(57)【要約】【課題】気体を封入したガス封入体の内部圧力を非接触により適切に検査することが可能な圧力検査方法を提供する。【解決手段】気体を封入したガス封入体Ｂの内部圧力を検査する圧力検査方法であって、ガス封入体Ｂに対してＸ線Ｌを照射し、ガス封入体Ｂを撮影することによって得られるガス封入体Ｂの内部におけるＸ線透過像のグレーレベルの違いによって、ガス封入体Ｂの内部圧力を検査する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を封入したガス封入体の内部圧力を検査する圧力検査方法であって、
前記ガス封入体に対してＸ線を照射し、前記ガス封入体を撮影することによって得られる前記ガス封入体の内部におけるＸ線透過像のグレーレベルの違いによって、前記ガス封入体の内部圧力を検査することを特徴とする圧力検査方法。
【請求項２】
前記Ｘ線透過像をＸ線ＣＴにより得ることを特徴とする請求項１に記載の圧力検査方法。
【請求項３】
前記Ｘ線透過像のグレーレベルについて、前記ガス封入体の外部雰囲気が最大階調値、前記ガス封入体の材質が最小階調値となるように補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力検査方法。
【請求項４】
前記ガス封入体は、Ｘｅガスが封入された無電極の石英バルブであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の圧力検査方法。
【請求項５】
気体を封入したガス封入体の製造方法であって、
請求項１〜４の何れか一項に記載の圧力検査方法を用いて、前記ガス封入体の内部圧力を検査する検査工程を含むことを特徴とするガス封入体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体（ガス）を封入したガス封入体の内部圧力を検査する圧力検査方法、並びにそのような圧力検査方法を用いたガス封入体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＬＰＰ（Laser Produced Plasma）設備では、キセノン（Ｘｅ）ガスが高圧で封入された無電極の石英バルブ（以下、単にバルブという。）が用いられている（例えば、特許文献１を参照。）。ＬＰＰ設備では、このバルブ内に封入されたＸｅガスをレーザー光で励起させることによってプラズマを発生させ、短波長用途のプラズマ光源として利用している。
【０００３】
ところで、石英バルブの内部にＸｅガスを封入する際は、気体の圧力、若しくは液化した気体の量を調整して、石英バルブの内部にＸｅガスを封入している。しかしながら、Ｘｅガスの封入は、石英バルブが高温の状態で行われるため、石英バルブの体積が変動する。このため、Ｘｅガスの封入時におけるバルブの内部圧力と、実際に製品となったときのバルブの内部圧力との間で差が生じてしまい、製造された個々のバルブの間で内部圧力にバラツキが発生してしまうといった問題があった。
【０００４】
従来のバルブの製造方法では、上述したＸｅガスの封入時における圧力と予想される体積変動とを計算して、石英バルブに封入されるＸｅガスの圧力調整を行っている。しかしながら、実際のバルブの内部圧力を非接触（非破壊）により検査する方法はない。このため、上述したＬＰＰ設備では、バルブの製造元の推測に基づいた圧力値をバルブの内部圧力としてバルブを使用せざるを得なかった。したがって、バルブの内部圧力にバラツキが生じてしまうと、プラズマの出力特性が不安定となるといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１１９２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一つの態様は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、気体を封入したガス封入体の内部圧力を非接触により適切に検査することを可能とした圧力検査方法を提供することを目的の一つとする。また、本発明の一つの態様は、そのような圧力検査方法を用いることによって、内部圧力のバラツキの少ない高品質のガス封入体を製造することを可能としたガス封入体の製造方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
〔１〕  本発明の一つの態様に係る圧力検査方法は、気体を封入したガス封入体の内部圧力を検査する圧力検査方法であって、前記ガス封入体に対してＸ線を照射し、前記ガス封入体を撮影することによって得られる前記ガス封入体の内部におけるＸ線透過像のグレーレベルの違いによって、前記ガス封入体の内部圧力を検査することを特徴とする。
【０００８】
〔２〕  前記〔１〕に記載の圧力検査方法において、前記Ｘ線透過像をＸ線ＣＴにより得ることを特徴とする。
【０００９】
〔３〕  前記〔１〕又は〔２〕に記載の圧力検査方法において、前記Ｘ線透過像のグレーレベルについて、前記ガス封入体の外部雰囲気が最大階調値、前記ガス封入体の材質が最小階調値となるように補正することを特徴とする。
【００１０】
〔４〕  前記〔１〕〜〔３〕の何れか一項に記載の圧力検査方法において、前記ガス封入体は、Ｘｅガスが封入された無電極の石英バルブであることを特徴とする。
【００１１】
〔５〕  本発明の一つの態様に係るガス封入体の製造造方法は、気体を封入したガス封入体の製造方法であって、前記〔１〕〜〔４〕の何れか一項に記載の圧力検査方法を用いて、前記ガス封入体の内部圧力を検査する検査工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明の一つの態様によれば、気体を封入したガス封入体の内部圧力を非接触により適切に検査することが可能な圧力検査方法を提供することが可能である。また、本発明の一つの態様によれば、そのような圧力検査方法を用いることによって、内部圧力のバラツキの少ない高品質のガス封入体を製造することが可能なガス封入体の製造方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るＸ線検査装置の一構成例を示す側面図である。
【図２】図１に示すＸ線検査装置において、Ｘ線ＣＴによるバルブのＸ線撮影を行う場合を示す平面図である。
【図３】図１に示すＸ線検査装置において、一方向によるバルブのＸ線撮影を行う場合を示す側面図である。
【図４】第１の実施例として、内部圧力が予め調整されたバルブをＸ線ＣＴにより撮影したときの各バルブのＸ線透過像を示す画像である。
【図５】図４に示す各バルブの内部圧力とＸ線の吸収量との関係を示すグラフである。
【図６】図４に示す各バルブの内部圧力とＸ線の吸収量比との関係を示すグラフである。
【図７】第２の実施例として、内部圧力が予め調整された外径３０ｍｍ，３８ｍｍのバルブを一方向によりＸ線撮影したときの各バルブのＸ線透過像を示す画像である。
【図８】図７に示す形状１による各バルブの内部圧力とＸ線透過像のグレーレベルとの関係を示すグラフである。
【図９】図７に示す形状２による各バルブの内部圧力とＸ線透過像のグレーレベルとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面では、各構成要素を見やすくするため、構成要素を模式的に示している場合があり、構成要素によっては寸法の縮尺を異ならせて示すこともある。
【００１５】
（Ｘ線検査装置）
先ず、図１、図２及び図３に示すように、本発明を適用した圧力検査方法及びガス封入体の製造方法において用いられるＸ線検査装置１について説明する。なお、図１は、Ｘ線検査装置１の構成を示す側面図である。図２は、Ｘ線検査装置１において、Ｘ線ＣＴによるバルブＢのＸ線撮影を行う場合を示す平面図である。図３は、Ｘ線検査装置１において、一方向によるバルブＢのＸ線撮影を行う場合を示す側面図である。
【００１６】
また、以下に示す図面では、ＸＹＺ直交座標系を設定し、Ｘ軸方向をＸ線検査装置１の左右方向、Ｙ軸方向をＸ線検査装置１の前後方向、Ｚ軸方向をＸ線検査装置１の上下方向として、それぞれ示すものとする。また、Ｚ軸回りをＸ線検査装置１の回転方向（周方向）として示すものとする。
【００１７】
本実施形態のＸ線検査装置１では、気体を封入したガス封入体として、例えば、Ｘｅガスが高圧で封入された無電極の石英バルブ（以下、単にバルブＢという。）の内部圧力を検査する場合を例示している。
【００１８】
具体的に、このＸ線検査装置１は、図１に示すように、設置部（図示せず。）に設置されたバルブＢに対してＸ線Ｌを照射するＸ線源２と、バルブＢを透過したＸ線Ｌを検出し、バルブＢのＸ線透過像を撮影するＸ線検出器３とを備えている。Ｘ線源２とＸ線検出器３とは、バルブＢを挟んで互いに相対向する位置に配置されている。
【００１９】
本実施形態のＸ線検査装置１では、図２に示すように、バルブＢに対してＸ線源２及びＸ線検出器３を周方向に３６０°回転させることで、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）によるＸ線撮影を行うことが可能となっている。一方、本実施形態のＸ線検査装置１では、図３に示すように、Ｘ線源２及びＸ線検出器３を周方向に回転させずに、一方向によるバルブＢのＸ線撮影を行うことも可能である。
【００２０】
なお、Ｘ線検査装置１では、上述したバルブＢに対してＸ線源２及びＸ線検出器３を周方向（Ｚ軸回り）に回転させてＸ線ＣＴを行う場合に限らず、Ｘ線源２及びＸ線検出器３に対してバルブＢを周方向に３６０°回転させてＸ線ＣＴを行うことも可能である。また、一方向によるバルブＢのＸ線撮影については、３６０°のうち任意の方向を選択することができる。さらに、本実施形態では、バルブＢに対してＸ線源２及びＸ線検出器３をＺ軸回りに回転させてＣＴ撮影を行う場合を例示しているが、Ｘ軸回りやＹ軸回りに回転させてＣＴ撮影を行う構成としてもよい。
【００２１】
（圧力検査方法及びガス封入体の製造方法）
次に、本発明を適用した圧力検査方法及びガス封入体の製造方法として、上記Ｘ線検査装置１を用いて、サンプルとなるバルブＢの内部圧力を検査する場合を例に挙げて説明する。
【００２２】
本実施形態の圧力検査方法は、上記Ｘ線検査装置１を用いて、バルブＢに対してＸ線Ｌを照射し、バルブＢを撮影することによって得られるバルブＢの内部におけるＸ線透過像のグレーレベル（濃淡）の違いによって、バルブＢの内部圧力を検査することを特徴とする。また、本実施形態のガス封入体の製造方法は、このような圧力検査方法を用いて、バルブＢの内部圧力を検査する検査工程を含むことを特徴とする。
【００２３】
具体的には、バルブＢの内部圧力が高くなるほど、ＸｅガスによるＸ線Ｌの吸収が増加するため、Ｘ線の透過量が減少する。その結果、バルブＢの内部ボクセルのＸ線透過像が暗くなる。すなわち、バルブＢの内部におけるＸ線透過像のグレーレベル（濃淡）が低く（濃く／黒く）なる。
【００２４】
逆に、バルブＢの内部圧力が低くなるほど、ＸｅガスによるＸ線Ｌの吸収が減少するため、Ｘ線の透過量が増加する。その結果、バルブＢの内部ボクセルのＸ線透過像が明るくなる。すなわち、バルブＢの内部におけるＸ線透過像のグレーレベル（濃淡）が高く（淡く／白く）なる。
【００２５】
したがって、本実施形態の圧力検査方法では、このようなバルブＢの内部におけるＸ線透過像のグレーレベルがＸｅガスの圧力より変化することを利用して、バルブＢの内部圧力を非接触（非破壊）により検査することが可能である。また、予めバルブＢに封入されたＸｅガス（気体）の内部圧力と、そのＸ線透過像のグレーレベルとの関係を把握しておくことで、上述したＸ線透過像のグレーレベルからバルブＢの内部圧力を測定することも可能である。
【００２６】
また、本実施形態の圧力検査方法では、バルブＢのＸ線透過像をＸ線ＣＴにより得ることが望ましい。バルブＢのような球状のガス封入体の場合、一方向によるバルブＢのＸ線撮影を行うと、バルブＢの中心部と周辺部との間で、石英バルブの厚みの差による影響を受けることになる。これに対して、Ｘ線ＣＴによりバルブＢのＸ線透過像を得た場合、このようなバルブＢの形状による影響をキャンセルしながら、バルブＢの内部圧力をより正確に検査することが可能である。
【００２７】
一方、ガス封入体が形状による影響を受けない場合（例えば、ガス封入体の厚みが一定の場合など。）には、上述したＸ線ＣＴによるＸ線撮影に限らず、一方向からのＸ線撮影によりガス封入体のＸ線透過像を得ることで、ガス封入体の圧力検査をより短時間で行うことが可能である。
【００２８】
また、本実施形態の圧力検査方法では、Ｘ線透過像のグレーレベルについて、バルブＢの外部雰囲気である空気のグレーレベルを最大階調値とし、バルブＢの材質である石英のグレーレベルを最小階調値として、補正を行うことが望ましい。
【００２９】
製品となったバルブＢの実際の検査では、検査（撮影）条件によってバルブＢの内部におけるＸ線透過像のグレーレベル（絶対値）に差が生じることになる。一方、バルブＢのＸ線透過像では、バルブＢの外側はＸ線が透過することによって、グレーレベルが最も大きい階調レベル（白）となる。逆に、バルブＢを構成する石英バルブはＸ線Ｌを吸収することによって、グレーレベルが最も小さい階調レベル（黒）となる。
【００３０】
そこで、このような検査（撮影）条件の違いによるグレーレベル（絶対値）の差をキャンセルするため、バルブＢの外部雰囲気である空気のグレーレベルを最大階調値（例えば１）とし、バルブＢの材質である石英のグレーレベルを最小階調値（例えば０）として、バルブＢの内部におけるＸ線透過像のグレーレベルの補正を行い、グレーレベル（ＧＬ）の相対値（０＜ＧＬ＜１）を得る。これにより、検査（撮影）条件の違いによる影響をキャンセルしながら、バルブＢの内部圧力をより正確に検査することが可能である。
【００３１】
以上のように、本実施形態の圧力検査方法では、バルブＢにダメージを与えることなく、このバルブＢの内部圧力を非接触（非破壊）により適切に検査することが可能である。また、本実施形態のバルブＢの製造方法では、そのような圧力検査方法を用いたバルブＢの検査工程を設けることで、内部圧力のバラツキの少ない高品質のバルブＢを製造することが可能である。
【００３２】
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
具体的に、本発明を適用して検査又は製造されるガス封入体としては、上述したＸｅガスが高圧で封入された無電極の石英バルブに特に限定されるものではなく、気体が封入されたガス封入体を検査又は製造する場合に本発明を幅広く適用することが可能である。
【００３３】
例えば、ガス封入体としては、無電極ランプや有電極ランプ、電球、蛍光灯などの管球、スプレー缶やボンベなどの圧力容器を挙げることができる。また、タービンの非接触圧力計測への応用も可能である。
【００３４】
また、ガス封入体としては、高圧の気体が封入されたものに限らず、減圧された気体が封入されたものであってよい。さらに、ガス封入体としては、空気よりも比重が高い気体に限らず、空気よりも比重が同じかそれよりも低い気体が封入されたものであってもよい。その中でも、ガス封入体の内部圧力の違いによって性能に影響を及ぼすものに対して、本発明を好適に用いることが可能である。
【００３５】
また、本発明を適用したガス封入体の検査方法は、上述したガス封入体を製造する際の検査工程に適用した場合に限らず、ガス封入体を使用する機器において、ガス封入体の内部圧力を検査する圧力検査装置への応用も可能である。この場合、圧力検査装置は、上記Ｘ線検査装置１と同様の構成を備えることによって、ガス封入体の使用時又は使用前後に、このガス封入体の内部圧力を検査することが可能である。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【００３７】
（第１の実施例）
第１の実施例では、上記Ｘ線検査装置１を用いて、内部圧力が予め調整されたバルブをＸ線ＣＴによりＸ線撮影したときの各バルブのＸ線透過像のグレーレベルの違いについて測定を行った。
【００３８】
具体的に、本実施例では、外径３０ｍｍ、厚さ２ｍｍの石英バルブに封入されるＸｅガスの圧力が、予め５ａｔｍ／６．２ａｔｍ／７．８ａｔｍ／９．４ａｔｍ／１０ａｔｍ／１５ａｔｍとなるように調整したバルブをそれぞれ用意した。そして、これらのバルブについて、上記Ｘ線検査装置１を用いたＸ線ＣＴによるＸ線撮影を行い、図４に示すような各バルブのＸ線透過像を得た。なお、本実施例では、互いに同じ条件（Ｘ線源の管電圧１３０ｋＶ、管電流１２３μＡ、Ｃｕ０．５ｍｍのフィルタを使用。）でＸ線ＣＴによる各バルブのＸ線撮影を行った。
【００３９】
また、図４に示す各バルブのＸ線透過像のＸ線の吸収量を測定し、図５に示すような各バルブの内部圧力とＸ線の吸収量との関係を示すグラフを得た。さらに、空気のＸ線の吸収量を０％とし、石英バルブのＸ線の吸収量を１００％としたときの各バルブのＸ線の吸収量を補正し、図６に示すような各バルブの内部圧力とＸ線の吸収量比との関係を示すグラフを得た。
【００４０】
図４〜図６に示すように、バルブに封入されたＸｅガスの圧力と、そのＸ線の吸収量（吸収量比）との間には相関関係があり、Ｘｅガスの圧力が上昇するのに伴って、そのＸ線の吸収量（吸収量比）が直線的に増加する（Ｘ線透過像のグレーレベルが低くなる）ことがわかる。
【００４１】
したがって、このようなバルブの内部におけるＸ線透過像のグレーレベルがＸｅガスの圧力より変化することを利用して、バルブの内部圧力を非接触（非破壊）により検査することが可能である。また、予めバルブに封入されたＸｅガスの内部圧力と、そのＸ線透過像のグレーレベルとの関係を把握しておくことで、Ｘ線透過像のグレーレベルからバルブの内部圧力を測定することも可能である。
【００４２】
（第２の実施例）
第２の実施例では、上記Ｘ線検査装置１を用いて、内部圧力が予め調整されたバルブを一方向によりＸ線撮影したときの各バルブのＸ線透過像のグレーレベルの違いについて測定を行った。
【００４３】
具体的に、本実施例では、厚さが同じで外径が異なる大小２種類のバルブのうち、石英バルブに封入されるＸｅガスの圧力が、予め５ａｔｍ／１０ａｔｍ／１５ａｔｍとなるように調整した外径の小さい形状１によるバルブと、石英バルブに封入されるＸｅガスの圧力が、予め５ａｔｍ／６．２ａｔｍ／９．４ａｔｍ／１０ａｔｍとなるように調整した外径の大きい形状２によるバルブとをそれぞれ用意した。
【００４４】
そして、これらのバルブについて、上記Ｘ線検査装置１を用いた一方向によるＸ線撮影を行い、図７に示すような各バルブのＸ線透過像を得た。なお、本実施例では、互いに同じ条件（Ｘ線源の管電圧１００ｋＶ、Ｘ線の発生量１６ｍＡｓ）で一方向による各バルブのＸ線撮影を行った。
【００４５】
また、図７に示す形状１による各バルブのＸ線透過像のグレーレベルを測定し、図８に示すような各バルブの内部圧力とグレーレベルとの関係を示すグラフを得た。同様に、図７に示す形状２による各バルブのＸ線透過像のグレーレベルを測定し、図９に示すような各バルブの内部圧力とグレーレベルとの関係を示すグラフを得た。
【００４６】
図７〜図９に示すように、バルブに封入されたＸｅガスの圧力と、そのＸ線透過像のグレーレベルとの間には相関関係があり、Ｘｅガスの圧力が上昇するのに伴って、そのＸ線透過像のグレーレベルが低くなることがわかる。
【００４７】
したがって、このようなバルブの内部におけるＸ線透過像のグレーレベルがＸｅガスの圧力より変化することを利用して、バルブの内部圧力を非接触（非破壊）により検査することが可能である。また、予めバルブに封入されたＸｅガスの内部圧力と、そのＸ線透過像のグレーレベルとの関係を把握しておくことで、Ｘ線透過像のグレーレベルからバルブの内部圧力を測定することも可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１…Ｘ線検査装置  ２…Ｘ線源  ３…Ｘ線検出器  Ｂ…バルブ（ガス封入体）  Ｌ…Ｘ線
【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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【図９】
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