(57)【要約】【課題】Ｘ線検査時間を短縮できる走査型Ｘ線管を提供する。【解決手段】走査型Ｘ線管１０は、Ｘ線管容器９と、Ｘ線管容器９内を真空にする真空ポンプ１５と、電子銃部５と、電子銃部５に接続された電子銃電源１４ａと、電子線収束部６と、電子線収束部６に接続された収束用電源１４ｂと、電子線偏向部７と、電子線偏向部７に接続された偏向用電源１４ｃと、Ｘ線発生部８と、Ｘ線源制御機構６０とを備える。Ｘ線発生部８は、ターゲット１１ａおよび１１ｂを含む。ターゲット１１ａおよび１１ｂは、直線状であり、互いに平行である。また、ターゲット１１ａおよび１１ｂは、反射型ターゲットである。つまり、電子線１６の衝突によりターゲット１１ａおよび１１ｂで発生したＸ線のうち、電子線１６の反射方向に進むＸ線が、真空窓１３０ａ，１３０ｂを通って、外部に達する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを放出する電子銃と、
前記電子ビームを複数の方向に偏向するためのビーム偏向部と、
偏向された前記電子ビームの進路上に配置されている複数の直線状のターゲットと、
各前記ターゲットから前記電子ビームの反射方向に放射するＸ線を透過するＸ線窓とを備える、走査型Ｘ線管。
【請求項２】
複数の前記ターゲットは、互いに平行する、請求項１に記載の走査型Ｘ線管。
【請求項３】
各前記ターゲットは、矩形の各辺にそれぞれ配置されている、請求項１に記載の走査型Ｘ線管。
【請求項４】
各前記ターゲットに熱的に接続された放熱部をさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の走査型Ｘ線管。
【請求項５】
各前記ターゲットは、前記Ｘ線窓に対して傾斜を付けて設置されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の走査型Ｘ線管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を発生するＸ線管に関する。特に、本発明は、ターゲット上の電子ビーム走査によりＸ線を発生する走査型Ｘ線管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回路基板などのＸ線検査において、Ｘ線源として走査型Ｘ線管が用いられている。走査型Ｘ線管は、電子ビームを発生する電子銃と、電子ビームを偏向するビーム偏向部（例えば、偏向ヨークとよばれるコイル）と、電子ビームが衝突するとＸ線を放出するターゲットとを備える。走査型Ｘ線管において、ビーム偏向部は、電子ビームをターゲット上の複数の位置に向けて偏向することができる。走査型Ｘ線管は、ターゲット上の電子ビーム走査により、ターゲットからＸ線を発生させる。
【０００３】
走査型Ｘ線源のターゲットとしては、（１）板状の透過型ターゲットと、（２）リング状の反射型ターゲットとが主に使用される。透過型ターゲットは、ターゲット板で発生するＸ線のうち、電子ビームの進行方向に放射されるＸ線をＸ線管から出力するように設計されている。反射型ターゲットは、ターゲット板で発生するＸ線のうち、電子ビームの反射方向に放射されるＸ線をＸ線管から出力するように設計されている。
【０００４】
（１）板状の透過型ターゲットは、例えば、特許文献１（特開平６−１２４６７１号公報）や特許文献２（特開２００８−２２４４４８号公報）に開示されている。特許文献１および特許文献２に記載のＸ線検査装置は、各々、透過型ターゲットを有するＸ線源（透過型のＸ線源）を備える。
【０００５】
特許文献１に記載の検査装置について、図６を参照して説明しておく。図６は、特許文献１に記載の検査装置の断面図である。なお、図６およびその説明における符号は、特許文献１中の符号にあわせたものであり、他の箇所の説明における符号とは関係しない。走査型Ｘ線管１は、電子銃２で発生した電子ビーム５をターゲット３の面上で走査して、Ｘ線７を発生する。ターゲット３で発生したＸ線のうち、ターゲット３を透過した電子ビーム５と同一方向のＸ線７が利用される。Ｘ線７は、非検査物４を透過し、Ｘ線検出器６で検出される。
【０００６】
（２）リング状の反射型ターゲットは、例えば、特許文献３（特開２０００−４６７６０号公報）に開示されている。特許文献３に開示されているＸ線検査装置は、反射型ターゲットを有するＸ線源（反射型のＸ線源）を備える。
【０００７】
特許文献３に記載の検査装置について、図７を参照して説明しておく。図７は、特許文献３に記載の検査装置の概略図である。なお、図７およびその説明における符号は、特許文献１中の符号にあわせたものであり、他の箇所の説明における符号とは関係しない。走査Ｘ線源２の陽極（ターゲット）３は、電子線４の方向に対して傾斜がついたタングステンなどの金属リングである。したがって、走査Ｘ線源２は、円軌道上の位置よりＸ線を照射することができる。
【０００８】
なお、反射型ターゲットには、リング型以外の形状をもつものもある。特許文献４（特開２００１−７６６５６号公報）には、細長いターゲット板を有するＸ線管が開示されている。このＸ線管について、図８を参照して説明する。図８は、特許文献４に記載のＸ線管の概略図である。Ｘ線管は、ターゲット板３１上の焦点位置、すなわち、１ライン上の焦点位置よりＸ線を照射する。
【特許文献１】特開平６−１２４６７１号公報
【特許文献２】特開２００８−２２４４４８号公報
【特許文献３】特開２０００−４６７６０号公報
【特許文献４】特開２００１−７６６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の走査型Ｘ線源は、インライン検査に適したものではなかった。すなわち、従来の走査型Ｘ線源は、Ｘ線検査に好適な位置から、強度の高いＸ線を放射することができなかった。
【００１０】
回路基板の検査にあたっては、外部から直接見ることのできない部分の検査のため、Ｘ線検査装置は、ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）によって、断層検査画像を算出する。ＣＴのためには、Ｘ線検査装置は、検査対象物を多数の異なる角度から撮像する必要がある。この撮像にあたっては、Ｘ線検査装置は、Ｘ線検出器を、円軌道上ではなく直線的に動かすことが好ましい。検出器を円軌道上で移動させる機構よりも、一直線上を移動させる機構のほうが簡易で、検出器を高速に移動させることができるからである。このことから、Ｘ線の発生位置は、Ｘ線検出器の軌道に対応するように、直線的に並んでいることが望ましい。
【００１１】
また、インライン検査のためには、Ｘ線の強度が高いことが好ましい。強度の高いＸ線を用いることで、Ｘ線画像を撮像するためのＸ線の照射時間を短縮することができる。
【００１２】
透過型Ｘ線源は、Ｘ線発生位置の自由度が高い。透過型Ｘ線源は、直線状に焦点位置を移動できる。また、透過型Ｘ線源は、複数の方向から検査対象物を撮像することもできる。しかしながら、透過型ターゲットは、高い強度をもつＸ線を発生することができない。透過型ターゲットは、ターゲット内で発生したＸ線がターゲットを透過するように、薄く作られており、強い電子ビームを照射されると溶けてしまう。したがって、透過型Ｘ線源を用いる際は、電子ビームを発生するための電流量を制限する必要がある。
【００１３】
これに対し、反射型ターゲットは、放熱性に優れる。反射型ターゲットは、薄くする必要がない。また、反射型ターゲットは、金属などでできた放熱部と接合することもできる。しかしながら、従来の反射型Ｘ線源は、インライン検査に用いるのには適していない。広く用いられているリング状の反射型ターゲットは、線状に焦点位置を移動できない。また、特許文献４に開示されている反射型Ｘ線源は、Ｘ線の放射方向に制約がある。このＸ線源では、Ｘ線の照射方向が、ターゲットの角度で制限されてしまう。そのため、３次元データの再構成に必要な照射角度を検査対象物の回転なしには確保できない。
【００１４】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、Ｘ線検査時間を短縮できる走査型Ｘ線管を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の１つの局面に従うと、走査型Ｘ線であって、電子ビームを放出する電子銃と、電子ビームを複数の方向に偏向するためのビーム偏向部と、偏向された電子ビームの進路上に配置されている複数の直線状のターゲットと、各ターゲットから電子ビームの反射方向に放射するＸ線を透過するＸ線窓とを備える。
【００１６】
好ましくは、複数のターゲットは、互いに平行する。
好ましくは、各ターゲットは、矩形の各辺にそれぞれ配置されている。
【００１７】
好ましくは、各ターゲットに熱的に接続された放熱部をさらに備える。
好ましくは、各ターゲットは、Ｘ線窓に対して傾斜を付けて設置されている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては、走査型Ｘ線源のターゲットとして、複数の反射型の直線状ターゲットを使用する。したがって、本発明に係る走査型Ｘ線源によれば、インライン撮像に適した位置から強度の高いＸ線を取り出すことができる。その結果、本発明に係る走査型Ｘ線源によれば、Ｘ線検査時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部分には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００２０】
［第１の実施の形態］
第１の実施の形態に係る走査型Ｘ線管１０の構成を図１を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態に係る走査型Ｘ線管１０の構成を概略的に示す図である。
【００２１】
図１を参照して、走査型Ｘ線管１０は、Ｘ線管容器９と、Ｘ線管容器９内を真空にする真空ポンプ１５と、電子銃部５と、電子銃部５に接続された電子銃電源１４ａと、電子線収束部６と、電子線収束部６に接続された収束用電源１４ｂと、電子線偏向部７と、電子線偏向部７に接続された偏向用電源１４ｃと、Ｘ線発生部８と、Ｘ線源制御機構６０とを備える。
【００２２】
電子銃部５は、電子線（電子ビーム）を発生する。電子銃部５は、電子銃１９を含む。電子銃１９は、電子銃電源１４ａから電力を供給され、電子線１６を発生する。電子銃電源１４ａは、電子線を発生するための高圧電源およびフィラメント電源と、ウェネルト電極に電圧を供給し、供給する電圧により電子線の量を調整するためのウェネルト電源とを含む。
【００２３】
電子線収束部６は、電子銃部５で発生した電子線１６を収束させながら輸送する。電子線収束部６は、電子線収束機構１３を含む。電子線収束機構１３は、収束用電源１４ｂから電力を供給され、電子線１６を収束させる。本実施の形態では、電子線収束機構１３は、収束電磁石であるとする。ただし、電子線収束機構１３は、アインツェルレンズに代表される電界レンズでもよい。また、電子線収束部６は、ビームアラインメントのためのアラインメントコイルをさらに含んでいてもよい。また、電子線収束部６は、必要に応じて、偏向収差補正機構を含んでいてもよい。
【００２４】
電子線偏向部７は、電子線１６を偏向する偏向ヨーク１２を含む。偏向ヨーク１２は、偏向用電源１４ｃから電力を供給され、電子線１６を複数の方向に偏向する。具体的には、偏向ヨーク１２は、電子線１６が、Ｘ線発生部８に含まれるターゲット１１ａまたは１１ｂに衝突するように、電子線１６を偏向する。
【００２５】
Ｘ線源制御機構６０は、電子銃部５、電子線収束部６、および、電子線偏向部７が、上記のように動作するように、電子銃電源１４ａ、収束用電源１４ｂ、および、偏向用電源１４ｃをそれぞれ制御する。具体的には、Ｘ線源制御機構６０は、各電源が電力を出力するタイミングや、各電源が出力する電力量などを制御する。
【００２６】
Ｘ線発生部８は、ターゲット１１ａおよび１１ｂを含む。ターゲット１１ａおよび１１ｂは、後述するように、直線状であり、互いに平行である。ターゲット１１ａおよび１１ｂは、電子線１６の衝突を受けて、Ｘ線１８を放射する。電子線１６が衝突したターゲット１１ａおよび１１ｂ上の位置を、焦点位置１７とよぶ。焦点位置１７からＸ線１８が発生する。ターゲット１１ａおよび１１ｂの材質は、タングステンが望ましい。しかしながら、ターゲット１１ａおよび１１ｂは、他の金属でできていてもよい。
【００２７】
Ｘ線発生部８の詳細について、図２を参照して説明する。図２は、第１の実施の形態に係るＸ線発生部８の詳細を示す図である。
【００２８】
図２Ａは、Ｘ線発生部８の断面図である。図２Ａを参照して、Ｘ線発生部８は、ターゲット１１ａ，１１ｂと、放熱部１１０と、照射位置制限機構１２０と、真空窓１３０ａ，１３０ｂとを含む。
【００２９】
図２Ａを参照して分かるように、ターゲット１１ａおよび１１ｂは、反射型ターゲットである。つまり、電子線１６の衝突によりターゲット１１ａおよび１１ｂで発生したＸ線のうち、電子線１６の反射方向に進むＸ線が、真空窓１３０ａ，１３０ｂを通って、外部に達する。ここで、「電子線１６の反射方向」とは、ターゲット１１ａおよび１１ｂに入射した電子線１６が、ターゲット１１ａおよび１１ｂで反射される場合に、進行する方向である。
【００３０】
ターゲット１１ａおよび１１ｂは、反射型であるので、透過型ターゲットに比べて分厚くできる。したがって、高エネルギーの電子線１６を、ターゲット１１ａおよび１１ｂに衝突させても、ターゲット１１ａおよび１１ｂが溶けることはない。よって、本実施の形態に係る走査型Ｘ線管１０は、高強度のＸ線１８を出力できる。
【００３１】
また、ターゲット１１ａおよび１１ｂは、図２Ａに示すように、真空窓１３０ａおよびｂに対して、傾斜をつけて設置される。これは、Ｘ線検査にあたり必要なＸ線１８の照射方向を確保するためである。必要な照射方向は、走査型Ｘ線管１０と、検査対象と、Ｘ線検出装置との位置関係によって定まる。
【００３２】
放熱部１１０は、ターゲット１１ａおよび１１ｂに熱的に接続されるように、ターゲット１１ａおよび１１ｂに密着させて配置される。放熱部１１０は、熱伝導率の高い金属でできている。放熱部１１０は、電子線１６の照射によりターゲット１１ａおよび１１ｂで発生した熱を外部に放熱する。
【００３３】
したがって、ターゲット１１ａおよび１１ｂに、より高エネルギーの電子線１６を衝突させることができる。よって、本実施の形態に係る走査型Ｘ線管１０は、より高強度のＸ線１８を出力できる。
【００３４】
照射位置制限機構１２０は、電子線１６が直接に真空窓１３０ａ，１３０ｂに照射されることを防ぐ。また、本実施の形態では、照射位置制限機構１２０は、真空窓１３０ａ，１３０ｂを真空容器に留める役割も果たしている。なお、照射位置制限機構１２０は、放熱部１１０と一体的に形成されていてもよい。
【００３５】
真空窓１３０ａ，１３０ｂは、Ｘ線１８を透過するＢｅやＡｌなどでできた板材である。真空窓１３０ａ，１３０ｂは、それぞれ、ターゲット１１ａ，１１ｂの近傍に設置される。なお、図２Ａでは、わかりやすさのため、真空窓１３０ａ，１３０ｂを、実際よりも厚めに描いている。
【００３６】
図２Ｂは、Ｘ線発生部８を図２Ａの下方から見た平面図である。図２Ｂを参照して、ターゲット１１ａ，１１ｂは、各々、直線形状をしている。また、ターゲット１１ａ，１１ｂは、互いに平行している。真空窓１３０ａ，１３０ｂは、ターゲット１１ａ，１１ｂから放射したＸ線１８の必要な照射方向を確保できる大きさを持つ。
【００３７】
電子線偏向部７は、各ターゲット１１ａ，１１ｂ上で、直線的に電子線を走査することができる。すなわち、走査型Ｘ線管１０は、２ラインのそれぞれの上で、Ｘ線焦点位置を走査することができる。そのため、走査型Ｘ線管１０を用いる場合、Ｘ線検出器を直線的に移動することで、Ｘ線検査を行なうことができる。したがって、走査型Ｘ線管１０によれば、Ｘ線検査を高速化できる。
【００３８】
また、ターゲット１１ａおよび１１ｂは、対向するように配置されている。そのため、走査型Ｘ線管１０は、検査対象物に対して、多くの方向からＸ線を照射することができる。その結果、走査型Ｘ線管１０は、３次元データの再構成に必要な照射角度を確保できる。
【００３９】
なお、図１および図２では、走査型Ｘ線管１０が、２つのターゲット１１ａ，１１ｂを備えるものとしている。しかしながら、走査型Ｘ線管１０は、スペースが許す限りにおいて、より多くのターゲットを有していてもよい。
【００４０】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態では、ロの字状に配置されたターゲットを備える走査型Ｘ線管１０について説明する。第２の実施の形態に係る走査型Ｘ線管１０の構成は、ほぼ第１の実施の形態のものと同様であり、繰り返さない。ただし、Ｘ線発生部８の構成が異なる。
【００４１】
図３に、第２の実施の形態に係る走査型Ｘ線管１０のＸ線発生部８の構成を示す。図３は、第２の実施の形態に係るＸ線発生部８の詳細を示す図である。図３Ａは、第２の実施の形態に係るＸ線発生部８の断面図である。図３Ｂは、Ｘ線発生部８を図３Ａの下方から見た平面図である。
【００４２】
図３Ａおよび図３Ｂを参照して、Ｘ線発生部８は、ターゲット１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆと、放熱部１１０と、真空窓１３０とを含む。
【００４３】
図３Ｂを参照して分かるように、ターゲット１１ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、ロの字状に配置されている。すなわち、ターゲット１１ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、矩形の各辺上に配置されている。本実施の形態では、ターゲット１１ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、一体的に形成されているものとする。すなわち、ターゲット１１ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、ロの字状のターゲット１１＃の一部である。ただし、ターゲット１１ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、互いに独立していてもよい。
【００４４】
第１の実施の形態と同様、ターゲット１１ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、各々、反射型ターゲットである。したがって、走査型Ｘ線管１０は、強度の高いＸ線を出力できる。また、Ｘ線の照射方向を確保できるように、ターゲット１１ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、真空窓１３０に対して、傾斜をつけて設置される。
【００４５】
放熱部１１０は、ターゲット１１ｃ，ｄ，ｅ，ｆに熱的に接続されるように、ターゲット１１ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，に密着させて配置される。放熱部１１０は、熱伝導率の高い金属でできている。放熱部１１０は、電子線１６の照射によりターゲット１１ｃ，ｄ，ｅ，ｆで発生した熱を外部に放熱する。放熱部１１０により、走査型Ｘ線管１０は、より高強度のＸ線１８を出力できる。
【００４６】
本実施の形態では、照射位置制限機構１２０は設けられていない。ただし、必要により、第１の実施の形態と同様の照射位置制限機構１２０を設けてもよい。
【００４７】
真空窓１３０は、第１の実施の形態の１３０ａ，１３０ｂと同様、Ｘ線１８を透過するＢｅやＡｌなどでできた板材である。真空窓１３０は、ターゲット１１ｃ，ｄ，ｅ，ｆを覆うように、配置されている。そのため、ターゲット１１ｃ，ｄ，ｅ，ｆから放射したＸ線１８の照射方向が制約されることはない。
【００４８】
電子線偏向部７は、各ターゲット１１ｃ，ｄ，ｅ，ｆ上で、直線的に電子線を走査することができる。そのため、走査型Ｘ線管１０を用いる場合、Ｘ線検出器および（必要があれば）検査対象物を直線的に移動することで、Ｘ線検査を行なうことができる。したがって、走査型Ｘ線管１０によれば、Ｘ線検査を高速化できる。
【００４９】
検査の高速化について、図４および図５を参照して説明する。図４は、Ｘ線焦点を円軌道上で走査する走査型Ｘ線管を用いたＸ線検査について説明するための図である。図５は、第２の実施の形態に係る走査型Ｘ線管１０を用いたＸ線検査について説明するための図である。図４および図５では、走査型Ｘ線源を使用したＸ線検査の際の、Ｘ線検出器の動作を示している。Ｘ線検出器は、Ｘ線の焦点位置の移動に応じて、移動および透過像取得を繰り返す。
【００５０】
図４を参照して、円軌道上の走査を行なう場合、Ｘ線検出器を、その向きを保ったまま、円軌道上で移動する。このような移動を実現するには、複雑な移動機構を用いる必要がある。移動機構は、少なくとも２軸についての回転あるいは移動を行なえるものでなければならない。移動機構が複雑になることにより、この方法では、移動時間も長くかかる。
【００５１】
一方、図５を参照して、本実施の形態に係る走査型Ｘ線管１０を用いる場合、Ｘ線検出器の移動は、直線的な移動だけでよい。したがって、走査型Ｘ線管１０では、移動機構に、簡易なものを用いることができ、移動時間を短縮できる。
【００５２】
また、本実施の形態に係る走査型Ｘ線管１０は、第１の実施の形態に比べ、Ｘ線１８の照射方向の制約がさらに少ない。
【００５３】
［その他］
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】第１の実施の形態に係る走査型Ｘ線管１０の構成を概略的に示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係るＸ線発生部８の詳細を示す図である。
【図３】第２の実施の形態に係るＸ線発生部８の詳細を示す図である。
【図４】Ｘ線焦点を円起動上で走査する走査型Ｘ線管を用いたＸ線検査について説明するための図である。
【図５】第２の実施の形態に係る走査型Ｘ線管１０を用いたＸ線検査について説明するための図である。
【図６】特許文献１に記載の検査装置の断面図である。
【図７】特許文献３に記載の検査装置の概略図である。
【図８】特許文献４に記載のＸ線管の概略図である。
【符号の説明】
【００５５】
６  電子線収束部、７  電子線偏向部、８  Ｘ線発生部、９  Ｘ線管容器、１０  走査型Ｘ線管、１１ａ，１１ｂ  ターゲット、１１＃  ターゲット、１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ  ターゲット、１２  偏向ヨーク、１３  電子線収束機構、１４ａ  電子銃電源、１４ｂ  収束用電源、１４ｃ  偏向用電源、１５  真空ポンプ、１６  電子線、１７  焦点位置、１８  Ｘ線、１９  電子銃、６０  Ｘ線源制御機構、１１０  放熱部、１２０  照射位置制限機構、１３０  真空窓、１３０ａ，１３０ｂ  真空窓。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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