に用いられるＸ線検査装置では、被
写体の一方向より曝射されたＸ線の透過像を、被写体の
プレインＸ線像として得るものであり、これだけでは緻
密な非破壊検査ができないことがあった。

そこで、本発明の目的とするところは、被写体の断層像
を再構成することができ、もって被写体内部の緻密な非
破壊検査を可能とし、さらには被写体の３次元画像の再
構成にも応用可能な簡易な構造のＸ線検査装置を提供す
ることにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、ファンビーム状のＸ線を曝射するＸ線源と、 このＸ線源と対向して配置されるＸ線検出器群と、 上記Ｘ線源、Ｘ線検出器群の間に配置される被写体を回
転可能に支持してＣＴスキャンを可能とする回転支持部
とを有し、 被写体の各回転角度毎のプロジェクションデータより再
構成されるＣ′ｒ像に基づき、被写体を非破壊検査する
構成としている。

（作用） ＣＴ　（Ｃｏｌ１ｐｕｔｅｄ　Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ　
）像は、被写体の周りの多方向からのプロジェクション
データを収集し、これをフーリエ変換法等によって処理
することにより、局所断面におけるＸ線吸収率分布の画
像を再構成することで得ることができる。

そこで、本発明ではＸ線源とＸ線検出器群とを被写体を
挾んで対向配置し、かつ、このＸ線源。

Ｘ線検出器群は固定とし、被写体を回転駆動して各回転
角毎にプロジェクションデータを収集するようにしてい
る。

そして、この各方向のプロジェクションデータよりＣＴ
両画像再構成し、被写体の−ＷＲ１′１面を画像化する
ことで、被写体の非破壊検査を可能としている。

ここで、医療診断機器に背反しているＸ　＆ｌ　ＣＴ装
置では、対向配置されたＸ線源、Ｘ線検出器群を、人体
の周囲で一体的に回転駆動し、この各回転角毎にプロジ
ェクションデータを収集しているが、これだと回転駆動
装置の構造が複雑であり、回転する部位に電源供給を行
うためのスリップリング等が不可欠であり、装置の大型
化が避けられない。

本発明のＸｌｌ検査装置では、被写体のみを回転駆動す
ることでよいので、回転駆動機構を簡易に構成でき、し
かもＸ線源、Ｘ線検出器群は固定でよいので、医療診断
用のＣＴ装置よりも構成を大幅に簡易にすることができ
る。また、被写体自体を回転しても、一般に非破壊検査
に供される被写体は内部に流動的な構成を有しないので
、人体のように回転によって臓器が自重方向に変位する
こともなく、被写体内部構造が変化しないのでＣＴ像の
再構成を確実に実施することができる。

（実施例） 以下、本発明を電子部品の非破壊検査装置に適用した一
実施例について、図面を参照して具体的に説明する。

このＸ線検査装置は、Ｘ＆Ｉ発生装ｆｉｏのＸ線管１１
とＸ線検出を行うＸ線検出語群３０との間に被写体２０
を配置して構成している。

前記Ｘ線発生部１０は、ＸＩｌを発生する前記Ｘ線ＩＦ
１１と、このＸ線’Ｉｌｌに高電圧を印加する高電圧発
生部１２とから構成されている。なお、前記Ｘ線管１１
からのＸ線ファンビームは、第１図のＸ−Ｚ平面に形成
され、かつ、このＸ線ファンビームの広角は、コリメー
タ１３によって規制されるようになっている。Ｘ線管１
１は、その内部の真空中に陰極フィラメントと、その対
向極である陽極とを具備し、フィラメントを加熱するこ
とで飛び出ず熱電子を直流高電圧によって加速し、これ
を陽極に衝突させ、このときの熱電子の運動エネルギー
をＸ線として得るものである。なお、このＸ線の曝射量
は、Ｘ線管１１のＶ電圧またはフィラメント電流を可変
することで、変化させることが可能である。

また、上記Ｘ線管１１として、いわゆる微小焦点Ｘ線源
を採用している。本実施例ではその焦点の大きさを１０
０ミクロン以下好ましくは１５ミクロン以下の微小焦点
Ｘ線源を採用している。このような微小焦点とするため
には、熱電子のターゲットである＠極−Ｅの微小領域に
熱電子を衝突させればよく、ターゲット領域を集束電極
などによって絞ることで実現できる。

前記被写体２０は、本実施例の場合ＩＣ等の電子部品、
電子部品搭載用の実装基板あるいは多層基板であり、例
えばＸ−Ｙテーブル１００のＸ−Ｙステージ１０９上に
配置されてＣＴスキャンを可能とするために、被写体回
転支持機構１１０によって被写体２０を回転自在に支持
している。なお、前記Ｘ−Ｙテーブル１００及び被写体
回転支持ａ構１１０の詳細については後述する。

前記Ｘ線検出器群３０は、例えば前記Ｘ線管１１から曝
射され、前記被写体２０を透過したＸ線ファンビームを
検出可能とするために、検出素子３０ａを円弧状に沿っ
て複数配列することで構成している。そして、各検出素
子３０ａでは、Ｘ線ファンビーム内の各小角度内の透過
Ｘ線強度に比例した電気信号を出力することになる。

各検出素子３０ａの出力は、それぞれ独立に積分アンプ
３２によって増幅積分され、その後Ａ／Ｄ変換器４０に
入力し、ここでアナログ−ディジタル変換され、被写体
２０の各回転角度毎のディジタル信号がプロジェクショ
ンデータとして出力されることになる。

この各角度毎のプロジェクションデータは、ディジタル
セレクタ４２を介して画像再構成部５０に入力され、こ
こで、多方向のプロジェクションデータに基づき公知の
手法例えばフーリエ変換法等により、被写体２０の御所
層面の０７画像が再構成される。

さらに、画像再構成部５０の後段には’ｒ　ｖ信号処理
部６０が設けられ、画像再構成部５０の出力であるディ
ジタル信号をアナログ信号に変換し、さらに同期信号の
重畳等の処理を施してＴＶ信号とし、後段のデイスプレ
ー７０にて被写体２０のＣＴ像を影像表示可能としてい
る。

また、本実施例では上述した０７画像を、被写体２０の
Ｙ方向で断面位置を変えて複数枚収集し、この各０７画
像より被写体２０の３次元画像を構成可能としている。

このために、上記各０７画像を記憶する３次元画像メモ
リ８０と、このメモリ内の複数の０７画像に基づき３次
元画像を作成する３次元画像構成部９０とを設けている
。

なお、上記ＣＴ’スキャンを行うためのＸ線曝射タイミ
ング、被写体２０の回転駆動、及び画像再構成部５０，
３次元画像構成部９０での各画像処理は、ＣＰＵ２００
によって制御されるようになっている。

上記構成のＸＩｌ検査装置において、前記Ｘ−Ｙテーブ
ル１００上の２次元面上の直交軸方向をＸ。

Ｙとし、このＸ、Ｙ軸に直交する高さ方向をＺとし、Ｙ
軸を中心とする回転方向をθ方向とした場合、本実施例
では被写体２０のＸ、Ｙ位置、被写体２０の高さ方向で
ある２方向位置、被写体２０のチャック中心の周りの回
転方向であるθ方向位置を可変としている。

まず、前記Ｘ−Ｙテーブル１００の構成について、第２
図を参照して説明する。

、：、のＸ−Ｙテーブル１００は、基台１０１上にＸ方
向に沿って形成されたボールねじ１０２を有し、このボ
ールねじ１０２はモータ１０３によって回転駆動され、
このボールねじ１０２の回転によって軸方向に移動可能
なナツト部１０４を有している。そして、前記基台１０
１上には、Ｘ方向移動板１０５が設けられ、前記ナツト
部１０４によって同方向に移動可能となっている。

前記Ｘ方向移動板１０５上には、Ｙ方向に沿って形成さ
れたボールねじ１０６が設けられ、モータ１０７によっ
て回転駆動されるようになっている。また、このボール
ねじ１０６の回転によってＹ方向に移動自在なナツトｇ
１０８が設けられ、このナツト部１０８にＸ−Ｙステー
ジ１０９が支持されている。

従って、前記Ｘ−Ｙステージ１０９は、前記モータ１０
３，１０７の駆動によって、Ｘ、Ｙ方向に移動可能とな
っている。なお、前記基台１０１及びＸ−Ｙステージ１
０９は、Ｘ線曝射領域内に設定されるので、Ｘ線を透過
し易い材質例えばアルミニウム等で形成されている。

次に、前記Ｘ−Ｙステージ１０９上に支持され、前記被
写体２０を支持する機構について、第３図。

第４図を参照して説明する。

本実施例での上記被写体２０としては集ＦｔＩ回路ＩＣ
″Ｃ″あり、もちろんＩＣ単体でもよいが、本実施例で
は複数個のＩＣをスティックに収容した状態でＸ線検査
を行うようにしている。

そして、この被写体２０としてのＩＣスティックの両端
を例えばスプリング機能によって挟持するチャックｔｘ
ｔ、ｉｔｔが、チャック支持体１１２．１１２によって
支持されている。なお、被写体２０の長手方向はＹ方向
と一致して支持され、すなわちＸ線ファンビーム平面と
被写体長手軸が直交するように配置される。従って、被
写体２０の長手軸と直交する断面であるＸ−Ｚ平面が画
像化されることになる。

上記被写体２０は、第３図のθ方向に回動目在であると
共に、高さ方向であるＺ方向に移動自在に支持されてい
る。この支持機構について説明すると、まず、第３図の
左側では、前記チャック支持体１１２の一端にはアイド
ルプーリ１１３が固着され、このアイドルプーリ１１３
及びチャック支持体１１２は、回動アーム１１４の一端
に回転自在に支持されている。この回動アーム１１４は
、支持アングル１１５の中央部に設けたベアリング１１
６に回動自在に支持された回転軸１１７に固着され、モ
ータ１１８の回転によって回動自在となっている。この
結果、被写体２０のＺ方向位置を可変としている。

また、前記回転＠１１７は中空軸となっていて、この中
空の回転軸１１７の中心を通って配設された回転軸１１
９が設けられ、モータ１２０によって回転自在となって
いる。そして、前記回転軸１１９の一端には駆動プーリ
１２１が固着され、この駆動プーリ１２１と前記アイド
ルプーリ１１３にタイミングベルト１２２を掛は渡すこ
とにより、被写体２０を図示θ方向に回動自在としてい
る。

第３図の右側の構成としては、前述した左側の機能と同
一機能を有する部材に同一符号を付すことで分かるよう
に、回動アーム１１４を回転駆動する機構のみ設けられ
、チャック支持体１１２を回動アーム１１４の一端にベ
アリング等によって回動自在に支持することで、被写体
２０のθ方向の回転を許容する構成としている。

なお、前記モータ１１８．１１８は同期して駆動するよ
うに構成する必要があり、あるいはモータ１１８を一方
にのみ設け、他方は駆動せずに追従して回動可能とする
構成とすることもできる。

また、前記支持アングル１１５．１１５は、Ｘ−Ｙステ
ージ１０９上でＹ方向に移動ｉ［能として両者の対向間
距離を可変とし、種々の長さの被写体２０をチャック可
能としている。

また、第４図に示すように、前記支持アングル１１５の
一方の面には、前記回動アーム１１４゜１１４の回転位
置の把握を可能とする回転目盛り１２３と、チャックｉ
ｔｔ、ｔｔｔめ中心高さの把握を可能とする２方内目盛
り１２４が形成されている。

次に、作用について説明する。

Ｘ線Ｃ′Ｆスキャンを実行する場合には、予め被写体２
０をチャック１１１．ｌｉｌに支持し、かつ、Ｘ−Ｙテ
ーブル１００のＸ−Ｙステージ１０９をモータ１０３，
１０７の駆動によって移動制御して、被写体２０中の関
心断面がＸ線ファンビームと交差する位置に設定する。

この後、モータ１２０の駆動によって回転軸１１９、駆
動プーリ１２１．タイミングベルト１２２アイドルプー
リ１１３を介してチャック１１１゜１１１を回転駆動す
ることで、被写体２０を例えば間欠的（連続回転でもよ
い）に回転する。一方、前記被写体２０の間欠回転に同
期させて、ＣＰＵ２００のｅｌｆ御によって、被写体２
０の各回転角度毎に、Ｘ線管１１よりファンビーム状に
Ｘ＆Ｉｌを曝射する。なお、本実施例では、微小焦点Ｘ
線源を採用しているので、ｘｗ＆密度を高めるために大
電力を要することもない。

そうすると、被写体２０を透過したＸｖＡは、ファンビ
ーム内の小角度毎に分割されているｘｌ検出器群３０の
各検出素子３０ａに入射して検：ｌ：されることになる
、この際、本実施例では微小焦点のＸ線源であるＸ線管
１１を採用しているので、ボヤヶのない鮮明なＸ線像を
Ｘ線検出器群３０に投影することができる。

すなわち、第５図（ｂ）示すように、微小焦点でない場
合には、本来の被写体透過像Ａ１の他に、大焦点である
が故に発生ずる像のボヤケＡ２が発生するが、第５図（
ａ）示すように、微小焦点の場合には被写体２０のＸ線
透過像のみがイメージセンサ４０に入射することになる
ので、像のボヤヶのない鮮明な画像を得ることができる
。

そして、上記Ｘ線検出器群３０で、Ｘ線強度に比例した
電気信号に変換され、この信号は各積分アンプ３２でそ
れぞれ独立に増幅積分され、各Ａ／　Ｄ　’ｌ”　ＪＡ
器４０にてディジタル量に変換される。

そして、この各Ａ／Ｄ変換器４２の出力が、ディジタル
セレクタ４２を介してプロジェクションデータとして画
像再構成部５０に入力されることになる。

このようなデータ収集を、前記被写体２０の各回転角度
毎にＣＴスキャンして行うことにより、被写体２０の多
方向からのプロジェクションデータを収集することがで
きる。なお、このようにＸ線管１１．Ｘ線検出軸群３０
を固定し、被写体２０をθ方向に回転することで得られ
る１０ジエクシヨンデータと、被写体２０を固定し、Ｘ
線管１１、Ｘ線検出軸群３０を一体的に回転してＣＴス
キャンした場合の従来方式のプロジェクションデータと
を比較した場合、被写体２０とＸ線管１１゜Ｘ線検出軸
群３０との相対位置関係が同一であるので、得られるデ
ータも同一である。

そこで、このようにして得られたプロジェクションデー
タに基づき、画像再構成部５０において公知の手法によ
ってフーリエ変換することにより、被写体２０の一断面
のＸ線吸収率分布の画像を再構成することができる。

この画像データは、′ｒ■信号処理部６０に入力され、
ここでアナログ変換されると共に、同期信号等が重畳さ
れた１゛Ｖ信号に処理され、このＴＶ信号に基づきデイ
スプレ−７０上画像表示することで、被写体２０のＸ＆
Ｉ断層像が画像化されることになる。

ここで、このようにして得られる画像は、従来のＸ＆ｌ
検査装置のようなＸ線透視画像では診断できない被写体
２０の断面内を反映した画像であるので、従来よりもよ
り緻密な非破壊検査を実行することができる。また、Ｃ
′Ｆスキャンを実行するにあたって、周囲のＸ線管１１
．Ｘ線検出軸群３０は移動を要せず、比較的小型の被写
体２０のみを回転駆動することで足りるので、医療診断
機器に普及しているＸ線管、Ｘ線検出器群の一体回転型
のＣＴ装置に比べれば、構造が著しく簡易となり、装置
の小型化を図ることができる。

なお、被写体２０の長手方向（Ｙ方向）で被写体２０の
位置を変えて同様なＣＴスキャンを実行することにより
、被写体２０中の異なる断面のＣＴ像を画像化すること
ができ、このように種々の関心断面を可視化することで
、被写体２０の緻密の非破壊検査を実行することができ
る。

さらに、本実施例装置では、上記各断面の画像化だけで
なく、被写体２０の３次元画像をも画像化可能となって
いる。

すなわち、所定ピッチ毎に被写体２０のＷＲ層像を収集
し、この複数の断層像に対してソフト的に斜め方向から
撮影してデータを収集すれば、被写体２０の３次元画像
を構成できることが知られている。

そこで、被写体２０の複数枚の断層像（Ｘ−Ｚ平面像）
を被写体２０の長平方向であるＹ方向に配列されるよう
に３次元画像メモリ８０に記憶しておき、この３次元メ
モリ画像に対して、３次元画像構成部９０で斜めより撮
影するようにデータ処理することで、被写体２０の任意
投影方向での３次元画像を構成でき、以降は同様にして
ＴＶ信号処理してデイスプレー７０に表示することがで
きる。ここで、収集される断層像のピッチが広く、デー
タ的に不足する場合には、断層像間の断面を補間によっ
てデータ補充することで、検査に値する３次元画像の構
成が可能となる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

本発明は被写体２０のＸ１ｉＣＴスキヤンを実施するに
あたって、Ｘ線管１１．Ｘ線検出軸群３０は固定とし、
被写体２０を回転することを特徴とするものであり、被
写体２０の回転駆動方式は上記実施例の構成に限定され
ず、種々の変形実施が可能である。

また、Ｘ線管、Ｘ線検出器群は、ＣＴスキャン時に不動
であればよく、例えば撮影倍率を可窒とするために第１
図のＺ方向に移動可能に構成することもできる。

また、本発明のＸ線検査装置に適用される被写体として
は、電子部品等に限らず、回転によって内部構造が変位
しない固体構造であれば、非破壊検査を要する種々の被
検査体の検査に適用することができる。

ｆ発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば被写体を回転する
ことで、Ｘ線源、Ｘ線検出器群は不動のままＣＴスキャ
ンを実行し、被写体断面を画像化することで、被写体の
より緻密な非破壊検査を可能とし、また、本発明のＸ線
検査装置は、従来のＣＴ装置に比べて構造が簡易であり
装置の小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を電子部品等の非破壊検査に適用しな
一実施例を説明するための概略説明図、第２図は、被写
体を配置するためのＸ−Ｙテーブルの平面図、 第３図は、被写体のチャック部を示す概Ｆｅｔ説明図、 第４図は、第３図の支持機構の側面図、第５図＜ａ）、
（ｂ）は、微小焦点とそうでない場合のＸ線透過像を説
明するための概略説明図である。 １１・・・Ｘ＆！発生源、 ２０・・・被写体、 ３０・・・Ｘ線検出器群１． １１０・・・被写体回転支持機構。 代理人　弁理士　井　上　　−（他１名）第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ファンビーム状のＸ線を曝射するＸ線源と、このＸ線源
   と対向して配置されるＸ線検出器群と、 上記Ｘ線源、Ｘ線検出器群の間に配置される被写体を、
   回転可能に支持してＣＴスキャンを可能とする回転支持
   部とを有し、 被写体の各回転角度毎のプロジェクションデータより再
   構成されるＣＴ像に基づき、被写体を非破壊検査するこ
   とを特徴とするＸ線検査装置。