JP2004205384A - X線検査装置 - Google Patents

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鉄也 井上
Kazuo Nomura
和夫 野村
Akio Komura
明夫 小村
Itsuo Sugimoto
巖生 杉本
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Abstract

【課題】被検査物に対して任意の方向からX線を照射し得るX線検査装置を提供する。
【解決手段】モノクロメータから出射されたX線を入射してその位相を揃えるコリメータ5と、このコリメータ5から出射されて被検査物Wを透過したX線を入力しさらにその位相を揃えて散乱X線を除去するアナライザ6と、このアナライザ6を通過したX線を検出するX線検出器とが具備されたX線検査装置であって、コリメータ5、アナライザ6およびX線検出器を昇降枠体13に回転自在に設けられた回転枠体14に配置するとともに、コリメータ5とアナライザ6との間に形成される検査空間部36内に被検査物Wを案内するコンベヤ装置8を配置したものである。
【選択図】 図2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、X線を用いて物体の内部を検査し得るX線検査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
物体の内部を非破壊にて検査する場合、X線が用いられており、通常、X線の物体に対する透過量、すなわち吸収量の差に基づき物体の内部状態が分かる透過画像を得ていた。
【0003】
従来のX線検査装置では、X線源より照射されたX線は、まずモノクロメータにて単色化されるとともに所定幅に揃えられて、コリメータ(ハーフミラー)に入射される。このコリメータでその方向が揃えられたX線は被検査物に照射された後、この被検査物を透過したX線はアナライザ(ハーフミラー)に入射され、ここで、さらに透過したX線の方向が揃えられて散乱光などの影響が取り除かれ、透過X線がより明瞭となるようにされる。そして、このアナライザにより強調されたX線はX線検出器などにより画像データとして検出された後、画像解析処理装置に入力されて解析が行われていた(特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−248833号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構成においては、被検査物は、コリメータとアナライザとの間に配置されることになるが、そのX線の照射方向は一定であり、異なる方向からの透過画像を得ることができなかった。
【0006】
そこで、本発明は、被検査物に対して任意の方向からX線を照射し得るX線検査装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に係るX線検査装置は、モノクロメータから出射されたX線を入射してその位相を揃えるコリメータと、このコリメータから出射されて被検査物を透過したX線を入力しさらにその位相を揃えて散乱X線を除去するアナライザと、このアナライザを通過したX線を検出するX線検出器とが具備されたX線検査装置であって、
上記コリメータ、アナライザおよびX線検出器を支持体側に回転自在に設けられた回転体に配置するとともに、コリメータとアナライザとの間に形成される検査空間部内に被検査物を案内する案内具を配置したものである。
【0008】
また、請求項2に係るX線検査装置は、請求項1に記載の検査装置における支持体を昇降させる昇降装置を具備したものである。
また、請求項3に係るX線検査装置は、請求項1または2に記載の検査装置の回転体におけるコリメータとアナライザとを互いに連結する連結部材に、当該コリメータとアナライザとの間の距離を調整し得る調整部材を配置したものである。
【0009】
さらに、請求項4に係るX線検査装置は、請求項1乃至3のいずれかに記載の検査装置における調整部材として、ピエゾ素子または磁歪素子を用いたものである。
【0010】
上記の各構成によると、被検査物を移動させる検査空間部に対してコリメータおよびアナライザを回転させるようにしたので、従来例においては、一定方向からしかX線を照射し得なかったの対し、任意の方向からX線を被検査物に照射することができる。
【0011】
また、回転体を昇降させるようにしたので、検査空間部に案内される被検査物の大きさのいかんに拘わらず、最適な照射位置に移動させ得る。
さらに、コリメータとアナライザとを連結する連結部材に調整部材を配置したので、例えばモノクロメータに対するコリメータの姿勢を調整して、最適なX線の入射角度に調整し得る。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るX線検査装置を、図1〜図6に基づき説明する。
【0013】
このX線検査装置は、図1に示すように、X線を発生させて出射口からX線を出射するX線発生装置(X線源)1と、このX線発生装置1の出射口から出射されたX線を入射してX線エネルギー量(X線エネルギー密度)を調節(例えば、X線を絞り、エネルギー密度を高くすることにより、物体の透過力が高められる)するとともに所定波長のX線を所定幅に拡大して出力するためのモノクロメータ2と、このモノクロメータ2から出射された所定波長のX線を被検査物に照射させるとともにその透過X線の強度を検出するX線照射検出部3と、このX線照射検出部3にて検出されたX線を入力して画像処理を施し被検査物の透過画像を作成するとともに表示画面に表示する画像解析処理装置4とから構成されている。
【0014】
上記X線照射検出部3には、図2〜図5に示すように、モノクロメータ2から出射された所定波長のX線をブラッグ角でもって入射してその平行性を0.1秒以下にしてずれのない方向性が改善された(位相が揃えられた)X線を所定方向に出力するためのコリメータ(Siハーフミラーが用いられる)5と、このコリメータ5から出射されたX線が被検査物Wを透過して得られた透過X線を入射してさらにその方向性を改善する(位相を揃える)ことにより、すなわち散乱光(散乱したX線)を除去することにより透過X線の強さを強調するためのアナライザ(Siハーフミラーが用いられる)6と、このアナライザ6から出射されたX線を入力してその強度を検出するとともにデジタル信号として取り出すX線検出器7とが設けられるとともに、これらコリメータ5、アナライザ6およびX線検出器7については、鉛直面内で回転されるように構成されている。
【0015】
すなわち、上記X線照射検出部3は、基台11上に昇降装置(例えば、シリンダ装置、ねじ機構を駆動する電動機などが用いられる)12により昇降自在に設けられた昇降枠体(支持体の一例)13と、この昇降枠体13内に水平軸心回りで回転自在に支持されるとともに上記コリメータ5、アナライザ6およびX線検出器7が取り付けられた回転枠体(回転体)14と、この回転枠体14を回転させる回転装置15とから構成されている。
【0016】
上記昇降枠体13は、支持板21の前後端縁部から立設された矩形状の前枠材22および後枠材23と、これら前後枠材22,23の上端同士を連結する連結材24とにより直方体形状に構成されている。なお、前後方向とは、後述する被検査物の移動方向を基準にしており、その下手側を前部と、上手側を後部と称し、また上記回転枠体14の回転軸心についても、前後方向での水平軸心とされる。
【0017】
上記回転枠体14は、矩形状の第1〜第3取付板31〜33が、上下方向に配置された4本の連結支柱材(連結部材)34により、上下に互いに所定距離だけ離間された状態で取り付けられた構成にされるとともに、当該回転枠体14の前後面に取り付けられた一対のリング状歯車(外歯歯車)35を介して、昇降枠体13の前後端面側に等角度おきで例えば5箇所に設けられた支持用歯車25により水平軸心回りで回転自在に支持されている。
【0018】
なお、最上部の第1取付板31と中間部の第2取付板32との間は広くされて被検査物Wを案内するための検査空間部36にされるとともに、この検査空間部36内には、被検査物Wの案内具として例えばコンベヤ装置8が挿通して配置されている。
【0019】
そして、上記第1取付板31の中央開口部にはコリメータ5が取り付けられ、第2取付板32の中央開口部にはアナライザ6が取り付けられ、また第3取付板33にはXYZ移動装置(三次元移動装置)37を介してX線検出器7が取り付けられている。
【0020】
上記回転枠体14を回転させるための回転装置15は、昇降枠体13の前枠材22側の中央下部に支持ブラケット41を介して回転自在に支持されるとともに上記リング状歯車35に噛合された駆動側歯車42と、支持板21上に配置されるとともに駆動ピニオン43および中間歯車44を介して上記駆動側歯車42を回転させる電動機45とから構成されている。
【0021】
さらに、上記回転枠体14を構成する各連結支柱材34には、第1取付板31および第2取付板32との間の距離を調整するための調整部材としてピエゾ素子51が介在(挿入)されるとともに、このピエゾ素子51は制御装置52を介して画像解析処理装置4により制御されている。なお、この制御装置52には、上記XYZ移動装置37が接続されて、やはり画像解析処理装置4により、X線検出器7の三次元位置の調整が行われる。
【0022】
すなわち、画像解析処理装置4にて検出された透過画像(検出画像)に基づき、当該透過画像が明瞭となるように、4箇所に設けられたピエゾ素子51に所定の電圧が印加されて、モノクロメータ2からのコリメータ5に対するX線の入射角度が調整され、またXYZ移動装置37により、被検査物に対して最適な撮像光量(X線量)が得られるようにX線検出器7が移動される。
【0023】
上記電動機45により駆動側歯車42を回転させると、回転枠体14が鉛直面内で回転し、すなわちコリメータ5およびアナライザ6も一緒に回転し、コンベヤ装置8上の被検査物Wに対して、任意の方向からX線を照射することができる。なお、回転枠体14の回転に合わせて、X線発生装置1およびモノクロメータ2についても回転するように構成されている。
【0024】
上記構成において、被検査物の検査方法について説明する。
まず、被検査物Wをコンベヤ装置8にて、検査空間部36内に移動させた後、X線発生装置1よりX線を出射する。この出射されたX線はモノクロメータ2に入り、ここで所定波長で且つ所定幅に拡大された後、コリメータ3に入射されてその方向が揃えられ被検査物Wに照射される。そして、当該被検査物Wを透過したX線はアナライザ4に入り、ここで、さらにその方向が揃えられて散乱光が除去されることにより、透過X線が強調される。
【0025】
この強調されたX線はX線検出器7に入力され、ここでX線強度が検出されるとともにデジタル信号として画像解析処理装置4に入力される。この画像解析処理装置4において、被検査物Wの内部状態が分かる透過画像が作成されるとともに、表示画面に表示される。
【0026】
そして、被検査物Wの検査方向、すなわちX線の照射方向を変えたい場合には、電動機45により回転枠体14を回転させることにより、被検査物Wに対して、任意の方向からX線を照射することができる。
【0027】
図6に、背の高い被検査物Wを水平に倒してその側面のX線検査を行う場合の状態を示す。
勿論、上述したように、画像解析処理装置4からの指示により、透過画像が明瞭となるように、制御装置52を介してピエゾ素子51およびXYZ移動装置37が制御されて、コリメータ5の姿勢およびアナライザ6に対するX線検出器7の位置が最適となるように調整される。
【0028】
また、図4の仮想線にて示すように、昇降装置12により、被検査物の大きさに応じて、昇降枠体13を、すなわちコリメータ5およびアナライザ6が設けられた回転枠体14を昇降させるようにしたので、被検査物がどのような大きさであっても、常に、最適な位置にてX線を照射することができる。
【0029】
このように、被検査物Wを移動させる検査空間部36の外周に沿ってコリメータおよびアナライザを回転させるようにしたので、従来は、一定方向からしかX線を照射し得なかったの対し、任意の方向から照射することができ、X線検査を容易に行うことができる。勿論、被検査物Wの連続撮影も行うことができる。
【0030】
ところで、上記実施の形態においては、アナライザ6に対してコリメータ5を支持するとともに途中にピエゾ素子51が介在された連結支柱材34を4本配置したが、例えば図7および図8に示すように、回転枠体14における連結支柱材34を、一方に2本、他方に1本とし、計3本配置するようにしてもよい。この場合、コリメータ5およびアナライザ6の各取付板31,32の平面視形状が、例えば円形にされている。
【0031】
また、上記実施の形態においては、調整部材として、ピエゾ素子を用いたが、例えば磁歪素子を用いることもできる。この磁歪素子としては、磁気モーメントの大きいランタノイド元素と鉄属元素(Fe,Ni,Coなど)とで構成されたもので、磁界の強さに応じて歪が生じ、その寸法が変化するものである。
【0032】
【発明の効果】
以上のように本発明のX線検査装置の構成によると、被検査物を移動させる検査空間部に対してコリメータおよびアナライザを回転させるようにしたので、従来例においては、一定方向からしかX線を照射し得なかったの対し、任意の方向からX線を被検査物に照射することができ、したがってX線検査を容易に行うことができる。
【0033】
また、回転体を昇降させるようにしたので、検査空間部に案内される被検査物の大きさのいかんに拘わらず、最適な照射位置に移動させることができる。
さらに、コリメータとアナライザとを連結する連結部材に調整部材を配置したので、例えばモノクロメータに対するコリメータの姿勢を調整して、最適なX線の入射角度に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るX線検査装置の概略構成を示す全体斜視図である。
【図2】同X線検査装置におけるX線照射検出部の斜視図である。
【図3】図2のA−A矢視図である。
【図4】同X線照射検出部の断面図である。
【図5】同X線照射検出部における制御系統を示す概略図である。
【図6】同X線照射検出部における動作を説明する概略正面図である。
【図7】本発明の変形例に係るX線照射検出部における概略平面図である。
【図8】図7のB−B矢視図である。
【符号の説明】
1 X線発生装置
2 モノクロメータ
3 X線照射検出部
4 画像解析処理装置
5 コリメータ
6 アナライザ
7 X線検出器
8 コンベヤ装置
12 昇降装置
14 回転枠体
15 回転装置
22 前枠材
23 後枠材
24 連結材
25 支持用歯車
31 第1取付板
32 第2取付板
33 第3取付板
34 連結支柱材
35 リング状歯車
36 検査空間部
37 XYZ移動装置
42 駆動側歯車
43 駆動ピニオン
45 電動機
51 ピエゾ素子
52 制御装置

Claims (4)

  1. モノクロメータから出射されたX線を入射してその位相を揃えるコリメータと、このコリメータから出射されて被検査物を透過したX線を入力しさらにその位相を揃えて散乱X線を除去するアナライザと、このアナライザを通過したX線を検出するX線検出器とが具備されたX線検査装置であって、
    上記コリメータ、アナライザおよびX線検出器を支持体側に回転自在に設けられた回転体に配置するとともに、コリメータとアナライザとの間に形成される検査空間部内に被検査物を案内する案内具を配置したことを特徴とするX線検査装置。
  2. 回転体を昇降させる昇降装置を具備したことを特徴とする請求項1に記載のX線検査装置。
  3. 回転体におけるコリメータとアナライザとを互いに連結する連結部材に、当該コリメータとアナライザとの間の距離を調整し得る調整部材を配置したことを特徴とする請求項1または2に記載のX線検査装置。
  4. 調整部材として、ピエゾ素子または磁歪素子を用いたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のX線検査装置。
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