JPH03267787A - Ｘ線螢光光ファイバーおよびｘ線検出器 - 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】 〔概要〕 Ｘ線による非破壊検査などに適するＸ線螢光光ファイバ
ーおよびＸ線検出器に関し、 螢光側によってＸ線を可視光に変換させ検出する手段に
おいて、検出感度、検出精度、分解能を向上でき、しか
も廉価で小型かつ高効率のＸ線検知器を実現することを
目的とし、 光ファイバーのコア内にＸ線螢光物質を含有させると共
に、端面ないし側面からＸ線を入射可能とすることによ
り、Ｘ線を可視光に波長変換し、光ファイバーで伝播可
能とした構成とする。また、前記のようにコア内にＸ線
螢光物質を含有するＸ線螢光光ファイバーを、Ｘ線源か
ら放射される直接Ｘ線の経路に各光ファイバーの中心軸
が沿うように、放射状に複数本配列し、それぞれのＸ線
螢光光ファイバーの他端を、光検出器に接続した構成と
する。

〔産業上の利用分野〕

近年のコンピュータ部品の多様化、高集積化に伴って、
プリント基板関連の検査において、半田内部のボイド、
多層基板やＩＣの内側に存在するリードのような従来の
光学的検査では不可能であった内部検査を行う事が要求
されている。

このため、Ｘ線などを用いた非破壊検査技術が提供され
ているが、コンピュータの電子部品のような微細な部分
の検査には、従来以上の精度、分解能、検出感度を有す
る必要がある。

本発明は、こうしたＸ線放射線による非破壊検査などに
適するＸ線螢光光ファイバーおよびＸ線検出器に関する
。

〔従来の技術〕

第８図は従来のＸ線検査方法を示す斜視図である。ｌは
Ｘ線源、２は被検査物、３は螢光スクリーン（螢光板）
、４は光学カメラである。

このように従来のＸ線検査方法は、螢光板３によりＸ線
を可視光に変換し、この発光量の違いを、光学カメラ４
を用いて検知していた。

ところが、螢光板は発光効率が小さく、螢光スクリーン
による螢光量はその膜厚に依存するため、第９図に示す
ように、感度同上のために螢光スクリーン３の膜厚りを
厚くする必要が生じる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、螢光剤６を含有している螢光スクリーン
３の膜厚りを大きくすると、次の様な欠点が生じる。

■第９図に示すようにＸ線５の入射角θが螢光スクリー
ン３の厚さ方向に対して斜めに入射するため、長さしの
面が発光し、その分、像のボケを生じる事になる。

■発光した光は拡散するため、分解能が低下し、また他
の発光剤によって吸収されるため、その分の光が減少し
、発光効率が悪くなる。このため、膜厚を厚くする事に
よる感度向上にも限界がある。

■散乱Ｘ線も検出してしまうため、精度が落ちる。

従って、螢光スクリーンによるＸ線（放射線）検出方法
は検出感度、検出精度が悪くなるといった問題点が存在
した。

一方、一体型の検知システムとして、ＰｂＯビジコンや
、イメージインテンシファイアなどがある。ところが、
イメージインテンシファイアは、製造コストが高く、検
知器の大きさも大きいため、これを用いたシステムは高
価となってしまっていた。また、ＰｂＯビジコンは製造
が難しく、寿命ｔ、　１ｏｏｏ時間程度と短いため、シ
ステム化しにくがった。

本発明の技術的課題は、このような問題に着目し、螢光
剤によってＸ線を可視光に変換させ検出する手段におい
て、検出感度、検出精度、分解能を向上でき、しかも廉
価で小型かつ高効率のＸ線検知手段を実現することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１の発明 第１図は、請求項１の発明によるＸ線螢光光ファイバー
を示す図である。７は光ファイバーのコア、８はクラッ
ドであり、コア７中にＸ線螢光物質９・・・を混入する
ことで、Ｘ線螢光光ファイバーを構成している。

二のＸ線螢光光ファイバーは、端面ないし側面からＸ線
が入射される。したがって、Ｘ線を可視光に波長変換し
、光ファイバーで伝播可能となる。

請求項２の発明 Ｆ・・・は、請求項１の発明のように、コア内にＸ線螢
光物質を含有するＸ線螢光光ファイバーである。このよ
うなＸ線螢光光ファイバーＦ・・・を、Ｘ線源ｌから放
射される直接Ｘ線５の経路に各光ファイバーの中心軸が
沿うように、放射状に複数本配列する。そして、それぞ
れのＸｖＡ螢光光ファイバーＦ・・・の他端が、光検出
器１０に接続されている。

なお、各Ｘ線螢光光ファイバーＦ・・・と光検出器１０
との間を、通常の光ファイバーｆ・・・で接続してもよ
く、直接検出してもよい。

〔作用〕 請求項１の発明 Ｘ線は、５ａで示すように、Ｘ線螢光光ファイバーの端
面から入射させてもよ＜、５ｂで示すように側面から入
射させてもよい。

いずれにしても、Ｘ線螢光光ファイバーのコア７内にＸ
線が入射し、コア７中のＸ線螢光物質９に当たると、該
Ｘ線螢光物質９が可視の螢光１１を発生する。そしてこ
の可視螢光１１は、コア７内を反射し、伝播していく。

請求項２の発明 前記のようにＸ線螢光物ｆ９が混入された各Ｘ線螢光光
ファイバーＦ・・・が、Ｘ線源ｌから放射されるＸ線５
の放射角と同じ角度で放射状に配列されているので、各
Ｘ線螢光光ファイバーの端面に効率的に、Ｘ線５が入射
する。

そのため、方向の異なるＸ線が螢光材中を通過する経路
を極端に短くする事ができ、入射方向のＸ線のみを選択
的に検出することができる。このため、散乱Ｘ線の影響
を効果的に除外でき、分解能及び精度を向上させる事が
できる。

また、螢光光ファイバーのＸ線螢光物質から発生した螢
光は、光ファイバーによって封じこめられ光検出器方向
に伝播するため、発光が横方向に拡散することがなく、
効率よ（検出器１０でＸ線検知する事ができる。

なお、Ｘ−Ｙステージ等によって、被検査物２またはＸ
線蛍光光ファイバーＦ・・・の列を、Ｘ線螢光光フアイ
バー列方向と直角方向に微小ピッチで移動することによ
り、被検査物２の全体を検査できる。

（請求項１の発明の実施例］ 次に本発明によるＸ線螢光光ファイバーおよびＸ線検出
器が実際上どのように具体化されるかを実施例で説明す
る。第３図は請求項１の発明の実施例で、（ａ）はＸ線
螢光光ファイバーの端面からＸ線が入射する例、（ｂ）
は側面から入射する例である。

（ａ）図において、クランド８の外側は、例えば鉛など
のようにＸ線を透過しない材料からなる遮断膜１２で覆
われている。したがって、５ａのように端面から入射す
るＸ線のみによってコア７中のＸ線螢光物質が発光し、
検出可能となり、側面から入射するＸ線には感応しない
。

これに対しくｂ）図は、クラッド８の側面のばか端面に
も鉛の遮断膜１３を被せ、側面における鉛被覆１２の一
部に窓穴１４があけられている。したがって、該窓穴１
４に入射したＸ線のみが検出される。

コア７およびクラッド８の端面に反射防止膜１７を設け
ると、該端面に到達した光は、反射防止膜１７で検出端
側に戻される。なお、（ａ）図、（ｂ）図のようなＸ線
螢光光ファイバーを複数本用いて検出できることは言う
までもない。

また、端面および側面にＸ線遮断膜を設けないで、第１
図のように全裸とすることで、全方向から入射するＸ線
を検出可能とすることもできる。

次に、コア７として通常のガラス光ファイバーにおける
コア材を使用し、Ｘ線螢光光ファイバーのコアに混入す
るＸ線螢光材料としては、例えば、Ｇｄ２Ｏ□Ｓ：Ｐｒ
”、Ｃｅ”、Ｆ粉末などを混入できる。

他に添加可能なものとしては、 ＺｎＣｄ５：Ａｇ、ＺｎＳ：Ａｇ、ＣｓＩ：Ｎａ、Ｃｓ
ｌ：Ｔｌ、ＣａＷＯ４゜ＢａＳＯ４：Ｅｕ”、Ｇｄ２０
ｚＳ：Ｔｂ’°＋　ＬａｚＯ２Ｓ：Ｔｂ３゜ＹｚＯｚＳ
：Ｔｂ”ルａＯＢｒ：Ｔｂ”、Ｌａ０Ｂｒ：Ｔｎ＋”Ｂ
ａＦＣｌ：Ｅｕ”、ＢａＦＢｒ：Ｅｕ”、ＨｆＰｚ０７
．Ｎａｌ：ＴＩなどがある。

なお、コア材としては、ペリレン系の有機螢光体を含有
するポリカーボネート樹脂を用い、その中に前記のＸ線
螢光物質を混入することで、プラスチック光ファイバー
を構成することもできる。

クラッド８は、通常のガラス光ファイバーにおけるクラ
ッドと同じものでよいが、ポリメチルメタクリレートを
主成分とする樹脂やポリ４メチルペンテン−１等を用い
てもよい。

［請求項２の発明の実施例］ 第４図は請求項２の発明の第一実施例であり、請求項１
に示すＸ線蛍光光ファイバーＦ・・・が、列に配列され
ている。しかも、Ｘ線ｍｌから放射される直接Ｘ線５の
経路に各Ｘ線螢光光ファイバーＦ・・・の中心軸が沿う
ように、放射状に配列されている。そして、この実施例
では、各Ｘ線螢光光ファイバーＦ・・・の他端に、通常
の光ファイバーｆ・・・が接続されている。

図示のように、Ｘ線蛍光光ファイバーＦ・・・は、Ｘ線
検出に必要最小限の長さｒのみとし、検出光を光検出器
１０へ導く部分には、伝播効率にす（れた通常の光ファ
イバーｆを用いるのが良い。

Ｘ線源から円錐状に照射された放射線５は、被検査サン
プル２を透過して、放射状に配列した螢光光ファイバー
Ｆ・・・の端面に到達し、螢光光フアイバー中のＸ線螢
光物質を発光させる。そこで発光した光は、Ｘ線螢光光
ファイバーＦ中に封じ込められ、検出方向に伝達される
。螢光光ファイバーから出た光は、通常の光ファイバー
ｆによって一箇所にまとめられる。ここで、通常の光フ
ァイバーｆを、Ｘ線螢光光ファイバーに連結するのは、
光ファイバーをＣＣＤ等の検出器１０に導（部分でのＸ
線によるノイズ螢光の発生を防ぐためと、光ファイバー
ｆは螢光光ファイバーに比べて伝達効率が良く、またフ
ァイバーの直径が小さいために、より小さな部分に光を
収縮できるためである。

光ファイバーｆから出た光は、レンズ１５によって集光
された後、ＣＣＤカメラＩＯによって検知されるが、各
光ファイバーｆ・・・を、直接ＣＣＤなどの光検出器１
０に接続してもよい。

被検査物２またはＸ線蛍光光ファイバーＦ・・・の列を
、Ｘ−Ｙステージ等によって、Ｘ線螢光光フアイバー列
方向と直角方向に微小ピッチで移動し、被検査物２の全
体を検査する。

第５図は、第４図に示すように複数本のＸ線蛍光光ファ
イバーＦ・・・を配列し、端面からＸ線を入射させる例
におけるＸ線螢光光ファイバーの組立て構造である。各
Ｘ線螢光光ファイバーＦ・・・を−列に配列した状態で
、鉛のブロック１６中にシールドされている。したがっ
て、各Ｘ線螢光光ファイバーＦの側面から入射したＸ線
には感応しない。

各Ｘ線螢光光ファイバーＦ・・・は、前記のようにＸ線
検出に必要最小限の長さ２になっており、他端には通常
の光ファイバーｆ・・・が接続されている。

このように、螢光光ファイバーＦ・・・が、入射Ｘ線の
方向に沿って配列している。ここで、螢光光ファイバー
と他の螢光光ファイバーの間は鉛１６で遮断され、入射
Ｘ線５ｂ以外の方向からのＸ線をシールドしている。ま
た、螢光光ファイバーによって発光した光の一部はＸ線
源方向に向かって伝達するので、各Ｘ線螢光光ファイバ
ーＦ・・・の入射側の端面には、反射防止膜１７がコー
ティングされている。そのため、Ｘ線螢光光ファイバー
のコア７中でＸ線照射によって発光した螢光は、該反射
防止膜１７で反射され、すべて通常の光ファイバーｆ側
に導かれ、効率的に検出できる。

第６図は請求項２の発明の第二の実施例を示す斜視図で
あり、Ｘ線蛍光光ファイバーＦ・・・の列は直接光検出
器１０に接続され、Ｘ線蛍光光ファイバーＦ・・・によ
って可視光に変換された信号は、光学系を通さすに直接
検知器１０に導かれるため、損失が少なくてすみ、また
検知系自体も小さくてすむ。

第７図は請求項２の発明の第三実施例を示す図で、Ｘ線
螢光光フアイバー列の断面図である。第２図に示すよう
に、χ線螢光光ファイバーＦ・・・を−列に配列しただ
けでは、隣接するＸ線螢光光フアイバー間におけるクラ
ッドの部分は、Ｘ線検出に寄与できないため、分解能が
低下する。これに対し、第３図（ｂ）に示すように側面
からＸ線入射可能なＸ線蛍光光ファイバーＦ・・・を、
第７図のように千鳥状に配列することにより、上列にお
けるコア７の存在しない領域β・・・の真下に、下列に
おけるコア７が存在する構成とする。これによれば、上
列におけるコア７が存在しない領域βは、下列における
コア７で検出できるので、Ｘ線５ｂは必ずいずれかのコ
アに入射することになり、Ｘ線を検出できない領域は存
在せず、精度よく検出できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、コアにＸ線螢光物
質が混入されたＸ線螢光光ファイバーを使用するため、
このＸ線螢光光ファイバーをＸ線の検出に利用すること
で、端面から或いは側面から入射したＸ線が螢光物質に
照射されて発生した光は、光ファイバーによって封じ込
められ、Ｘ線検出方向に伝達されるため、発光が横方向
に拡散することがなく、効率よ（Ｘ線を検知する事がで
きる、また安価にかつ小型な検出器を実現できる。

さらに、このＸ線螢光光ファイバーを複数本配列して用
いることで、散乱Ｘ線がＸ線螢光物質中を通過する経路
を極端に短くする事ができ、散乱Ｘ線の影響を除外でき
る。

このように本発明によれば、発光率を向上させ、かつ特
定の入射方向のＸ線のみを選択的に検出することにより
、検出感度、検出精度、分解能を向上できるという効果
を奏し、放射線による非破壊検査の高速化に寄与すると
ころが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１に示すＸ線螢光光ファイバーの基本原
理を説明する図、 第２図は請求項２に示すＸ線検出器の基本原理を示す斜
視図、 第３図は請求項１の発明の実施例を示す断面図、第４図
は請求項２の発明の第一実施例を示す斜視図、 第５図は同実施例におけるＸ線螢光光ファイバーの組立
て構造を例示する斜視図、 第６図は請求項２の発明の第三実施例を示す斜視図、 第７図は請求項２の発明の第三実施例を示す断面図、 第８図は従来のＸ線による検査方法を示す斜視図、 第９図は同方法における作用を説明する螢光スクリーン
の拡大断面図である。 図において、１はｘｗＡｉ、２は被検査物、５．５ａ、
５ｂは入射Ｘ線、７はコア、８はクラッド、９はＸ線螢
光物質、１０は光検出器、１１は螢光（可視光）、１２
．１３は遮断膜、１４は窓穴、１６は鉛プロ・。 り、１７は反射防止膜をそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光ファイバーのコア（７）内に、Ｘ線が照射される
   ことで螢光を発生するＸ線螢光物質（９）を含有させる
   と共に、端面ないし側面からＸ線を入射可能とすること
   により、Ｘ線を可視光に波長変換し、光ファイバーで伝
   播可能としたことを特徴とするＸ線螢光光ファイバー。 ２、コア内にＸ線螢光物質を含有するＸ線螢光光ファイ
   バー（Ｆ）を、Ｘ線源（１）から放射される直接Ｘ線（
   ５）の経路に各光ファイバー（Ｆ）の中心軸が沿うよう
   に、放射状に複数本配列し、それぞれのＸ線螢光光ファ
   イバー（Ｆ）の他端を、光検出器（１０）に接続したこ
   とを特徴とするＸ線検出器。