JPH04309900A - 微小焦点ｘ線装置および自動焦点装置 - Google Patents
微小焦点ｘ線装置および自動焦点装置Info
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- JPH04309900A JPH04309900A JP7279391A JP7279391A JPH04309900A JP H04309900 A JPH04309900 A JP H04309900A JP 7279391 A JP7279391 A JP 7279391A JP 7279391 A JP7279391 A JP 7279391A JP H04309900 A JPH04309900 A JP H04309900A
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- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、医療用または工業用に
使用する微小焦点Ｘ線発生装置に関する。
使用する微小焦点Ｘ線発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に使用されるＸ線管は焦点寸法が０
．４μｍ程度までの通常形と焦点寸法が１０μｍ程度以
下の微小焦点形がある。従来の微小焦点Ｘ線管は「非破
壊検査」第３９巻第２号１１１ページから１１２ページ
に記載の「微小焦点による直接拡大撮影と画像処理によ
る識別向上」のようにＸ線源とＸ線検出器との間に試料
を置き、Ｘ線源と試料との距離：Ｘ線源とＸ線検出器と
の距離の比による幾何学的拡大検出ができる。このとき
図１に示すように、焦点寸法をｆ、Ｘ線源と試料との距
離をＬ１、試料とＸ線検出器との距離をＬ２、このとき
の検出画像のぼけをΔＵとすると、ΔＵ＝ｆ・Ｌ２／Ｌ
１となり、ぼけ量は焦点寸法に比例する。従って、常に
高解像度の画像を得ようとすれば、常に焦点寸法を最小
に保つ必要がある。しかし、従来の微小焦点Ｘ線管では
、自動焦点機構がないため長時間使用していると装置の
熱変形、フィラメントやターゲットの劣化、電源変動な
どにより最小焦点寸法が保持できなくなるという欠点が
あった。
．４μｍ程度までの通常形と焦点寸法が１０μｍ程度以
下の微小焦点形がある。従来の微小焦点Ｘ線管は「非破
壊検査」第３９巻第２号１１１ページから１１２ページ
に記載の「微小焦点による直接拡大撮影と画像処理によ
る識別向上」のようにＸ線源とＸ線検出器との間に試料
を置き、Ｘ線源と試料との距離：Ｘ線源とＸ線検出器と
の距離の比による幾何学的拡大検出ができる。このとき
図１に示すように、焦点寸法をｆ、Ｘ線源と試料との距
離をＬ１、試料とＸ線検出器との距離をＬ２、このとき
の検出画像のぼけをΔＵとすると、ΔＵ＝ｆ・Ｌ２／Ｌ
１となり、ぼけ量は焦点寸法に比例する。従って、常に
高解像度の画像を得ようとすれば、常に焦点寸法を最小
に保つ必要がある。しかし、従来の微小焦点Ｘ線管では
、自動焦点機構がないため長時間使用していると装置の
熱変形、フィラメントやターゲットの劣化、電源変動な
どにより最小焦点寸法が保持できなくなるという欠点が
あった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来方式では、Ｘ線管
単体で管電流や電子ビームの収束系の励磁電流や電圧な
どの電気的な方法で電子ビームの収束状態を推定し、そ
れらを一定に保つことで焦点寸法を保持しようとしてい
た。この方法では、装置の熱変形、フィラメントやター
ゲットの劣化などの幾何学的な装置の変化には対応でき
ないとう欠陥があった。
単体で管電流や電子ビームの収束系の励磁電流や電圧な
どの電気的な方法で電子ビームの収束状態を推定し、そ
れらを一定に保つことで焦点寸法を保持しようとしてい
た。この方法では、装置の熱変形、フィラメントやター
ゲットの劣化などの幾何学的な装置の変化には対応でき
ないとう欠陥があった。
【０００４】本発明の目的は、これら幾何学的な装置の
変化にも対応可能な自動焦点機構を実現したものである
。
変化にも対応可能な自動焦点機構を実現したものである
。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、図２に示す構成をとる。図２中１は電子銃、２は収
束レンズ、３は陽極、４はケース、５はＸ線が放出され
る窓、６はＸ解像度検出用Ｘ線吸収マスク、７はＸ線検
出器、８は画像微分回路、９は収束レンズ制御回路、１
０は電源、１１は試料、１２は電子ビーム、１３はＸ線
、１４はＸ線検出映像のモニタディスプレイ、１５はフ
ィラメント、１６はウェネルト電極である。
に、図２に示す構成をとる。図２中１は電子銃、２は収
束レンズ、３は陽極、４はケース、５はＸ線が放出され
る窓、６はＸ解像度検出用Ｘ線吸収マスク、７はＸ線検
出器、８は画像微分回路、９は収束レンズ制御回路、１
０は電源、１１は試料、１２は電子ビーム、１３はＸ線
、１４はＸ線検出映像のモニタディスプレイ、１５はフ
ィラメント、１６はウェネルト電極である。
【０００６】電子銃１から放出された電子は収束レンズ
２により陽極３に収束する。陽極３は電子ビームが照射
されるとＸ線を発生する。陽極３が電子ビームの進行方
向に対して傾斜していれば、Ｘ線は窓５を通ってケース
４の外に放射される。外に放射されたＸ線は試料１１を
透過し、Ｘ線検出器７に試料１１のＸ線透過率と材質に
応じた濃淡画像が得られる。また、陽極３から放射され
るＸ線のうち一部は窓５にあるマスク６により遮られ、
Ｘ線検出器７の視野の一部がけられるが、マスク６は試
料１１の観察に支障がないように視野の端にわずかにか
かる程度とする。また、マスクはＸ線検出器の出力を微
分する画像微分回路８の微分方向に直交するように配置
する。また、マスクの厚さは、Ｘ線検出器に対して十分
なコントラストがとれる厚さとする。電源１０は電子銃
のフィラメント１５に適当な電流を流し電子銃から電子
を放出されるため電流源と、電子ビームを陽極まで加速
するための高電圧源と、電子ビーム１２を陽極３に収束
するための電源、すなわち、電磁レンズで収束させる場
合は電磁レンズを励磁するための電流源、静電レンズで
収束する場合には静電レンズに印加する高電圧源と、電
子ビームの放出量、すなわち、管電流を制御するための
電子銃ウェネルト電極へ印加する電圧源からなる。
２により陽極３に収束する。陽極３は電子ビームが照射
されるとＸ線を発生する。陽極３が電子ビームの進行方
向に対して傾斜していれば、Ｘ線は窓５を通ってケース
４の外に放射される。外に放射されたＸ線は試料１１を
透過し、Ｘ線検出器７に試料１１のＸ線透過率と材質に
応じた濃淡画像が得られる。また、陽極３から放射され
るＸ線のうち一部は窓５にあるマスク６により遮られ、
Ｘ線検出器７の視野の一部がけられるが、マスク６は試
料１１の観察に支障がないように視野の端にわずかにか
かる程度とする。また、マスクはＸ線検出器の出力を微
分する画像微分回路８の微分方向に直交するように配置
する。また、マスクの厚さは、Ｘ線検出器に対して十分
なコントラストがとれる厚さとする。電源１０は電子銃
のフィラメント１５に適当な電流を流し電子銃から電子
を放出されるため電流源と、電子ビームを陽極まで加速
するための高電圧源と、電子ビーム１２を陽極３に収束
するための電源、すなわち、電磁レンズで収束させる場
合は電磁レンズを励磁するための電流源、静電レンズで
収束する場合には静電レンズに印加する高電圧源と、電
子ビームの放出量、すなわち、管電流を制御するための
電子銃ウェネルト電極へ印加する電圧源からなる。
【０００７】焦点寸法を把握するには、Ｘ線検出器から
得られる画像から試料の微細構造が正しく解像している
かどうかで判断するのが最も正確である。しかし、焦点
寸法を判断できるような微細構造が試料に必ずあるとは
限らない。そこで、窓５に取り付けられたマスク６によ
る検出信号を微分することで焦点寸法を判断し、収束レ
ンズ制御回路９により収束レンズ２を制御し、焦点寸法
を最小に保とうとするものである。
得られる画像から試料の微細構造が正しく解像している
かどうかで判断するのが最も正確である。しかし、焦点
寸法を判断できるような微細構造が試料に必ずあるとは
限らない。そこで、窓５に取り付けられたマスク６によ
る検出信号を微分することで焦点寸法を判断し、収束レ
ンズ制御回路９により収束レンズ２を制御し、焦点寸法
を最小に保とうとするものである。
【０００８】
【作用】図３にマスク６の例、図４にそのＸ線検出例を
示す。図５に焦点寸法が大きい場合のＸ線検出器の映像
信号を示す。マスク部分はＸ線が吸収されるので暗く、
その他の部分は試料の厚さとＸ線透過率に応じた明るさ
で検出される。マスクの端の部分ではＸ線検出器の映像
信号が、暗レベルから明るいレベルに向かって立ち上が
るが、焦点寸法が大きいと、図５に示すようにゆるやか
な傾斜をもって立ち上がる。図６に焦点寸法が小さい場
合のＸ線検出器の映像信号を示す。焦点寸法が大きい場
合に比べ、マスク端部のＸ線検出器の映像信号は暗レベ
ルから明レベルに向かって急峻に立ち上がる。この映像
信号を画像微分回路８で微分すると焦点寸法が大きい場
合には図７、焦点寸法が小さい場合には図８に示すよう
な信号が得られる。すなわち、マスク端部の映像信号の
微分値をサンプリングすれば、焦点寸法が大きい場合に
は大きな値、焦点寸法が大きい場合には大きな値が得ら
れる。収束レンズ制御回路９は、この映像信号の微分値
が最小になるように収束レンズを制御する。電子ビーム
の収束状態は、電磁収束レンズの場合には励磁電流を、
静電収束レンズの場合にはレンズ電極に印加する電圧を
変えることにより変化させることができる。どちらの場
合も焦点位置が変化する。陽極の位置より手前に収束し
ても、陽極の位置よりフィラメントから遠ざかる位置に
収束するような電子ビーム軌道をとっても実際の焦点寸
法は大きくなるので、収束レンズ制御回路９は山登りサ
ーボ機構をもち、まず、わずかに収束レンズの制御量を
電磁収束レンズの場合には励磁電流、静電収束レンズの
場合には印加電圧を上げるか下げるかし、画像微分回路
８の出力の変化を調べ、もし出力が大きく、すなわち、
合焦点側に向かえば同じ方向に制御量を変化させ、もし
出力が小さくなる方法、すなわち、合焦点からずれる方
向に変化したら前回とは逆の方向へ変化させればよい。
示す。図５に焦点寸法が大きい場合のＸ線検出器の映像
信号を示す。マスク部分はＸ線が吸収されるので暗く、
その他の部分は試料の厚さとＸ線透過率に応じた明るさ
で検出される。マスクの端の部分ではＸ線検出器の映像
信号が、暗レベルから明るいレベルに向かって立ち上が
るが、焦点寸法が大きいと、図５に示すようにゆるやか
な傾斜をもって立ち上がる。図６に焦点寸法が小さい場
合のＸ線検出器の映像信号を示す。焦点寸法が大きい場
合に比べ、マスク端部のＸ線検出器の映像信号は暗レベ
ルから明レベルに向かって急峻に立ち上がる。この映像
信号を画像微分回路８で微分すると焦点寸法が大きい場
合には図７、焦点寸法が小さい場合には図８に示すよう
な信号が得られる。すなわち、マスク端部の映像信号の
微分値をサンプリングすれば、焦点寸法が大きい場合に
は大きな値、焦点寸法が大きい場合には大きな値が得ら
れる。収束レンズ制御回路９は、この映像信号の微分値
が最小になるように収束レンズを制御する。電子ビーム
の収束状態は、電磁収束レンズの場合には励磁電流を、
静電収束レンズの場合にはレンズ電極に印加する電圧を
変えることにより変化させることができる。どちらの場
合も焦点位置が変化する。陽極の位置より手前に収束し
ても、陽極の位置よりフィラメントから遠ざかる位置に
収束するような電子ビーム軌道をとっても実際の焦点寸
法は大きくなるので、収束レンズ制御回路９は山登りサ
ーボ機構をもち、まず、わずかに収束レンズの制御量を
電磁収束レンズの場合には励磁電流、静電収束レンズの
場合には印加電圧を上げるか下げるかし、画像微分回路
８の出力の変化を調べ、もし出力が大きく、すなわち、
合焦点側に向かえば同じ方向に制御量を変化させ、もし
出力が小さくなる方法、すなわち、合焦点からずれる方
向に変化したら前回とは逆の方向へ変化させればよい。
【０００９】以上の方法を用いれば、Ｘ線検出信号から
直接合焦状態を判断できるので、装置の熱変形、フィラ
メントやターゲットの劣化などの幾何学的な装置の変化
に対応でき、焦点寸法を長時間最小に保持できる。
直接合焦状態を判断できるので、装置の熱変形、フィラ
メントやターゲットの劣化などの幾何学的な装置の変化
に対応でき、焦点寸法を長時間最小に保持できる。
【００１０】
【実施例】図９に本発明の位置実施例を示す。この実施
例は電子ビームの収束方法として、静電収束レンズを用
いた例である。図中のフィラメント１５は、高輝度が得
られるＬａＢ６フィラメントを用いる。窓５はＸ線透過
率が高いベリリウムを用いる。マスク６は、窓５の上に
Ｘ線透過率の低い金を蒸着し、コントラストの高いナイ
フエッジパターンを得る。Ｘ線検出器７はイメージイン
テンシファイア１７とＴＶカメラ１８からなり、イメー
ジインテンシファイア１７でＸ線検出画像を工学画像に
変換した後、ＴＶカメラ１８で電気映像信号に変換する
。画像微分回路８はＴＶカメラの同期信号検出回路１９
と、ＴＶカメラの輝度信号を微分する回路２０と、同期
信号検出回路１９からマスク６の映像信号上の位置で微
分回路２０の出力をサンプリングする回路からなる。
例は電子ビームの収束方法として、静電収束レンズを用
いた例である。図中のフィラメント１５は、高輝度が得
られるＬａＢ６フィラメントを用いる。窓５はＸ線透過
率が高いベリリウムを用いる。マスク６は、窓５の上に
Ｘ線透過率の低い金を蒸着し、コントラストの高いナイ
フエッジパターンを得る。Ｘ線検出器７はイメージイン
テンシファイア１７とＴＶカメラ１８からなり、イメー
ジインテンシファイア１７でＸ線検出画像を工学画像に
変換した後、ＴＶカメラ１８で電気映像信号に変換する
。画像微分回路８はＴＶカメラの同期信号検出回路１９
と、ＴＶカメラの輝度信号を微分する回路２０と、同期
信号検出回路１９からマスク６の映像信号上の位置で微
分回路２０の出力をサンプリングする回路からなる。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、Ｘ線検出信号から、直
接、合焦状態を判断できるので、装置の熱変形、フィラ
メントやターゲットの劣化などの幾何学的な装置の変化
に対応でき、焦点寸法を長時間最小に保持することがで
きる。
接、合焦状態を判断できるので、装置の熱変形、フィラ
メントやターゲットの劣化などの幾何学的な装置の変化
に対応でき、焦点寸法を長時間最小に保持することがで
きる。
【図１】微小焦点Ｘ線装置の画像ぼけの原理図、
【図２
】微小焦点Ｘ線装置の自動焦点機構の原理図、
】微小焦点Ｘ線装置の自動焦点機構の原理図、
【図３】
マスクの例を示す説明図、
マスクの例を示す説明図、
【図４】Ｘ線検出画像の例を示す説明図、
【図５】焦点
寸法が大きい場合の映像信号の特性図、
寸法が大きい場合の映像信号の特性図、
【図６】焦点寸
法が小さい場合の映像信号の特性図、
法が小さい場合の映像信号の特性図、
【図７】焦点寸法
が大きい場合の微分信号の特性図、
が大きい場合の微分信号の特性図、
【図８】焦点寸法が
小さい場合の微分信号の特性図、
小さい場合の微分信号の特性図、
【図９】微小焦点Ｘ線
装置の画像ぼけの本発明の一実施例のブロック図。
装置の画像ぼけの本発明の一実施例のブロック図。
１は電子銃、２は収束レンズ、３は陽極、４はケース、
５はＸ線が放出される窓、６はＸ解像度検出用Ｘ線吸収
マスク、７はＸ線検出器、８は画像微分回路、９は収束
レンズ制御回路、１０は電源、１１は試料、１２は電子
ビーム、１３はＸ線、１４はＸ線検出映像のモニタディ
スプレイ、１５はフィラメント、１６はウェネルト電極
。
５はＸ線が放出される窓、６はＸ解像度検出用Ｘ線吸収
マスク、７はＸ線検出器、８は画像微分回路、９は収束
レンズ制御回路、１０は電源、１１は試料、１２は電子
ビーム、１３はＸ線、１４はＸ線検出映像のモニタディ
スプレイ、１５はフィラメント、１６はウェネルト電極
。
Claims (4)
- 【請求項１】電子銃、収束レンズ、陽極、筐体、Ｘ線放
出窓、電源およびＸ線検出器を含む微小焦点Ｘ線発生装
置において、前記Ｘ線放出窓にＸ解像度検出用Ｘ線吸収
マスク、画像微分回路、および収束レンズ制御回路を設
けたことを特徴とする微小焦点Ｘ線装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記Ｘ線検出器の視野
の一部を隠すように前記Ｘ線吸収マスクを配置し、前記
Ｘ線検出器で前記Ｘ線吸収マスクの端部の映像信号を検
出その微分信号をもって前記Ｘ線発生装置のＸ線源焦点
寸法を判断し、微分信号ベルが最小となるように収束レ
ンズを制御する自動焦点方法。 - 【請求項３】請求項１において、前記収束レンズとして
静電収束レンズを用い、前記Ｘ線検出器で前記Ｘ線吸収
マスク端部の映像信号を検出、その微分信号をもって前
記Ｘ線発生装置のＸ線源焦点寸法を判断し、微分信号ベ
ルが最小となるように前記静電収束レンズの印加電圧を
山登りサーボ機構により変化させる微小焦点Ｘ線装置。 - 【請求項４】請求項１において、前記収束レンズとして
電磁収束レンズを用い、前記Ｘ線検出器で前記Ｘ線吸収
マスクの端部の映像信号を検出、その微分信号をもって
前記Ｘ線発生装置のＸ線源焦点寸法を判断し、微分信号
ベルが最小となるように前記電磁収束レンズの印加電流
を山登りサーボ機構により変化させる微小焦点Ｘ線発生
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7279391A JPH04309900A (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | 微小焦点ｘ線装置および自動焦点装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7279391A JPH04309900A (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | 微小焦点ｘ線装置および自動焦点装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04309900A true JPH04309900A (ja) | 1992-11-02 |
Family
ID=13499627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7279391A Pending JPH04309900A (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | 微小焦点ｘ線装置および自動焦点装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04309900A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009543083A (ja) * | 2006-07-11 | 2009-12-03 | カール ツァイス インドゥストリエレ メステヒニク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 電磁ビームを発生する装置及び装置の動作方法 |
| JP2016091601A (ja) * | 2014-10-29 | 2016-05-23 | 松定プレシジョン株式会社 | 反射型ｘ線発生装置 |
-
1991
- 1991-04-05 JP JP7279391A patent/JPH04309900A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009543083A (ja) * | 2006-07-11 | 2009-12-03 | カール ツァイス インドゥストリエレ メステヒニク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 電磁ビームを発生する装置及び装置の動作方法 |
| JP2016091601A (ja) * | 2014-10-29 | 2016-05-23 | 松定プレシジョン株式会社 | 反射型ｘ線発生装置 |
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