(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線の入射に伴って電子を放出する光電面を有する入力面電極と、
前記入力面電極から放出された電子の入射に伴って光を発する蛍光面を有する出力蛍光面電極と、
前記入力面電極と前記出力蛍光面電極との間に配置された集束電極と、
前記入力面電極と前記出力蛍光面電極と前記集束電極とのそれぞれに所定の電位を与える電源部と
を備え、
前記電源部は、
前記入力面電極から放出された電子の前記出力蛍光面電極への到達を阻止する場合には、前記集束電極に対して、第１の負電位を与え、前記入力面電極に対して、前記第１の負電位よりも絶対値の小さい第２の負電位を与え、前記出力蛍光面電極に対して、正電位を与え、
前記入力面電極から放出された電子を前記出力蛍光面電極に集束させる場合には、前記集束電極に対して、接地電位を与え、前記入力面電極に対して、前記第２の負電位を与え、前記出力蛍光面電極に対して、正電位を与える
ことを特徴とするＸ線イメージ管装置。
【請求項２】
前記入力面電極のＸ線入射側に対面して配置され、Ｘ線を透過させるとともに電気的絶縁性を有する保護部材をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線イメージ管装置。
【請求項３】
測定対象に対してＸ線を照射するＸ線源と、
前記Ｘ線源から照射されて前記測定対象を透過するＸ線の透過像を撮像するＸ線イメージ管装置と
を備え、
前記Ｘ線イメージ管装置は、請求項１または２に記載のＸ線イメージ管装置である
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、Ｘ線イメージ管装置及びこれを用いたＸ線検査システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線イメージを撮像するＸ線イメージ管装置は、非破壊検査装置、医療用診断装置など、様々な分野で用いられている。Ｘ線イメージ管装置は、光電面を有する入力面電極と、蛍光面を有する出力蛍光面電極と、入力面電極と出力蛍光面電極との間に配置された集束電極とを備えて構成され、入力面電極に０Ｖ（接地電位）が与えられ、出力蛍光面電極には正の高電位（例えば＋２０ｋＶ）が与えられ、集束電極には正の電位（例えば＋４００Ｖ）と負の電位（例えば−５００Ｖ）とが選択的に与えられる。ここで、集束電極に正の電位が与えられた場合は、入力面電極から放出された電子が集束電極によって集束されて出力蛍光面電極に入射し、当該出力蛍光面電極から入力Ｘ線イメージに対応した光イメージが出力される。一方、集束電極に負の電位が与えられた場合は、入力面電極から放出された電子は集束電極の作用により出力蛍光面電極までは達し得ず、当該出力蛍光面電極からは光イメージは出力されない。すなわち、集束電極に正の電位と負の電位とを選択的に与えることにより、出力蛍光面電極からの光イメージ出力のオン・オフを切り替えることが可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術にかかるＸ線イメージ管装置においては、光イメージ出力のオン・オフを高速に切り替える場合、すなわち集束電極に与える電位のスイッチング周波数を高くした場合、入力面電極と集束電極との間のキャパシタンスの影響により、入力面電極から放出された電子を出力蛍光面電極に集束させるために最適な正の電位を集束電極に与えることができず、明瞭な出力イメージを得られないといった問題があった。かかる問題を解決すべく、特開平３−３０２４６号公報には、集束電極を多段に構成したＸ線イメージ管装置が開示されているが、出力イメージの明瞭さは未だ十分ではない。
【０００４】
そこで本発明は、上記問題点を解決し、簡易な構成で、明瞭な出力イメージを得ることができるＸ線イメージ管装置及びこれを用いたＸ線検査システムを提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のＸ線イメージ管装置は、Ｘ線の入射に伴って電子を放出する光電面を有する入力面電極と、入力面電極から放出された電子の入射に伴って光を発する蛍光面を有する出力蛍光面電極と、入力面電極と出力蛍光面電極との間に配置された集束電極と、入力面電極と出力蛍光面電極と集束電極とのそれぞれに所定の電位を与える電源部とを備え、電源部は、入力面電極から放出された電子の出力蛍光面電極への到達を阻止する場合には、集束電極に対して、第１の負電位を与え、入力面電極に対して、第１の負電位よりも絶対値の小さい第２の負電位を与え、出力蛍光面電極に対して、正電位を与え、入力面電極から放出された電子を出力蛍光面電極に集束させる場合には、集束電極に対して、接地電位を与え、入力面電極に対して、第２の負電位を与え、出力蛍光面電極に対して、正電位を与えることを特徴としている。
【０００６】
入力面電極に対して上記第２の負電位を与え、出力蛍光面電極に対して正電位を与え、集束電極に対して接地電位と上記第１の負電位とを選択的に与えることで、出力蛍光面電極からの光イメージ出力のオン・オフを切り替えることができる。ここで特に、集束電極に対して接地電位と上記第１の負電位とを選択的に与えることで、集束電極に正の電位と負の電位を選択的に与える場合と比較して、入力面電極と集束電極との間のキャパシタンスの影響を著しく低減することができる。従って、集束電極に与える電位のスイッチング周波数を高くした場合であっても、入力面電極から放出された電子を出力蛍光面電極に集束させるために最適な電位を集束電極に与えることが可能となる。
【０００７】
また、本発明のＸ線イメージ管装置においては、上記入力面電極のＸ線入射側に対面して配置され、Ｘ線を透過させるとともに電気的絶縁性を有する保護部材をさらに備えたことを特徴としてもよい。
【０００８】
本発明のＸ線イメージ管装置においては、入力面電極に対して負電位が与えられる。従って、入力面電極のＸ線入射側に上記保護部材を配置することにより、使用時の安全性を高めることができる。
【０００９】
また、本発明のＸ線検査システムは、測定対象に対してＸ線を照射するＸ線源と、上記Ｘ線源から照射されて上記測定対象を透過するＸ線の透過像を撮像するＸ線イメージ管装置とを備え、上記Ｘ線イメージ管装置は、上記Ｘ線イメージ管装置であることを特徴としている。
【００１０】
上記Ｘ線イメージ管装置を用いることで、明瞭な出力イメージを得ることが可能となり、検査精度が向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係るＸ線イメージ管装置について、図面を参照して説明する。まず、本実施形態に係るＸ線イメージ管装置の構成について説明する。図１は本実施形態に係るＸ線イメージ管装置の構成図である。
【００１２】
本実施形態にかかるＸ線イメージ管装置１０は、図１に示すように、順次配列された３つの電極である入力面電極１２、集束電極１４、出力蛍光面電極１６と、これら３つの電極に所定の電位を与える電源部１８とを備えて構成される。
【００１３】
入力面電極１２は、アルミニウム製の面板からなり、集束電極１４に対向する側の面には、Ｘ線の入射に伴って電子を放出する光電面１２ａが形成されている。光電面１２ａは、例えば入力面電極１２に蛍光体としてのＣｓＩ層、光電変換面としてのＳｂ−Ｃｓ層を順に形成することによって構成される。
【００１４】
出力蛍光面電極１６は、アルミニウム製の管状構造を有し、入力面電極１２から放出された電子を通過させる電極部１６ａと、電極部１６ａを通過した電子を入射させて光を発する蛍光面１６ｂとを備えて構成される。
【００１５】
集束電極１４は、アルミニウム製の管状構造を有し、入力面電極１２と出力蛍光面電極１６との間であって、入力面電極１２から放出された電子が通過可能な位置に配置されている。
【００１６】
電源部１８は、図２に示すように、集束電極１４に対して、フォーカス電位である０Ｖ（接地電位）とカットオフ電位である−１ｋＶ（第１の負電位）を選択的に与えることができるようになっている。また、入力面電極１２に対しては、上記−１ｋＶよりも絶対値の小さい−４００Ｖ（第２の負電位）を与え、また、出力蛍光面電極１６（電極部１６ａと蛍光面１６ｂとの双方）に対して、＋２０ｋＶ（正電位）を与えることができるようになっている。その結果、集束電極１４に対して０Ｖ，−１ｋＶを与えた場合の、入力面電極１２と出力面電極１６との間の電位分布はそれぞれ、図３の実線、破線で示したようになる。
【００１７】
入力面電極１２と集束電極１４と出力蛍光面電極１６とは、図１に示すように、一方に開口を有する有底筒状の内側筐体２０に、入力面電極１２が内側筐体２０の上記開口側に配置されるように内包されている。内側筐体２０は、アルミニウムからなり、その底部には、出力蛍光面電極１６の蛍光面１６ｂから発せられた光を内側筐体２０の外部に通過させるガラス製の窓部２０ａが形成されている。尚、より詳細には、出力蛍光面電極１６の蛍光面１６ｂは、当該窓部２０ａに接して形成されている。ここで、入力面電極１２と内側筐体２０とは電気的に接続されているため、内側筐体２０と入力面電極１２とは等電位（−４００Ｖ）となっている。
【００１８】
内側筐体２０は、一方に開口を有する有底筒状の外側筐体２２に、入力面電極１２が上記開口側に配置されるように内包されている。外側筐体２２はアルミニウムからなり、その底部には、出力蛍光面電極１６の蛍光面１６ｂから発せられた光を外側筐体２２の外部に通過させる孔が形成されている。また、外側筐体２２の内面には、不要なＸ線を除去すべく、鉛による裏打ちがなされている。内側筐体２０と外側筐体２２とは、絶縁部材２４を介して固定されており、外側筐体２２は接地されている。
【００１９】
外側筐体２２の上記開口は、Ｘ線を透過させるとともに電気的絶縁性を有する材料からなる保護板２６（保護部材）によって塞がれている。保護板２６は、例えばアクリル、塩化ビニルによって構成することができる。また、保護板２６は、外側筐体２２の上記開口を塞ぐ位置に配置されることから、入力面電極１２のＸ線入射側に対面して配置されることになる。
【００２０】
電源部１８は、筐体２８に内包され、上記外側筐体２２の側部に固定されている。また、上記外側筐体２２の底部側には、出力蛍光面電極１６から出力される光イメージを撮像するＣＣＤ３０と、出力蛍光面電極１６から出力される光イメージをＣＣＤ３０の受光面上に結像させるリレーレンズ部３２とが設けられている。
【００２１】
続いて、本実施形態にかかるＸ線イメージ管装置の作用及び効果について説明する。ここでは、比較のために、従来技術にかかるＸ線イメージ管装置の動作について説明する。従来技術にかかるＸ線イメージ管装置１００は、図６に示すように、電源部１１８によって、入力面電極１１２に対して０Ｖを与え、出力蛍光面電極１１６に対して＋２０ｋＶを与え、集束電極に対しては正の電位である＋４００Ｖ（フォーカス電位）と負の電位である−５００Ｖ（カットオフ電位）を選択的に与えるものである。その結果、集束電極１１４に対して＋４００Ｖ，−５００Ｖを与えた場合の、入力面電極１１２と出力面電極１１６との間の電位分布はそれぞれ、図７の実線、破線で示したようになる。
【００２２】
Ｘ線イメージ管装置１００の電源部１１８に与える制御信号と集束電極１１４の実際の電位との関係を図８に示す。ここで、電源部１１８は、制御信号が”１”である場合には、集束電極１１４に対してフォーカス電位である＋４００Ｖを与え、制御信号が”０”である場合には、集束電極１１４に対してカットオフ電位である−５００Ｖを与えるものとする。図８（ａ）に示すように、制御信号が”１”となる時間間隔が比較的長いとき（以下、スイッチング周波数が低いという）は、図８（ｂ）に示すように、制御信号が”１”となる際、集束電極１１４の電位は、入力面電極１１２から放出された電子を出力蛍光面電極１１６に集束させるために最適な電位（＋４００Ｖ）となっている。
【００２３】
一方、図８（ｃ）に示すように、制御信号のスイッチング周波数が高いときは、図８（ｄ）に示すように、制御信号が”１”となっても、集束電極１１４の電位は、入力面電極１１２と集束電極１１４との間のキャパシタンスの影響により、入力面電極１１２から放出された電子を出力蛍光面電極１１６に集束させるために最適な電位（＋４００Ｖ）とはならない。
【００２４】
従って、Ｘ線イメージ管装置１００においては、光イメージ出力のオン・オフを高速に切り替える場合、すなわち上記制御信号のスイッチング周波数を高くした場合は、入力面電極１１２から放出された電子を出力蛍光面電極１１６に十分集束させることができず、明瞭な出力イメージを得られない。
【００２５】
これに対して、本実施形態にかかるＸ線イメージ管装置１０は、電源部１８が、入力面電極１２に対して−４００Ｖを与え、出力面電極１６に対して＋２０ｋＶを与え、集束電極１４に対しては、０Ｖ（フォーカス電位）と−１ｋＶ（カットオフ電位）を選択的に与えるものである。すなわち、制御信号が”１”となる際には、集束電極１４が接地されることになる。従って、入力面電極１２と集束電極１４との間のキャパシタンスが集束電極１４の電位（接地電位）に与える影響は極めて小さい。よって、図４（ａ）に示すようなスイッチング周波数が低い制御信号が入力された場合であっても、図４（ｃ）に示すようなスイッチング周波数が高い制御信号が入力された場合であっても、それぞれ図４（ｂ）、（ｄ）に示すように、制御信号が”１”となる際、集束電極１４の電位は、入力面電極１２から放出された電子を出力蛍光面電極１６に集束させるために最適な電位（０Ｖ）となる。その結果、本実施形態にかかるＸ線イメージ管装置１０は、上記制御信号のスイッチング周波数を高くした場合であっても、入力面電極１２から放出された電子を出力蛍光面電極１６に対して適正な状態で集束させることができ、明瞭な出力イメージを得ることが可能となる。一方、制御信号が”０”となる際には、集束電極１４の電位は、入力面電極１２から放出された電子の出力蛍光面電極１６への到達を阻止するために、あらかじめ十分なカットオフ電位（−１ｋＶ）としてある。従って、制御信号が”０”となる際（カットオフ時）に、スポット状のノイズが出力されることはない。
【００２６】
また、本実施形態にかかるＸ線イメージ管装置１０は、集束電極１４を多段に構成する必要も無いため、極めて簡易な構成とすることが可能となる。
【００２７】
ここで、本実施形態にかかるＸ線イメージ管装置１０においては、入力面電極１２に−４００Ｖの電位が与えられているため、感電防止の観点から使用時の取り扱いに注意を要するが、入力面電極１２のＸ線入射側に保護板２６を備えることにより、感電の心配が不要となり、安全性が向上する。
【００２８】
また、上記実施形態にかかるＸ線イメージ管装置１０においては、一つの集束電極１４を備え、かかる集束電極１４に対して、接地電位と負電位とを選択的に与えていたが、集束電極１４を多段に構成して、すべてあるいは一部の集束電極１４に対して、接地電位と負電位とを選択的に与えてもよい。
【００２９】
続いて、上記Ｘ線イメージ管装置１０を用いたＸ線検査システムについて説明する。Ｘ線検査システム４０は、上述のＸ線イメージ管装置１０と、Ｘ線源４２と、ベルトコンベヤ４４とを備えて構成される。
【００３０】
Ｘ線源４２は、一定の角度範囲にＸ線を発散出力することが出来るようになっている。Ｘ線イメージ管装置１０は、ベルトコンベヤ４４を挟んでＸ線源４２に対向して配置されている。従って、ベルトコンベヤ４４に載置されて搬送される測定対象１に対してＸ線源４２からＸ線を照射することができ、また、Ｘ線源４２から照射されて測定対象１を透過するＸ線の透過像は、Ｘ線イメージ管装置１０によって撮像される。
【００３１】
また、Ｘ線イメージ管装置１０の上流側には、Ｘ線源４２から照射されるＸ線を検出する２つのＸ線センサ４６，４８が配置されている。ここで、測定対象１がこれらのＸ線センサ４６，４８の前方を通過すると、Ｘ線センサ４６，４８の出力が変化し、測定対象１がＸ線イメージ管装置１０による撮像位置に近接したことが検出される。この検出信号に基づいて、Ｘ線イメージ管装置１０の集束電極にフォーカス電位（０Ｖ）が与えられ、測定対象１を透過するＸ線の透過像がＸ線イメージ管装置１０によって撮像される。
【００３２】
Ｘ線検査システム４０は、上述のＸ線イメージ管装置１０を用いていることから、明瞭な出力イメージを得ることができ、検査精度が向上する。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のＸ線イメージ管装置は、集束電極に対して接地電位と上記第１の負電位とを選択的に与えることで、集束電極に正の電位と負の電位を選択的に与える場合と比較して、入力面電極と集束電極との間のキャパシタンスの影響を著しく低減することができる。従って、集束電極に与える電位のスイッチング周波数を高くした場合であっても、入力面電極から放出された電子を出力蛍光面電極に集束させるために十分な電位を集束電極に与えることが可能となる。その結果、明瞭な出力イメージを得ることができる
また、本発明のＸ線イメージ管装置においては、入力面電極のＸ線入射側に保護部材を配置することにより、使用時の安全性を高めることができる。
【００３４】
また、本発明のＸ線検査システムは、上記Ｘ線イメージ管装置を用いることで、明瞭な出力イメージを得ることが可能となり、検査精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｘ線イメージ管装置の構成図である。
【図２】Ｘ線イメージ管装置の構成図である。
【図３】Ｘ線イメージ管装置内部の電位分布を示す図である。
【図４】Ｘ線イメージ管装置の動作を示す図である。
【図５】Ｘ線検査システムの構成図である。
【図６】従来のＸ線イメージ管の構成図である。
【図７】従来のＸ線イメージ管装置内部の電位分布を示す図である。
【図８】従来のＸ線イメージ管装置の動作を示す図である。
【符号の説明】
１０…Ｘ線イメージ管装置、１２…入力面電極、１４…集束電極、１６…出力蛍光面電極、１８…電源部、２０…内側筐体、２２…外側筐体、２４…絶縁部材、２６…保護板、２８…筐体、３０…ＣＣＤ、３２…リレーレンズ部、４０…Ｘ線検査システム、４２…Ｘ線源、４４…ベルトコンベヤ、４６，４８…Ｘ線センサ
【図１】
0004326627.tif 000002
【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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