(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を透過し光を遮蔽する材質であって溝が形成されている基板と、
前記基板の溝の中に充填された蛍光物質によりＸ線を光に変換する蛍光変換手段と、
前記蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段と
を備え、かつ前記基板が単一もしくは複数膜から成るシリコン化合物であり、前記基板に形成されている溝の底を導電性のＳｉで形成し、前記基板に形成されている溝の側壁をＳｉＯ２で形成したことを特徴とするＸ線センサ。
【請求項２】
反応性イオンエッチングにより溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載のＸ線センサ。
【請求項３】
非導電体の蛍光遮蔽手段と、
Ｘ線を透過する導電体の基板と、
前記蛍光遮蔽手段と前記導電体基板との間に充填された蛍光物質によりＸ線を光に変換する蛍光変換手段と、
前記蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段と
を備えており、前記蛍光物質は電気泳動により充填されることを特徴とするＸ線センサ。
【請求項４】
非導電体はＳｉＯ２であり、導電体はＳｉであることを特徴とする請求項３記載のＸ線センサ。
【請求項５】
Ｘ線センサを使用して検査対象物に対してＸ線検査を行うＸ線検査装置において、Ｘ線センサとして請求項１または請求項３に記載のＸ線センサを搭載したことを特徴とするＸ線検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工場等で用いるＸ線検査装置に関し、特に高精度検査を安価に実現するためのセンサ高分解能化の方法に関わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＸ線センサの基本的な構成を図８に示す。図８において、１８は蛍光変換部であり、蛍光体物質をガラス上に塗布したようなものが多い。３は光電変換部であり、CCDセンサが一例として挙げられる。図８に示す方式は、蛍光変換部１８でＸ線を光に変えて、それを光電変換部２で画像化するものである。センサの感度を上げるために、蛍光変換部１８と光電変換部３の間に増幅器を入れる場合も多い。
【０００３】
また高感度かつ高分解能を実現するため、蛍光変換部１８の蛍光体材料がファイバー構造になっているものが多く使用されている。図９は、ファイバー状の構造を持つ蛍光体を説明する図である。図９(ａ)はヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）を主成分とする蛍光体の断面図である。図９（ｂ）はファイバー状蛍光体の中を蛍光が進む様子を模式化したものである。蛍光変換部１８において、Ｘ線は蛍光体に当たると光を発生する。感度を上げるためには蛍光体が厚いほうが有利であるが、蛍光体内部での光拡散のため画像がぼけ、高分解能化には不利となる。そこで図９のようなファイバー構造であると、蛍光がファイバーの外に出難いため、光拡散が少ない形で蛍光体を厚くすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、蛍光変換部１８の分解能がセンサの分解能となるが、図９（a）のようなファイバー結晶の細かさや、大きさのばらつきにも限界が有り、現状実用となっている分解能は２５μｍ程度である。
【０００５】
従来２５μｍ以下の分解能を必要とする場合は、マイクロフォーカスＸ線管を使い、画像を拡大して検査を行っている。図１０は、Ｘ線による画像拡大撮像の概念と、Ｘ線管の焦点サイズにより発生する像のボケを説明する図である。図１０に示すように、Ｘ線はＸ線管焦点より放射状に発射される。Ｘ線は直進性が非常に強いため、図１０に示すＬ２の長さをＬ１より大きくしてやると、Ｘ線センサ状の画像は検査対象物より大きなサイズとなり、拡大画像となる。このとき問題となるのがＸ線管の焦点サイズによる像のボケである。図１０（ａ）は焦点サイズの大きなＸ線管による撮影であり、（ｂ）は焦点サイズの小さなＸ線管による撮影である。検査対象物の同一点を通るＸ線は、焦点サイズ分全ての点からのＸ線が加算されるため、Ｘ線センサ上では図１０（ａ）ではΔu１、（ｂ）ではΔｕ２の範囲に存在することになり、そのサイズ分画像がぼける。従って画像を拡大する場合は、図１０（ｂ）のような焦点の小さいマイクロフォーカスＸ線管を使用し、ボケが大きくならないようにする。現状マイクロフォーカスＸ線管の焦点サイズは約１μｍが実用となっており、そのレベルの分解能で検査が可能である。
【０００６】
また、Ｌ２を限りなく０に近づければ、画像ボケΔｕ１、Δｕ２もほぼ０となり、焦点サイズをあまり気にする必要なく精密検査が可能である。しかしながら、この状態は検査対象物の大きさと、Ｘ線センサ上の画像の大きさがほぼ同じであり、センサの蛍光変換部７の分解能イコール画像分解能となる。
【０００７】
以上述べたように、１０μｍ以下の画面分解能を必要とする精密検査においては、マイクロフォーカスＸ線管を使用する必要がある。しかし、マイクロフォーカスＸ線管は５００万円〜２０００万円と非常に高価であり、工場等の検査として手軽に使うレベルではない。したがってセンサを高分解能化し、５０万〜２００万円レベルのＸ線管が精密検査に使用できれば、精密Ｘ線検査機の飛躍的なコストダウンにつながり、精密電子部品の接合部検査分野などへの普及が促進される。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、蛍光物質をＸ線画像におけるXY方向に分離セル化し、高分解能を持つセンサを提供するものである。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、蛍光体セルの大きさを小さくし、高分解能を持つセンサを提供するものである。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、蛍光体セルのＸ線透過方向の厚みを大きく、Ｘ線画像におけるXY方向の大きさを小さくし、高分解能を持つセンサを提供するものである。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、蛍光体セル中にボイドが発生すること無く、高充填が可能なセンサを提供するものである。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、蛍光体セル中にボイドが発生すること無く、高充填が可能であるとともに、蛍光体セルの大きさを小さくできるセンサを提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の発明は、Ｘ線を透過し光を遮蔽する材質であって溝が形成されている基板と、前記基板の溝の中に充填された蛍光物質によりＸ線を光に変換する蛍光変換手段と、前記蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備え、かつ前記基板が単一もしくは複数膜から成るシリコン化合物であり、前記基板に形成されている溝の底を導電性のＳｉで形成し、前記基板に形成されている溝の側壁をＳｉＯ２で形成したことを特徴とするＸ線センサである。
【００１５】
本発明の第２の発明は、Ｘ線を透過し光を遮蔽する材質であって溝が形成されている基板と、前記基板の溝の中に充填された蛍光物質によりＸ線を光に変換する蛍光変換手段と、前記蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備えているとともに、反応性イオンエッチングにより溝が形成されていることを特徴とするＸ線センサである。
【００１６】
本発明の第３の発明は、非導電体の蛍光遮蔽手段と、Ｘ線を透過する導電体の基板と、前記蛍光遮蔽手段と前記導電体基板との間に充填された蛍光物質によりＸ線を光に変換する蛍光変換手段と、前記蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備えており、前記蛍光物質は電気泳動により充填されることを特徴とするＸ線センサである。
【００１７】
本発明の第４の発明は、非導電体の蛍光遮蔽手段と、Ｘ線を透過する導電体の基板と、前記蛍光遮蔽手段と前記導電体基板との間に充填された蛍光物質によりＸ線を光に変換する蛍光変換手段と、前記蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備えており、前記蛍光物質は電気泳動により充填されることを特徴とするとともに、非導電体はＳｉＯ２であり、導電体はＳｉであることを特徴とするＸ線センサである。
【００１９】
本発明の第１の発明によれば、Ｘ線を透過し光を遮蔽する材質であって溝が形成されている基板と、基板の溝の中に充填された蛍光物質によりＸ線を光に変換する蛍光変換手段と、蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備えているとともに、溝形成基板が単一もしくは複数膜から成るシリコン化合物であることを特徴とするため、蛍光体セルの大きさを小さくし、高分解能を持つセンサを提供することができる。さらに、前記基板が単一もしくは複数膜から成るシリコン化合物であり、前記基板に形成されている溝の底を導電性のＳｉで形成し、前記基板に形成されている溝の側壁をＳｉＯ２で形成したため、微細加工しやすく、１０μｍ程度の高分解能なセンサが製造可能である。
【００２０】
また、本発明の第２の発明によれば、Ｘ線を透過し光を遮蔽する材質であって溝が形成されている基板と、基板の溝の中に充填された蛍光物質によりＸ線を光に変換する蛍光変換手段と、蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備えているとともに、反応性イオンエッチングにより溝が形成されていることを特徴とするため、蛍光体セルのＸ線透過方向の厚みを大きく、Ｘ線画像におけるXY方向の大きさを小さくし、高分解能を持つセンサを提供することができる。
【００２１】
本発明の第３の発明は、非導電体の蛍光遮蔽手段と、Ｘ線を透過する導電体の基板と、蛍光遮蔽手段と導電体基板との間に充填された蛍光物質によりＸ線を光に変換する蛍光変換手段と、蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備えており、蛍光物質は電気泳動により充填されることを特徴とするため、蛍光体セル中にボイドが発生すること無く、高充填が可能なセンサを提供することができる。
【００２２】
また、本発明の第４の発明によれば、非導電体の蛍光遮蔽手段と、Ｘ線を透過する導電体の基板と、蛍光遮蔽手段と導電体基板との間に充填された蛍光物質によりＸ線を光に変換する蛍光変換手段と、蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備えており、蛍光物質は電気泳動により充填されることを特徴とするとともに、非導電体はＳｉＯ２であり、導電体はＳｉであることを特徴とするため、蛍光体セル中にボイドが発生すること無く、高充填が可能であるとともに、蛍光体セルの大きさを小さくできるセンサを提供することができる。
また、本発明の第５の発明は、Ｘ線センサを使用して検査対象物に対してＸ線検査を行うＸ線検査装置において、Ｘ線センサとして本発明の第１の発明に記載のＸ線センサ、本発明の第３の発明に記載のＸ線センサのいずれかを搭載したことを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の発明の実施例について、以下図面を参照して説明する。図１は本発明の第一の発明の実施例のＸ線センサの構成を示す図である。１はＸ線を透過し光を遮蔽するＸ線透過／光遮蔽基板である。２は、Ｘ線透過／光遮蔽基板１により分離セル化された蛍光体セルである。３は光電変換部であり、CCDセンサが一例として挙げられる。
【００２４】
それでは、図１に示すＸ線センサの動作について説明する。まず、Ｘ線はＸ線透過／光遮蔽基板１を通過し、蛍光体セル２に到達する。次に蛍光体セル２にてＸ線を光に変換する。蛍光体セル２は光を遮蔽するＸ線透過／光遮蔽基板１により分離されているため、隣のセルに蛍光は拡散せず、蛍光セル毎に蛍光が出力される。そして、変換された光を光電変換部３にて画像信号として取り出す。
【００２５】
以上のように、本発明では、蛍光体セル２が光を遮蔽するＸ線透過／光遮蔽基板１により分離されているため、隣のセルに蛍光は拡散せず、高分解能を持つセンサを提供するものである。さらに、蛍光の拡散を防ぐ遮蔽部とそれを支える基板部が一体となっているため、遮蔽部と基板部の接合等の工程が不要であり、製作が簡単である。
【００２６】
次に、本発明の第二の発明の実施例について、以下図面を参照して説明する。図２は本発明の第一の発明の実施例のＸ線センサの構成を示す図である。図２において、図１と同一物には同一番号を付し説明を省略する。４はシリコン化合物である。
【００２７】
それでは、図１に示すＸ線センサの動作について説明する。まず、Ｘ線はシリコン化合物４を通過し、蛍光体セル２に到達する。次に蛍光体セル２にてＸ線を光に変換する。蛍光体セル２は光を遮蔽するシリコン化合物４により分離されているため、隣のセルに蛍光は拡散せず、蛍光セル毎に蛍光が出力される。そして、変換された光を光電変換部３にて画像信号として取り出す。
【００２８】
シリコン化合物４はＸ線を透過し、可視光を反射する性質を持っているため、以上のような動作が可能となる。ここでシリコンは単一である必要はなく、例えばSi０2膜を、Si基板の上に形成したような構造のものでもよい。
【００２９】
以上のように、本発明では、蛍光体セル２が光を遮蔽するシリコン化合物により分離されているため、隣のセルに蛍光は拡散しない。さらに、シリコン化合物は微細加工が可能であるため、非常に高分解能を持つセンサを提供するものである。
【００３０】
次に、本発明の第三の発明の実施例について、以下図面を参照して説明する。図３は本発明の第二の発明の実施例において、反応性イオンエッチングによる溝加工の様子を示した図である。図３において、図１、２と同一物には同一番号を付し説明を省略する。５はフォトレジストである。６はイオンである。７は反応物である。また、本発明の第三の発明のＸ線センサの構造は、本発明の第1および２の発明と同一となるため省略する。
【００３１】
それでは、図３に示す反応性イオンエッチング動作について説明する。まず、フォトレジスト５をＸ線透過／光遮蔽基板１の上に形成する。次に、イオン６をフォトレジスト５の開口部よりＸ線透過／光遮蔽基板１に当てる。すると、Ｘ線透過／光遮蔽基板１とイオン６が反応し、生成物７が発生する。このようにして、Ｘ線透過／光遮蔽基板１を微細加工する。
【００３２】
以上のように、反応イオンエッチングを用いると、図３のＸ線画像XY方向は数μｍ幅の加工が可能となる。従って、図１の蛍光体セル２の大きさは、Ｘ線画像XY方向10μｍ、Ｘ線透過方向１００μｍ程度のものが製造可能となる。したがって、画像分解能１０μｍ程度のセンサが実現可能となる。しかも、Ｘ線透過方向１００μｍ程度確保でき、感度も確保できる。
【００３３】
次に、本発明の第四の発明の実施例について、以下図面を参照して説明する。図４は本発明の第四の発明の実施例のＸ線センサの構成を示す図である。図４において、図１〜３と同一物には同一番号を付し説明を省略する。８は導電基板である。９は非導電蛍光遮蔽部である。
【００３４】
それでは、図４に示すＸ線センサの動作について説明する。まず、Ｘ線はX導電基板８を通過し、蛍光体セル２に到達する。次に蛍光体セル２にてＸ線を光に変換する。蛍光体セル２は光を遮蔽する非導電蛍光遮蔽部９により分離されているため、隣のセルに蛍光は拡散せず、蛍光セル毎に蛍光が出力される。そして、変換された光を光電変換部３にて画像信号として取り出す。
【００３５】
また図６は、導電基板８と非導電蛍光遮蔽部９で形成される溝に、蛍光体を充填する方法を示した図である。図6において、１２は微粒子蛍光体である。１３は電極である。１４は電圧発生器である。１５は微粒子蛍光体１２を溶かし込んだ溶媒である。ここで、図６に示す蛍光体充填方法を説明する。まず、電圧発生器１４の両極に、導電基板８と電極１３を繋ぐ。次に、導電基板７と非導電蛍光遮蔽部８と電極１３を、微粒子蛍光体１２を溶かし込んだ溶媒１５の中に入れる。そして、電圧発生器１４から電圧を発生させる。すると、微粒子蛍光体１２は電気泳動によって、導電基板８に引き付けられる。結果として、導電基板８と非導電蛍光遮蔽部９で形成される溝に、微粒子蛍光体１２が充填される。
【００３６】
以上のように、本発明では、導電基板８で溝の底を、非導電蛍光遮蔽部９で溝の側壁を形成しているため、微粒子蛍光体１２を電気泳動することにより高密度な充填が可能となる。図７は、構造物の溝中に蛍光体などの微粒子を充填したときに発生するボイドの状態を示す図である。図7において１６は構造物であり、１７はボイドである。構造物１６の溝に微粒子蛍光体１２などを充填する場合、側壁部に被充填物が先に付着しやすい。従って、図7に示すように開口部をふさぎ、微粒子が充填されないボイド状態が発生する。本発明では、導電基板８が微粒子蛍光体１２を引き付けており、非導電蛍光遮蔽部９は微粒子蛍光体１２を引き付けないため、ボイドが発生しにくい。
【００３７】
次に、本発明の第五の発明の実施例について、以下図面を参照して説明する。図５は本発明の第五の発明の実施例のＸ線センサの構成を示す図である。図５において、図１〜４と同一物には同一番号を付し説明を省略する。。１０はSi基板である。１１はSi０2蛍光遮蔽部である。
【００３８】
それでは、図５に示すＸ線センサの動作について説明する。まず、Ｘ線はSi基板１０を通過し、蛍光体セル２に到達する。次に蛍光体セル２にてＸ線を光に変換する。蛍光体セル２は光を遮蔽するSi０２蛍光遮蔽部１１により分離されているため、隣のセルに蛍光は拡散せず、蛍光セル毎に蛍光が出力される。そして、変換された光を光電変換部３にて画像信号として取り出す。
【００３９】
また蛍光体を充填する方法は、本発明の第4の発明と同一であり、説明を省略する。
【００４０】
以上のように、本発明では、導電性のSi基板１０で溝の底を、非導電性のSi０2蛍光遮蔽部１１で溝の側壁を形成しているため、微粒子蛍光体１２を電気泳動することにより、ボイドの無い高密度な充填が可能となる。さらに、これらのシリコン化合物は微細加工しやすく、１０μｍ程度の高分解能なセンサが製造可能である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の第1の発明によれば、Ｘ線を透過し光を遮蔽する材質であって溝が形成されている基板と、基板の溝の中に充填された蛍光物質によりＸ線を光に変換する蛍光変換手段と、蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備えていることを特徴とするため、隣のセルに蛍光は拡散せず、蛍光物質をＸ線画像におけるXY方向に分離セル化し、高分解能を持つセンサを提供するものである。さらに、蛍光の拡散を防ぐ遮蔽部とそれを支える基板部が一体となっているため、遮蔽部と基板部の接合等の工程が不要であり、製作が簡単である。
【００４２】
また、本発明の第２の発明によれば、Ｘ線を透過し光を遮蔽する材質であって溝が形成されている基板と、基板の溝の中に充填された蛍光物質によりＸ線を光に変換する蛍光変換手段と、蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備えているとともに、溝形成基板が単一もしくは複数膜から成るシリコン化合物であることを特徴とするため、隣のセルに蛍光は拡散せず、蛍光物質をＸ線画像におけるXY方向に分離セル化し、高分解能を持つセンサを提供するものである。さらに、シリコン化合物は微細加工が可能であるため、非常に高分解能を持つセンサを提供するものである。
【００４３】
また、本発明の第３の発明によれば、Ｘ線を透過し光を遮蔽する材質であって溝が形成されている基板と、基板の溝の中に充填された蛍光物質によりＸ線を光に変換する蛍光変換手段と、蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備えているとともに、反応性イオンエッチングにより溝が形成されていることを特徴とするため、蛍光体セルのＸ線透過方向の厚みを大きく、Ｘ線画像におけるXY方向の大きさを小さくし、高分解能を持つセンサを提供することができる。特に、Ｘ線画像XY方向10μｍ、Ｘ線透過方向１００μｍ程度のものが製造可能となる。
【００４４】
本発明の第４の発明は、非導電体の蛍光遮蔽手段と、Ｘ線を透過する導電体の基板と、蛍光遮蔽手段と導電体基板との間に充填された蛍光物質によりＸ線を光に変換する蛍光変換手段と、蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備えており、蛍光物質は電気泳動により充填されることを特徴とするため、蛍光体セル中にボイドが発生すること無く、高充填が可能なセンサを提供することができる。特に、導電体の基板が微粒子蛍光体を引き付けており、非導電体の蛍光遮蔽手段が微粒子蛍光体を引き付けないため、開口部が塞がれにくく、充填時ボイドが発生しにくい。
【００４５】
また、本発明の第５の発明によれば、非導電体の蛍光遮蔽手段と、Ｘ線を透過する導電体の基板と、蛍光遮蔽手段と導電体基板との間に充填された蛍光物質によりＸ線を光に変換する蛍光変換手段と、蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備えており、蛍光物質は電気泳動により充填されることを特徴とするとともに、非導電体はSi０2であり、導電体はSiであることを特徴とするため、蛍光体セル中にボイドが発生すること無く、高充填が可能であるとともに、蛍光体セルの大きさを小さくできるセンサを提供することができる。特に、Ｘ線画像XY方向10μｍ、Ｘ線透過方向１００μｍ程度のものが製造可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第1の発明のＸ線センサの構成を示す図
【図２】本発明の第２の発明のＸ線センサの構成を示す図
【図３】本発明の第３の発明において、反応性イオンエッチングによる溝加工の様子を示した図
【図４】本発明の第４の発明のＸ線センサの構成を示す図
【図５】本発明の第５の発明のＸ線センサの構成を示す図
【図６】本発明の第４の発明のＸ線センサにおいて、導電基板８と非導電蛍光遮蔽部９で形成される溝に、蛍光体を充填する方法を示した図
【図７】構造物の溝中に蛍光体などの微粒子を充填したときに発生するボイドの状態を示す図
【図８】従来のＸ線センサを示す図
【図９】ファイバー状の構造を持つ蛍光体を説明する図
【図１０】Ｘ線による画像拡大撮像の概念と、Ｘ線管の焦点サイズにより発生する像のボケを説明する図
【符号の説明】
１    Ｘ線透過／光遮蔽基板
２    蛍光体セル
３    光電変換部
４    シリコン化合物
５    フォトレジスト
６    イオン
７    生成物
８    導電基板
９    非導電蛍光遮蔽部
１０  Si基板
１１  Si０2蛍光遮蔽部
１２  微粒子蛍光体
１３  電極
１４  電圧発生器
１５  溶媒
１６  構造物
１７  ボイド
１８  蛍光変換部
【図１】
0003835905.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】
0003835905.tif 000008
【図８】
0003835905.tif 000009
【図９】
0003835905.tif 000010
【図１０】
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