(57)【要約】【課題】  本発明は、デジタル検出器を用いる工業用Ｘ線システムに関する。【解決手段】  電子銃（２０）とビーム操向手段（２４）とを備えるＸ線源（１２）を含むＸ線検査システム（１０）が提供され、該ビーム操向手段（２４）は、ビームが陽極（２２）に当たって、Ｘ線源（１２）を出るＸ線ビームを生成する第１の方向と有効なＸ線フラックスがＸ線源（１２）から出ない第２の方向とに、銃からの電子ビームを交互に向ける。更に、Ｘ線検出器（１４）及び該検出器（１４）を読取る手段（１６）が、設けられる。ビーム操向手段及び検出器（１４）読取る手段は、有効なＸ線フラックスが線源（１２）から出ていない周期の間に検出器（１４）の出力が読取られるように連係されている。Ｘ線検査システム（１０）を作動させる方法もまた、提供される。【選択図】      図１
2004294436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを生成する電子銃（２０）と、
前記電子ビームが当たるとＸ線を生成する材料を含む陽極（２２）と、
公称フラックスを有するＸ線ビームを生成するように前記電子ビームが前記陽極（２２）に当たる第１の方向と前記Ｘ線フラックスが前記公称フラックスと比較して減少する第２の方向とに、前記電子ビームを交互に向ける手段（２４）と、
を含むＸ線源（１２）と、
前記Ｘ線ビームを受けるように配置されたＸ線検出器（１４）と、
前記検出器（１４）の出力を読取る手段（１６）と、
前記電子ビームを操向する前記手段（２４）と前記検出器（１４）を読取る前記手段（１６）とを、前記電子ビームが前記第２の方向に向けられている時に前記検出器（１４）の前記出力が読取られるように連係させる手段（４０）と、
を含むことを特徴とするＸ線検査システム（１０）。
【請求項２】
前記電子ビームを操向する前記手段（２４）と前記検出器（１４）を読取る前記手段（１６）とを連係させる前記手段（４０）が、前記電子ビームを操向する前記手段（２４）と前記検出器（１４）を読取る前記手段（１６）とに接続された制御装置（４０）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のＸ線検査システム（１０）。
【請求項３】
前記電子ビームを操向する前記手段（２４）が、電源（４８）に接続された少なくとも１つの偏向コイル（４６）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のＸ線検査システム（１０）。
【請求項４】
前記電子ビームを操向する前記手段（２４）が、電源（４８）に接続された少なくとも一対の静電偏向プレートを含むことを特徴とする、請求項１に記載のＸ線検査システム（１０）。
【請求項５】
前記検出器（１４）の出力を読取る前記手段（１６）が、前記検出器（１４）の前記出力を格納するサンプリングデバイスを含むことを特徴とする、請求項１に記載のＸ線検査システム（１０）。
【請求項６】
前記サンプリングデバイスに接続された、前記検出器（１４）の前記出力を表示する手段を更に含むことを特徴とする、請求項５に記載のＸ線検査システム（１０）。
【請求項７】
電子ビームを生成する電子銃（２０）と、
前記電子ビームが当たるとＸ線を生成する材料を含む陽極（２２）と、
公称フラックスを有するＸ線ビームを生成するように前記電子ビームが前記陽極（２２）に当たる第１の方向と前記Ｘ線フラックスが前記公称フラックスと比較して減少する第２の方向とに、前記電子ビームを交互に向ける手段（２４）と、
を含むＸ線源（１２）を設ける段階と、
Ｘ線検出器（１４）を設ける段階と、
前記検出器（１４）の出力を読取る手段（１６）を設ける段階と、
前記第１の方向と前記第２の方向とに前記電子ビームを交互に向ける段階と、
前記電子ビームが前記第２の方向に向けられている間に前記検出器（１４）の前記出力を読取る段階と、
を含むことを特徴とする対象を検査する方法。
【請求項８】
前記検出器（１４）の前記出力を分析する段階、処理する段階、及び表示する段階の少なくとも１つを更に含むことを特徴とする、請求項７に記載の対象を検査する方法。
【請求項９】
共通制御装置（４０）が、前記第１の方向と前記第２の方向とに前記電子ビームを交互に向ける前記段階と、前記電子ビームが前記第２の方向に向けられている間に前記検出器（１４）の前記出力を読取る前記段階とを制御することを特徴とする、請求項７に記載の対象を検査する方法。
【請求項１０】
ハウジング（３９）と、
電子ビームを生成する電子銃（２０）と、
前記電子ビームが当たるとＸ線を生成する材料を含む陽極（２２）と、
公称フラックスを有するＸ線ビームを生成するように前記電子ビームが前記陽極（２２）に当たる第１の方向と前記Ｘ線フラックスが前記公称フラックスと比較して減少する第２の方向とに、前記電子ビームを交互に向ける手段（２４）と、
を含むことを特徴とするＸ線源（１２）。
【請求項１１】
前記ビームが前記第２の方向に向けられている間に該電子ビームを受けるためのビームストップ（２６）を更に含むことを特徴とする、請求項１０に記載のＸ線源（１２）。
【請求項１２】
前記ビームストップ（２６）が、前記陽極（２２）と間隔を置いた関係で配置された二次ターゲットを含むことを特徴とする、請求項１１に記載のＸ線源（１２）。
【請求項１３】
前記ビームストップ（２６）が、前記電子ビームに曝される低原子番号の材料を含む第１の層（６１）と、前記第１の層に隣接して配置された高密度材料の層（６３）とを含むことを特徴とする、請求項１２に記載のＸ線源（１２）。
【請求項１４】
前記第１の層（６１）が、黒鉛を含むことを特徴とする、請求項１３に記載のＸ線源（１２）。
【請求項１５】
前記ビームストップ（２６）を冷却する手段（６２）を更に含むことを特徴とする、請求項１３に記載のＸ線源（１２）。
【請求項１６】
前記電子ビームが、該電子ビームが前記第２の方向に向けられている時に、選択された焦点から間隔を置いた位置において前記陽極（２２）に当たることを特徴とする、請求項１０に記載のＸ線源（１２）。
【請求項１７】
前記電子ビームを向ける前記手段（２４）が、少なくとも１つの電磁場を生成する手段（４６）を含むことを特徴とする、請求項１０に記載のＸ線源（１２）。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの電磁場が、少なくとも１つの偏向コイル（４６）により生成されることを特徴とする、請求項１７に記載のＸ線源（１２）。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの偏向コイル（４６）が、前記ハウジング（３９）の外側に配置されることを特徴とする、請求項１８に記載のＸ線源（１２）。
【請求項２０】
前記電子ビームを向ける前記手段（２４）が、少なくとも１つの静電場を生成する手段を含むことを特徴とする、請求項１０に記載のＸ線源（１２）。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの静電場が、少なくとも一対の偏向プレートにより生成されることを特徴とする、請求項２０に記載のＸ線源（１２）。
【請求項２２】
前記偏向プレートが、前記ハウジング（３９）の外側に配置されることを特徴とする、請求項２１に記載のＸ線源（１２）。
【請求項２３】
前記陽極（２２）が、第１の角度で配置された第１の表面と、第２の角度で配置された第２の表面とを含み、前記第１及び第２の表面は、交わって、断面で「Ｖ字」形を形成することを特徴とする、請求項１０に記載のＸ線源（１２）。
【請求項２４】
前記ハウジング（３９）の内面上に配置された低原子番号の材料のライニングを更に含むことを特徴とする、請求項１０に記載のＸ線源（１２）。
【請求項２５】
前記ライニングが、黒鉛を含むことを特徴とする、請求項２４に記載のＸ線源（１２）。
【請求項２６】
電子ビームを生成する電子銃（２０）と、
前記電子のビームが当たるとＸ線を生成する材料を含む陽極（２２）と、
前記陽極（２２）と前記電子ビームとの間に選択的に相対運動を生じさせる手段（２４）と、を含み、
第１の相対位置において、前記電子ビームが前記陽極（２２）に当たって公称フラックスを有するＸ線ビームを生成し、第２の相対位置において、前記Ｘ線フラックスが前記公称フラックスと比較して減少する、
ことを特徴とするＸ線源（１２）。
【請求項２７】
前記第１の相対位置に対応する第１の位置と前記第２の相対位置に対応する第２の位置との間で前記陽極（２２）を移動させる手段を更に含むことを特徴とする、請求項２６に記載のＸ線源（１２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にＸ線検査システムに関し、より具体的には、デジタル検出器を用いる工業用Ｘ線システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の医療用Ｘ線技術における進歩は、従来の検出機器及び検出方法を凌ぐ多くの利点を有する電荷結合素子及びアモルファスシリコンアレイのような新しいデジタルＸ線検出器を生み出している。これらのデジタルＸ線検出器は、医療において一般的に用いられるよりもはるかに大きい電圧及びエネルギーを用いる工業用Ｘ線システムにおいて用いるように適合されていることが多い。医療用Ｘ線検出器を工業部品を検査するのに用いるにあたって直面する１つの問題点は、これらのより高いエネルギー及び対応する電圧では、医療においてＸ線源を制御するために用いられる手法を市販の工業用Ｘ線源に利用することができない点である。
【０００３】
Ｘ線管は、電子を高密度（一般的にはタングステン）ターゲット内へ加速することによりＸ線を生成する。これらの管は、電磁操向法又は静電操向法を用いて電子ビームがターゲットに衝突する位置を制御しており、従って、これらの方法は、Ｘ線の焦点の位置及び大きさを制御することになる。医療用イメージング及び工業用イメージングに用いられる幾つかの型の電子検出器は、検出器の信号が読取られて下流の計算システムに転送されている間にＸ線フラックスを消滅させることを必要とするか、又は検出器が上記の動作を行う場合に画質を向上させるようにするかのいずれかである。より低い、即ち約２２５ＫＶより低い電圧システムにおいては、検出器のサンプリング周期に同期させて電子流を起動及び停止して管のＸ線フラックスを効果的にオン・オフ切換えすることによって、Ｘ線管の電子ビームを制御する。Ｘ線フラックスは、Ｘ線フォトンが検査対象を透過し次いでそれらフォトンが計数されるか又は測定可能な電荷もしくは蓄積電荷に変換される検出器へ進む時間周期の間、生成される。Ｘ線フラックスはその後、検出器が読取られる間、ターンオフされる。Ｘ線のエネルギーが増大するにつれて、この切換えを達成することがますます困難となり、そのような工業用管に対する企業の要求が全体的に低下してきている。管の電子流を停止させる簡素なチューブグリッドのような方法及び電子ビームをパルス化するのに用いられる他の方法は、より高い管電圧では利用できない。Ｘ線フラックスをこのようにパルス化することができない場合、電子検出器システムにおける画質が低下する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このことが、より高いエネルギーを必要とする多くの工業用途にこれらの検出器技術を用いることを困難にしている。更に、検出器の耐用年数を延ばすために検出器に対して送出されるＸ線量を最小化することが望ましい。このことが、一部の機器及び一部の用途にとっては制約となり、アモルファスシリコン検出器における大きな問題となりつつある。
【０００５】
従って、工業用Ｘ線検査システムにおいてＸ線フラックスをパルス化する方法に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の必要性は、Ｘ線検査システムを提供する本発明により満たされ、このＸ線検査システムは、電子銃とビーム操向手段とを備えるＸ線源を含み、該ビーム操向手段は、ビームが陽極に当たってＸ線源を出るＸ線ビームを生成する第１の方向と有効なＸ線フラックスがＸ線源から出ない第２の方向とに、銃からの電子ビームを交互に向ける。更に、Ｘ線検出器及び該検出器を読取る手段が、設けられる。ビーム操向手段及び検出器読取り手段は、有効なＸ線フラックスが線源から出ていない周期の間に検出器の出力が読取られるように連係される。本発明はまた、Ｘ線検査システムを作動させる方法も提供する。
【０００７】
本発明及びその先行技術を凌ぐ利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明及び特許請求の範囲を読めば明らかになるであろう。
【０００８】
本発明とみなされる主題は、同時に提出した特許請求の範囲に具体的に指摘されかつ明確に請求されている。しかしながら、本発明は、添付の図面の図と関連させてなされる以下の説明を参照することにより最もよく理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図面においては種々の図全体を通して同一の参照符号は同じ要素を示しているが、この図面を参照すると、図１及び図２は、本発明により構成された例示的なＸ線検査システム１０を示す。検査システム１０は、Ｘ線源１２と、検出器１４と、検出器読取り手段１６と含む。検査されることになる部品１８は、線源１２と検出器１４との間に配置される。Ｘ線源１２は、公知の型の電子銃２０と、電子が衝突するとＸ線を放出する高密度材料（タングステンのような）の陽極２２と、ビーム操向手段２４とを含む。線源１２はまた、以下により詳細に説明するビームストップ２６を含むことができる。図示した実施例において、検出器１４は、線形アレイ検出器又はアモルファスシリコンアレイ検出器のような公知の型のものであるが、本発明は、線源１２に同期させることができる周期的サンプリング能力を有するあらゆる電子検出器に適用することができる。検出器１４は、並行して又は二次元アレイに配列された複数の隣接する検出器素子を備えることができ、例えば、検出器１４は、扇形Ｘ線ビームと共に用いるために弧状（図示せず）に構成されることができる。検出器１４は、イオン化した放射線が当たると光学フォトンを生成するシンチレータ要素２８と、光学フォトンが当たると電気信号を生成するフォトダイオードのような光電要素３０とを含むものとして概略的に示されている。この電気信号は、検出器の出力である。幾つかの型の検出器は、Ｘ線フラックスを直接電荷に変換する活性層を有しており、従って、シンチレータを必要としない。説明の目的で、例示的な検出器読取り手段１６は、検出器１４の信号出力のグラフ図を表示する簡単なオシロスコープとして図示されている。検出器読取り手段１６は、検出器１４からの信号を表示、測定、格納、分析、又は処理するための任意の公知のデバイス又はデバイスの組み合わせとすることができ、また「読取り」という用語は、上に挙げたプロセスの何れか又は全てを含むことを意図していることを理解されたい。一般的なコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム又はデジタル放射線撮影（ＤＲ）システムにおいては、検出器読取り手段１６は、検出器１４からの信号を受信しかつ格納するための公知の型のサンプリングデバイス（図示せず）、例えば、電荷統合増幅器のアレイ又は続いて統合段階を伴う電流対電圧増幅器のアレイを含むであろう。このサンプリングデバイスは、コンピュータ及びモニタのような、検出器出力から構成された画像を処理及び表示する別個の手段に接続される。以下に詳細に説明するように、検出器読取り手段１６及びビーム操向手段２４は、有効なＸ線フラックスがＸ線源１２から出ていない周期の間に検出器１４の出力が読取られるように連係されている。
【００１０】
図１は、Ｘ線フラックスが生成されている周期の間におけるＸ線検査システム１０を示す。電子銃２０が電子ビーム３２を発射し、該電子ビーム３２は第１の方向に移動し、「Ａ」で示す選択された焦点３４において陽極２２に当たる。ビーム操向手段２４を用いて、電子ビーム３２を集束させ、該電子ビーム３２を所望の焦点に合わせることができる。これに応答して、陽極２２がＸ線ビーム３６を放出し、該Ｘ線ビーム３６は、線源１２のハウジング３９内の開口部３７を通って出る。ビームが第１の位置に向けられている時のＸ線フラックスは、公称値にある。公称Ｘ線フラックスは、それに限定するのではないが、電子銃２０の電圧、陽極２２の形状、陽極２２が作られている材料、及び焦点３４の寸法を含む幾つかの変数により定まる。Ｘ線ビーム３６は次いで、部品１８を通過し、そこでＸ線ビーム３６は減弱され、部品１８の密度及び構造に応じてその度合が変えられる。Ｘ線ビーム３６は次いで、検出器１４のシンチレータ要素２８に当たり、該シンチレータ要素２８が、光学フォトン（矢印３８で概略的に示す）を放出し、該光学フォトンはその後、光電要素３０に当たり、該光電要素３０内に電荷を蓄積させる。
【００１１】
多素子検出器は、共有増幅器によって、ほとんど常に連続して読取られる。これらが共有されているため、読取りプロセス中の連続フラックスは、読取りの時点において後の読取り画素より少ないフラックスを有する早期読取り画素をもたらす。更に、ＣＣＤのような幾つかのデバイスは、実際にはチャージシフト法を用いており、これらデバイスの動作中の連続Ｘ線フラックスが読取りプロセスの間に不要な電荷収集を行う結果になる。更に、全ての電子機器が迷Ｘ線による何らかのフォトン衝突を受けるため、連続Ｘ線フラックスは、システム内のノイズを増大させるおそれもある。従って、検出器１４を読取っている間はＸ線フラックスを停止させるか又は著しく最小化させることが望ましい。
【００１２】
図２は、Ｘ線フラックスが生成されていない周期の間におけるＸ線検査システム１０を示す。電子銃２０は、電子ビーム３２を放射し続けている。しかしながら、この状態においては、ビーム操向手段２４は、電子ビーム３２を「Ｂ」で示す第２の方向に向けて、Ｘ線放射の生成を減少させるか、又はＸ線源１２のシールディンングもしくは構造により、生成されたＸ線が検査される部品１８を直接通過するのを防止されるかのいずれかになるように、電子ビーム３２が焦点３４と十分に異なる又は距離を置いた位置に当たるようにする。つまり、Ｘ線フラックスは、開口部３７を出ないか、又は開口部を出るフラックスは、上述の公称フラックスと比較して減少する。検出器の出力信号は、この間に読取られる。この間のＸ線フラックスはゼロであるのが理想的であろう。先行技術の非パルス式の使用は、検出器が読取られている間に１００％の公称フラックスで対処するものであり、出力画像を解釈するにあたって受ける困難性が増大するだけである。好ましいことに、本発明の場合には、Ｘ線フラックスを公称フラックスから著しく低いレベルまで減少させる。「著しく低いレベル」という用語は、Ｘ線フラックスが検出器１４に当たっている間に注目に値する向上した画質又は画像解釈の容易さで検出器１４を読取ることができるのに十分なほど少ないＸ線フラックスを表すために用いられる。Ｘ線フラックスは、好ましくは公称値の約１０％又はそれ以下まで減少され、最も好ましくは公称値の約１％又はそれ以下まで減少される。
【００１３】
「第２の方向」という用語は、電子ビーム３２が任意の特定の角度で又はターゲット位置に偏向されることを必ずしも意味するものではなく、開口部３７を出るＸ線フラックスが上述したように減少するのに十分なほど電子ビーム３２が焦点３４から外れて向けられる任意の時点における電子ビーム３２の方向を表すために一般的に用いられる。電子ビーム３２は、大きなエネルギー、例えば約４５０ＫＶ又はそれ以上のエネルギーを有することができるため、Ｘ線源１２には、損傷又は劣化を生じることなく電子ビームのエネルギーを吸収することができるビームストップを組み込むことができ、その実施例を以下に説明する。ビームストップ２６は、低原子番号を有する材料で作られるのが理想的であろう。これらの材料は、殆どＸ線を生成せず、かつＸ線はエネルギーが低く、その結果Ｘ線源１２自体の内部により容易に捕捉される。
【００１４】
Ｘ線検査システム１０は、検出器１４及び線源１２が同期した状態で律動的に作動するように、上述の状態を交互に繰り返す。例えば、公知のコンピュータシステムのような制御装置４０は、周期的な一連のパルスのような制御信号を生成することができる。当初は、制御信号パルスはない（即ち、信号電圧はゼロである）。上述したように、電子ビーム３２は、該電子ビームが選択された焦点３４において陽極２２に当たるように向けられ、開口部３７を出るＸ線フラックス（即ち、Ｘ線ビーム３６）を生成する。
【００１５】
制御信号パルスが開始する（即ち、信号電圧が正の値に変わる）と、上述したように、実質的にＸ線フラックスが開口部３７を出ない位置に電子ビーム３２を向けるようにビーム操向手段２４が作動する。この操向機能は、種々の方法で達成することができる。例えば、電子ビーム３２が第１の方向に向けられた時に電子ビーム３２を整合させかつ集束させる能力を有するビーム操向手段２４を用いる場合、同じビーム操向手段２４を非対称的に作動させて電子ビーム３２を第２の方向に偏向させることができることになる。それに代えて、単一偏向コイルのようなより簡単なビーム操向手段を用いることもでき、その場合、電子ビーム３２は、ビーム操向手段２４が励起された時はいつでも第２の方向に偏向されることになる。以下に詳細に説明するように、市販の管と併せて外部コイルを用いることも可能である。第２の方向への電子ビーム３２の操向と同時に、検出器読取り手段１６が、検出器出力を読取る。例えば、制御信号パルスの開始をトリガとして用いて、サンプリングデバイスに検出器出力信号の格納を開始させることができる。
【００１６】
制御信号パルスが停止される（即ち、信号電圧がゼロに戻る）と、ビーム操向手段２４は、向け直されるか又は電源を遮断され、電子ビーム３２は再び、該電子ビームが選択された焦点３４において陽極２２に当たるように向けられ、開口部３７を出るＸ線フラックスを生成する。同時に、検出器読取り手段１６がターンオフされ、検出器信号統合手段がターンオンされる。例えば、制御信号パルスの終了をトリガとして用いて、サンプリングデバイスに検出器出力信号の記録を停止させることができる。この電子ビーム移動のサイクルはその後、ビーム操向手段２４及び検出器１４の作動周波数と両立する周波数、例えば約１５Ｈｚから約６０Ｈｚの周波数で反復され、それによりパルス化されたＸ線フラックスを形成する。
【００１７】
Ｘ線フラックスのパルス機能の実行は、幾つかの方法で達成することができる。Ｘ線源１１２の第１の例示的な構成を、図３に詳細に示す。Ｘ線源１１２は、電子銃２０と陽極２２とを収容するハウジング３９を含む。ハウジング３９には開口部３７が形成されている。開口部３７は、単なる開口部であっても、Ｘ線に対して透過性の材料で覆われていてもよい。ビーム操向手段２４は、電子ビーム３２の方向を制御することができるようにハウジング３９内に取り付けられる。例えば、電子ビーム溶接装置に用いられる電磁偏向コイルのような公知の型の複数の電磁偏向コイル４６を、ハウジング３９内に取り付けることができる。図示した実施例においては、第１及び第２の偏向コイル４６が、電子ビーム３２を垂直平面内で偏向させる電磁場を生成することができるように、該電子ビーム３２に対して垂直な線に沿って互いに対向して取り付けられる。ビームを他の方向に偏向させるか又は電子ビーム３２を集束させることが望ましい場合、追加の偏向コイル（図示せず）を用いることができる。偏向コイル４６は、公知の型のコイル電源４８のような電流源に接続される。電子ビーム３２はまた、公知の方法で電源に接続された一対の偏向プレート（図示せず）の間に生成される静電場により操向されることもできる。
【００１８】
この実施形態においては、固定ビームストップ６０が、ハウジング３９内に配置される。ビームストップ６０は、電子ビームを止める任意の材料で作ることができる。ビームストップ６０は、黒鉛のような低原子番号の材料で作られており、この低原子番号の材料は、高原子番号の材料と比較して、電子ビーム３２がビームストップ６０に当たる際に生成されるＸ線のエネルギーレベル及びフラックスを減少させる。特に黒鉛は、低原子番号と高熱伝導性の両方を有する。低原子番号を有するストップ材料の追加の実施例には、炭素／炭素強化複合材料、ベリリウム、及びアルミニウムが含まれる。必要な場合には、後者の材料の１つを用いて、黒鉛よりも大きい構造健全性を有するビームストップ６０を得ることができる。マグネシウムもまた、用いることができるであろう。これらの特性により、他の冷却装置なしで単に放射により冷却される黒鉛ビームストップを用いることを可能にすることができる。図示した実施例においては、ビームストップ６０は、高密度材料（タングステンのような）の層６３で裏当てされた低原子番号の材料の層６１を備えており、二次スポットにおいて生成された全てのＸ線放射を閉じ込める。電子ビーム３２が、「Ｂ」で示す第２の方向に偏向されると、該電子ビーム３２は、ビームストップ６０に当たる。電子ビーム３２が陽極２２の焦点３４に当たらないため、開口部３７を出るＸ線フラックスは大きく減少する。ビームストップ６０を、随意的に冷却して、電子ビーム３２による熱を放散させることができる。例えば、ビームストップ６０は、それを通して冷却剤を循環させる１つ又はそれ以上の内部冷却通路の回路６２を組み込まれることができる。
【００１９】
Ｘ線源２１２の第２の例示的な構成を、図４に詳細に示す。Ｘ線源２１２はここでもまた、上述したように、電子銃２０と、陽極２２と、ビーム操向手段２４とを収容するハウジング３９を含む。この構成においては、固定ビームストップ６４は、図３に示すビームストップ６０と同様に、ハウジング３９内に配置される。この構成におけるビームストップ６４は、電子銃２０と陽極２２の面との間に位置している。電子ビーム３２が、「Ｂ」で示す第２の方向に偏向されると、該電子ビーム３２は、ビームストップ６４に当たる。電子ビーム３２が陽極２２の焦点３４に当たらないため、開口部３７を出るＸ線フラックスは、公称レベルから大きく減少する。このビームストップ６４の位置選定により、より小さいビーム偏向の使用を可能にすることができ、或いは線源１２内部の部品をよりコンパクトな配置にすることができる。
【００２０】
Ｘ線源３１２の第３の例示的な構成を、図５に詳細に示す。Ｘ線源３１２はここでもまた、図３に示すように、電子銃２０と、陽極２２と、ビーム操向手段２４とを収容するハウジング３９を含む。上述したように電子ビーム３２が第２の方向に偏向されると、該電子ビーム３２は、「Ｂ」で示す陽極２２の上縁に当たる。電子ビーム３２が陽極２２の焦点３４に当たらないため、開口部３７を出るＸ線フラックスは、公称レベルから大きく減少する。
【００２１】
Ｘ線源４１２の第４の例示的な構成を、図６及び図７に示す。既に述べた構成の各々においては、陽極２２を標準的な形状を有するものとして示してきており、該形状において、焦点３４を含む表面は、図５に示す、「ヒール角」と呼ばれる角度φでカットバックされており、該角度φは、電圧、ストップ材料、及び用途に応じて、垂直方向に対して約６°から約３０°の範囲とすることができる。一般的な高エネルギーの従来型の工業用Ｘ線管では、角度φは約２７°である。図６及び図７の構成において、修正された陽極１２２は、ヒール角で傾斜がつけられた第１の表面１２４を有し、更に第２のカットバックされた又は傾斜がつけられた表面１２６が設けられている。図示した実施例において、表面１２４及び１２６は両方とも、垂直方向から同じ大きさで傾斜がつけられている。２つの傾斜表面は、交わって「Ｖ字」形又は点１２８を形成している。上述したように電子ビーム３２が第２の位置に偏向されると、該電子ビーム３２は、第２の傾斜表面１２６に当たる。修正された陽極の形状のため、得られるＸ線は、開口部３７を出るためには、標準的な陽極２２と比較して増大した陽極材料の厚さＴを通過しなければならない。その結果生じる修正された陽極１２２内での減弱により、開口部３７を通るＸ線フラックスが大きく減少する。この修正された陽極１２２は、本明細書で説明する全てのＸ線源構成において随意的に用いられることができる。
【００２２】
第５の例示的な構成を、図８に示す。Ｘ線源５１２は、全体的には上述したものと同様である。この構成においては、Ｘ線フラックスが中断されることになる周期の間、電子ビームは、「Ｂ」、「Ｃ」、及び「Ｄ」で示すように、ハウジング３９内部の、焦点３４から外れた様々な位置に対してあちこちに操向される。電子ビーム３２は、逐次的な状態で個別の位置に向けられることができ、又は連続スイープ状態で操向されることができる。いずれの場合でも、ハウジング３９内部の任意の特定の位置への入熱は減少する。電子ビーム３２を操向させるこの方法は、別個のビームストップを有する代わりに用いることができる。この方法と組み合わせて、電子ビーム３２が操向されている間に該電子ビーム３２が当たる可能性が高い表面部分を覆って表面層の形態で、随意的にハウジング３９にライニング４１を設けることができる。上述した黒鉛又は他の材料のような低原子番号の材料を用いてライニング４１を作ることができる。低原子番号の材料を用いることにより、放出されたＸ線のフラックス及びエネルギーレベルが減少する。黒鉛は、低原子番号と高熱伝導性の両方を有しているので、ライニング４１用の材料として特に有効である。このライニングは、強いシールディングを必要とすることなく、ハウジング３９内へのＸ線放射の閉じ込めを改善する別の実施形態である。一例として、ライニング４１は、厚さが数センチメートル、例えば約１ｃｍ〜約３ｃｍ（約０．４インチ〜約１．２インチ）厚さの黒鉛層で作ることができる。
【００２３】
外部コイルと組み合わせて市販のＸ線管を用いて本発明を実施することも可能である。この構成の実施例を、図９に示す。Ｘ線源６１２はここでもまた、電子銃２０と陽極２２とを収容するハウジング３９を含む。ビーム操向手段２４は、ハウジング３９の外側に取り付けられている。図示した実施例において、ビーム操向手段は、ハウジングの外側に取り付けられた第１及び第２の偏向コイル４６を含み、該偏向コイルは、公知の型のコイル電源４８のような電流源に接続される。Ｘ線フラックスを中断することが望ましい時、外部コイル４６を用いて電子ビーム３２を単に焦点３４から外れるように操向することができ、或いは随意的に電子ビーム３２が偏向される位置に合わせてハウジング３９の外側にビームストップ６０を取り付けることができる。この構成は、基礎となるＸ線管自体を特別に作るか又はそれに修正を加える必要がないという利点を提供する。
【００２４】
上述の例示的な構成の各々では、固定陽極と移動電子ビームとを有するＸ線源を説明してきた。しかしながら、Ｘ線フラックスをパルス化するために固定ビームと移動陽極２２とを有するＸ線源を設けることにより、本発明を実施することも可能である。その実施例を、図１０に示す。Ｘ線源７１２は、電子銃２０と陽極２２とを収容するハウジング３９を含む。陽極２２は、アクチュエータ３５に取り付けられる。図示した実施例において、アクチュエータ３５は、例えばサーボ油圧シリンダのような直進型アクチュエータとして示されている。例えば線形電気モータのような他の公知の型のアクチュエータを用いることができ、或いはクランク機構又はカム機構に接続された回転式モータでさえ用いることができる。アクチュエータ３５は、所望の検出器サンプリング周期で陽極２２を移動させることができる。陽極２２が、「Ｅ」で示す第１の位置にある時、電子銃２０からの電子ビーム３２は焦点３４に当たり、Ｘ線ビーム３６が開口部３７を出る。Ｘ線フラックスを中断することが望ましい時、陽極２２は、「Ｆ」で示す第２の位置に移動される。この位置では、電子ビーム３２は、焦点３４に対向する陽極２２の表面に当たり、従って、開口部３７を出るＸ線フラックスは消滅するか又は公称出力と比較して大きく減少する。また、移動範囲は、位置「Ｅ」における電子ビームの経路から完全に外れるように陽極２２が移動するのに十分な範囲とすることができる。アクチュエータ３５は、位置「Ｅ」と位置「Ｆ」との間で陽極２２を所望の周期で交互に移動させるように、公知の方法で制御される。
【００２５】
以上、Ｘ線検査システムを説明したが、該Ｘ線検査システムは、電子銃とビーム操向手段とを備えるＸ線源を含み、該ビーム操向手段は、ビームが陽極に当たって、Ｘ線源を出るＸ線ビームを生成する第１の方向と有効なＸ線フラックスがＸ線源から出ない第２の方向とに、銃からの電子ビームを交互に向ける。更に、Ｘ線検出器及び該検出器を読取る手段が設けられる。ビーム操向手段及び検出器読取り手段は、有効なＸ線フラックスが線源から出ていない周期の間に検出器の出力が読取られるように連係されている。Ｘ線検査システムを作動させる方法もまた説明した。なお、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】Ｘ線フラックスが生成されている状態における、本発明により構成されたＸ線検出システムの概略側面図である。
【図２】有効なＸ線フラックスが生成されていないか又はそのようなフラックスがシールディングの使用により管内に閉じ込められている状態における、図１のＸ線検出システムの概略側面図である。
【図３】本発明に用いるＸ線源の第１の例示的な構成の概略図である。
【図４】本発明に用いるＸ線源の第２の例示的な構成の概略図である。
【図５】本発明に用いるＸ線源の第３の例示的な構成の概略図である。
【図６】本発明に用いるＸ線源の第４の例示的な構成の概略図である。
【図７】図６に示す陽極の拡大図である。
【図８】本発明に用いるＸ線源の第５の例示的な構成の概略図である。
【図９】外部偏向コイルを有するＸ線源の概略図である。
【図１０】本発明に用いる移動陽極を有する例示的なＸ線源の概略図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  Ｘ線検査システム
１２  Ｘ線源
１４  検出器
１６  検出器出力読取り手段
１８  検査される部品
２０  電子銃
２２  陽極
２４  ビーム操向手段
２６  ビームストップ
２８  シンチレータ要素
３０  光電要素
３２  電子ビーム
３４  焦点
３６  Ｘ線ビーム
３７  開口部
３８  光学フォトン
３９  ハウジング
４０  制御装置
４６  偏向コイル
４８  電源
【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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【図１０】
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