KR101366945B1 - Device using double monochromatic x-ray - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이중의 단색 엑스선을 이용한 검사 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 다색의(polychromatic) 엑스선을 발생하는 단일의 광원부와, 상기 광원부로부터 발생되는 엑스선에 대하여 일정 각도 경사지고, 서로에 대해 이격되어 제공되며, 다색의 엑스선을 단색의(monochromatic) 엑스선으로 반사시키는 제1 엑스선 거울 및 제2 엑스선 거울과, 상기 제1 엑스선 거울과 상기 제2 엑스선 거울로부터 반사된 단색의 엑스선이 투과되는 영역에 제공되고, 검사체를 각각의 단색의 엑스선 투과 영역을 순차적으로 통과시키는 이송부재와, 상기 검사체를 투과한 각각의 단색의 엑스선을 검출하는 제1 엑스선 검출기 및 제2 엑스선 검출기를 포함하고, 상기 제1 엑스선 거울은 다색의 엑스선을 저에너지대역의 단색의 엑스선으로 반사시키고, 상기 제2 엑스선 거울은 다색의 엑스선을 고에너지대역의 단색의 엑스선으로 반사시키는, 이중의 단색 엑스선을 이용한 검사장치에 관한 것이다. The present invention relates to an inspection apparatus using dual monochromatic X-rays, and more particularly, to a single light source unit generating polychromatic X-rays, and to be inclined at an angle with respect to the X-rays generated from the light source unit, and spaced apart from each other. And a first X-ray mirror and a second X-ray mirror that reflect the multi-color X-rays to monochromatic X-rays, and a region where the single-ray X-rays reflected from the first X-ray mirror and the second X-ray mirror are transmitted. And a transport member for sequentially passing the test object through each monochromatic X-ray transmission region, and a first X-ray detector and a second X-ray detector for detecting each monochromatic X-ray passing through the test object. The first X-ray mirror reflects the multi-color X-rays to the monochromatic X-rays of the low energy band, and the second X-ray Wool relates to an inspection apparatus using dual monochromatic X-rays, which reflects multi-color X-rays to monochromatic X-rays of a high energy band.
Description
본 발명은 단색광 이중 에너지 엑스선 발생장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 다색의(polychromatic) 엑스선을 발생하는 단일의 광원부와, 상기 광원부로부터 발생되는 엑스선에 대하여 일정 각도 경사지고, 서로에 대해 이격되어 제공되며, 다색의 엑스선을 단색의(monochromatic) 엑스선으로 반사시키는 제1 엑스선 거울 및 제2 엑스선 거울과, 상기 제1 엑스선 거울과 상기 제2 엑스선 거울로부터 반사된 단색의 엑스선이 투과되는 영역에 제공되고, 검사체를 각각의 단색의 엑스선 투과 영역을 순차적으로 통과시키는 이송부재와, 상기 검사체를 투과한 각각의 단색의 엑스선을 검출하는 제1 엑스선 검출기 및 제2 엑스선 검출기를 포함하고, 상기 제1 엑스선 거울은 다색의 엑스선을 저에너지대역의 단색의 엑스선으로 반사시키고, 상기 제2 엑스선 거울은 다색의 엑스선을 고에너지대역의 단색의 엑스선으로 반사시키는, 단색광 이중 에너지 엑스선 발생장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a monochromatic light dual energy X-ray generator, and more particularly, to a single light source unit generating polychromatic X-rays, and to be inclined at an angle with respect to X-rays generated from the light source unit, and spaced apart from each other. And a first X-ray mirror and a second X-ray mirror that reflect the multi-color X-rays to monochromatic X-rays, and a region in which the single-ray X-rays reflected from the first X-ray mirror and the second X-ray mirror are transmitted. And a transport member for sequentially passing the test object through each monochromatic X-ray transmission region, and a first X-ray detector and a second X-ray detector for detecting each monochromatic X-ray passing through the test object. The X-ray mirror reflects multicolored X-rays to monochromatic X-rays of a low energy band, and the second X-ray mirror And that a polychromatic x-ray of the reflected monochromatic x-ray energy band, the present invention relates to a dual energy monochromatic X-ray generating device.
X-선의 단색화에는 주로 모노크로메이터(monochromator)가 사용된다. 즉 광원에서 발생된 다색빔(polychromatic beam)은 모노크로메이터를 통과함으로써 사용자가 원하는 파장 또는 에너지를 가진 빔을 제외하고는 모두 제거되어 원하는 파장 또는 에너지만을 가진 X-선 만이 통과하게 되어 단색화 된다.Monochromators are mainly used for monochrome of X-rays. In other words, the polychromatic beam generated from the light source passes through the monochromator to remove all except the beam having the wavelength or energy desired by the user, so that only X-rays having only the desired wavelength or energy are passed.
일반적으로 사용되는 실리콘(Si) 또는 게르마늄(Ge) 단결정(single crystal) 2매를 서로 평행하게 배치함으로써 X-선의 단색화를 달성하는 모노크로메이터의 구조는 공개된 바 있다. 이때, 각각의 실리콘 단결정(또는 게르마늄 단결정)은 브래그(W. L. Bragg)의 회절조건인 mλ=2dsinθ(여기서 d는 격자평면의 간격이고, θ는 입사 광선과 평면과 이루는 각, λ는 파장, 정수 m=1,2,3…)을 만족해야 한다. 도 1에 나타낸 단결정 모노크로메이터를 통과한 단색 방사광은 입사광과 평행하게 되며, 두 단결정의 쌍을 동시에 회전함으로써 단색화되는 에너지를 바꿀 수 있다.A structure of a monochromator that achieves monochrome of X-rays by arranging two commonly used silicon (Si) or germanium (Ge) single crystals in parallel with each other has been disclosed. At this time, each silicon single crystal (or germanium single crystal) is mλ = 2dsinθ (where d is the spacing of the lattice plane, θ is the angle between the incident light and the plane, λ is the wavelength, integer m = 1,2,3 ...). The monochromatic radiated light passing through the single crystal monochromator shown in FIG. 1 becomes parallel to the incident light, and the monochromatic energy can be changed by simultaneously rotating a pair of two single crystals.
실리콘(또는 게르마늄) 단결정으로 된 모노크로메이터는 회절효율이 낮으나 단색화 정도가 뛰어난 장점이 있다. 이러한 모노크로메이터는 방사광가속기에 발생되는 다색빔을 단색화 하는데 많이 사용된다. 방사광 가속기에서 발생되는 포톤(photon)의 수는 X-선 튜브에서 발생되는 포톤 수 보다 수십 만배 더 세기 때문에 비록 단결정으로 구성된 모노크로메이터의 효율이 수 퍼센터(%) 정도 일지라도 단색화된 빔의 세기는 실험에 사용하는 데는 전혀 문제가 없다.Monochromators made of silicon (or germanium) single crystals have the advantage of low diffraction efficiency but excellent monochrome. Such monochromators are frequently used to monochromatize multicolor beams generated in an emission accelerator. Since the number of photons generated in an emission accelerator is hundreds of thousands of times more than the number of photons generated in an X-ray tube, the intensity of the monochromatic beam is high even though the efficiency of monochromators composed of single crystals is about supercenter (%). There is no problem in using it in the experiment.
그러나 X-선 튜브로 된 광원에서 두 개의 실리콘(또는 게르마늄) 단결정으로 구성된 모노크로메이터가 사용되면 비록 단색화 정도는 높아지나 포톤 수의 감소로 실험종류 또는 응용에 따라 어려움이 발생할 수 있다.However, if a monochromator consisting of two silicon (or germanium) single crystals is used in an X-ray tube light source, the degree of monochrome is increased, but the number of photons may be reduced, which may cause difficulties depending on the type of experiment or application.
따라서 포톤 수의 감소를 줄이기 위하여 실리콘(또는 게르마늄) 단결정 대신에 평면 다층박막 거울을 사용하는 다층박막 모노크로메이터가 사용되기도 한다. 여기에 사용되는 다층박막 거울은 서로 매우 정밀할 정도로 비슷하게 제조되어야 하고 또 두 다층박막 사이의 평행도도 매우 정밀하게 유지되어야 한다. 여기에 사용되는 다층박막 거울은 기판 위에 두 물질, 예컨대 원자번호가 높은 물질과 원자번호가 낮은 물질 층이 번갈아 증착되어 있는 구조로 되어 있으며, 두 물질의 층들이 하나의 짝을 이루며 대략 수 나노미터(통상 10nm 이하) 두께를 가지고 수십 층에서 수백 층으로 쌓아진다. 이 다층박막 거울은 주로 DC 마그네트론 스파터링 방법이나 이온빔 스파터링 방법에 의해 만들어진다.
Therefore, a multilayer thin film monochromator using a planar multilayer thin film mirror may be used instead of a silicon (or germanium) single crystal to reduce the decrease in the number of photons. The multilayer thin film mirrors used here must be made very similarly to one another and the parallelism between the two multilayer thin films must be maintained very precisely. The multilayer thin-film mirror used here has a structure in which two layers of materials, for example, a high atomic number material and a low atomic number material, are alternately deposited on a substrate, and the layers of the two materials are paired and are approximately several nanometers long. Stacked from tens to hundreds of layers with thickness (typically 10 nm or less). This multilayer thin-film mirror is mainly made by DC magnetron spattering or ion beam spattering.
본 발명은 엑스선 발생 장치로부터 나오는 다색의 엑스선을 저에너지대역 반사용 엑스선 거울을 이용한 단색의 엑스선과, 고에너지대역 반사용 엑스선 거울을 이용한 단색의 엑스선을 추출하고, 이를 이동하는 검사체에 투과시켜 이에 대한 각각의 결과를 얻을 수 있는 장치를 제공하고자 한다. The present invention extracts a monochromatic X-ray using a low energy band reflection X-ray mirror and a monochromatic X-ray using a high energy band reflection X-ray mirror and transmits the multi-color X-rays from the X-ray generator to a moving specimen. It is intended to provide a device that can obtain each result.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 다음과 같은 과제 해결 수단을 제공한다. The present invention provides the following means for solving the above problems.
본 발명은, 다색의(polychromatic) 엑스선을 발생하는 광원부(10)와, 상기 광원부(10)로부터 발생되는 엑스선에 대하여 일정 각도 경사지고, 서로에 대해 평행하게 이격되어 제공되며, 다색의 엑스선을 단색의(monochromatic) 엑스선으로 반사시키는 제1 엑스선 거울(21) 및 제2 엑스선 거울(22)과, 상기 제1 엑스선 거울(21)과 상기 제2 엑스선 거울(22)로부터 반사된 단색의 엑스선이 투과되는 영역에 제공되고, 검사체(100)를 각각의 단색의 엑스선 투과 영역을 순차적으로 통과시키는 이송부재와, 상기 검사체(100)를 투과한 각각의 단색의 엑스선을 검출하는 제1 엑스선 검출기(31) 및 제2 엑스선 검출기(32)를 포함하고, 상기 제1 엑스선 거울(21)은 다색의 엑스선을 저에너지대역의 단색의 엑스선으로 반사시키고, 상기 제2 엑스선 거울(22)은 다색의 엑스선을 고에너지대역의 단색의 엑스선으로 반사시키는, 이중의 단색 엑스선을 이용한 검사장치를 제공한다. The present invention provides a
이때, 상기 광원부(10)로부터 발생하는 다색의 엑스선이 상기 제1 엑스선 거울(21)에만 입사하도록 폭이 형성된 제1 슬롯(51)과, 상기 광원부(10)로부터 발생하는 다색의 엑스선이 상기 제2 엑스선 거울(22)에만 입사하도록 폭이 형성된 제2 슬롯(52)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In this case, the
이 경우, 상기 제1 엑스선 거울(21) 및 상기 제2 엑스선 거울(22)은, 기판(substrate)에 특정 두께 주기로 텅스텐 원소와 탄소 원소가 번갈아가면서 복수의 층으로 적층된 구조를 가지는 다층 거울인 것을 특징으로 한다.
In this case, the
본 발명에 따르면, 종래에는 두 개의 엑스선 발생 튜브를 이용하거나, 필터(filter)를 사용하여 준모토크로메틱 엑스선 즉, 넓은 에너지영역을 갖는 저에너지대역 엑스선과 고에너지대력 엑스선을 이용하였던 것에 비해, 한 개의 엑스선 발생 튜브를 이용하여 두 가지 이상의 좁은 에너지 영역을 갖는 모토크로메틱 엑스선을 얻을 수 있는 장점을 제공하고 있다.
According to the present invention, conventionally, two X-ray generating tubes are used, or a filter is used to provide a semi-motochromatic X-ray, i.e., a low energy band X-ray having a large energy region and a high energy X-ray. X-ray generating tube provides the advantage of obtaining motochromatic X-rays having two or more narrow energy regions.
도 1은 본 발명에 의한 이중의 단색 엑스선을 이용한 검사장치의 구성도.
도 2는 검사체를 구역별로 구분한 도면.
도 3은 본 발명에서 사용되는 다층 박막 거울의 개념도.
도 4는 본 발명에서 사용되는 다층 박막 거울의 개념도.
도 5는 광원부의 다색의 엑스선이 다층 박막 거울을 통과한 후에 단색의 엑스선만을 반사시키는 그래프.1 is a block diagram of an inspection apparatus using a double monochromatic X-ray according to the present invention.
2 is a diagram of the test object divided into zones.
3 is a conceptual diagram of a multilayer thin film mirror used in the present invention.
4 is a conceptual diagram of a multilayer thin film mirror used in the present invention.
5 is a graph reflecting only monochromatic X-rays after the multi-color X-rays of the light source portion pass through the multilayer thin-film mirror.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
다만, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 용어가 동일하더라도 표시하는 부분이 상이하면 도면 부호가 일치하지 않음을 미리 말해두는 바이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. Even if the terms are the same, it is to be noted that when the portions to be displayed differ, the reference signs do not coincide.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자 및 측정자와 같은 사용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.
도 1을 참조하여 본 발명은, 다색의(polychromatic) 엑스선을 발생하는 광원부(10)를 포함한다. 광원부(10)는 X-선 튜브 광원을 이용해서 X-선을 발생한다. 상기 광원부(10)는 광원 타겟의 재질에 따라, 그 재질의 고유한 특성방사선(특히, Kα 또는 Kβ )을 방출하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 1, the present invention includes a
X-선의 단색화에는 주로 모노크로메이터(monochromator)가 사용된다. 즉 광원에서 발생된 다색빔(polychromatic beam)은 모노크로메이터를 통과함으로써 사용자가 원하는 파장 또는 에너지를 가진 빔을 제외하고는 모두 제거되어 원하는 파장 또는 에너지만을 가진 X-선 만이 통과하게 되어 단색화 된다. Monochromators are mainly used for monochrome of X-rays. In other words, the polychromatic beam generated from the light source passes through the monochromator to remove all except the beam having the wavelength or energy desired by the user, so that only X-rays having only the desired wavelength or energy are passed.
다만, X-선 튜브로 된 광원에서 두 개의 실리콘(또는 게르마늄) 단결정으로 구성된 모노크로메이터가 사용되면 비록 단색화 정도는 높아지나 포톤 수의 감소로 실험종류 또는 응용에 따라 어려움이 발생할 수 있다.However, if a monochromator consisting of two silicon (or germanium) single crystals is used in an X-ray tube light source, although the degree of monochrome is increased, it may be difficult depending on the type of experiment or application due to the decrease in the number of photons.
따라서 본 발명에서는 포톤 수의 감소를 줄이기 위하여, 다시 말해 모노크로메이터의 X-선 반사율을 높이기 위하여, 실리콘(또는 게르마늄) 단결정 대신에 평면 다층박막 거울을 사용하는 것이 바람직하다. Therefore, in the present invention, it is preferable to use a planar multilayer thin film mirror instead of a silicon (or germanium) single crystal in order to reduce the decrease in the number of photons, that is, to increase the X-ray reflectance of the monochromator.
상기 광원부(10)로부터 발생되는 엑스선에 대하여 일정 각도 경사지고, 서로에 대해 평행하게 이격되어 제공되며, 다색의 엑스선을 단색의(monochromatic) 엑스선으로 반사시키는 제1 엑스선 거울(21) 및 제2 엑스선 거울(22)이 제공된다. The
본 명세서에서 엑스선에 대하여 일정 각도 경사진다는 의미는 X선 발생장치에서 발생되는 엑스선의 진행경로에 대하여 소정의 각도로 경사진다는 것으로서, 일반적으로는 도 1에 도시된 바와 같이 지면상의 y축방향에 대하여 소정의 각도가 경사진 것을 의미한다. In the present specification, the inclination of the predetermined angle with respect to the X-ray is inclined at a predetermined angle with respect to the traveling path of the X-ray generated by the X-ray generator, and generally, as shown in FIG. It means that a predetermined angle with respect to.
거울은 별도의 하우징(미도시)에 설치되어 있고, 하우징은 상하(Z축), 좌우(X축), 전후(Y축), 좌우기울어짐(θx), 전후기울어짐(θy) 및 시계방향 혹은 반시계방향 회전(θ)의 6축 자유도를 갖는 스테이지 상에 고정되는 것이 바람직하다. The mirror is installed in a separate housing (not shown), and the housing is vertically up and down (Z axis), left and right (X axis), front and rear (Y axis), right and left inclination (θx), back and forth inclination (θy) and clockwise direction. Or it is preferable to be fixed on the stage having six-axis degrees of freedom of counterclockwise rotation θ.
본 발명의 주요 특징 중의 하나는 제1 엑스선 거울(21) 및 제2 엑스선 거울(22)을 동시에 사용하는 것에 있다. 각 거울의 각도는 서로 독립적으로 설치될 수 있으나, 동일한 조건 상에서 결과를 얻기 위해서는 서로에 대하여 평행하게 제공되는 것이 바람직하다. One of the main features of the present invention is the simultaneous use of the
상기 제1 엑스선 거울(21)과 상기 제2 엑스선 거울(22)로부터 반사된 단색의 엑스선이 투과되는 영역에 제공되고, 검사체(100)를 각각의 단색의 엑스선 투과 영역을 순차적으로 통과시키는 이송부재(미도시)를 더 포함한다. A transport is provided in a region through which the monochromatic X-rays reflected from the
이송부재는 검사체를 이송시키기 위한 구조를 갖는 것으로서, 검사체를 고정시키는 지지부재를 광원부(10)의 엑스선 경로에 대하여 수직으로 이송시키는 부재인 것이 바람직하다. The conveying member has a structure for conveying the inspected object, and the conveying member is preferably a member for conveying a support member for fixing the inspected body perpendicularly to the X-ray path of the
본 발명의 주요 특징 중의 다른 하나는, 제1 엑스선 거울을 통과한 단색의 엑스선이 투과되는 영역(혹은 저에너지영역) 및 제2 엑스선 거울을 통과한 단색의 엑스선이 투과되는 영역(혹은 고에너지영역)을 순차적으로 검사체를 이송되도록 하는 것에 있다. Another one of the main features of the present invention is a region (or low energy region) through which the monochromatic X-ray passes through the first X-ray mirror and a region through which the monochromatic X-ray passes through the second X-ray mirror (or high energy region). In order to be transported to the specimen sequentially.
즉, 도 2를 참조하면, 검사체(100)는 검사 대상이 되는 영역이 각각 구분되어 있고, 제1 구역이 고에너지영역을 통과하면서 결과가 검출되고, 연이어서 저에너지 영역을 통과하면서 결과가 검출된다. 즉, 검사체(100)를 이송시킴으로서, 동일한 구역이 고에너지영역과 저에너지영역을 순차적으로 통과하게 됨으로서 한번의 촬영을 통해 두가지의 결과를 얻을 수 있게 되는 장점이 있다. That is, referring to FIG. 2, the
본 발명에서는 엑스선 거울을 2개 사용하였으나, 그 이상이 되어도 무방하다. In the present invention, two X-ray mirrors are used, but may be more than that.
상기 검사체(100)를 투과한 각각의 단색의 엑스선을 검출하는 제1 엑스선 검출기(31) 및 제2 엑스선 검출기(32)를 포함한다.
And a
상기 제1 엑스선 거울(21)은 다색의 엑스선을 저에너지대역의 단색의 엑스선으로 반사시키고, 상기 제2 엑스선 거울(22)은 다색의 엑스선을 고에너지대역의 단색의 엑스선으로 반사시키는 것을 특징으로 한다. The
본 발명에서 사용하는 엑스선 거울은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 다층 박막 거울인 것이 바람직하고, 다층 박막 거울의 적층 두께에 따라 도 5와 같이 다색의 엑스선이 조사되면 특정 에너지대역의 단색의 엑스선이 반사되어 나오게 된다. As shown in FIGS. 4 and 5, the X-ray mirror used in the present invention is preferably a multilayer thin film mirror, and when multi-color X-rays are irradiated as shown in FIG. 5 according to the stacking thickness of the multilayer thin film mirror, a single color of a specific energy band is used. Of X-rays will be reflected.
X-선이나 중성자용 도파관에 사용되는 다층박막 거울은 초미세 박막 증착이 가능한 코팅장치로 만들고 있다. 다층박막 거울은 경원소와 중원소가 번갈아 가면서 적층된 구조를 가지며 두께 주기(periodic thickness)는 대략 10nm 이하가 된다. Multilayer thin-film mirrors used in X-rays and neutron waveguides are made of a coating device capable of ultra-thin thin film deposition. The multilayer thin film mirror has a stacked structure in which light elements and heavy elements are alternately stacked, and the period thickness is approximately 10 nm or less.
여기에 사용되는 다층박막 거울은 서로 매우 정밀할 정도로 비슷하게 제조되어야 하고 또 두 다층박막 사이의 평행도도 매우 정밀하게 유지되어야 한다. 여기에 사용되는 다층박막 거울은 기판 위에 두 물질, 예컨대 원자번호가 높은 물질과 원자번호가 낮은 물질 층이 번갈아 증착되어 있는 구조로 되어 있으며, 두 물질의 층들이 하나의 짝을 이루며 대략 수 나노미터(통상 10nm 이하) 두께를 가지고 수십 층에서 수백 층으로 쌓아진다. 이 다층박막 거울은 주로 DC 마그네토론 스파터링 방법이나 이온빔 스파터링 방법에 의해 만들어진다.The multilayer thin film mirrors used here must be made very similarly to one another and the parallelism between the two multilayer thin films must be maintained very precisely. The multilayer thin-film mirror used here has a structure in which two layers of materials, for example, a high atomic number material and a low atomic number material, are alternately deposited on a substrate, and the layers of the two materials are paired and are approximately several nanometers long. Stacked from tens to hundreds of layers with thickness (typically 10 nm or less). This multilayer thin-film mirror is mainly made by the DC magnetronron spattering method or the ion beam spattering method.
도 4는 특정 크기(예컨대, 50mm×50mm)의 기판(Substrate)에 특정 두께 주기로 경원소와 중원소가 번갈아 가면서 N층(예컨대, 10∼100층)으로 적층된 구조를 가지는 다층박막 거울을 예시하고 있다.4 illustrates a multilayer thin film mirror having a structure in which light and heavy elements are alternately stacked in N layers (for example, 10 to 100 layers) on a substrate having a specific size (for example, 50 mm x 50 mm) in a specific thickness cycle. Doing.
이상적인 다층박막 거울은 균일한 두께 주기로 N층이 적층되어야 하지만, 실제로는 제조상의 공차 때문에 두께 주기가 달라질 수 있다. 즉, 경원소와 중원소가 번갈아 가면서 N층이 적층된 다층박막 거울은 좌측단 두께 주기와 우측단 두께 주기가 서로 다른 제조상 공차를 가지므로, 특정 평균 두께 주기를 갖도록 최적화할 필요가 있다. An ideal multilayer thin film mirror should have N layers stacked with uniform thickness cycles, but in practice the thickness cycles may vary due to manufacturing tolerances. That is, the multilayer thin film mirror in which the N layers are stacked while the light element and the heavy element are alternated has manufacturing tolerances in which the left end thickness cycle and the right end thickness cycle are different from each other, and thus, it is necessary to optimize them to have a specific average thickness cycle.
참고로, 상기 평면 다층박막 거울(220)의 다층박막은 주로 텅스텐/실리콘(W/Si), 텅스텐/카본(W/C), 백금/카본(Pt/C), 텅스텐/탄화붕소(W/B4C) 등이 많이 사용되고, 상기 평면 다층박막 거울의 크기는 검사체에 따라 달라질 수 있다. 상기 다층박막의 두께 주기와 총 층수 등은 사용하고자 하는 목적에 맞게 최적화할 필요가 있다.For reference, the multilayer thin film of the flat multilayer thin film mirror 220 is mainly tungsten / silicon (W / Si), tungsten / carbon (W / C), platinum / carbon (Pt / C), tungsten / boron carbide (W / B4C) and the like are widely used, and the size of the planar multilayer thin film mirror may vary depending on the test object. The thickness cycle and the total number of layers of the multilayer thin film need to be optimized according to the intended purpose.
X-선 광원에서 발생하는 특성방사선의 에너지에 따라 다르지만 각도는 통상 0.2도에서 1.2도 사이에 있게 된다. 예를 들어, 상기 평면 다층박막 거울의 실시예는 텅스텐(W)과 카본(C)으로 구성된 물질로 두께 주기 3.87nm, 총 층수 20, 브래그 각도 0.55도를 형성할 수 있다. 본 케이스의 경우에 가장 최상의 결과를 얻을 수 있었다. Depending on the energy of the characteristic radiation generated from the X-ray light source, the angle is usually between 0.2 and 1.2 degrees. For example, an embodiment of the planar multilayer thin film mirror may be formed of a material composed of tungsten (W) and carbon (C) to form a thickness period of 3.87 nm, a total number of layers of 20, and a Bragg angle of 0.55 degrees. The best results were obtained for this case.
본 발명에서는, 상기 제1 엑스선 거울(21) 및 상기 제2 엑스선 거울(22)은, 기판(substrate)에 특정 두께 주기로 텅스텐 원소와 탄소 원소가 번갈아가면서 복수의 층으로 적층된 구조를 가지는 다층 거울인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the
도 5은 상기 광원부에서 이용하는 X-선 튜브 광원 중, 몰리브덴(Mo) 타깃을 가진 X-선 튜브 광원에서 발생한 X-선의 에너지 스펙트럼 그래프로서, 넓은 영역에 걸쳐서 나타나는 제동복사와 피크로 나타나는 특성방사선들(예컨대, Kα, Kβ)을 보여주고 있다.FIG. 5 is an energy spectral graph of X-rays generated from an X-ray tube light source having a molybdenum (Mo) target among X-ray tube light sources used in the light source unit. FIG. (Eg, Kα, Kβ).
이러한 특성방사선들은 단색화 정도가 뛰어난 빔으로 X-선 튜브에 사용되는 타깃 물질에 따라서 발생하는 특성방사선의 에너지도 다르기 때문에, 본 발명에 따라 이 특성방사선만을 간단하게 뽑아내면 여러 응용분야에 적용할 수 있다. 특히 평면 다층박막 거울을 통해 단색화된 특성방사선은 고 해상도 분석 실험에서 백그라운드 노이즈(background noise)를 줄여 S/N비를 높이는 효과를 가져 올 수 있고, 고해상도 영상이 요구되는 영상시스템의 광원으로 사용되어 높은 음영비(contrast)를 가지는 영상 획득을 가능하게 할 수 있다.These characteristic radiations are excellent in monochromatic beams, and because the energy of characteristic radiations generated varies depending on the target material used in the X-ray tube, according to the present invention, simply extracting only these characteristic radiations can be applied to various applications. have. In particular, the characteristic radiation that is monochromatic through the planar multilayer thin-film mirror can increase the S / N ratio by reducing background noise in high resolution analysis experiments, and is used as a light source of an imaging system that requires high resolution images. It is possible to enable image acquisition having a high contrast ratio.
상기와 같은 광원부의 X-선 튜브 광원에 사용되는 금속 타깃은 얻고자 하는 특성방사선의 피크 에너지에 따라 다양하게 선택할 수 있다.The metal target used for the X-ray tube light source of the light source unit as described above may be variously selected according to the peak energy of the characteristic radiation to be obtained.
대표적인 금속 타깃은 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 등이 있다. X-선이 발생되는 크기는 대략 수십에서 수백 ㎛ 정도이다. 그리고 광원에서는 콘빔(cone beam) 형태로 X-선이 퍼지게 된다. Representative metal targets include copper (Cu), molybdenum (Mo), tungsten (W), and the like. X-rays generate about tens to hundreds of microns. In the light source, X-rays are spread in the form of a cone beam.
도 1을 참조하면 상기 광원부(10)로부터 발생하는 다색의 엑스선이 상기 제1 엑스선 거울(21)에만 입사하도록 폭이 형성된 제1 슬롯(51)과, 상기 광원부(10)로부터 발생하는 다색의 엑스선이 상기 제2 엑스선 거울(22)에만 입사하도록 폭이 형성된 제2 슬롯(52)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. Referring to FIG. 1, a
또한, 제1 슬롯(51)과 제2 슬롯(52)을 형성시키는 차폐부재(50)는 상기 슬롯들의 폭을 조절할 수 있도록 이동가능하도록 제공되는 것이 바람직하다. In addition, the
제1 엑스선 거울(21) 및 제2 엑스선 거울(22)을 반사조건에 따른 특정 각도로 정렬하는 방법을 설명한다. A method of aligning the
먼저 제1 엑스선 거울(21)을 설정 각도로 맞추고 상기 제1 엑스선 거울(21)의 한쪽 끝, 즉 도 1에 나타낸 바와 같이 광원 쪽에서 먼 선단을 상기 제1 슬릿(51)의 슬릿의 폭을 통과하는 엑스선 중 반사없이 통과하는 엑스선이 없도록 제2 엑스선 거울(21)을 이동시킨다. First, the
제2 엑스선 거울(21)의 설정 각도를 맞추고, 제2 엑스선 거울(21)의 광원 쪽에서 먼 선단을 상기 제2 슬릿(52)의 슬릿의 폭을 통과하는 엑스선 중 반사없이 통과하는 엑스선이 없도록 차폐부재를 조절하여 제2 슬릿(52)의 폭을 조절한다. A setting angle of the
차폐부재(50)는 두께 1mm 이상의 납판으로 구성되는 것이 바람직하다. The
상기한 바와 같은 X-선 튜브 광원은 유한한 크기(예컨대, 수십에서 수백 ㎛ 직경)를 가진다. 이 유한한 크기 때문에 상기 평면 다층박막 거울(220)에 반사된 X-선은 공간적으로 분산된다. 그러나, 슬릿의 폭, 거울의 각도, 광원과 상기 평면 다층박막 거울과 거리 등를 조절함으로써 공간적 분산을 조절할 수 있다.X-ray tube light sources as described above have a finite size (eg, tens to hundreds of micrometers in diameter). Because of this finite size, the X-rays reflected by the planar multilayer thin film mirror 220 are spatially dispersed. However, the spatial dispersion can be controlled by adjusting the width of the slit, the angle of the mirror, the distance between the light source and the planar multilayer thin film mirror.
본 발명은 상기와 같은 실시예에 의해 권리범위가 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적인 사상을 가지고 있다면 모두 본 발명의 권리범위에 해당된다고 볼 수 있으며, 본 발명은 특허청구범위에 의해 권리범위가 정해짐을 밝혀둔다.The present invention is not limited to the scope of the embodiments by the above embodiments, all having the technical spirit of the present invention can be seen to fall within the scope of the present invention, the present invention is the scope of the claims by the claims Note that is determined.
10 : 광원부, 21 : 제1 엑스선 거울, 22 : 제2 엑스선 거울, 31 : 제1 엑스선 검출기, 32 : 제2 엑스선 검출기, 100 : 검사체DESCRIPTION OF
Claims (3)
상기 광원부(10)로부터 발생되는 엑스선에 대하여 일정 각도 경사지고, 서로에 대해 평행하게 이격되어 제공되며, 다색의 엑스선을 단색의(monochromatic) 엑스선으로 반사시키는 제1 엑스선 거울(21) 및 제2 엑스선 거울(22)과,
상기 제1 엑스선 거울(21)과 상기 제2 엑스선 거울(22)로부터 반사된 단색의 엑스선이 투과되는 영역에 제공되고, 검사체(100)를 각각의 단색의 엑스선 투과 영역으로 순차적으로 통과시키는 이송부재와,
상기 검사체(100)를 투과한 각각의 단색의 엑스선을 검출하는 제1 엑스선 검출기(31) 및 제2 엑스선 검출기(32)를 포함하고,
상기 제1 엑스선 거울(21)은 다색의 엑스선을 저에너지대역의 단색의 엑스선으로 반사시키고, 상기 제2 엑스선 거울(22)은 다색의 엑스선을 고에너지대역의 단색의 엑스선으로 반사시키고,
상기 광원부(10)로부터 발생하는 다색의 엑스선이 상기 제1 엑스선 거울(21)에만 입사하도록 폭이 형성된 제1 슬롯(51)과,
상기 광원부(10)로부터 발생하는 다색의 엑스선이 상기 제2 엑스선 거울(22)에만 입사하도록 폭이 형성된 제2 슬롯(52)을 더 포함하는 단색광 이중 에너지 엑스선 발생장치.A single light source 10 for generating polychromatic X-rays,
The first X-ray mirror 21 and the second X-ray, which are inclined at a predetermined angle with respect to the X-rays generated from the light source unit 10 and are spaced apart from each other in parallel to each other, reflect the multicolored X-rays as monochromatic X-rays. With mirror 22,
A transport is provided in a region through which the monochromatic X-rays reflected from the first X-ray mirror 21 and the second X-ray mirror 22 are transmitted, and sequentially passes the test object 100 through each monochromatic X-ray transmission region. Absence,
It includes a first X-ray detector 31 and a second X-ray detector 32 for detecting each of the X-rays transmitted through the test object 100,
The first X-ray mirror 21 reflects the multi-color X-rays to a monochromatic X-ray of a low energy band, the second X-ray mirror 22 reflects the multi-color X-rays to a monochromatic X-ray of a high energy band,
A first slot 51 having a width such that the multi-color X-rays generated from the light source unit 10 are incident only on the first X-ray mirror 21;
And a second slot (52) having a width such that the multi-color X-rays generated from the light source unit (10) are incident only on the second X-ray mirror (22).
상기 제1 엑스선 거울(21) 및 상기 제2 엑스선 거울(22)은, 기판(substrate)에 특정 두께 주기로 텅스텐 원소와 탄소 원소가 번갈아가면서 복수의 층으로 적층된 구조를 가지는 다층 거울인,
단색광 이중 에너지 엑스선 발생장치.
The method according to claim 1,
The first X-ray mirror 21 and the second X-ray mirror 22 are multilayer mirrors having a structure in which a tungsten element and a carbon element are alternately stacked in a plurality of layers on a substrate at a specific thickness cycle.
Monochromatic dual energy X-ray generator.
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