(57)【要約】【課題】Ｘ線が発生する位置を変化させずにエネルギーを切り替えることができるＸ線管と、それを用いたＸ線検査装置とを提供する。【解決手段】ターゲット１４は、電子線１２の照射によって第１特性Ｘ線を放射する第１被照射部と、電子線１２の照射によって第１特性Ｘ線と異なる第２特性Ｘ線を放射する第２被照射部とを含む。電子線源１１は、電子線１２を出射し、かつ出射された電子線１２が所定の位置に入射するように配置されている。駆動部１６は、所定の位置においてターゲット１４が電子線１２に照射される部分を第１および第２被照射部の間で切り替えるようにターゲット１４を変位させるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線の照射によって第１特性Ｘ線を放射する第１被照射部と、電子線の照射によって前記第１特性Ｘ線と異なる第２特性Ｘ線を放射する第２被照射部とを含むターゲットと、
電子線を出射し、かつ出射された前記電子線が所定の位置に入射するように配置された電子線源と、
前記所定の位置において前記ターゲットが前記電子線に照射される部分を前記第１および第２被照射部の間で切り替えるように前記ターゲットを変位させる駆動部とを備える、Ｘ線管。
【請求項２】
前記ターゲットは、
前記電子線が入射する第１の面と、
前記第１の面に対して反対に位置し、かつ前記第１および第２特性Ｘ線を出射する第２の面とを有する、請求項１に記載のＸ線管。
【請求項３】
前記第１被照射部は電子線の入射によって前記第１特性Ｘ線と異なる第３特性Ｘ線をさらに放射するものであり、前記第２被照射部は電子線の入射によって前記第２特性Ｘ線と異なる第４特性Ｘ線をさらに放射するものであり、
前記Ｘ線管はフィルタをさらに備え、
前記フィルタは、前記第３特性Ｘ線を吸収するための第１吸収部と、前記第４特性Ｘ線を吸収するための第２吸収部とを有し、前記ターゲットと連動して変位する、請求項１または２に記載のＸ線管。
【請求項４】
前記駆動部は前記ターゲットおよび前記フィルタを共に変位させるものである、請求項３に記載のＸ線管。
【請求項５】
前記駆動部は前記ターゲットを回転させるものである、請求項１〜４のいずれか１項に記載のＸ線管。
【請求項６】
前記駆動部は前記ターゲットを振動させるものである、請求項１〜４のいずれか１項に記載のＸ線管。
【請求項７】
Ｘ線管を備え、
前記Ｘ線管は、
電子線の照射によって第１特性Ｘ線を放射する第１被照射部と、電子線の照射によって前記第１特性Ｘ線と異なる第２特性Ｘ線を放射する第２被照射部とを含むターゲットと、
電子線を出射し、かつ出射された前記電子線が所定の位置に入射するように配置された電子線源と、
前記所定の位置において前記ターゲットが前記電子線に照射される部分を前記第１および第２被照射部の間で切り替えるように前記ターゲットを変位させる駆動部とを含み、さらに
前記Ｘ線管からのＸ線を検出する検出部と、
前記Ｘ線管と前記検出部との間に試料を位置させる保持部とを備える、Ｘ線検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、Ｘ線管およびＸ線検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック中の金属異物検査のようなＸ線透視検査では、Ｘ線のエネルギーを特に指定しなくても、プラスチックと金属との間のコントラストが十分に高い画像を容易に取得できる。しかしこのように容易にコントラストを確保することができない種類の検査もある。例えばプラスチックリサイクルにおいて、多数のプラスチック片の中から臭素難燃剤入りのものを特定する場合、臭素難燃剤入りのものとそうでないものとの間でのコントラストの差異は、上述した金属異物検査の場合ほど大きくはない。特開２００９−２５５０４９号公報（特許文献１）は、この問題を考慮した選別装置を開示している。この装置は、連続Ｘ線を照射するＸ線源と、臭素を含有する第１のフィルタと、臭素のＸ線吸収端よりも高エネルギー側にＸ線吸収端を有する元素を含有する第２のフィルタとを有する。また、Ｘ線源から照射された連続Ｘ線のうち、第１のフィルタおよび樹脂片を透過した第１のＸ線を検出する第１のＸ線検出器と、第２のフィルタおよび樹脂片を透過した第２のＸ線を検出する第２のＸ線検出器と、第１のＸ線および第２のＸ線の検出データに基づいて樹脂片を選別する制御部とを備えている。この装置によれば、選別したい対象物である樹脂片の臭素の有無の判定を行うにあたり、判定結果が樹脂片の厚みに影響されることを抑制し、結果を誤判定する可能性を小さくすることができる。
【０００３】
Ｘ線検査のためのＸ線源には、通常、Ｘ線管が用いられる。Ｘ線管の中には、発生するＸ線のエネルギーを切り替えることができるものがある。特開２００７−３２３９６４号公報（特許文献２）によれば、Ｘ線管は、複数の領域を有する対陰極と、回転することで第１および第２姿勢の間でその姿勢が切り替え可能な電子銃組立体とを含む。電子線組立体の姿勢を切り替えることで、対陰極の、電子線によって照射される領域が切り替わることにより、Ｘ線のエネルギーを切り替えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２５５０４９号公報
【特許文献２】特開２００７−３２３９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開２００９−２５５０４９号公報の装置は、異なるエネルギーを有するＸ線の各々による検査を行うために、２つの検出系統を有する。このため装置が複雑となってしまう。仮にこの装置に対して特開２００７−３２３９６４号公報のＸ線管を適用したとすると、１つの検出系統で、異なるエネルギーを有するＸ線の各々による検査を行うことはできる。しかしながら、このＸ線管は、エネルギーを切り替えるとＸ線が発生する位置が変わるので、Ｘ線管から出射されるＸ線の光軸も変わってしまう。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、Ｘ線が発生する位置を変化させずにエネルギーを切り替えることができるＸ線管と、それを用いたＸ線検査装置とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＸ線管は、ターゲットと、電子線源と、駆動部とを有する。ターゲットは、電子線の照射によって第１特性Ｘ線を放射する第１被照射部と、電子線の照射によって第１特性Ｘ線と異なる第２特性Ｘ線を放射する第２被照射部とを含む。電子線源は、電子線を出射し、かつ出射された電子線が所定の位置に入射するように配置されている。駆動部は、所定の位置においてターゲットが電子線に照射される部分を第１および第２被照射部の間で切り替えるようにターゲットを変位させるものである。
【発明の効果】
【０００８】
上記Ｘ線管によれば、Ｘ線のエネルギーの切り替えがターゲットの変位によって行われるので、Ｘ線の発生する位置が所定の位置に保たれる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＸ線管の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿う概略断面図である。
【図３】図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う概略断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２におけるＸ線管の構成を概略的に示す一部断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３におけるＸ線検査装置の構成示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態が説明される。また説明の便宜上、一部の図中に、ｘ方向、ｙ方向、およびｚ方向を有する直交座標系が示されている。
【００１１】
（実施の形態１）
図１を参照して、本実施の形態のＸ線管５１は、フィラメント１１（電子線源）と、電磁レンズ１３と、ターゲット円盤１４（ターゲット）と、回転軸１５と、モータ１６（駆動部）と、フィルタ円盤１７と、ケース１８と、回転軸調整部１９ａとを有する。
【００１２】
ケース１８は、利用されるＸ線５４を透過させるためのＸ線窓１８Ｗを有する。ケース１８内に、フィラメント１１と、電磁レンズ１３と、ターゲット円盤１４と、回転軸１５と、モータ１６と、フィルタ円盤１７と、回転軸調整部１９ａとが収められている。
【００１３】
回転軸調整部１９ａは、ケース１８に固定されており、モータ１６を支持している。モータ１６は、ｚ軸方向に沿う回転軸１５を回転させるものである。回転軸１５にはターゲット円盤１４およびフィルタ円盤１７の各々が取り付けられている。この構成により、ターゲット円盤１４およびフィルタ円盤１７を、図中矢印ＲＴに示すように回転させることができる。すなわちモータ１６はターゲット円盤１４およびフィルタ円盤１７を共に回転変位させることができる。これによりターゲット円盤１４およびフィルタ円盤１７を容易に連動させることができる。
【００１４】
ターゲット円盤１４およびフィルタ円盤１７は、互いに対向して対をなすように配置されている。またこの対に対して、ターゲット円盤１４側（図１の上側）にフィラメント１１が位置し、フィルタ円盤１７側（図１の下側）にＸ線窓１８Ｗが位置する。よってＸ線管５１は、いわゆる透過型である。
【００１５】
さらに図２および図３を参照して、ターゲット円盤１４は、電子線１２の照射によってＸ線５４を放射するものである。ターゲット円盤１４は、第１特性Ｘ線を放射する被照射部１４ａ（第１被照射部）と、電子線の照射によって第１特性Ｘ線と異なる第２特性Ｘ線を放射する被照射部１４ｂ（第２被照射部）とを有する。またターゲット円盤１４は、電子線が入射する第１の面（図１の上面）と、第１の面に対して反対に位置し、かつ第１および第２特性Ｘ線を出射する第２の面（図１の下面）とを有する。これにより、第１および第２の面の間の寸法を小さくすることで、つまりターゲット円盤１４の厚さを十分に小さくすることで、Ｘ線が発生する領域の厚さを小さくすることができる。すなわちＸ線が発生する領域をより小さくすることができる。
【００１６】
フィラメント１１は、電子線１２を出射し、かつ出射された電子線１２が所定の位置（図１においては電子線１２が収束している位置、また図２においては破線で示す電子線１２の位置）に入射するように配置されている。電磁レンズ１３は、この所定の位置へ電子線１２を収束させるものである。この所定の位置の大きさは、たとえば数μｍ程度である。モータ１６は、この所定の位置においてターゲット円盤１４が電子線１２に照射される部分を被照射部１４ａおよび１４ｂの間で切り替えるようにターゲット円盤１４を回転変位させるものである。
【００１７】
被照射部１４ａは電子線１２の入射によって第１特性Ｘ線と異なる第３特性Ｘ線をさらに放射する。また被照射部１４ｂは電子線１２の入射によって第２特性Ｘ線と異なる第４特性Ｘ線をさらに放射する。これら第３および第４特性Ｘ線は、Ｘ線５４の単色性を低下させるため、できるだけ除去されることが望ましい。フィルタ円盤１７は、第３特性Ｘ線を吸収するための吸収部１７ａ（第１吸収部）と、第４特性Ｘ線を吸収するための吸収部１７ｂ（第２吸収部）とを有する。フィルタ円盤１７はターゲットと連動して変位する。これにより、所望のエネルギー以外のエネルギーを有するＸ線の強度を抑制することができる。
【００１８】
本実施の形態においてはターゲット円盤１４を扇形に４分割した領域の各々に、被照射部１４ａおよび１４ｂが交互に配置されている。この場合、ターゲット円盤１４を毎秒１０回転で回転させたとすれば、２つの異なるエネルギーを有するＸ線５４を２５ｍｓ毎に交互に放出することができる。従って、Ｘ線管５１を用いた検査装置において、Ｘ線照射・検出系範囲内を被検査物が０．１ｓ程度で通過させるようにすれば、ある１つの被検査物に関して、エネルギーが異なる２種類のＸ線の各々による透視像を２回確認することが可能になる。よってこれらの透視像の演算処理によって、異物の検出を十分な精度で行なうことができる。なおターゲット円盤１４における分割された領域の数は目的に合わせて変更すればよい。フィルタ円盤１７についても同様である。
【００１９】
回転軸調整部１９ａは、回転軸１５のｘｙ面内における位置を調整することができるように構成されている。回転軸調整部１９ａは具体的には、モータ１６の姿勢を維持したままそのｘｙ面における位置を変化させることができるような、モータ１６の支持部材である。これにより、図２の矢印ＡＪに示すように、ターゲット円盤１４のうち電子線１２が照射される場所を調整することができる。これにより、ターゲット円盤１４のより広い範囲を利用することができるので、ターゲット円盤１４の寿命を延ばすことができる。また、図３の矢印ＡＪに示すように、フィルタ円盤１７のうちＸ線５４が照射される場所を調整することができる。これにより、フィルタ円盤１７のより広い範囲を利用することができるので、フィルタ円盤１７の寿命を延ばすことができる。
【００２０】
本実施の形態のＸ線管５１によれば、Ｘ線５４のエネルギーの切り替えがターゲット円盤１４の変位によって行われるので、Ｘ線５４の発生する位置（図１および図２の電子線１２の入射位置）が、ケース１８を基準に所定の位置に保たれる。よって、Ｘ線５４のエネルギーの切り替えの際にも、Ｘ線５４の光路を一定に保つことができる。
【００２１】
またモータ１６の回転数を高めることによって、Ｘ線５４のエネルギーの切り替えを短い周期で行うことができる。
【００２２】
なお本実施の形態においては、２種類の被照射部１４ａおよび１４ｂによって２種類のエネルギーを切り替えることができるＸ線管５１を示したが、３種類以上の被照射部によって３種類以上のエネルギーを切り替えることができる構成が用いられてもよい。３種類以上の被照射部をターゲット円盤の円周方向に沿って配置すれば、３種類以上のエネルギーの各々を周期的に発生させることができる。
【００２３】
また本実施形態においては、モータ１６を駆動しながらＸ線５４を発生させることについて説明したが、モータ１６を停止させた状態でＸ線５４を発生させ、エネルギーを変更するときのみモータ１６を駆動してもよい。このような使用方法は、エネルギーの随時変更は必要だが高速切り替えを必要としない用途において適しており、たとえば、透視検査や各種物理分析用のＸ線源としてこのような利用形態が考えられる。
【００２４】
（実施の形態２）
図４を参照して、本実施の形態のＸ線管は、Ｘ線管５１（図１）と一部構成が異なっている。すなわち、ターゲット円盤１４、回転軸１５、モータ１６、およびフィルタ円盤１７の代わりに、ピエゾ素子９（駆動部）、スプリング１０、取付部材２１、ターゲット片２４（ターゲット）、フィルタ片２７（フィルタ）、および振動軸調整部１９ｂを有する。
【００２５】
ターゲット片２４は、被照射部２４ａ（第１被照射部）および被照射部２４ｂ（第２被照射部）を有する。被照射部２４ａおよび２４ｂの各々の大きさは、たとえば数十μｍ程度である。またターゲット片２４は、電子線が入射する第１の面（図４の上面）と、第１の面に対して反対に位置し、かつ第１および第２特性Ｘ線を出射する第２の面（図４の下面）とを有する。これにより、第１および第２の面の間の寸法を小さくすることで、つまりターゲット片２４の厚さを十分に小さくすることで、Ｘ線が発生する領域の厚さを小さくすることができる。すなわちＸ線が発生する領域をより小さくすることができる。
【００２６】
フィルタ片２７は、上述した第３特性Ｘ線を吸収するための吸収部２７ａ（第１吸収部）と、上述した第４特性Ｘ線を吸収するための吸収部２７ｂ（第２吸収部）とを有する。吸収部２７ａおよび２７ｂの各々の大きさは、たとえば数十μｍである。
【００２７】
ピエゾ素子９は、ｘ方向に沿って図中矢印ＤＰに示すように伸縮するものである。振動の振幅は、たとえば数十μｍである。ターゲット片２４およびフィルタ片２７の各々は、ピエゾ素子９に取り付けられている。具体的には、互いに対向するターゲット片２４およびフィルタ片２７の各々が、取付部材２１に固定されたスプリング１０と、ピエゾ素子９との間に挟み込まれている。この構成により、フィルタ片２７はターゲット片２４と連動して振動変位する。
【００２８】
振動軸調整部１９ｂは、ケース１８（図１）に固定されており、取付部材２１を支持している。振動軸調整部１９ｂは、ピエゾ素子９のｙ方向における位置を調整することができるように構成されている。これにより、ターゲット片２４のうち電子線１２が照射される場所を調整することができる。これにより、ターゲット片２４のより広い範囲を利用することができるので、ターゲット片２４の寿命を延ばすことができる。また、フィルタ片２７のうちＸ線５４が照射される場所を調整することができる。これにより、フィルタ片２７のより広い範囲を利用することができるので、フィルタ片２７の寿命を延ばすことができる。
【００２９】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００３０】
本実施の形態によれば、実施の形態１とほぼ同様の効果が得られる。さらに本実施の形態によれば、変位のために必要な空間がｘ方向に沿ってのみ確保されればよいので、実施の形態１のように回転変位のための空間を確保する必要がなく、よってより小さいＸ線管を得ることができる。
【００３１】
（実施の形態３）
図５を参照して、本実施の形態のＸ線検査装置は、上述した実施の形態１または２のＸ線管５１を有する樹脂片検査装置１００である。また樹脂片検査装置１００はさらに、Ｘ線検出器５３（検出部）と、コンベア５５（保持部）と、エアブロー用ガン５６と、容器５７および５８と、樹脂片供給装置５９と、演算部６２とを有する。Ｘ線検出器５３は、Ｘ線管５１からのＸ線５４を検出するものであり、好ましくは高い時間分解性を有する。コンベア５５はＸ線管５１とＸ線検出器５３との間に樹脂片５２（試料）を位置させるものである。
【００３２】
樹脂片５２は、樹脂片供給装置５９からコンベア５５に供給され、Ｘ線管５１とＸ線検出器５３が配された位置に移動する。Ｘ線管５１から発生されるＸ線５４は、樹脂片５２を部分透過し、Ｘ線検出器５３によって透過像が検出される。その信号はデータ処理装置６０に送られ、記憶部６１に記憶されると共に演算部６２によって濃淡が判断され、エアブロー用ガン５６を起動させるかどうかが判定される。その間に樹脂片５２は移動し、エアブロー用ガン５６が起動したときには容器５７に吹き飛ばされ、起動しなかったときには容器５８に自然落下する。
【００３３】
例えば臭素（Ｂｒ）入り樹脂片の分別においては、臭素のＫ殻電子を励起できる１３．５ｋｅＶを若干超えるエネルギーを有するＸ線を照射すれば、含有有無に伴う明暗コントラストが最も効果的に得ることができる。この場合、１４．１６ｋｅＶのエネルギーを有するストロンチウム（Ｓｒ）のＫａ線が最も適しており、酸化ストロンチウム粉末を薄くアルミ板等に塗布することで透過型のターゲットとすることができる。これに対して、例えば１７ｋｅＶまでＸ線のエネルギーを上げると、臭素によるＸ線の吸収が明暗コントラストに与える影響は小さくなり、物体の厚みの影響が相対的に大きくなる。このようなエネルギーを与えるターゲットとしては、１７．４８ｋｅＶのエネルギーの特性Ｘ線に対応するモリブデン（Ｍｏ）のＫａ線が適しており、薄い金属箔として用いられればよい。すなわち、酸化ストロンチウムを塗布したアルミ板をＡ、モリブデン箔をＢとしたときに、ＡとＢを交互に電子ビームの進行路に晒せば、各特性Ｘ線が交互に放出させることが可能になる。このとき、ストロンチウムやモリブデンからのＫｂ特性Ｘ線は、コントラストを下げる要因になる。これを選択的に吸収させるためには、ターゲットが含む元素の原子番号をＺとして、（Ｚ-1）元素を含むフィルタの利用が適しており、ストロンチウムに対してはルビジウム(Ｒｂ)、モリブデンに対してはニオブ(Ｎｂ)を、それぞれフィルタ材料として用いることが望ましい。ルビジウムは、ストロンチウムと同様に酸化物の粉末を塗った箔として、ニオブは金属箔として、それぞれ用いられ得る。
【００３４】
本実施の形態の樹脂片検査装置１００によれば、１つのＸ線管５１によって、互いに異なるエネルギーを有する複数のＸ線の各々による検査を行なうことができる。
【００３５】
また１つのＸ線管５１からエネルギーが異なるＸ線５４を短時間の間に交互に照射することが可能であるから、樹脂片５２が通り過ぎる間に、樹脂片５２のＸ線透過像のコントラストの違いを、１つのＸ線検出器５３で判定することが可能になる。よって装置の構成をより簡易かつ小型なものとすることができる。
【００３６】
今回開示された実施の形態は全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。本発明の範囲は上述した実施の形態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全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３７】
９  ピエゾ素子（駆動部）、１１  フィラメント（電子線源）、１２  電子線、１３  電磁レンズ、１４  ターゲット円盤（ターゲット）、１４ａ  被照射部（第１被照射部）、１４ｂ  被照射部（第２被照射部）、１５  回転軸、１６  モータ（駆動部）、１７  フィルタ円盤（フィルタ）、１７ａ  吸収部（第１吸収部）、１７ｂ  吸収部（第２吸収部）、１８  ケース、１８Ｗ  Ｘ線窓、１９ａ  回転軸調整部、１９ｂ  振動軸調整部、２４  ターゲット片（ターゲット）、２４ａ  被照射部（第１被照射部）、２４ｂ  被照射部（第２被照射部）、２７  フィルタ片（フィルタ）、２７ａ  吸収部（第１吸収部）、２７ｂ  吸収部（第２吸収部）、５１  Ｘ線管、５２  樹脂片（試料）、５３  Ｘ線検出器、５４  Ｘ線、５５  コンベア（保持部）、１００  樹脂片検査装置（Ｘ線検査装置）。
【図１】
2012142199.tif 000003
【図２】
2012142199.tif 000004
【図３】
2012142199.tif 000005
【図４】
2012142199.tif 000006
【図５】
2012142199.tif 000007