(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長０．３Å〜２．５Åで、焦点の大きさをマイクロフォーカス化の技術により１００μｍ角または直径１００μｍの円以下とした軟Ｘ線をアルミニウム板に照射し、
該照射されたＸ線の透過Ｘ線像を撮像し、
該撮像された透過Ｘ線像に基づき上記アルミニウム板中の非金属介在物を検出するアルミニウム板中の非金属介在物検出方法であって、
上記アルミニウム板を移動させながら上記Ｘ線の照射を行い、上記透過Ｘ線像として、上記移動中の残像を反映した透過Ｘ線像を撮像することを特徴とするアルミニウム板中の非金属介在物検出方法。
【請求項２】
波長０．３Å〜２．５Åで焦点の大きさが１００μｍ角または直径１００μｍの円以下の軟Ｘ線をアルミニウム板に照射するＸ線照射手段と、
上記Ｘ線照射手段より照射されたＸ線の透過Ｘ線像を撮像する撮像手段と、
上記Ｘ線の照射中に、上記アルミニウム板を上記Ｘ線照射手段および上記撮像手段に対して相対的に移動させる移動手段と、
該撮像手段にて撮像された透過Ｘ線像を画像処理し、上記アルミニウム板中の非金属介在物を検出する画像処理手段と、
を備え、上記撮像手段が、上記移動中の残像を反映させながら上記透過Ｘ線像を撮像することを特徴とするアルミニウム板中の非金属介在物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム板中の非金属介在物を検出するための非金属介在物検出方法、および、その方法を実施するための非金属介在物検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム板では、リサイクルの促進に伴って酸化物系などの非金属介在物が原料に多く混入し、製品にも混入する確率が増加することが考えられる。そこで、アルミニウム板中の非金属介在物を検出する方法が種々検討されている。
【０００３】
鋼板の分野では、軟Ｘ線を鋼板に照射してその透過Ｘ線像に基づいて非金属介在物（例えば、ＭｇＯ，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2 ，ＣａＯ等）を検出している。Ｘ線のエネルギが１００ｋｅＶのとき、鋼板の吸収係数は約４／cmであり、非金属介在物の吸収係数は約０．４／cmである。このため、透過Ｘ線像には非金属介在物の像が比較的鮮明に現れ、その非金属介在物を容易に検出することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記条件におけるアルミニウム板の吸収係数は約０．５／cmであり、非金属介在物の吸収係数にきわめて近い。このため、鋼板と同様に透過Ｘ線像を撮像しても、非金属介在物を容易に検出することができない。従って、アルミニウム板中の非金属介在物を検出する有効な方法は未だ考えられていなかった。
【０００５】
そこで、請求項１記載の発明は、アルミニウム板中の非金属介在物を容易に検出することのできるアルミニウム板中の非金属介在物検出方法を提供することを目的としてなされた。また、請求項２記載の発明は、その方法を実施するための装置を提供することを目的としてなされた。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記目的を達するためになされた請求項１記載の発明は、
波長０．３Å〜２．５Åで、焦点の大きさをマイクロフォーカス化の技術により１００μｍ角または直径１００μｍの円以下とした軟Ｘ線をアルミニウム板に照射し、
該照射されたＸ線の透過Ｘ線像を撮像し、
該撮像された透過Ｘ線像に基づき上記アルミニウム板中の非金属介在物を検出するアルミニウム板中の非金属介在物検出方法であって、
上記アルミニウム板を移動させながら上記Ｘ線の照射を行い、上記透過Ｘ線像として、上記移動中の残像を反映した透過Ｘ線像を撮像することを特徴とするアルミニウム板中の非金属介在物検出方法を要旨とする。
【０００７】
このように構成された本発明では、波長０．３Å〜２．５Åで、焦点の大きさをマイクロフォーカス化の技術により１００μｍ角または直径１００μｍの円以下とした軟Ｘ線をアルミニウム板に照射している。ここで、Ｘ線の波長が０．３Å未満であると、アルミニウム板と非金属介在物とのＸ線吸収差が小さくなり非金属介在物の検出が困難になる。また、Ｘ線の波長が２．５Åを超えると、アルミニウム板を透過するＸ線に充分な強度が得られず、この場合も非金属介在物の検出が困難になる。一方、焦点は、小さければ小さいほど非金属介在物の像が鮮明になり、その検出が容易となるが、その大きさを１００μｍ角または直径１００μｍの円以下とすることにより、アルミニウム板中の非金属介在物をほぼ充分に検出することができる。
【０００８】
このように、本発明では、波長０．３Å〜２．５Åで焦点の大きさが１００μｍ以下の軟Ｘ線をアルミニウム板に照射し、その透過Ｘ線像を撮像しているので、アルミニウム板中の非金属介在物を容易に検出することができる。なお、Ｘ線の焦点の大きさは、前述のように小さければ小さいほど検出が容易になるが、現時点におけるＸ線管球等の製造技術、製造コスト、出力、および耐久性を考慮すると、２５μｍ〜１００μｍ角または直径２５μｍ〜１００μｍの円とするのが望ましい。
【００１０】
また、本発明では、アルミニウム板を移動させながらＸ線を照射して、移動中の残像を反映した透過Ｘ線像を撮像しているので、非金属介在物の像がアルミニウム板の移動方向に引き伸ばされて写る。このため、小さな非金属介在物の像も上記移動方向に引き伸ばされ、その非金属介在物を容易に検出することができる。従って、本発明では、上記効果に加えて、小さな非金属介在物も一層容易に検出することができるといった効果が生じる。
【００１１】
なお、残像を反映した透過Ｘ線像を撮像する方法としては、残像現象を有することで知られる光電導型撮像管を使用してもよく、透過Ｘ線像を画像データとしてコンピュータのメモリに記憶し、画像処理によって残像を反映させてもよい。
請求項２記載の発明は、
波長０．３Å〜２．５Åで焦点の大きさが１００μｍ角または直径１００μｍの円以下の軟Ｘ線をアルミニウム板に照射するＸ線照射手段と、
上記Ｘ線照射手段より照射されたＸ線の透過Ｘ線像を撮像する撮像手段と、
上記Ｘ線の照射中に、上記アルミニウム板を上記Ｘ線照射手段および上記撮像手段に対して相対的に移動させる移動手段と、
該撮像手段にて撮像された透過Ｘ線像を画像処理し、上記アルミニウム板中の非金属介在物を検出する画像処理手段と、
を備え、上記撮像手段が、上記移動中の残像を反映させながら上記透過Ｘ線像を撮像することを特徴とするアルミニウム板中の非金属介在物検出装置を要旨とする。
【００１２】
このように構成された本発明では、Ｘ線照射手段は波長０．３Å〜２．５Åで焦点の大きさが１００μｍ角または直径１００μｍの円以下の軟Ｘ線をアルミニウム板に照射し、移動手段は上記Ｘ線の照射中に上記アルミニウム板を、Ｘ線照射手段および撮像手段に対して相対的に移動させる。すると、撮像手段が、上記Ｘ線照射手段より照射されたＸ線の透過Ｘ線像を、上記移動中の残像を反映させながら撮像し、画像処理手段が、該撮像手段にて撮像された透過Ｘ線像を画像処理し、上記アルミニウム板中の非金属介在物を検出する。
【００１３】
このため、本発明では、請求項１に記載したアルミニウム板中の非金属介在物検出方法を、自動的に実施することができる。従って、小さな非金属介在物もきわめて容易に検出することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。図１は、本発明が適用された非金属介在物検出装置を表す概略構成図である。図１に示すように、本検出装置は、アルミニウム板１を水平に載置可能な試料台３を備えている。試料台３は、図示しない周知の構成によって、アルミニウム板１と一体に移動可能に設けられている。すなわち、試料台３は移動手段に相当する。また、試料台３は、水平な２軸方向（Ｘ，Ｙ方向）への移動のみならず、円方向や上下方向（Ｚ方向）へも移動可能に構成されている。
【００１５】
試料台３の上方には、Ｘ線照射手段としてのＸ線管球７が設けられている。Ｘ線管球７は、フィラメント７ａが発生した電子線をターゲット７ｂに照射してＸ線を発生する周知の管球で、波長０．３Å〜２．５Åの軟Ｘ線を発生する。また、Ｘ線管球７では、ターゲット７ｂを構成するＷ（タングステン）膜を薄くし、かつ管球窓のＢｅ膜を１０〜数十μｍと薄くする、フィラメント７ａから照射される電子線をシャープにする、直下に絞り９を設ける、等の周知の焦点縮小技術（いわゆるマイクロフォーカス化の技術）により、焦点の大きさを２５μｍ〜１００μｍ角または直径２５μｍ〜１００μｍの円としている。なお、フィラメント７ａに通電する管電流は５ｍＡ〜１５ｍＡが望ましい。
【００１６】
試料台３の下方には、Ｘ線管球７より照射され、アルミニウム板１を透過したＸ線の透過Ｘ線像を撮像する撮像手段としてのビジコンカメラ１１が設けられている。ビジコンカメラ１１は、光電導ターゲットの電荷蓄積効果を利用した周知の光導電型撮像管であり、光電導管型撮像管の特徴である残像現象が発生する。このため、試料台３を移動させながら透過Ｘ線像を撮像すると、その透過Ｘ線像には移動中の残像が反映される。
【００１７】
ビジコンカメラ１１が撮像した透過Ｘ線像は、画像データとして画像処理装置１３に送られる。画像処理装置１３には、試料台３の移動機構、メモリ１５、およびテレビモニタ１７が接続されている。この画像処理装置１３は、周知のコンピュータによって構成され、次のような処理を実行する。
【００１８】
（１）．試料台３を移動させながらその移動状態をメモリ１５に記憶する。（２）．ビジコンカメラ１１が撮像した透過Ｘ線像の画像データを、数画素について重み付けをして中心画素のデータとするいわゆる空間論理演算を行う。（３）．空間論理演算後の画像データを２値化し、テレビモニタ１７に表示する。（４）．２値化後の画像に基づき非金属介在物を検出し、メモリ１５に記憶された試料台３の移動状態に基づきその非金属介在物の位置を検出する。（５）．（４）で検出された非金属介在物が小さい場合は、試料台３を上方へ移動させて透過Ｘ線像を拡大し、より精密な検出を行う。このため、一つのＸ線管球７で広範囲を検査できる。
【００１９】
なお、上記（２），（５）の処理は省略してもよい。また、テレビモニタ１７にはビジコンカメラ１１が撮像した透過Ｘ線像をそのまま表示してもよい。更に、画像処理装置１３等のコンピュータに上記処理を実行させるためのプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ，フレキシブルディスク等の記憶媒体に記憶されてもよい。
【００２０】
このように構成された本検出装置では、波長０．３Å〜２．５Åの軟Ｘ線を使用しているので、アルミニウム板１とその中の非金属介在物とに充分なＸ線吸収差が生じ、アルミニウム板１を透過するＸ線にも充分な強度が得られる。また、Ｘ線管球７のマイクロフォーカス化により、その焦点の大きさを１００μｍ角または直径１００μｍの円以下としたので、非金属介在物の像が充分に鮮明になる。
【００２１】
ここで、マイクロフォーカス化の効果を図２に基づいて説明する。（Ａ）に例示するように、非金属介在物１ａを有するアルミニウム板１に、一点に絞られた焦点ＦからＸ線を照射する場合、ビジコンカメラ１１の受光面１１ａには、点ａ−ｂ間に真影のみが投影される。このため、（Ｂ）に例示するように、画像の濃度にも非金属介在物１ａに応じた濃度差が鮮明に現れる。
【００２２】
ところが、（Ｃ）に例示するように、焦点がある程度の幅（Ｆ1 −Ｆ2 ）を有する場合、Ｆ1 から照射されたＸ線による非金属介在物１ａの影（点ａ1 −ｂ1 間）と、Ｆ2 から照射されたＸ線による非金属介在物１ａの影（点ａ2 −ｂ2 間）とが一部分（点ａ1 −ｂ2 間）のみで重なり（真影）、点ａ2 −ａ1 間および点ｂ2 −ｂ1 間では半影となる。このため、（Ｄ）に例示するように、非金属介在物１ａの像の周囲で濃度差がなまされてしまう。そこで、本実施の形態では、前述のようにマイクロフォーカス化を行って像を鮮明にしている。なお、焦点の大きさは小さければ小さいほど像が鮮明になるが、現時点におけるＸ線管球７等の製造技術、製造コスト、出力、および耐久性を考慮すると、２５μｍ〜１００μｍ角または直径２５μｍ〜１００μｍの円とするのが望ましい。
【００２３】
また、本検出装置では、試料台３を静止させて検出を行っても、移動させながら検出を行っても、いずれの場合も良好に非金属介在物を検出することができた。但し、試料台３を移動させながら検出を行った場合、非金属介在物の像がアルミニウム板１の移動方向に引き伸ばされて写る。この様子を図３に基づいて説明する。
【００２４】
図３は、ＥＰＭＡ（エレクトロン・プローブ・マイクロ・アナライザ）やＳＥＭ（いわゆる電子顕微鏡写真）によって予め確認した位置に、本検出装置が検出した非金属介在物の像であり、（Ａ）は試料台３を移動させながら検出を行った場合を、（Ｂ）は試料台を静止させて検出を行った場合を、それぞれ表している。図３に例示するように、いずれの場合も良好に非金属介在物を検出することができたが、試料台３を移動させながら検出を行った場合、図３（Ａ）に示すように像が移動方向に引き伸ばされ、小さな非金属介在物も一層容易に検出することができた。
【００２５】
なお、本発明は上記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、上記実施の形態では、ビジコンカメラ１１の残像現象を利用して移動中の残像を反映した透過Ｘ線像を撮影しているが、画像処理装置１３の処理によって残像を反映させてもよい。例えば、随時送られる画像データをメモリ１５に記憶し、周知の画像処理によって残像を反映させてもよい。この場合、光電導型撮像管以外の撮像手段を適用することができる。但し、ビジコンカメラ１１等の光電導型撮像管を使用した場合、前述のように、特別な処理を行わなくても残像を反映した透過Ｘ線像を撮像することができる。従って、装置の構成および処理が一層簡略化される。
【００２６】
また、試料台３を移動させる代わりに、アルミニウム板１は固定しておき、Ｘ線管球７およびビジコンカメラ１１を移動させてもよい。この場合も同様の作用・効果が生じる。更に、このように、被検体を相対移動させながら、その移動中の残像を反映した透過Ｘ線像を撮像して非金属介在物を検出する方法は、本発明以外にも、例えば鋼板等、一般の金属板の非金属介在物検出方法にも適用することができる。この場合も、本発明と同様の効果、すなわち、非金属介在物の像を移動方向に引き延ばし、小さな非金属介在物が容易に検出できるといった効果が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された非金属介在物検出装置を表す概略構成図である。
【図２】マイクロフォーカス化の効果を表す説明図である。
【図３】本発明による非金属介在物の透過Ｘ線像を例示する説明図である。
【符号の説明】
１…アルミニウム板      ３…試料台            ７…Ｘ線管球
１１…ビジコンカメラ    １３…画像処理装置    １５…メモリ
１７…テレビモニタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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