KR101289502B1 - Ｘ선관 및 비파괴 검사 장치 - Google Patents

Abstract

관형상의 진공 외위기 본체(6) 내에 배치된 양극(8)의 타겟(9)에 전자총(17)으로부터 출사된 전자를 입사시켜서 X선을 발생시키고, 그 X선을 X선 출사창(18)으로부터 취출하는 X선관(1A)에 있어서, 양극(8)은 진공 외위기 본체(6)의 관축선 C1 상에 배치되고, 진공 외위기 본체(6)의 단부에 설치된 밀봉폐색부(5g)에는 X선 출사창(18)이 진공 외위기 본체(6)의 관축선 C1에 대해서 편심하여 설치되어 있다.

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Description

Ｘ선관 및 비파괴 검사 장치{X-RAY TUBE AND NONDESTRUCTIVE INSPECTION EQUIPMENT}

본 발명은 X선을 X선 출사창으로부터 취출하는 X선관 및 비파괴 검사 장치에 관한 것이다.

X선은 물체에 대해서 투과성이 좋은 전자기파이고, 물체의 내부 구조의 비파괴 및 비접촉 관찰에 다용되고 있다. X선관은 전자총으로부터 출사된 전자를 타겟(target)에 입사시켜서 X선을 발생하는 것이 통상적인 예이다. X선관은 특허 문헌 1에 기재와 같이 전자총이 양극으로 되는 타겟을 수용하는 관형상 부재에 부착되어 있다. 전자총으로부터 출사된 전자는 타겟에 입사하고 타겟으로부터 X선이 발생한다. X선은 타겟을 수용하는 관형상 부재의 관축선 상에 설치된 X선 출사창을 투과하여 외부의 시료에 조사된다. 시료를 투과한 X선은 확대 투시화상으로서 각종 X선 화상 촬상 장치로 촬상된다.

　　<특허 문헌 1> 미국특허 제5,077,771호 명세서

<발명이 해결하고자 하는 과제>

그런데, X선의 확대 투시화상을 이용한 비파괴 검사는 각종 전자 회로 기판에 실장되는 부품의 접합 상태를 확인하는 수법으로서 유효하다. 그리고, 회로 기판의 소형화에 수반하여 실장되는 부품이 고밀도화하고 있기 때문에 보다 확대율이 높은 확대 투시화상의 촬상이 요망되고 있다. 또, 이와 같은 회로 기판에 실장되는 땜납 볼의 접합 상태를 확인하는데는 땜납 볼에 대해 소정의 각도 기울어진 위치로부터 촬상한 확대 투시화상의 쪽이 땜납 볼을 입체적으로 볼 수가 있어 적합하다. 이와 같은 기울어진 위치로부터 촬상하는 확대 투시화상은 X선관에 대해서 상대적으로 회로 기판을 비스듬하게 촬상하던가 X선 화상 촬상 장치를 X선관의 바로 위로부터 비켜 놓아 촬상함으로써 얻어지지만 확대 투시화상의 확대율을 높이는데에는 후자의 쪽이 적합하다.

그렇지만 X선 화상 촬상 장치를 X선관의 바로 위로부터 비켜 놓아 촬상하기 위해서는 X선관으로부터 조사하는 X선의 조사 각도를 크게 하지 않으면 안 되고, 종래의 X선관으로 X선의 조사 각도를 크게 하기 위해서는 X선 출사창의 직경을 크게 할 필요가 있고, X선 출사창의 직경이 커지면 필요 이상의 X선이 X선관으로부터 조사되어 버린다. 그렇게 하면 불필요한 X선의 누설을 방지하는 설비가 더 필요하게 되어 비용의 상승으로 이어지기 쉽다.

본 발명은 시료에 대해 X선을 비스듬하게 조사하여 얻어진 확대 투시화상의 확대율을 높임과 아울러 불필요한 X선의 누설을 방지할 수 있는 X선관 및 비파괴 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

이상의 과제를 해결하기 위해 본 발명의 X선관은 관형상의 양극 수용부와, 양극 수용부 내에 배치된 양극과 양극의 타겟에 전자총으로부터 출사된 전자를 입사시켜서 X선을 발생시키고, 그 X선을 취출하기 위한 X선 출사창을 구비하고, 양극은 양극 수용부의 관축선을 따라 배치되고, 양극 수용부의 단부에 설치된 밀봉폐색부에는 X선 출사창이 양극 수용부의 관축선에 대해 편심하여 설치되어 있고, 상기 밀봉폐색부에는 하나의 X선 출사창이 설치되어 있고, 상기 하나의 X선 출사창이 상기 양극 수용부의 관축선에 직교하도록 배치되어 있다.

이 X선관에서는 양극 수용부의 관축선에 대해 편심하여 설치되어 있는 X선 출사창으로부터 X선이 취출된다. 그 때문에 시료로 되는 회로 기판 등을 기울이지 않아도 시료에 대해 X선을 비스듬하게 조사할 수 있고, 시료에 대해서 비스듬하게 촬상한 확대 투시화상의 확대율을 높일 수가 있다. 또, 이 X선관에서는 양극 수용부의 관축선에 대해서 X선 출사창을 편심시킴으로써 X선 카메라 등의 X선 화상 촬상 장치에 의한 비스듬한 관찰을 최적화하고, X선 출사창을 비스듬한 관찰에 필요 충분한 크기로 하면 좋기 때문에 X선 출사창은 작아도 되어 필요 이상의 X선의 누설을 방지할 수 있다. 또한, X선 출사창이 작아지면 X선 출사창의 강도를 향상시킬 필요가 적게 되어 X선 출사창을 얇게 할 수 있고, X선의 투과 효율을 향상시킬 수가 있으므로 선명한 확대 투시화상의 촬상이 가능하게 된다. 또한, X선 출사창이 작고 얇으면 X선 출사창의 창 재료에 이물질이 혼입하는 비율이 낮아지고, 제품 수율이 좋아져 제조비용을 경감할 수 있다.

또, 전자총은 양극 수용부의 관축선의 주위에 설치된 주위벽에 부착되고, X선 출사창은 관축선에 대해서 전자총측으로 편심하고 있으면 매우 적합하다. 이와 같이 X선 출사창을 전자총측에 편심시키면, 조사선량이 큰 X선을 X선 출사창으로부터 취출할 수가 있어 선명한 확대 투시화상의 촬상이 용이하게 된다.

또, X선 출사창은 밀봉폐색부에 복수 설치되어 있으면 매우 적합하다. 복수의 X선 출사창을 설치함으로써 시료에 대해서 복수의 다른 경사 방향으로부터의 확대 투시화상의 촬상이 가능하게 되고, 시료의 검사를 할 때에 보다 바람직한 방향으로부터의 확대 투시화상의 촬상이 가능하게 된다.

또, 전자총은 양극 수용부에 고정된 관형상의 전자총 수용부에 수용되고, 전자총 수용부의 관축선은 양극 수용부의 관축선에 직교하고, X선 출사창은 양극 수용부의 관축선과 전자총 수용부의 관축선을 포함하는 면으로부터 비켜 놓은 위치에 중심을 가지면 매우 적합하다. 이와 같이 양극 수용부의 관축선과 전자총 수용부의 관축선을 포함하는 면으로부터 비켜 놓은 위치에 X선 출사창 속심이 있으면, 예를 들면, 시료로 되는 회로 기판을 X선 출사창에 접근하도록 기울여도 전자총 수용부가 방해로 되기 어렵다. 그 때문에 시료로 되는 회로 기판을 X선 출사창에 접근시키기 쉬워져 확대 투시화상의 확대율을 향상시키는 것이 용이하게 된다.

또, 전자총은 양극 수용부에 고정된 관형상의 전자총 수용부에 수용되고, 전자총 수용부의 관축선과 양극 수용부의 관축선은 교차하고, 한편 전자총 수용부의 관축선과 양극 수용부의 관축선으로 형성된 양극측의 사잇각은 예각이고, X선 출사창은 양극 수용부의 관축선과 전자총 수용부의 관축선을 포함하는 면 상에 중심을 가지면 매우 적합하다. 이와 같이 양극 수용부의 관축선과 전자총 수용부의 관축선과의 사이의 사잇각이 예각으로 되도록 하면, 예를 들면, 시료로 되는 회로 기판을 X선 출사창에 접근하도록 기울여도 전자총 수용부가 양극 수용부에 대해서 기울어져 있기 때문에 방해로 되기 어렵다. 그 때문에 시료로 되는 회로 기판을 X선 출사창에 접근시키기 쉬워져 확대 투시화상의 확대율을 향상시키는 것이 용이하게 된다.

또, 상기 밀봉폐색부에는 양극 수용부의 관축선에 대해 편심하여 설치된 X선 출사창과 양극 수용부의 관축선 상에 중심을 가지는 X선 중앙 출사창이 설치되어 있으면 매우 적합하다. 이와 같이 하면 시료에 대한 비스듬한 촬상에 더하여 X선 중앙 출사창에 의해 바로 위로부터의 촬상도 가능하게 된다. 그리고, 바로 위로부터 촬상한 확대 투시화상에 기초하여 재검사를 필요로 하면 추측되는 시료에 대해서만 비스듬하게 촬상하는 것 같은 검사 방법에 적용하는 것도 용이하게 되고, 검사 방법의 변화가 넓어져 보다 효과적인 검사 방법을 선택할 수가 있다.

또, 본 발명의 비파괴 검사 장치는 관형상의 양극 수용부 내에 배치된 양극의 타겟에 전자총으로부터 출사된 전자를 입사시켜서 X선을 발생시키고, 그 X선을 X선 출사창으로부터 취출하는 X선관과, X선관으로부터 취출된 시료를 투과한 상기 X선을 촬상하는 X선 화상 촬상 장치를 구비하고, 타겟은 양극 수용부의 관축선 상에 배치되고, 양극 수용부의 단부에 설치된 밀봉폐색부에는 X선 출사창이 양극 수용부의 관축선에 대해 편심하여 설치되어 있고, 상기 밀봉폐색부에는 하나의 X선 출사창이 설치되어 있고, 상기 하나의 X선 출사창이 상기 양극 수용부의 관축선에 직교하도록 배치되어 있다.

이 비파괴 검사 장치에서는 양극 수용부의 관축선에 대해 편심하여 설치되어 있는 X선 출사창으로부터 X선이 취출된 시료를 투과한 X선이 X선 화상 촬상 장치로 촬상된다. 그 때문에 시료로 되는 회로 기판 등을 기울이지 않아도 시료에 대해 X선을 비스듬하게 조사할 수 있고, 시료에 대해서 비스듬하게 촬상한 확대 투시화상의 확대율을 높일 수가 있다. 또, 이 비파괴 검사 장치에서는 양극 수용부의 관축선에 대해서 X선 출사창을 편심시킴으로써 X선의 조사 각도를 크게 하고 있기 때문에 X선 출사창은 작아도 되어 시료를 비스듬하게 촬상할 때에 필요로 하는 이상의 X선의 누설을 방지할 수 있다. 또한, X선 출사창이 작아지면 X선 출사창의 강도를 보충할 필요가 적게 되어 X선 출사창을 얇게 할 수가 있고, X선의 투과 효율을 향상시킬 수가 있어 선명한 확대 투시화상의 촬상이 가능하게 된다. 또한, X선 출사창이 작고 얇으면 X선 출사창의 창 재료에 이물질이 혼입하는 비율이 낮아지고, 제품 수율이 좋아져 제조비용을 경감할 수 있다.

<발명의 효과>

시료에 대해 X선을 비스듬하게 조사하여 얻어진 확대 투시화상의 확대율을 높임과 아울러 불필요한 X선의 누설을 방지한다.

도 1은 본 발명과 관련되는 X선관의 제1 실시 형태를 나타내는 분해 사시도이다.

도 2는 제1 실시 형태와 관련되는 X선관의 사시도이다.

도 3은 제1 실시 형태와 관련되는 X선관의 단면도이다.

도 4는 제1 실시 형태와 관련되는 X선관을 X선 출사창측으로부터 본 평면도이다.

도 5는 제1 실시 형태와 관련되는 X선관이 조립되어 넣어진 비파괴 검사 장치를 나타내는 블록도이다.

도 6은 X선 카메라와 X선관과의 배치 관계를 나타내는 도이다.

도 7은 확대 투시화상을 나타내고, (A) 및 (B)은 X선관에 대해서 비스듬한 상방으로부터 촬상한 확대 투시화상을 나타내고, (C)는 X선관의 바로 위로부터 촬상한 확대 투시화상을 나타낸다.

도 8은 본 발명과 관련되는 X선관의 제2 실시 형태를 나타내고, (A)는 X선 출사창측으로부터 본 평면도이고, (B)는 전자총측으로부터 본 배면도이다.

도 9는 본 발명과 관련되는 X선관의 제3 실시 형태를 나타내는 단면도이다.

도 10은 제3 실시 형태와 관련되는 X선관의 X선 출사창측으로부터 본 평면도이다.

도 11은 제3 실시 형태와 관련되는 X선관의 X선 출사창 근방을 나타내는 측면도이다.

도 12는 본 발명과 관련되는 X선관의 제4, 제5 실시 형태를 나타내고, (A)는 제4 실시 형태와 관련되는 X선관의 X선 출사창측으로부터 본 평면도이고, (B)는 제5 실시 형태와 관련되는 X선관의 X선 출사창측으로부터 본 평면도이다.

도 13은 본 발명과 관련되는 X선관의 제6∼제8 실시 형태를 나타내고, (A)는 제6 실시 형태와 관련되는 X선관의 X선 출사창측으로부터 본 평면도이고, (B)는 제7 실시 형태와 관련되는 X선관의 X선 출사창측으로부터 본 평면도이고, (C)는 제8 실시 형태와 관련되는 X선관의 X선 출사창측으로부터 본 평면도이다.

도 14는 본 발명과 관련되는 X선관의 제9 실시 형태를 나타내고, (A)는 X선 출사창측으로부터 본 평면도이고, (B)는 전자총측으로부터 본 배면도이다.

도 15는 본 발명과 관련되는 X선관을 구비한 X선원의 하나의 실시예의 구성 을 나타내는 분해 사시도이다.

도 16은 본 실시예와 관련되는 X선원의 내부 구조를 나타내는 단면도이다.

도 17은 비파괴 검사 장치의 X선 발생 장치에 조립되어 넣어진 X선원(본 실시예와 관련되는 X선관을 포함)의 작용을 설명하는 정면도이다.

<부호의 설명>

1, 1A∼1I X선관 2 밸브

5, 31 헤드부 5e 평면부

5g, 31a 밀봉폐색부 6, 30 진공 외위기 본체

8 양극 9 타겟

10, 33 전자총 수용부 17 전자총

18, 29, 32, 35, 36, 41∼44, 50, 210 X선 출사창

19 비파괴 검사 장치

20 X선 카메라 45∼47 X선 중앙 출사창

C1, C2, C4, C5 관축선

θ 사잇각

A1, A3 기준면

이하, 도면을 참조하여 본 발명과 관련되는 X선관의 실시의 형태에 대해서 설명을 한다.

[제1 실시 형태]　

도 1∼도 4에 나타내듯이 제1 실시 형태와 관련되는 X선관(1A)은 밀봉형의 X선관이다. X선관(1A)은 유리로 이루어지는 대략 원통형의 밸브(2)를 가진다. 밸브(2)의 관축선 C1 방향에 있어서의 일단은 개구를 폐쇄하도록 직경 축소되어 관축선 C1 상에 뻗어 있는 원기둥 형상의 동(銅)제 양극 본체부(3)의 기단부(3a)는 그 일부를 밸브(2)로부터 노출시킨 상태로 밸브(2)의 일단에 고정되어 있다. 밸브(2)의 타단에는 금속제의 링 부재(4)가 융착되어 있다. 이하, 밸브(2)의 관축선 C1 방향에 있어서의 일단측을 「하」로 하고, 타단측을 「상」으로 하여 설명한다.

링 부재(4)의 상단에는 플랜지(4a)가 형성되고, 플랜지(4a)는 대략 원통형의 헤드부(5)의 하단에 맞닿아 용접된다. 헤드부(5)는 스텐레스제이고, 헤드부(5)의 하단에는 링 부재(4)의 플랜지(4a)가 용접되는 환상의 평탄부(5a)가 설치되어 있다. 평탄부(5a)의 내측에는 링 부재(4)에 끼워 맞추어지는 환상의 볼록 형상부(5b)가 설치되고, 볼록 형상부(5b)의 내측에는 밸브(2) 내에 삽입되는 원통부(5c)가 설치되어 있다. 링 부재(4)가 헤드부(5)에 용접되어 헤드부(5)에 밸브(2)가 고정되면, 공통의 관축선 C1을 가지는 관형상의 진공 외위기 본체(6)로 된다.

헤드부(5)의 내부에는 양극 본체부(3)의 선단부(3b)가 배치된다. 이 선단부(3b)에는 후술하는 전자총(17)의 측에 대면하도록 양극 본체부(3)를 비스듬하게 자른 경사면(3c)이 형성되어 있다. 경사면(3c)에는 텅스텐으로 이루어지는 원판 형상의 타겟(9)이 매설되어 있다. 타겟(9)의 전자 입사면은 경사면(3c)과 대략 평행으로 되어 있다. 양극 본체부(3)와 타겟(9)으로 이루어지는 양극(8)은 양극 수용부로서의 진공 외위기 본체(6)에 수용되어 있다.

관축선 C1을 중심으로 하여 헤드부(5)에는 주위벽이 설치되고, 이 주위벽에는 플랜지부(5d)가 설치되어 있다. 플랜지부(5d)보다 상단측에 있어서 주위벽에는 관축선 C1 방향으로 뻗어 있는 평면부(5e)가 형성되고, 평면부(5e)에는 원형의 관통공(5f)이 형성되어 있다. 평면부(5e)에는 관형상의 전자총 수용부(10)의 일방의 단부가 용접된다. 이 일방의 단부에는 직경 축소하여 돌출된 원통형의 끼워맞춤부(10a)가 설치되어 있다. 이 끼워맞춤부(10a)가 헤드부(5)의 관통공(5f)에 끼워 넣어지고, 전자총 수용부(10)는 헤드부(5)에 위치 결정된다. 헤드부(5) 내의 양극(8)측의 끼워맞춤부(10a)의 선단에는 원형의 어퍼처(aperture)(10b)가 형성되어 있다. 어퍼처(10b)의 중심은 전자총 수용부(10)의 관축선 C2 상에 있어서 전자총 수용부(10)의 관축선 C2는 진공 외위기 본체(6)의 관축선 C1에 직교한다. 진공 외위기 본체(6)의 헤드부(5)에 전자총 수용부(10)가 용접되고, 진공 외위기 본체(6)와 전자총 수용부(10)에 진공 외위기(11)가 구성된다. 또, 헤드부(5)의 주위벽에는 진공 외위기(11) 내를 진공으로 하기 위한 배기공(5h)이 형성되고, 배기관(5j)은 배기공(5h)에 삽입되어 주위벽에 고정되어 있다.

전자총 수용부(10)의 일방의 단부에 설치된 개구를 폐색하도록 전자총 수용부(10)에는 스템(stem) 기판(10c)이 고정되어 있다. 스템 기판(10c)에는 복수의 스템핀(stem pin)(12)이 고정되어 있다. 전자총 수용부(10) 내에 있어서 스템핀(12)에는 전자총(17)이 통전 가능하게 고정되어 있다. 즉, 전자총(17)은 스템핀(12)을 통해 전자총 수용부(10)에 고정되고, 그 전자총 수용부(10)는 헤드부(5)의 주위벽에 고정되어 있다. 전자총(17)의 히터(도시하지 않음)가 가열되면 전자가 발생하고 그 전자가 어퍼처(10b)를 통과하여 헤드부(5) 내로 출사된다.

헤드부(5) 내에서는 양극(8)의 타겟(9)이 관축선 C1 상으로 되도록 배치되고, 타겟(9)이 매설된 경사면(3c)이 어퍼처(aperture)(10b)에 대향하도록 배치되어 있으므로, 어퍼처(10b)로부터 출사된 전자는 타겟(9)에 입사하여 타겟(9)으로부터 X선이 발생한다.

또한, 헤드부(5)의 상단부에는 밀봉폐색부(5g)가 일체 성형되어 있다. 이 밀봉폐색부(5g)에는 타겟(9)의 전자 입사면에 대면하고, 한편 관축선 C1과 교차하도록 하고 Be재로 이루어지는 원형의 X선 출사창(18)이 설치되어 있다. X선 출사창(18)의 두께는 0.15mm 정도이다. 타겟(9)에서 발생한 X선은 X선 출사창(18)을 투과하여 외부로 취출된다.

도 3 및 도 4에 나타내듯이 진공 외위기 본체(6)의 관축선 C1과 전자총 수용부(10)의 관축선 C2를 포함하는 기준면 A1 상에 X선 출사창(18)의 중심(18a)이 배치되어 있다. 또, X선 출사창(18)의 중심(18a)은 관축선 C1에 대해서 전자총(17)측으로 편심하고 있다. 또, 「관축선에 대해서 전자총측」이란 관축선 C1을 통과하여 기준면 A1에 직교하는 면 A2보다 전자총(17)측을 의미한다.

다음에, X선관(1A)이 조립되어 넣어진 비파괴 검사 장치(19)에 대해서 도 5를 참조하여 설명한다. 비파괴 검사 장치(19)는 X선촬상 장치인 X선 카메라(20)를 구비하고 있다. X선촬상 장치는 X선 이미지(image) 증대기(intensifier)라도 좋고, X선 신틸레이터(scintillator)와 당해 X선 신틸레이터로부터의 신틸레이터(scintillator) 광에 감도를 가지는 촬상 장치(예를 들면 CCD 카메라)를 가지는 것이라도 좋고, 예를 들면 CdTe(테룰화 카드뮴)나 비정질 셀레늄 등의 X선을 전하로 직접 변환하는 반도체를 이용한 것이라도 좋다. 이 X선 카메라(20)와 X선관(1A)의 X선 출사창(18)의 사이에는 시료로 되는 회로 기판 B가 배치되어 있다. 회로 기판 B는 시료용 조종기(manipulator)(21)에 의해 수평 방향으로 이동 가능하게 보유되어 있다. 시료용 조종기(21)는 시료 이동용 구동 회로(22)에 접속되어 있다. 시료 이동용 구동 회로(22)는 CPU, RAM, ROM 등을 구비하여 구성되는 제어 유닛(23)에 접속되어 있다. 시료 이동용 구동 회로(22)는 제어 유닛(23)으로부터 입력되는 신호에 따라 시료용 조종기(21)를 구동 제어하여 X선관(1A)으로부터 출사되는 X선이 투과 가능한 위치에 회로 기판 B를 이동시킨다.

X선 카메라(20)는 회로 기판 B에 대해 소정의 거리를 이간하여 배치되고, X선 카메라용 조종기(24)에 의해 X선관의 이동에 추종한다. X선 카메라용 조종기(24)는 X선 카메라 이동용 구동 회로(25)에 접속되어 있다. X선 카메라 이동용 구동 회로(25)는 제어 유닛(23)에 접속되어 있다. X선 카메라 이동용 구동 회로(25)는 제어 유닛(23)으로부터 입력되는 신호에 따라 X선 카메라용 조종기(24)를 구동 제어하여 회로 기판 B의 확대 투시화상이 촬상 가능한 위치로 되도록 X선 카메라(20)를 이동시킨다.

X선 카메라(20)에는 회로 기판 B를 투과한 X선에 대해 소정의 화상 처리를 실시하여 영상 신호로서 출력하는 화상 처리 장치(26)가 접속되어 있다. 이 화상 처리 장치(26)는 모니터(monitor) 장치(27)에 접속되어 있다. 모니터 장치(27)에는 X선 카메라(20)의 출력으로서의 회로 기판 B의 확대 투시화상을 비추는 표시장 치(27a)가 설치되어 있다.

또한, 모니터 장치(27)에 설치된 조작부(27b)의 조작에 기초하여 시료용 조종기(21)를 구동시켜 회로 기판 B를 소망 위치에 이동시키기 위한 신호가 제어 유닛(23)으로 출력되고, 또한 X선 카메라용 조종기(24)를 구동시켜 회로 기판 B의 소망 위치의 확대 투시화상을 X선 카메라(20)로 촬상시키기 위한 신호가 제어 유닛(23)으로 출력된다.

제어 유닛(23)은 X선관 콘트롤러(28)에 접속되어 있다. X선관 콘트롤러(28)는 X선관(1A)의 전자총(17)에 접속되어 있다. 또, X선관 콘트롤러(28)는 고압 전원(7)에도 접속되어 있고, 고압 전원(7)에 대해 X선관(1A)의 양극(8)에 소망의 전압을 인가하는 지령을 준다. 이와 같이 X선관 콘트롤러(28)는 제어 유닛(23)으로부터의 제어 신호에 기초하여 X선관(1A)에서 발생하는 X선을 제어하고 있다.

다음에, 비파괴 검사 장치(19)의 동작에 대해서 설명한다. 조작부(27b)를 조작하여 비파괴 검사를 개시하면, 제어 유닛(23)으로부터의 제어 신호에 기초하여 X선 카메라용 조종기(24) 및 시료용 조종기(21)를 구동 제어하여 X선 카메라(20) 및 회로 기판 B를 소정의 위치로 이동시킨다. 또, 비파괴 검사를 개시하기 전에 미리 제어 유닛(23)으로부터의 제어 신호에 기초하여 X선관 콘트롤러(28)를 작동시켜서 X선관(1A)의 동작 준비를 해 둔다. 그리고, 비파괴 검사 개시시에는 제어 유닛(23)으로부터의 제어 신호에 기초하여 X선관 콘트롤러(28)를 작동시키고, 전자총(17)으로부터 출사된 전자가 헤드부(5) 내의 전계에 의해 타겟(9)에 적절히 입사함으로써 X선이 발생한다. 이 X선은 X선 출사창(18)으로부터 취출되어 회로 기판 B에 조사된 다.

도 3에 나타내듯이 X선 출사창(18)은 타겟(9)이 배치된 진공 외위기 본체(6)의 관축선 C1에 대해 전자총(17)측으로 편심하고 있다. 그 때문에 X선 출사창(18)으로부터 취출되는 X선은 전자총(17)측에서 조사 범위가 넓어지게 된다. 예를 들면, 전자총(17)측의 X선 조사 각도 α는 45°∼75°의 범위 내가 바람직하다.

도 6에 나타내듯이 회로 기판 B상에 실장된 IC칩 T의 땜납 볼(BGA) S의 접합 상태는 X선 카메라(20)로 비스듬하게 관찰하는 쪽이 충분한 확인을 할 수 있는 것으로 일반적으로 알려져 있다. 이와 같은 비스듬한 관찰은 등간격으로 줄선 땜납 볼 S가 서로 겹치지 않는 각도로 투시할 필요가 있다. 따라서, 회로 기판 B를 진공 외위기 본체(6)의 관축선 C1에 직교하도록 배치하는 경우 관찰 각도 β는 땜납 볼 S의 간격을 고려하여 45°∼75° 정도가 매우 적합하다.

X선 카메라(20)에 의해 땜납 볼 S를 비스듬하게 관찰하는 경우 도 7(A)에 나타내듯이 땜납 볼 S가 입체적으로 비추어진다. 이 경우 농담의 대비(contrast)에 의해 땜납 볼 S의 접합 개소 Sa의 땜납 누락이 선명히 비추어진다. 또, 도 7(A)에 있어서의 땜납 볼 S는 정상적인 상태를 나타내고, 도 7(B)에 있어서의 땜납 볼 S1은 불량 상태를 나타내고 있다. 한편, 도 7(C)에 나타내듯이 X선 카메라(20)를 진공 외위기 본체(6)의 관축선 C1 상에 배치하는 경우 땜납 볼 S, S1의 접합 개소가 땜납 볼 S, S1의 그림자로 되어 보여지기 어렵다. 이와 같이 X선 카메라(20)에 의한 비스듬한 관찰은 땜납 누락을 확실히 검출할 수 있어 검사 정밀도를 높일 수가 있다.

본 실시 형태와 관련되는 X선관(1A)에는 진공 외위기 본체(6)의 관축선 C1에 대해서 편심하고 있는 X선 출사창(18)이 설치되고, 이와 같은 배치의 X선 출사창(18)으로부터 X선을 취출하도록 하고 있기 때문에 X선 카메라(20)에 의한 비스듬한 관찰이 용이하게 된다. 그 결과 회로 기판 B를 X선 출사창(18)에 접근하는 것이 용이하게 되어 확대 투시화상의 확대율을 용이하게 높일 수가 있다. 또, 종래와 같이 관축선 C1 상에 X선 카메라(20)를 배치하면, 전술한 것처럼 입체 화상이 얻어지지 않으므로 회로 기판 B를 비스듬하게 할 필요가 있지만 이 경우 회로 기판 B를 X선 출사창에 접근하기가 어려워 확대율을 높이는 것이 어렵다.

또한, X선관(1A)에서는 진공 외위기 본체(6)의 관축선 C1에 대해서 X선 출사창(18)을 편심시킴으로써 X선 카메라(20)에 의한 비스듬한 관찰을 최적화하고, X선 출사창(18)을 비스듬한 관찰에 필요 충분한 크기로 하면 좋기 때문에 X선 출사창(18)은 작아도 되어 필요 이상의 X선의 누설을 방지할 수 있다. 또한, X선 출사창(18)이 작아지면 X선 출사창(18)의 강도를 보충할 필요가 적게 되어 X선 출사창(18)을 얇게 할 수 있고, X선의 투과 효율을 향상시킬 수가 있어 선명한 확대 투시화상의 촬상이 가능하게 된다. 또한, X선 출사창(18)이 작고 얇으면 X선 출사창의 창 재료에 이물질이 혼입하는 비율이 낮아지고, 제품 수율이 좋아져 제조비용을 경감할 수 있다. 또, X선관(1A)에서는 X선 출사창(18)이 관축선 C1과 교차하도록 하여 배치되어 있기 때문에 회로 기판 B에 대한 비스듬한 촬상에 더하여 X선 출사창(18)으로부터 취출된 X선에 의해 회로 기판 B를 바로 위로부터 촬상하는 것도 가능하다.

또, X선이 취출되는 X선 출사창(18)은 전자총(17)측으로 편심하고 있기 때문에 조사선량이 큰 X선을 X선 출사창(18)으로부터 취출할 수가 있어 선명한 확대 투시화상의 촬상이 용이하게 된다.

[제2 실시 형태]　

도 8을 참조하여 제2 실시 형태인 X선관(1B)에 대해서 설명하지만 이 X선관(1B)은 회로 기판 B를 기울여 땜납 볼 S의 확대 입체 화상을 얻는데 적합한 구성을 가진다. 도 8(A)은 X선관을 X선 출사창측으로부터 본 평면도이고, 도 3(B)은 X선관을 전자총 수용부측에서 본 측면도이다. 또, 제2 실시 형태와 관련되는 X선관(1B)에 있어서 X선관(1A)과 동일 또는 동등의 구조에 대해서는 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

도 8(A)에 나타내듯이 X선 출사창(29)은 원형이고 관축선 C1과 교차하고 있다. 또한, X선 출사창(29)의 중심(29a)은 기준면 A1 상으로부터 빗나가도록 옆으로 비켜 놓고, 한편 관축선 C1을 통과하여 기준면 A1에 직교하는 면 A2 상에 배치되어 있다. 이와 같은 X선 출사창(29)을 설치하면, 도 8(B)에 나타내듯이 X선 출사창(29)의 중심(29a)이 전자총(17)측으로부터 빗나가도록 되어 전자총 수용부(10)가 방해로 되는 일 없이 회로 기판 B를 X선 출사창(29)에 접근하도록 기울일 수가 있다. 그 결과 회로 기판 B를 X선 출사창(29)에 보다 접근시킬 수가 있어 확대 투시화상의 확대율을 향상시킬 수가 있다. 또, X선관(1B)에서는 X선 출사창(29)이 관축선 C1과 교차하도록 하여 배치되어 있기 때문에 회로 기판 B에 대한 비스듬한 촬상에 더하여 X선 출사창(29)으로부터 취출된 X선에 의해 회로 기판 B를 바로 위로부터 촬상하는 것도 가능하다.

[제3 실시 형태]　

도 9∼도 11을 참조하여 제3 실시 형태인 X선관(1C)에 대해서 설명하지만 이 X선관(1C)은 회로 기판 B를 기울여 땜납 볼 S의 확대 입체 화상을 얻는데 적합한 구성을 가진다. 도 9는 X선관의 단면도이고, 도 10은 X선관을 X선 출사창측으로부터 본 평면도이고, 도 11은 전자총 수용부 근방을 나타내는 측면도이다. 또, 제3 실시 형태와 관련되는 X선관(1C)에 있어서 X선관(1A)과 동일 또는 동등의 구조에 대해서는 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

진공 외위기 본체(30)의 헤드부(31)는 대략 원통형이고, 하단부에 링 부재(4)를 통해 밸브(2)가 고정되어 있다. 밸브(2)의 하단부는 양극 본체부(3)의 기단부(3a)를 보유하고 있다. 양극 본체부(3)의 선단부(3b)는 헤드부(31) 내에 배치되고, 선단부(3b)에 형성된 경사면(3c)에는 타겟(9)이 매설되어 있다.

헤드부(31)의 상단부에는 밀봉폐색부(31a)가 일체 형성되고, 밀봉폐색부(31a)에는 관축선 C4와 교차하도록 원형의 X선 출사창(32)이 설치되어 있다. 도 10에 나타내듯이 X선 출사창(32)의 중심(32a)은 진공 외위기 본체(30)의 관축선 C4와 전자총 수용부(10)의 관축선 C5를 포함하는 기준면 A3 상에 있어서 관축선 C4에 대해서 전자총(17)측으로 편심하여 설치되어 있다.

도 9에 나타내듯이 헤드부(31)의 주위벽에는 내측에서 외측을 향해 비스듬한 하방으로 경사지게 하는 것 같은 원형의 관통공(31b)이 형성되어 있다. 이 관통공(31b)에 관형상의 전자총 수용부(33)가 끼워 넣어져 있다. 전자총 수용부(33)는 헤드부(31)에 용접되어 있다. 전자총 수용부(33)의 선단에는 원형의 어퍼처(aperture)(33a)가 형성되어 있다. 어퍼처(33a)의 중심은 전자총 수용부(33)의 관축선 C5 상에 있다. 전자총 수용부(33)의 관축선 C5는 진공 외위기 본체(30)의 관축선 C4와 교차한다. 그리고, 전자총 수용부(33)의 관축선 C5와 진공 외위기 본체(30)의 관축선 C4로 형성되는 양극(8)측의 사잇각 θ은 예각으로 된다(즉, X선 출사창(32)측의 사잇각 (180°-θ)은 둔각으로 된다), 전자총 수용부(33)의 스템 기판(33b)측이 밸브(2)측으로 놓쳐지고 있다.

본 실시 형태와 관련되는 X선관(1C)과 같이 전자총 수용부(33)의 관축선 C5와 진공 외위기 본체(30)의 관축선 C4로 형성되는 양극(8)측의 사잇각 θ이 예각으로 되도록 하면, 도 11에 나타내듯이 회로 기판 B를 X선 출사창(32)에 접근하도록 전자총 수용부(33)측으로 기울여도 전자총 수용부(33)가 진공 외위기 본체(30)에 대해서 기울어져 있기 때문에 방해로 되기 어렵다. 그 결과 회로 기판 B를 X선 출사창(32)에 보다 접근시킬 수가 있어 확대 투시화상의 확대율을 향상시킬 수가 있다. 또, X선관(1C)에서는 X선 출사창(32)이 관축선 C4와 교차하도록 하여 배치되어 있기 때문에 회로 기판 B에 대한 비스듬한 촬상에 더하여 X선 출사창(32)으로부터 취출된 X선에 의해 회로 기판 B를 바로 위로부터 촬상하는 것도 가능하다.

도 12를 참조하여 제4 실시 형태와 관련되는 X선관(1D) 및 제5 실시 형태와 관련되는 X선관(1E)의 설명을 한다. 또, X선관(1D) 및 X선관(1E)에 있어서 X선관(1A)과 동일 또는 동등의 구조에 대해서는 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

[제4 실시 형태]　

X선관(1D)은 X선관(1A)과 달리 X선 출사창(35)의 형상은 타원이고, X선 출사창(35)의 중심(35a)은 전자총 수용부(10)에 수용된 전자총(17)측으로 편심하고 있다. 이 X선관(1D)도 X선관(1A)과 마찬가지로 회로 기판 B에 대해서 X선을 비스듬하게 조사하여 확대 투시화상을 촬상할 수 있고, 그 확대 투시화상의 확대율을 향상시킬 수가 있다. 또, X선관(1D)의 X선 출사창(35)은 관축선 C1과 교차하고 있어 회로 기판 B를 바로 위로부터 촬상하는 것도 가능하다.

[제5 실시 형태]　

X선관(1E)은 X선관(1A)과 달리 X선 출사창(36)의 형상은 구형이고, 2개의 대각선이 교차하는 중심(36a)은 전자총 수용부(10)에 수용된 전자총(17)측으로 편심하고 있다. 이 X선관(1E)도 X선관(1A)과 마찬가지로 회로 기판 B에 대해서 X선을 비스듬하게 조사하여 확대 투시화상을 촬상할 수 있고, 그 확대 투시화상의 확대율을 향상시킬 수가 있다. 또, X선관(1E)의 X선 출사창(36)은 관축선 C1과 교차하고 있어 회로 기판 B를 바로 위로부터 촬상하는 것도 가능하다.

이어서 도 13을 참조하여 제6∼제8 실시 형태와 관련되는 X선관(1F~1H)의 설명을 한다. 또, X선관(1F~1H)에 있어서 X선관(1A)과 동일 또는 동등의 구조에 대해서는 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

[제6 실시 형태]　

X선관(1F)에는 관축선 C1로부터 전자총(17)측으로 편심하고, 기준면 A1 상에 중심(41a)을 가지는 X선 출사창(41)과, 진공 외위기 본체(6)의 관축선 C1 상에 중심을 가지는 X선 중앙 출사창(45)이 설치되어 있다. 이와 같이 X선 출사창(41) 이외에 X선 중앙 출사창(45)을 설치하면, X선 카메라(20)를 관축선 C1에 대해서 기울인 위치와 관축선 C1 상의 위치에 각각 설치할 수가 있어 회로 기판 B에 대한 비스듬한 촬상에 더하여 X선 중앙 출사창(45)으로부터 취출된 X선에 의해 바로 위로부터의 촬상도 가능하게 된다. 예를 들면, 바로 위로부터 촬상한 확대 투시화상에 기초하여 재검사를 필요로 하면 추측되는 시료에 대해서만을 비스듬하게 촬상하는 것 같은 검사 방법이 가능하게 되어 검사 방법의 변화를 넓힐 수가 있다.

[제7 실시 형태]　

X선관(1G)에는 관축선 C1로부터 전자총(17)측으로 편심하고, 기준면 A1 상으로부터 빗나가도록 옆으로 비켜 놓은 중심(42a)을 가지는 X선 출사창(42)과, 진공 외위기 본체(6)의 관축선 C1 상에 중심을 가지는 X선 중앙 출사창(46)이 설치되어 있다. 이와 같이 X선 출사창(42) 이외에 X선 중앙 출사창(46)을 설치하면, X선 카메라(20)를 관축선 C1에 대해서 기울인 위치와 관축선 C1 상의 위치에 각각 설치할 수가 있어 회로 기판 B에 대한 비스듬한 촬상에 더하여 X선 중앙 출사창(46)으로부터 취출된 X선에 의해 바로 위로부터의 촬상도 가능하게 된다. 또한, X선 중앙 출사창(46)의 중심(42a)이 전자총(17)측으로부터 빗나가도록 되어 전자총 수용부(10)가 방해로 되는 일 없이 회로 기판 B를 X선 출사창(42)에 접근하도록 기울일 수가 있다.

[제8 실시 형태]　

또, X선관(1H)의 밀봉폐색부(5g)에는 관축선 C1로부터 전자총(17)측으로 편 심한 1벌의 X선 출사창(43, 44)이 설치되어 있다. 이 X선 출사창(43, 44)은 관축선 C1과 전자총 수용부의 관축선 C2를 포함하는 기준면 A1에 대해서 대칭으로 되도록 배치되어 있다. 또한, X선관(1H)에는 진공 외위기 본체(6)의 관축선 C1 상에 중심을 가지는 X선 중앙 출사창(47)이 설치되어 있다. 이와 같이 2개의 X선 출사창(43, 44)을 설치하면, 회로 기판 B에 대해서 복수의 다른 경사 방향으로부터의 확대 투시화상의 촬상이 가능하게 되고, 회로 기판 B의 검사를 할 때에 보다 바람직한 방향으로부터의 확대 투시화상의 촬상이 가능하게 된다. 또, X선 출사창(43, 44)의 개수는 2개로 한정되지 않고 3개 이상이라도 좋다.

[제9 실시 형태]　

도 14를 참조하여 제9 실시 형태인 X선관(1I)에 대해서 설명한다. 이 X선관(1I)은 제2 실시 형태와 관련되는 X선관(1B)과는 X선 출사창(50)의 배치에 있어서 다르다. 도 14(A)는 X선관을 X선 출사창측으로부터 본 평면도이고, 도 14(B)는 X선관을 전자총 수용부측에서 본 측면도이다. 또, 제9 실시 형태와 관련되는 X선관(1I)에 있어서 X선관(1A)과 동일 또는 동등의 구조에 대해서는 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

도 14(A)에 나타내듯이 X선 출사창(50)은 원형이고 관축선 C1과 교차하고 있다. 또한, X선 출사창(50)의 중심(50a)은 진공 외위기 본체(6)의 관축선 C1을 통과하고, 한편 기준면 A1에 직교하는 면 A2보다 전자총(17)측으로 편심하고 있다. 또한, X선 출사창(50)의 중심(50a)은 면 A2에 더하여 기준면 A1 상으로부터도 빗나가도록 비스듬하게 비켜 놓여 있다. 이와 같은 X선 출사창(50)을 설치하면, 도 14(B) 에 나타내듯이 X선 출사창(50)의 중심(50a)이 전자총(17)측으로부터 옆으로 빗나가게 되어 전자총 수용부(10)가 방해로 되는 일 없이 회로 기판 B를 X선 출사창(50)에 접근하도록 기울일 수가 있다. 그 결과적으로 제1 실시 형태와 관련되는 X선관(1A)과 비교하는 경우에 회로 기판 B를 기울이는 경우의 자유도가 높아지고, 회로 기판 B를 X선 출사창(29)에 접근시키기 쉬워져 확대 투시화상의 확대율을 향상시킬 수가 있다. 또, X선관(1I)의 양극 본체부(3)의 선단부(3b)(도 3 참조)에는 전자총(17)의 측에 대면하도록 경사면(3c)이 형성되고, 경사면(3c)에는 타겟(9)이 매설되어 있다. 타겟(9)의 전자 입사면은 경사면(3c)에 대략 평행이고, 전자 입사면에서 발생하는 X선을 관축선 C1에 대해서 경사진 방향으로 취출하는 경우에는 X선 출사창(50)이 전자총(17)측으로 편심되어 있는 쪽이 취출하기 쉬워진다. 그리고, X선관(1I)은 제2 실시 형태와 관련되는 X선관(1B)과 비교하여 X선 출사창(50)의 중심(50a)이 전자총(17)측으로 편심하고 있기 때문에 X선관(1B)와 비교해 X선을 취출하기 쉽게 되어 있다. 또, X선관(1I)에서는, X선 출사창(50)이 관축선 C1과 교차하도록 하여 배치되어 있기 때문에 회로 기판 B에 대한 비스듬한 촬상에 더하여 X선 출사창(50)으로부터 취출된 X선에 의해 회로 기판 B를 바로 위로부터 촬상하는 것도 가능하다.

본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 타겟(9)의 재질은 텅스텐에 한정되지 않고, 그 외의 X선 발생용 재료라도 좋다. 또, X선 출사창(18)의 재질도 Be재로 한정되지 않고, 그 외의 X선이 투과하기 쉬운 소망의 재료라도 좋다. 또, 타겟(9)를 양극(8)의 일부에 설치하는 경우에 한정되지 않고, 양 극(8)의 전체를 소망의 X선 발생용 재료로 일체로 형성하고, 양극(8) 자체가 타겟으로 되도록 하여도 좋다. 또한, 진공 외위기 본체(양극 수용부)(6)에 타겟(9)이 수용되는 경우의 「수용」이란 타겟(9)의 전체를 수용하고 있는 경우에 한정되지 않고, 예를 들면, 양극(8) 자체가 타겟으로 되는 경우에는 타겟의 일부가 진공 외위기 본체(양극 수용부)(6)로부터 노출되어 있는 상태도 포함된다. 또, 어퍼처(10b, 33a)의 중심은 전자총 수용부(10, 33)의 관축선 C2, C5 상에 있는 경우에 한정되지 않고, 관축선 C2, C5 상 이외에 있는 것 같은 배치로 하여도 좋다. 또, 관형상의 진공 외위기 본체(양극 수용부)(6)라는 것은 원형의 관형상에 한정되지 않고, 구형, 그 외의 형상이라도 좋고, 또, 곧게 뻗은 관형상에 한정되지 않고, 커브 또는 굴곡진 관형상이라도 좋다.

다음에, 상술과 같은 구조를 가지는 실시 형태와 관련되는 X선관(1)이 적용된 X선원(100)을 도 15 및 도 16을 참조하여 설명한다. 또, 도 15는, X선관(1)을 구비한 X선원의 하나의 실시예의 구성을 나타내는 분해 사시도이다. 또, 도 16은 본 실시예와 관련되는 X선원의 내부 구조를 나타내는 단면도이다. X선관(1)에 대신하여 X선관(1A~1I) 중의 어느 하나를 이용하여도 좋다.

도 15 및 도 16에 나타난 것처럼 X선원(100)은 전원부(102)와 절연 블록(102A)의 상면측에 배치되는 제1 판부재(103)와, 절연 블록(102A)의 하면측에 배치되는 제2 판부재(104)와, 제1 판부재(103)와 제2 판부재(104)의 사이에 설치되는 4개의 체결 스페이서(spacer) 부재(105)와, 제1 판부재(103) 상에 금속제통 부재(106)를 통해 고정되는 X선관(1)을 구비한다. 또, 전원부(102)는 엑폭시 수지로 이루어지는 절연 블록(102A) 중에 고전압 발생부(102B), 고전압선(102C), 소켓(102D) 등(도 16 참조)을 몰드한 구조를 가진다.

전원부(102)의 절연 블록(102A)은 개략 정방형의 상면 및 하면이 서로 평행한 짧은 각기둥 형상을 가진다. 또한, 면의 중심부에는 고전압선(102C)을 통해 고전압 발생부(102B)에 접속된 원통형의 소켓(socket)(102D)이 배치되어 있다. 또, 절연 블록(102A)의 상면에는 소켓(102D)과 동심(同芯) 형상으로 배치된 환상의 벽부(102E)가 설치되어 있다. 그리고, 절연 블록(102A)의 주위면에는 그 전위를 GND 전위(접지 전위)로 하기 위한 도전성 도료(108)가 도포되어 있다. 또, 도전성 도료의 도포의 대신에 도전성 테이프가 첨부되어도 좋다.

제1 판부재(103) 및 제2 판부재(104)는 예를 들면 4개의 체결 스페이서(spacer) 부재(105) 및 8개의 체결 나사(109)와 함께 작용하여 전원부(102)의 절연 블록(102A)을 도시의 상하 방향으로부터 끼워두는 부재이다. 이들 제1판부재(103) 및 제2 판부재(104)는 절연 블록(102A)의 상면 및 하면보다 큰 개략 정방형으로 형성되어 있다. 제1 판부재(103) 및 제2 판부재(104)의 4구석에는 각 체결 나사(109)를 삽입통과시키는 나사 삽입통과 구멍(103A, 104A)이 각각 형성되어 있다. 또, 제1 판부재(103)에는 절연 블록(102A)의 상면에 돌출설치된 환상의 벽부(102E)를 둘러싸는 원형의 개구(103B)가 형성되어 있다.

4개의 체결 스페이서(spacer) 부재(105)는 각기둥 형상으로 형성되어 제1 판부재(103) 및 제2 판부재(104)의 4구석에 배치된다. 각 체결 스페이서 부재(105)의 길이는 절연 블록(102A)의 상면과 하면과의 간격보다 약간 짧고, 즉 절연 블 록(102A)의 체결값만큼 짧게 설정되어 있다. 각 체결 스페이서 부재(105)의 상하의 단면에는 체결 나사(109)가 나사 삽입되는 나사 구멍(105A)이 각각 형성되어 있다.

금속제통 부재(106)는 원통형으로 형성되어 있고, 그 기단부에 형성된 부착 플랜지(106A)가 제1 판부재(103)의 개구(103B)의 주변에 씰(seal) 부재를 통해 나사 고정되어 있다. 이 금속제통 부재(106)의 선단부의 주위면은 테이퍼면(106B)으로 형성되어 있다. 이 테이퍼면(106B)에 의해 금속제통 부재(106)는 선단부에 각부(角部)가 없는 테이퍼 형상으로 구성되어 있다. 또, 금속제통 부재(106)의 테이퍼면(106B)에 연속하는 평탄한 선단면에는 X선관(1)의 밸브(207)를 삽입통과시키는 개구(106C)가 형성되어 있다.

X선관(1)은 양극(205)을 절연 상태로 보유하여 수용한 밸브(207)와 양극(205)에 도통하여 그 내단부(內端部)에 구성된 반사형의 타겟(205d)을 수용한 헤드부(209)의 상부(9c)와 타겟(205d)의 전자 입사면(반사면)을 향해 전자빔을 출사하는 전자총(15)을 수용한 전자총 수용부(211)를 구비한다. 또, 밸브(207)와 헤드부(209)에 의해 타겟 수용부가 구성되어 있다.

밸브(207)와 헤드부(209)의 상부(9c)는 관축이 일치하도록 배치되어 있고, 이들 관축에 대해 전자총 수용부(211)의 관축이 대략 직교하고 있다. 그리고, 밸브(207)와 헤드부(209)의 상부(9c)의 사이에는 금속제통 부재(106)의 선단면에 고정하기 위한 플랜지(9a)가 형성되어 있다. 또, 양극(205)의 기단부(205a)(전원부(102)에 의해 고전압이 인가되는 부분)는 밸브(207)의 중심부로부터 하방으로 돌출되어 있다(도 16 참조).

또, X선관(1)에는 배기관이 부설되어 있고, 이 배기관을 통해 밸브(207), 헤드부(209)의 상부(9c) 및 전자총 수용부(11)의 내부가 소정의 진공도까지 감압됨으로써 진공 밀봉 용기가 구성되어 있다.

이와 같은 X선관(1)에서는 전원부(102)의 절연 블록(102A)에 몰드된 소켓(102D)에 기단부(205a)(고전압 인가부)가 끼워 맞추어진다. 이에 의해 기단부(205a)가 고전압선(102C)을 통해 고전압 발생부(102B)로부터 고전압의 공급을 받는다. 또, 이 상태로 전자총 수용부(11)에 내장된 전자총(15)이 타겟(205d)의 전자 입사면을 향해 전자를 출사하면, 이 전자총(15)으로부터의 전자가 타겟(205d)에 입사함으로써 발생한 X선이 헤드부(209)의 상부(9c)의 개구부에 부착된 X선 출사창(210)으로부터 출사된다. X선 출사창(210)의 중심은, 밸브(207)의 관축선에 대해서 전자총(15)측으로 편심하고 있다.

여기서, X선원(100)은 예를 들면 이하의 순서에 의해 조립할 수 있다. 우선, 제2 판부재(104)의 각 나사 삽입통과 구멍(104A)에 삽입통과된 4개의 체결 나사(109)가 4개의 체결 스페이서(spacer) 부재(105)에 있어서의 하단면의 각 나사 구멍(105A)에 나사 삽입된다. 그리고, 제1 판부재(103)의 각 나사 삽입통과 구멍(103A)에 삽입통과된 4개의 체결 나사(109)가 4개의 체결 스페이서(spacer) 부재(105)에 있어서의 상단면의 각 나사 구멍(105A)에 나사 삽입됨으로써 제1 판부재(103)와 제2 판부재(104)가 절연 블록(102A)을 상하 방향으로부터 파지한 상태로 서로 체결된다. 이때 제1 판부재(103)와 절연 블록(102A)의 상면과의 사이에는 씰(seal) 부재가 설치되고, 마찬가지로 제2 판부재(104)와 절연 블록(102A)의 하면 과의 사이에도 씰(seal) 부재가 설치되어 있다.

다음에, 제1 판부재(103) 상에 고정된 금속제통 부재(106)의 개구(106C)로부터 이 금속제통 부재(106)의 내부에 액상 절연물질인 고압 절연 오일(110)이 주입된다. 이어서, X선관(1)의 밸브(207)가 금속제통 부재(106)의 개구(106C)로부터 이 금속제통 부재(106)의 내부에 삽입되어 고압 절연 오일(110) 중에 침지된다. 이때 밸브(207)의 중심부에서 하부로 돌출하는 기단부(205a)(고전압 인가부)가 전원부(102)측의 소켓(102D)에 끼워 맞추어진다. 그리고, X선관(1)의 플랜지(9a)가 금속제통 부재(106)의 선단면에 씰 부재를 통해 나사 고정된다.

이상과 같은 공정을 거쳐 조립된 X선원(100)에서는 도 16에 나타난 것처럼 X선관(1)에 있어서의 양극(205)에 대해 전원부(102)의 절연 블록(102A)의 상면에 돌출설치된 환상의 벽부(102E) 및 금속제통 부재(106)가 동심(同芯) 형상으로 배치된다. 또, 환상의 벽부(102E)는 X선관(1)의 밸브(207)로부터 돌출하는 기단부(205a)(고전압 인가부)의 주위를 둘러싸 금속제통 부재(106)와의 사이를 차폐하는 높이로 돌출되어 있다.

X선원(100)에 있어서 전원부(102)의 고전압 발생부(102B)로부터 고전압선(102C) 및 소켓(102D)을 통해 X선관(1)의 기단부(205a)에 고전압이 인가되면, 양극(205)을 통해 타겟(205d)에 고전압이 공급된다. 이 상태로 전자총 수용부(11)에 수용된 전자총(15)이 헤드부(209)의 상부(9c)에 수용된 타겟(205d)의 전자 입사면을 향해 전자를 출사하면, 이 전자가 타겟(205d)에 입사한다. 이에 의해 타겟(205d)에서 발생한 X선이 헤드부(209)의 상부(9c)의 개구부에 부착된 X선 출사창(210)을 통해 외부로 출사된다.

여기서, X선원(100)에서는 X선관(1)의 밸브(207)를 고압 절연 오일(110)에 침지시킨 상태로 수용하는 금속제통 부재(106)가, 전원부(102)의 절연 블록(102A)의 외부, 즉 제1 판부재(103) 상에 돌출설치하여 고정되어 있다. 그 때문에 방열성이 양호하여 금속제통 부재(106)의 내부의 고압 절연 오일(110)이나 X선관(1)의 밸브(207)의 방열을 촉진할 수가 있다.

또, 금속제통 부재(106)는 양극(205)을 중심으로 배치한 원통 형상을 가진다. 이 경우 양극(205)으로부터 금속제통 부재(106)까지의 거리가 균등하게 되므로 양극(205) 및 타겟(205d)의 주위에 형성되는 전계를 안정시킬 수가 있다. 그리고, 이 금속제통 부재(106)는 대전한 고압 절연 오일(110)의 전하를 효과적으로 방전시킬 수가 있다.

또한, 전원부(102)의 절연 블록(102A)의 상면에 돌출설치된 환상의 벽부(102E)는 X선관(1)의 밸브(207)로부터 돌출하는 기단부(205a)(고전압 인가부)의 주위를 둘러쌈으로써 금속제통 부재(106)와의 사이를 차폐하고 있다. 따라서, 기단부(205a)로부터 금속제통 부재(106)로의 이상 방전이 효과적으로 방지될 수 있다.

또, X선원(100)은 4개의 체결 스페이서(spacer) 부재(105)를 통해 서로 체결되는 제1 판부재(103)와 제2 판부재(104)의 사이에 전원부(102)의 절연 블록(102A)이 파지되는 구조를 구비하고 있다. 이는 절연 블록(102A) 내에는 방전을 유발하는 도전성 이물질이나 전계의 흐트러짐을 유발하는 대전성 이물질이 존재하지 않는 것을 의미한다. 그 때문에 X선원(100)에 의하면 전원부(102)에 있어서의 소용없는 방 전 현상이나 전계의 흐트러짐이 효과적으로 억제된다.

여기서, X선원(100)은 예를 들면, 시료의 내부 구조를 투시화상으로서 관찰하는 비파괴 검사 장치에 있어서 시료에 X선을 조사하는 X선 발생 장치에 조립되어 넣어져 사용된다. 도 17은 당해 X선원(100)의 사용예로서 비파괴 검사 장치의 X선 발생 장치에 조립되어 넣어진 X선원(본 실시예와 관련되는 X선관을 포함)의 작용을 설명하는 정면도이다.

X선원(100)은 X선 카메라 XC와의 사이에 배치된 시료판 SP를 향해 X선을 조사한다. 즉, X선원(100)은 금속제통 부재(106)의 상방으로 돌출하는 헤드부(209)의 상부(9c)에 내장된 타겟(205d)의 X선 발생 포인트 XP로부터 X선 출사창(210)을 통해 시료판 SP에 X선을 조사한다.

이와 같은 사용예에 있어서 X선 발생 포인트 XP로부터 시료판 SP까지의 거리가 가까울수록 X선 카메라 XC에 의한 시료판 SP의 투시화상의 확대율이 커지기 때문에, 시료판 SP는 통상적으로 X선 발생 포인트 XP에 근접하여 배치된다. 또, 시료판 SP의 내부 구조를 입체적으로 관찰하는 경우 시료판 SP를 X선의 조사 방향과 직교하는 축 주위로 경사지게 한다.

여기서, 도 17에 나타난 것처럼 시료판 SP를 X선의 조사 방향과 직교하는 축 주위로 경사지게 한 상태로 시료판 SP의 관찰 포인트 P를 X선 발생 포인트 XP에 접근시켜 입체적으로 관찰할 때, X선원(100)의 금속제통 부재(106)의 선단부에 2점 쇄선으로 나타내는 것 같은 각부가 남아 있으면, 시료판 SP가 금속제통 부재(106)의 선단 각부에 접촉하는 거리까지, 즉 X선 발생 포인트 XP로부터 관찰 포인트 P까 지의 거리가 D1로 되는 거리까지 밖에 시료판 SP의 관찰 포인트 P를 X선 발생 포인트 XP에 접근시킬 수가 없다.

이에 대해 도 15 및 도 16에 나타난 것처럼 금속제통 부재(106)의 선단부가 테이퍼면(106B)에 의해 각부(角部)가 없는 테이퍼 형상으로 구성된 X선원(100)에서는 도 17에 실선으로 나타난 것처럼 시료판 SP가 금속제통 부재(106)의 테이퍼면(106B)에 접촉하는 거리까지, 즉 X선 발생 포인트 XP로부터 관찰 포인트 P까지의 거리가 D2로 되는 거리까지 시료판 SP의 관찰 포인트 P를 X선 발생 포인트 XP에 접근시킬 수가 있다. 그 결과 시료판 SP의 관찰 포인트 P의 투시화상을 한층 크게 확대하여 관찰 포인트 P의 비파괴 검사를 한층 정밀하게 하는 것이 가능하게 된다.

X선원(100)은 상술의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 금속제통 부재(106)는 그 내주면의 단면 형상이 원형인 것이 바람직하지만 그 외 주위면의 단면 형상은 원형에 한정하지 않고, 사각형이나 그 외의 다각형으로 할 수가 있다. 이 경우 금속제통 부재의 선단부의 주위면은 경사면 형상으로 형성할 수가 있다.

또, 전원부(102)의 절연 블록(102A)은 짧은 원기둥 형상을 가져도 좋고, 이에 대응하여 제1 판부재(103) 및 제2 판부재(104)는 원판 형상을 가져도 좋다. 또한, 체결 스페이서 부재(105)는 원기둥 형상이라도 좋고, 그 개수도 4개로 한정되지 않는다.

Claims (8)

1. 관형상의 양극 수용부와,

   상기 양극 수용부 내에 배치된 양극과,

   상기 양극의 타겟에 전자총으로부터 출사된 전자를 입사시켜서 X선을 발생시키고, 그 X선을 취출하기 위한 X선 출사창을 구비하고,

   상기 양극은 상기 양극 수용부의 관축선을 따라 배치되고,

   상기 양극 수용부의 단부에 설치된 밀봉폐색부에는 상기 X선 출사창이 상기 양극 수용부의 상기 관축선에 대해 편심하여 설치되어 있고,

   상기 밀봉폐색부에는 하나의 X선 출사창이 설치되어 있고, 상기 하나의 X선 출사창이 상기 양극 수용부의 관축선에 직교하도록 배치되어 있는 X선관.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전자총은 상기 양극 수용부의 상기 관축선의 주위에 설치된 주위벽에 부착되고, 상기 X선 출사창은 상기 관축선에 대해서 상기 전자총측으로 편심하고 있는 X선관.
3. 제2항에 있어서,

   상기 X선 출사창은 상기 밀봉폐색부에 복수 설치되어 있는 X선관.
4. 제2항에 있어서,

   상기 전자총은 상기 양극 수용부에 고정된 관형상의 전자총 수용부에 수용되 고,

   상기 전자총 수용부의 관축선은 상기 양극 수용부의 상기 관축선에 직교하고,

   상기 X선 출사창은 상기 양극 수용부의 상기 관축선과 상기 전자총 수용부의 상기 관축선을 포함하는 면으로부터 비켜 놓은 위치에 중심을 가지는 X선관.
5. 제4항에 있어서,

   상기 전자총은 상기 양극 수용부에 고정된 관형상의 전자총 수용부에 수용되고,

   상기 전자총 수용부의 상기 관축선과 상기 양극 수용부의 상기 관축선은 교차하고, 한편 상기 전자총 수용부의 상기 관축선과 상기 양극 수용부의 상기 관축선으로 형성된 상기 양극측의 사잇각은 예각이고,

   상기 X선 출사창은 상기 양극 수용부의 상기 관축선과 상기 전자총 수용부의 상기 관축선을 포함하는 면 상에 중심을 가지는 X선관.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 밀봉폐색부에는 상기 양극 수용부의 상기 관축선에 대해 편심하여 설치된 상기 X선 출사창과, 상기 양극 수용부의 상기 관축선 상에 중심을 가지는 X선 중앙 출사창이 설치되어 있는 X선관.
7. 관형상의 양극 수용부 내에 배치된 양극의 타겟에 전자총으로부터 출사된 전자를 입사시켜서 X선을 발생시키고, 그 X선을 X선 출사창으로부터 취출하는 X선관과,

   상기 X선관으로부터 취출된 시료를 투과한 상기 X선을 촬상하는 X선 화상 촬상 장치를 구비하고,

   상기 타겟은 상기 양극 수용부의 관축선 상에 배치되고,

   상기 양극 수용부의 단부에 설치된 밀봉폐색부에는 상기 X선 출사창이 상기 양극 수용부의 상기 관축선에 대해 편심하여 설치되어 있고,

   상기 밀봉폐색부에는 하나의 X선 출사창이 설치되어 있고, 상기 하나의 X선 출사창이 상기 양극 수용부의 관축선에 직교하도록 배치되어 있는 비파괴 검사 장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 X선 출사창은 상기 밀봉폐색부에 복수 설치되어 있는 X선관.

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