TWI427667B - X-ray tube and non-destructive inspection device - Google Patents

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TWI427667B
TWI427667B TW095136933A TW95136933A TWI427667B TW I427667 B TWI427667 B TW I427667B TW 095136933 A TW095136933 A TW 095136933A TW 95136933 A TW95136933 A TW 95136933A TW I427667 B TWI427667 B TW I427667B
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Tutomu Inazuru
Tomoyuki Okada
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Hamamatsu Photonics Kk
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Description

X射線管及非破壞檢查裝置
本發明是關於由X射線射出窗取出X射線之X射線管及非破壞檢查裝置。
X射線為對物體透過性良好之電磁波，多數使用於物體的內部構造之非破壞、非接觸觀察。X射線管，通常是將由電子槍所射出的電子射入標靶，產生X射線。X射線管是如專利文獻1所記載，電子槍安裝於收容成為陽極的標靶之管狀構件。由電子槍所射出的電子是射入標靶，由標靶產生X射線。X射線是透過收容標靶的管狀構件之管軸線上的X射線射出窗，照射至外部的試料。透過試料之X射線，作為放大透視圖像，以各種X射線圖像成像裝置予以成像。
專利文獻1：美國專利第5,077,771號說明書
使用X射線之放大透視圖像的非破壞檢查，作為確認安裝於各種電子電路基板的零件之接合狀態的方法為有效的。伴隨著電路基板的小型化，所欲安裝之零件高密度化，故期望進行放大率更高之放大透視圖像之成像。又，為了確認安裝於這種電路基板的錫球之接合狀態，對錫球 由傾斜預定角度的位置所成像之放大透視圖像，能夠立體地觀看到錫球，故理想。由這種傾斜的位置成像之放大透視圖像是藉由對X射線管，相對地使電路基板傾斜予以成像，或將X射線圖像成像裝置由X射線管的正上方偏移進行成像而能獲得，但在為了提高放大透視圖像之放大率上，後者較理想。
但，為了將X射線圖像成像裝置由X射線管的正上方偏移進行成像，必須增大由X射線管所照射的X射線之照射角度，在以往的X射線管，為了增大X射線的照射角度，需要增大X射線射出窗的直徑，當X射線射出窗的直徑變大時，會有所需以上的X射線由X射線管照射出來。於是，進一步需要防止不必要之X射線的洩漏之設備，容易造成成本上升。
本發明是有鑒於前述問題而開發完成之發明，其目的是在於提供能夠提高對試料由斜向照射X射線所獲得之放大透視圖像之放大率，並且能夠防止不必要的X射線之洩漏的X射線管及非破壞檢查裝置。
為了解決以上的課題，本發明之X射線管，是具備：管狀的陽極收容部；配置於陽極收容部內之陽極；及使由電子槍所射出的電子射入至陽極之標靶，產生X射線，將該X射線取出用之X射線射出窗，陽極是沿著陽極收容部的管軸線配置，在設置於陽極 收容部的端部之封塞部，X射線射出窗對陽極收容部的管軸線偏移地設置著。
在此X射線管，X射線由對陽極收容部的管軸線偏移地設置之X射線射出窗取出。因此，即使成為試料之電路基板等不傾斜，也可對試料，使X射線由斜向照射，能夠提高對試料由傾斜所成像之放大透視圖像的放大率。又，在此X射線管，藉由對陽極收容部的管軸線，使X射線射出窗偏移，可將利用X射線相機等的X射線圖像成像裝置之傾斜觀察予以最適當化，作成對X射線射出窗傾斜觀察時所必須充分之大小即可，因此即使X射線射出窗小即可達成，能夠防止必要以上的X射線洩漏。且，當X射線射出窗變小時，變得較不需要提高X射線射出窗之強度，能夠將X射線射出窗做薄，可使X射線之透過效率提昇，因此能夠進行鮮明的放大透視圖像之成像。且，當X射線射出窗小且薄時，異物混入至X射線射出窗的窗材之比率變低，可使成品率變得良好，減輕製造成本。
又，電子槍被安裝於設置在陽極收容部的管軸線的周圍之周壁，X射線射出窗對管軸線朝電子槍側偏移為佳。如此，當使X射線射出窗朝電子槍側偏移時，則能夠由X射線射出窗取出照射線量大的X射線，變得容易進行鮮明之放大透視圖像之成像。
又，X射線射出窗是在封塞部設置複數個為佳。藉由設置複數個X射線射出窗，能夠對試料進行由複數個不同的傾斜方向之放大透視圖像之成像，在進行試料檢查之 際，能夠由更加理想的方向進行放大透視圖像之成像。
又，電子槍被收容於固定在陽極收容部的管狀電子槍收容部，電子槍收容部之管軸線是與陽極收容部的管軸線呈正交，X射線射出窗是在由包含陽極收容部的管軸線與電子槍收容部的管軸線之面偏移的位置具有中心為佳。如此，當X射線射出窗的中心位在由包含陽極收容部的管軸線與電子槍收容部的管軸線之面偏移的位置時，例如，即使將成為試料的電路基板接近X射線射出窗地傾斜，電子槍收容部也不容易造成阻礙。因此，容易使成為試料之電路基板接近X射線射出窗，可提升放大透視圖像之放大率。
又，電子槍被收容於固定在陽極收容部的管狀電子槍收容部，電子槍收容部之管軸線與陽極收容部的管軸線交叉，且以電子槍收容部的管軸線與陽極收容部的管軸線所形成之陽極側夾角為銳角，X射線射出窗是在包含陽極收容部的管軸線與電子槍收容部的管軸線之面上具有中心為佳。如此，當電子槍收容部的管軸線與陽極收容部的管軸線之間的夾角成為銳角時，例如即使將成為試料的電路基板接近X射線射出窗地傾斜，也由於電子槍收容部對陽極收容部傾斜，故不易造成阻礙。因此，容易使成為試料之電路基板接近X射線射出窗，可提升放大透視圖像之放大率。
又，在上述封塞部，設有：對陽極收容部的管軸線偏移地設置之X射線射出窗；與在陽極收容部的管軸線上具 有中心的X射線中央射出窗為佳。藉此，除了可對試料進行由斜向之成像以外，並且亦可藉由X射線中央射出窗由正上方進行成像。且亦可適用於僅對根據由正上方成像的放大透視圖像推測到需要進行再檢查之試料進行傾斜成像之檢查方法，使得檢查方法之變化變廣，能選擇更有效果之檢查方法。
又，本發明之非破壞檢查裝置，是具備：使由電子槍射出的電子射入至配置於管狀陽極收容部內的陽極之標靶，產生X射線，將該X射線由X射線射出窗取出之X射線管；及將由X射線管取出並透過試料之前述X射線予以成像之X射線圖像成像裝置，標靶配置於陽極收容部之管軸線上，在設置於陽極收容部的端部之封塞部，X射線射出窗是對陽極收容部的管軸線偏移地設置著。
在此非破壞檢查裝置，X射線由對陽極收容部的管軸線偏移設置之X射線射出窗取出，而透過試料之X射線以X射線圖像成像裝置予以成像。因此，即使成為試料之電路基板等傾斜，也能對試料，使X射線由斜向照射，能夠提高對試料由傾斜所成像之放大透視圖像的放大率。又，在此非破壞檢查裝置，由於藉由使X射線射出窗對陽極收容部的管軸線偏移，以增大X射線之照射角度，故X射線射出窗小即可達成，能夠防止在由斜向使試料成像之際所必要以上之X射線洩漏。且，當X射線射出窗變小時，變得較不需要增加X射線射出窗之強度，能夠將X 射線射出窗做薄，可提升X射線之透過效率，使得能夠進行鮮明之放大透視圖像之成像。且，當X射線射出窗小且薄時，異物混入至X射線射出窗的窗材之比率變低，可使成品率變得良好，減輕製造成本。
能夠提高對試料由斜向照射X射線所獲得之放大透視圖像之放大率，並且能夠防止不必要的X射線之洩漏。
以下，參照圖面，說明關於本發明之X射線管的實施形態。
〔第1實施形態〕
如圖1~圖4所示，第1實施形態之X射線管1A為密封型的X射線管。X射線管1A具有由玻璃所構成的大致呈圓筒狀之電子管2。電子管2之管軸線C1方向的一端，被縮徑成封閉開口，延伸於管軸線C1上之圓柱狀銅製陽極本體部3之基端部3a是在使其一部分由電子管2露出之狀態下固定於電子管2的一端。在電子管2之另一端，熔設有金屬製環構件4。以下，將電子管2之管軸線C1方向的一端側作為「下」，將另一端側作為「上」，進行說明。
在環構件4的上端，形成有突緣4a，突緣4a是抵接 熔接於大致呈圓筒狀頭部5之下端。頭部5為不銹鋼製，在頭部5的下端，設有供環構件4的突緣4a熔接之環狀平坦部5a。在平坦部5a的內側，設有嵌合於環構件4之環狀凸狀部5b，在凸狀部5b之內側，設有插入至電子管2內的圓筒部5c。當環構件4被熔接於頭部5，而電子管2被固定於頭部5時，則成為具有共通的管軸線C1之管狀真空外圍器本體6。
在頭部5的內部，配置有陽極本體部3之前端部3b。在此前端部3b，與後述的電子槍17側相對面地，形成有斜切陽極本體部3之傾斜面3c。在傾斜面3c，埋設有由鎢所構成之圓板狀標靶9。標靶9的電子射入面試與傾斜面3c大致呈平行。由陽極本體部3與標靶9所構成之陽極8是被收容於作為陽極收容部之真空外圍器本體6。
在頭部5，以管軸線C1為中心設置周壁，在此周壁，設有突緣部5d。在較突緣部5d更上端側，在周壁形成有延伸於管軸線C1方向之平面部5e，在平面部5e形成有圓形的貫通孔5f。管狀的電子槍收容部10之一方的端部熔接在平面部5e。在此一方的端部，設有縮徑並突出之圓筒狀嵌合部10a。此嵌合部10a被嵌入於頭部5之貫通孔5f，將電子槍收容部10予以定位。在頭部5內的陽極8側之嵌合部10a的前端，形成有圓形之孔10b。此孔10b的中心位於電子槍收容部10之管軸線C2上，電子槍收容部10之管軸線C2是與真空外圍器本體6之管軸線C1正交。在真空外圍器本體6之頭部5，熔接著電子槍收 容部10，以真空外圍器本體6與電子槍收容部10構成真空外圍器11。再者，在頭部5之周壁，形成有用來將真空外圍器11內做成真空之排氣孔5h，排氣管5j插入於排氣孔5h而固定於周壁。
在電子槍收容部10固定有封住(stem)基板10c，以封住設置於電子槍收容部10的另一方端部之開口。在封住基板10c固定有複數個封住銷(stem pin)12。在電子槍收容部10內，電子槍17可通電地固定於封住銷12。即，電子槍17經由封住銷12固定於電子槍收容部10，該電子槍收容部10固定於頭部5之周壁。當電子槍17之加熱器(未圖示)被加熱時，則產生電子，該電子通過孔10b射出至頭部5內。
在頭部5內，因陽極8之標靶9被配置成成為在管軸線C1上，而埋設有標靶9之傾斜面3c配置成與孔10b相對向，所以由孔10b所射出之電子射入標靶9，由標靶9產生X射線。
進一步，在頭部5之上端部，一體成形有封塞部5g。在此封塞部5g，以與標靶9之電子射入面相對面，且與管軸線C1交叉的方式，設置由Be材所構成之圓形的X射線射出窗18。X射線射出窗18之厚度為0.15mm左右。在標靶9所產生之X射線透過X射線射出窗18，取出至外部。
如圖3及圖4所示，X射線射出窗18之中心18a被配置於包含真空外圍器本體6的管軸線C1與電子槍收容 部10的管軸線C2之基準面A1上。又，X射線射出窗18之中心18a對管軸線C1朝電子槍17側偏移。再者，「對管軸線朝電子槍側」是指比起通過管軸線C1而與基準面A1正交的面A2更靠近電子槍17之側。
其次，參照圖5，說明關於組裝有X射線管1A之非破壞檢查裝置19。非破壞檢查裝置19具備作為X射線成像裝置之X射線相機20。X射線成像裝置，可為X射線影像增強器，亦可為具有閃爍器、與對來自於該閃爍器的閃爍光具有感度的成像裝置(例如CCD相機)者，亦可為使用將例如碲化鎘(CdTe)或非晶質硒等的X射線直接變換成電荷的半導體者。在此X射線相機20與X射線管1A的X射線射出窗18之間，配置有成為試料之電路基板B。電路基板B是藉由試料用操縱器21可朝水平方向移動地加以保持著。試料用操縱器21連接於試料移動用驅動電路22。試料移動用驅動電路22是連接於具備CPU、RAM、ROM等所構成之控制單元23。試料移動用驅動電路22因應由控制單元23所輸入的訊號，來驅動控制試料用操縱器21，將電路基板B移動至由X射線管1A所射出的X射線可透過之位置。
X射線相機20是對電路基板B分離著預定距離而配置著，藉由X射線相機用操縱器24追隨X射線管的移動。X射線相機用操縱器24是連接於X射線相機移動用驅動電路25。X射線相機移動用驅動電路25連接於控制單元23。X射線相機移動用驅動電路25因應由控制單元 23所輸入之訊號，驅動控制X射線相機用操縱器24，使X射線相機20移動至可進行電路基板B的放大透視圖像之成像的位置。
在X射線相機20，連接著：對透過電路基板B之X射線，實施預定的圖像處理，再作為影像訊號予以輸出之圖像處理裝置26。此圖像處理裝置26連接於監視器裝置27。在監視器裝置27，設有呈現出作為X射線相機20的輸出之電路基板B的放大透視圖像之顯示器27a。
進一步，根據設置於監視器裝置27的操作部27b之操作，驅動試料用操縱器21使電路基板B移動至期望位置用之訊號被控制單元23輸出，進一步將X射線相機用操縱器24使使X射線相機20進行電路基板B的期望位置之放大透視圖像的成像用之訊號被控制單元23輸出。
控制單元23被連接於X射線管控制器28。X射線管控制器28連接於X射線管1A之電子槍17。又，X射線管控制器28亦連接於高壓電源7，對高壓電源7，賦予朝X射線管1A的陽極8施加期望之電壓的指令。如此，X射線管控制器28根據來自於控制單元23的控制訊號，控制在X射線管1A所產生之X射線。
其次，說明關於非破壞檢查裝置19之動作。當操作操作部27b開始進行非破壞檢查時，根據來自於控制單元23之控制訊號，驅動控制X射線相機用操縱器24及試料用操縱器21，使X射線相機20及電路基板B移動至預定位置。在開始進行非破壞檢查之前，預先根據來自於控制 單元23之控制訊號，使X射線管控制器28作動，進行X射線管1A之動作準備。然後，當開始進行非破壞檢查時，根據來自於控制單元23之控制訊號，使X射線管控制器28作動，而由電子槍17射出之電子藉由頭部5內之電場適當地射入至標靶9，藉此產生X射線。此X射線由X射線射出窗18被取出，照射至電路基板B。
如圖3所示，X射線射出窗18對配置有標靶9的真空外圍器本體6之管軸線C1，朝電子槍17側偏移。因此，由X射線射出窗18所取出之X射線在電子槍17側，照射範圍變廣。例如，電子槍17側之X射線照射角度α是45°~75°的範圍內。
如圖6所示，安裝於電路基板B上之IC晶片T的錫球(BGA)S之接合狀態，一般以X射線相機20由斜向觀察，能夠做充分的確認為眾所皆知。這種由斜向之觀察，需要利用以等間隔排列之錫球S不會相互地重疊之角度來透視。因此，在將電路基板B配置成與管軸線C1正交之情況時，考量錫球S之間隔，觀察角度β是45°~75°左右為佳。
在藉由X射線相機20由斜向觀察錫球S之情況時，如圖7(A)所示，錫球S被呈立體地呈現出來。在此情況，根據濃淡的對比，錫球S之接合部位Sa的銲錫洩漏被鮮明地顯示出來。再者，圖7(A)之錫球S為顯示正常狀態，圖7(B)之錫球S1為顯示不良狀態。另外，如圖7(C)所示，在將X射線相機20配置於真空外圍器本 體6之管軸線C1的情況時，錫球S、S1的接合部位成為錫球S、S1之影子，不易看見。如此，利用X射線相機20之斜向觀察能夠正確地檢測出銲錫洩漏，可提高檢查精度。
在本實施形態之X射線管1A，設有對真空外圍器本體6的管軸線C1偏移之X射線射出窗18，由這種配置的X射線射出窗18取出X射線，故能夠容易進行亦用X射線相機20之斜向觀察。其結果，容易使電路基板B接近X射線射出窗18，可容易提高放大透視圖像之放大率。再者，以往，當將X射線相機20配置於管軸線C1時，則如前所述，無法獲得立體圖像，而需要傾斜電路基板B，但在此情況，不易使電路基板B接近X射線射出窗，不容易提高放大率。
進一步在X射線管1A，因藉由對真空外圍器本體6的管軸線C1使X射線射出窗18偏移，來將利用X射線相機20之斜向觀察予以最適當化，將X射線射出窗18作成進行斜向觀察所必要充分之大小即可，所以X射線射出窗18小即可達成，能夠防止必要以上之X射線洩漏。進一步，當X射線射出窗變小時，變得較不需要提高X射線射出窗之強度，能夠將X射線射出窗做薄，可使X射線之透過效率提昇，因此能夠進行鮮明的放大透視圖像之成像。且，當X射線射出窗小且薄時，異物混入至X射線射出窗的窗材之比率變低，可使成品率變得良好，減輕製造成本。再者，在X射線管1A，由於X射線射出窗18 以與管軸線C1交叉地配置，故除了可對電路基板B進行由斜向之成像以外，尚可藉由從X射線射出窗18所取出之X射線，將電路基板B由正上方進行成像。
又，取出X射線之X射線射出窗18對電子槍17側偏移，故能夠由X射線射出窗18取出照射線量大之X射線，變得容易進行鮮明之放大透視圖像的成像。
〔第2實施形態〕
參照圖8，說明關於第2實施形態之X射線管1B。此X射線管1B是具有適合於使電路基板B傾斜以獲得錫球S之放大立體圖像的結構。圖8(A)為由X射線射出窗側觀看X射線管之平面圖，(B)為由電子槍側觀看X射線管之背面圖。再者，在第2實施形態之X射線管1B，針對與X射線管1A相同或同等構造，賦予相同符號，並省略其說明。
如圖8(A)所示，X射線射出窗29為圓形，與管軸線C1交叉。又，X射線射出窗29之中心29a是朝橫向偏移使得由基準面A1偏離，且配置於通過管軸線C1而與基準面A1正交之面A2上。當設置這樣的X射線射出窗29時，如圖8(B)所示，X射線射出窗29之中心29a由電子槍17側偏離，使得電子槍收容部10不會造成阻礙，能夠使電路基板B傾斜成接近X射線射出窗29。其結果，能使電路基板B更接近X射線射出窗29，可提升放大透視圖像之放大率。再者，在X射線管1B，由於X射線射 出窗29配置成與管軸線C1交叉，故除了可對電路基板B進行由斜向之成像以外，尚可藉由從X射線射出窗29所取出之X射線，將電路基板B由正上方進行成像。
〔第3實施形態〕
參照圖9~11，說明關於第3實施形態之X射線管1C。此X射線管1C是具有適合於使電路基板B傾斜以獲得錫球S之放大立體圖像的結構。圖9為X射線管之斷面圖，圖10為由X射線射出窗側觀看X射線管之平面圖，圖11為顯示電子槍收容部附近之側面圖。再者，在第3實施形態之X射線管1C，針對與X射線管1A相同或同等構造，賦予相同符號，並省略其說明。
真空外圍器本體30之頭部31大致呈圓筒狀，在下端部，經由環構件4固定著電子管2。電子管2之下端部保持著陽極本體部3之基端部3a。陽極本體部3之前端部3b配置於頭部31內，在形成於前端部3b之傾斜面3c，埋設有標靶9。
在頭部31的上端部，一體形成有封塞部31a，在封塞部31a，以與管軸線C4交叉的方式設有圓形X射線射出窗32。如圖10所示，X射線射出窗32之中心32a位於包含真空外圍器本體30的管軸線C4與電子槍收容部10的管軸線C5之基準面A3上，對管軸線C4朝電子槍17側偏移地設置著。
如圖9所示，在頭部31之周壁，形成有由內側朝外 側向斜下方傾斜般之圓形貫通孔31b。管狀之電子槍收容部33嵌入至此貫通孔31b。電子槍收容部33被熔接於頭部31。在電子槍收容部33之前端，形成有圓形孔33a。孔33a之中心位於電子槍收容部33之管軸線C5上。電子槍收容部33之管軸線C5是與真空外圍器本體30之管軸線C4交叉。以電子槍收容部33的管軸線C5與真空外圍器本體30的管軸線C4所形成的陽極8側之夾角θ成為銳角(即，X射線射出窗32側的夾角(180°-θ)成為鈍角)，電子槍收容部33之封住基板33b側朝電子管2側迴避。
如本實施形態之X射線管1C，當以電子槍收容部33的管軸線C5與真空外圍器本體30的管軸線C4所形成的陽極8側之夾角θ成為銳角時，則如圖11所示，即使使電路基板B朝電子槍收容部33傾斜成接近X射線射出窗32，也由於電子槍收容部33對真空外圍器本體30傾斜，故不易造成阻礙。其結果，能夠使電路基板B更接近X射線射出窗32，可提升放大透視圖像之放大率。再者，在X射線管1C，由於X射線射出窗32配置成與管軸線C4交叉，故除了可對電路基板B進行由斜向之成像以外，尚可藉由從X射線射出窗32所取出之X射線，將電路基板B由正上方進行成像。
參照圖12，說明關於第4實施形態之X射線管1D及第5實施形態之X射線管1E。再者，在X射線管1D及X射線管1E，針對與X射線管1A相同或同等的構造，賦予 相同符號並省略其說明。
〔第4實施形態〕
X射線管1D是與X射線管1A不同，X射線射出窗35之形狀為橢圓，X射線射出窗35之中心35a朝被收容於電子槍收容部10之電子槍17側偏移。此X射線管1D也與X射線管1A同樣地，能夠對電路基板B將X射線由斜向照射，進行放大透視圖像之成像，可提升該放大透視圖像之放大率。再者，X射線管1D之X射線射出窗35是與管軸線C1交叉，亦可將電路基板B由正上方進行成像。
〔第5實施形態〕
X射線管1E是與X射線管1A不同，X射線射出窗36為矩形，兩條對角線交叉之中心36a是朝被收容於電子槍收容部10之電子槍17側偏移。此X射線管1E也與X射線管1A同樣地，能夠對電路基板B將X射線由斜向照射，進行放大透視圖像之成像，可提升該放大透視圖像之放大率。再者，X射線管1E之X射線射出窗36是與管軸線C1交叉，亦可將電路基板B由正上方進行成像。
接著，參照圖13，說明第6~第8實施形態之X射線管1F~1H。再者，在於X射線管1F~1H，針對與X射線管1A相同或同等的構造，賦予相同符號並省略其說明。
〔第6實施形態〕
在X射線管1F，設有：由管軸線C1朝電子槍17側偏移，並在基準面A1上具有中心41a之X射線射出窗41；及在真空外圍器本體6之管軸線C1上具有中心之X射線中央射出窗45。當除了X射線射出窗41，亦設有X射線中央射出窗45時，則能夠分別在對管軸線C1傾斜之位置、與管軸線C1上的位置設置X射線相機20，除了可進行對電路基板B之由斜向的成像以外，亦可藉由從X射線中央射出窗45所取出之X射線進行從正上方之成像。例如，能僅對根據由正上方成像的放大透視圖像推測到需要進行再檢查之試料進行傾斜成像之檢查方法，使得檢查方法之變化變廣。
〔第7實施形態〕
在X射線管1G，設有：由管軸線C1朝電子槍17側偏移，並具有由基準面A1偏離地朝橫向偏移的中心42a之X射線射出窗42；及在真空外圍器本體6之管軸線C1上具有中心之X射線中央射出窗46。如此，當除了X射線射出窗42，亦設有X射線中央射出窗46時，則能夠分別在對管軸線C1傾斜之位置、與管軸線C1上的位置設置X射線相機20，除了可進行對電路基板B之由斜向的成像以外，亦可藉由從X射線中央射出窗46所取出之X射線進行從正上方之成像。且，X射線射出窗42之中心42a由電子槍17側偏離，使得電子槍收容部10不會成為阻 礙，能夠將電路基板B傾斜成接近X射線射出窗42。
〔第8實施形態〕
又，在X射線管1H之封塞部5g，設有由管軸線C1朝電子槍17側偏移之一對X射線射出窗43、44。此X射線射出窗43、44是配置成：對包含管軸線C1與電子槍收容部的管軸線C2之基準面A1呈對稱。且，在X射線管1H，設有：在真空外圍器本體6的管軸線C1上具有中心之X射線射出窗47。如此，當設置2個X射線射出窗43、44時，則能夠對電路基板B進行由複數個不同斜向之放大透視圖像的成像，在進行電路基板B的檢查之際，能夠進行由更理想的方向之放大透視圖像的成像。再者，X射線射出窗43、44不限於2個，亦可為3個以上。
〔第9實施形態〕
參照圖14，說明第9實施形態之X射線管1I。此X射線管1I是與第2實施形態之X射線管1B，在X射線射出窗50之配置上有所不同。圖14(A)為由X射線射出窗側觀看X射線管之平面圖，(B)為由電子槍收容部側觀看X射線管之背面圖。再者，在第9實施形態之X射線管1I，針對與X射線管1A相同或同等構造，賦予相同符號，並省略其說明。
如圖14(A)所示，X射線射出窗50為圓形，與管軸線C1交叉。且，X射線射出窗50之中心50a是比起通 過真空外圍器本體6之管軸線C1，且與基準面A1正交之面A2更朝電子槍17側偏移。且，X射線射出窗50之中心50a是除了面A2以外，亦朝斜向偏移，亦由基準面A1上偏離。當設置這種的X射線射出窗50時，則如圖14(B)所示，X射線射出窗50之中心50a由電子槍17側朝橫向偏離，電子槍收容部10不會造成阻礙，能夠使電路基板B傾斜成接近X射線射出窗50。其結果，在與第1實施形態比較之情況，使電路基板B傾斜之情況的自由度高，使電路基板B更容易接近X射線射出窗50，可提升放大透視圖像之放大率。又，在X射線管1I之陽極本體部3的前端部3b(參照圖3)，以與電子槍17側相對面的方式形成有傾斜面3c，在傾斜面3c，埋設有標靶9。標靶9之電子射入面是與傾斜面3c大致呈平行，在將在電子射入面所產生的X射線朝對管軸線C1傾斜之方向取出的情況，X射線射出窗50朝電子槍17偏移較容易取出。又，X射線管1I與第2實施形態之X射線管1B進行比較時，由於X射線射出窗50之中心50a朝電子槍17側偏移，故比起X射線管1B，較容易取出X射線。再者，在X射線管1I，由於X射線射出窗50配置成與管軸線C1交叉，故除了可對電路基板B進行由斜向之成像以外，尚可藉由從X射線射出窗32所取出之X射線，將電路基板B由正上方進行成像。
本發明不限於前述實施形態。例如，標靶9之材質不限於鎢，亦可為其他X射線產生用材料。又，X射線射出 窗18之材質亦不限於Be材，其他之X射線容易透過的期望材料亦可。又，不限於將標靶9設置於陽極8的一部分之情況，亦可做成以期望的X射線產生用材料一體地形成陽極8全體，以陽極8本身作為標靶。且，在標靶9被收容於真空外圍器本體(陽極收容部)6的情況時之「收容」是不限於收容標靶9全體之情況，例如，在陽極8本身成為標靶之情況，亦包含標靶的一部分由真空外圍器本體(陽極收容部)6露出之狀態。又，孔10b、33b的中心不限於位在電子槍收容部10、33的管軸線C2、C5上的情況，亦可配置成位於管軸線C2、C5上以外的位置。又，管狀的真空外圍器本體(陽極收容部)6不限於圓形的管狀，亦可為矩形等之其他形狀，又不限於呈直線地延伸之管狀，亦可為彎曲或折彎之管狀。
其次，參照圖15及圖16，說明試用具有上述般構造的實施形態之X射線管1的X射線源100。再者，圖15為顯示具備X射線管1之X射線源的一實施例之結構的分解斜視圖。又，圖16為顯示本實施例之X射線源的內部構造之斷面圖。亦可使用X射線管1A~1I中的任一可取代X射線管1。
如圖15及圖16所示，X射線源100是具備：電源部102；配置於絕緣塊102A上面側之第1板構件103；配置於絕緣塊102A下面側之第2板構件104；介設於第1板構件103與第2板構件104之間的鎖緊間隔構件105；及經由金屬製筒構件106固定於第1板構件103上之X射線 管1。再者，電源部102是具有在由環氧樹脂所構成的絕緣塊102A中成形有有高壓電產生部102B、高壓電線102C、插座102D等(參照圖16)之構造。
電源部102之絕緣塊102A是具有大致呈正方形的上面及下面相互地平行之短角柱形狀。在該上面的中心部，配置有：經由高壓電線102C連接於高壓電產生部102B之插座102D。又，在絕緣塊102A的上面，設有與插座102D呈同芯地配置之環狀壁部102E。又，在絕緣塊102A的周面，塗佈有用來將其電位做成GND電位(接地電位)之導電性塗料108。再者，亦可黏貼導電性帶來代替塗佈導電性塗料。
第1板構件103及第2板構件104為與例如4支的鎖緊間隔構件105及8支的鎖緊螺絲109共同作動，來由圖示的上下方向夾持電源部102的絕緣塊102A之構件。這些第1板構件103及第2板構件104是形成較絕緣塊102A的上面及下面更大之略正方形。在第1板構件103及第2板構件104之4個角部，分別形成有供各鎖緊螺絲109插通之螺絲插通孔103A、104A。又，在第1板構件103，形成有包圍突設於絕緣塊102A的上面之環狀壁部102E之圓形開口103B。
4支的鎖緊間隔構件105是形成角柱狀，並配置於第1板構件103及第2板構件104之4個角部。各鎖緊間隔構件105之長度是較絕緣塊102A的上面及下面之間隔若干短，即設定成短少有相當於絕緣塊102A的鎖緊部分的 量。在各鎖緊間隔構件105的上下端面，分別形成有供鎖緊螺絲109旋入之螺孔105A。
金屬製筒構件106是形成圓筒狀，形成於其基端部之安裝突緣106A經由密封構件螺絲固定於第1板構件103之開口103B的周邊。此金屬製筒構件106的前端部之周面是形成為錐面106B。藉由此錐面106B，金屬製筒構件106是在前端構成沒有角部之前端細的形狀。又，在金屬製筒構件106之連續於錐面106B的平坦之前端面，形成有供X射線管1的電子管207插通之開口106C。
X射線管1是具備：將陽極205保持成絕緣狀態並予以收容之電子管207；收容導通於陽極205並構成於其內端部之反射型標靶205d之頭部209的上部9c；及用來收容朝標靶205d的電子射入面(反射面)射出電子束之電子槍15的電子槍收容部211。再者，藉由電子管207與頭部209構成標靶收容部。
電子管207與頭部209的上部9c是配置成管軸呈一致，電子槍收容部211的管軸對這些管軸大致呈正交。又在電子管207與頭部209的上部9c之間，形成有固定於金屬製筒構件106的前端面用之突緣9a。又，陽極205的基端部205a(藉由電源部102施加高電壓之部分)是由電子管207的中心部朝下方突出(參照圖16)。
再者，在X射線管1，附設有排氣管，經由此排氣管，使電子管207、頭部209的上部9c及電子槍收容部211的內部減壓至預定的真空度，藉此構成真空密封容 器。
在這樣的X射線管1，基端部205a(高電壓施加部)嵌合於成形於電源部102的絕緣塊102A之插座102D。藉此，基端部205a經由高壓電線102C從高壓電產生部102B承接高壓電之供給。又，當在此狀態下，內裝於電子槍收容部211之電子槍15朝標靶205d的電子射入面射出電子時，則藉由來自於該電子槍15之電子射置入標靶205d所產生之X射線，由裝設於頭部209的上部9c的開口部之X射線射出窗210射出。X射線射出窗210之中心是對電子管207的管軸線朝電子槍15側偏移。
在此，X射線源100是藉由例如以下的順序進行組裝。首先，被插通於第2板構件104的螺絲插通孔104A之4支的鎖緊螺絲109旋入至4支的鎖緊間隔構件105之下端面的各螺孔105A。然後，被插通於第1板構件103的各螺絲插通孔103A之4支的鎖緊螺絲109旋入至4支的鎖緊間隔構件105之上端面的各螺孔105A，藉此，第1板構件103與第2板構件104在由上下方向把持絕緣塊102A的狀態下向互地鎖緊。此時，在第1板構件103與第2板構件104之間介設密封構件，同樣地，在第2板構件104與絕緣塊102A的下面之間亦設置密封構件。
其次，由固定於第1板構件103上之金屬製筒構件106的開口106C，朝該金屬製筒構件106的內部注入液態狀絕緣物質之高壓絕緣油110。接著，X射線管1之電子管207由金屬製筒構件106之開口106C，插入至該金屬 製筒構件106的內部，並浸漬於高壓絕緣油110中。此時，由電子管207的中心部朝下方突出之基端部205a(高電壓施加部)被嵌合於電源部102側之插座102D。然後，X射線管1之突緣9a經由密封構件螺絲固定於金屬製筒構件106之前端面。
在經由以上步驟所組裝之X射線源100，如圖16所示，對X射線管1之陽極205，突設於電源部102的絕緣塊102A的上面之環狀壁部102E及金屬製筒構件106呈同芯狀地配置著。又，環狀壁部102E突出成：包圍由X射線管1的電子管207突出之基端部205a(高電壓施加部)的周圍而遮蔽與金屬製筒構件106之間的高度。
在X射線源100，當由電源部102的高壓電產生部102B經由高壓電線102C及插座102D對X射線管1之基端部205a施加高電壓時，則經由陽極205對標靶205d施加高電壓。當在此狀態下，被收容於電子槍收容部211的電子槍15朝被收容於頭部209的上部9c的標靶205d之電子射入面射出電子時，該電子會射入至標靶205d。藉此，在標靶205d所產生之X射線經由裝設於頭部209的上部9c的開口部之X射線射出窗210射出至外部。
在此，在X射線源100，在使X射線管1之電子管207浸漬於高壓絕緣油110的狀態下所收容的金屬製筒構件106突設固定於電源部102的絕緣塊102A之外部即第1板構件103上。因此，散熱性良好，能夠促進金屬製筒構件106內部之高壓絕緣油110或X射線管1的電子管 207之散熱。
又，金屬製筒構件106具有將中心配置於陽極205之圓筒形狀。在此情況，因由陽極205至金屬製筒構件106為止之距離為均等，所以，能夠使形成於陽極205及標靶205d的周圍之電場穩定。又，此金屬製筒構件106能夠使帶電的高壓絕緣油110之電荷有效地放電。
且，突設於電源部102的絕緣塊102A上面之環狀壁部102E，藉由包圍由X射線管1的電子管207突出的基端部205a(高電壓施加部)之周圍，以遮蔽與金屬製筒構件106之間。因此，可有效地防止由基端部205a朝金屬製筒構件106之異常放電。
再者，X射線源100是具有下述構造，即，在經由4支的鎖緊間隔構件105相互地鎖緊之第1板構件103與第2板構件104之間把持電源部102的絕緣塊102A。這是指在絕緣塊102A內不存在有引誘放電之導電性異物或引誘電場紊亂之帶電性物質。因此，若根據X射線源100的話，可有效地抑制在電源部102之無用的放電現象或電場紊亂。
在此，X射線源100是在於例如將試料的內部構造作為透視圖像進行觀察之非破壞檢查裝置，組裝至對試料照射X射線的X射線產生裝置並加以使用。圖17是說明作為該X射線源100之使用例，組裝至非破壞檢查裝置的X射線產生裝置之X射線源(包含本實施例之X射線管)的作用之正面圖。
X射線源100是朝配置於與X射線相機C之間的試料板SP照射X射線。即，X射線源100是由內裝於朝金屬製筒構件106的上方突出之頭部209的上部9c的標靶205d之X射線產生點XP通過X射線射出窗210，對試料板SP照射X射線。
在這樣的使用例，由於自X射線產生點XP至試料板SP之距離越近，利用X射線相機C之試料板SP的透視圖像之放大率變得越大，故試料板SP通常接近配置於X射線產生點XP。又，立體地觀察試料板SP的內部構造之情況，將試料板SP朝與X射線照射方向正交之軸周圍傾斜。
在此，如圖17所示，當在將試料板SP朝與X射線照射方向正交之軸周圍傾斜的狀態下，使試料板SP之觀察點P接近X射線產生點XP進行立體觀察之際，當在X射線源100的金屬製筒構件106之前端部殘留有以2點鎖線所示之角部時，則僅可在試料板SP接觸於金屬製筒構件106的前端角部為止之距離即由X射線產生點XP至觀察點P之距離成為D1的距離為止，使試料板SP的觀察點P接近X射線產生點XP。
相對於此，如圖15及圖16所示，在金屬製筒構件106的前端部藉由錐面106B構成不具有角部的前端細之形狀的X射線源100，如圖17的實線所示，能使試料板SP的觀察點P接近X射線產生點XP，至僅試料板SP接觸於金屬製筒構件106的錐面106B之距離即由X射線產 生點XP至觀察點P之距離成為D2的距離為止。其結果，可更進一步放大試料板SP之觀察點P的透視圖像，能夠更進一步精密地進行觀察點P之非破壞檢查。
X射線源100不限於上述實施例。例如，金屬製筒構件106，其內周面之剖面形狀理想為圓形，但其外周面的剖面形狀不限於圓形，能夠做成四角形或其他的多角形。在此情況，金屬製筒構件的前端部之周面能夠形成斜面狀。
又，電源部102之絕緣塊102A亦可具有短圓柱形狀，對應於此，第1板構件103及第2板構件104亦可具有圓板形狀。且，鎖緊間隔構件105亦可為圓柱形狀，其支數也不限於4支。
1、1A~1I‧‧‧X射線管
2‧‧‧電子管
5、31‧‧‧頭部
5e‧‧‧平面圖
5g、31a‧‧‧封塞部
6、30‧‧‧真空外圍器本體
8‧‧‧陽極
9‧‧‧標靶
10、33‧‧‧電子槍收容部
17‧‧‧電子槍
18、29、32、35、36、41~44、50、210‧‧‧X射線射出窗
19‧‧‧非破壞檢查裝置
20‧‧‧X射線相機
45~47‧‧‧X射線中央射出窗
C1、C2、C4、C5‧‧‧管軸線
θ‧‧‧夾角
A1~A3‧‧‧基準面
圖1是顯示本發明的X射線管之第1實施形態的分解斜視圖。
圖2是第1實施形態之X射線管的斜視圖。
圖3是第1實施形態之X射線管的斷面圖。
圖4是由X射線射出窗側觀看第1實施形態之X射線管的平面圖。
圖5是顯示組裝了第1實施形態之X射線管的非破壞檢查裝置之方塊圖。
圖6是顯示X射線相機與X射線管之配置關係的圖。
圖7是顯示放大透視圖像，(A)及(B)是顯示對X射線管由斜上方成像之放大透視圖像，(C)是顯示由X射線管的正上方成像之放大透視圖像。
圖8是顯示本發明的X射線管之第2實施形態，(A)為由X射線射出窗側觀看之平面圖，(B)為由電子槍側觀看之背面圖。
圖9是顯示本發明的X射線管之第3實施形態的斷面圖。
圖10是由X射線射出窗側觀看第3實施形態之X射線管的平面圖。
圖11是顯示第3實施形態之X射線管的X射線射出窗附近之側面圖。
圖12是顯示本發明的X射線管之第4、5實施形態，(A)為第4實施形態之由X射線射出窗側觀看X射線管的平面圖，(B)為第5實施形態之由X射線射出窗側觀看X射線管的平面圖。
圖13是顯示本發明之第6~8實施形態，(A)為第6實施形態之由X射線射出窗側觀看X射線管的平面圖，(B)為第7實施形態之由X射線射出窗側觀看X射線管的平面圖，(C)為第8實施形態之由X射線射出窗側觀看X射線管的平面圖。
圖14是顯示本發明的X射線管之第9實施形態，(A)為由X射線射出窗側觀看之平面圖，(B)為由電子槍收容部側觀看之背面圖。
圖15是顯示具備本發明之X射線管的X射線源的一實施例的結構之分解斜視圖。
圖16是顯示本實施例之X射線源的內部構造之斷面圖。
圖17是說明組裝至非破壞檢查裝置的X射線產生裝置之X射線源(包含本實施例之X射線管)的作用之正面圖。
1A‧‧‧X射線管
2‧‧‧電子管
3‧‧‧陽極本體部
3a‧‧‧基端部
3b‧‧‧前端部
3c‧‧‧傾斜面
4‧‧‧環構件
4a‧‧‧突緣
5d‧‧‧突緣部
5a‧‧‧平坦部
5b‧‧‧凸狀部
5c‧‧‧圓筒部
5e‧‧‧平面部
5f‧‧‧貫通孔
5g‧‧‧封塞部
6‧‧‧真空外圍器本體
8‧‧‧陽極
9‧‧‧標靶
10‧‧‧電子槍收容部
10a‧‧‧嵌合部
10b‧‧‧孔
10c‧‧‧基板
11‧‧‧真空外圍器
12‧‧‧封住銷
17‧‧‧電子槍
18‧‧‧X射線射出窗
C1、C2‧‧‧管軸線

Claims (7)

  1. 一種X射線管，其特徵為：具備：管狀的陽極收容部；配置於前述陽極收容部內之陽極；及使由電子槍所射出的電子射入至前述陽極之標靶，產生X射線，將該X射線取出用之X射線射出窗，前述陽極是沿著前述陽極收容部的管軸線配置，在設置於前述陽極收容部的端部之封塞部，前述X射線射出窗對前述陽極收容部的管軸線偏移地設置著。
  2. 如申請專利範圍第1項之X射線管，其中，前述電子槍被安裝於設置在前述陽極收容部的前述管軸線的周圍之周壁，前述X射線射出窗對前述管軸線朝電子槍側偏移。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之X射線管，其中，前述X射線射出窗是在前述封塞部設置複數個。
  4. 如申請專利範圍第2項之X射線管，其中，前述電子槍被收容於固定在前述陽極收容部的管狀電子槍收容部，前述電子槍收容部之管軸線是與前述陽極收容部的管軸線呈正交，前述X射線射出窗是在由包含前述陽極收容部的前述管軸線與前述電子槍收容部的前述管軸線之面偏移的位置，具有中心。
  5. 如申請專利範圍第1項之X射線管，其中，前述 電子槍被收容於固定在前述陽極收容部的管狀電子槍收容部，前述電子槍收容部之前述管軸線與前述陽極收容部的前述管軸線交叉，且以前述電子槍收容部的前述管軸線與前述陽極收容部的前述管軸線所形成之前述陽極側夾角為銳角，前述X射線射出窗是在包含前述陽極收容部的前述管軸線與前述電子槍收容部的前述管軸線之面上，具有中心。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之X射線管，其中，在前述封塞部，設有：前述對陽極收容部的前述管軸線偏移地設置之前述X射線射出窗；與在前述陽極收容部的前述管軸線上具有中心的X射線中央射出窗。
  7. 一種非破壞檢查裝置，其特徵為：具備：使由電子槍射出的電子射入至配置於管狀陽極收容部內的陽極之標靶，產生X射線，將該X射線由X射線射出窗取出之X射線管；及將由前述X射線管取出並透過試料之前述X射線予以成像之X射線圖像成像裝置，前述標靶配置於前述陽極收容部之管軸線上，在設置於前述陽極收容部的端部之封塞部，前述X射線射出窗是對前述陽極收容部的前述管軸線偏移地設置著。
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