KR20150113819A - X선 투과 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

[과제] 장치의 다운 타임을 저감할 수 있어, X선 검출기의 장기 수명화를 도모할 수 있는 X선 투과 검사 장치를 제공하는 것이다.
[해결 수단] 시료(S)에 대해 X선(X)을 조사하는 X선원(2)과, 시료에 대해 X선원과 반대측에 설치되고 시료를 투과한 X선을 검출하는 형광체(3b)를 이용한 검출기(3)와, 검출기의 검출면(3a)에 대향하여 배치되고 X선의 일부를 차폐하여 검출면 위에 X선의 차폐 영역(A1)을 부분적으로 형성하는 차폐 부재(4)와, 검출기에 대해 차폐 부재를 상대적으로 이동시켜 차폐 영역(A1)의 위치를 변경 가능한 부재 구동 기구(5)를 구비하고 있다.

Description

X선 투과 검사 장치{INSPECTION APPARATUS USING X-RAY PENETRATION}
본 발명은, 시료 중의 금속 이물 등을 검출 가능한 X선 투과 검사 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 시료 중의 금속 이물이나 두께 얼룩 등을 검출하기 위해, 시료에 X선을 조사하여 취득한 X선 투과상(像)에 의해 검사를 행하는 X선 투과 검사가 이용되고 있다. 이 X선 투과 검사에 이용하는 장치에서는, 띠형상의 시료에 대해 인 라인으로 검사할 때, 통상, 한 방향으로 흐르고 있는 제품(시료)을 사이에 두면서, X선을 발생시키는 X선 발생기와 X선을 검출하는 라인 센서가 대향하여 설치되어 있다.
예를 들어, 특허 문헌 1에서는, 복수대의 X선 발생기와, 복수대의 X선 검출기와, X선 발생기로부터 조사되는 X선이 다른 영역의 X선 검출기에 조사되지 않기 때문에 설치된 복수대의 조임 장치 또는 차폐판을 가진 X선 이물 검출 장치가 기재되어 있다.
일본국 특허 공개 2004-61479호 공보
상기 종래의 기술에는, 이하의 과제가 남아 있다.
즉, 종래의 X선 투과에 의한 이물 검출 장치에서는, 더욱 미소한 검출을 행하기 위해서는 공간 분해 능력을 높일 필요가 있어, 필연적으로 X선을 검출하는 센서(검출기)의 해상도를 올릴 필요가 발생한다. 센서의 해상도를 올린다고 하는 것은, 센서의 화소 사이즈를 작게 하는 것을 의미하는데, 센서의 화소 사이즈가 작아지면 그 화소 면적에 비례하여 화소에 입사하는 X선의 수가 저하해 버린다. X선의 수가 저하하면, X선 투과상의 노이즈가 차지하는 X선의 통계 변동의 비율이 커져, X선 투과상의 노이즈가 문제가 되어 버린다. 그로 인해, 통상은 X선 발생기의 출력의 개선 등에 의해, 입사하는 X선의 수 자체를 크게 하는 것을 생각할 수 있으나, 그렇게 하면 X선을 검출하는 센서 내의 형광체가 X선에 의해 빨리 열화해 버려, 요구되는 수명까지 성능을 유지할 수 없다고 하는 문제점이 있었다. 또, 센서가 열화해 버리면 센서 교환이나 X선 조사의 정지가 필요하여, 24시간 풀 가동이 요구되는 경우에서는, 장치의 다운 타임이 문제가 된다.
본 발명은, 상기 서술의 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 장치의 다운 타임을 저감할 수 있고, X선 검출기의 장기 수명화를 도모할 수 있는 X선 투과 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이하의 구성을 채용했다. 즉, 제1 발명에 따른 X선 투과 검사 장치는, 시료에 대해 X선을 조사하는 X선원(源)과, 상기 시료에 대해 상기 X선원과 반대측에 설치되고 상기 시료를 투과한 상기 X선을 검출하는 형광체를 이용한 검출기와, 상기 검출기의 검출면에 대향하여 배치되고 상기 X선의 일부를 차폐하여 상기 검출면 위에 상기 X선의 차폐 영역을 부분적으로 형성하는 차폐 부재와, 상기 검출기에 대해 상기 차폐 부재를 상대적으로 이동시켜 상기 차폐 영역의 위치를 변경 가능한 부재 구동 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
이 X선 투과 검사 장치에서는, X선의 일부를 차폐하여 검출면 위에 X선의 차폐 영역을 부분적으로 형성하는 차폐 부재와, 검출기에 대해 차폐 부재를 상대적으로 이동시켜 차폐 영역의 위치를 변경 가능한 부재 구동 기구를 구비하고 있으므로, 검출면에 있어서 X선이 조사되는 검출 영역과 차폐 영역을 시간마다 차폐 부재를 이동시켜 교체함으로써, 검출 영역을 사용하여 검사를 하고 있는 동안에, 차폐 영역의 형광체를 부활시킬 수 있다.
X선이 조사된 형광체는, 서서히 X선에 의한 발광 강도가 저하하여 감도가 낮아지는데, X선의 조사를 정지하면 아닐링 효과에 의해 발광 강도가 복구되는 것이 알려져 있다. 본 발명에서는, X선이 조사되는 검출 영역에서 형광체가 열화하여 발광 강도가 저하하더라도, 검출 영역과 차폐 영역을 부재 구동 기구에 의해 시간마다 교체함으로써, 열화한 형광체를 차폐 영역에서 아닐링하여, 발광 강도를 부활시킬 수 있다.
제2 발명에 따른 X선 투과 검사 장치는, 제1 발명에 있어서, 띠형상이 된 상기 시료를 연장 방향으로 이동 가능한 시료 이동 기구를 구비하고, 상기 검출기가 TDI 센서이며, 상기 부재 구동 기구가, 상기 검출기에 대해 상기 차폐 부재를 상기 시료의 연장 방향으로 상대적으로 이동 가능한 것을 특징으로 한다.
즉, 이 X선 투과 검사 장치에서는, 검출기가 TDI(Time Delay Integration) 센서이며, 부재 구동 기구가, 검출기에 대해 차폐 부재를 시료의 연장 방향으로 상대적으로 이동 가능하므로, 시료의 이동 방향으로 예를 들어 200~1000단(段)의 단수분을 적산하여 출력할 수 있는 TDI 센서에 의해, 감도를 단수배로 향상시킬 수 있음과 더불어, 형광체의 필요한 아닐링 시간에 맞추어 차폐 영역을 이동 방향에 있어서 단수로 구분하여 설정할 수 있다.
제3 발명에 따른 X선 투과 검사 장치는, 제1 또는 제2 발명에 있어서, 띠형상이 된 상기 시료를 연장 방향으로 이동 가능한 시료 이동 기구를 구비하고, 상기 검출기가 TDI 센서이며, 상기 검출면의 폭이 상기 시료의 폭보다 넓게 설정되고, 상기 부재 구동 기구가, 상기 검출기에 대해 상기 차폐 부재를 상기 시료의 연장 방향에 직교하는 방향으로 상대적으로 이동 가능한 것을 특징으로 한다.
즉, 이 X선 투과 검사 장치에서는, 검출면의 폭이 시료의 폭보다 넓게 설정되고, 부재 구동 기구가, 검출기에 대해 차폐 부재를 시료의 연장 방향에 직교하는 방향으로 상대적으로 이동 가능하므로, TDI 센서의 단수를 바꾸지 않고 차폐 영역을 이동시킬 수 있다.
제4 발명에 따른 X선 투과 검사 장치는, 제1 내지 제3 발명 중 어느 한 발명에 있어서, 상기 부재 구동 기구가 일정 시간마다 상기 차폐 영역의 위치를 변경하는 것을 특징으로 한다.
즉, 이 X선 투과 검사 장치에서는, 부재 구동 기구가 일정 시간마다 차폐 영역의 위치를 변경하므로, 자동적으로 또한 정기적으로 차폐 영역을 이동시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 이하의 효과가 발휘된다.
즉, 본 발명에 따른 X선 투과 검사 장치에 의하면, X선의 일부를 차폐하여 검출면 위에 X선의 차폐 영역을 부분적으로 형성하는 차폐 부재와, 검출기에 대해 차폐 부재를 상대적으로 이동시켜 차폐 영역의 위치를 변경 가능한 부재 구동 기구를 구비하고 있으므로, 검출면에 있어서 X선이 조사되는 검출 영역과 차폐 영역을 시간마다 차폐 부재를 이동시켜 교체함으로써, 차폐 영역에서 형광체의 발광 강도를 부활시킬 수 있다. 따라서, 24시간 풀 가동하는 장치에서도, 장치의 다운 타임을 저감할 수 있어, 검출기의 장기 수명화를 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 X선 투과 검사 장치의 제1 실시 형태를 도시하는 개략적인 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 X선 투과 검사 장치의 제2 실시 형태를 도시하는 개략적인 전체 구성도이다.
이하, 본 발명에 따른 X선 투과 검사 장치의 제1 실시 형태를, 도 1을 참조하면서 설명한다.
본 실시 형태의 X선 투과 검사 장치(1)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 띠형상이 된 시료(S)에 대해 X선(X)을 조사하는 X선원(2)과, 시료(S)에 대해 X선원(2)과 반대측에 설치되고 시료(S)를 투과한 X선(X)을 검출하는 형광체(3b)를 이용한 검출기(3)와, 검출기(3)의 검출면(3a)에 대향하여 배치되고 X선(X)의 일부를 차폐하여 검출면(3a) 위에 X선(X)의 차폐 영역(A1)을 부분적으로 형성하는 차폐 부재(4)와, 검출기(3)에 대해 차폐 부재(4)를 상대적으로 이동시켜 차폐 영역(A1)의 위치를 변경 가능한 부재 구동 기구(5)와, 시료(S)를 연장 방향으로 이동 가능한 시료 이동 기구(6)를 구비하고 있다.
또, 이 X선 투과 검사 장치(1)는, 검출기(3)를 제어하여 수광한 X선(X)에 대응한 이물을 검출하는 제어부(C)를 구비하고 있다.
상기 시료(S)는, 예를 들어 띠형상으로 형성된 Li이온 배터리용의 재료나 의약품계에 이용되는 재료이다.
상기 X선원(2)은, X선을 조사 가능한 X선 관구로서, 관구 내의 필라멘트(음극)로부터 발생한 열전자가 필라멘트(음극)와 타겟(양극)의 사이에 인가된 전압에 의해 가속되고 타겟의 W(텅스텐), Mo(몰리브덴), Cr(크롬) 등에 충돌하여 발생한 X선(X)을 베릴륨 박 등의 창으로부터 출사하는 것이다.
상기 검출기(3)는 TDI(Time Delay Integration) 센서이다. 이 TDI 센서는, 검출면(3a)에 배치된 형광체(3b)와, 형광체(3b) 아래에 복수의 광섬유를 이차원적으로 종횡으로 복수열 줄지어 배치한 FOP(파이버옵틱스 플레이트)(3c)와, FOP(3c) 아래에 배치된 Si수광 소자(3d)를 구비하고, 라인 센서를 복수열 줄지은 구성을 가지고 있다. 예를 들어, 시료(S)의 전송 방향에 200~1000단의 단위 라인 센서가 줄지어 TDI 센서(검출기(3))가 구성되어 있다.
이 TDI 센서에서는, CsI(요오드화세슘), GOS(가돌리늄 옥시황화물) 또는 YAG(이트륨·알루미늄·가닛) 등의 형광체(3b)가 이용되고 있다.
상기 제어부(C)는, 상기 각 기구, X선원(2) 및 검출기(3) 등에 접속되어, 이들을 제어하는 CPU 등으로 구성된 컴퓨터이다.
이 제어부(C)는, TDI 센서(검출기(3))의 전하 전송의 방향 및 속도를 시료(S)의 이동 방향 및 속도에 맞춤과 더불어, 차폐 부재(4)로 차폐된 차폐 영역(A1) 이외의 영역(검출 영역(A2))에 따라 TDI 센서가 수광한 X선(X)의 휘도값을 적산하는 기능을 가지고 있다. 즉, 제어부(C)는, 시료(S)의 속도(VS)에 대해 TDI 센서(검출기(3))의 검출 영역(A2)에 있어서의 전하 전송의 속도(전송 스피드)(VTDI)를 같게 설정하여, 시료(S)의 흐름과 TDI 센서의 적산 처리를 동기시켜 제어하고 있다.
상기 차폐 부재(4)는, X선(X)을 투과시키지 않는 재료로 형성된 판형상 부재이며, 예를 들어 Pb(납), W(텅스텐), SUS(스테인리스) 등의 재료가 이용된다.
상기 부재 구동 기구(5)는, 검출기(3)에 대해 차폐 부재(4)를 시료(S)의 연장 방향으로 상대적으로 이동 가능한 모터 등이다.
또, 부재 구동 기구(5)는, 일정 시간마다 차폐 영역(A1)의 위치를 변경하는 기능을 가지고 있다. 예를 들어, 부재 구동 기구(5)는, 차폐 영역(A1)의 변경을 하루 간격 또는 1개월 간격 등의 시간 간격으로 자동적으로 행하도록 설정 가능하다.
상기 시료 이동 기구(6)는, 띠형상의 시료(S)를 롤·to·롤 방식으로 연장 방향으로 이동시키는 적어도 한 쌍의 롤러(6a)를 구비하고 있다. 즉, 서로 평행하게 배치된 한 쌍의 롤러(6a)에 시료(S)가 걸쳐 놓여져, 롤러(6a)를 회전 구동함으로써, 시료(S)가 한 방향으로 이동된다. 또한, 상기 X선원(2), 차폐 부재(4) 및 검출기(3)는, 한 쌍의 롤러(6a)의 사이의 영역에 설치되어 있다.
또한, 도 중의 화살표 Y1은, 시료(S)의 이동 방향이고, 화살표 Y2는, 차폐 부재(4)의 이동 방향이며, 화살표 Y3은, TDI 센서(검출기(3))의 TDI 구동 방향이다.
이와 같이 본 실시 형태의 X선 투과 검사 장치(1)에서는, X선(X)의 일부를 차폐하여 검출면(3a) 위에 X선(X)의 차폐 영역(A1)을 부분적으로 형성하는 차폐 부재(4)와, 검출기(3)에 대해 차폐 부재(4)를 상대적으로 이동시켜 차폐 영역(A1)의 위치를 변경 가능한 부재 구동 기구(5)를 구비하고 있으므로, 검출면(3a)에 있어서 X선(X)이 조사되는 검출 영역(A2)과 차폐 영역(A1)을 시간마다 차폐 부재(4)를 이동시켜 교체함으로써, 검출 영역(A2)을 사용하여 검사를 하고 있는 동안에, 차폐 영역(A1)의 형광체(3b)를 부활시킬 수 있다.
즉, X선(X)이 조사되는 검출 영역(A2)에서 형광체(3b)가 열화하여 발광 강도가 저하하더라도, 검출 영역(A2)과 차폐 영역(A1)을 부재 구동 기구(5)에 의해 시간마다 교체함으로써, 열화한 형광체(3b)를 차폐 영역(A1)에서 아닐링하여, 발광 강도를 부활시킬 수 있다.
또, 검출기(3)가 TDI 센서이며, 부재 구동 기구(5)가, 차폐 부재(4)를 시료(S)의 연장 방향으로 이동 가능하므로, 시료(S)의 이동 방향으로 예를 들어 200~1000단의 단수 분을 적산하여 출력할 수 있는 TDI 센서에 의해, 감도를 단수배로 향상시킬 수 있음과 더불어, 형광체(3b)의 필요한 아닐링 시간에 맞추어 차폐 영역(A1)을 이동 방향에 있어서 단수로 구분하여 설정할 수 있다.
또한, 부재 구동 기구(5)가, 일정 시간마다 차폐 영역(A1)의 위치를 변경하므로, 자동적으로 또한 정기적으로 차폐 영역(A1)을 이동시킬 수 있다.
다음에, 본 발명에 따른 X선 투과 검사 장치의 제2 실시 형태에 대해, 도 2를 참조하여 이하에 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태의 설명에 있어서, 상기 실시 형태에 있어서 설명한 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명은 생략한다.
제2 실시 형태와 제1 실시 형태의 상이한 점은, 제1 실시 형태에서는, 부재 구동 기구(5)가, 차폐 부재(4)를 시료(S)의 연장 방향으로 이동시키고 있는데, 제2 실시 형태의 X선 투과 검사 장치(21)에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 검출면(3a)의 폭이, 시료(S)의 폭보다 넓게 설정되고, 부재 구동 기구(25)가, 차폐 부재(4)를 시료(S)의 연장 방향에 직교하는 방향으로 상대적으로 이동 가능한 점이다.
즉, 제2 실시 형태에서는, 부재 구동 기구(25)가, 검출기(3)와 차폐 부재(4)를 시료(S)의 연장 방향에 직교하는 방향으로 서로 이동 가능하고, 항상 시료(S)의 바로 아래에 검출 영역(A2)이 배치되도록 설정함과 더불어 시료(S)의 바로 아래로부터 벗어난 부분에 차폐 영역(A1)이 배치되도록, 검출기(3)와 차폐 부재(4)를 이동시킨다. 이 경우, 차폐 영역(A1)을 이동시키더라도 시료(S)의 이동 방향에 있어서 항상 TDI 센서의 단수가 변하지 않는다.
이와 같이 제2 실시 형태의 X선 투과 검사 장치(21)에서는, 검출면(3a)의 폭이, 시료(S)의 폭보다 넓게 설정되고, 부재 구동 기구(5)가, 검출기(3)에 대해 차폐 부재(4)를 시료(S)의 연장 방향에 직교하는 방향으로 상대적으로 이동 가능하므로, TDI 센서의 단수를 바꾸지 않고 차폐 영역(A1)을 이동시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지의 변경을 더하는 것이 가능하다.
예를 들어, 상기 제 1 실시 형태에서는, 부재 구동 기구가 차폐 부재만을 이동시켰는데, 검출기측만 또는 차폐 부재 및 검출기의 양쪽 모두를 이동시켜 차폐 부재에 대한 검출기의 위치를 상대적으로 바꾸어도 상관없다.
1, 21…X선 투과 검사 장치, 2…X선원, 3…검출기, 3a…검출기의 검출면, 3b
…형광체, 4…차폐 부재, 5, 25…부재 구동 기구, 6…시료 이동 기구, A1…차폐 영역, A2…검출 영역, S…시료, X…X선

Claims (4)

  1. 시료에 대해 X선을 조사하는 X선원(源)과,
    상기 시료에 대해 상기 X선원과 반대측에 설치되고 상기 시료를 투과한 상기 X선을 검출하는 형광체를 이용한 검출기와,
    상기 검출기의 검출면에 대향하여 배치되고 상기 X선의 일부를 차폐하여 상기 검출면 위에 상기 X선의 차폐 영역을 부분적으로 형성하는 차폐 부재와,
    상기 검출기에 대해 상기 차폐 부재를 상대적으로 이동시켜 상기 차폐 영역의 위치를 변경 가능한 부재 구동 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 X선 투과 검사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    띠형상으로 된 상기 시료를 연장 방향으로 이동 가능한 시료 이동 기구를 구비하고,
    상기 검출기가 TDI 센서이며,
    상기 부재 구동 기구가, 상기 검출기에 대해 상기 차폐 부재를 상기 시료의 연장 방향으로 상대적으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 X선 투과 검사 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    띠형상으로 된 상기 시료를 연장 방향으로 이동 가능한 시료 이동 기구를 구비하고,
    상기 검출기가 TDI 센서이며,
    상기 검출면의 폭이 상기 시료의 폭보다 넓게 설정되고,
    상기 부재 구동 기구가, 상기 검출기에 대해 상기 차폐 부재를 상기 시료의 연장 방향에 직교하는 방향으로 상대적으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 X선 투과 검사 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부재 구동 기구가 일정 시간마다 상기 차폐 영역의 위치를 변경하는 것을 특징으로 하는 X선 투과 검사 장치.
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