(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空に封止された筐体内で、カソードから放出された電子を、グリッド電極を介して陽極ターゲットに衝突させることによってＸ線を発生させるＸ線管と、
前記グリッド電極に印加されるグリッド電圧を制御するグリッド電圧制御手段と、
所定のカソード電圧を発生させて、当該所定のカソード電圧を前記カソードに印加するカソード電源部と、
オフ状態からオン状態とされて、前記オン状態が所定時間維持されるパルスを発生させるパルス発生手段と、を備え、
前記グリッド電圧制御手段は、前記カソード電源部から前記カソードに前記所定のカソード電圧が印加されている状態において、
前記パルス発生手段にて発生された前記パルスを受けて、前記パルスが前記オフ状態にある時に、前記カソードから放出された前記電子が前記陽極ターゲットに到達しないように、カットオフ電圧を前記グリッド電極に対して印加し、
前記パルス発生手段にて発生された前記パルスを受けて、前記パルスが前記オン状態にある時に、前記カソードから放出されて陽極ターゲットに衝突する前記電子の量が所定値となるように調整されたグリッド動作電圧を前記グリッド電極に対して印加する
ことを特徴とするＸ線発生装置。
【請求項２】
前記グリッド電圧制御手段は、
カソード電流を検出するカソード電流検出手段を有し、
前記パルス発生手段にて発生された前記パルスを受けて、前記パルスが前記オン状態にある時に、前記カソード電流検出手段にて検出されたカソード電流が所定値となるように調整されたグリッド動作電圧を前記グリッド電極に対して印加する
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線発生装置。
【請求項３】
前記カソード電流検出手段は、
カソードに接続され、カソード電流を検出するためのカソード電流検出用抵抗器を有し、
前記グリッド電圧制御手段は、
所定の負電圧を発生させる負電圧発生部と、
前記パルス発生手段にて発生された前記パルスが入力され、前記パルスのオン状態及びオフ状態を反転させた反転パルスを発生させるパルス反転器と、
前記パルス反転器にて発生された前記反転パルスが入力され、前記反転パルスがオン状態にあるときに、前記負電圧発生部にて発生された前記所定の負電圧を出力する第１スイッチと、
基準の正電圧を発生させる基準電圧発生部と、
前記パルス発生手段にて発生された前記パルスが入力され、前記パルスがオン状態にあるときに、前記基準電圧発生部にて発生された前記基準の正電圧を出力する第２スイッチと、
一方の入力端子に対して、前記カソード電流検出用抵抗器に生じる電圧が入力され、他方の入力端子に対して、前記第１スイッチから出力された前記所定の負電圧及び前記第２スイッチから出力された前記基準の正電圧が入力される演算増幅器と、
演算増幅器からの出力を受けてグリッド電極に印加されるグリッド電圧を制御するグリッド電圧制御回路と、
を有することを特徴とする請求項２に記載のＸ線発生装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のＸ線発生装置と、
前記Ｘ線発生装置により発生されたＸ線を、被検査対象物に照射することにより形成されるＸ線透視像を撮像する撮像手段と、を備え、
前記撮像手段は、前記パルス発生手段にて発生された前記パルスを受けて、前記パルスがオン状態にあるときに、前記Ｘ線透視像を撮像することを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のＸ線発生装置と、
所定方向に搬送される被検査対象物に対して、前記Ｘ線発生装置により発生されたＸ線を照射することにより形成されるＸ線透視像を撮像する撮像手段と、
前記被検査対象物が前記撮像手段における撮像範囲に到達することを検知する被検査対象物検知手段と、を備え、
前記パルス発生手段は、前記被検査対象物検知手段による前記被検査対象物の検知に基づいて、トリガー信号を出力するトリガー信号出力手段を有し、前記トリガー信号出力手段からトリガー信号が出力されたときに前記パルスを出力する
ことを特徴とするＸ線検査システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カソードから放出された電子を陽極ターゲットに衝突させることによってＸ線を発生させるＸ線発生装置と、このＸ線発生装置により発生されたＸ線を被検査対象物に対して照射することにより形成されるＸ線透視像を撮像するＸ線撮像装置と、所定の方向に搬送されている被検査対象物をＸ線検査するＸ線検査システムとに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カソードから放出された電子を陽極ターゲットに衝突させることによってＸ線を発生させるＸ線管を有するＸ線発生装置として、米国特許５，０７７，７７１のものが知られている。この文献に記載されたＸ線発生装置では、グリッド電極に印加するグリッド電圧の制御方法としてＰＷＭ方式が用いられており、制御パルスのパルス幅を変えて実効グリッド電圧を制御している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般的な検査装置としては、光源をフラッシュ（パルス）点灯させて、被検査対象物の画像（静止画像）を撮像する手法が多く用いられており、Ｘ線検査においても上述したような手法の応用が望まれているが、Ｘ線管から発生するＸ線をパルス化させるＸ線発生装置の実現例はほとんどない。Ｘ線管では、各電極に印加される電圧が僅かに変化しても、Ｘ線管にて発生されるＸ線出力が大きく変化する。このため、安定したパルス状のＸ線を発生させることが難しく、安定したパルス状のＸ線を発生させる技術が十分に確立されていない。
【０００４】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、第１の目的は、Ｘ線管からパルス状のＸ線を安定して発生させることが可能なＸ線発生装置を提供することにある。
【０００５】
第２の目的は、Ｘ線管から発生された安定したパルス状のＸ線を被検査対象物に照射することにより形成されるＸ線透視像を的確に獲得することが可能なＸ線撮像装置を提供することにある。
【０００６】
第３の目的は、所定の方向に搬送されている被検査対象物に対して、Ｘ線管から発生された安定したパルス状のＸ線を照射し、この安定したパルス状のＸ線の照射により形成される被検査対象物のＸ線透視像を的確に獲得することが可能なＸ線検査システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した第１の目的を達成するため、請求項１においては、真空に封止された筐体内で、カソードから放出された電子を、グリッド電極を介して陽極ターゲットに衝突させることによってＸ線を発生させるＸ線管と、グリッド電極に印加されるグリッド電圧を制御するグリッド電圧制御手段と、所定のカソード電圧を発生させて、当該所定のカソード電圧をカソードに印加するカソード電源部と、オフ状態からオン状態とされて、オン状態が所定時間維持されるパルスを発生させるパルス発生手段と、を備え、グリッド電圧制御手段は、カソード電源部からカソードに所定のカソード電圧が印加されている状態において、パルス発生手段にて発生されたパルスを受けて、パルスがオフ状態にある時に、カソードから放出された電子が陽極ターゲットに到達しないように、カットオフ電圧をグリッド電極に対して印加し、パルス発生手段にて発生されたパルスを受けて、パルスがオン状態にある時に、カソードから放出されて陽極ターゲットに衝突する電子の量が所定値となるように調整されたグリッド動作電圧をグリッド電極に対して印加することを特徴としている。
【０００８】
このような構成を採用した場合、パルス発生手段にて発生されたパルスを受けてグリッド電圧制御手段は、カソード電源部からカソードに所定のカソード電圧が印加されている状態において、パルスがオフ状態にある時に、カソードから放出された電子が陽極ターゲットに到達しないように、カットオフ電圧をグリッド電極に対して印加し、パルスがオン状態にある時に、カソードから放出されて陽極ターゲットに衝突する電子の量が所定値となるように調整されたグリッド動作電圧をグリッド電極に対して印加する。これにより、Ｘ線からは、カソード電源部からカソードに所定のカソード電圧が印加されている状態において、グリッド動作電圧をグリッド電極に対して印加している期間に対応した、パルス幅を有するパルス状のＸ線を発生させることが可能となる。また、グリッド電極に印加されるグリッド動作電圧は、カソードから放出されて陽極ターゲットに衝突する電子の量が所定値となるように調整されるため、Ｘ線管から発生されるパルス状のＸ線を安定化させることが可能となる。
【０００９】
また、グリッド電圧制御手段は、カソード電流を検出するカソード電流検出手段を有し、パルス発生手段にて発生されたパルスを受けて、パルスがオン状態にある時に、カソード電流検出手段にて検出されたカソード電流が所定値となるように調整されたグリッド動作電圧をグリッド電極に対して印加することを特徴としている。この場合には、カソード電流検出手段によりカソード電流を検出し、グリッド電圧制御手段は、このカソード電流が所定値となるように調整されたグリッド動作電圧をグリッド電極に対して印加することになる。例えば、カソードから放出されて陽極ターゲットに衝突する電子の量を検出する手段として、陽極ターゲット電流を検出する手段を設けることも考えられるが、通常、陽極ターゲットには高電圧が印加されており、陽極ターゲット電流を検出することが難しい。従って、カソード電流検出手段により容易にカソードから放出されて陽極ターゲットに衝突する電子の量を検出することができ、グリッド電圧制御手段によるグリッド動作電圧の調整も容易に行うことが可能となる。
【００１０】
また、カソード電流検出手段は、カソードに接続され、カソード電流を検出するためのカソード電流検出用抵抗器を有し、グリッド電圧制御手段は、所定の負電圧を発生させる負電圧発生部と、パルス発生手段にて発生されたパルスが入力され、パルスのオン状態及びオフ状態を反転させた反転パルスを発生させるパルス反転器と、パルス反転器にて発生された反転パルスが入力され、反転パルスがオン状態にあるときに、負電圧発生部にて発生された所定の負電圧を出力する第１スイッチと、基準の正電圧を発生させる基準電圧発生部と、パルス発生手段にて発生されたパルスが入力され、パルスがオン状態にあるときに、基準電圧発生部にて発生された基準の正電圧を出力する第２スイッチと、一方の入力端子に対して、カソード電流検出用抵抗器に生じる電圧が入力され、他方の入力端子に対して、第１スイッチから出力された所定の負電圧及び第２スイッチから出力された基準の正電圧が入力される演算増幅器と、演算増幅器からの出力を受けてグリッド電極に印加されるグリッド電圧を制御するグリッド電圧制御回路と、を有することを特徴としている。この場合には、安定したパルス状のＸ線を発生させるためにグリッド電極に印加されるグリッド電圧を制御するためのグリッド電圧制御手段の構成が、簡易且つ低コストな回路構成にて実現可能となる。
【００１１】
上述した第２の目的を達成するため、請求項４においては、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＸ線発生装置と、Ｘ線発生装置により発生されたＸ線を、被検査対象物に照射することにより形成されるＸ線透視像を撮像する撮像手段とを備え、撮像手段は、パルス発生手段にて発生されたパルスを受けて、パルスがオン状態にあるときに、Ｘ線透視像を撮像することを特徴としている。
【００１２】
このような構成を採用した場合、撮像手段は、パルス発生手段にて発生されたパルスを受けて、パルスがオン状態にあるときに、Ｘ線透視像を撮像することになる。これにより、撮像手段が、Ｘ線管から発生された安定したパルス状のＸ線を被検査対象物に照射することにより形成されるＸ線透視像を的確に獲得することが可能となる。
【００１３】
上述した第３の目的を達成するため、請求項５においては、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＸ線発生装置と、所定方向に搬送される被検査対象物に対して、Ｘ線発生装置により発生されたＸ線を照射することにより形成されるＸ線透視像を撮像する撮像手段と、被検査対象物が撮像手段における撮像範囲に到達することを検知する被検査対象物検知手段と、を備え、パルス発生手段は、被検査対象物検知手段による被検査対象物の検知に基づいて、トリガー信号を出力するトリガー信号出力手段を有し、トリガー信号出力手段からトリガー信号が出力されたときに前記パルスを出力することを特徴としている。
【００１４】
このような構成を採用した場合、被検査対象物がＸ線撮像装置における撮像範囲に到達することを被検査対象物検知手段により検知され、その検知に基づいて、トリガー信号発生手段がトリガー信号を発生させ、パルス発生手段がパルスを発生することになる。これにより、パルスがオン状態にあるときに、Ｘ線管から安定したパルス状のＸ線が発生される。また、撮像手段では、パルス発生手段にて発生されたパルスを受けて、パルスがオン状態にあるときに、Ｘ線透視像が撮像される。従って、所定の方向に搬送されている被検査対象物に対して、Ｘ線管から発生された安定したパルス状のＸ線を照射し、この安定したパルス状のＸ線の照射により形成される被検査対象物のＸ線透視像を的確に獲得することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、図面の説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
先ず、本実施形態に係るＸ線検査システムにおけるＸ線源１、撮像手段としてのＸ線イメージインテンシファイア２、光電スイッチ３それぞれの配置について説明する。図１は、本実施形態に係るＸ線検査システムの一部分の斜視図である。
【００１７】
ベルトコンベア４は、図中の矢印により示される方向に移動している。被検査対象物５は、ベルトコンベア４の上に置かれて、ベルトコンベア４の移動により、図中の矢印により示される方向に搬送されている。Ｘ線源１は、ベルトコンベア４の上方に配置され、Ｘ線管１１から一定角度範囲に向けてＸ線を発散出力し、ベルトコンベア４上の被検査対象物５のうち一定範囲に存在するものに向けてＸ線を照射する。Ｘ線イメージインテンシファイア２は、ベルトコンベア４を挟んでＸ線源１と対向して、そのＸ線源１（Ｘ線管１１）から出力されたＸ線が到達し得る位置に配置され、入力されるゲート信号に従って、被検査対象物５のＸ線透視像を撮像する。
【００１８】
ベルトコンベア４の側方には、被検査対象物５がＸ線イメージインテンシファイア２における撮像範囲（Ｘ線源１からのＸ線の照射範囲）に到達することを検知する被検査対象物検知手段としての光電スイッチ３が設けられている。光電スイッチ３は、ベルトコンベア４を挟んで、発光素子３ａと受光素子３ｂとを有している。ベルトコンベア４の光電スイッチ３が設けられている位置に被検査対象物５が差し掛かると発光素子３ａからの光が遮られることを利用して、被検査対象物５の通過を検出している。被検査対象物５がない状態では発光素子３ａからの光が遮られることがないため、光電スイッチ３（受光素子３ｂ）からの出力信号はオン状態となり、光電スイッチ３が設けられている位置に被検査対象物５が差し掛かると発光素子３ａからの光が遮られるため、光電スイッチ３（受光素子３ｂ）からの出力信号はオフ状態となる。
【００１９】
Ｘ線源１は、図２に示されるＸ線管１１を有している。Ｘ線管１１は、マイクロフォーカスＸ線管であり、電子８０を発生・放出する電子銃部１２と、この電子銃部１２からの電子８０を受けてＸ線８１を発生させるＸ線発生部１３と、を備えている。これらの電子銃部１２及びＸ線発生部１３は、各構成部品を収容する筐体としての筒状の容器２１，３１より各々の外郭が構成される。これらの容器２１，３１は導電体より成り、互いに直交するように連結されている。容器２１内と容器３１内とは、容器２１，３１の境界部に形成された集束電極２５により仕切られると共に、この集束電極２５に形成された開口２５ａを通して連通され、容器２１内には電子銃５０が、容器３１内には陽極ターゲット３２が、各々配置されている。また、容器２１，３１は密封されて、その内部は真空状態にされている。
【００２０】
容器２１内に配置された電子銃５０は概略、発熱源としてのヒータ７６と、このヒータ７６により加熱されて電子８０を発生・放出する熱電子源としてのカソード７３と、このカソード７３から放出された電子８０を加速・集束させる第１、第２グリッド電極７１，７２と、この第２グリッド電極７２と集束電極２５との間に介在して当該第２グリッド電極７２と集束電極２５との間隔を所定の間隔に設定するスペーサ１８と、上記第１、第２グリッド電極７１，７２、ヒータ７６、カソード７３に所定の電圧を容器外部より供給するための複数のピン１５と、これらのピン１５が貫通固定されると共に容器の蓋部として機能するステム１４と、を備える。
【００２１】
上記ステム１４、ヒータ７６、カソード７３、第１、第２グリッド電極７１，７２及びスペーサ１８は、集束電極２５側に向かってこの順に並設され、これら構成部品の各軸心が一致すると共に集束電極２５の開口２５ａの軸心、筒状を成す容器２１の軸心と同軸に位置するように配置されている。さらに詳細に説明すれば、上記カソード７３は、絶縁体より成る筒体７４の先端に設けられ、この筒体７４内に、当該カソード７３を加熱する上記ヒータ７６が設けられている。上記第１グリッド電極７１は、カソード７３より集束電極２５側に配置され、この第１グリッド電極７１より集束電極２５側に、上記第２グリッド電極７２が配置される。この第２グリッド電極７２は、第１グリッド電極７１の集束電極２５側に、複数のセラミック棒（絶縁体）１９を介して支持され、上記カソード７３及びヒータ７６を有する筒体７４は、第１グリッド電極７１の集束電極２５側とは反対側に、絶縁体７５を介して支持されている。
【００２２】
第１、第２グリッド電極７１，７２は、各々円板状を成すと共に、各々の上記カソード７３に対向する位置に、カソード７３からの電子８０が通過する開口７１ａ，７２ａを備える。第２グリッド電極７２は、カソード７３からの電子８０を容器３１内のターゲット３２側に引っ張る電極である。また、第１グリッド電極７１は、第２グリッド電極７２によりターゲット３２側に引っ張られる電子８０をカソード７３側に押し戻す電極であり、この第１グリッド電極７１に供給する電圧を調整することで、ターゲット３２側に向かう電子８０が増減される。また、第１、第２グリッド電極７１，７２の開口７１ａ，７２ａにより、カソード７３からの電子８０をターゲット３２に集束させる微小電子レンズ群が構成されている。
【００２３】
第２グリッド電極７２と集束電極２５との間には、スペーサ１８が介在している。このスペーサ１８は、カソード７３からターゲット３２に向かう電子８０が通過可能に筒状にされると共に軸線方向に所定長を有し、一方側の端部１８ｂが第２グリッド電極７２の端面に固定され、他方側の端部１８ｃが集束電極２５に当接される。この所定長を有するスペーサ１８が第２グリッド電極７２と集束電極２５との間に介在することで、当該第２グリッド電極７２と集束電極２５との間隔が所定の間隔に設定されている。ここで言う所定の間隔とは、所望の焦点径を得るのに必要な第２グリッド電極７２と集束電極２５との間隔である。このスペーサ１８は、例えばステンレス等の導電体より成り、このスペーサ１８を固定する上記第２グリッド電極７２は、例えば耐熱性の良いＭｏ（モリブデン）より成る。このように、本実施形態では、通常の溶接をし難いＭｏを第２グリッド電極７２として用いているため、Ｎｉ（ニッケル）リボン１７を複数個用いて抵抗溶接により第２グリッド電極７２とスペーサ１８とが連結されている。このＮｉリボン１７による連結は、第２グリッド電極７２の端面とスペーサ１８の一方側の端部１８ｂ内周面との間でなされている。また、スペーサ１８は、その周壁に、当該スペーサ１８及びこのスペーサ１８を固定する第２グリッド電極７２を境界部として画成されるターゲット３２側の空間部とカソード７３側の空間部とを連通するガス抜き用の穴１８ａを、複数個備えている。
【００２４】
上述した第１グリッド電極７１は、そのターゲット３２側とは反対側に植設された複数のピン１５を有している。これらのピン１５は、例えばセラミックス等の絶縁体より成る円板状のステム基板１４ａを貫通して当該ステム基板１４ａに固定されている。すなわち、上記スペーサ１８、第２グリッド電極７２、筒体７４等を支持する第１グリッド電極７１は、複数のピン１５を介してステム基板１４ａに支持されている。このステム基板１４ａには、図示を省略した複数の他のピンも貫通固定されている。この複数の他のピンの各々に対しては、上記第２グリッド電極７２のリード線７２ｆ、上記カソード７３及びヒータ７６の図示を省略したリード線が各々接続されている。また、このステム基板１４ａの外周には、円環状のステムリング１４ｂが接合されている。
【００２５】
以上のように電子銃５０は構成される。この電子銃５０のステムリング１４ｂは、容器２１の端部に形成された開口部２２に、例えばロウ付け（鑞付け）等により固着されている。このステムリング１４ｂが容器２１の開口部２２に固着されることで、当該開口部２２がステム基板１４ａ及びステムリング１４ｂより構成されるステム１４により蓋されて容器２１，３１は密封されている。
【００２６】
この集束電極２５の開口２５ａを介して容器２１内に連通する容器３１内には、図２に示すように、上記ターゲット３２が設置されている。このターゲット３２は、電子銃５０からの電子８０を受けてＸ線８１を発生させるものであり、金属製の棒状体を成し、その軸方向を電子８０が進入してくる方向に対して交差する向きに配置されている。このターゲット３２の先端面３２ａは、電子銃５０からの電子８０を受ける面であり、その電子８０が進入してくる前方の位置に配置され、入射される電子８０と出射されるＸ線８１が直交するように傾斜面にされる。容器３１には、Ｘ線出射窓３３が設けられている。このＸ線出射窓３３は、ターゲット３２から発せられたＸ線８１を容器３１の外部へ出射させるための窓であり、例えば、Ｘ線透過材であるＢｅ材から成る板体等により構成される。このＸ線出射窓３３は、ターゲット３２の先端の前方に配置され、その中心がターゲット３２の中心軸の延長上に位置するように形成されている。
【００２７】
図３は、本実施形態に係るＸ線検査システムの要部の構成を示すブロック図である。このＸ線検査システムは、既述したＸ線管１１（Ｘ線源１）、Ｘ線イメージインテンシファイア２及び光電スイッチ３（受光素子３ｂ）の他に、ターゲット３２に対して所定の正の高電圧（ターゲット電圧）を印加するためのターゲット電源部１０１と、カソード７３に対して所定の電圧（カソード電圧）を印加するためのカソード電源部１０２と、受光素子３ｂからの出力された信号に基づいて、オン状態が所定時間維持されるパルスを発生させるパルス発生手段としてのパルス発生部１０３と、第１グリッド電極７１に印加される電圧を制御するグリッド電圧制御手段としてのグリッド電圧制御部１１０と、パルス発生部１０３から出力されたパルスに基づいてゲート信号を発生しそのゲート信号をＸ線イメージインテンシファイア２に与えるゲート信号発生部１５０と、Ｘ線イメージインテンシファイア２により撮像された被検査対象物５のＸ線透視像が送られそのＸ線透視像が画像処理（画像拡大等）される画像処理部１６０と、画像処理部１６０からの画像データが送られ画像処理部１６０にて画像処理されたＸ線透視像を表示するためのＣＲＴ１７０と、を備えている。尚、図３においては、Ｘ線管１１は、第２グリッド電極７２及びヒータ７６等を省略し、簡略化して図示している。
【００２８】
ターゲット電源部１０１には図示しない制御ユニットからアノード電圧設定信号が入力され、ターゲット電源部１０１は、このアノード電圧設定信号に応じた所定の高電圧（ターゲット電圧）を発生させる。カソード電源部１０２には、図示しないターゲット電圧検出部から、ターゲット電圧検出部にて検出されたターゲット電圧を示すターゲット電圧リファレンス信号が入力され、カソード電源部１０２はこのターゲット電圧リファレンス信号に応じた所定の電圧（カソード電圧）を発生させる。
【００２９】
パルス発生部１０３は、受光素子３ｂからの出力された信号が入力され、受光素子３ｂからの出力された信号がオン状態からオフ状態に変化したときに、所定のパルス幅を有するトリガー信号を発生させ、出力するトリガー信号発生器１０４と、トリガー信号発生器１０４から出力されたトリガー信号が入力され、トリガー信号が入力されたときに、オン状態が所定時間維持されるパルスを発生し、出力するパルス発生器１０５と、を備えている。更に、パルス発生部１０３は、パルス発生器１０５にて出力されるパルスのオン状態が維持される上述の所定時間を可変設定するための時間設定器１０６も備えている。
【００３０】
グリッド電圧制御部１１０は、カソード電源部１０２とカソード７３との間に設けられ、カソード電流を検出するカソード電流検出手段としてのカソード電流検出用抵抗器１１１と、所定の負電圧を発生させる負電圧発生部１１２と、パルス発生器１０５からのパルスが入力され、入力されたパルスのオン状態とオフ状態とを反転させた反転パルスを発生させるパルス反転器１１３と、パルス反転器１１３からの反転パルスが入力され、反転パルスがオン状態にあるときに、負電圧発生部１１２にて発生された所定の負電圧を出力する第１スイッチ１１４と、基準の正電圧を発生させる基準電圧発生部１１５と、パルス発生器１０５からのパルスが入力され、パルスがオン状態にあるときに、基準電圧発生部１１５にて発生された基準の正電圧を出力する第２スイッチ１１６と、入力端子（＋）に対して、カソード電流検出用抵抗器１１１に生じる電圧が入力され、入力端子（−）に対して、第１スイッチ１１４から出力された所定の負電圧あるいは第２スイッチ１１６から出力された基準の正電圧が入力される演算増幅器１１７と、演算増幅器１１７からの出力を受けて第１グリッド電極７１に印加される電圧を制御するグリッド電圧制御回路１１８と、を備えている。
【００３１】
基準電圧発生部１１５は、図示しない制御ユニット等から出力された管（カソード）電流リファレンス信号が入力されこの管（カソード）電流リファレンス信号を所定のデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１１９、Ａ／Ｄコンバータ１１９からの出力信号が入力されるフォトカプラ１２０と、フォトカプラ１２０からの出力信号が所定のアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ１２１とを有しており、このＤ／Ａコンバータ１２１から最終的に出力される出力信号が上述した基準の正電圧を示す信号に相当する。また、負電圧発生部１１２と第１スイッチ１１４との間には分圧器１２２が設けられており、負電圧発生部１１２から与えられる所定の負電圧は、分圧器１２２にて分圧された後に、第１スイッチ１１４に与えられる。
【００３２】
グリッド電圧制御回路１１８には、第１グリッド電極７１に対して印加する電圧を発生させる第１グリッド電極電源部１２３からの電圧が与えられている。グリッド電圧制御回路１１８は、この第１グリッド電極電源部１２３から与えられる電圧を、演算増幅器１１７からの出力に応じて制御し、第１グリッド電極７１に対して、カソード７３から放出された電子がターゲット３２に到達しないようにカットオフ電圧を印加し、あるいは、カソード７３から放出された電子がターゲット３２に衝突するようにグリッド動作電圧を印加する。第１グリッド電極電源部１２３には、カソード電源部１０２と同様に、図示しないターゲット電圧検出部からターゲット電圧検出部にて検出されたターゲット電圧を示すターゲット電圧リファレンス信号が入力され、第１グリッド電極電源部１２３はこのターゲット電圧リファレンス信号に応じた所定の電圧（グリッド電圧）を発生させる。
【００３３】
本実施形態においては、演算増幅器１１７の入力端子（−）の前段位置と、演算増幅器１１７の後段位置とを接続するクランプ回路１２４が設けられており、トリガー信号が無入力（オフ状態）の際に演算増幅器１１７の安定状態を維持している。この位置にクランプ回路１２４を挿入することにより、パルス発生器１０５からパルスが発生し、演算増幅器１１７の入力端子（−）に基準電圧発生部１１５からの基準の電圧が与えられた時に、演算増幅器１１７からは立ち上がりのより早い電流パルスを出力することが可能となる。
【００３４】
次に、本実施形態に係るＸ線検査システムの動作について、図４を用いて説明する。
【００３５】
ターゲット３２に対しては、ターゲット電圧としてターゲット電源部１０１から所定の高電圧（＋ＨＶ）が与えられている（図４（ｆ））。カソード７３に対しては、カソード電圧としてカソード電源部１０２から所定の電圧（Ｖ１）が与えられている（図４（ｇ））。また、グリッド電圧制御回路１１８に対しては、第１グリッド電極電源部１２３から所定の電圧（Ｖ２＜Ｖ１）が与えられている（図４（ｈ））。
【００３６】
ベルトコンベア４上に被検査対象物５が載置され、図１中の矢印方向に搬送されてきて、被検査対象物５がＸ線イメージインテンシファイア２における撮像範囲（Ｘ線源１からのＸ線の照射範囲）に入った際には、被検査対象物５が光電スイッチ３の発光素子３ａと受光素子３ｂとを結ぶ直線を通過することになり、発光素子３ａから出射された光が被検査対象物５により遮られ、受光素子３ｂからの出力信号はオフ状態となる（図４（ａ））。被検査対象物５がＸ線イメージインテンシファイア２における撮像範囲（Ｘ線源１からのＸ線の照射範囲）に無いときには、発光素子３ａから出射された光が被検査対象物５により遮られないので、受光素子３ｂからの出力信号はオン状態となる（図４（ａ））。
【００３７】
この受光素子３ｂからの出力信号はトリガー信号発生器１０４に入力され、トリガー信号発生器１０４では、受光素子３ｂからの出力信号のオン状態からオフ状態への変化（出力信号の立ち下がり）を検知し、このオン状態からオフ状態への変化（出力信号の立ち下がり）に同期してトリガー信号を出力する（図４（ｂ））。トリガー信号発生器１０４から出力されたトリガー信号はパルス発生器１０５に入力される。パルス発生器１０５では、トリガー信号の入力、特にトリガー信号の立ち上がりを検知して、オン状態の維持時間が時間設定器１０６にて設定された時間に対応した所定時間（パルス幅α）となるパルスを出力する（図４（ｃ））。
【００３８】
パルス発生器１０５から出力されたパルスは、パルス反転器１１３、第２スイッチ１１６、ゲート信号発生部１５０及び画像処理部１６０に入力される。パルス反転器１１３は、入力されたパルスのオン状態とオフ状態とを反転させた反転パルスを第１スイッチ１１４に出力する（図４（ｅ））。第１スイッチ１１４は、反転パルスがオン状態にあるときに、分圧器１２２を介して与えられる負電圧発生部１１２からの所定の負電圧（分圧）を演算増幅器１１７の負の入力端子に対して与えるように作動する。また、第１スイッチ１１４は、反転パルスがオフ状態にあるときには、負電圧発生部１１２からの所定の負電圧（分圧）を演算増幅器１１７の負の入力端子に対して与えないように作動する。
【００３９】
第２スイッチ１１６には、パルス発生器１０５からのパルスが入力される（図４（ｄ））。第２スイッチ１１６は、入力されたパルスがオフ状態にあるときに、基準電圧発生部１１５から与えられる基準の正電圧を演算増幅器１１７の入力端子（−）に対して与えないように作動する。また、第２スイッチ１１６は、入力されたパルスがオン状態にあるときに、基準電圧発生部１１５から与えられる基準の正電圧を演算増幅器１１７の入力端子（−）に対して与えるように作動する。従って、パルス発生器１０５から出力されたパルスがオフ状態にあるときは、演算増幅器１１７の入力端子（−）に対して、分圧器１２２を介して与えられる負電圧発生部１１２からの所定の負電圧（分圧）が与えられ、パルス発生器１０５から出力されたパルスがオン状態にあるときは、同じく演算増幅器１１７の入力端子（−）に対して、基準電圧発生部１１５から与えられる基準の正電圧が与えられる。
【００４０】
演算増幅器１１７の入力端子（＋）には、カソード電流検出用抵抗器１１１に生じる電圧が与えられている。演算増幅器１１７は、入力端子（−）への入力を基準にして、入力端子（＋）への入力と入力端子（−）への入力とが同電位となるように信号を出力するように構成されている。パルス発生器１０５から出力されたパルスがオフ状態にあり、演算増幅器１１７の入力端子（−）に対して、分圧器１２２を介して与えられる負電圧発生部１１２からの所定の負電圧（分圧）が与えられるときには、演算増幅器１１７からは、カソード電流検出用抵抗器１１１に生じる電圧がこの負電圧発生部１１２からの所定の負電圧（分圧）と同電位となるように信号が出力される。
【００４１】
演算増幅器１１７からの出力はグリッド電圧制御回路１１８に送られ、第１グリッド電極電源部１２３から所定の電圧（Ｖ２）が制御されて、第１グリッド電極７１に対して、カソード７３から放出された電子がターゲット３２に到達させないためのカットオフ電圧（負）が与えられる（図４（ｉ））。これにより、カソード７３から放出された電子がターゲット３２に到達せず、Ｘ線管１１からＸ線が発生されることはない（図４（ｊ））。カソード７３から放出された電子がターゲット３２に到達しないため、カソード（管）電流は発生せず、カソード電流検出用抵抗器１１１に生じる電圧はゼロとなる。演算増幅器１１７の入力端子（＋）に送られる電圧はゼロとなり、また、演算増幅器１１７の入力端子（−）には負電圧発生部１１２からの所定の負電圧（分圧）が継続して与えられるので、演算増幅器１１７の出力により、グリッド電圧制御回路１１８からは、安定したカットオフ電圧（負）が第１グリッド電極７１に対して与えられる。
【００４２】
次に、パルス発生器１０５から出力されたパルスがオン状態にあり、演算増幅器１１７の入力端子（−）に対して、基準電圧発生部１１５から与えられる基準の正電圧が与えられるときには、演算増幅器１１７からは、カソード電流検出用抵抗器１１１に生じる電圧がこの基準の正電圧と同電位となるように信号が出力される。
【００４３】
演算増幅器１１７からの出力はグリッド電圧制御回路１１８に送られ、第１グリッド電極電源部１２３から所定の電圧（Ｖ２）が制御されて、第１グリッド電極７１に対して、カソード７３から放出された電子がターゲット３２に衝突させるためのグリッド動作電圧（正）が与えられる（図４（ｉ））。これにより、カソード７３から放出された電子がターゲット３２に衝突し、パルス発生器１０５にて発生されたパルスのオン状態が維持されている時間（パルス幅α）と同等のパルス幅を有するパルス状のＸ線が、Ｘ線管１１から発生されることになり（図４（ｊ））、被検査対象物５に対してこのパルス状のＸ線が照射されることになる。この際に、カソード７３から放出された電子がターゲット３２に衝突するため、カソード（管）電流が発生し、カソード電流検出用抵抗器１１１には電圧降下により所定電圧が生じる。この所定電圧が演算増幅器１１７の入力端子（＋）に送られ、演算増幅器１１７の入力端子（−）には基準電圧発生部１１５からの基準の正電圧が継続して与えられるので、演算増幅器１１７からグリッド電圧制御回路１１８に対して、演算増幅器１１７の入力端子（＋）に送られる所定電圧が基準の正電圧と同電位となるように出力がなされ、いわゆる第１グリッド電極７１に印加されるグリッド動作電圧のフィードバック制御が行われるため、グリッド電圧制御回路１１８からは、安定したグリッド動作電圧が第１グリッド電極７１に与えられる。
【００４４】
パルス発生器１０５から出力されたパルスは、上述したように、ゲート信号発生部１５０及び画像処理部１６０にも入力される。ゲート信号発生部１５０は、入力されたパルスに同期してゲート信号を出力する。Ｘ線イメージインテンシファイア２は、入力されたゲート信号により、Ｘ線源１（Ｘ線管１１）から被検査対象物５に対してＸ線を照射することにより形成されるＸ線透視像を撮像する。画像処理部１６０は、入力されたパルスに同期して、Ｘ線イメージインテンシファイア２にて撮像された被検査対象物５のＸ線透視像のデータをフレームメモリ（図示せず）に格納する。その後、画像処理部１６０は、フレームメモリに格納された被検査対象物５のＸ線透視像のデータに対して、所定の画像処理（画像拡大等）を施し、画像処理後の被検査対象物５のＸ線透視像の画像データをＣＲＴ１７０に出力する。画像処理後の被検査対象物５のＸ線透視像の画像がＣＲＴ１７０に表示される。フレームメモリに格納されたＸ線透視像は、ゲート信号が発生した（パルス発生器１０５からパルスが出力された）タイミングにおける、被検査対象物５の静止像とみなし得るものである。
【００４５】
上述した本実施形態のＸ線検査システムによれば、まず、グリッド電圧制御部１１０により第１グリッド電極７１に印加される電圧は、被検査対象物５がＸ線イメージインテンシファイア２における撮像範囲（Ｘ線源１からのＸ線の照射範囲）に無いとき（パルス発生器１０５から出力されるパルスがオフ状態のとき）には、負電圧発生部１１２からの所定の負電圧（分圧）を基準に制御され、被検査対象物５がＸ線イメージインテンシファイア２における撮像範囲（Ｘ線源１からのＸ線の照射範囲）にあるとき（パルス発生器１０５から出力されるパルスがオン状態のとき）には、基準電圧発生部１１５からの基準の正電圧を基準に制御されることになり、カットオフ電圧及びグリッド動作電圧の両者とも安定した状態で印加される。
【００４６】
更に、パルス発生器１０５からのパルスの変化（オン状態からオフ状態、あるいは、オフ状態からオン状態）に対応して、第１スイッチ１１４及び第２スイッチ１１６が速やかに作動し、演算増幅器１１７の入力端子（−）に対して、負電圧発生部１１２からの所定の負電圧（分圧）あるいは基準電圧発生部１１５からの基準の正電圧の一方が選択的に速やかに与えられることになる。このため、グリッド電圧制御回路１１８から第１グリッド電極７１に対して印加される電圧が、カットオフ電圧からグリッド動作電圧に（図４（ｉ）における立ち上がり）、あるいは、グリッド動作電圧からカットオフ電圧に（図４（ｉ）における立ち下がり）、速やかに変化する。
【００４７】
以上のことから、Ｘ線管１１からは、パルス発生器１０５にて発生されたパルスのオン状態の継続時間（パルス幅α）に対応した、パルス状のＸ線を安定化させた状態で発生させることができる。また、カソード７３から放出されてターゲット３２に衝突する電子の量を検出する手段として、カソード電流検出用抵抗器１１１を設け、カソード電流を検出しているので、ターゲット電流を検出する手段を設けるもの等に比して、カソード７３から放出されてターゲット３２に衝突する電子の量を容易に検出することができ、グリッド電圧制御部１１０（グリッド電圧制御回路１１８）による第１グリッド電極７１に対して印加される電圧の制御も容易に行うことができる。更に、安定したパルス状のＸ線を発生させるために第１グリッド電極７１に印加される電圧を制御するグリッド電圧制御部１１０の構成が、簡易且つ低コストな回路構成にて実現可能となる効果も有している。
【００４８】
また、Ｘ線イメージインテンシファイア２は、パルス発生器１０５にて発生されたパルスを受けてゲート信号発生部１５０から出力されたゲート信号に基づいて、ゲート信号が出力されたとき（パルスがオン状態とされたとき）に、Ｘ線源１（Ｘ線管１１）から被検査対象物５に対してＸ線を照射することにより形成されるＸ線透視像を撮像することになる。従って、Ｘ線イメージインテンシファイア２が、Ｘ線源１（Ｘ線管１１）から発生された安定したパルス状のＸ線を被検査対象物５に照射することにより形成されるＸ線透視像を的確に獲得することができる。
【００４９】
また、被検査対象物５がＸ線イメージインテンシファイア２における撮像範囲（Ｘ線源１からのＸ線の照射範囲）に到達することを光電スイッチ３により検知され、その検知に基づいて、トリガー信号発生器１０４がトリガー信号を発生させ、パルス発生器１０５がパルスを発生することになる。これにより、パルスがオン状態にあるときには、上述したようにＸ線管１１から安定したパルス状のＸ線が発生される。また、Ｘ線イメージインテンシファイア２は、パルス発生器１０５にて発生されたパルスを受けてゲート信号発生部１５０から出力されたゲート信号に基づいて、ゲート信号が出力されたとき（パルス発生器１０５にて発生されたパルスがオン状態とされたとき）に、Ｘ線源１（Ｘ線管１１）から被検査対象物５に対してＸ線を照射することにより形成されるＸ線透視像を撮像することになる。従って、ベルトコンベア４に載置され搬送されている被検査対象物５に対して、Ｘ線管１１から発生された安定したパルス状のＸ線を照射し、この安定したパルス状のＸ線の照射により形成される被検査対象物のＸ線透視像をＸ線イメージインテンシファイア２により的確に獲得することができる。
【００５０】
なお、基準電圧発生部１１５に入力される管（カソード）電流リファレンス信号を可変設定可能となるように構成された場合には、可変とされた管（カソード）電流リファレンス信号に対応して、基準電圧発生部１１５から出力される基準の正電圧が変化することになる。これにより、演算増幅器１１７における基準値が変化することになり、グリッド電圧制御回路１１８から第１グリッド電極７１に対して印加されるグリッド動作電圧の電圧値が変化し、カソード７３から放出されたターゲット３２に衝突する電子の量が変化するため、Ｘ線管１１にて発生するＸ線量を変化させることができる。もちろんこの場合においても、安定したパルス上のＸ線を発生させることができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、請求項１に記載の発明によれば、パルス発生手段にて発生されたパルスを受けてグリッド電圧制御手段は、パルスがオフ状態にある時に、カソードから放出された電子が陽極ターゲットに到達しないように、カットオフ電圧をグリッド電極に対して印加し、パルスがオン状態にある時に、カソードから放出されて陽極ターゲットに衝突する電子の量が所定値となるように調整されたグリッド動作電圧をグリッド電極に対して印加する。これにより、Ｘ線からは、グリッド動作電圧をグリッド電極に対して印加している期間に対応した、パルス幅を有するパルス状のＸ線を発生させることが可能となる。また、グリッド電極に印加されるグリッド動作電圧は、カソードから放出されて陽極ターゲットに衝突する電子の量が所定値となるように調整されるため、Ｘ線管から発生されるパルス状のＸ線を安定化させることが可能となる。従って、Ｘ線管からパルス状のＸ線を安定して発生させることが可能なＸ線発生装置を提供することができる。
【００５２】
請求項２に記載の発明によれば、カソード電流検出手段によりカソード電流を検出し、グリッド電圧制御手段は、このカソード電流が所定値となるように調整されたグリッド動作電圧をグリッド電極に対して印加することになる。カソードから放出されて陽極ターゲットに衝突する電子の量を検出する手段として、陽極ターゲット電流を検出する手段を設けるもの等に比して、容易にカソードから放出されて陽極ターゲットに衝突する電子の量を検出することができ、グリッド電圧制御手段によるグリッド動作電圧の調整も容易に行うことが可能となる。
【００５３】
請求項３に記載の発明によれば、安定したパルス状のＸ線を発生させるためにグリッド電極に印加されるグリッド電圧を制御するグリッド電圧制御手段の構成が、簡易且つ低コストな回路構成にて実現可能となる。
【００５４】
請求項４に記載の発明によれば、撮像手段は、パルス発生手段にて発生されたパルスを受けて、パルスがオン状態にあるときに、Ｘ線透視像を撮像することになる。従って、撮像手段が、Ｘ線管から発生された安定したパルス状のＸ線を被検査対象物に照射することにより形成されるＸ線透視像を的確に獲得することが可能なＸ線撮像装置を提供することができる。
【００５５】
請求項５に記載の発明によれば、被検査対象物がＸ線撮像装置における撮像範囲に到達することを被検査対象物検知手段により検知され、その検知に基づいて、トリガー信号発生手段がトリガー信号を発生させ、パルス発生手段がパルスを発生することになる。これにより、パルスがオン状態にあるときに、Ｘ線管から安定したパルス状のＸ線が発生される。また、撮像手段では、パルス発生手段にて発生されたパルスを受けて、パルスがオン状態にあるときに、Ｘ線透視像が撮像される。従って、所定の方向に搬送されている被検査対象物に対して、Ｘ線管から発生された安定したパルス状のＸ線を照射し、この安定したパルス状のＸ線の照射により形成される被検査対象物のＸ線透視像を的確に獲得することが可能なＸ線検査システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るＸ線検査システムの一部分を示す概略斜視図である。
【図２】本実施形態に係るＸ線管の要部を示す断面図である。
【図３】本実施形態に係るＸ線検査システムの要部の構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態に係るＸ線検査システムにおいて、Ｘ線管の動作を説明する図表である。
【符号の説明】
１…Ｘ線源、２…Ｘ線イメージインテンシファイア、３…光電スイッチ、３ａ…発光素子、３ｂ…受光素子、４…ベルトコンベア、５…被検査対象物、１１…Ｘ線管、３２…ターゲット、７１…第１グリッド電極、７３…カソード、１０１…ターゲット電源部、１０２…カソード電源部、１０３…パルス発生部、１０４…トリガー信号発生器、１０５…パルス発生器、１１０…グリッド電圧制御部、１１１…カソード電流検出用抵抗器、１１２…負電圧発生部、１１３…パルス反転器、１１４…第１スイッチ、１１５…基準電圧発生部、１１６…第２スイッチ、１１７…演算増幅器、１１８…グリッド電圧制御回路、１２３…グリッド電極電源部、１５０…ゲート信号発生部。
【図１】
0004026976.tif 000002
【図２】
0004026976.tif 000003
【図３】
0004026976.tif 000004
【図４】
0004026976.tif 000005