WO2013118386A1 - Ｘ線検査装置、検査方法およびｘ線検出器 - Google Patents

Ｘ線検査装置、検査方法およびｘ線検出器 Download PDF

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雄太 浦野
本田　敏文
康子 青木
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株式会社日立ハイテクノロジーズ
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Definitions

  • the present invention relates to an X-ray inspection apparatus, an inspection method, and an X-ray detector used in an X-ray inspection apparatus that irradiates a sample with X-rays and inspects the sample based on an intensity distribution of X-rays transmitted through the sample.
  • Patent Document 1 JP-A-9-72863.
  • This publication states that “in an X-ray transmission automatic inspection apparatus in which an object to be inspected is transported at a height level of several tens of centimeters or more above the floor surface, an X-ray source having a focus size diameter of 50 ⁇ m or more, A shield box in which an image pickup surface for picking up an image of the inspection object is disposed at an inner position below the loading / unloading port of the inspection object; Up and down between the height level of the loading / unloading port and the height level of the imaging surface at the imaging location, up to the inspection level above the imaging surface, supporting the inspection object received at the loading port Simplified high-resolution X-ray transmission automatic, characterized in that a lifting platform is provided that has a function of horizontally moving the inspection object that descends and supports the imaged inspection object and rises to the height level of the carry-out port Inspection apparatus "(Claim 1 of the claims) is disclosed.
  • a lifting platform is provided that has a
  • the minute metal foreign matter contained in the electrode material of the lithium ion secondary battery it is required to inspect the minute metal object of 50 ⁇ m or less at high speed.
  • the sheet-like electrode material is continuously conveyed at a high speed of 500 mm / s or more by roll conveyance. Therefore, in order to perform in-line inspection, it is continuously performed at a sample scanning speed of 500 mm / s or more. Inspection is necessary.
  • the amount of X-ray light refers to the product of the intensity of X-rays applied to the sample and the accumulation time (exposure time) of the detector.
  • the former is necessary because when the resolution is low with respect to the size of the object, the image is blurred and the contrast of the object image is lowered.
  • shot noise is also called photon shot noise or quantum noise.
  • the ratio of shot noise components in the image noise is large, the SN ratio of the image is increased by increasing the X-ray light amount. Improves in proportion to the square root of.
  • Patent Document 1 describes a high-resolution automatic X-ray transmission inspection apparatus.
  • the apparatus disclosed in Patent Document 1 has a configuration for acquiring a high-resolution image “at the imaging location in the shield box, between the height level of the loading / unloading port and the height level of the imaging surface”.
  • the “lift platform having a function of horizontally transferring an inspection object” is described, the necessity of increasing the amount of X-ray light is not described.
  • the present application includes a plurality of means for solving the above-mentioned problems.
  • an X-ray source is irradiated with an X-ray and a focal spot size larger than the defect diameter is irradiated with the X-ray source.
  • An X-ray TDI detector that detects X-rays transmitted through the sample as an X-ray transmission image, has a long pixel in a direction parallel to the scanning direction of the sample, and is arranged close to the sample;
  • a defect detection unit that detects a defect based on an X-ray transmission image detected by the line TDI detector.
  • a minute defect can be detected by obtaining a high-resolution X-ray transmission image with a sufficiently large amount of X-ray light.
  • an example of an X-ray inspection apparatus that irradiates a sample with X-rays and inspects the sample based on the intensity distribution of X-rays transmitted through the sample will be described.
  • FIG. 1 is an example of a configuration diagram of the X-ray inspection apparatus of the present embodiment.
  • the X-ray inspection apparatus 100 includes an X-ray source 1, a radiation source shielding unit 2, a radiation source slit 3, an X-ray TDI camera 4, a direct light shielding unit 5, a device cover 6, a defect determination unit 7, a control unit 8, and a display unit. 9
  • the X-ray source 1 irradiates the sample W with X-rays.
  • the shape of the X-ray irradiation area on the sample by the X-ray source 1 is limited by the source slit 3.
  • the radiation source shielding unit 2 shields X-rays directed to areas other than the irradiation area on the sample.
  • the radiation source shielding part 2 and the radiation source slit 3 reduce the amount of X-ray leakage that is not necessary for the inspection, and the safety of the X-ray inspection apparatus 100 is improved.
  • X-rays irradiated on the sample W are transmitted through the sample W and detected as an X-ray transmission image by the X-ray TDI camera 4.
  • the X-ray TDI camera 4 as a detector, it is possible to continuously acquire X-ray transmission images of the sample W that is continuously conveyed.
  • the storage time can be increased by the number of stages of TDI, and an image with a high S / N ratio can be obtained by increasing the amount of X-ray light. improves.
  • the direct light shielding unit 5 shields the X-rays transmitted through the sample W and the X-ray TDI camera 4 and prevents the X-rays from leaking out of the apparatus.
  • the device cover 6 shields the X-ray component and the reflection / scattering X-ray component that cannot be shielded by the radiation source shielding portion 2, the radiation source slit 3, and the direct light shielding portion 5, and also isolates the space irradiated with the X-ray. In order to prevent human hands from entering the space.
  • the interlock is activated and the X-ray irradiation by the X-ray source 1 is stopped.
  • FIG. 1 shows an arrangement in which the X-ray source 1 is placed above the sample W and the X-ray TDI camera 4 is placed below the sample W
  • the X-ray inspection apparatus 100 to the sample W from the floor on which the X-ray inspection apparatus 100 is installed is shown. If the distance is long and a sufficient space can be secured below the sample W, the X-ray source 1 is installed below the sample W and the X-ray is placed on the sample W in order to make the outer shape of the X-ray inspection apparatus 100 compact.
  • a TDI camera 4 may be installed. Further, the defect determination unit 7, the control unit 8, or the display unit 9 may be installed inside the device cover 6.
  • the defect determination unit 7 determines a defect existing in the sample based on the X-ray transmission image detected by the X-ray TDI camera 4 and outputs the presence / absence, the number, position, or size of the existence.
  • the defect is a factor that can reduce the reliability of the finished lithium ion secondary battery in the electrode material of the lithium ion secondary battery.
  • the positive electrode material, the negative electrode material, the current collector of the lithium ion secondary battery Including fine metal foreign substances contained in the separator, positive electrode material, negative electrode material, separator pores and coating defects.
  • the size of the defect is measured from the difference in brightness from the background of the defect portion and the spatial spread of the brightness.
  • the defect image including the defect portion and the surrounding background is stored in a memory built in the defect determination unit 7 or the control unit 8 so that the above defect determination result can be confirmed after the inspection.
  • the control unit 8 receives signals from the input unit 10 or the above-described components, and performs parameter setting and control of the X-ray source 1, the X-ray TDI camera 4, and the defect determination unit 7.
  • the parameter setting values, states, inspection conditions, and defect determination results (defect number, position, defect size, defect image) of each component described above are displayed on the display unit 9.
  • the input unit 10 receives input of parameter setting values, inspection conditions, and the like of each component requirement from the outside such as a user and sends them to the control unit 8.
  • a sample W to be inspected is transported and scanned by the transport system 11.
  • the line rate of the X-ray TDI camera 4 is set in accordance with the speed of sample scanning by the transport system 11, and imaging is performed in synchronization with the scanning speed.
  • the transport system 11 outputs information such as a transport speed or a transport distance necessary for timing synchronization of the X-ray TDI camera 4 to the control unit 8.
  • the X-ray inspection apparatus 100 when the X-ray inspection apparatus 100 is used in an environment where the sample is transported at a substantially constant speed in advance in the sample manufacturing process, etc., the X-ray inspection apparatus 100 itself needs to have the transport system 11.
  • the X-ray TDI camera 4 may be set and operated so as to synchronize with a transport system that is preliminarily installed in a sample manufacturing process or the like. In this case, if necessary, synchronize the output of the transport system such as the sample manufacturing process or the position measurement value obtained by measuring the sample being conveyed with the encoder or the speed measurement value obtained by measuring with the speedometer. It is used by inputting it to the control unit as information used for.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating the X-ray source of this embodiment.
  • the X-ray source 1 has a plurality of X-ray tubes. 2 and FIG. 6 and FIG. 7 to be described later, an example in which the X-ray source 1 has two X-ray tubes 101 and 102 is illustrated. However, in order to increase the amount of X-ray light, three or more X-rays are used. A tube may be used. Each of the X-ray tubes 101 and 102 irradiates different areas on the sample W. The source slit 3 is installed and adjusted so that the irradiation areas do not overlap on the sample W. X-rays transmitted through the region on the sample W irradiated by the X-ray tubes 101 and 102 enter the light receiving unit 103 of the X-ray TDI camera 4 and are detected.
  • the length of the region irradiated by one X-ray tube becomes 1 / N times, and the distance between the X-ray tube and the sample becomes 1 / N times. Since the X-ray irradiation intensity is inversely proportional to the square of the distance from the X-ray tube, the X-ray intensity given per unit area on the sample increases to the square of N. As a result, the amount of X-ray light can be increased.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the arrangement of the light source unit and the TDI camera of this embodiment.
  • the scanning direction of the sample W is the X direction, and the direction perpendicular thereto is the Y direction.
  • the X-ray TDI camera 4 is installed and adjusted so that the X direction is the TDI accumulation direction and the Y direction is the longitudinal direction.
  • a plurality of X-ray tubes (101, 102) included in the X-ray source 1 are arranged along the Y direction.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the positional relationship among the X-ray source, the inspection object, and the TDI camera of this embodiment.
  • the region where X-rays are generated inside the X-ray tube included in the X-ray source is called a focal point.
  • Reference numeral 201 in FIG. 3 indicates the focal region of the X-ray tube.
  • the focal area 201 has a finite size.
  • the focal point size d is set to be larger than the defect diameter.
  • X-rays emitted from the focal region 201 pass through the sample surface W and form an image 204 of the minute object 203 on the light receiving unit.
  • an image blur 205 corresponding to the focal size d occurs on both sides of the image 204.
  • the size of the blur with respect to the image of the minute object can be reduced. If the size of the blur is larger than the size of the image of the minute object, the contrast of the minute object in the transmitted X-ray intensity distribution detected by the light receiving unit 103 is lowered, so that the detection sensitivity is lowered.
  • the size of the blur 205 on the light receiving unit is expressed as bd / a using the focal point size d, the source-sample distance a, and the sample-light receiving unit distance b. Since the image on the sample is magnified at the magnification (a + b) / a times on the light receiving portion, the size of the blur 205 converted to the dimension on the sample is obtained as bd / (a + b).
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the positional relationship between the light source unit, the inspection object, and the TDI camera and the image blur amount according to the present embodiment.
  • the horizontal axis represents the ratio between the sample-light receiving portion distance b and the radiation source-light receiving portion distance (a + b), and the vertical axis represents the amount of blur on the sample surface. .
  • the thickness of the positive electrode material to be inspected is about 200 ⁇ m.
  • the sample-light receiving portion distance b can be brought closer to about 1 mm.
  • the source-sample distance a is 140 mm.
  • the size of the blur 205 converted to the dimension on the sample is d / 140, and even if a high-power X-ray source having a large focal spot size of about 5 mm is used, it can be suppressed to about 36 ⁇ m.
  • the distance between the X-ray tube and the sample tends to be short, and the size of the blur 205 converted to the dimension on the sample tends to increase. Is as thin as 1 mm or less, for example, the sample-light receiving portion distance b can be reduced to about 1 mm, and a sufficiently high resolution can be secured.
  • FIG. 5 is a configuration diagram illustrating a configuration example in which a plurality of TDI cameras are arranged in parallel.
  • a wide-width sample can be inspected by arranging a plurality of X-ray optical systems having the X-ray source 1, the radiation source shielding unit 2, the radiation source slit 3, and the TDI camera 4 in the Y direction.
  • a plurality of TDI cameras 303 and 304 are shifted in the X direction so that they do not interfere mechanically, and are arranged so that there are no gaps between the plurality of light receiving portions 301 and 302 in the Y direction (the width direction of the sample). Omissions can be eliminated.
  • FIG. 5 illustrates an example in which two are arranged in parallel, three or more may be arranged in parallel.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining overlapping of images by a plurality of X-ray tubes.
  • an image of a partial region (region 404) near the boundary of the irradiation region of each X-ray tube in the Y direction is displayed on the light receiving unit (region). 405) are detected in duplicate.
  • the defect determination unit 7 performs defect determination processing corresponding to image overlap.
  • ⁇ The closer the X-ray incident angle at the boundary is near to the vertical and the shorter the sample-light receiving portion distance, the smaller the overlapping area of the image.
  • an X-ray tube having a small irradiation angle (expansion angle of the X-ray beam emitted from the X-ray tube) (for example, 30 degrees or less) is used, or the thickness is particularly thin.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an X-ray TDI camera having flat pixels.
  • the X-ray TDI camera 4 needs to synchronize the scanning speed of the sample and the imaging frequency (line rate) in order to correctly perform the TDI accumulation operation.
  • the obtained image is blurred in the X direction and spreads, so the inspection sensitivity is lowered.
  • the sample scanning speed vx is high, there is a problem that synchronous imaging becomes difficult due to the restriction on the upper limit of the line rate of the TDI camera.
  • the optical system that brings the sample W close to the light receiving unit keeps the image magnification rate M low (close to 1), so that the line rate required for synchronization can be kept low, and the sample scanning speed vx is high. It is effective for conducting inspections.
  • the line rate required for synchronization can be reduced, and high-speed inspection can be handled.
  • Increasing the pixel size leads to a decrease in sensitivity because the resolution of the detected image decreases, but keeping the pixel size in the Y direction small and increasing only the pixel size in the X direction minimizes the decrease in sensitivity due to the decrease in resolution.
  • High-speed inspection can be performed while limiting to the limit.
  • a normal square pixel TDI camera as a TDI camera in which the pixel size in the X direction is larger than the pixel size in the Y direction by performing a binning operation only in the X direction.
  • the method of making flat pixels by binning N pixels in the X direction has the advantage that signal saturation is less likely to occur even under extremely large X-ray light amounts because the saturation upper limit charge amount of a TDI camera increases due to binning.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining another embodiment of an X-ray TDI camera having flat pixels.
  • the X-ray TDI camera has a configuration in which a scintillator is coupled to a TDI camera for visible light with a fiber plate.
  • the fiber plate has a role of transferring an image converted into light by a scintillator to a TDI camera for visible light at an equal magnification without deforming the image.
  • an asymmetric fiber plate 501 that reduces the X direction to 1 / N relative to the Y direction, or expands the Y direction N times relative to the X direction, as shown in FIG.
  • an X-ray TDI camera having flat pixels long in the X direction is formed.
  • a tapered optical fiber is used as the asymmetric fiber plate 501.
  • the output surface of the scintillator is imaged on the light receiving unit 502 of the TDI camera for visible light by an imaging optical system having a combination of a cylindrical lens, an aspherical lens, a spherical lens, etc. and having different optical magnifications in the X and Y directions. May be.
  • the number of TDI storage stages is reduced to 1 / N by binning, whereas the method of creating flat pixels using an asymmetric fiber plate is the same as that of the original TDI camera. Since the number of TDI accumulation stages is maintained, there is an advantage that a larger amount of X-ray light can be obtained even under the same X-ray irradiation conditions.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the configuration of a high-resolution X-ray TDI camera.
  • X-ray TDI cameras detect X-rays by converting them into visible light with a scintillator, but light is diffused during the conversion process, causing blurring, so the upper limit of resolution is limited to about 50 ⁇ m. .
  • the aperture masks 511 and 513 having higher resolution than the upper limit of the scintillator resolution are arranged above and below the scintillator 512, and the transmitted light is guided to the light receiving portion by the fiber plate 514, thereby suppressing blurring due to light diffusion in the conversion process. And a high resolution of 50 ⁇ m or less is obtained.
  • the relative positions of the opening mask 511 and the opening mask 513 are set so that the central portion of the light beam output from the scintillator 512 by the X-ray light beam that has passed through each opening portion of the opening mask 511 passes through each corresponding opening portion of the opening mask 513. Adjusted.
  • the light receiving unit 103 of the X-ray TDI camera 4 corresponds to the input surface of the scintillator 512 (and substantially the same as the surface of the opening mask 511 when an opening mask is used).
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an aperture mask that improves the resolution of the scintillator of the X-ray TDI camera.
  • the transmission area is displayed in white and the shading area is displayed in black.
  • the aperture mask 511 is made of a material that shields X-rays
  • the light shielding region of the aperture mask 513 is made of a material that shields light output from the scintillator.
  • transmission regions of ⁇ 25 ⁇ m are arranged at a pitch of 50 ⁇ m in the X and Y directions, and a resolution of 25 ⁇ m and an aperture ratio of 39% are obtained.
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining the X-ray inspection method according to the present invention.
  • the control unit 8 receives a signal relating to the inspection conditions received from the input unit 10 and other components in FIG. 1 (step 1201), and the control unit 8 causes the transport system 11, the X-ray TDI camera 4, the X-ray source 1, and the like. Is set (step 1202). Thereafter, the sample is irradiated with X-rays under the conditions set in step 1202 by the X-ray source 1 (step 1203). The X-rays irradiated in Step 1203 pass through the sample, and an X-ray transmission image is detected by the X-ray TDI camera 4 (Step 1204).
  • the defect determination unit 7 processes the X-ray transmission image detected in step 1204 to detect defects present in the sample (step 1205).
  • the defect detection result in step 1205 is displayed on the display unit 9 (step 1206).
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the arrangement of the light receiving sensors of the X-ray TDI camera according to the present invention.
  • a camera in which a long light receiving region is formed in the Y direction by a plurality of light receiving sensors 413 and 414 whose positions are shifted in the X direction, and an X-ray tube corresponding to each light receiving sensor is used.
  • this invention is not limited to the above-mentioned Example, Various modifications are included.
  • the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
  • a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.
  • control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.

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Abstract

　試料にＸ線を照射し、欠陥の径より大きい焦点サイズを持つＸ線源と、前記Ｘ線源により照射されて該試料を透過したＸ線をＸ線透過像として検出し、該試料の走査方向と平行な方向に長い画素を持ち該試料に近接して配置されたＸ線ＴＤＩ検出器と、前記Ｘ線ＴＤＩ検出器により検出されたＸ線透過像に基づき欠陥を検出する欠陥検出部と、を備えるＸ線検査装置である。

Description

Ｘ線検査装置、検査方法およびＸ線検出器
　本発明は、試料にＸ線を照射し、試料を透過したＸ線の強度分布に基づいて試料を検査するＸ線検査装置、検査方法およびＸ線検査装置に用いられるＸ線検出器に関する。
　本技術分野の背景技術として、特開平９－７２８６３号公報（特許文献１）がある。この公報には、「フロア面より数十センチ以上上方の高さレベルで被検査物が搬送されるＸ線透過自動検査装置において、フォーカスサイズの径が５０μｍ以上のＸ線源と、該Ｘ線源が上部に配設されると共に、被検査物の搬入・搬出口よりも下側の内側位置に被検査物の画像を撮像する撮像面が配設されるシールドボックスと、該シールドボックス内の撮像場所にて、前記搬入・搬出口の高さレベルと撮像面の高さレベルとの間で昇降し、前記搬入口で受取った被検査物を支持して前記撮像面の上側の検査レベルまで下降し、かつ撮像済の被検査物を支持して搬出口の高さレベルまで上昇する被検査物の水平移送機能を持つ昇降台を設けたことを特徴とする簡易型高分解能Ｘ線透過自動検査装置。」（特許請求の範囲の請求項１）が開示されており、これにより「低コストで分解能の優れたプリント基板の撮像が得られ、かつＸ線源のメインテナンスや交換を容易ならしめるコンパクトな簡易型高分解能Ｘ線透過自動検査装置」の提供が可能となると記載されている。
特開平９－７２８６３号公報
　リチウムイオン二次電池の電極材料に含まれる微小金属異物の検査では、５０μｍ以下の微小な金属物体を高速に検査することが求められる。電極の製造工程では、シート状の電極材料がロール搬送により速度５００ｍｍ／ｓ以上の高速度で連続的に搬送されるため、インライン検査を行うには、速度５００ｍｍ／ｓ以上の試料走査速度で連続的に検査することが必要である。
　試料にＸ線を照射し試料を透過したＸ線の強度分布に基づいて試料を検査するＸ線検査において、微小な物体を検査するには、解像度の高いＸ線透過像を得ること、および十分大きいＸ線光量によるＸ線透過像を得ることが必要である。ここで、Ｘ線光量とは、試料に照射するＸ線の強度と検出器の蓄積時間（露光時間）との積を指す。
　前者が必要なのは、物体の大きさに対して解像度が低い場合には像がボケてしまい、物体の像のコントラストが低下するためである。
　後者が必要なのは、Ｘ線光量が不足する場合には、物体の像のコントラストに対してショットノイズが相対的に大きくなり、画像のＳＮ比が低下することで、物体を判別することが難しくなるためである。ここで、ショットノイズはフォトンショットノイズや量子ノイズとも呼ばれるものであり、画像のノイズの中でショットノイズ成分の占める割合が大きい場合、画像のＳＮ比はＸ線光量を大きくすることでＸ線光量の平方根に比例して向上する。
　高解像度のＸ線透過像を得るには、マイクロフォーカスＸ線管などの焦点サイズの小さいＸ線源を用い、Ｘ線源－試料間距離に対してＸ線源－カメラ間の距離を大きく遠ざけて拡大像を得る方法がある。しかし、焦点サイズの小さいＸ線源は高い出力が得られないため、Ｘ線光量の不足で画像のＳＮ比が低下する。特に高速検査を行う場合は蓄積時間が短くなるため、この問題が顕著となる。
　大きなＸ線光量を得るには、高出力のＸ線源を用いる、あるいはＴＤＩ（Ｔｉｍｅ　Ｄｅｌａｙ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）型のＸ線カメラを用いて蓄積時間を稼ぐ方法がある。しかし、前者は焦点サイズの大きなＸ線源が必要となるため、高解像度の画像取得と両立しない課題がある。後者は、ＴＤＩカメラのラインレートを試料走査速度に同期させる必要があるが、市場で入手可能なＸ線ＴＤＩカメラのラインレートに上限があるため、非常に高速な試料走査速度には対応できない課題がある。例えば、上限ラインレートが約２ｋＨｚのＸ線ＴＤＩカメラで、５０μｍの画素寸法の場合、対応できる上限の試料搬送速度は１００ｍｍ／ｓである。
　前記特許文献１には、高分解能Ｘ線透過自動検査装置が記載されている。しかし、特許文献１の装置は、高解像度の画像を取得するための構成として「該シールドボックス内の撮像場所にて、前記搬入・搬出口の高さレベルと撮像面の高さレベルとの間で昇降し、前記搬入口で受取った被検査物を支持して前記撮像面の上側の検査レベルまで下降し、かつ撮像済の被検査物を支持して搬出口の高さレベルまで上昇する被検査物の水平移送機能を持つ昇降台」が記載されているが、Ｘ線光量を増大する必要性については記載されていない。また、高速搬送される試料の検査方法についても記載されていない。
　上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
　本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、試料にＸ線を照射し、欠陥の径より大きい焦点サイズを持つＸ線源と、前記Ｘ線源により照射されて該試料を透過したＸ線をＸ線透過像として検出し、該試料の走査方向と平行な方向に長い画素を持ち該試料に近接して配置されたＸ線ＴＤＩ検出器と、前記Ｘ線ＴＤＩ検出器により検出されたＸ線透過像に基づき欠陥を検出する欠陥検出部と、を有することを特徴とする。
　本発明によれば，解像度の高いＸ線透過像を、十分大きいＸ線光量にて得ることで、微小な欠陥を検出することができる。
　上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明に係るＸ線検査装置の構成を説明するための構成図である。 本発明に係るＸ線源を説明する構成図である。 本発明に係るＸ線源、検査対象物、およびＴＤＩカメラの位置関係を説明する図である。 本発明に係る光源部、検査対象物、およびＴＤＩカメラの位置関係と像のボケ量との関係を説明する図である。 本発明に係る複数のＴＤＩカメラを並列する構成例を説明する構成図である。 本発明に係る複数のＸ線管による像の重複を説明する図である。 本発明に係る本実施例の光源部、およびＴＤＩカメラの配置を説明する図である。 本発明に係る扁平画素を有するＸ線ＴＤＩカメラを説明する図である。 本発明に係る扁平画素を有するＸ線ＴＤＩカメラの別の実施例を説明する図である。 本発明に係る高解像度のＸ線ＴＤＩカメラの構成を説明する図である。 本発明に係るＸ線ＴＤＩカメラのシンチレータの解像度を向上する開口マスクを説明する図である。 本発明に係るＸ線検査方法を説明するためのフロー図である。 本発明に係るＸ線ＴＤＩカメラの受光センサの配置を説明する図である。
　本実施例では、試料にＸ線を照射し、試料を透過したＸ線の強度分布に基づいて試料を検査するＸ線検査装置の例を説明する。
　図１は本実施例のＸ線検査装置の構成図の例である。
　Ｘ線検査装置１００は、Ｘ線源１、線源遮蔽部２、線源スリット３、Ｘ線ＴＤＩカメラ４、直接光遮蔽部５、装置カバー６、欠陥判定部７、制御部８、表示部９を有する。
　Ｘ線源１は試料Ｗに向けてＸ線を照射する。Ｘ線源１による試料上のＸ線照射領域の形状は線源スリット３によって制限される。線源遮蔽部２は試料上の照射領域以外に向かうＸ線を遮蔽する。線源遮蔽部２と線源スリット３により、検査に必要外のＸ線の漏れ量を低減され、Ｘ線検査装置１００の安全性が向上する。
　試料Ｗに照射されたＸ線は試料Ｗを透過しＸ線ＴＤＩカメラ４によってＸ線透過画像として検出される。検出器としてＸ線ＴＤＩカメラ４を用いることで、連続的に搬送される試料ＷのＸ線透過画像を絶え間なく取得することができる。また、通常のＸ線ラインカメラを使用する場合に比べて、ＴＤＩの段数分だけ多くの蓄積時間をとることができ、Ｘ線光量が増すことでＳＮ比の高い画像が得られ、検査感度が向上する。
　直接光遮蔽部５は、試料ＷおよびＸ線ＴＤＩカメラ４を透過したＸ線を遮蔽し、装置外にＸ線が漏洩することを防ぐためのものである。装置カバー６は線源遮蔽部２、線源スリット３、直接光遮蔽部５で遮蔽しきれないＸ線成分、および反射／散乱Ｘ線成分を遮蔽するとともに、Ｘ線が照射される空間を隔離し、人の手などがその空間に入ることを防ぐためのものである。線源遮蔽部２、線源スリット３、直接光遮蔽部５あるいは装置カバー６が所定の条件に設置されていない場合、インターロックが作動し、Ｘ線源１によるＸ線の照射が停止する。以上の構成により、装置オペレータ等のＸ線被曝が回避され、Ｘ線検査装置１００の安全性が確保される。
　図１にはＸ線源１を試料Ｗの上方に置き、Ｘ線ＴＤＩカメラ４を試料Ｗの下方に置く配置を示したが、Ｘ線検査装置１００を設置する床面からの試料Ｗまでの距離が長く、試料Ｗの下方に十分なスペースが確保できる場合は、Ｘ線検査装置１００の外形をコンパクトにするため、Ｘ線源１を試料Ｗの下方に設置し試料Ｗの上にＸ線ＴＤＩカメラ４を設置してもよい。また、欠陥判定部７、制御部８、あるいは表示部９は、装置カバー６の内部に設置してもよい。
　欠陥判定部７は、Ｘ線ＴＤＩカメラ４で検出されたＸ線透過像に基づいて、試料に存在する欠陥を判別し、その存在の有無、存在する数、位置、あるいは大きさを出力する。ここで欠陥とは、リチウムイオン二次電池の電極材料においてリチウムイオン二次電池完成品の信頼性を低下させうる要因であり、例えばリチウムイオン二次電池の正極材料、負極材料、集電体、セパレータに含まれる微小金属異物、あるいは正極材料、負極材料、セパレータの空孔や塗工不良を含む。
  リチウムイオン二次電池の正極材料に含まれる微小金属異物の検査では、Ｘ線ＴＤＩカメラ４の固定パターンノイズ、ランダムに発生するショットノイズ、およびシート状の正極の活物質の厚さムラ、密度ムラなどが背景ノイズとなる。検出した画像に対し、背景ノイズを減衰し、微小金属異物などに基づく欠陥信号を強調するフィルタ処理を行い、フィルタ後の画像に対し、その残存ノイズ成分を実質的に検出しないしきい値レベルを設定し、しきい値レベルを越える箇所を欠陥と判定することで、微小金属異物などの欠陥が検出される。金属異物が正極に付着している場合、あるいは正極材料より重い元素からなる金属異物が正極材料内部に埋まっている場合、Ｘ線透過像において背景より暗い欠陥信号として現れる。正極材料より軽い元素からなる金属異物が正極材料内部に埋まっている場合、あるいは正極材料の塗工漏れ、空孔がある場合は、Ｘ線透過像において背景より明るい欠陥信号として現れる。欠陥部の明度の空間的な広がりの中心（背景との明度差が最大となる位置、あるいは明度差の重心位置）を欠陥位置として計測する。さらに、欠陥部の背景との明度差および明度の空間的な広がりから欠陥の大きさを計測する。以上の欠陥判定結果を検査後に確認できるよう、欠陥部と周囲の背景を含む欠陥画像が、欠陥判定部７あるいは制御部８が内蔵するメモリに保存される。
　制御部８は、入力部１０から、あるいは前述の各構成部品からの信号を受け、Ｘ線源１、Ｘ線ＴＤＩカメラ４、欠陥判定部７のパラメータ設定、制御を行う。前述の各構成部品のパラメータ設定値、状態、検査条件、欠陥判定結果（欠陥個数、位置、欠陥寸法、欠陥画像）が表示部９に表示される。
　入力部１０では、ユーザなど外部からの各構成要件のパラメータ設定値や検査条件などの入力を受け、制御部８に送る。　
　搬送系１１によって、検査対象の試料Ｗが搬送、走査される。搬送系１１による試料走査の速度に合せて、Ｘ線ＴＤＩカメラ４のラインレートが設定され、走査速度に同期した撮像が行われる。搬送系１１はＸ線ＴＤＩカメラ４のタイミング同期に必要な、搬送速度、あるいは搬送距離などの情報を制御部８に出力する。例えばＸ線検査装置１００を、試料の製造工程などにおいて予め試料が実質的に一定速度にて搬送されている環境に設置して用いる場合は、Ｘ線検査装置１００自体が搬送系１１を有する必要はなく、試料の製造工程などに予め設置されている搬送系を兼用し、これに同期するようＸ線ＴＤＩカメラ４を設定して動作すればよい。この場合、必要に応じて、試料の製造工程などの搬送系の出力あるいは搬送されている試料をエンコーダによって計測して得られる位置計測値、あるいは速度計によって計測して得られる速度計測値を同期に用いる情報として制御部に入力して用いる。
　図２は本実施例のＸ線源を説明する構成図である。
　Ｘ線源１は複数のＸ線管を有する。図２、および後述の図６、および図７では、Ｘ線源１が二つのＸ線管１０１、１０２を有する例を図示したが、よりＸ線光量を増大するために三つ以上のＸ線管を用いてもよい。Ｘ線管１０１、１０２各々は、試料Ｗ上の互いに異なる領域を照射する。試料Ｗ上で照射領域が重なり合わないよう、線源スリット３が設置、調整される。Ｘ線管１０１および１０２が照射した試料Ｗ上の領域を透過したＸ線はＸ線ＴＤＩカメラ４の受光部１０３に入射し、検出される。Ｘ線管をＮ個並列して使用することで、一つのＸ線管が照射する領域の長さが１／Ｎ倍になり、Ｘ線管と試料間の距離が１／Ｎ倍になる。Ｘ線の照射強度はＸ線管からの距離の二乗に反比例するため、試料上の単位面積当りに与えられるＸ線強度がＮの二乗倍に増加する。これにより、Ｘ線光量を増大することができる。
　図７は本実施例の光源部、およびＴＤＩカメラの配置を説明する図である。
　試料Ｗの走査方向をＸ方向、それに垂直な方向をＹ方向とする。Ｘ線ＴＤＩカメラ４は、Ｘ方向がＴＤＩ蓄積方向、Ｙ方向が長手方向になるよう、設置、調整される。Ｘ線源１が有する複数のＸ線管（１０１，１０２）はＹ方向に沿って並べられる。
　図３は本実施例のＸ線源、検査対象物、およびＴＤＩカメラの位置関係を説明する図である。
　Ｘ線源に含まれるＸ線管の内部でＸ線の発生する領域は焦点と呼ばれる。図３の２０１がＸ線管の焦点領域を示す。焦点領域２０１は有限の大きさを持つ。ここでは焦点サイズｄとし、焦点サイズｄが欠陥の径よりも大きくなるように設定する。例えば、焦点サイズｄ＝０．４ｍｍのＸ線管では連続出力が２００Ｗ以上、ｄ＝１ｍｍのＸ線管では連続出力が１０００Ｗ以上得られる。焦点領域２０１から発したＸ線は、試料面Ｗを透過し、受光部に微小物体２０３の像２０４を形成する。このとき、像２０４の両脇に焦点サイズｄに応じた像のボケ２０５が発生する。図３の右側の図に示すように、試料面Ｗを受光部１０３に接近させることで、微小物体の像に対するボケの大きさを小さくすることができる。微小物体の像の大きさに対して、ボケの大きさが大きいと、受光部１０３で検出される透過Ｘ線強度分布における微小物体のコントラストが低下するため、検出感度が低下する。
　幾何学的な計算から、ボケ２０５の受光部上での大きさは、焦点サイズｄ、線源－試料距離ａおよび試料－受光部距離ｂを用いて、ｂｄ／ａと表される。試料上の像は受光部上で拡大率（ａ＋ｂ）／ａ倍で拡大されるので、試料上の寸法に換算したボケ２０５の大きさは、ｂｄ／（ａ＋ｂ）と求められる。
　図４は本実施例の光源部、検査対象物、およびＴＤＩカメラの位置関係と像のボケ量との関係を説明する図である。上記式に基づき、横軸に試料－受光部距離ｂと線源－受光部距離（ａ＋ｂ）との比を、縦軸に試料面上換算のボケ量をとり、焦点サイズごとのボケ量を示す。
　５０μｍ以下の物体を高感度に検査するには、ボケ量を５０μｍ以下に抑えることが有効である。例えば、リチウムイオン二次電池の正極材料に含まれる微小金属異物の検査では、検査対象の正極材料の厚さが２００μｍ程度である。この場合、試料－受光部距離ｂを１ｍｍ程度に近づけることができる。例えば、Ｘ線ＴＤＩカメラ４のＹ方向の長さが３００ｍｍ、照射角が全角で３０度のＸ線管を４個用いる場合、線源－試料間距離ａは１４０ｍｍとなる。このとき、試料上の寸法に換算したボケ２０５の大きさはｄ／１４０となり、焦点サイズが５ｍｍ程度と大きい高出力Ｘ線源を用いても、３６μｍ程度と小さく抑えられる。
　複数のＸ線管を並列する場合、Ｘ線管と試料間距離が短くなる分、試料上の寸法に換算したボケ２０５の大きさが大きくなる傾向があるが、特に上記のように検査対象試料が例えば１ｍｍ以下と薄い場合は、試料－受光部距離ｂを１ｍｍ程度に縮小でき、十分に高い解像度を確保することができる。
　図５は複数のＴＤＩカメラを並列する構成例を説明する構成図である。
　Ｘ線源１、線源遮蔽部２、線源スリット３、ＴＤＩカメラ４を有するＸ線光学系をＹ方向に複数並列することで、広い幅の試料を検査することができる。複数のＴＤＩカメラ３０３、３０４が機械的に干渉しないようにＸ方向にずらしつつ、Ｙ方向（試料の幅方向）に関して複数の受光部３０１、３０２の隙間ができないように並べることで、検査対象領域の抜けを無くすことができる。図５には二つを並列する例を図示したが、三つ以上を並列してもよい。
　図６は複数のＸ線管による像の重複を説明する図である。
　複数のＸ線管１０１，１０２によって試料面Ｗを隙間なくカバーすると、Ｙ方向に関して、各々のＸ線管の照射領域の境界近くの一部の領域（領域４０４）の像が受光部上（領域４０５）で重複して検出される。重複領域４０５については、欠陥判定部７において、像の重複に対応した欠陥判定処理が行われる。
　像が重複している領域に対応した画像処理の一例として、重複領域のみ欠陥判定しきい値を高くする方法がある。重複領域は、互いに相関のない二画像分の背景ノイズが重なるため、重複のない領域に対して、ノイズが√２倍になる。よって、重複領域のみ、欠陥判定しきい値を√２倍高く設定することで、重複領域のノイズ増加に起因する誤検出を回避しつつ、重複領域の欠陥を検出することができる。
　境界でのＸ線入射角が垂直に近いほど、また試料－受光部距離が短いほど、像の重複領域が小さくなる。像の重複領域を小さくするには、例えば、照射角（Ｘ線管から出射するＸ線光束の広がり角）が小さい（例えば３０度以下の）Ｘ線管を用いること、あるいは特に厚さの薄い試料の場合に試料－受光部距離を小さくする（例えばｂ＜１ｍｍ）こと、あるいはＸ線管の並列数を増やして一つのＸ線管がカバーする照射領域を狭くすること、などが有効である。
　図８は、扁平画素を有するＸ線ＴＤＩカメラを説明する図である。
　Ｘ線ＴＤＩカメラ４は、ＴＤＩ蓄積動作を正しく行うために、試料の走査速度と撮影周波数（ラインレート）を同期させる必要がある。同期しない場合、得られる像がＸ方向にボケて広がるために検査感度が低下する。同期させるためのラインレートｆＬは、Ｘ線ＴＤＩカメラの検査対象試料走査方向の画素サイズｐｘ、試料走査速度ｖｘ、およびＸ線光学系の像拡大率Ｍを用いて、ｆＬ＝Ｍ　×　ｖｘ　／　ｐｘと表される。試料走査速度ｖｘが大きい場合、ＴＤＩカメラのラインレートの上限の制約により、同期撮影が困難となる課題がある。
　前述した試料Ｗを受光部に接近させる光学系は、像拡大率Ｍが低く（１に近く）保たれるため、同期に必要なラインレートを低く抑えることができ、試料走査速度ｖｘが大きい高速検査を行うために有効である。
　また、ＴＤＩの走査方向の画素サイズｐｘを大きくすることで、同期に必要なラインレートを低くすることができ、高速検査への対応が可能となる。画素サイズを大きくすることは、検出画像の解像度が下がるため感度低下につながるが、Ｙ方向の画素サイズを小さく保ち、Ｘ方向の画素サイズのみを大きくすることで、解像度低下による感度低下を必要最小限に抑えつつ、高速検査を行うことが可能となる。
　例えばラインレート２ｋＨｚのＴＤＩカメラを用いる場合、ｐｘ＝４００μｍ、ｐｙ＝５０μｍ、Ｍ＝１、の条件で、試料走査速度ｖｘ＝８００ｍｍ／ｓでの検査を行うことができる。また、ラインレート８ｋＨｚのＴＤＩカメラを用いる場合、ｐｘ＝１００μｍ、ｐｙ＝５０μｍ、Ｍ＝１、の条件で、試料走査速度ｖｘ＝８００ｍｍ／ｓでの検査を行うことができる。
　通常の正方形画素のＴＤＩカメラをＸ方向にのみビニング動作させることで、上記のＸ方向の画素サイズがＹ方向の画素サイズに比べて大きいＴＤＩカメラとして使用することができる。画素サイズ５０μｍの正方形画素のＴＤＩカメラを、Ｘ方向の８画素ごとにビニング動作させることで、ｐｘ＝４００μｍ、ｐｙ＝５０μｍのＴＤＩカメラとして動作する。Ｘ方向の２画素ごとにビニング動作させることで、ｐｘ＝１００μｍ、ｐｙ＝５０μｍのＴＤＩカメラとして動作する。
　Ｘ方向をＮ画素ビニングすることで扁平画素を作る方法は、ＴＤＩカメラの飽和上限電荷量がビニングによって増加するため、Ｘ線光量が非常に大きい条件でも信号の飽和が起きにくい利点がある。
　図９は、扁平画素を有するＸ線ＴＤＩカメラの別の実施例を説明する図である。
　Ｘ線ＴＤＩカメラは、シンチレータをファイバプレートで可視光用のＴＤＩカメラと結合した構成である。通常、ファイバプレートは、シンチレータで光に変換された像を、像の変形等を行うこと無く等倍で可視光用のＴＤＩカメラに転送する役割を持つ。図９に示すような、Ｙ方向に対して、Ｘ方向を１／Ｎに縮小するような、あるいはＸ方向に対してＹ方向をＮ倍に拡大するような、非対称ファイバープレート５０１を用いて、シンチレータと正方形画素のＴＤＩカメラを結合することで、Ｘ方向に長い扁平画素を有するＸ線ＴＤＩカメラが構成される。非対称ファイバプレート５０１として、テーパ光ファイバが用いられる。
　また、非対称ファイバプレートは可視光像を縦横が異なる倍率で変形して転送するもので代用することが可能である。例えば、シリンドリカルレンズ、非球面レンズ、球面レンズ等の組合せを有する、Ｘ方向とＹ方向の光学倍率が異なる結像光学系により、シンチレータの出力面を可視光用ＴＤＩカメラの受光部５０２に結像してもよい。
　Ｘ方向をＮ画素ビニングすることで扁平画素を作る方法では、ビニングによりＴＤＩ蓄積段数が１／Ｎに低減するのに対し、非対称ファイバプレートを用いて扁平画素を作る方法は、元のＴＤＩカメラのＴＤＩ蓄積段数が維持されるため、同じＸ線照射条件でもより多くのＸ線光量を稼ぐことができる利点がある。
　図１０は、高解像度のＸ線ＴＤＩカメラの構成を説明する図である。
　Ｘ線ＴＤＩカメラは、シンチレータでＸ線を可視光に変換して検出するが、その変換の過程で光が拡散してボケが発生するため、解像度の上限が５０μｍ程度に制限される課題がある。シンチレータ５１２の上下にシンチレータの解像度の上限よりも解像度の高い開口マスク５１１、５１３を配置し、その透過光をファイバプレート５１４で受光部に導くことで、変換過程での光の拡散によるボケが抑えられ、５０μｍ以下の高い解像度が得られる。開口マスク５１１の各開口部を通過したＸ線光束によりシンチレータ５１２で出力された光束の中心部が開口マスク５１３の対応する各開口部を通過するよう、開口マスク５１１と開口マスク５１３の相対位置が調整される。なお、前記のＸ線ＴＤＩカメラ４の受光部１０３はシンチレータ５１２の入力面（、開口マスクを用いる場合は、開口マスク５１１の面と実質的に同じ）に対応する。
　図１１は、Ｘ線ＴＤＩカメラのシンチレータの解像度を向上する開口マスクを説明する図である。
　透過領域を白で、遮光領域を黒で表示した。開口マスク５１１はＸ線を遮光する材質で、開口マスク５１３の遮光領域はシンチレータで出力される光を遮光する材質で形成される。個々の透過領域を狭くするほど高い解像度が得られるが、狭くし過ぎると開口率（透過領域の面積率）が低下し、得られるＸ線光量が低下する。図１１に示した例はφ２５μｍの透過領域をＸ、Ｙ方向に５０μｍピッチで配置したもので、解像度２５μｍ、開口率３９％が得られる。本開口マスクは通常のＣＣＤカメラあるいはラインスキャンカメラと共に用いると、遮光領域の画像が得られない問題があるが、ＴＤＩカメラと組み合わせることで、試料の走査によって試料上の任意の領域が遮光領域と透過領域を交互に通過するため、試料全面の画像を高解像度で取得することができる。
　図１２は、本発明に係るＸ線検査方法を説明するためのフロー図である。
  図１の入力部１０や他の各構成部品から受信した検査条件等に関する信号を制御部８が受けて（step１２０１）、制御部８により搬送系１１やＸ線ＴＤＩカメラ４、Ｘ線源１などの条件設定を行う（step１２０２）。その後、Ｘ線源１によりstep１２０２で設定した条件にて試料にＸ線を照射する（step１２０３）。Step１２０３にて照射されたＸ線が試料を透過し、Ｘ線透過像をＸ線ＴＤＩカメラ４により検出する（step１２０４）。欠陥判定部７がstep１２０４で検出したＸ線透過像を処理して試料に存在する欠陥を検出する（step１２０５）。step１２０５による欠陥の検出結果を表示部９に表示する（step１２０６）。
　図１３は本発明に係るＸ線ＴＤＩカメラの受光センサの配置を説明する図である。
　Ｘ線ＴＤＩカメラ４として、Ｘ方向に位置がずれた複数の受光センサ４１３、４１４によってＹ方向に長い受光領域が形成されるものを用い、受光センサ毎に対応するＸ線管を備えたものを用い、複数のＸ線管による複数の試料像４１１、４１２の位置をＸ方向にずらして互いに重ならないようにすることで、図６にて説明した像の重なりを回避することができる。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
１…Ｘ線源
２…線源遮蔽部
３…線源スリット
４…Ｘ線ＴＤＩカメラ
５…直接光遮蔽部
６…装置カバー
７…欠陥判定部
８…制御部
９…表示部

Claims (17)

  1. 　試料にＸ線を照射し、欠陥の径より大きい焦点サイズを持つＸ線源と、
    　前記Ｘ線源により照射されて該試料を透過したＸ線をＸ線透過像として検出し、該試料の走査方向と平行な方向に長い画素を持ち該試料に近接して配置されたＸ線ＴＤＩ検出器と、
    　前記Ｘ線ＴＤＩ検出器により検出されたＸ線透過像に基づき欠陥を検出する欠陥検出部と、を備えるＸ線検査装置。
  2. 　請求項１記載のＸ線検査装置であって、
    　さらに、前記Ｘ線源から照射されたＸ線の該試料の表面における照射領域を制限する線源スリットを備えることを特徴とするＸ線検査装置。
  3. 　請求項１記載のＸ線検査装置であって、
    　前記Ｘ線ＴＤＩ検出器は、該試料に対して前記Ｘ線源と反対側に配置されていることを特徴とするＸ線検査装置。
  4. 　請求項１記載のＸ線検査装置であって、
    　前記Ｘ線源は複数のＸ線管を備えており、前記複数のＸ線管から照射されるＸ線は、該試料の表面の互いに異なる領域を照射することを特徴とするＸ線検査装置。
  5. 　請求項２記載のＸ線検査装置であって、
    　前記Ｘ線源は複数のＸ線管を備えており、
    　前記線源スリットは、前記複数のＸ線管が該試料の表面の互いに異なる領域を照射するように配置されていることを特徴とするＸ線検査装置。
  6. 　請求項１記載のＸ線検査装置であって、
    　前記Ｘ線ＴＤＩ検出器は、該試料の走査方向に直交する方向に並列に複数配置されていることを特徴とするＸ線検査装置。
  7. 　請求項６記載のＸ線検査装置であって、
    　前記複数配置された前記Ｘ線ＴＤＩ検出器の受光部は間に隙間がないように配置されていることを特徴とするＸ線検査装置。
  8. 　請求項１記載のＸ線検査装置であって、
    　前記欠陥検出部により検出された欠陥を表示する表示部を備えることを特徴とするＸ線検査装置。
  9. 　欠陥の径より大きい焦点サイズを持つＸ線源から該試料にＸ線を照射するＸ線照射工程と、
    　前記Ｘ線照射工程により照射されて該試料を透過したＸ線を、該試料の走査方向と平行な方向に長い画素を持ち該試料に近接して配置されたＸ線ＴＤＩ検出器によりＸ線透過像として検出するＸ線透過像検出工程と、
    　前記Ｘ線透過像検出工程により検出されたＸ線透過像に基づき欠陥を検出する欠陥検出工程と、を備えるＸ線検査方法。
  10. 　請求項９記載のＸ線検査方法であって、
    　さらに、前記Ｘ線源から照射されたＸ線の該試料の表面における照射領域を制限する制限工程を備えることを特徴とするＸ線検査方法。
  11. 　請求項９記載のＸ線検査方法であって、
    　前記Ｘ線ＴＤＩ検出器は、該試料に対して前記Ｘ線源と反対側に配置されていることを特徴とするＸ線検査方法。
  12. 　請求項９記載のＸ線検査方法であって、
    　前記Ｘ線源は複数のＸ線管を備えており、
    　前記Ｘ線照射工程では、該試料の表面の互いに異なる領域を照射することを特徴とするＸ線検査方法。
  13. 　請求項１０記載のＸ線検査方法であって、
    　前記Ｘ線源は複数のＸ線管を備えており、
    　前記制限工程では、前記複数のＸ線管が該試料の表面の互いに異なる領域を照射するように制限することを特徴とするＸ線検査方法。
  14. 　請求項９記載のＸ線検査方法であって、
    　前記Ｘ線ＴＤＩ検出器は、該試料の走査方向に直交する方向に並列に複数配置されていることを特徴とするＸ線検査方法。
  15. 　請求項１４記載のＸ線検査方法であって、
    　前記複数配置された前記Ｘ線ＴＤＩ検出器の受光部は間に隙間がないように配置されていることを特徴とするＸ線検査方法。
  16. 　請求項９記載のＸ線検査方法であって、
    　前記欠陥検出工程により検出された欠陥を表示する表示工程を備えることを特徴とするＸ線検査方法。
  17. 　Ｘ線源により照射されて試料を透過したＸ線をＸ線透過像として検出し、該試料の走査方向と平行な方向に長い画素を持つＸ線検出器。
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CN201280059202.2A CN103975233B (zh) 2012-02-06 2012-12-12 X射线检查装置、检查方法以及x射线检测器
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160041110A1 (en) * 2014-08-11 2016-02-11 Hitachi High-Technologies Corporation X-ray transmission inspection apparatus and extraneous substance detecting method
JP2018031643A (ja) * 2016-08-24 2018-03-01 株式会社日立ハイテクサイエンス Ｘ線透過検査装置
US10746541B2 (en) 2016-01-19 2020-08-18 The Yokohama Rubber Co., Ltd. Inspection device for conveyor belt
US10989672B2 (en) * 2016-08-18 2021-04-27 Fujifilm Corporation Defect inspection device, defect inspection method, and program

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5792472B2 (ja) 2011-01-25 2015-10-14 浜松ホトニクス株式会社 放射線画像取得装置
JP5944254B2 (ja) 2012-07-20 2016-07-05 浜松ホトニクス株式会社 放射線画像取得装置
EP2859963A1 (de) * 2013-10-11 2015-04-15 Sikora Ag Vorrichtung und Verfahren zum Sortieren von Schüttgut
JP6246061B2 (ja) * 2014-04-28 2017-12-13 三菱電機株式会社 多層基板の検査方法
JP6671839B2 (ja) * 2014-10-07 2020-03-25 キヤノン株式会社 放射線撮像装置及び撮像システム
JP6512980B2 (ja) * 2015-07-29 2019-05-15 株式会社日立ハイテクサイエンス Ｘ線透過検査装置及びｘ線透過検査方法
JP6266574B2 (ja) * 2015-09-10 2018-01-24 株式会社日立ハイテクサイエンス Ｘ線検査方法及びｘ線検査装置
ES2962649T3 (es) 2015-09-30 2024-03-20 Hamamatsu Photonics Kk Sistema de adquisición de imágenes radiográficas y método de adquisición de imágenes radiográficas
WO2018012527A1 (ja) * 2016-07-15 2018-01-18 株式会社リガク Ｘ線検査装置、ｘ線薄膜検査方法およびロッキングカーブ測定方法
JP6933513B2 (ja) * 2016-11-30 2021-09-08 住友化学株式会社 欠陥検査装置、欠陥検査方法、セパレータ捲回体の製造方法、及びセパレータ捲回体
KR20180111562A (ko) * 2017-03-30 2018-10-11 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 검사 장치, 검사 방법 및 필름 권회체의 제조 방법
JP7138515B2 (ja) * 2017-09-08 2022-09-16 住友化学株式会社 検査装置
KR20190071111A (ko) 2017-12-14 2019-06-24 삼성전자주식회사 엑스선 검사 장비 및 이를 이용하는 반도체 장치 제조 방법
CA3092996C (en) 2018-03-14 2024-05-28 Monsanto Technology Llc Systems and methods for imaging seeds using multiple cameras
JP2019174410A (ja) * 2018-03-29 2019-10-10 住友化学株式会社 画像処理装置、異物検査装置及び画像処理方法
JP2019175363A (ja) * 2018-03-29 2019-10-10 住友化学株式会社 画像処理装置、異物検査装置、画像処理方法、および異物検査方法
JP7063681B2 (ja) * 2018-03-29 2022-05-09 住友化学株式会社 異物検査装置及び異物検査方法
BR112020023799A2 (pt) 2018-06-11 2021-03-30 Monsanto Technology Llc Classificação de sementes
KR20210116438A (ko) * 2019-01-25 2021-09-27 도레이 카부시키가이샤 구조체의 검사 방법 및 제조 방법, 구조체의 검사 장치 및 제조 장치
JP7201481B2 (ja) * 2019-03-04 2023-01-10 株式会社日立ハイテクサイエンス Ｘ線検査装置及びｘ線検査方法
CN109821766A (zh) * 2019-03-05 2019-05-31 天津美腾科技有限公司 Tds智能干选机双射源识别方法及系统
CN110231353A (zh) * 2019-05-17 2019-09-13 中国石油化工股份有限公司 基于x射线数字成像技术的翅片管检测方法
CN111582367A (zh) * 2020-05-07 2020-08-25 电子科技大学 一种小金属威胁检测的方法
CN111992514B (zh) * 2020-08-06 2022-03-25 北京霍里思特科技有限公司 宽体智能分选设备的双光源信号采集单元及信号采集方法
WO2024024296A1 (ja) * 2022-07-27 2024-02-01 東レ株式会社 Ｘ線検査装置およびｘ線検査方法
WO2024043034A1 (ja) * 2022-08-23 2024-02-29 東レ株式会社 Ｘ線検査装置及びｘ線検査方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06317544A (ja) * 1993-05-06 1994-11-15 Toyota Motor Corp セーフティパッドの検査方法
JPH0972863A (ja) 1995-06-28 1997-03-18 Kobe Steel Ltd 簡易型高分解能ｘ線透過自動検査装置
JP2009080030A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Ishida Co Ltd Ｘ線検査装置
JP2010230559A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Ishida Co Ltd Ｘ線検査装置
JP2011149701A (ja) * 2010-01-19 2011-08-04 Shonai Create Kogyo:Kk ラインセンサーカメラを用いたｘ線検査装置
JP2011169777A (ja) * 2010-02-19 2011-09-01 Yokogawa Electric Corp 放射線測定装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11316197A (ja) * 1998-05-06 1999-11-16 Matsushita Electric Works Ltd 平板材の内部検査方法及び装置
US6324249B1 (en) * 2001-03-21 2001-11-27 Agilent Technologies, Inc. Electronic planar laminography system and method
DE10251448A1 (de) * 2002-11-05 2004-05-19 Siemens Ag Verfahren für die Computertomographie eines periodisch sich bewegenden Untersuchungsobjektes, sowie ein CT-Gerät zur Durchführung dieses Verfahrens
US7065176B2 (en) * 2003-05-28 2006-06-20 General Electric Company Method and system to inspect a component
US6901132B2 (en) * 2003-06-26 2005-05-31 General Electric Company System and method for scanning an object in tomosynthesis applications
US20070189460A1 (en) * 2006-02-15 2007-08-16 Buck Dean C Precise x-ray inspection system
US7384193B2 (en) * 2006-10-27 2008-06-10 Agilent Technologies, Inc. Method for relocating the range of focus in a line scan camera having time domain integration image sensors
CN101529275A (zh) * 2006-10-27 2009-09-09 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于对对象进行成像的成像系统
JP5559471B2 (ja) * 2008-11-11 2014-07-23 浜松ホトニクス株式会社 放射線検出装置、放射線画像取得システム、放射線検査システム、及び放射線検出方法
JP5443033B2 (ja) * 2009-03-27 2014-03-19 トヨタ自動車株式会社 欠陥検査装置および方法
JP5024973B2 (ja) * 2010-01-06 2012-09-12 株式会社リガク Ｘ線トポグラフィ装置
JP5813923B2 (ja) * 2010-03-15 2015-11-17 株式会社日立ハイテクサイエンス Ｘ線透過検査装置及びｘ線透過検査方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06317544A (ja) * 1993-05-06 1994-11-15 Toyota Motor Corp セーフティパッドの検査方法
JPH0972863A (ja) 1995-06-28 1997-03-18 Kobe Steel Ltd 簡易型高分解能ｘ線透過自動検査装置
JP2009080030A (ja) * 2007-09-26 2009-04-16 Ishida Co Ltd Ｘ線検査装置
JP2010230559A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Ishida Co Ltd Ｘ線検査装置
JP2011149701A (ja) * 2010-01-19 2011-08-04 Shonai Create Kogyo:Kk ラインセンサーカメラを用いたｘ線検査装置
JP2011169777A (ja) * 2010-02-19 2011-09-01 Yokogawa Electric Corp 放射線測定装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2813841A4

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160041110A1 (en) * 2014-08-11 2016-02-11 Hitachi High-Technologies Corporation X-ray transmission inspection apparatus and extraneous substance detecting method
US10746541B2 (en) 2016-01-19 2020-08-18 The Yokohama Rubber Co., Ltd. Inspection device for conveyor belt
US10989672B2 (en) * 2016-08-18 2021-04-27 Fujifilm Corporation Defect inspection device, defect inspection method, and program
JP2018031643A (ja) * 2016-08-24 2018-03-01 株式会社日立ハイテクサイエンス Ｘ線透過検査装置

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