WO2000052972A1

WO2000052972A1 - Generateur de rayons x, installation de radiographie et systeme d'inspection aux rayons x

Info

Publication number: WO2000052972A1
Application number: PCT/JP2000/001238
Authority: WO
Inventors: Masayuki Hirano; Hiroki Kawakami
Original assignee: Hamamatsu Photonics K.K.
Priority date: 1999-03-02
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2000-09-08
Also published as: EP1158842A4; US20020034279A1; JP2000252095A; DE60015301T2; EP1158842B1; EP1158842A1; DE60015301D1; CN1278591C; AU2825900A; CN1350769A; US6816573B2; KR20010103033A; JP4026976B2; KR100731455B1

Description

明糸田書

X線発生装置、 X線撮像装置及び X線検査システム

技術分野

本発明は、力ソードから放出された電子を陽極夕ーゲッ卜に衝突させることによって X線を発生させる X線発生装置と、この X線発生装置により発生された X 線を被検査対象物に対して照射することにより形成される X線透視像を撮像する X線撮像装置と、所定の方向に搬送されている被検査対象物を X線検査する X線検査システムとに関するものである。

背景技術

従来、力ソ一ドから放出された電子を陽極ターゲットに衝突させることによつて X線を発生させる X線管を有する X線発生装置として、米国特許 5 , 0 7 7 , 7 7 1のものが知られている。この文献に記載された X線発生装置では、グリツド電極に印加するグリッド電圧の制御方法として P WM方式が用いられており、制御パルスのパルス幅を変えて実効グリッド電圧を制御している。

発明の開示

一般的な検査装置としては、光源をフラッシュ（パルス）点灯させて、被検査対象物の画像（静止画像）を撮像する手法が多く用いられており、 X線検査においても上述したような手法の応用が望まれているが、 X線管から発生する X線をパルス化させる X線発生装置の実現例はほとんどない。 X線管では、各電極に印加される電圧が僅かに変化しても、 X線管にて発生される X線出力が大きく変化する。このため、安定したパルス状の X線を発生させることが難しく、安定したパルス状の X線を発生させる技術が十分に確立されていない。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、第 1の目的は、 X線管からパルス状の X線を発生させることが可能な X線発生装置を提供することにある。

第 2の目的は、 X線管から発生された安定したパルス状の X線を被検査対象物に照射することにより形成される X線透視像を的確に獲得することが可能な X線撮像装置を提供することにある。

第 3の目的は、所定の方向に搬送されている被検査対象物に対して、 X線管から発生された安定したパルス状の X線を照射し、この安定したパルス状の X線の照射により形成される被検査対象物の X線透視像を的確に獲得することが可能な X線検査システムを提供することにある。

上述した第 1の目的を達成するため、本発明の X線発生装置は、真空に封止された筐体内で、力ソードから放出された電子を、グリッド電極を介して陽極夕一ゲッ卜に衝突させることによって X線を発生させる X線管と、グリツド電極に印加されるグリッド電圧を制御するグリッド電圧制御手段と、オフ状態からオン状態とされて、オン状態が所定時間維持されるパルスを発生させるパルス発生手段と、を備え、グリッド電圧制御手段は、パルス発生手段にて発生されたパルスを受けて、パルスがオフ状態にある時に、力ソードから放出された電子が陽極夕一ゲッ卜に到達しないように、カツトオフ電圧をグリッド電極に対して印加し、ノルス発生手段にて発生されたパルスを受けて、パルスがオン状態にある時に、力ソドから放出されて陽極夕一ゲットに衝突する電子の量が所定値となるように調整されたグリツド動作電圧をグリツド電極に対して印加することを特徴としている。

パルス発生手段にて発生されたパルスを受けてグリッド電圧制御手段は、パルスがオフ状態にある時に、力ソードから放出された電子が陽極ターゲッ卜に到達しないように、カットオフ電圧をグリッド電極に対して印加し、パルスがオン状態にある時に、力ソードから放出されて陽極夕ーゲットに衝突する電子の量が所定値となるように調整されたグリツド動作電圧をグリツド電極に対して印加する。これにより、 X線管からは、グリッド動作電圧をグリッド電極に対して印加している期間に対応した、パルス幅を有するパルス状の X線を発生させることが可能となる。また、グリッド電極に印加されるグリッド動作電圧は、力ソードから放出されて陽極夕一ゲッ卜に衝突する電子の量が所定値となるように調整されるため、 X線管から発生されるパルス状の X線を安定化させることが可能となる。また、本発明の X線発生装置においては、グリッド電圧制御手段は、力ソード電流を検出するカソード電流検出手段を有し、パルス発生手段にて発生されたパルスを受けて、パルスがオン状態にある時に、力ソード電流検出手段にて検出されたカソ一ド電流が所定値となるように調整されたグリッド動作電圧をグリッド電極に対して印加することを特徴としてもよい。

カソ一ド電流検出手段によりカソ一ド電流を検出し、グリッド電圧制御手段は、このカソード電流が所定値となるように調整されたグリッド動作電圧をグリッド電極に対して印加することになる。例えば、力ソードから放出されて陽極夕一ゲットに衝突する電子の量を検出する手段として、陽極ターゲット電流を検出する手段を設けることも考えられるが、通常、陽極ターゲットには高電圧が印加されており、陽極ターゲット電流を検出することが難しい。従って、力ソード電流検出手段により容易に力ソードから放出されて陽極ターゲットに衝突する電子の量を検出することができ、グリッド電圧制御手段によるグリッド動作電圧の調整も容易に行うことが可能となる。

また、本発明の X線発生装置においては、力ソード電流検出手段は、力ソードに接続され、力ソード電流を検出するための力ソード電流検出用抵抗器を有し、グリッド電圧制御手段は、所定の負電圧を発生させる負電圧発生部と、パルス発生手段にて発生されたパルスが入力され、パルスのオン状態及びオフ状態を反転させた反転パルスを発生させるパルス反転器と、パルス反転器にて発生された反転パルスが入力され、反転パルスがオン状態にあるときに、負電圧発生部にて発生された所定の負電圧を出力する第 1スィツチと、基準の正電圧を発生させる基準電圧発生部と、パルス発生手段にて発生されたパルスが入力され、パルスがォン状態にあるときに、基準電圧発生部にて発生された基準の正電圧を出力する第 2スィッチと、一方の入力端子に対して、力ソード電流検出用抵抗器に生じる電圧が入力され、他方の入力端子に対して、第 1スィッチから出力された所定の負電圧及び第 2スィツチから出力された基準の正電圧が入力される演算増幅器と、演算増幅器からの出力を受けてグリッド電極に印加されるグリッド電圧を制御するグリッド電圧制御回路と、を有することを特徴としてもよい。

安定したパルス状の X線を発生させるためにグリッド電極に印加されるグリ、リド電圧を制御するためのグリッド電圧制御手段の構成が、簡易且つ低コス卜な回路構成にて実現可能となる。

上述した第 2の目的を達成するため、本発明の X線撮像装置は、請求の範囲第 1項に記載の X線発生装置により発生された X線を被検査対象物に照射することにより形成される X線透視像を撮像する撮像手段を備え、撮像手段は、パルス発生手段にて発生されたパルスを受けて、パルスがオン状態にあるときに、 X線透視像を撮像することを特徴としている。

撮像手段は、パルス発生手段にて発生されたパルスを受けて、パルスがオン状態にあるときに、 X線透視像を撮像することになる。これにより、撮像手段が、 X線管から発生された安定したパルス状の X線を被検査対象物に照射することにより形成される X線透視像を的確に獲得することが可能となる。

上述した第 3の目的を達成するため、本発明の X線検査システムは、請求の範囲第 1項に記載の X線発生装置と、 X線発生装置により発生された X線を被検査対象物に照射することにより形成される X線透視像を撮像する撮像手段を有する X線撮像装置と、被検査対象物が X線撮像装置における撮像範囲に到達することを検知する被検査対象物検知手段と、を備え、パルス発生手段は、被検査対象物検知手段による被検査対象物の検知に基づいてトリガ一信号を出力するトリガ一信号出力手段を有し、トリガ一信号出力手段からトリガ一信号が出力されたときにパルスを出力し、撮像手段は、パルス発生手段にて出力されたパルスを受けて、パルスがオン状態にあるときに、 X線透視像を撮像することを特徴としている。被検査対象物が X線撮像装置における撮像範囲に到達することを被検査対象物検知手段により検知され、その検知に基づいて、トリガ一信号発生手段がトリガ一信号を発生させ、パルス発生手段がパルスを発生することになる。これにより、パルスがオン状態にあるときに、 X線管から安定したパルス状の X線が発生される。また、撮像手段では、パルス発生手段にて発生されたパルスを受けて、ノルスがオン状態にあるときに、 X線透視像が撮像される。従って、所定の方向に搬送されている被検査対象物に対して、 X線管から発生された安定したパルス状の X線を照射し、この安定したパルス状の X線の照射により形成される被検査対象物の X線透視像を的確に獲得することが可能となる。

上述した第 1の目的を達成するため、本発明の X線発生装置は、力ソードと、陽極夕ーゲットと、カソードと陽極夕一ゲットとの間に配設されるグリッド電極とを有した X線管と、 X線管から所定のパルス幅を有するパルス状の X線を発生させるように、グリツド電極に印加されるグリツド電圧を制御するグリツド電圧制御手段と、を備えることを特徴としている。

グリツド電圧制御手段は、線管から所定のパルス幅を有するパルス状の X線を発生させるようにグリッド電極に印加されるグリッド電圧を制御する。これにより、 X線管から所定のパルス幅を有するパルス状の X線を発生させることが可能となる。

図面の簡単な説明

図 1は X線検査システムを示す斜視図である。

図 2は X線検査システムに含まれる X線管の要部を示す断面図である。

図 3は X線検査システムの構成を示すプロック図である。

図 4 Aは光電スィツチの出力信号の経時的変化を示すグラフである。

図 4 Bはトリガ一信号発生器から出力されるトリガ一信号の経時的変化を示すグラフである。

図 4 Cはパルス発生器からの出力パルスの経時的変化を示すグラフである。図 4 Dは第 2スィッチに入力されるパルスの経時的変化を示すグラフである。図 4 Eは第 1スィツチに入力されるパルスの経時的変化を示すグラフである。図 4 Fは夕一ゲ'ソ卜電圧の絰時的変化を示すグラフである。

図 4 Gはカソード電圧の経時的変化を示すグラフである。

図 4 Hは第 1グリッド電極電源部からの電圧の経時的変化を示すグラフである, 図 4 Iは第 1グリッド電極に印加される電圧の経時的変化を示すグラフである ₍ 図 4 Jは X線の出力の経時的変化を示すグラフである。

発明を実施するための最良の形態

本発明の実施形態に係る X線検査システムについて、図面を参照して説明する。なお、本発明の実施形態に係る X線発生装置及び X線撮像装置は、本実施形態に係る X線検査システムに含まれる。

まず、本実施形態に係る X線検査システムにおける X線源 1、撮像手段としての X線イメージインテンシファイア 2、及び、光電スィッチ 3の配置について説明する。図 1は、本実施形態に係る X線検査システムを示す斜視図である。

ベルトコンベア 4は、図中の矢印により示される方向に移動している。被検査対象物 5は、ベルトコンベア 4の上に置かれて、ベルトコンベア 4の移動により、図中の矢印により示される方向に搬送されている。 X線源 1は、ベルトコンベア 4の上方に配置され、 X線管 1 1から一定角度範囲に向けて X線を発散出力し、ベルトコンベア 4上の被検査対象物 5のうち一定範囲に存在するものに向けて X 線を照射する。 X線イメージインテンシファイア 2は、ベルトコンベア 4を挟んで X線源 1と対向して、その X線源 1 ( X線管 1 1 ) 'から出力された X線が到達し得る位置に配置され、入力されるゲート信号に従って、被検査対象物 5の X線透視像を撮像する。

ベルトコンベア 4の側方には、被検査対象物 5が X線イメージインテンシファィァ 2における撮像範囲（X線源 1からの X線の照射範囲）に到達することを検知する被検査対象物検知手段としての光電スィツチ 3が設けられている。光電スイッチ 3は、ベルトコンベア 4を挟んで、発光素子 3 aと受光素子 3 bとを有している。ベルトコンベア 4の光電スィツチ 3が設けられている位置に被検査対象物 5が差し掛かると ¾光尜子 3 aからの光が遮られることを利用して、被検査対象物 5の通過を検出している。被検査対象物 5がな L、状態では発光素子 3 aからの光が遮られることがないため、光電スィッチ 3 (受光素子 3 b ) からの出力信号はオン状態となる。また、光電スィッチ 3が設けられている位置に被検査対象物 5が差し掛かると発光素子 3 aからの光が遮られるため、光電スィッチ 3 (受光素子 3 b ) からの出力信号はオフ状態となる。

X線源 1は、図 2に示される X線管 1 1を有している。図 2は、本実施形態に係る X線検査システムに含まれる X線管の要部を示す断面図である。 X線管 1 1 は、マイクロフォーカス X線管であり、電子 8 0を発生 '放出する電子銃部 1 2 と、この電子銃部 1 2からの電子 8 0を受けて X線 8 1を発生させる X線発生部 1 3と、を備えている。これらの電子銃部 1 2及び X線発生部 1 3は、各構成部品を収容する筐体としての筒状の容器 2 1， 3 1より各々の外郭が構成される。これらの容器 2 1 , 3 1は導電体より成り、互いに直交するように連結されている。容器 2 1内と容器 3 1内とは、容器 2 1 , 3 1の境界部に形成された集束電極 2 5により仕切られると共に、この集束電極 2 5に形成された開口 2 5 aを通して連通され、容器 2 1内には電子銃 5 0力容器 3 1内には陽極ターゲット 3 2が、各々配置されている。また、容器 2 1 , 3 1は密封されて、その内部は真空状態にされている。

容器 2 1内に配置された電子銃 5 0は概略、発熱源としてのヒ一夕 7 6と、このヒータ Ί 6により加熱されて電子 8 0を発生 ·放出する熱電子源としてのカソ —ド 7 3と、この力ソード 7 3から放出された電子 8 0を加速 '集束させる第 1、第 2グリッド電極 7 1 , 7 2と、この第 2グリヅド電極 7 2と集束電極 2 5との間に介在して当該第 2グリッド電極 7 2と集束電極 2 5との間隔を所定の間隔に設定するスぺ一サ 1 8と、上記第 1、第 2グリッド電極 7 1 , 7 2、ヒータ 7 6、力ソード 7 3に所定の電圧を容器外部より供給するための複数のピン 1 5と、これらのピン 1 5が貫通固定されると共に容器の蓋部として機能するステム 1 4と、を備える。

上記ステ厶 1 4、ヒー夕 7 6、力ソード 7 3、第 1、第 2グリッド電極 7 1 , 7 2及びスぺ一サ 1 8は、柒朿電極 2 5側に向かってこの順に並設され、これら構成部品の各軸心が一致すると共に集束電極 2 5の開口 2 5 aの軸心、筒状を成す容器 2 1の軸心と同軸に位置するように配置されている。第 1、第 2グリッド電極 7 1 , 7 2は、力ソード 7 3と陽極夕ーゲット 3 2との間に配設されることになる。さらに詳細に説明すれば、上記力ソード 7 3は、絶縁体より成る筒体 7 4の先端に設けられ、この筒体 7 4内に、当該力ソード 7 3を加熱する上記ヒー夕 7 6が設けられている。上記第 1グリッド電極 7 1は、力ソード 7 3より集束電極 2 5側に配置され、この第 1グリッド電極 7 1より集束電極 2 5側に、上記第 2グリッド電極 7 2が配置される。この第 2グリヅド電極 7 2は、第 1グリッド電極 7 1の集束電極 2 5側に、複数のセラミック棒（絶縁体） 1 9を介して支持され、上記力ソード 7 3及びヒー夕 7 6を有する筒体 7 4は、第 1グリッド電極 7 1の集束電極 2 5側とは反対側に、絶縁体 7 5を介して支持されている。第 1、第 2グリッド電極 7 1 , 7 2は、各々円板状を成すと共に、各々の上記カソ一ド 7 3に対向する位置に、カソード 7 3からの電子 8 0が通過する開口 7 l a , 7 2 aを備える。第 2グリヅド電極 7 2は、力ソード 7 3からの電子 8 0 を容器 3 1内の夕一ゲット 3 2側に引っ張る電極である。また、第 1グリッド電極 7 1は、第 2グリッド電極 7 2によりターゲット 3 2側に引っ張られる電子 8 0を力ソード 7 3側に押し戻す電極であり、この第 1グリッド電極 Ί 1に供給する電圧を調整することで、ターゲット 3 2側に向かう電子 8 0が増減される。また、第 1、第 2グリッド電極 7 1 , 7 2の開口 7 1 a， 7 2 aにより、力ソード 7 3からの電子 8 0をターゲット 3 2に集束させる微小電子レンズ群が構成されている。

第 2グリッド電極 7 2と柒朿電極 2 5との間には、スぺーサ 1 8が介在している。このスぺーサ 1 8は、力ソード 7 3からターゲット 3 2に向かう電子 8 0が通過可能に筒状にされるとに軸線方向に所定長を有し、一方側の端部 1 8 が第 2グリツド電極 7 2の端面に固定され、他方側の端部 1 8 cが集束電極 2 5に当接される。この所定長を有するスぺーサ 1 8が第 2グリッド電極 7 2と集束電極 2 5との間に介在することで、当該第 2グリッド電極 7 2と集束電極 2 5との間隔が所定の間隔に設定されている。ここで言う所定の間隔とは、所望の焦点径を得るのに必要な第 2グリッド電極 7 2と集束電極 2 5との間隔である。このスぺ一サ 1 8は、例えばステンレス等の導電体より成り、このスぺ一サ 1 8を固定する上記第 2グリッド電極 7 2は、例えば耐熱性の良い M o (モリブデン）より成る。このように、本実施形態では、通常の溶接をし難い M oを第 2グリッド電極 7 2として用いているため、 N i (ニッケル）リボン 1 7を複数個用いて抵抗溶接により第 2グリッド電極 7 2とスぺ一サ 1 8とが連結されている。この N i リボン 1 7による連結は、第 2グリッド電極 7 2の端面とスぺーサ 1 8の一方側の端部 1 8 b内周面との間でなされている。また、スぺ一サ 1 8は、その周壁に、当該スぺ一サ 1 8及びこのスぺーサ 1 8を固定する第 2グリッド電極 7 2を境界部として画成される夕ーゲット 3 2側の空間部と力ソード 7 3側の空間部とを連通するガス抜き用の穴 1 8 aを、複数個備えている。

上述した第 1グリッド電極 7 1は、その夕ーゲット 3 2側とは反対側に植設された複数のピン 1 5を有している。これらのピン 1 5は、例えばセラミックス等の絶縁体より成る円板状のステム基板 1 4 aを貫通して当該ステム基板 1 4 aに固定されている。すなわち、上記スぺ一サ 1 8、第 2グリッド電極 7 2、筒体 7 4等を支持する第 1グリヅド電極 7 1は、複数のピン 1 5を介してステム基板 1 4 aに支持されている。このステム基板 1 4 aには、図示を省略した複数の他のピンも貫通固定されている。この複数の他のピンの各々に対しては、上記第 2グリヅド電極 7 2のリード線 7 2 f、上記カソード 7 3及びヒー夕 7 6の図示を省略したリード線が各々接続されている。また、このステム基板 1 4 aの外周には、円環状のステムリング 1 4 bが接合されている。以上のように子銃 5 0は構成される。この電子銃 5 0のステムリング 1 4 b は、容器 2 1の端部に形成された [ 口部 2 2に、例えばロウ付け（躐付け）等により固着されている。このステムリング 1 4 bが容器 2 1の開口部 2 2に固着されることで、当該開口部 2 2がステム基板 1 4 a及びステムリング 1 4 bより構成されるステム 1 4により蓋されて容器 2 1， 3 1は密封されている。

この集束電極 2 5の開口 2 5 aを介して容器 2 1内に連通する容器 3 1内には、図 2に示すように、上記ターゲット 3 2が設置されている。このターゲット 3 2 は、電子銃 5 0からの電子 8 0を受けて X線 8 1を発生させるものであり、金属製の棒状体を成し、その軸方向を電子 8 0が進入してくる方向に対して交差する向きに配置されている。この夕一ゲヅト 3 2の先端面 3 2 aは、電子銃 5 0からの電子 8 0を受ける面であり、その電子 8 0が進入してくる前方の位置に配置され、入射される電子 8 0と出射される X線 8 1が直交するように傾斜面にされる。容器 3 1には、 X線出射窓 3 3が設けられている。この X線出射窓 3 3は、夕一ゲット 3 2から発せられた X線 8 1を容器 3 1の外部へ出射させるための窓であり、例えば、 X線透過材である B e材から成る板体等により構成される。この X 線出射窓 3 3は、ターゲッ卜 3 2の先端の前方に配置され、その中心が夕ーゲット 3 2の中心軸の延長上に位置するように形成されている。

図 3は、本実施形態に係る X線検査システムの構成を示すブロック図である。この X線検査システムは、既述した X線管 1 1 ( X線源 1 )、 X線イメージインテンシファイア 2及び光電スィッチ 3 (受光素子 3 b ) の他に、ターゲット電源部 1 0 1と、力ソード電源部 1 0 2と、パルス発生手段としてのパルス発生部 1 0 3と、グリッド電圧制御手段としてのグリッド電圧制御部 1 1 0と、ゲート信号発生部 1 5 ◦と、画像処理部 1 6 0と、 C R T 1 7 0と、を備えている。尚、図 3においては、 X線管 1 1は、第 2グリッド電極 7 2及びヒータ 7 6等を省略し、簡略化して図示している。

夕一ゲット電源部 1 0 1は、夕ーゲッ卜 3 2に対して所定の正の高電圧（夕一ゲット電圧）を印加する。力ソード電源部 1 0 2は、力ソード 7 3に対して所定の電圧（力ソード電圧）を印加する。パルス発生部 1 0 3は、受光素子 3 bからの出力された信号に基づいて、オン状態が所定時間維持されるパルスを発生させる。グリッド電圧制御部 1 1 0は、第 1グリッド電極 7 1に印加される電圧を制御する。ゲート信号発生部 1 5 0は、パルス発生部 1 0 3から出力されたパルスに基づいてゲ一ト信号を発生し、そのゲ一卜信号を X線ィメージィンテンシファィァ 2に与える。画像処理部 1 6 0は、 X線イメージィンテンシファイア 2により撮像された被検査対象物 5の X線透視像が送られ、その X線透視像を画像処理 (画像拡大等）する。 C R T 1 7 0は、画像処理部 1 6 0からの画像デ一夕が送られ、画像処理部 1 6 0にて画像処理された X線透視像を表示する。

夕ーゲット電源部 1 0 1には図示しない制御ュニッ卜からアノード電圧設定信号が入力される。ターゲッ卜電源部 1 0 1は、このアノード電圧設定信号に応じた所定の高電圧（ターゲット電圧）を発生させる。力ソード電源部 1 0 2には、図示しない夕一ゲット電圧検出部から、夕一ゲット電圧検出部にて検出された夕 —ゲット電圧を示すターゲット電圧リファレンス信号が入力される。カソ一ド電源部 1 0 2は、この夕一ゲッ卜電圧リファレンス信号に応じた所定の電圧（カソード電圧）を発生させる。

パルス発生部 1 0 3は、受光素子 3 bからの出力された信号が入力されるトリガ一信号発生器 1 0 4と、トリガ一信号発生器 1 0 4から出力されたトリガー信号が入力されパルス発生器 1 0 5と、を備えている。トリガー信号発生器 1 0 4 は、受光素子 3 bからの出力された信号がオン状態からオフ状態に変化したときに、所定のパルス幅を有するトリガ一信号を発生させ、出力する。パルス発生器 1 0 5は、トリガ一信号が入力されたときに、オン状態が所定時間維持されるパルスを発生し、出力する。更に、パルス発生部 1 0 3は、パルス発生器 1 0 5にて出力されるパルスのオン状態が維持される上述の所定時間を可変設定するための時間設定器 1 0 6も備えている。グリツド ¾圧制御部 1 1 0は、カリード電源部 1 0 2と力ソード 7 3との間に設けられる。グリッド電圧制御部 1 1 0は、力ソード電流検出手段としてのカソ ―ド電流検出用抵抗器 1 1 1と、負電圧発生部 1 1 2と、パルス発生器 1 0 5からパルスが入力されるパルス反転器 1 1 3と、パルス反転器 1 1 3から反転パルスが入力される第 1スィッチ 1 1 4と、パルス発生器 1 0 5からパルスが入力される第 2スィツチ 1 1 6と、演算増幅器 1 1 7と、グリッド電圧制御回路 1 1 8 と、を備えている。

力ソード電流検出用抵抗器 1 1 1は、力ソード電流を検出する。負電圧発生部 1 1 2は、所定の負電圧を発生させる。パルス反転器 1 1 3は、入力されたパルスのオン状態とオフ状態とを反転させた反転パルスを発生させる。第 1スィッチ

1 1 4は、パルス反転器 1 1 3からの反転パルスがオン状態にあるときに、負電圧発生部 1 1 2にて発生された所定の負電圧を出力する。基準電圧発生部 1 1 5 は、基準の正電圧を発生させる。第 2スィッチ 1 1 6は、パルス発生器 1 0 5からのパルスがオン状態にあるときに、基準電圧発生部 1 1 5にて発生された基準の正電圧を出力する。演算増幅器 1 1 7は、入力端子（+ ) と入力端子（―）とを有しており、入力端子（+ ) に対しては、力ソ一ド電流検出用抵抗器 1 1 1に生じる電圧が入力され、入力端子（一）に対しては、第 1スィッチ 1 1 4から出力された所定の負電圧あるいは第 2スィツチ 1 1 6から出力された基準の正電圧が入力される。グリツド電圧制御回路 1 1 8は、演算増幅器 1 1 7からの出力を受けて第 1グリッド電極 7 1に印加される電圧を制御する。

基準電圧発生部 1 1 5は、図示しない制御ュニット等から出力された管（カソ —ド）電流リファレンス信号が入力されこの管（力ソード）電流リファレンス信号を所定のデジタル信号に変換する A/Dコンパ一夕 1 1 9、 A/Dコンパ一夕 1 1 9から出力信号が入力されるフォトカブラ 1 2 0と、フォト力ブラ 1 2 0からの出力信号が所定のアナログ信号に変換する D /Aコンバータ 1 2 1とを有しており、この D /Aコンパ一夕 1 2 1から最終的に出力される出力信号が上述した基準の』 Ε¾圧を示す信に相当する。また、負電圧発生部 1 1 2と第 1スイツチ 1 1 4との問には分圧器 1 2 2が設けられており、負電圧発生部 1 1 2から与えられる所定の負¾圧は、分圧器 1 2 2にて分圧された後に、第.1スィッチ 1 1 4に与えられる。

グリッド電圧制御回路 1 1 8には、第 1グリッド電極 7 1に対して印加する電圧を発生させる第 1グリツド電極電源部 1 2 3からの電圧が与えられている。グリッド電圧制御回路 1 1 8は、この第 1グリッド電極電源部 1 2 3から与えられる電圧を演算増幅器 1 1 7からの出力に応じて制御し、第 1グリツド電極 7 1に対して、カソード 7 3から放出された電子が夕一ゲット 3 2に到達しないようにカットオフ電圧を印加し、あるいは、力ソード 7 3から放出された電子が夕一ゲット 3 2に衝突するようにグリッド動作電圧を印加する。

第 1グリッド電極電源部 1 2 3には、カソ一ド電源部 1 0 2と同様に、図示しない夕一ゲット電圧検出部から夕ーゲット電圧検出部にて検出されたターゲット電圧を示す夕ーゲット電圧リファレンス信号が入力される。第 1グリッド電極電源部 1 2 3は、このターゲット電圧リファレンス信号に応じた所定の電圧（グリッド電圧）を発生させる。

本実施形態においては、演算増幅器 1 1 7の入力端子（一）の前段位置と、演算増幅器 1 1 7の後段位置とを接続するクランプ回路 1 2 4が設けられており、トリガ一信号が無入力（オフ状態）の際に演算増幅器 1 1 7の安定状態を維持している。この位置にクランプ回路 1 2 4を挿入することにより、パルス発生器 1 0 5からパルスが発生し、演算増幅器 1 1 7の入力端子（一）に基準電圧発生部 1 1 5からの基準の電圧が与えられた時に、演算増幅器 1 1 7からは立ち上がりのより早い電流パルスを出力することが可能となる。

次に、本実施形態に係る X線検査システムの動作について、図 4 Α〜図 4 Jを用いて説明する。

ターゲット 3 2に対しては、図 4 Fに示されるように、夕一ゲッ卜電圧として夕ーゲット電源部 1 0 1から所定の高電圧（ + H V ) が与えられている。カソ一ド 7 3に対しては、図 4 Gに示されるように、力ソード電圧として力ソード電源部 1 0 2から所定の電圧（V 1 ) が与えられている。また、グリッド電圧制御回路 1 1 8に対しては、図 4 Hに示されるように、第 1グリッド電極電源部 1 2 3 から所定の電圧（V 2く V 1 ) が与えられている。

ベルトコンベア 4上に被検査対象物 5が載置され、図 1中の矢印方向に搬送されてきて、被検査対象物 5が X線イメージィンテンシファイア 2における撮像範囲（X線源 1からの X線の照射範囲）に入った際には、被検査対象物 5が光電スィツチ 3の発光素子 3 aと受光素子 3 bとを結ぶ直線を通過することになり、発光素子 3 aから出射された光が被検査対象物 5により遮られる。発光素子 3 aから出射された光が被検査対象物 5により遮られると、受光素子 3 bからの出力信号は、図 4 Aに示されるように、オフ状態となる。被検査対象物 5が X線ィメ一ジインテンシファイア 2における撮像範囲（X線源 1からの X線の照射範囲）に無いときには、発光素子 3 aから出射された光が被検査対象物 5により遮られないので、受光素子 3 bからの出力信号は、図 4 Aに示されるように、オン状態となる。

この受光素子 3 bからの出力信号はトリガー信号発生器 1 0 4に入力され、トリガ一信号発生器 1 0 4は、受光素子 3 bからの出力信号のオン状態からオフ状態への変化（出力信号の立ち下がり）を検知する。トリガ一信号発生器 1 0 4は、検知したオン状態からオフ状態への変化（出力信号の立ち下がり）に同期して、図 4 Bに示されるように、トリガー信号を出力する。トリガー信号発生器 1 0 4 から出力されたトリガ一信号はパルス発生器 1 0 5に入力される。パルス発生器 1 0 5は、トリガ一信号の入力、特にトリガー信号の立ち上がりを検知して、図 4 Cに示されるように、オン状態の維持時間が時間設定器 1 0 6にて設定された時間に対応した所定時間（パルス幅ひ）となるパルスを出力する。

パルス発生器 1 0 5から出力されたパルスは、パルス反転器 1 1 3、第 2スィツチ 1 1 6、ゲ一卜信号 ½生部 1 5 0及び画像処理部 1 6 0に入力される。パルス反転器 1 1 3は、図 4 Eに示されるように、入力されたパルスのオン状態とォフ状態とを反転させた反転パルスを第 1スィッチ 1 1 4に出力する。第 1スイツチ 1 1 4は、反転パルスがオン状態にあるときに、分圧器 1 2 2を介して与えられる負電圧発生部 1 1 2からの所定の負電圧（分圧）を演算増幅器 1 1 7の負の入力端子に対して与えるように作動する。また、第 1スィッチ 1 1 4は、反転パルスがオフ状態にあるときには、負電圧発生部 1 1 2からの所定の負電圧（分圧）を演算増幅器 1 1 7の負の入力端子に対して与えないように作動する。

第 2スィッチ 1 1 6には、図 4 Dに示されるように、パルス発生器 1 0 5からのパルスが入力される。第 2スイッチ 1 1 6は、入力されたパルスがオフ状態にあるときに、基準電圧発生部 1 1 5から与えられる基準の正電圧を演算増幅器 1 1 7の入力端子（一）に対して与えないように作動する。また、第 2スイッチ 1 1 6は、入力されたパルスがオン状態にあるときに、基準電圧発生部 1 1 5から与えられる基準の正電圧を演算増幅器 1 1 7の入力端子（一）に対して与えるように作動する。従って、パルス発生器 1 0 5から出力されたパルスがオフ状態にあるときは、演算増幅器 1 1 7の入力端子（一）に対して、分圧器 1 2 2を介して与えられる負電圧発生部 1 1 2からの所定の負電圧（分圧）が与えられ、ノルス発生器 1 0 5から出力されたパルスがオン状態にあるときは、同じく演算増幅器 1 1 7の入力端子（―）に対して、基準電圧発生部 1 1 5から与えられる基準の正電圧が与えられる。

演算増幅器 1 1 7の入力端子（+ ) には、力ソード電流検出用抵抗器 1 1 1に生じる電圧が与えられている。演算増幅器 1 1 7は、入力端子（一）への入力を基準にして、入力端子（+ ) への入力と入力端子（―）への入力とが同電位となるように信号を出力するように構成されている。パルス発生器 1 0 5から出力されたパルスがオフ状態にあり、演算増幅器 1 1 7の入力端子（―）に対して、分圧器 1 2 2を介して与えられる負電圧発生部 1 1 2からの所定の負電圧（分圧）が与えられるときには、演算増幅器 1 1 7からは、力ソード電流検出用抵抗器 1 1 1に生じる電圧がこの負電圧発生部 1 1 2からの所定の負電圧（分圧）と同電位となるように信号が出力される。

演算増幅器 1 1 7からの出力はグリッド電圧制御回路 1 1 8に送られ、第 1グリヅド電極電源部 1 2 3から所定の電圧（ V 2 ) が制御されて、第 1グリッド電極 7 1に対して、図 4 1に示されるように、力ソード 7 3から放出された電子がターゲット 3 2に到達させないためのカットオフ電圧（負）が与えられる。これにより、力ソード 7 3から放出された電子がターゲット 3 2に到達せず、図 4 J に示されるように、 X線管 1 1から X線が発生されることはない。力ソード 7 3 から放出された電子がターゲット 3 2に到達しないため、力ソード（管）電流は発生せず、力ソード電流検出用抵抗器 1 1 1に生じる電圧はゼロとなる。演算増幅器 1 1 7の入力端子（+ ) に送られる電圧はゼロとなり、また、演算増幅器 1 1 7の入力端子（一）には負電圧発生部 1 1 2からの所定の負電圧（分圧）が継続して与えられるので、演算増幅器 1 1 7の出力により、グリッド電圧制御回路 1 1 8からは、安定したカットオフ電圧（負）が第 1グリッド電極 7 1に対して与えられる。

次に、パルス発生器 1 0 5から出力されたパルスがオン状態にあり、演算増幅器 1 1 7の入力端子（一）に対して、基準電圧発生部 1 1 5から与えられる基準の正電圧が与えられるときには、演算増幅器 1 1 7からは、力ソード電流検出用抵抗器 1 1 1に生じる電圧がこの基準の正電圧と同電位となるように信号が出力される。

演算増幅器 1 1 7からの出力はグリッド電圧制御回路 1 1 8に送られ、第 1グリッド電極電源部 1 2 3から所定の電圧（V 2 ) が制御されて、第 1グリッド電極 7 1に対して、図 4 1に示されるように、力ソード 7 3から放出された電子がターゲット 3 2に衝突させるためのグリッド動作電圧（正）が与えられる。これにより、力ソード 7 3から放出された' 子がターゲット 3 2に衝突し、パルス発生器 1 0 5にて発生されたパルスのオン状態が維持されている時問（パルス幅 ) と同等のパルス幅を有するパルス状の X線が、図 4 Jに示されるように、 X 線管 1 1から発生されることになり、被検査対象物 5に対してこのパルス状の X 線が照射されることになる。このときに、力ソード 7 3から放出された電子が夕一ゲット 3 2に衝突するため、力ソード（管）電流が発生し、力ソード電流検出用抵抗器 1 1 1には電圧降下により所定電圧が生じる。この所定電圧が演算増幅器 1 1 7の入力端子（+ ) に送られ、演算増幅器 1 1 7の入力端子（一）には基準電圧発生部 1 1 5からの基準の正電圧が継続して与えられるので、演算増幅器 1 1 7からグリッド電圧制御回路 1 1 8に対して、演算増幅器 1 1 7の入力端子 ( + )に送られる所定電圧が基準の正電圧と同電位となるように出力がなされる、いわゆる第 1グリッド電極 7 1に印加されるグリツド動作電圧のフィードバック制御が行われるため、グリッド電圧制御回路 1 1 8からは、安定したグリッド動作電圧が第 1グリッド電極 7 1に与えられる。

パルス発生器 1 0 5から出力されたパルスは、上述したように、ゲート信号発生部 1 5 0及び画像処理部 1 6 0にも入力される。ゲート信号発生部 1 5 0は、入力されたパルスに同期してゲート信号を出力する。 X線イメージィンテンシフアイァ 2は、入力されたゲート信号により、 X線源 1 ( X線管 1 1 ) から被検査対象物 5に対して X線を照射することにより形成される X線透視像を撮像する。画像処理部 1 6 0は、入力されたパルスに同期して、 X線イメージインテンシフアイァ 2にて撮像された被検査対象物 5の X線透視像のデータをフレームメモリ (図示せず）に格納する。その後、画像処理部 1 6 0は、フレームメモリに格納された被検査対象物 5の X線透視像のデ一夕に対して、所定の画像処理（画像拡大等）を施し、画像処理後の被検査対象物 5の X線透視像の画像データを C R T 1 7 0に出力する。画像処理後の被検査対象物 5の X線透視像の画像が C R T 1 7 0に表示される。フレームメモリに格納された X線透視像は、ゲート信号が発生した（パルス発生器 1 0 5からパルスが出力された）タイミングにおける、被検査対象物 5の静止像とみなし得るものである。

上述した本実施形態の X線検査システムによれば、まず、グリッド電圧制御部 1 1 0により第 1グリッド電極 7 1に印加される電圧は、被検査対象物 5が X線イメージインテンシファイア 2における撮像範囲（ X線源 1からの X線の照射範囲）に無いとき（パルス発生器 1 0 5から出力されるパルスがオフ状態のとき）には、負電圧発生部 1 1 2からの所定の負電圧（分圧）を基準に制御される。また、被検査対象物 5が X線イメージインテンシファイア 2における撮像範囲（X 線源 1からの X線の照射範囲）にあるとき（パルス発生器 1 0 5から出力されるパルスがオン状態のとき）には、基準電圧発生部 1 1 5からの基準の正電圧を基準に制御される。これらにより、カットオフ電圧及びグリッド動作電圧の両者とも安定した状態で印加されることになる。

更に、パルス発生器 1 0 5からのパルスの変化（オン状態からオフ状態、あるいは、オフ状態からオン状態）に対応して、第 1スィッチ 1 1 4及び第 2スイツチ 1 1 6が速やかに作動し、演算増幅器 1 1 7の入力端子（―）に対して、負電圧発生部 1 1 2からの所定の負電圧（分圧）あるいは基準電圧発生部 1 1 5からの基準の正電圧の一方が選択的に速やかに与えられることになる。このため、グリッド電圧制御回路 1 1 8から第 1グリッド電極 7 1に対して印加される電圧力カットオフ電圧からグリッド動作電圧に（図 4 Iにおける立ち上がり）、あるいは、グリッド動作電圧からカットオフ電圧に（図 4 Iにおける立ち下がり）、速やかに変化する。

以上のことから、パルス発生器 1 ◦ 5にて発生されたパルスのオン状態の継続時間（パルス幅ひ）に対応した、パルス状の X線を安定化させた状態で X線管 1 1から発生させることができる。

また、カソ一ド 7 3から放出されて夕ーゲット 3 2に衝突する電子の量を検出する手段として、力ソード電流検出用抵抗器 1 1 1を設け、力ソード電流を検出しているので、ターゲット電流を検出する手段を設けるもの等に比して、カツ一ド 7 3から放出されてターゲッ卜 3 2に衝突する ¾子の _ を容易に検出することができ、グリッド ΐίϊ压制御部 1 1 0 (グリツド電圧制御回路 1 1 8 ) による第 1 グリヅド電極 7 1に対して印加される電圧の制御も容易に行うことができる。更に、安定したパルス状の X線を発生させるために第 1グリッド電極 7 1に印加される電圧を制御するグリッド電圧制御部 1 1 0の構成が、簡易且つ低コストな回路構成にて実現可能となる効果も有している。

また、 X線イメージインテンシファイア 2は、パルス発生器 1 0 5にて発生されたパルスを受けてゲ一ト信号発生部 1 5 0から出力されたゲート信号に基づいて、ゲート信号が出力されたとき（パルスがオン状態とされたとき）に、 X線源 1 ( X線管 1 1 ) から被検査対象物 5に対して X線を照射することにより形成される X線透視像を撮像することになる。従って、 X線イメージインテンシフアイァ 2 t X線源 1 ( X線管 1 1 ) から発生された安定したパルス状の X線を被検査対象物 5に照射することにより形成される X線透視像を的確に獲得することができる。

また、被検査対象物 5が X線イメージインテンシファイア 2における撮像範囲

( X線源 1からの X線の照射範囲）に到達することを光電スィツチ 3により検知され、その検知に基づいて、トリガー信号発生器 1 0 4がトリガ一信号を発生させ、パルス発生器 1 0 5がパルスを発生することになる。これにより、パルスがオン状態にあるときには、上述したように X線管 1 1から安定したパルス状の X 線が発生される。また、 X線イメージインテンシファイア 2は、パルス発生器 1 0 5にて発生されたパルスを受けてゲート信号発生部 1 5 0から出力されたゲート信号に基づいて、ゲート信号が出力されたとき（パルス発生器 1 0 5にて発生されたパルスがオン状態とされたとき）に、 X線源 1 ( X線管 1 1 ) から被検査対象物 5に対して X線を照射することにより形成される X線透視像を撮像することになる。従って、ベルトコンベア 4に載置され搬送されている被検査対象物 5 に対して、 X線管 1 1から発生された安定したパルス状の X線を照射し、この安定したパルス状の X線の照射により形成される被検杏対象物の X線透視像を X線イメージインテンシファイア 2により的維に獲得することができる。

なお、基準 ½( ^^邰 1 1 5に入力される管（力ソード）電流リファレンス信号を可変設定可能となるように構成された場合には、可変とされた管（力ソード）電流リファレンス信号に対応して、基準電圧発生部 1 1 5から出力される基準の正電圧が変化することになる。これにより、演算増幅器 1 1 7における基準値が変化することになり、グリッド電圧制御回路 1 1 8から第 1グリッド電極 7 1に対して印加されるグリッド動作電圧の電圧値が変化し、カソード 7 3から放出されたターゲット 3 2に衝突する電子の量が変化するため、 X線管 1 1にて発生する X線量を変化させることができる。もちろんこの場合においても、安定したパルス上の X線を発生させることができる。

産業上の利用可能性

本発明の X線発生装置、 X線撮像装置及び X線検査システムは、包装容器内に収納されている商品等を、その包装容器等を破壊することなく透過してみることができる X線非破壊検査装置に利用できる。

Claims

言青求の範囲

1 . ¾空に封止された筐体内で、力ソードから放出された電子を、グリツド電極を介して陽極夕ーゲットに衝突させることによって X線を発生させる X線管と、

前記グリッド電極に印加されるグリッド電圧を制御するグリッド電圧制御手段と、

オフ状態からオン状態とされて、前記オン状態が所定時間維持されるパルスを発生させるパルス発生手段と、を備え、

前記グリツド電圧制御手段は、前記パルス発生手段にて発生された前記パルスを受けて、前記パルスが前記オフ状態にある時に、前記力ソードから放出された前記電子が前記陽極ターゲッ卜に到達しないように、カツトオフ電圧を前記グリッド電極に対して印加し、前記パルス発生手段にて発生された前記パルスを受けて、前記パルスが前記オン状態にある時に、前記力ソードから放出されて陽極夕 —ゲットに衝突する前記電子の量が所定値となるように調整されたグリッド動作電圧を前記グリツド電極に対して印加することを特徴とする X線発生装置。

2 . 前記グリッド電圧制御手段は、力ソード電流を検出する力ソード電流検出手段を有し、前記パルス発生手段にて発生された前記パルスを受けて、前記パルスが前記オン状態にある時に、前記カソード電流検出手段にて検出された力ソード電流が所定値となるように調整されたグリッド動作電圧を前記グリッド電極に対して印加することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の X線発生装置。

3 . 前記力ソード電流検出手段は、力ソードに接続され、力ソード電流を検出するためのカソード電流検出用抵抗器を有し、

前記グリッド電圧制御手段は、

所定の負電圧を発生させる負電圧発生部と、

前記パルス発生手段にて発生された前記パルスが入力され、前記パルスのオン状態及びォフ状態を反転させた反転パルスを発生させるパルス反転器と、前記パルス反転器にて ¾生された前記反転パルスが入力され、前記反転パルスがオン状態にあるときに、前記負電圧究生部にて生された前記所定の負電圧を出力する第 1スィツチと、

基準の正電圧を発生させる基準電圧発生部と、

前記パルス発生手段にて発生された前記パルスが入力され、前記パルスがオン状態にあるときに、前記基準電圧発生部にて発生された前記基準の正電圧を出力する第 2スィツチと、

一方の入力端子に対して、前記カソード電流検出用抵抗器に生じる電圧が入力され、他方の入力端子に対して、前記第 1スィッチから出力された前記所定の負電圧及び前記第 2スィツチから出力された前記基準の正電圧が入力される演算増幅器と、

演算増幅器からの出力を受けてグリッド電極に印加されるグリッド電圧を制御するグリツド電圧制御回路と、を有することを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の X線発生装置。

4 . 請求の範囲第 1項に記載の X線発生装置により発生された X線を被検査対象物に照射することにより形成される X線透視像を撮像する撮像手段を備え、前記撮像手段は、前記パルス発生手段にて発生された前記パルスを受けて、前記パルスがオン状態にあるときに、前記 X線透視像を撮像することを特徴とする X線撮像装置。

5 . 請求の範囲第 1項に記載の X線発生装置と、前記 X線発生装置により発生された X線を被検査対象物に照射することにより形成される X線透視像を撮像する撮像手段を有する X線撮像装置と、前記被検査対象物が前記 X線撮像装置における撮像範囲に到達することを検知する被検査対象物検知手段と、を備え、前記パルス発生手段は、前記被検査対象物検知手段による前記被検査対象物の検知に基づいて卜リガ一信号を出力する卜リガ一信号出力手段を有し、前記トリガー信号出力手段から卜リガ一信号が出力されたときに前記パルスを出力し、前記撮像平段は、前記パルス発生手段にて出力された前記パルスを受けて、前記パルスがオン状態にあるときに、前記 X線透視像を撮像することを特徴とする X線検査システム。

6 . カゾードと、陽極ターゲットと、前記力ソードと前記陽極ターゲットとの間に配設されるグリッド電極とを有した X線管と、

前記 X線管から所定のパルス幅を有するパルス状の X線を発生させるように、前記グリッド電極に印加されるグリッド電圧を制御するグリッド電圧制御手段と、を備えることを特徴とする X線発生装置。