JPH0455743A

JPH0455743A - エックス線検査装置

Info

Publication number: JPH0455743A
Application number: JP2168904A
Authority: JP
Inventors: Shinji Suzuki; 伸二鈴木; Moritoshi Ando; 護俊安藤; Satoshi Iwata; 敏岩田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-06-26
Filing date: 1990-06-26
Publication date: 1992-02-24

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〕エックス線検査装置に関し、少ないエックス線照射時間で検査を行うことができ、し
かも特殊な手法を必要としないエックス線検査装置を提
供することを目的とし、ビーム状のエックス線を発生す
るエックス線発土手段と、該エックス線をｎ個の経路に
振り分ける振り分け手段と、各々が前記各軽路上に位置
し、前記振り分けられたエックス線を回折するｎ個の回
折格子と、該回折されたエックス線の中からｎ個の回折
格子毎に異なる波長の単一波長エックス線を選択する選
択手段と、各単一波長エックス線の軸を平行に揃えて被
検査物体に照射する照射手段と、該検査物体を透過した
単一波長エックス線を個別に受信し、電気信号に変換す
る変換手段と、を備えることを特徴とし、好ましくは、単一波長エックス線が透過する検査物体の
材質の種類に合わせて前記個数ｎを決定し、または、前記回折格子の格子間隔が、各回折格子毎に異
なるようにしまたは、前記回折格子のエックス線を受ける面とエック
ス線の軸とのなす角度が、各回折格子毎に異なるように
構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、エックス線検査装置に関し、特に、材質の異
なる複数材料からなる物体に対してラジオグラフィーに
よる検査を行うエックス線検査装置に関する。

一般に、物体内部に発生した空洞（ボイド）や傷等の欠
陥部位に対してラジオグラフィー、すなわちエックス（
Ｘ）線やガンマ（γ）線といった放射線（以下エックス
線で代表する）による被破壊検査を行うことが多い。

〔従来の技術〕

第５図は従来のエックス線検査装置を簡単に説明する図
である。

裏側にフィルム１０（または蛍光スクリーン）を配置し
た検査物体１１に対してエックス線１２を照射すると、
その透過エックス線によってフィルム１０上に濃淡画像
Ｉ３が形成され、この濃淡画像１３を解析することによ
り、検査物体１１内部の欠陥部位１４を発見することが
できる。

濃淡画像１３の形成は、欠陥部位とそうでない部位にお
けるエックス線１２の透過量の差によって引き起こされ
る。ここで、フィルムＩＯ上のエックス線強度Ｉ　（λ
）は、次式■に示すランバート・ベールの法則で与えら
れる。

■　（λ）””Ｉｏ（λ）ｅｘｐ　　（μｔ　　（λ）
ρＤ）・・・・・・■ 但し、λ−はエックス線の波長、Ｉｏ　（λ）は照射す
るエックス線の強度、μｍ　（λ）は波長λのエックス
線に対する物質（例えば元素ｉからなる）の質量吸収係
数、ρ（ｇｃｅｅ−９は当該物質の密度、Ｄ　（ｃｍ）
は当該物質の厚さである。

上式■から、元素ｉからなる物質を透過したエックス線
の強度Ｉ　（λ）は、当該物質の質量吸収係数μ！　（
λ）が変化するとその強度も変化することが判る０例え
ば空気を含むボイドが存在する箇所では、空気の質量吸
収係数（ボイドを包囲する物質のそれとは当然具なる）
の影響を受けて強度が変化し、これにより濃淡画像が形
成される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、かかる従来のエックス線検査装置にあっ
ては、周波数帯域の広い例えばエックス線を用いて物体
内部の質量吸収係数の違いを検査する構成となっていた
ため、単一材料からなる物質を検査する場合には良好な
検査結果が得られるものの、元素の異なる複数材料から
なる物質を検査する場合、検査手順が複雑化し、しかも
画像解析に特殊な手法を必要とするといった問題点があ
った。

第６図はＩＣ（集積回路）リードの半田付けを検査する
場合の図であり、エックス線２０の透過系路上には、Ｉ
Ｃリード２１半田２２、パッド２３および基板２４等、
元素の異なる複数物質が存在している。透過後のエック
ス線強度は、これら複数物質の各質量吸収係数の影響を
受けるので、１度の検査では望む結果が得られない。こ
のため、エックス線の照射角度を小刻みに変えて検査を
繰返して実行し、さらに各検査毎のエックス線透過画像
を特殊な手法を駆使して再構成し、解析する〔例えばＣ
Ｔ　（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ　Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ　）ス
キャナー技術〕必要があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
少ないエックス線照射時間で検査を行うことができ、し
かも特殊な手法を必要としないエックス線検査装置を提
供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために、ビーム状のエッ
クス線を発生するエックス線発生手段と、該エックス線
をｎ個の経路に振り分ける振り分け手段と、各々が前記
各経路上に位置し、前記振り分けられたエックス線を回
折するｎ個の回折格子と、該回折されたエックス線の中
からｎ個の回折格子毎に異なる波長の単一波長エックス
線を選択する選択手段と、各単一波長エックス線の軸を
平行に揃えて被検査物体に照射する照射手段と、該検査
物体を透過した単一波長エックス線を個別そこ受信し、
電気信号に変換する変換手段と、を備えることを特徴と
し、好ましくは、単一波長エックス線が透過する検査物体の
材質の種類に合わせて前記個数ｎを決定し、または、前記回折格子の格子間隔が、各回折格子毎に異
なるようにしまたは、前記回折格子のエックス線を受ける面とエック
ス線の軸とのなす角度が、各回折格子毎に異なるように
構成する。

〔作用〕

本発明では、エックス線発生手段からのエックス線がｎ
個の回折格子によって回折され、多数の回折エックス線
の中から、回折格子毎に周波数の異なるｎ個の単一波長
エックス線が選択され、検査物体に照射される。

ここで、検査物体を透過した後の各単一波長エックス線
の強度は、削代■から、周波数差に応じた強度差を生じ
る。これは検査対象物体を構成している材料の質量吸収
係数が周波数毎に相違するためで、例えば、アルミニウ
ム（Ａ　Ｉ　）の質量吸収係数を調べると、波長が１．
０オングストロームのときで１３．８．１．２オングス
トロームのときで２３．５と大きく相違している。

したがって、検査物体が元素の異なるｎ種の材料（例え
ば第６図においてＩＣリード２１、半田２２、パッド２
３および基Ｆｉ、２４等）からなる場合、１番目の単一
波長エックス線による検査を行った後、同じ箇所を２番
目の単一波長エックス線で検査を行い、これをｎ番目の
単一波長エックス線まで繰り返せば、ｎ種の材料からな
る物体に対するエックス線強度データを得ることができ
、少ないエックス線照射時間とすることができる。

また、得られたデータに各材料の質量吸収係数を加味し
、例えば前記ランバート・ベールの法則による所定の解
析演算を実行すれば、ＣＴスキャナー技術といった特殊
な手法を必要としないエックス線検査装置が実現できる
。

〔実施例〕以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１〜３図は本発明に係るエックス線検査装置の一実施
例を示す図である。

第１図において、３０は広帯域のエックス線３１を円錐
状ビーム（ファンビーム）にして発生するエックス線発
生手段であり、エックス線発生手段３０からのエックス
線３１は第１マスク３２によって遮られている。この第
１マスク３２にはｎ個（本実施例ではｎ＝３）の微細な
透過孔３３〜３５が形成されており、各透過孔３３〜３
５は、エックス線発生手段３０からのエックス線３工の
一部（以下、第１〜第３エツクス線３６〜３８）を取り
出して各々異なった経路３９〜４１に振り分けている。

各経路３９〜４１の延長線上には、それぞれ回折格子４
２〜４４が配置されており、各回折格子４２〜４４のひ
とつの面４５〜４７に第１〜第３エツクス線３６〜３８
が入射するようになっている。

ここで、各ひとつの面４５〜４７と第１〜第３エツクス
線３６〜３８の軸（経路３９〜４１）のなす角度θ１〜
θ、は、第２図に示すように各々異なって設定する（θ
１〉θ、〉θ、）。各回折格子４２〜４４に所定格子間
隔の単結晶を用いると、周知のラウェ法によるエックス
線回折現象が観測される。第３図はその様子を示す図で
あり、詳細には、円形中心に向けて紙面上垂直に第ｉ　
（ｉは１〜３）エックス線を照射し、任意の回折格子の
面がこのエックス線に曝されるようにした場合の観測図
である。

円形中心から半径方向に並ぶ多数の黒点は、各々が次数
の異なる回折エックス線スペクトルであり、各回折スペ
クトルの周波数は、次式■のブラッグ条件から与えられ
、単一波長となる。

Ｎλ＝２ｄｓｊｎθ・・・・・・■ 但し、Ｎ：回折次数（正の整数） λ：第ｉエックス線の波長ｄ：格子面間隔 θ：回折が起こる角度第１図において、４８は第２マスクであり、第２マスク
４８にはｎ＝３個の微細な透過孔４９〜５１が形成され
ている。各透過孔４９〜５１は、各回折格子４２〜４４
毎に回折エックス線スペクトルのひとつを選択するが、
これは、第２図において、各回折格子４２〜４４の入射
角度６１〜θ、と回折が起こる角度（削代■のθ）を一
致させ、且つ、選択された各回折エックス線スペクトル
（以下、回折エックス線５２〜５４）が平行状態となる
ようにすると達成できる。平行状態にされた各回折エッ
クス線５２〜５４は、例えばＩ　ＣＩ７−ド５５、半田
５６、バ・ンド５７および基板５８等、元素の異なる複
数材料からなる検査物体５９に照射される。

検査物体５９を透過した後の回折エックス線（以下、透
過エックス線６０〜６２）は検知部６３〜６５で個別に
検出され、検知部６３〜６５から出力されるエックス線
強度に応じた電気信号Ｓ、〜Ｓ、のうちのｓ、、Ｓ、に
対しては、エックス線発生手段３０からの距離が最も遠
いＳｌを基準とした遅延量が遅延回路６６．６７で与え
られる。これらのＳ、〜Ｓ。

は計算機６８に送られて計算機６８で後述の演算処理が
実行され、その結果が表示装置やプリンタ等の出力部６
９に出力される。

このような構成において、検知部６３〜６５で個別に検
出された各透過エックス線６０〜６２の強度は、各回折
エックス線５２〜５４の周波数が単一であり、且つ異な
っているから、複数材料からなる検査物体５９の同一箇
所を測定した場合に各々異なる値が測定される。したが
って、検査対象物体５９の測定対象全範囲について測定
を行い、その観測結果を計算機６８に与え、以下に述べ
る演算を実行することにより、波長の異なるエックス線
に対する質量吸収係数の差から複数材料の厚さを定量的
に分析することができる。

すなわち、検査物体５８がふたつの材料Ａ、Ｂからなる
ものとし、各材料の質量吸収係数をμ１、μ１、各材料
の厚さを６６％　ｄｌ、回折エックス線の波長をλ１、
λ□、照射エックス線の強度をｒｏ＋、ｒｏｔ、透過エ
ックス線の強度をＩ＋、Ｉｔとすると、削代■に示した
ランバート・ベールの法則から、次式■■が成立する。

１＋　＝Ｉｏ＋ｅＸＰ　（（μＡ　（λＩ）ｄＡ十μｍ
　（λＩ）ｄｌ））・・・・・・■Ｉｚ　＝ＩｏｔｅＸ
Ｐ　　（（μＡ　（λ２）ｄ、十μｌ　（λりｄｌ））
・・・・・・■この両辺のＩｎをとると、Ｉ　ｎ　（１，／　Ｉｏｌ）　＝　　（μＡ　（λＩ）
ｄＡ十μ、（λ１）ｄｌ　）・・・・・・■Ｉｎ　（Ｌ
　／ｌｏｇ）＝　　（＃Ａ　（λ２）ｄ、十μ、（λ＊
　）　ｃｔｗ　）・・・・・・■この方程式を解けば、
ｄａ、ｄｉは次式■■から求めることができる。

ｄＡ＝（ｕｓ（λ＋　）　　ｒ　ｎ　（Ｉｚ　／　１ｏ
ｚ）ｕｓ　　（λｚ　）　　Ｉ　ｎ　（１＋　／　１ｏ
ｔ）　）／（μＡ　（λｌ）μ、（Ａｔ）−μ。

ＣＡｔ　）μｍ　（λ１））・・・・・・■ｄｍ＝（μ
Ａ　（λｌ　’）　　Ｉ　ｎ　（Ｉｔ　／ｌｏｚ）ａｍ
　　（λｚ　）　　Ｉｎ　（１＋　／１ｏｔ）　）／（
μＡ　（λ□）μｌ　（λ１）−μ。

（λ、）μ、（Ａｔ））・・・・・・■よって、 μＡ　（λ２）μ、　（λ１　）＝ μＡ　（λ、）μ、　（λ、）でない限り、ふたつの材料の厚さｄＡ、ｄｌｌを測定す
ることができる。

なお、材料の数がふたつを越える場合は、その数だけの
複数波長のエックス線を使用すればよく、同様にして材
料の厚さを測定できる。但し、材料ごとに質量吸収係数
が異なるように波長を選択する必要がある以上述べたように、本実施例によれば、波長の異なる複
数のエックス線を用いて対象物体の測定を行うようにし
たので、当該物体が複数材料からなる場合でも、少ない
エックス線照射時間で測定を行うことができ、しかもＣ
Ｔスキャナー技術などの特殊な手法を用いることなく、
簡単な演算によって測定を行うことができる。

なお、上記実施例を発展させて、第４図に示すようにし
てもよい。この好ましい他の実施例では、第１図とほぼ
同一の構成を二組備える（なお、第１図の符号にダッシ
ュを付して識別する）。すなわち左半分で第１図と同様
に検査対象物体を測定してそのデータＳ、〜Ｓ１３を得
、右半分で基準となる物体（例えば両方に共通の基板５
８゛）を測定してそのデータＲ８〜Ｒ１を得る。３つの
差動アンプ７０〜７２でＲ１−Ｒ３とＳｌｌ〜Ｓ［３の
差を求め、この差信号Ｓ　Ｕ　Ｂ　１〜ＳＵＢ、を計算
機６８′に与える。こうすると、各工・ンクス線周波数
に対する基準物体（基Ｆｉ）の吸収係数の違いをリファ
レンス信号として使用でき、測定精度を向上できるとい
った特有の効果がある。

なお、上記各実施例では、回折格子の角度を変えて各エ
ックス線の周波数を異ならせてし）るが、結晶格子面間
隔を異ならせてもよい。これは、削代■のブラッグ条件
で与えられる単一波長の値力く、その格子面間隔ｄを変
えることによっても変り得るからである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、上記のように構成したので、少ないエ
ックス線照射時間で検査を行うことができ、しかも特殊
な手法を必要としない工・ンクス線検査装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明に係るエックス線検査装置の一実施
例を示す図であり、第１図はその構成図、第２図はその要部を示す図、第３図はそのラウェ法によるエックス線回折現象の様子
を示す図、第４図は本発明に係るエックス線検査装置の他の実施例
を示すその構成図である。第５．６図は従来例を示す図であり、第５図はそのエックス線検査装置を簡単に説明する図、第６図はその複数材料からなる検査物体の測定を説明す
る図である。３０・・・・・・エックス線発生手段、３１・・・・・
・エックス線、３２・・・・・・第１マスク、３３〜３５・・・・・・透過孔、３６〜３８・・・・・・第１〜第３エツクス線、３９〜
４１・・・・・・経路、４２〜４４・・・・・・回折格子、４５〜４７・・・・・・面、４８・・・・・・第２マスク、４９〜５１・・・・・・透過孔、５２〜５４・・・・・・回折エックス線、５５・・・・
・・ＩＣリード、５６・・・・・・半田、５７・・・・・・パッド、５８・・・・・・基板、５９・・・・・・検査物体、６０〜６２・・・・・・透過エックス線、６３〜６５・
・・・・・検知部、６６．６７・・・・・・遅延回路、６８・・・・・・計算機、６９・・・・・・出力部。一実施例の要部の構成図第２図第図第図ゑ従来例の複数材料からなる検査物体の測定を説明する１
第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ビーム状のエックス線を発生するエックス線発生
手段と、該エックス線をｎ個の経路に振り分ける振り分け手段と
、各々が前記各経路上に位置し、前記振り分けられたエッ
クス線を回折するｎ個の回折格子と、該回折されたエッ
クス線の中からｎ個の回折格子毎に異なる波長の単一波
長エックス線を選択する選択手段と、各単一波長エックス線の軸を平行に揃えて被検査物体に
照射する照射手段と、該検査物体を透過した単一波長エックス線を個別に受信
し、電気信号に変換する変換手段と、を備えることを特
徴とするエックス線検査装置。
（２）単一波長エックス線が透過する検査物体の材質の
種類に合わせて前記個数ｎを決定することを特徴とする
請求項１記載のエックス線検査装置。
（３）前記回折格子の格子間隔が、各回折格子毎に異な
ることを特徴とする請求項１または２記載のエックス線
検査装置。
（４）前記回折格子のエックス線を受ける面とエックス
線の軸とのなす角度が、各回折格子毎に異なることを特
徴とする請求項１または２記載のエックス線検査装置。