JPH1137956A - 透過x線による構造物検査装置 - Google Patents

透過x線による構造物検査装置

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JPH1137956A
JPH1137956A JP19740297A JP19740297A JPH1137956A JP H1137956 A JPH1137956 A JP H1137956A JP 19740297 A JP19740297 A JP 19740297A JP 19740297 A JP19740297 A JP 19740297A JP H1137956 A JPH1137956 A JP H1137956A
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JP
Japan
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ray
rays
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focal position
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JP19740297A
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Inventor
Yoshihisa Serizawa
義久 芹澤
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、透過X線を用いて被検査体に内在
する欠陥等を検出する装置に関し、特にX線の焦点位置
を同軸上の異なる2点とすることによって、欠陥等の大
きさおよび位置の特定を可能とする構造物検査装置を提
供する。 【解決手段】 透過X線の強度を測定して被検査体内部
に存在する欠陥等を検出する装置であって、被検査体と
透過X線の投影面を結ぶ直線上の任意の2点にX線の焦
点位置を合わせることが可能な焦点位置決め機構と、第
1の焦点位置からの前記被検査体の前記投影面への第1
の投影像と第2の焦点位置からの前記被検査体の前記投
影面への第2の投影像を得るためのX線検出・記録機構
と、前記第1および第2の投影データより前記被検査体
中の欠陥等の前記被検査体中での位置および大きさを特
定する演算処理機構を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、透過X線を用いて
被検査体に内在する欠陥等を検出する装置に関し、特に
X線の焦点位置を同軸上の異なる2点とすることによっ
て、欠陥等の大きさおよび位置の特定を可能とする構造
物検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】X線を透過して欠陥の有無を調べるX線
透過試験は、その信頼性も高く広い分野で利用されてい
る。また、被検査体の磁性の有無、厚みの大小、形状な
らびに表面状態の如何に関わらず被検査体を選ぶことが
でき、かつ被検査体の透過厚さの1%以上の大きさま
で、欠陥を確実に検出することができる。この検出方法
では、X線の特性として物体を透過するが、一部は物体
中に吸収される性質があって、透過X線の強度は、透過
厚み、欠陥の有無、材質によって変化する。X線は蛍光
物質にあたって可視光線を発生したり、写真フィルムを
感光させる性質を有するので、これらの特性を利用する
ものである。
【0003】前記透過X線による構造材内部の欠陥、異
物検出は非破壊で行えることから、金属材料やセラミッ
クス等の広い範囲で行われている。しかし、この欠陥、
異物の被検査体中の内在位置が明らかにされないという
問題があった。一方向からの単純な検査では、欠陥の有
無の確認が主目的であり、欠陥サイズは被検査体サイズ
からの平均的な算出のみで、参考程度の値または位置ま
での把握は奥行き方向も含めて推測であった。
【0004】この分野の公知技術として、特開平4−1
02019号公報には、微小距離離間した二物体間の相
対位置を検出する位置検出装置において、所定の厚みを
有し位置検出に必要なマークが形成されている参照レク
ティクルを、対物レンズの二つの結像位置に設ける方法
が開示されている。また、特開昭62−72328号公
報には、CTスキャナの主検出器のX線焦点位置と同一
位置を望むように、比較検出器を配置することによって
X線の変動を正確に把握でき、線量変動に対して正確な
補正が可能であることが開示されている。さらに、特開
昭57−117837号公報には、X線焦点位置データ
収集手段と、その結果を処理してX線焦点位置に対応す
る検出器感度補正用基準水データを出力することによっ
て、焦点位置の変動による誤差を確実に補正することが
でき、アーチファクトの発生を防止できる方法が開示さ
れている。
【0005】最近では、検出できる微小な内部欠陥は高
性能な微小焦点型(マイクロフォーカス)X線管の開発
により数μmレベルまで可能となってきている。また、
欠陥の位置の測定に関しては、被検査体の多方向からの
X線照射を行い、大まかな座標位置を推定する方法が行
われている。一方、測定時間も長く、設備規模の大きな
物では、前記CTスキャナーを用いて多方向からの多層
断面データを構築し内部検査をするといった方法があ
る。しかし、現在の透過X線検査では、欠陥検出が可能
であっても欠陥の被検査体中の内在位置は明らかになら
ない。このため正確なサイズ情報も得られないといった
問題がある。
【0006】また、設備に関しては高精度な測定には設
備コストも高く、測定時間も大きいといった問題があ
り、広い範囲で利用されることの障害となっている。透
過X線で得られる情報は、焦点から照射されたX線が、
被検査体内部の密度差(形状、混入物、気孔)により投
影像となって得られるものである。この場合、投影後の
像は焦点からの距離が近いほど拡大率が高く、遠いほど
拡大率は低い。しかし、現在行われている透過X線検査
では被検査体と焦点との平均的距離、または被検査体と
焦点との最短距離は把握できても個々の欠陥と焦点との
正確な距離は明らかにならない。つまり投影像から得ら
れる欠陥の情報からは本来の正確なサイズ情報は得られ
ず、必然的に平均的または推定の値が用いられている状
況にある。そこで、前記透過X線検査における問題を解
決し、かつ内在欠陥等の位置情報を正確に特定できる検
査方法の開発が望まれていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、透過
X線検査における、欠陥の被検出体中の内在位置を特定
する方法を検討し、これを達成することによって正確な
サイズ情報を得ることができる構造物検査装置を提供す
ることにある。また、本発明の他の目的は、透過X線検
査における位置情報について、X線を多方向から照射す
る大がかりなCTスキャンに代わる簡便な方法を検討
し、測定時間と設備コストの低減を可能とする構造物検
査装置を提供することにある。さらに、本発明の別の目
的は、透過X線検査における、微小焦点型(マイクロフ
ォーカス)X線の解像力を利用し、かつこれに独立した
2点の焦点からの距離情報の解析を可能とする機能を付
与した構造物検査装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、透過X線
の強度を測定して被検出体内部に存在する欠陥等を検出
する装置であって、被検査体と透過X線の投影面を結ぶ
直線上の任意の2点にX線の焦点位置を合わせることが
可能な焦点位置決め機構と、第1の焦点位置からの前記
被検査体の前記投影面への第1の投影像と第2の焦点位
置からの前記被検査体の前記投影面への第2の投影像を
得るためのX線検出・記録機構と、前記第1および第2
の投影データより前記被検査体中の欠陥または異物の前
記被検査体中での位置および大きさを特定する演算処理
機構を有することを特徴とする構造物検査装置によって
達成される。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明によれば、透過X線(特に
微小焦点型)を用いた内部欠陥の検査において、精度の
高い欠陥サイズの測定と位置検出を可能とする、特にセ
ラミックスプリフォーム等の内部構造が一様のものでは
効果が大きい。本発明のX線透過撮影では、X線管の焦
点位置を受像装置(イメージインテンシファイアなど)
とをつなぎ、直線上の2点にとり各々透過撮影した時の
投影像と焦点位置の関係から欠陥位置、サイズを座標と
して求めるものである。透過X線による構造物の内部検
査を行う場合、一般的には図2に示すように被検出体1
と投影面(イメージングプレート等)2とを結ぶ直線上
にX線管焦点3を配置する。なお、前記投影面(イメー
ジングプレート等)2の撮影像またはデータが透過X線
の測定値を表わす。この時、焦点3から照射されたX線
は被検出体を透過して投影面2に記録される。また欠陥
4等が内在されていた場合、その欠陥像5も投影面2に
記録されることになる。
【0010】透過X線検査では、まずX線管の対陰極
(ターゲット)に高速の電子を衝突させてそこから発生
するX線を、Pb板スリットで絞って被検出体にあて、
透過X線を、例えば写真フィルムに撮影する。この時、
波長λで強度I0 のX線を厚みtの金属に透過する場
合、健全部の透過X線強度Ix 、欠陥の長さcの時の透
過強度をIy とすると、X線吸収法則により、下記式の
関係が成立し、 Ix =I0 -kty =I0 -k(t-c)-k'c が得られる。
【0011】ここで、kは材質とX線波長λで決まる吸
収係数で、波長が小さいほどkは小さい(吸収が少な
い)。従って、 Iy /Ix =e(k-k')C 欠陥が気体の場合は、k’<<kなので、 Iy /Ix =e+kC すなわち、欠陥による透過X線の強度比は、入射X線の
強度には無関係で、欠陥の長さcと、物質の吸収係数で
決まる。Iy /Ix が大きいほど前記写真フィルムに現
れる黒さの差が大きくコントラストが増すから、kがで
きるだけ大きくなるように波長の長い(軟い)X線を用
いることが望まれる。一方、波長が長くなると厚物を透
過し難くなるから、透過可能の限度でなるべく波長が長
くなるように管電圧をさげて使う方が望ましい。通常で
は、150〜400kvのX線装置が使用される。内部
の気孔は普通は球状中空であるからX線の吸収が少な
く、従ってフィルム上では黒い丸い点となる。割れはそ
の破面がX線の透過方向に略平行な場合は黒い鋭い線と
なって明瞭にわかるが、直角の場合にはほとんどわから
ない。
【0012】さらに、前記記録された欠陥像より欠陥の
有無は確認できたとしても、内在している位置は明らか
にならない。また、内在位置が明らかにならないため、
欠陥サイズも正確な値を求めることができない。本発明
では、この問題を解決するものであり、以下にその構成
について説明する。被検査体と投影面を結ぶ直線上で投
影面からL1 の位置に焦点3を置き、投影像より欠陥像
が得られる時、焦点位置、欠陥位置、投影面および欠陥
端点の位置をXY座標上に示す。この関係は図1(a)
のように表わすことができる。また、焦点位置3を変化
させ投影面からL2 の位置に置いた場合の投影像からも
同様に、図1(b)に示す座標表示が得られる。この図
で、a1 、b1 およびa2 、b2 は、撮影像からの透過
X線情報(データ)を表わす。
【0013】図1(a)および図1(b)で得られた座
標系より欠陥位置、サイズは直線の交点として求めるこ
とができる。成形体から焦点までの距離が異なる2点か
ら透過撮影した時、検査対象の成形体中に内在する欠陥
の両端点位置、透過後の欠陥像の端点位置、また焦点の
位置をxy座標上で表現すると、欠陥の端点を通る直線
として下記の式で表現できる。
【0014】y1=−(L1/a1) x1 + L1 y1=−(L2/a2) x1 + L2 この2 直線の交点は、(x1,y1) に対応する。 y2=−(L1/b1) x2 + L1 y2=−(L2/b2) x2 + L2 この2 直線の交点は、(x2,y2) に対応する。この関係か
ら、 x1=(L1 − L2)/(L1/a1 − L2/a2) y1=−L1(L1 − L2) /a1/(L1/a1 − L2/a2) + L1 x2=(L1 − L2)/(L1/b1 − L2/b2) y2=−L2(L1 − L2) /b2/(L1/b1 − L2/b2) + L2 が求まる。すなわち、点(x1,y1) および点(x2,y2) が前
記透過X線情報(データ)によって表せることになり、
位置およびサイズとして求まることになる。
【0015】本発明の透過X線装置としては、X線管か
ら微小ビームX線を発生し、これを被検体を挟んで対向
配置されたコリメータ(X線整形器)によって、X線管
から放射されるX線を絞ることによって整形してもよ
い。この場合の絞り特性は解像度と焦点深度で表現で
き、これらは波長一定の時には、開口数によって決ま
る。すなわち、解像度を高くするためには、開口数を上
げる必要がある。
【0016】本発明においては、同一のX線源および絞
り系を使用して、X線軸の方向に機械的に移動可能にし
て焦点の移動をさせてもよく、または二組のX線投影面
に、それぞれX線源を独立系として2焦点からの透過像
を検出してもよい。この場合には、各々焦点を持ちその
焦点面と欠陥の光軸に直交する平面内において同一軸上
での相対位置を記録することになる。また、倍率誤差に
ついては、一般的に倍率は、透過X線における投影倍率
は焦点から被検査品までの距離と、焦点から投影面まで
の距離の比で表される。しかし投影結像の場合に、前記
欠陥位置が不確定で被検査品の位置によって、実際の倍
率は誤差を持っているが、この誤差については誤差補正
機能を有したX線検出器並びに補正演算機能を組み込む
ことによって補正できる。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、従来のCTスキャンな
どとは異なる単方向からの簡易測定として、被検査体と
投影面を結ぶ直線上の任意の2点に焦点位置を定め、得
られた投影データより欠陥位置、サイズを求めることが
可能となり、この方法によって構造物に内在する欠陥等
を精度よく、かつ低コストでの検査が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るX線透過検査方法の説明図で、
(a)第1の焦点位置、(b)第2の焦点位置での投影
図を示す図である。
【図2】従来のX線透過検査方法の説明図で、1焦点方
式での投影図を示す図である。
【符号の説明】
1…被検査体 2…投影面 3…焦点 4…欠陥等 5…欠陥像

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透過X線の強度を測定して被検査体内部
    に存在する欠陥等を検出する装置であって、被検査体と
    透過X線の投影面を結ぶ直線上の任意の2点にX線の焦
    点位置を合わせることが可能な焦点位置決め機構と、第
    1の焦点位置からの前記被検査体の前記投影面への第1
    の投影像と第2の焦点位置からの前記被検査体の前記投
    影面への第2の投影像を得るためのX線検出・記録機構
    と、前記第1および第2の投影データより前記被検査体
    中の欠陥等の前記被検査体中での位置および大きさを特
    定する演算処理機構を有することを特徴とする構造物検
    査装置。
JP19740297A 1997-07-23 1997-07-23 透過x線による構造物検査装置 Pending JPH1137956A (ja)

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JP19740297A JPH1137956A (ja) 1997-07-23 1997-07-23 透過x線による構造物検査装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008070330A (ja) * 2006-09-15 2008-03-27 Toyota Motor Corp 放射線検査装置、放射線検査方法および放射線検査プログラム
JP2009150755A (ja) * 2007-12-20 2009-07-09 Shimadzu Corp X線検査装置
US20210190706A1 (en) * 2019-12-24 2021-06-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Foreign substance inspection method and foreign substance inspection apparatus

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