JP2013217775A - X-ray apparatus and method, and method for manufacturing structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、Ｘ線装置、方法、及び構造物の製造方法に関する。 The present invention relates to an X-ray apparatus, a method, and a method for manufacturing a structure.
例えば物体の内部の画像情報を非破壊で取得する装置として、物体に対してあらゆる角度でＸ線を照射して、各々の照射角度ごとにその物体を透過した透過Ｘ線を検出し、各々の照射角度で検出された透過Ｘ線から物体の内部の画像情報を構築するＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置がある（特許文献１参照）。このＸ線ＣＴ装置を含むこの種のＸ線装置により取得される画像情報の品質（例えば画像の精度）を低下させる要因の一つとして、ビームハードニング(beam hardening)が知られている。通常、ビームハードニングによる影響を抑制するために、物体を透過した透過Ｘ線の検出値が補正される。 For example, as a device that acquires image information inside an object in a non-destructive manner, the object is irradiated with X-rays at any angle, and transmitted X-rays transmitted through the object are detected for each irradiation angle. There is an X-ray CT (Computed Tomography) apparatus that constructs image information inside an object from transmitted X-rays detected at an irradiation angle (see Patent Document 1). Beam hardening is known as one of the factors that reduce the quality of image information (for example, image accuracy) acquired by this type of X-ray apparatus including this X-ray CT apparatus. Usually, in order to suppress the influence of beam hardening, the detected value of the transmitted X-ray transmitted through the object is corrected.
しかしながら、ビームハードニングによる影響を抑制するためには、物体を構成する物質に応じて検出値に対する補正量を設定する必要がある。この検出値の補正量は物体を構成する物質の種類に応じて異なる場合があり、その場合、物質の種類に応じて補正量を調整する必要がある。このため、測定物である物体を構成する物質の種類に関する情報を取得する技術に対する要請が存在する。 However, in order to suppress the influence of beam hardening, it is necessary to set a correction amount for the detection value in accordance with the substance constituting the object. The correction amount of the detection value may vary depending on the type of substance constituting the object, and in this case, the correction amount needs to be adjusted according to the type of substance. For this reason, there is a need for a technique for acquiring information related to the types of substances constituting an object that is a measurement object.
本発明は、測定物を構成する物質の種類に関する情報を取得することができるＸ線装置、方法、及び構造物の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an X-ray apparatus, a method, and a structure manufacturing method capable of acquiring information on the types of substances constituting a measurement object.
本発明の第１の態様に従えば、測定物にＸ線を照射し、前記測定物を透過した透過Ｘ線を検出するＸ線装置であって、前記測定物を透過した透過Ｘ線のエネルギースペクトルに基づいて、前記測定物を構成している物質の吸収係数に関する情報を取得する情報取得部を備えたＸ線装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, an X-ray apparatus for irradiating a measurement object with X-rays and detecting transmitted X-rays transmitted through the measurement object, wherein the energy of the transmitted X-rays transmitted through the measurement object An X-ray apparatus including an information acquisition unit that acquires information on an absorption coefficient of a substance constituting the measurement object based on a spectrum is provided.
本発明の第２の態様に従えば、測定物にＸ線を照射し、前記測定物を透過した透過Ｘ線を検出する方法であって、前記測定物を透過Ｘ線のエネルギースペクトルに基づいて、前記測定物を構成している物質の吸収係数に関する情報を取得するステップを含む方法が提供される。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of irradiating a measurement object with X-rays and detecting transmitted X-rays transmitted through the measurement object, wherein the measurement object is based on an energy spectrum of transmitted X-rays. A method is provided that includes obtaining information relating to an absorption coefficient of a substance constituting the measurement object.
本発明の第３の態様に従えば、構造物の形状に関する設計情報を作製する設計工程と、前記設計情報に基づいて前記構造物を作成する成形工程と、作製された前記構造物の形状を第１の態様のＸ線装置または第２の態様の方法の何れかを用いて計測する工程と、前記測定工程で得られた形状情報と、前記設計情報とを比較する検査工程と、を有する構造物の製造方法が提供される。 According to the third aspect of the present invention, the design process for creating design information related to the shape of the structure, the molding process for creating the structure based on the design information, and the shape of the produced structure A step of measuring using either the X-ray apparatus of the first aspect or the method of the second aspect; and an inspection step of comparing the shape information obtained in the measurement step with the design information. A method for manufacturing a structure is provided.
本発明の態様によれば、測定物を構成する物質の種類に関する情報を取得することができる。 According to the aspect of the present invention, it is possible to acquire information related to the types of substances constituting the measurement object.
＜原理の説明＞
実施形態の説明に先だって、本発明の原理を説明する。
一般に、測定物のＸ線吸収スペクトルは、その測定物を構成する物質の種類に依存する。従って、測定物のＸ線吸収スペクトルから、その測定物を構成する物質の種類を推定することができる。また、Ｘ線吸収スペクトルの分布の状態から、ある程度の物質の同定は推測できる。本実施態様は、この現象を利用している。さらに正確な物質の同定については、以下のような課題がある。各エネルギー値毎の吸収量の差は、測定物中をＸ線が伝播する距離に応じて変化する。即ち、測定物におけるＸ線の伝播距離が増加するに従い、低エネルギー成分が高エネルギー成分に比較して相対的に大きく減衰する。
<Description of principle>
Prior to the description of the embodiments, the principle of the present invention will be described.
In general, the X-ray absorption spectrum of a measurement object depends on the type of substance constituting the measurement object. Therefore, the type of the substance constituting the measurement object can be estimated from the X-ray absorption spectrum of the measurement object. In addition, the identification of a certain amount of substance can be estimated from the distribution state of the X-ray absorption spectrum. This embodiment utilizes this phenomenon. Furthermore, there are the following problems regarding accurate substance identification. The difference in the amount of absorption for each energy value varies depending on the distance that the X-ray propagates through the measurement object. That is, as the propagation distance of X-rays in the measurement object increases, the low energy component is attenuated relatively larger than the high energy component.
従って、測定物におけるＸ線の伝播距離が未知の場合、測定物を透過したＸ線の吸収スペクトルから直ちに測定物を構成する物質の種類を正確に断定することは困難である。このことは、測定物におけるＸ線の総伝播距離と、測定物Ｓの内部におけるＸ線の伝播距離毎のエネルギースペクトルの変化を知ることができれば、その測定物を透過したＸ線のエネルギースペクトルから物質の種類を推定することができることを意味する。 Therefore, when the propagation distance of the X-ray in the measurement object is unknown, it is difficult to accurately determine the type of the substance constituting the measurement object immediately from the X-ray absorption spectrum transmitted through the measurement object. If the total X-ray propagation distance in the measurement object and the change in the energy spectrum for each X-ray propagation distance inside the measurement object S can be known, this can be obtained from the energy spectrum of the X-rays transmitted through the measurement object. This means that the type of substance can be estimated.
そこで、本発明の一態様によれば、所定の発光スペクトルを有するＸ線源を照射したときの各物質における伝播距離毎の透過エネルギースペクトルに関する情報が例えばルックアップテーブルの形式で準備される。このルックアップテーブルは、使用するＸ線源から得られるＸ線のエネルギースペクトルと測定物におけるＸ線の伝播距離とに基づいて参照される。上記の透過Ｘ線のエネルギースペクトルは、例えばスペクトル計により取得され、上記の測定物におけるＸ線の伝播距離は、例えば透過Ｘ線像の形状情報から取得され得る。そして、ルックアップテーブルに規定された各物質のエネルギースペクトルに関する情報のうち、透過Ｘ線のエネルギースペクトルに対応する情報によって示される物質の種類が、測定物を構成する物質の種類として推定され得る。 Therefore, according to one aspect of the present invention, information on the transmission energy spectrum for each propagation distance in each material when irradiated with an X-ray source having a predetermined emission spectrum is prepared in the form of a lookup table, for example. This lookup table is referred to based on the X-ray energy spectrum obtained from the X-ray source to be used and the X-ray propagation distance in the measurement object. The energy spectrum of the transmitted X-ray can be acquired by, for example, a spectrometer, and the propagation distance of the X-ray in the measurement object can be acquired from, for example, the shape information of the transmitted X-ray image. Of the information on the energy spectrum of each substance specified in the lookup table, the kind of substance indicated by the information corresponding to the energy spectrum of the transmitted X-ray can be estimated as the kind of substance constituting the measurement object.
また、ビームハードニングが測定対象を透過したＸ線のすべてのエネルギー値の総和と同じ意味を持つ透過Ｘ線量に与える影響は物質に固有であり、実験等によりその影響の現れ方を事前に把握することができる。従って、上述の本発明の原理により測定物を構成する物質の種類を推定することができれば、ビームハードニングがＸ線の検出値に与える影響を抑制するための補正（以下、「ビームハードニング補正」と称す。）を行うことも可能になる。 In addition, the effect of beam hardening on the transmitted X-ray dose, which has the same meaning as the sum of all the energy values of the X-rays that have passed through the measurement object, is specific to the substance. can do. Therefore, if the type of the substance constituting the measurement object can be estimated according to the principle of the present invention described above, correction for suppressing the influence of beam hardening on the detected value of X-ray (hereinafter referred to as “beam hardening correction”). Can also be performed.
上述の原理の説明において、測定物におけるＸ線の伝播距離が未知であるものとしたが、Ｘ線の伝播距離が既知であれば、検出された透過Ｘ線のエネルギースペクトルのみから物質の種類を推定することができる。この場合、上述のルックアップテーブルに規定された各物質の伝播距離毎のエネルギースペクトルのうち、既知の伝播距離によって特定されるエネルギースペクトルに関する情報が参照の対象とされる。 In the explanation of the principle described above, the X-ray propagation distance in the measured object is assumed to be unknown. However, if the X-ray propagation distance is known, the type of substance is determined from only the detected transmitted X-ray energy spectrum. Can be estimated. In this case, information on the energy spectrum specified by the known propagation distance among the energy spectrum for each propagation distance of each substance defined in the above-described lookup table is used as a reference target.
なお、上述の原理の説明において、ルックアップテーブルは、本発明の原理に関する理解を促進するために導入された概念に過ぎず、他の任意の代替が可能である。 In the above description of the principle, the look-up table is only a concept introduced to facilitate understanding of the principle of the present invention, and any other alternative is possible.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をＺ軸方向、水平面内においてＺ軸方向と直交する方向をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. In the following description, an XYZ orthogonal coordinate system is set, and the positional relationship of each part will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. A predetermined direction in the horizontal plane is defined as the Z-axis direction, a direction orthogonal to the Z-axis direction in the horizontal plane is defined as the X-axis direction, and a direction orthogonal to each of the Z-axis direction and the X-axis direction (that is, the vertical direction) is defined as the Y-axis direction. Further, the rotation (inclination) directions around the X axis, Y axis, and Z axis are the θX, θY, and θZ directions, respectively.
＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態に係るＸ線装置１の一例を示す図である。
<First Embodiment>
A first embodiment will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an X-ray apparatus 1 according to the first embodiment.
Ｘ線装置１は、測定物ＳにＸ線ＸＬを照射して、その測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を検出する。Ｘ線は、例えば波長１ｐｍ〜３０ｎｍ程度の電磁波である。Ｘ線は、約５０ｅＶの超軟Ｘ線、約０．１〜２ｋｅＶの軟Ｘ線、約２〜２０ｋｅＶのＸ線、及び約２０〜１００ｅＫＶの硬Ｘ線の少なくとも一つを含む。 The X-ray apparatus 1 irradiates the measurement object S with X-ray XL and detects transmitted X-rays transmitted through the measurement object S. X-rays are electromagnetic waves having a wavelength of about 1 pm to 30 nm, for example. The X-ray includes at least one of an ultra-soft X-ray of about 50 eV, a soft X-ray of about 0.1 to 2 keV, an X-ray of about 2 to 20 keV, and a hard X-ray of about 20 to 100 eKV.
本実施形態において、測定物Ｓは単一種類の物質から構成されているものとして説明する。物質は、例えば、鉄、鉛、タングステンなどであるが、その種類は任意である。ただし、Ｘ線の吸収係数が近似していれば、複数種類の物質が単一種類の物質として取り扱われてもよい。また、本実施形態では、物質の種類は、その物質のＸ線の吸収係数によって特定されてもよい。従って、Ｘ線の吸収係数が近似する複数種類の物質が単一種類の物質として取り扱われてもよい。Ｘ線の吸収係数の近似の範囲は、Ｘ線装置１の利用目的に応じて任意に定め得る。 In the present embodiment, the measurement object S will be described as being composed of a single type of substance. The substance is, for example, iron, lead, tungsten, etc., but the type is arbitrary. However, as long as the X-ray absorption coefficient is approximate, a plurality of types of substances may be handled as a single type of substance. In this embodiment, the type of substance may be specified by the X-ray absorption coefficient of the substance. Therefore, a plurality of types of substances having similar X-ray absorption coefficients may be handled as a single type of substance. The approximate range of the X-ray absorption coefficient can be arbitrarily determined according to the purpose of use of the X-ray apparatus 1.
本実施形態において、Ｘ線装置１は、測定物ＳにＸ線を照射して、その測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を検出して、その測定物Ｓを構成する物質の形状情報を含む内部の情報（例えば、内部構造）を非破壊で取得するＸ線ＣＴ検査装置を含む。本実施形態において、測定物Ｓは、例えば機械部品、電子部品等の産業用部品を含む。Ｘ線ＣＴ検査装置は、産業用部品にＸ線を照射して、その産業用部品を検査する産業用Ｘ線ＣＴ検査装置を含む。 In the present embodiment, the X-ray apparatus 1 irradiates the measurement object S with X-rays, detects transmitted X-rays transmitted through the measurement object S, and includes shape information of a substance constituting the measurement object S. It includes an X-ray CT inspection apparatus that acquires internal information (for example, internal structure) nondestructively. In the present embodiment, the measurement object S includes industrial parts such as mechanical parts and electronic parts. The X-ray CT inspection apparatus includes an industrial X-ray CT inspection apparatus that irradiates industrial parts with X-rays and inspects the industrial parts.
図１において、Ｘ線装置１は、Ｘ線ＸＬを放射するＸ線源２と、測定物Ｓを保持して回転及び移動が可能な回転移動機構３と、Ｘ線源２から射出され、回転移動機構３に保持された測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を検出して透過Ｘ線像のデータを取得するための撮像部４１と、測定物Ｓを透過したＸ線のエネルギースペクトルを検出するための検出部４２と、Ｘ線装置１全体の動作を制御する制御装置５とを備える。 In FIG. 1, an X-ray apparatus 1 is emitted from an X-ray source 2 that emits X-ray XL, a rotational movement mechanism 3 that can rotate and move while holding a measurement object S, and rotates. An imaging unit 41 for detecting transmitted X-rays transmitted through the measurement object S held by the moving mechanism 3 and acquiring transmission X-ray image data, and an energy spectrum of the X-rays transmitted through the measurement object S are detected. And a control device 5 that controls the operation of the entire X-ray apparatus 1.
上記の回転移動機構３は、上記の撮像部４１及びＸ線源２に対して測定物Ｓを相対的に回転させる。本実施形態において、検出部４２は例えばスペクトル計である。以下では、検出部４２がスペクトル計であるものとするが、検出部４２はスペクトル計に限定されない。 The rotational movement mechanism 3 rotates the measurement object S relative to the imaging unit 41 and the X-ray source 2. In the present embodiment, the detection unit 42 is, for example, a spectrum meter. In the following, it is assumed that the detection unit 42 is a spectrum meter, but the detection unit 42 is not limited to a spectrum meter.
また、本実施形態において、Ｘ線装置１は、Ｘ線源２から放射されるＸ線ＸＬが進行する内部空間ＳＰを形成するチャンバ部材６を備えている。本実施形態において、Ｘ線源２、回転移動機構３、撮像部４１、及び検出部４２は、内部空間ＳＰに配置される。 In this embodiment, the X-ray apparatus 1 includes a chamber member 6 that forms an internal space SP in which the X-ray XL emitted from the X-ray source 2 travels. In the present embodiment, the X-ray source 2, the rotational movement mechanism 3, the imaging unit 41, and the detection unit 42 are disposed in the internal space SP.
本実施形態において、チャンバ部材６は、支持面ＦＲ上に配置される。支持面ＦＲは、工場等の床面を含む。チャンバ部材６は、複数の支持部材６Ｓに支持される。チャンバ部材６は、支持部材６Ｓを介して、支持面ＦＲ上に配置される。本実施形態においては、支持部材６Ｓにより、チャンバ部材６の下面と、支持面ＦＲとは離れる。すなわち、チャンバ部材６の下面と支持面ＦＲとの間に空間が形成される。なお、チャンバ部材６の下面の少なくとも一部と支持面ＦＲとが接触してもよい。 In the present embodiment, the chamber member 6 is disposed on the support surface FR. The support surface FR includes a floor surface of a factory or the like. The chamber member 6 is supported by a plurality of support members 6S. The chamber member 6 is disposed on the support surface FR via the support member 6S. In the present embodiment, the lower surface of the chamber member 6 and the support surface FR are separated by the support member 6S. That is, a space is formed between the lower surface of the chamber member 6 and the support surface FR. Note that at least a part of the lower surface of the chamber member 6 may be in contact with the support surface FR.
本実施形態において、チャンバ部材６は、鉛を含む。チャンバ部材６は、内部空間ＳＰのＸ線ＸＬが、チャンバ部材６の外部空間ＲＰに漏出することを抑制する。 In this embodiment, the chamber member 6 contains lead. The chamber member 6 suppresses the X-ray XL in the internal space SP from leaking into the external space RP of the chamber member 6.
本実施形態おいて、Ｘ線装置１は、チャンバ部材６に取り付けられ、チャンバ部材６よりも熱伝導率が小さい部材６Ｄを有する。本実施形態において、部材６Ｄは、チャンバ部材６の外面に配置される。部材６Ｄは、内部空間ＳＰの温度が外部空間ＲＰの温度（温度変化）の影響を受けることを抑制する。すなわち、部材６Ｄは、外部空間ＲＰの熱が内部空間ＳＰに伝わることを抑制する断熱部材として機能する。部材６Ｄは、例えばプラスチックを含む。本実施形態において、部材６Ｄは、例えば発泡スチロールを含む。 In the present embodiment, the X-ray apparatus 1 has a member 6 </ b> D attached to the chamber member 6 and having a thermal conductivity smaller than that of the chamber member 6. In the present embodiment, the member 6D is disposed on the outer surface of the chamber member 6. The member 6D suppresses the temperature of the internal space SP from being affected by the temperature (temperature change) of the external space RP. That is, the member 6D functions as a heat insulating member that suppresses the heat of the external space RP from being transmitted to the internal space SP. The member 6D includes, for example, plastic. In the present embodiment, the member 6D includes, for example, polystyrene foam.
Ｘ線源２は、測定物ＳにＸ線ＸＬを照射する。Ｘ線源２は、Ｘ線ＸＬを射出する射出部８を有する。Ｘ線源２は、点Ｘ線源を形成する。本実施形態において、射出部８は、点Ｘ線源を含む。Ｘ線源２は、測定物Ｓに円錐状のＸ線（所謂、コーンビーム）を照射する。なお、Ｘ線源２は、射出するＸ線ＸLの強度を調整可能でもよい。Ｘ線源２から射出されるＸ線ＸＬの強度を調整する場合、測定物ＳのＸ線吸収特性等に基づいてもよい。また、Ｘ線源２から射出されるＸ線の拡がる形状は円錐状に限られず、例えば、扇状のＸ線（所謂、ファンビーム）でもよい。 The X-ray source 2 irradiates the measurement object S with X-ray XL. The X-ray source 2 includes an emission unit 8 that emits X-ray XL. The X-ray source 2 forms a point X-ray source. In the present embodiment, the emission unit 8 includes a point X-ray source. The X-ray source 2 irradiates the measurement object S with conical X-rays (so-called cone beam). The X-ray source 2 may be capable of adjusting the intensity of the emitted X-ray XL. When the intensity of the X-ray XL emitted from the X-ray source 2 is adjusted, it may be based on the X-ray absorption characteristics of the measurement object S or the like. Further, the shape of the X-rays emitted from the X-ray source 2 is not limited to a conical shape, and may be a fan-shaped X-ray (so-called fan beam), for example.
射出部８は、＋Ｚ方向を向いている。本実施形態において、射出部８から射出されたＸ線ＸＬの少なくとも一部は、内部空間ＳＰにおいて、＋Ｚ方向に進行する。 The injection unit 8 faces the + Z direction. In the present embodiment, at least a part of the X-ray XL emitted from the emission unit 8 travels in the + Z direction in the internal space SP.
回転移動機構３は、測定物Ｓを保持して移動可能なステージ９と、ステージ９を移動する駆動システム１０とを備えている。 The rotational movement mechanism 3 includes a stage 9 that can move while holding the measurement object S, and a drive system 10 that moves the stage 9.
本実施形態において、ステージ９は、測定物Ｓを保持する保持部１１を有するテーブル１２と、テーブル１２を移動可能に支持する第１可動部材１３と、第１可動部材１３を移動可能に支持する第２可動部材１４と、第２可動部材１４を移動可能に支持する第３可動部材１５とを有する。 In the present embodiment, the stage 9 has a table 12 having a holding unit 11 that holds the measurement object S, a first movable member 13 that supports the table 12 so as to be movable, and a first movable member 13 that supports the movement. It has the 2nd movable member 14 and the 3rd movable member 15 which supports the 2nd movable member 14 so that a movement is possible.
テーブル１２は、保持部１１に測定物Ｓを保持した状態で回転可能である。テーブル１２は、θＹ方向に移動（回転）可能である。第１可動部材１３は、Ｘ軸方向に移動可能である。第１可動部材１３がＸ軸方向に移動すると、第１可動部材１３とともに、テーブル１２がＸ軸方向に移動する。第２可動部材１４は、Ｙ軸方向に移動可能である。第２可動部材１４がＹ軸方向に移動すると、第２可動部材１４とともに、第１可動部材１３及びテーブル１２がＹ軸方向に移動する。第３可動部材１５は、Ｚ軸方向に移動可能である。第３可動部材１５がＺ軸方向に移動すると、第３可動部材１５とともに、第２可動部材１４、第１可動部材１３、及びテーブル１２がＺ軸方向に移動する。 The table 12 can be rotated in a state where the measurement object S is held in the holding unit 11. The table 12 can be moved (rotated) in the θY direction. The first movable member 13 is movable in the X axis direction. When the first movable member 13 moves in the X-axis direction, the table 12 moves in the X-axis direction together with the first movable member 13. The second movable member 14 is movable in the Y axis direction. When the second movable member 14 moves in the Y-axis direction, the first movable member 13 and the table 12 move together with the second movable member 14 in the Y-axis direction. The third movable member 15 is movable in the Z-axis direction. When the third movable member 15 moves in the Z-axis direction, the second movable member 14, the first movable member 13, and the table 12 move in the Z-axis direction together with the third movable member 15.
本実施形態において、駆動システム１０は、第１可動部材１３上においてテーブル１２を回転させる回転駆動装置１６と、第２可動部材１４上において第１可動部材１３をＸ軸方向に移動する第１駆動装置１７と、第２可動部材１４をＹ軸方向に移動する第２駆動装置１８と、第３可動部材１５をＺ軸方向に移動する第３駆動装置１９とを含む。 In the present embodiment, the drive system 10 includes a rotation drive device 16 that rotates the table 12 on the first movable member 13 and a first drive that moves the first movable member 13 on the second movable member 14 in the X-axis direction. The device 17 includes a second drive device 18 that moves the second movable member 14 in the Y-axis direction, and a third drive device 19 that moves the third movable member 15 in the Z-axis direction.
第２駆動装置１８は、第２可動部材１４が有するナットに配置されるねじ軸２０Ｂと、ねじ軸２０Ｂを回転させるアクチュエータ２０とを備える。ねじ軸２０Ｂは、ベアリング２１Ａ、２１Ｂによって回転可能に支持される。本実施形態において、ねじ軸２０Ｂは、そのねじ軸２０Ｂの軸線とＹ軸とが実質的に平行となるように、ベアリング２１Ａ、２１Ｂに支持される。本実施形態において、第２可動部材１４が有するナットとねじ軸２０Ｂとの間にボールが配置される。すなわち、第２駆動装置１８は、所謂、ボールねじ駆動機構を含む。 The second drive device 18 includes a screw shaft 20B disposed on a nut included in the second movable member 14, and an actuator 20 that rotates the screw shaft 20B. The screw shaft 20B is rotatably supported by bearings 21A and 21B. In the present embodiment, the screw shaft 20B is supported by the bearings 21A and 21B so that the axis of the screw shaft 20B and the Y axis are substantially parallel. In the present embodiment, a ball is disposed between the nut of the second movable member 14 and the screw shaft 20B. That is, the second drive device 18 includes a so-called ball screw drive mechanism.
第３駆動装置１９は、第３可動部材１５が有するナットに配置されるねじ軸２３Ｂと、ねじ軸２３Ｂを回転させるアクチュエータ２３とを備える。ねじ軸２３Ｂは、ベアリング２４Ａ、２４Ｂによって回転可能に支持される。本実施形態において、ねじ軸２３Ｂは、そのねじ軸２３Ｂの軸線とＺ軸とが実質的に平行となるように、ベアリング２４Ａ、２４Ｂに支持される。本実施形態において、第３可動部材１５が有するナットとねじ軸２３Ｂとの間にボールが配置される。すなわち、第３駆動装置１９は、所謂、ボールねじ駆動機構を含む。 The third drive device 19 includes a screw shaft 23B disposed on a nut included in the third movable member 15, and an actuator 23 that rotates the screw shaft 23B. The screw shaft 23B is rotatably supported by bearings 24A and 24B. In the present embodiment, the screw shaft 23B is supported by the bearings 24A and 24B so that the axis of the screw shaft 23B and the Z-axis are substantially parallel. In the present embodiment, a ball is disposed between the nut included in the third movable member 15 and the screw shaft 23B. That is, the third drive device 19 includes a so-called ball screw drive mechanism.
第３可動部材１５は、第２可動部材１４をＹ軸方向にガイドするガイド機構２５を有する。ガイド機構２５は、Ｙ軸方向に長いガイド部材２５Ａ、２５Ｂを含む。アクチュエータ２０、及びねじ軸２０Ｂを支持するベアリング２１Ａ、２１Ｂを含む第２駆動装置１８の少なくとも一部は、第３可動部材１５に支持される。アクチュエータ２０がねじ軸２０Ｂを回転することによって、第２可動部材１４は、ガイド機構２５にガイドされながら、Ｙ軸方向に移動する。 The third movable member 15 includes a guide mechanism 25 that guides the second movable member 14 in the Y-axis direction. The guide mechanism 25 includes guide members 25A and 25B that are long in the Y-axis direction. At least a part of the second driving device 18 including the actuator 20 and the bearings 21 </ b> A and 21 </ b> B that support the screw shaft 20 </ b> B is supported by the third movable member 15. When the actuator 20 rotates the screw shaft 20B, the second movable member 14 moves in the Y-axis direction while being guided by the guide mechanism 25.
本実施形態において、Ｘ線装置１は、ベース部材２６を有する。ベース部材２６は、チャンバ部材６に支持される。本実施形態において、ベース部材２６は、支持機構を介して、チャンバ部材６の内壁（内面）に支持される。ベース部材２６の位置は、所定の位置で固定される。 In the present embodiment, the X-ray apparatus 1 has a base member 26. The base member 26 is supported by the chamber member 6. In the present embodiment, the base member 26 is supported on the inner wall (inner surface) of the chamber member 6 via a support mechanism. The position of the base member 26 is fixed at a predetermined position.
ベース部材２６は、第３可動部材１５をＺ軸方向にガイドするガイド機構２７を有する。ガイド機構２７は、Ｚ軸方向に長いガイド部材２７Ａ、２７Ｂを含む。アクチュエータ２３、及びねじ軸２３Ｂを支持するベアリング２４Ａ、２４Ｂを含む第３駆動装置１９の少なくとも一部は、ベース部材２６に支持される。アクチュエータ２３がねじ軸２３Ｂを回転することによって、第３可動部材１５は、ガイド機構２７にガイドされながら、Ｚ軸方向に移動する。 The base member 26 has a guide mechanism 27 that guides the third movable member 15 in the Z-axis direction. The guide mechanism 27 includes guide members 27A and 27B that are long in the Z-axis direction. At least a part of the third drive device 19 including the actuator 23 and the bearings 24 </ b> A and 24 </ b> B that support the screw shaft 23 </ b> B is supported by the base member 26. When the actuator 23 rotates the screw shaft 23 </ b> B, the third movable member 15 moves in the Z-axis direction while being guided by the guide mechanism 27.
なお、図示は省略するが、本実施形態において、第２可動部材１４は、第１可動部材１３をＸ軸方向にガイドするガイド機構を有する。第１駆動装置１７は、第１可動部材１３をＸ軸方向に移動可能なボールねじ機構を含む。回転駆動装置１６は、テーブル１２をθＹ方向に移動（回転）可能なモータを含む。 Although not shown, in the present embodiment, the second movable member 14 has a guide mechanism that guides the first movable member 13 in the X-axis direction. The first driving device 17 includes a ball screw mechanism that can move the first movable member 13 in the X-axis direction. The rotation drive device 16 includes a motor that can move (rotate) the table 12 in the θY direction.
本実施形態において、テーブル１２に保持された測定物Ｓは、駆動システム１０によって、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、及びθＹ方向の４つの方向に移動可能である。なお、駆動システム１０は、テーブル１２に保持された測定物Ｓを、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に移動させてもよい。また、本実施形態においては、駆動システム１０は、ボールねじ駆動機構を含むこととしたが、例えば、ボイスコイルモータを含んでもよい。例えば、駆動システム１０は、リニアモータを含んでもよいし、平面モータを含んでもよい。 In the present embodiment, the measuring object S held on the table 12 can be moved by the drive system 10 in four directions including the X axis, the Y axis, the Z axis, and the θY direction. In addition, the drive system 10 may move the measuring object S held on the table 12 in six directions including the X axis, the Y axis, the Z axis, the θX, the θY, and the θZ directions. In the present embodiment, the drive system 10 includes the ball screw drive mechanism, but may include a voice coil motor, for example. For example, the drive system 10 may include a linear motor or a planar motor.
本実施形態において、ステージ９は、内部空間ＳＰにおいて移動可能である。ステージ９は、射出部８の＋Ｚ側に配置される。ステージ９は、内部空間ＳＰのうち、射出部８よりも＋Ｚ側の空間で移動可能である。ステージ９の少なくとも一部は、射出部８と対向可能である。ステージ９は、保持した測定物Ｓを、射出部８と対向する位置に配置可能である。ステージ９は、射出部８から射出されたＸ線ＸＬが伝播する経路上に、測定物Ｓを配置可能である。ステージ９は、射出部８から射出されたＸ線ＸＬの照射範囲内に、配置可能である。 In the present embodiment, the stage 9 is movable in the internal space SP. The stage 9 is disposed on the + Z side of the injection unit 8. The stage 9 is movable in a space on the + Z side of the injection unit 8 in the internal space SP. At least a part of the stage 9 can face the injection unit 8. The stage 9 can arrange the held measurement object S at a position facing the injection unit 8. The stage 9 can arrange the measurement object S on a path through which the X-ray XL emitted from the emission unit 8 propagates. The stage 9 can be disposed within the irradiation range of the X-ray XL emitted from the emission unit 8.
本実施形態において、Ｘ線装置１は、ステージ９の位置を計測する計測システム２８を備えている。本実施形態において、計測システム２８は、エンコーダシステムを含む。 In the present embodiment, the X-ray apparatus 1 includes a measurement system 28 that measures the position of the stage 9. In the present embodiment, the measurement system 28 includes an encoder system.
計測システム２８は、テーブル１２の回転量（θＹ方向に関する位置）を計測するロータリーエンコーダ２９と、Ｘ軸方向に関する第１可動部材１３の位置を計測するリニアエンコーダ３０と、Ｙ軸方向に関する第２可動部材１４の位置を計測するリニアエンコーダ３１と、Ｚ軸方向に関する第３可動部材１５の位置を計測するリニアエンコーダ３２とを有する。 The measurement system 28 includes a rotary encoder 29 that measures the amount of rotation of the table 12 (position in the θY direction), a linear encoder 30 that measures the position of the first movable member 13 in the X-axis direction, and a second movable in the Y-axis direction. The linear encoder 31 that measures the position of the member 14 and the linear encoder 32 that measures the position of the third movable member 15 in the Z-axis direction are provided.
本実施形態において、ロータリーエンコーダ２９は、第１可動部材１３に対するテーブル１２の回転量を計測する。リニアエンコーダ３０は、第２可動部材１４に対する第１可動部材１３の位置（Ｘ軸方向に関する位置）を計測する。リニアエンコーダ３１は、第３可動部材１５に対する第２可動部材１４の位置（Ｙ軸方向に関する位置）を計測する。リニアエンコーダ３２は、ベース部材２６に対する第３可動部材１５の位置（Ｚ軸方向に関する位置）を計測する。 In the present embodiment, the rotary encoder 29 measures the amount of rotation of the table 12 relative to the first movable member 13. The linear encoder 30 measures the position of the first movable member 13 with respect to the second movable member 14 (position in the X-axis direction). The linear encoder 31 measures the position of the second movable member 14 with respect to the third movable member 15 (position in the Y-axis direction). The linear encoder 32 measures the position of the third movable member 15 with respect to the base member 26 (position in the Z-axis direction).
ロータリーエンコーダ２９は、例えば第１可動部材１３に配置されたスケール部材２９Ａと、テーブル１２に配置され、スケール部材２９Ａの目盛を検出するエンコーダヘッド２９Ｂとを含む。スケール部材２９Ａは、第１可動部材１３に固定されている。エンコーダヘッド２９Ｂは、テーブル１２に固定されている。エンコーダヘッド２９Ｂは、スケール部材２９Ａ（第１可動部材１３）に対するテーブル１２の回転量を計測可能である。 The rotary encoder 29 includes, for example, a scale member 29A disposed on the first movable member 13 and an encoder head 29B disposed on the table 12 and detecting the scale of the scale member 29A. The scale member 29 </ b> A is fixed to the first movable member 13. The encoder head 29B is fixed to the table 12. The encoder head 29B can measure the amount of rotation of the table 12 relative to the scale member 29A (first movable member 13).
リニアエンコーダ３０は、例えば第２可動部材１４に配置されたスケール部材３０Ａと、第１可動部材１３に配置され、スケール部材３０Ａの目盛を検出するエンコーダヘッド３０Ｂとを含む。スケール部材３０Ａは、第２可動部材１４に固定されている。エンコーダヘッド３０Ｂは、第１可動部材１３に固定されている。エンコーダヘッド３０Ｂは、スケール部材３０Ａ（第２可動部材１４）に対する第１可動部材１３の位置を計測可能である。 The linear encoder 30 includes, for example, a scale member 30A disposed on the second movable member 14, and an encoder head 30B disposed on the first movable member 13 and detecting the scale of the scale member 30A. The scale member 30 </ b> A is fixed to the second movable member 14. The encoder head 30 </ b> B is fixed to the first movable member 13. The encoder head 30B can measure the position of the first movable member 13 with respect to the scale member 30A (second movable member 14).
リニアエンコーダ３１は、第３可動部材１５に配置されたスケール部材３１Ａと、第２可動部材１４に配置され、スケール部材３１Ａの目盛を検出するエンコーダヘッド３１Ｂとを含む。スケール部材３１Ａは、第３可動部材１５に固定されている。エンコーダヘッド３１Ｂは、第２可動部材１４に固定されている。エンコーダヘッド３１Ｂは、スケール部材３１Ａ（第３可動部材１５）に対する第２可動部材１４の位置を計測可能である。 The linear encoder 31 includes a scale member 31A disposed on the third movable member 15 and an encoder head 31B disposed on the second movable member 14 and detecting the scale of the scale member 31A. The scale member 31 </ b> A is fixed to the third movable member 15. The encoder head 31 </ b> B is fixed to the second movable member 14. The encoder head 31B can measure the position of the second movable member 14 with respect to the scale member 31A (third movable member 15).
リニアエンコーダ３２は、ベース部材２６に配置されたスケール部材３２Ａと、第３可動部材１５に配置され、スケール部材３２Ａの目盛を検出するエンコーダヘッド３２Ｂとを含む。スケール部材３２Ａは、ベース部材２６に固定されている。エンコーダヘッド３２Ｂは、第３可動部材１５に固定されている。エンコーダヘッド３２Ｂは、スケール部材３２Ａ（ベース部材２６）に対する第３可動部材１５の位置を計測可能である。 The linear encoder 32 includes a scale member 32A disposed on the base member 26 and an encoder head 32B disposed on the third movable member 15 and detecting the scale of the scale member 32A. The scale member 32 </ b> A is fixed to the base member 26. The encoder head 32 </ b> B is fixed to the third movable member 15. The encoder head 32B can measure the position of the third movable member 15 with respect to the scale member 32A (base member 26).
撮像部４１及び検出部４２は、内部空間ＳＰにおいて、Ｘ線源２及びステージ９よりも＋Ｚ側に配置される。撮像部４１の位置は、所定の位置で固定される。なお、撮像部４１が移動可能でもよい。検出部４２は、撮像部４１よりも−Ｚ側に配置される。本実施形態において、検出部４２は、Ｘ軸方向に移動可能に配置される。ステージ９は、内部空間ＳＰのうち、Ｘ線源２と撮像部４１（又は検出部４２）との間の空間を移動可能である。 The imaging unit 41 and the detection unit 42 are arranged on the + Z side with respect to the X-ray source 2 and the stage 9 in the internal space SP. The position of the imaging unit 41 is fixed at a predetermined position. Note that the imaging unit 41 may be movable. The detection unit 42 is arranged on the −Z side with respect to the imaging unit 41. In the present embodiment, the detection unit 42 is arranged to be movable in the X-axis direction. The stage 9 is movable in the space between the X-ray source 2 and the imaging unit 41 (or the detection unit 42) in the internal space SP.
本実施形態において、撮像部４１は、測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を含むＸ線源１からのＸ線ＸＬが入射する入射面３３を有する複数のシンチレータ部３４と、シンチレータ部３４において発生した光を受光する受光部３５とを有する。撮像部４１の入射面３３は、ステージ９に保持された測定物Ｓと対向可能である。複数のシンチレータ部３４は、マトリックス状に配列されている。 In the present embodiment, the imaging unit 41 is generated in a plurality of scintillator units 34 having an incident surface 33 on which X-rays XL from the X-ray source 1 including transmitted X-rays that have passed through the measurement object S are incident. And a light receiving unit 35 for receiving the received light. The incident surface 33 of the imaging unit 41 can face the measurement object S held on the stage 9. The plurality of scintillator portions 34 are arranged in a matrix.
シンチレータ部３４は、Ｘ線が当たることによって、そのＸ線とは異なる波長の光を発生させるシンチレーション物質を含む。受光部３５は、光電子倍増管を含む。光電子倍増管は、光電効果により光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電管を含む。受光部３５は、シンチレータ部３４において発生した光を増幅し、電気信号に変換して出力する。 The scintillator unit 34 includes a scintillation substance that generates light having a wavelength different from that of the X-rays when it hits the X-rays. The light receiving unit 35 includes a photomultiplier tube. The photomultiplier tube includes a phototube that converts light energy into electrical energy by a photoelectric effect. The light receiving unit 35 amplifies the light generated in the scintillator unit 34, converts it into an electrical signal, and outputs it.
撮像部４１は、シンチレータ部３４を複数有する。シンチレータ部３４は、ＸＹ平面内において複数配置される。シンチレータ部３４は、アレイ状に配置される。撮像部４１は、複数のシンチレータ部３４のそれぞれに接続するように、受光部３５を複数有する。なお、撮像部４１は、入射するＸ線を、光に変換することなく直接電気信号に変換してもよい。 The imaging unit 41 includes a plurality of scintillator units 34. A plurality of scintillator sections 34 are arranged in the XY plane. The scintillator units 34 are arranged in an array. The imaging unit 41 includes a plurality of light receiving units 35 so as to be connected to each of the plurality of scintillator units 34. Note that the imaging unit 41 may convert incident X-rays directly into electrical signals without converting them into light.
本実施形態において、検出部４２は、撮像部４１と共にチャンバ６の内部空間ＳＰに配置される。図２Ａ及び図２Ｂは、撮像部４１及び検出部４２の配置の一例を示す図であり、図１に示すＸ線装置１をＹ軸方向から見た図である。図２Ａは、検出部４２が測定物Ｓを透過した透過Ｘ線のスペクトルを検出する場合の撮像部４１及び検出部４２の配置例を示す。図２Ｂは、撮像部４１が測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を検出する場合の撮像部４１及び検出部４２の配置例を示す。 In the present embodiment, the detection unit 42 is disposed in the internal space SP of the chamber 6 together with the imaging unit 41. 2A and 2B are diagrams illustrating an example of the arrangement of the imaging unit 41 and the detection unit 42, and are diagrams of the X-ray apparatus 1 illustrated in FIG. 1 viewed from the Y-axis direction. FIG. 2A illustrates an arrangement example of the imaging unit 41 and the detection unit 42 when the detection unit 42 detects a spectrum of transmitted X-rays transmitted through the measurement object S. FIG. 2B shows an arrangement example of the imaging unit 41 and the detection unit 42 when the imaging unit 41 detects transmitted X-rays transmitted through the measurement object S.
図２Ａに示すように、検出部４２は、内部空間ＳＰにおいて、撮像部４１よりも−Ｚ側に配置される。また、図２Ｂに示すように、検出部４２は、Ｘ軸方向に移動可能である。測定物Ｓを透過した透過Ｘ線のスペクトルを検出部４２が検出する場合、図２Ａに示すように、検出部４２は、Ｘ線ＸＬの伝播経路上に配置され、且つ、撮像部４１よりも−Ｚ側の所定位置に配置される。また、測定物Ｓを透過した透過Ｘ線の強度を撮像部４１が検出する場合、図２Ｂに示すように、検出部４２は、上述の図２Ａに示す所定位置から＋Ｘ側に移動され、Ｘ線ＸＬの伝播経路から退去される。制御装置５は、検出部４２の移動を制御する。 As illustrated in FIG. 2A, the detection unit 42 is disposed on the −Z side with respect to the imaging unit 41 in the internal space SP. Further, as shown in FIG. 2B, the detection unit 42 is movable in the X-axis direction. When the detection unit 42 detects a spectrum of transmitted X-rays that have passed through the measurement object S, the detection unit 42 is disposed on the X-ray XL propagation path and is more than the imaging unit 41, as shown in FIG. It is arranged at a predetermined position on the −Z side. When the imaging unit 41 detects the intensity of transmitted X-rays that have passed through the measurement object S, the detection unit 42 is moved from the predetermined position shown in FIG. 2A to the + X side as shown in FIG. Exit from the propagation path of line XL. The control device 5 controls the movement of the detection unit 42.
撮像部４１及び検出部４２の配置は図２Ａ及び図２Ｂに示す例に限定されない。例えば、図２Ａ及び図２Ｂに示す例において、撮像部４１の位置と検出部４２の位置とが入れ替えられ、撮像部４１がＸ軸方向に移動可能であってもよい。 The arrangement of the imaging unit 41 and the detection unit 42 is not limited to the example illustrated in FIGS. 2A and 2B. For example, in the example illustrated in FIGS. 2A and 2B, the position of the imaging unit 41 and the position of the detection unit 42 may be interchanged, and the imaging unit 41 may be movable in the X-axis direction.
また、図３Ａに示すように、Ｘ線源２とは異なるＸ線源２１が測定物Ｓの＋Ｘ側に配置され、このＸ線源２１と対向するように、検出部４２が測定物Ｓの−Ｘ側に配置されてもよい。換言すれば、Ｘ軸に沿って、Ｘ線源２とは異なるＸ線源２１と検出部４２が測定物Ｓを挟んで配置されてもよい。図３Ａに示す例において、Ｘ線源２１と測定物Ｓと検出部４２の相対的位置は、前述の図２Ａに示すＸ線源２と測定物Ｓと検出部４２の相対的位置と同じである。 3A, an X-ray source 21 different from the X-ray source 2 is arranged on the + X side of the measurement object S, and the detection unit 42 of the measurement object S is opposed to the X-ray source 21. It may be arranged on the −X side. In other words, the X-ray source 21 and the detection unit 42 different from the X-ray source 2 may be disposed along the X axis with the measurement object S interposed therebetween. In the example shown in FIG. 3A, the relative positions of the X-ray source 21, the measurement object S, and the detection unit 42 are the same as the relative positions of the X-ray source 2, the measurement object S, and the detection unit 42 shown in FIG. is there.
また、例えば、図３Ｂに示すように、検出部４２が測定物Ｓの−Ｘ側に配置され、Ｘ線源２が測定物Ｓの−Ｚ側から＋Ｘ側に移動可能であってもよい。図３Ｂに示す例においても、Ｘ線源２と測定物Ｓと検出部４２の相対的位置は、前述の図２Ａに示すＸ線源２と測定物Ｓと検出部４２の相対的位置と同じである。
検出部４２は、周知のＸ線スペクトル検出装置を用いている。Ｘ線スペクトル検出方法としては、結晶回折法，シンチレータ，リチウムドリフト型シリコン半導体［S（i Li）］を利用する方法がある。本実施の形態では、は高純度ゲルマニウム（High Purity Ge），テルル化カドミウム（CdTe またはCdZnTe）などの半導体検出器とマルチチャネル波高弁別器を組み合わせた測定装置を想定している。しかしながら、本願発明はこれらの方法に限定されない。
なお、本実施形態において、Ｘ線装置１は、内部空間ＳＰの温度を調節するための機構を備えてもよい。
For example, as illustrated in FIG. 3B, the detection unit 42 may be disposed on the −X side of the measurement object S, and the X-ray source 2 may be movable from the −Z side of the measurement object S to the + X side. Also in the example shown in FIG. 3B, the relative positions of the X-ray source 2, the measurement object S, and the detection unit 42 are the same as the relative positions of the X-ray source 2, the measurement object S, and the detection unit 42 shown in FIG. It is.
The detection unit 42 uses a known X-ray spectrum detection device. As an X-ray spectrum detection method, there are a crystal diffraction method, a scintillator, and a method using a lithium drift type silicon semiconductor [S (i Li)]. In the present embodiment, a measurement apparatus is assumed that combines a semiconductor detector such as high purity germanium (High Purity Ge) and cadmium telluride (CdTe or CdZnTe) and a multichannel wave height discriminator. However, the present invention is not limited to these methods.
In the present embodiment, the X-ray apparatus 1 may include a mechanism for adjusting the temperature of the internal space SP.
本実施形態において、撮像部４１は、テーブル１２を回転させた状態で測定物Ｓに多方向からＸ線ＸＬを照射したときの透過Ｘ線の減衰量τを表すデータ（以下、「透過Ｘ線データＤＸ」と称す。）を出力する。この透過Ｘ線データＤＸはビームハードニングの影響を含んでいる。本実施形態において、Ｘ線の減衰量τは、次式（１）に示すように、測定物Ｓに照射される単位面積あたりのＸ線の強度Ｉ０と、測定物Ｓを透過した単位面積あたりの透過Ｘ線の強度Ｉとの比（Ｉ／Ｉ０）により定義される。 In the present embodiment, the imaging unit 41 has data (hereinafter referred to as “transmission X-rays”) indicating the attenuation amount τ of transmitted X-rays when the measurement object S is irradiated with X-rays XL from multiple directions while the table 12 is rotated. Data DX "). The transmitted X-ray data DX includes the effect of beam hardening. In the present embodiment, the X-ray attenuation τ is determined by the following equation (1): X-ray intensity I 0 per unit area irradiated on the measurement object S and unit area transmitted through the measurement object S It is defined by the ratio (I / I 0 ) with the intensity I of permeated X-rays.
Ｉ／Ｉ０＝ｅｘｐ（−ｘμ） …（１） I / I 0 = exp (−xμ) (1)
式（１）において、“ｘ”は測定物ＳにおけるＸ線ＸＬの伝播距離を表す。また、“μ”は、測定物ＳにおけるＸ線の伝播経路上に一種類の物質が均一に分布すると仮定した場合の吸収係数を意味する。ビームハードニングの影響を考慮すれば、式（１）における“μ”は、Ｘ線の伝播経路上の伝播距離毎の吸収係数の平均値を意味する。 In Expression (1), “x” represents the propagation distance of the X-ray XL in the measurement object S. “Μ” means an absorption coefficient when it is assumed that one kind of substance is uniformly distributed on the X-ray propagation path in the measurement object S. In consideration of the effect of beam hardening, “μ” in Equation (1) means the average value of the absorption coefficient for each propagation distance on the X-ray propagation path.
検出部４２は、テーブル１２を静止させた状態で測定物Ｓに一方向からＸ線ＸＬを照射したときの透過Ｘ線のエネルギースペクトルのデータ（以下、「Ｘ線スペクトルデータＤＳ」と称す。）を出力する。Ｘ線スペクトルデータＤＳは、測定物Ｓに一方向から照射される単位面積あたりのＸ線の強度Ｉ０と測定物Ｓを透過した単位面積あたりの透過Ｘ線の強度Ｉとの比（Ｉ／Ｉ０）によって表されるＸ線の減衰量を、Ｘ線のエネルギー値毎に表すデータである。Ｘ線スペクトルデータＤＳもビームハードニングの影響を含んでいる。 The detecting unit 42 transmits energy spectrum data of transmitted X-rays (hereinafter, referred to as “X-ray spectrum data DS”) when the measurement object S is irradiated with X-rays XL from one direction while the table 12 is stationary. Is output. X-ray spectrum data DS is a ratio of the intensity I 0 of X-rays per unit area irradiated on the measurement object S from one direction to the intensity I of transmission X-rays per unit area transmitted through the measurement object S (I / This is data representing the attenuation amount of X-rays represented by I 0 ) for each energy value of X-rays. The X-ray spectrum data DS also includes the effect of beam hardening.
説明を図１に戻す。制御装置５は、情報処理部１００と記憶部１０１を備える。制御装置５は、上述の撮像部４１により得られた透過Ｘ線データＤＸと、検出部４２により得られたＸ線スペクトルデータＤＳを記憶部１０１に格納する。本実施形態において、制御装置５は、透過Ｘ線データＤＸを記憶部１０１に格納する際、透過Ｘ線データＤＸのフォーマットを、Ｘ線源２から放射されるビームがパラレルビームであると仮定した場合に得られるべきデータのフォーマットに変換する機能を有する。 Returning to FIG. The control device 5 includes an information processing unit 100 and a storage unit 101. The control device 5 stores the transmission X-ray data DX obtained by the imaging unit 41 and the X-ray spectrum data DS obtained by the detection unit 42 in the storage unit 101. In the present embodiment, when the control device 5 stores the transmission X-ray data DX in the storage unit 101, the format of the transmission X-ray data DX is assumed to be that the beam emitted from the X-ray source 2 is a parallel beam. It has a function of converting to a data format to be obtained in some cases.
情報処理部１００は、記憶部１０１に格納されたデータを情報処理することにより、測定物Ｓを構成する物質の形状情報を生成するように構成される。 The information processing unit 100 is configured to generate the shape information of the substance constituting the measurement object S by processing the data stored in the storage unit 101.
図４は、情報処理部１００の構成の一例を示す図である。
情報処理部１００は、形状データ生成部２００、吸収スペクトル算出部３００、情報取得部４００から構成される。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the configuration of the information processing unit 100.
The information processing unit 100 includes a shape data generation unit 200, an absorption spectrum calculation unit 300, and an information acquisition unit 400.
形状データ生成部２００は、撮像部４１により取得された透過Ｘ線データＤＸに基づき、逆投影法を用いて、測定物Ｓを構成する物質の形状情報ＤＦを生成するように構成される。本実施形態において、形状情報ＤＦは、後述の情報取得部４００により測定物ＳにおけるＸ線の伝播距離ｘを求めるために利用される。また、形状データ生成部２００は、逆投影により発生する偽像を防止するためのフィルタ補正と、ビームハードニングの影響を抑制するためのビームハードニング補正を実施する機能を有する。 The shape data generation unit 200 is configured to generate the shape information DF of the substance constituting the measurement object S using the back projection method based on the transmission X-ray data DX acquired by the imaging unit 41. In the present embodiment, the shape information DF is used for obtaining the X-ray propagation distance x in the measurement object S by the information acquisition unit 400 described later. In addition, the shape data generation unit 200 has a function of performing filter correction for preventing false images generated by back projection and beam hardening correction for suppressing the influence of beam hardening.
また、本実施形態において、形状データ生成部２００は、後述の情報取得部４００により取得される物質の種類に関する情報を用いてビームハードニング補正を実施することにより、上述の形状情報ＤＦとは別の形状情報ＤＦＦを生成するように構成される。後述するように、情報取得部４００により取得される物質の種類に関する情報は、ビームハードニング補正を最適化し、品質が改善された形状情報ＤＦＦを得ることを可能にする。なお、本実施形態において、形状データ生成部２００は、逆投影法を用いて形状情報ＤＦ，ＤＦＦを生成するものとするが、この例に限定されず、例えば逐次近似法など、他の任意の画像再構築法を用いることができる。 Further, in the present embodiment, the shape data generation unit 200 performs beam hardening correction using information on the type of substance acquired by the information acquisition unit 400 described later, thereby different from the shape information DF described above. The shape information DFF is generated. As will be described later, the information regarding the type of substance acquired by the information acquisition unit 400 makes it possible to optimize the beam hardening correction and obtain the shape information DFF with improved quality. In the present embodiment, the shape data generation unit 200 generates the shape information DF and DFF using the back projection method. However, the shape data generation unit 200 is not limited to this example, and may be any other arbitrary method such as a successive approximation method. An image reconstruction method can be used.
吸収スペクトル算出部３００は、Ｘ線スペクトルデータＤＳから透過Ｘ線の吸収スペクトルを生成するように構成される。即ち、吸収スペクトル算出部３００は、検出部４２により検出された透過Ｘ線のエネルギースペクトルに関する情報として、Ｘ線スペクトルデータＤＳから、測定物Ｓに照射されるＸ線の強度Ｉ０と測定物Ｓを透過したＸ線の強度Ｉとの比をＸ線のエネルギー値毎に表した吸収スペクトルに関するデータを算出するように構成される。 The absorption spectrum calculator 300 is configured to generate a transmission X-ray absorption spectrum from the X-ray spectrum data DS. That is, the absorption spectrum calculation unit 300 uses the X-ray intensity I 0 applied to the measurement object S and the measurement object S from the X-ray spectrum data DS as information on the energy spectrum of the transmitted X-rays detected by the detection unit 42. Is constructed so as to calculate data relating to an absorption spectrum in which the ratio of the intensity I of the X-ray transmitted through the X-ray is expressed for each energy value of the X-ray.
本実施形態において、上記の吸収スペクトルの縦軸は、測定物Ｓに照射されるＸ線の強度Ｉ０と測定物Ｓを透過したＸ線の強度Ｉとの比(I/I0)の逆数を自然対数で表した量(ln(I0/I))、即ち前述の式（１）における“xμ”に相当する量を表す。また、上記の吸収スペクトルの横軸は、測定物Ｓを透過したＸ線のエネルギー値を表す。ただし、この例に限らず、例えば、上記の吸収スペクトルの縦軸は、測定物Ｓに照射されるＸ線の強度Ｉ０と測定物Ｓを透過したＸ線の強度Ｉとの比(I/I0)を表してもよい。 In the present embodiment, the vertical axis of the absorption spectrum indicates the reciprocal of the ratio (I / I 0 ) between the intensity I 0 of X-rays irradiated to the measurement object S and the intensity I of X-rays transmitted through the measurement object S. Represents the amount (ln (I 0 / I)) expressed by the natural logarithm, that is, the amount corresponding to “xμ” in the above-described equation (1). Further, the horizontal axis of the above absorption spectrum represents the energy value of the X-ray transmitted through the measurement object S. However, the present invention is not limited to this example. For example, the vertical axis of the above absorption spectrum indicates the ratio of the intensity I 0 of X-rays irradiated to the measurement object S to the intensity I of X-rays transmitted through the measurement object S (I / I 0 ) may be represented.
情報取得部４００は、測定物Ｓを透過したＸ線のエネルギースペクトルに関する情報に基づき、測定物Ｓを構成する物質の種類に関する情報として、その物質の吸収係数に関する情報Ｄμを取得するように構成される。即ち、情報取得部４００は、上述の吸収スペクトル算出部３００により得られた吸収スペクトルに関するデータに基づいて、測定物Ｓを構成する物質の吸収係数に関する情報Ｄμを取得するように構成される。本実施形態において、情報取得部４００により取得された物質の種類に関する情報、即ち物質の吸収係数に関する情報Ｄμは、上述の形状データ生成部２００においてビームハードニング補正を適正化するために用いられる。 The information acquisition unit 400 is configured to acquire information Dμ relating to the absorption coefficient of the substance as information relating to the type of substance constituting the measurement object S, based on the information relating to the energy spectrum of X-rays transmitted through the measurement object S. The That is, the information acquisition unit 400 is configured to acquire information Dμ regarding the absorption coefficient of the substance constituting the measurement object S based on the data regarding the absorption spectrum obtained by the absorption spectrum calculation unit 300 described above. In the present embodiment, information regarding the type of substance acquired by the information acquisition unit 400, that is, information Dμ regarding the absorption coefficient of the substance is used in the shape data generation unit 200 to optimize the beam hardening correction.
図５は、情報取得部４００の一例を示す図である。本実施形態において、情報取得部４００は、伝播距離取得部４１０と吸収係数設定部４２０から構成される。このうち、伝播距離取得部４１０は、形状データ生成部２００で生成された形状情報ＤＦから、測定物ＳにおけるＸ線の伝播距離ｘを取得するように構成される。ここで、伝播距離ｘは、Ｘ線が測定物Ｓを透過する際にＸ線が伝播する測定物Ｓにおける経路の長さを意味する。従って、伝播距離ｘは、測定物Ｓの形状によって定まる。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the information acquisition unit 400. In the present embodiment, the information acquisition unit 400 includes a propagation distance acquisition unit 410 and an absorption coefficient setting unit 420. Among these, the propagation distance acquisition unit 410 is configured to acquire the X-ray propagation distance x in the measurement object S from the shape information DF generated by the shape data generation unit 200. Here, the propagation distance x means the length of the path in the measuring object S through which the X-ray propagates when the X-ray passes through the measuring object S. Therefore, the propagation distance x is determined by the shape of the measurement object S.
吸収係数設定部４２０は、吸収スペクトル算出部３００により透過Ｘ線のエネルギースペクトルに関する情報として算出された吸収スペクトルに関する情報と、伝播距離取得部４１０により取得されたＸ線の伝播距離ｘとに基づき、測定物Ｓを構成する物質におけるＸ線の伝播距離毎の吸収係数を設定するように構成される。吸収係数設定部４２０により設定されたＸ線の伝播距離毎の吸収係数は、測定物Ｓを構成する物質の吸収係数に関する情報Ｄμとして、情報取得部４００から形状データ生成部２００に供給される。 The absorption coefficient setting unit 420 is based on the information on the absorption spectrum calculated as information on the energy spectrum of transmitted X-rays by the absorption spectrum calculation unit 300 and the X-ray propagation distance x acquired by the propagation distance acquisition unit 410. It is configured to set an absorption coefficient for each X-ray propagation distance in the substance constituting the measurement object S. The absorption coefficient for each X-ray propagation distance set by the absorption coefficient setting unit 420 is supplied from the information acquisition unit 400 to the shape data generation unit 200 as information Dμ regarding the absorption coefficient of the substance constituting the measurement object S.
図６は、吸収係数設定部４２０の一例を示す図である。本実施形態において、吸収係数設定部４２０は、記憶部４２１、相関演算部４２２、選択部４２３から構成される。記憶部４２１は、物質毎にビームハードニング補正に必要とされる情報をルックアップテーブルＬＴとして格納する。即ち、本実施形態において、記憶部４２１は、物質毎に、伝播距離毎の吸収係数に関する情報と、透過Ｘ線のエネルギースペクトルに基づく吸収スペクトルに関する情報と、各物質の種類（構成材料）に関する情報との対応関係を示す情報をルックアップテーブルＬＴとして格納する。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the absorption coefficient setting unit 420. In the present embodiment, the absorption coefficient setting unit 420 includes a storage unit 421, a correlation calculation unit 422, and a selection unit 423. The storage unit 421 stores information required for beam hardening correction for each substance as a lookup table LT. In other words, in the present embodiment, the storage unit 421 has, for each substance, information related to the absorption coefficient for each propagation distance, information related to the absorption spectrum based on the energy spectrum of transmitted X-rays, and information related to the type (component material) of each substance. Is stored as a lookup table LT.
図７は、記憶部４２１に格納されたルックアップテーブルＬＴの一例を示す。本実施形態において、ルックアップテーブルＬＴには、物質の種類（構成材料）に関する情報と、各物質のビームハードニング補正に用いる伝播距離毎の吸収係数に関する情報であるデータＭＸと、各物質の吸収スペクトルに関する情報であるデータＥＤとの対応関係情報が規定される。 FIG. 7 shows an example of the lookup table LT stored in the storage unit 421. In the present embodiment, the lookup table LT includes information on the type of material (constituent material), data MX that is information on the absorption coefficient for each propagation distance used for beam hardening correction of each material, and the absorption of each material. Correspondence information with data ED, which is information relating to the spectrum, is defined.
図７に示す例では、ルックアップテーブルＬＴには、物質の種類に関する情報として、物質Ａおよび物質Ｂなどが規定されている。物質Ａは例えば鉄であり、物質Ｂは例えば鉛である。また、ルックアップテーブルＬＴには、物質Ａの伝播距離毎の吸収係数に関する情報として、複数の吸収係数μA1,μA2,…，μAnからなるデータＭＸＡが規定され、物質Ｂの伝播距離毎の吸収係数に関する情報として、複数の吸収係数μB1,μB2,…，μABからなるデータＭＸＢが規定されている。これらデータＭＸＡ，ＭＸＢを構成する伝播距離毎の吸収係数の意味については後述する。 In the example illustrated in FIG. 7, the lookup table LT defines a substance A, a substance B, and the like as information regarding the type of the substance. The substance A is, for example, iron, and the substance B is, for example, lead. In addition, in the lookup table LT, data MXA including a plurality of absorption coefficients μ A1 , μ A2 ,..., Μ An is defined as information on the absorption coefficient for each propagation distance of the substance A, and each propagation distance of the substance B is defined. As the information regarding the absorption coefficient, data MXB including a plurality of absorption coefficients μ B1 , μ B2 ,..., Μ AB is defined. The meaning of the absorption coefficient for each propagation distance constituting these data MXA and MXB will be described later.
更に、ルックアップテーブルＬＴには、各物質の吸収スペクトルに関する情報として、物質Ａの吸収スペクトルを表すデータＥＤＡと、物質Ｂの吸収スペクトルを表すデータＥＤＢが規定されている。なお、図７に示すルックアップテーブルＬＴには、説明の簡略のため、物質Ａおよび物質Ｂを例として各情報が規定されているが、その物質の種類および数は任意である。 Further, in the lookup table LT, data EDA representing the absorption spectrum of the substance A and data EDB representing the absorption spectrum of the substance B are defined as information relating to the absorption spectrum of each substance. In the lookup table LT shown in FIG. 7, for simplicity of explanation, each piece of information is defined using the substance A and the substance B as an example, but the type and number of the substances are arbitrary.
図８は、ルックアップテーブルＬＴに規定された物質Ａを例として、データＭＸＡを構成する伝播距離毎の吸収係数μA1,μA2,…，μAnの意味を説明するための図である。同図において、縦軸は前述の式（１）における“xμ”を表し、横軸はＸ線の伝播距離ｘを表す。また、曲線（実線）は、ビームハードニングの影響を考慮に入れた場合の前述の式（１）における“xμ”と“x”との対応関係を示す。さらに、直線（点線）は、ビームハードニングの影響がない場合の前述の式（１）における“xμ”と“x”との仮想的な対応関係を示す。同図に曲線で示すように、ビームハードニングの影響により、伝播距離ｘが増加するに従って“xμ”の増加分が減少する傾向を示す。なお、横軸上の伝播距離x1,x2,…,xnは、例えば一定間隔で設定された所定の伝播距離である。 FIG. 8 is a diagram for explaining the meaning of the absorption coefficients μ A1 , μ A2 ,..., Μ An for each propagation distance constituting the data MXA, taking the substance A defined in the lookup table LT as an example. In the figure, the vertical axis represents “xμ” in the above-described equation (1), and the horizontal axis represents the X-ray propagation distance x. A curve (solid line) indicates a correspondence relationship between “xμ” and “x” in the above-described equation (1) when the influence of beam hardening is taken into consideration. Further, a straight line (dotted line) indicates a virtual correspondence relationship between “xμ” and “x” in the above-described equation (1) when there is no influence of beam hardening. As indicated by the curve in FIG. 9, the increase in “xμ” tends to decrease as the propagation distance x increases due to the effect of beam hardening. Note that the propagation distances x 1 , x 2 ,..., X n on the horizontal axis are predetermined propagation distances set at regular intervals, for example.
ビームハードニング補正において図８に曲線で示す“xμ”と“x”との間の対応関係を透過Ｘ線データＤＸに反映させることにより、ビームハードニングが物質Ａの形状情報に与える影響を抑制するように、透過Ｘ線データＤＸを補正することが可能になる。本実施形態では、図８に示す“xμ”と“x”との間の対応関係を表す曲線上の各値のうち、伝播距離毎の減衰量x1μA1,x2μA2,…，xnμAnに対応する吸収係数μA1,μA2,…，μAnがデータＭＸＡとしてルックアップテーブルＬＴに規定される。物質Ｂについても同様に伝播距離毎の吸収係数μB1,μB2,…，μABがデータＭＸＢとしてルックアップテーブルＬＴに規定される。このように、ルックアップテーブルＬＴには、ビームハードニング補正に用いる情報として、各物質の伝播距離毎の吸収係数が規定される。 In beam hardening correction, the correspondence between “xμ” and “x” indicated by the curve in FIG. 8 is reflected in the transmitted X-ray data DX, thereby suppressing the influence of beam hardening on the shape information of the substance A. As described above, the transmission X-ray data DX can be corrected. In the present embodiment, among the values on the curve representing the correspondence between “xμ” and “x” shown in FIG. 8, attenuation amounts x 1 μ A1 , x 2 μ A2,. The absorption coefficients μ A1 , μ A2 ,..., μ An corresponding to x n μ An are defined in the lookup table LT as data MXA. Similarly, for the substance B, the absorption coefficients μ B1 , μ B2 ,..., Μ AB for each propagation distance are defined in the lookup table LT as data MXB. Thus, in the lookup table LT, the absorption coefficient for each propagation distance of each substance is defined as information used for beam hardening correction.
図９は、ルックアップテーブルＬＴに規定されたデータＥＤＡの一例を模式的に示す図である。同図に示すデータＥＤＡは、複数のデータＥＤＡ１〜ＥＤＡｎから構成され、データＥＤＡ１〜ＥＤＡｎのそれぞれが示す分布の縦軸は、前述の式（１）における“μ”を表し、横軸はＸ線のエネルギー値（ｅＶ）の対数値を表す。また、データＥＤＡ１〜ＥＤＡｎのそれぞれは、図８の横軸に示す伝播距離ｘに対応する伝播距離毎の吸収スペクトルを表す。具体的には、データＥＤＡ１は、物質ＡにおけるＸ線の伝播距離がｘ１であるときの吸収スペクトルを表し、データＥＤＡ２は、物質ＡにおけるＸ線の伝播距離がｘ２であるときの吸収スペクトルを表す。以下同様にして、データＥＤＡｎは、物質ＡにおけるＸ線の伝播距離がｘｎであるときの吸収スペクトルを表す。ルックアップデータＬＴに規定された他のデータＥＤＢも同様に、伝播距離毎の吸収スペクトルを表す複数のデータから構成される。 FIG. 9 is a diagram schematically illustrating an example of the data EDA defined in the lookup table LT. The data EDA shown in the figure is composed of a plurality of data EDA1 to EDAn, the vertical axis of the distribution indicated by each of the data EDA1 to EDAn represents “μ” in the above equation (1), and the horizontal axis represents the X-ray. Represents the logarithmic value of the energy value (eV). Each of the data EDA1 to EDAn represents an absorption spectrum for each propagation distance corresponding to the propagation distance x shown on the horizontal axis of FIG. Specifically, data EDA1 represents the absorption spectrum when the propagation distance of the X-ray in substance A is x 1, data EDA2 the absorption spectrum when the propagation distance of the X-ray in substance A is x 2 Represents. In the same manner, data EDAn represents the absorption spectrum when the propagation distance of the X-ray in substance A is x n. Similarly, the other data EDB defined in the lookup data LT is composed of a plurality of data representing an absorption spectrum for each propagation distance.
説明を図６に戻す。相関演算部４２２は、記憶部４２１にルックアップテーブルＬＴとして格納された吸収スペクトルと構成材料との対応関係情報を基に、透過Ｘ線のエネルギースペクトルに対して相関度合いを演算するように構成される。即ち、相関演算部４２２は、記憶部４２１にルックアップテーブルＬＴとして格納された吸収スペクトルに関する情報（データＥＤ）と、検出部４２により検出された透過Ｘ線のエネルギースペクトルから吸収スペクトル算出部３００によって算出される吸収スペクトルとの間の相関度合いを演算する。 Returning to FIG. The correlation calculation unit 422 is configured to calculate the degree of correlation with respect to the energy spectrum of transmitted X-rays based on the correspondence information between the absorption spectrum stored in the storage unit 421 as the lookup table LT and the constituent material. The That is, the correlation calculation unit 422 uses the absorption spectrum calculation unit 300 based on the information (data ED) regarding the absorption spectrum stored as the lookup table LT in the storage unit 421 and the energy spectrum of the transmitted X-ray detected by the detection unit 42. The degree of correlation with the calculated absorption spectrum is calculated.
本実施形態において、「相関度合い」は、記憶部４２１にルックアップテーブルＬＴとして格納された吸収スペクトルの特徴と、検出部４２により検出された透過Ｘ線のエネルギースペクトルから算出される吸収スペクトルの特徴との関連性の度合い、近似度、又は類似度を意味する。例えば、「相関度合い」は、最小二乗法を用いて評価することができる。ただし、この例に限定されることなく、透過Ｘ線のエネルギースペクトルと関連性のある吸収スペクトルを特定することができる限度において、「相関度合い」の意味をどのように定義してもよく、どのような手法を用いて「相関度合い」を評価してもよい。 In the present embodiment, the “correlation degree” is the characteristic of the absorption spectrum calculated from the characteristic of the absorption spectrum stored as the lookup table LT in the storage unit 421 and the energy spectrum of the transmitted X-ray detected by the detection unit 42. This means the degree of relevance, approximation, or similarity. For example, the “correlation degree” can be evaluated using a least square method. However, the present invention is not limited to this example, and the meaning of “degree of correlation” may be defined in any way as long as an absorption spectrum related to the energy spectrum of transmitted X-rays can be specified. The “correlation degree” may be evaluated using such a method.
選択部４２３は、相関演算部４２２により演算された相関度合いに基づいて、記憶部４２１に記憶された吸収係数に関する情報の中から、測定物Ｓを構成する物質の形状情報を生成する際に使用する吸収係数に関する情報を選択するように構成される。即ち、選択部４２３は、相関演算部４２２により演算された相関度合いに基づいてルックアップテーブルＬＴを参照することにより、測定物Ｓを構成する物質の形状情報を生成する際に使用する吸収係数に関する情報を選択するように構成される。 The selection unit 423 is used when generating the shape information of the substance constituting the measurement object S from the information regarding the absorption coefficient stored in the storage unit 421 based on the degree of correlation calculated by the correlation calculation unit 422. It is configured to select information regarding the absorption coefficient to be. That is, the selection unit 423 relates to the absorption coefficient used when generating the shape information of the substance constituting the measurement object S by referring to the lookup table LT based on the degree of correlation calculated by the correlation calculation unit 422. Configured to select information.
本実施形態において、選択部４２３による「選択」は、文言通りの意味に限定されず、測定物Ｓの内部の情報を生成する際に使用する吸収係数に関する情報を取得することを含む広義の意味に解釈される。本実施形態において、「選択」は、例えば、特定(specifying)すること、読み出すこと(retrieving)、指し示すこと(indicating)などの概念を含み、これらの表現に置き換えてもよい。 In the present embodiment, the “selection” by the selection unit 423 is not limited to the literal meaning, but has a broad meaning including obtaining information on an absorption coefficient used when generating information inside the measurement object S. To be interpreted. In the present embodiment, “selection” includes, for example, concepts such as specifying, reading, indicating, etc., and may be replaced with these expressions.
次に、本実施形態に係るＸ線装置１の動作の一例について説明する。
図１０は、本実施形態に係るＸ線装置１の動作の流れを示すフローチャートである。図１０に示すように、Ｘ線装置１は、制御装置５によるキャリブレーション（ステップＳ１０）と、撮像部４１による透過Ｘ線の検出（ステップＳ１１）と、検出部４２による透過Ｘ線のエネルギースペクトルの検出（ステップＳ１２）と、情報処理部１００による処理（ステップＳ１３〜１６）を実行する。
Next, an example of the operation of the X-ray apparatus 1 according to this embodiment will be described.
FIG. 10 is a flowchart showing an operation flow of the X-ray apparatus 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 10, the X-ray apparatus 1 includes a calibration by the control device 5 (step S10), a transmission X-ray detection by the imaging unit 41 (step S11), and a transmission X-ray energy spectrum by the detection unit 42. Detection (step S12) and processing by the information processing unit 100 (steps S13 to 16) are executed.
キャリブレーション（ステップＳ１０）について説明する。本実施形態において、キャリブレーションは、測定物Ｓを透過した透過Ｘ線に基づいて得られる像の寸法の温度による変動分を補正するために実施される。なお、透過Ｘ線に基づいて得られる像の寸法とは、撮像部４１が取得する像の寸法（大きさ）であり、例えば、入射面３３に形成される像の寸法を含む。 Calibration (step S10) will be described. In the present embodiment, the calibration is performed in order to correct the variation due to the temperature of the size of the image obtained based on the transmitted X-ray transmitted through the measurement object S. Note that the size of the image obtained based on the transmitted X-ray is the size (size) of the image acquired by the imaging unit 41 and includes, for example, the size of the image formed on the incident surface 33.
内部空間ＳＰの温度が変化すると、熱変形等に起因してＸ線源２と測定物Ｓと検出部４との間の相対位置が変化し、その結果、透過Ｘ線に基づいて得られる像の寸法が変動する可能性がある。そのような像の寸法の変動を補正する補正値を得るためにキャリブレーションが実行される。本実施形態において、キャリブレーションは必須ではなく、省略してもよい。 When the temperature of the internal space SP changes, the relative position between the X-ray source 2, the measurement object S, and the detection unit 4 changes due to thermal deformation or the like, and as a result, an image obtained based on the transmitted X-rays. The dimensions may vary. Calibration is performed in order to obtain a correction value that corrects such image dimension variation. In the present embodiment, calibration is not essential and may be omitted.
キャリブレーションにおいて、制御装置５は、前述の図２Ｂに示すように、検出部４２を＋Ｘ方向に移動させる。これにより、撮像部４１は、Ｘ線源２から射出されるＸ線ＸＬを検出することが可能になる。 In the calibration, the control device 5 moves the detection unit 42 in the + X direction as shown in FIG. 2B described above. Thereby, the imaging unit 41 can detect the X-ray XL emitted from the X-ray source 2.
キャリブレーションにおいて、テーブル１２に測定物Ｓとは異なる基準部材（図示省略）が保持される。本実施形態において、基準部材は、例えば球体である。基準部材の外形（寸法）は、既知である。基準部材は、熱変形が抑制された物体である。基準部材は、少なくとも測定物Ｓよりも熱変形が抑制された物体である。内部空間ＳＰにおいて温度が変化しても、基準部材の外形（寸法）は、実質的に変化しない。なお、本実施形態では、基準部材の形状は球体に限られない。 In the calibration, a reference member (not shown) different from the measurement object S is held on the table 12. In the present embodiment, the reference member is, for example, a sphere. The external shape (dimension) of the reference member is known. The reference member is an object in which thermal deformation is suppressed. The reference member is an object in which thermal deformation is suppressed at least as compared with the measurement object S. Even if the temperature changes in the internal space SP, the outer shape (size) of the reference member does not substantially change. In the present embodiment, the shape of the reference member is not limited to a sphere.
制御装置５は、計測システム２８でステージ９の位置を計測しつつ、駆動システム１０を制御して、基準部材を保持したステージ９の位置を調整する。制御装置５は、基準位置Ｐｒに基準部材が配置されるように、ステージ９の位置を調整する。 The control device 5 controls the drive system 10 while measuring the position of the stage 9 with the measurement system 28, and adjusts the position of the stage 9 holding the reference member. The control device 5 adjusts the position of the stage 9 so that the reference member is arranged at the reference position Pr.
制御装置５は、Ｘ線源２からＸ線を射出させる。Ｘ線源２から発生したＸ線ＸＬは、基準部材に照射される。所定温度Ｔａにおいて、基準部材にＸ線源２からのＸ線ＸＬが照射されると、その基準部材に照射されたＸ線ＸＬは、基準部材を透過する。基準部材を透過した透過Ｘ線は、撮像部４１の入射面３３に入射する。撮像部４１は、基準部材を透過した透過Ｘ線を検出する。所定温度Ｔａにおいて、撮像部４１は、基準部材を透過した透過Ｘ線に基づいて得られた基準部材の像を検出する。本実施形態において、所定温度Ｔａにおいて得られる基準部材の像の寸法（大きさ）は、寸法Ｗａである。 The control device 5 emits X-rays from the X-ray source 2. X-ray XL generated from the X-ray source 2 is applied to the reference member. When the reference member is irradiated with the X-ray XL from the X-ray source 2 at the predetermined temperature Ta, the X-ray XL irradiated to the reference member passes through the reference member. The transmitted X-ray transmitted through the reference member is incident on the incident surface 33 of the imaging unit 41. The imaging unit 41 detects transmitted X-rays that have passed through the reference member. At a predetermined temperature Ta, the imaging unit 41 detects an image of the reference member obtained based on transmitted X-rays that have passed through the reference member. In the present embodiment, the dimension (size) of the image of the reference member obtained at the predetermined temperature Ta is the dimension Wa.
また、内部空間ＳＰが基準温度（理想温度、目標温度）Ｔｒである場合、基準位置Ｐｒに配置されている基準部材Ｒに照射されたＸ線ＸＬに基づいて撮像部４１が取得する像の寸法は、基準寸法Ｗｒとなることが事前に把握されている。温度Ｔａにおいて得られた寸法Ｗａと基準温度Ｔｒにおける基準寸法Ｗｒとの関係に基づいて、像の寸法の温度による変動分を補正することができる。本実施形態において、例えば、透過Ｘ線に基づいて得られる像の寸法の温度による変動分を補正する補正値は、Ｗｒ／Ｗａである。 When the internal space SP is the reference temperature (ideal temperature, target temperature) Tr, the size of the image acquired by the imaging unit 41 based on the X-ray XL irradiated to the reference member R arranged at the reference position Pr. Is previously determined to be the reference dimension Wr. Based on the relationship between the dimension Wa obtained at the temperature Ta and the reference dimension Wr at the reference temperature Tr, the variation of the image dimension due to the temperature can be corrected. In the present embodiment, for example, the correction value for correcting the variation due to the temperature of the size of the image obtained based on the transmitted X-ray is Wr / Wa.
制御装置５は、後述の測定物Ｓの内部に関する情報を取得するための処理において、例えば、所定温度Ｔａにおいて得られた測定物Ｓの像の寸法がＷｓである場合、その寸法Ｗｓに、補正値であるＷｒ／Ｗａを乗ずる。すなわち、制御装置５は、演算Ｗｓ×（Ｗｒ／Ｗａ）を実行する。これにより、内部空間ＳＰの実際の温度が所定温度Ｔａの場合でも、基準温度Ｔｒにおける測定物Ｓの像（像の寸法）を算出することができる。 In the process for acquiring information related to the inside of the measurement object S, which will be described later, for example, when the dimension of the image of the measurement object S obtained at the predetermined temperature Ta is Ws, the control device 5 corrects the dimension Ws. Multiply the value Wr / Wa. That is, the control device 5 executes the calculation Ws × (Wr / Wa). Thereby, even when the actual temperature of the internal space SP is the predetermined temperature Ta, it is possible to calculate an image (image size) of the measuring object S at the reference temperature Tr.
上述のキャリブレーションに続いて、制御装置５は、測定物Ｓを透過した透過Ｘ線の検出を実行する（ステップＳ１１）。図１１は、透過Ｘ線の検出の一例を説明するための模式図である。図１１に示すように、透過Ｘ線の検出において、テーブル１２には、上述の基準部材に代えて、測定物Ｓが保持される。制御装置５は、回転移動機構３を制御して、測定物ＳをＸ線源２と撮像部４１との間に配置する。 Following the calibration described above, the control device 5 detects transmitted X-rays that have passed through the measurement object S (step S11). FIG. 11 is a schematic diagram for explaining an example of detection of transmitted X-rays. As shown in FIG. 11, in the detection of transmitted X-rays, the table 12 holds a measurement object S instead of the above-described reference member. The control device 5 controls the rotational movement mechanism 3 to place the measurement object S between the X-ray source 2 and the imaging unit 41.
制御装置５は、計測システム２８でステージ９の位置を計測しつつ、駆動システム１０を制御して、測定物Ｓを保持したステージ９の位置を調整する。 The control device 5 controls the drive system 10 while measuring the position of the stage 9 with the measurement system 28, and adjusts the position of the stage 9 holding the measurement object S.
制御装置５は、Ｘ線源２からＸ線ＸＬを発生させる。Ｘ線源２から発生したＸ線ＸＬの少なくとも一部は、測定物Ｓに照射される。測定物ＳにＸ線源２からのＸ線ＸＬが照射されると、その測定物Ｓに照射されたＸ線ＸＬの少なくとも一部は、測定物Ｓを透過する。測定物Ｓを透過した透過Ｘ線は、撮像部４１の入射面３３に入射する。撮像部４１は、測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を検出する。撮像部４１の検出結果は制御装置５に出力される。本実施形態において、撮像部４１の検出結果は、前述のＸ線吸収データＤＸである。 The control device 5 generates an X-ray XL from the X-ray source 2. At least a part of the X-ray XL generated from the X-ray source 2 is irradiated to the measurement object S. When the measurement object S is irradiated with the X-ray XL from the X-ray source 2, at least a part of the X-ray XL irradiated to the measurement object S transmits the measurement object S. The transmitted X-rays that have passed through the measurement object S enter the incident surface 33 of the imaging unit 41. The imaging unit 41 detects transmitted X-rays that have passed through the measurement object S. The detection result of the imaging unit 41 is output to the control device 5. In the present embodiment, the detection result of the imaging unit 41 is the aforementioned X-ray absorption data DX.
本実施形態において、制御装置５は、複数の異なるＸ線の測定物Ｓへの照射方向で、Ｘ線吸収データＤＸを取得する。そのため、テーブル１２を所定角度回転して、その都度撮像部４１からＸ線吸収データＤＸを取得する。また、測定領域が今回の照射領域以外にも設定されている場合、制御装置５は、測定物ＳにおけるＸ線源２からのＸ線ＸＬの照射領域を変えるために、測定物Ｓの位置を変えながら、その測定物ＳにＸ線源２からのＸ線ＸＬを照射する。すなわち、制御装置５は、複数の測定物Ｓの位置ごとで、測定物ＳにＸ線源２からのＸ線ＸＬを照射し、その測定物Ｓを透過した透過Ｘ線を、撮像部４１で検出する。その領域についても、Ｘ線の測定物Ｓへの照射方向を順次変えながら、同一照射領域に対して、複数のＸ線照射方向からのＸ線吸収データＤＸを取得する。 In the present embodiment, the control device 5 acquires X-ray absorption data DX in the irradiation direction of the measurement object S with a plurality of different X-rays. Therefore, the table 12 is rotated by a predetermined angle, and X-ray absorption data DX is acquired from the imaging unit 41 each time. When the measurement region is set other than the current irradiation region, the control device 5 changes the position of the measurement object S in order to change the irradiation region of the X-ray XL from the X-ray source 2 in the measurement object S. The X-ray XL from the X-ray source 2 is irradiated to the measurement object S while changing. That is, the control device 5 irradiates the measurement object S with the X-ray XL from the X-ray source 2 at each position of the plurality of measurement objects S, and transmits the transmitted X-rays transmitted through the measurement object S by the imaging unit 41. To detect. Also for the region, X-ray absorption data DX from a plurality of X-ray irradiation directions are acquired for the same irradiation region while sequentially changing the irradiation direction of the X-ray measurement object S.
図１２Ａ及び図１２Ｂは、回転するテーブル１２上の測定物Ｓを透過した透過Ｘ線から撮像部４１によりＸ線吸収データＤＸを取得する動作を説明するための図である。図１２Ａは、Ｘ線吸収データＤＸを得るときの測定物ＳとＸ線源２と撮像部４１との相対的位置関係を示す図である。図１２Ｂは、撮像部４１により得られるＸ線吸収データＤＸの意味を説明するための図である。 12A and 12B are diagrams for explaining an operation of acquiring X-ray absorption data DX by the imaging unit 41 from transmitted X-rays transmitted through the measuring object S on the rotating table 12. FIG. 12A is a diagram illustrating a relative positional relationship among the measurement object S, the X-ray source 2, and the imaging unit 41 when the X-ray absorption data DX is obtained. FIG. 12B is a diagram for explaining the meaning of the X-ray absorption data DX obtained by the imaging unit 41.
前述したように、撮像部４１による透過Ｘ線の検出において、テーブル１２上の測定物Ｓが回転される。換言すれば、図１２Ａに示すように、測定物Ｓを基準として相対的にＸ線源２及び撮像部４１が測定物Ｓの周囲を移動する。図１２Ａにおいて、Ｘ線源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ及び検出部４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃは、テーブル１２上の測定物Ｓが反時計方向に回転することによりＸ線源２及び検出部４１が相対的に測定物Ｓの周囲を時計方向に移動する様子を表している。 As described above, in the detection of transmitted X-rays by the imaging unit 41, the measurement object S on the table 12 is rotated. In other words, as shown in FIG. 12A, the X-ray source 2 and the imaging unit 41 move around the measurement object S relative to the measurement object S. In FIG. 12A, the X-ray sources 2A, 2B, and 2C and the detection units 41A, 41B, and 41C are such that the X-ray source 2 and the detection unit 41 are relatively moved when the measurement object S on the table 12 rotates counterclockwise. A state in which the periphery of the measurement object S moves clockwise is shown.
図１２Ａに示すように、テーブル１２上の測定物Ｓが回転することにより、測定物Ｓに多方向からＸ線が照射され、各照射方向からの透過Ｘ線が撮像部４１により検出される。そして、撮像部４１は、Ｘ線の各照射方向に対応したＸ線ＸＬの減衰量τを表すＸ線吸収データＤＸを取得する。 As shown in FIG. 12A, when the measurement object S on the table 12 rotates, the measurement object S is irradiated with X-rays from multiple directions, and transmitted X-rays from each irradiation direction are detected by the imaging unit 41. And the imaging part 41 acquires the X-ray absorption data DX showing the attenuation amount (tau) of X-ray XL corresponding to each irradiation direction of X-ray | X_line.
図１２Ｂに示すパターンＰＤＸＡは、図１２Ａにおいて、Ｘ線源２及び撮像部４１がＸ線源２Ａ及び撮像部４１Ａの位置にいるときに検出されたＸ線吸収データＤＸから得られる。このパターンＰＤＸＡは、Ｘ線源２及び撮像部４１がＸ線源２Ａ及び撮像部４１Ａの位置に存在するときのＸ線ＸＬの減衰量τを与える伝播経路上の吸収係数μの分布を表している。図１２Ｂに示すパターンＰＴＢ，ＰＴＣも同様である。図１２Ａ及び図１２Ｂは、説明の便宜上、一例として、３方向から測定物ＳにＸ線を照射したときのＸ線吸収データＤＸから得られるパターンＰＤＸＡ，ＰＤＸＢ，ＰＤＸＣを示すが、Ｘ線の照射方向の数は、この例に限定されない。 The pattern PDXA shown in FIG. 12B is obtained from the X-ray absorption data DX detected when the X-ray source 2 and the imaging unit 41 are at the positions of the X-ray source 2A and the imaging unit 41A in FIG. 12A. This pattern PDXA represents the distribution of the absorption coefficient μ on the propagation path that gives the attenuation amount τ of the X-ray XL when the X-ray source 2 and the imaging unit 41 are present at the positions of the X-ray source 2A and the imaging unit 41A. Yes. The same applies to the patterns PTB and PTC shown in FIG. 12B. 12A and 12B show, as an example, patterns PDXA, PDXB, and PDXC obtained from X-ray absorption data DX when X-rays are irradiated on the measuring object S from three directions for convenience of explanation. The number of directions is not limited to this example.
制御装置５は、撮像部４１により得られたＸ線吸収データＤＸをパラレル形式に変換して記憶部１０１に格納する。本実施形態において、Ｘ線吸収データＤＸは、後述の情報処理部１００において測定物Ｓを構成する物質の形状情報ＤＦを生成するためのデータとして用いられる。例えば、Ｘ線吸収データＤＸは、後述の情報処理部１００において、逆投影法を用いて測定物Ｓの断層画像を再構築するためのデータとして用いられる。 The control device 5 converts the X-ray absorption data DX obtained by the imaging unit 41 into a parallel format and stores it in the storage unit 101. In the present embodiment, the X-ray absorption data DX is used as data for generating the shape information DF of the substance constituting the measurement object S in the information processing unit 100 described later. For example, the X-ray absorption data DX is used as data for reconstructing a tomographic image of the measurement object S using the back projection method in the information processing unit 100 described later.
上述の透過Ｘ線の検出に続いて、制御装置５は、透過Ｘ線のスペクトルの検出を実行する（ステップＳ１２）。本実施形態において、透過Ｘ線のスペクトルの検出を実行する場合、制御装置５は、図２Ａに示すように、検出部４２を、−Ｘ方向に移動させる。即ち、制御装置５は、検出部４２を、Ｘ線ＸＬの伝播経路上の位置であって、撮像部４１よりも−Ｚ側の所定位置に移動させる。これにより、検出部４２は、測定物Ｓを透過した透過Ｘ線のスペクトルを検出することが可能になる。 Following the above-described detection of transmitted X-rays, the control device 5 detects the spectrum of transmitted X-rays (step S12). In the present embodiment, when detecting the transmission X-ray spectrum, the control device 5 moves the detection unit 42 in the −X direction as illustrated in FIG. 2A. That is, the control device 5 moves the detection unit 42 to a predetermined position on the −Z side with respect to the imaging unit 41 on the X-ray XL propagation path. Thereby, the detection unit 42 can detect the spectrum of transmitted X-rays that have passed through the measurement object S.
また、本実施形態において、検出部４２により透過Ｘ線のスペクトルを検出する場合、制御装置５は、測定物Ｓを保持したテーブル１２の回転を停止させる。即ち、制御装置５は、測定物Ｓに対するＸ線ＸＬの照射方向を固定する。ただし、この例に限定されず、制御装置５は、測定物Ｓを保持したテーブル１２を回転させてもよい。この場合、多方向からＸ線が測定物Ｓに照射され、Ｘ線の照射方向に応じた複数のスペクトルが積算される。この積算された複数のスペクトルをエネルギー値毎に平均化することにより、安定的にＸ線のスペクトルを検出することができる。 Further, in the present embodiment, when the transmitted X-ray spectrum is detected by the detection unit 42, the control device 5 stops the rotation of the table 12 holding the measurement object S. That is, the control device 5 fixes the irradiation direction of the X-ray XL with respect to the measurement object S. However, the present invention is not limited to this example, and the control device 5 may rotate the table 12 holding the measurement object S. In this case, X-rays are irradiated onto the measuring object S from multiple directions, and a plurality of spectra corresponding to the X-ray irradiation directions are integrated. By averaging the plurality of integrated spectra for each energy value, an X-ray spectrum can be stably detected.
本実施形態において、制御装置５は、テーブル１２の回転を停止させた状態で、Ｘ線源２からＸ線ＸＬを発生させる。Ｘ線源２から発生したＸ線ＸＬの少なくとも一部は、測定物Ｓに照射される。測定物ＳにＸ線源２からＸ線ＸＬが照射されると、その測定物Ｓに照射されたＸ線ＸＬの少なくとも一部は、測定物Ｓを透過する。測定物Ｓを透過した透過Ｘ線は、検出部４２の入射面３３Ｓに入射する。検出部４２は、透過Ｘ線をＸ線のエネルギー値毎に分解してエネルギースペクトルを検出する。そして、検出部４２は、エネルギースペクトルの検出結果としてＸ線スペクトルデータＤＳを制御装置５に出力する。制御装置５は、Ｘ線スペクトルデータＤＳを記憶部１０１に格納する。 In the present embodiment, the control device 5 generates the X-ray XL from the X-ray source 2 while the rotation of the table 12 is stopped. At least a part of the X-ray XL generated from the X-ray source 2 is irradiated to the measurement object S. When the measurement object S is irradiated with the X-ray XL from the X-ray source 2, at least a part of the X-ray XL irradiated to the measurement object S transmits the measurement object S. The transmitted X-ray transmitted through the measurement object S is incident on the incident surface 33S of the detection unit 42. The detector 42 decomposes the transmitted X-rays for each X-ray energy value and detects an energy spectrum. Then, the detector 42 outputs the X-ray spectrum data DS to the control device 5 as the energy spectrum detection result. The control device 5 stores the X-ray spectrum data DS in the storage unit 101.
上述のＸ線スペクトルの検出に続いて、制御装置５は、測定物ＳにおけるＸ線の伝播距離ｘを取得するための処理を実行する（ステップＳ１３）。概略的には、この処理では、透過Ｘ線データＤＸから測定物Ｓを構成する物質の形状方法が生成され、この形状情報から把握される測定物Ｓを構成する物質の外形から、情報取得部４００を構成する後述の伝播距離取得部４１０において、測定物ＳにおけるＸ線の伝播距離ｘが取得される。 Following the above-described detection of the X-ray spectrum, the control device 5 executes a process for acquiring the X-ray propagation distance x in the measurement object S (step S13). Schematically, in this process, a shape method of the substance constituting the measurement object S is generated from the transmission X-ray data DX, and the information acquisition unit is obtained from the outline of the substance constituting the measurement object S grasped from the shape information. In a later-described propagation distance acquisition unit 410 constituting 400, an X-ray propagation distance x in the measurement object S is acquired.
具体的には、制御装置５を構成する形状データ生成部２００は、記憶部１０１に格納された透過Ｘ線データＤＸを読み出し、この透過Ｘ線データＤＸから逆投影法を用いて測定物Ｓを構成する物質の形状情報ＤＦを生成する。形状データ生成部２００は、形状情報ＤＦを生成する際に、ビームハードニング補正を実施する。この段階のビームハードニング補正では、ビームハードニングの影響を表す伝播距離毎の吸収係数として暫定的なデフォルトの伝播距離毎の吸収係数が用いられる。 Specifically, the shape data generation unit 200 configuring the control device 5 reads the transmission X-ray data DX stored in the storage unit 101, and uses the back projection method to extract the measurement object S from the transmission X-ray data DX. The shape information DF of the constituent material is generated. The shape data generation unit 200 performs beam hardening correction when generating the shape information DF. In this stage of beam hardening correction, a provisional default absorption coefficient for each propagation distance is used as an absorption coefficient for each propagation distance representing the effect of beam hardening.
図１３は、形状情報ＤＦを生成する際のビームハードニング補正で用いられるデフォルトの伝播距離毎の吸収係数に基づく前述の式（１）における“xμ”と“x”との対応関係（曲線Ｌ１）を示す。図１３に示すように、デフォルトの伝播距離毎の吸収係数に基づく曲線Ｌ１は、ビームハードニングにより吸収係数が減少する傾向を定性的に表している。しかしながら、デフォルトの伝播距離毎の吸収係数は物質の種類に関係なく設定されるため、デフォルトの伝播距離毎の吸収係数に基づく曲線Ｌ１は、物質の種類に応じて適正化されていない。なお、曲線Ｌ２は、後述の吸収係数設定部４２０により設定される適正化された伝播距離毎の吸収係数に基づく。 FIG. 13 shows a correspondence relationship (curve L1) between “xμ” and “x” in the above equation (1) based on the absorption coefficient for each default propagation distance used in the beam hardening correction when generating the shape information DF. ). As shown in FIG. 13, a curve L1 based on the absorption coefficient for each default propagation distance qualitatively represents the tendency of the absorption coefficient to decrease due to beam hardening. However, since the default absorption coefficient for each propagation distance is set regardless of the type of substance, the curve L1 based on the absorption coefficient for each default propagation distance is not optimized according to the type of substance. The curve L2 is based on the absorption coefficient for each propagation distance that is set by the absorption coefficient setting unit 420 described later.
図１４Ａは、形状情報ＤＦから得られる測定物Ｓの内部の画像の一例を示す。この画像において、円形を呈する部分が測定物Ｓの断面を表している。形状情報ＤＦを生成する際のビームハードニング補正では、暫定的なデフォルトの伝播距離毎の吸収係数が使用されるので、形状情報ＤＦは、ビームハードニングの影響を依然として含んでいる可能性がある。このため、図１４Ａに例示するように、形状情報ＤＦから得られる画像の品質は必ずしも十分ではない。 FIG. 14A shows an example of an image inside the measuring object S obtained from the shape information DF. In this image, a circular portion represents a cross section of the measurement object S. In the beam hardening correction when generating the shape information DF, the provisional default absorption coefficient for each propagation distance is used, so the shape information DF may still include the effect of beam hardening. . For this reason, as illustrated in FIG. 14A, the quality of the image obtained from the shape information DF is not necessarily sufficient.
しかしながら、この段階では、形状情報ＤＦの品質は、測定物Ｓの外形からＸ線の伝播距離ｘを取得することができる程度の品質であればよく、必ずしも高い品質は要求されない。従って、本実施形態において、形状情報ＤＦは、測定物ＳにおけるＸ線の伝播距離ｘを把握できる限度において、ビームハードニングの影響を含んでもよい。 However, at this stage, the quality of the shape information DF only needs to be high enough to obtain the X-ray propagation distance x from the outer shape of the measurement object S, and high quality is not necessarily required. Therefore, in the present embodiment, the shape information DF may include the influence of beam hardening as long as the propagation distance x of the X-ray in the measurement object S can be grasped.
続いて、制御装置５を構成する吸収スペクトル算出部３００は、Ｘ線スペクトルデータＤＳから透過Ｘ線の吸収スペクトルxμ(E)を算出する（ステップＳ１４）。ここで、吸収スペクトルxμ(E)は、前述の式（１）における“xμ”に相当する量をＸ線のエネルギー値毎に表した分布である。即ち、吸収スペクトル算出部３００は、透過Ｘ線の吸収スペクトルxμ(E)として、前述の式（１）から、Ｘ線のエネルギー毎に“xμ”に相当する“ln(I0/I)”を算出する。ここで、Ｉ０は、測定物Ｓに照射される単位面積あたりのＸ線の強度であり、Ｉは測定物Ｓを透過した単位面積あたりの透過Ｘ線の強度である。 Subsequently, the absorption spectrum calculation unit 300 constituting the control device 5 calculates an absorption spectrum xμ (E) of transmitted X-rays from the X-ray spectrum data DS (step S14). Here, the absorption spectrum xμ (E) is a distribution in which an amount corresponding to “xμ” in the above-described equation (1) is represented for each energy value of X-rays. In other words, the absorption spectrum calculation unit 300 obtains “ln (I 0 / I)” corresponding to “xμ” for each X-ray energy from the above equation (1) as the transmission X-ray absorption spectrum xμ (E). Is calculated. Here, I 0 is the intensity of X-rays per unit area irradiated on the measuring object S, and I is the intensity of transmitted X-rays per unit area that has passed through the measuring object S.
続いて、制御装置５を構成する情報取得部４００は、測定物Ｓを構成する物質に関する情報として、ビームハードニング補正で用いられる適正化された伝播距離毎の吸収係数を取得する（ステップＳ１５）。具体的には、まず、情報取得部４００を構成する伝播距離取得部４１０は、前述の形状データ生成部２００で生成された形状情報ＤＦから、前述の吸収スペクトル算出部３００により吸収スペクトルxμ(E)を算出したときの透過Ｘ線の伝播距離ｘを取得する。 Subsequently, the information acquisition unit 400 constituting the control device 5 obtains an optimized absorption coefficient for each propagation distance used in the beam hardening correction as information on the substance constituting the measurement object S (step S15). . Specifically, first, the propagation distance acquisition unit 410 constituting the information acquisition unit 400 uses the above-described absorption spectrum calculation unit 300 to calculate the absorption spectrum xμ (E) from the shape information DF generated by the above-described shape data generation unit 200. ) Is obtained as a transmission distance x of transmitted X-rays.
続いて、吸収係数設定部４２０は、吸収スペクトル算出部３００により算出された吸収スペクトルxμ(E)に関する情報と、伝播距離取得部４１０により取得されたＸ線の伝播距離ｘとに基づき、測定物Ｓを構成する物質におけるＸ線の伝播距離毎の吸収係数を設定する。具体的には、吸収係数設定部４２０を構成する相関演算部４２２は、吸収スペクトル算出部３００により算出された吸収スペクトルxμ(E)を、伝播距離取得部４１０により取得されたＸ線の伝播距離ｘで除算することにより、吸収スペクトルμ(E)を生成する。 Subsequently, the absorption coefficient setting unit 420 is based on the information on the absorption spectrum xμ (E) calculated by the absorption spectrum calculation unit 300 and the X-ray propagation distance x acquired by the propagation distance acquisition unit 410. The absorption coefficient for each X-ray propagation distance in the substance constituting S is set. Specifically, the correlation calculation unit 422 constituting the absorption coefficient setting unit 420 uses the absorption spectrum xμ (E) calculated by the absorption spectrum calculation unit 300 as the X-ray propagation distance acquired by the propagation distance acquisition unit 410. An absorption spectrum μ (E) is generated by dividing by x.
続いて、相関演算部４２２は、記憶部４２１に格納された図７のルックアップテーブルＬＴに規定された情報と吸収スペクトルμ(E)との相関度合いを演算する。即ち、相関演算部４２２は、ルックアップテーブルＬＴに規定されたデータＥＤのうち、伝播距離取得部４１０により取得されたＸ線の伝播距離ｘに相当する伝播距離での各物質の吸収スペクトルのデータＥＤを対象として、吸収スペクトルμ(E)との相関度合いを演算する。例えば、伝播距離取得部４１０により取得されたＸ線の伝播距離ｘが“x1”であれば、相関演算部４２２は、図７に示すルックアップテーブルＬＴに規定された伝播距離“x1”でのデータＥＤＡ１およびデータＥＤＢ１を相関演算の対象とする。そして、相関演算部４２２は、データＥＤＡ１で表される吸収スペクトルと吸収スペクトルμ(E)との間の相関度合いと、データＥＤＢ１で表される吸収スペクトルと吸収スペクトルμ(E)との間の相関度合いをそれぞれ演算する。 Subsequently, the correlation calculation unit 422 calculates the degree of correlation between the information defined in the look-up table LT stored in the storage unit 421 and the absorption spectrum μ (E) . That is, the correlation calculation unit 422 is the absorption spectrum data of each substance at the propagation distance corresponding to the X-ray propagation distance x acquired by the propagation distance acquisition unit 410 among the data ED defined in the lookup table LT. The degree of correlation with the absorption spectrum μ (E) is calculated for ED. For example, if the X-ray propagation distance x acquired by the propagation distance acquisition unit 410 is “x 1 ”, the correlation calculation unit 422 transmits the propagation distance “x 1 ” defined in the lookup table LT shown in FIG. The data EDA1 and the data EDB1 in FIG. Then, correlation calculation section 422, between the degree of correlation between the absorption spectrum shown by the data EDA1 the absorption spectrum mu (E), the absorption spectrum shown by the data EDB1 the absorption spectrum mu and (E) Each correlation degree is calculated.
続いて、吸収係数設定部４２０を構成する選択部４２３は、相関演算部４２２で演算された相関度合いのうち、最大の相関度合いを与えるデータＥＤと対応関係を有する吸収係数に関するデータＭＸを選択する。例えば、データＥＤＡ１で表される吸収スペクトルと吸収スペクトルμ(E)との間の相関度合いが最も高ければ、選択部４２３は、データＥＤＡ１と対応関係を有する物質ＡのデータＭＸＡを選択する。そして、選択部４２３は、データＭＸＡを構成する伝播距離毎の吸収係数μA1,μA2,…，μAnを、測定物Ｓを構成する物質の吸収係数に関する情報Ｄμとして設定する。このことは、測定物Ｓを構成する物質が、ルックアップテーブルＬＴにおいてデータＭＸＡと対応関係を有する物質Ａとして推定されたことを意味する。 Subsequently, the selection unit 423 constituting the absorption coefficient setting unit 420 selects the data MX related to the absorption coefficient having a correspondence relationship with the data ED that gives the maximum correlation degree among the correlation degrees calculated by the correlation calculation unit 422. . For example, if the degree of correlation between the absorption spectrum represented by the data EDA1 and the absorption spectrum μ (E) is the highest, the selection unit 423 selects the data MXA of the substance A that has a corresponding relationship with the data EDA1. Then, the selection unit 423 sets the absorption coefficients μ A1 , μ A2 ,..., Μ An for each propagation distance constituting the data MXA as information Dμ regarding the absorption coefficient of the substance constituting the measurement object S. This means that the substance constituting the measurement object S is estimated as the substance A having a corresponding relationship with the data MXA in the lookup table LT.
図１３に示す曲線Ｌ２は、測定物Ｓを構成する物質の吸収係数に関する情報Ｄμとして設定された物質Ａの伝播距離毎の吸収係数μA1,μA2,…，μAnに基づいており、前述の図８に示すデータＭＸＡを表す曲線に相当する。吸収係数設定部４２０により設定された伝播距離毎の吸収係数に基づく曲線Ｌ２は、デフォルトの吸収係数に基づく曲線Ｌ１とは異なり、測定物Ｓを構成する物質固有の伝播距離毎の吸収係数に基づいている。 A curve L2 shown in FIG. 13 is based on the absorption coefficients μ A1 , μ A2 ,..., Μ An for each propagation distance of the substance A set as information Dμ regarding the absorption coefficient of the substance constituting the measurement object S. 8 corresponds to a curve representing the data MXA shown in FIG. The curve L2 based on the absorption coefficient for each propagation distance set by the absorption coefficient setting unit 420 is different from the curve L1 based on the default absorption coefficient, and is based on the absorption coefficient for each propagation distance specific to the substance constituting the measurement object S. ing.
続いて、形状データ生成部２００は、物質の吸収係数に関する情報Ｄμとして設定された伝播距離毎の吸収係数μA1,μA2,…，μAnを用いてビームハードニング補正を行うことにより、透過Ｘ線データＤＸから形状情報ＤＦＦを生成する。この場合、測定物Ｓを構成する物質Ａと対応関係を有する伝播距離毎の吸収係数μA1,μA2,…，μAnを用いるので、ビームハードニング補正が適正化される。従って、暫定的なデフォルトの伝播距離毎の吸収係数が適用された前述の形状情報ＤＦに比較して、形状情報ＤＦＦにおけるビームハードニングの影響は有効に抑制され、形状情報ＤＦＦから得られる画像の品質が改善され得る。 Subsequently, the shape data generation unit 200 performs the beam hardening correction using the absorption coefficients μ A1 , μ A2 ,..., Μ An for each propagation distance set as the information Dμ regarding the absorption coefficient of the substance, thereby transmitting the data. Shape information DFF is generated from the X-ray data DX. In this case, since the absorption coefficients μ A1 , μ A2 ,..., Μ An for each propagation distance corresponding to the substance A constituting the measurement object S are used, the beam hardening correction is optimized. Therefore, compared with the above-described shape information DF to which the provisional default absorption coefficient for each propagation distance is applied, the influence of beam hardening in the shape information DFF is effectively suppressed, and the image obtained from the shape information DFF Quality can be improved.
図１４Ｂに、形状情報ＤＦＦから得られる測定物Ｓの内部の画像の一例を示す。同図の例に示すように、形状情報ＤＦから得られる前述の図１４Ａに示す例に比較して、形状情報ＤＦＦから得られる画像の品質が改善され、画像の精度が向上していることが分かる。 FIG. 14B shows an example of an image inside the measuring object S obtained from the shape information DFF. As shown in the example of the figure, compared with the example shown in FIG. 14A obtained from the shape information DF, the quality of the image obtained from the shape information DFF is improved, and the accuracy of the image is improved. I understand.
以上説明したように、本実施形態によれば、測定物Ｓを構成する物質の種類が未知であっても、その物質の種類に関する情報として、その物質の吸収係数に関する情報を得ることができる。
また、本実施形態によれば、測定物Ｓを構成する物質の種類に関する情報を取得することができるでの、ビームハードニング補正を適正化することができるとともに、ビームハードニング補正を自動化することができる。
また、本実施形態によれば、Ｘ線装置１が、測定物Ｓの内部の画像情報を取得する機能に加えて、物質の種類に関する情報を取得する機能を備えたので、物質の種類を特定するための装置を別途備える必要がない。
As described above, according to the present embodiment, even if the type of a substance constituting the measurement object S is unknown, information about the absorption coefficient of the substance can be obtained as information about the type of the substance.
In addition, according to the present embodiment, it is possible to acquire information on the types of substances constituting the measurement object S, so that beam hardening correction can be optimized and beam hardening correction can be automated. Can do.
In addition, according to the present embodiment, the X-ray apparatus 1 has a function of acquiring information on the type of substance in addition to a function of acquiring image information inside the measurement object S, so that the type of substance is specified. There is no need to provide a separate device for this purpose.
更に、本実施形態によれば、ビームハードニング補正を適正化することができるので、測定物Ｓを構成する物質の形状情報の品質を改善することができ、その物質の形状（例えば寸法）を精度よく測定することが可能になる。
従って、本実施形態によれば、透過Ｘ線の検出値から測定物Ｓの形状情報を取得するための一連の処理を自動化することができ、偽像の少ない高精細な画像を短時間で得ることができる。
Furthermore, according to the present embodiment, since beam hardening correction can be optimized, the quality of the shape information of the substance constituting the measurement object S can be improved, and the shape (for example, dimension) of the substance can be changed. It becomes possible to measure with high accuracy.
Therefore, according to this embodiment, a series of processes for acquiring the shape information of the measurement object S from the detected value of the transmitted X-ray can be automated, and a high-definition image with few false images can be obtained in a short time. be able to.
なお、上述の実施形態において、情報処理部１００を構成する形状データ生成部２００、吸収スペクトル算出部３００、情報取得部４００の各機能は、ソフトウェアによって実現されてもよく、ハードウェアによって実現されてもよく、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。 In the above-described embodiment, the functions of the shape data generation unit 200, the absorption spectrum calculation unit 300, and the information acquisition unit 400 that configure the information processing unit 100 may be realized by software or hardware. Alternatively, it may be realized by a combination of software and hardware.
（変形例）
前述の図７に示すルックアップテーブルＬＴは、伝播距離毎の吸収係数のデータＭＸを備えるが、このデータＭＸを構成する伝播距離毎の吸収係数は伝播距離ｘの関数ｆ（ｘ）により表されてもよい。図１５は、図７に示すデータＭＸとして規定された伝播距離毎の吸収係数が関数ｆ（ｘ）により表されたルックアップテーブルＬＴ２の一例を示す。このルックアップテーブルＬＴ２の他の構成は、図７に示すルックアップテーブルＬＴと同様である。
(Modification)
The lookup table LT shown in FIG. 7 includes the absorption coefficient data MX for each propagation distance. The absorption coefficient for each propagation distance constituting the data MX is expressed by a function f (x) of the propagation distance x. May be. FIG. 15 shows an example of a lookup table LT2 in which the absorption coefficient for each propagation distance defined as the data MX shown in FIG. 7 is represented by a function f (x). The other configuration of the lookup table LT2 is the same as that of the lookup table LT shown in FIG.
図１５に示すルックアップテーブルＬＴ２おいて、関数ｆＡ（ｘ）は、図７に示す物質Ａに関する伝播距離毎の吸収係数μA1,μA2,…，μAnと図８に示す伝播距離x1,x2,…，xnとの関係を満足する関数である。また、関数ｆＢ（ｘ）は、図７に示す物質Ｂに関する伝播距離毎の吸収係数μB1,μB2,…，μBnと図８に示す伝播距離x1,x2,…，xnとの関係を満足する関数である。 In the look-up table LT2 shown in FIG. 15, the function f A (x) is determined by the absorption coefficients μ A1 , μ A2 ,..., Μ An for each propagation distance related to the substance A shown in FIG. This is a function that satisfies the relationship with 1 , x 2 ,..., X n . Further, the function f B (x) is the absorption coefficient μ B1 , μ B2 ,..., Μ Bn for each propagation distance related to the substance B shown in FIG. 7 and the propagation distances x 1 , x 2 ,. Is a function that satisfies the relationship
図１６は、関数ｆＡ（ｘ）および関数ｆＢ（ｘ）により表される各曲線を示す。図１６に示すように、関数ｆＡ（ｘ）および関数ｆＢ（ｘ）は、物質Ａおよび物質Ｂについて、前述の式（１）における“xμ”と“x”との対応関係を表し、ビームハードニングの影響を考慮にいれたときの伝播距離ｘに対する各物質の吸収係数の変化の様子を表す。ルックアップテーブルＬＴ２に規定された関数ｆ（ｘ）を参照することにより、各物質の伝播距離毎の吸収係数を把握することができ、ビームハードニング補正を適正化することができる。 FIG. 16 shows the curves represented by the function f A (x) and the function f B (x). As shown in FIG. 16, the function f A (x) and the function f B (x) represent the correspondence relationship between “xμ” and “x” in the above-described formula (1) for the substance A and the substance B, The change of the absorption coefficient of each substance with respect to the propagation distance x when the influence of beam hardening is taken into consideration is shown. By referring to the function f (x) defined in the look-up table LT2, the absorption coefficient for each propagation distance of each substance can be grasped, and beam hardening correction can be optimized.
この変形例によれば、任意の伝播距離ｘに対して関数ｆ（ｘ）から吸収係数を得ることができる。従って、図７に示すルックアップテーブルＬＴに比較して、精度よくビームハードニング補正を行うことができる。
なお、上述の関数ｆ（ｘ）に代えて、関数ｆ（ｘ）における係数のみがデータＭＸとしてルックアップテーブルＬＴに規定されてもよい。
According to this modification, an absorption coefficient can be obtained from the function f (x) for an arbitrary propagation distance x. Therefore, the beam hardening correction can be performed with higher accuracy than the look-up table LT shown in FIG.
Note that instead of the function f (x) described above, only the coefficient in the function f (x) may be defined in the lookup table LT as data MX.
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
第２実施形態においては、上述したＸ線装置１を備えた構造物製造システムについて説明する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described. In the following description, the same or equivalent components as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
In 2nd Embodiment, the structure manufacturing system provided with the X-ray apparatus 1 mentioned above is demonstrated.
図１７は、構造物製造システム５００のブロック構成図である。構造物製造システム５００は、上述の第１実施形態によるＸ線装置１と、設計装置５１０と、成形装置５２０と、制御装置（検査装置）５３０と、リペア装置５４０とを備える。本実施形態において、Ｘ線装置１は、構造物の形状に関する座標を測定する形状測定装置として機能する。また、本実施形態においては、構造物製造システム５００は、自動車のドア部分、エンジン部品、ギア部品、及び回路基板を備える電子部品等の成形品を作成する。 FIG. 17 is a block configuration diagram of the structure manufacturing system 500. The structure manufacturing system 500 includes the X-ray apparatus 1 according to the first embodiment described above, a design apparatus 510, a molding apparatus 520, a control apparatus (inspection apparatus) 530, and a repair apparatus 540. In the present embodiment, the X-ray apparatus 1 functions as a shape measuring device that measures coordinates related to the shape of a structure. In the present embodiment, the structure manufacturing system 500 creates a molded product such as an electronic component including a door portion of an automobile, an engine component, a gear component, and a circuit board.
設計装置５１０は、構造物の形状に関する設計情報を作成し、作成した設計情報を成形装置５２０に送信する。また、設計装置５１０は、作成した設計情報を制御装置５３０の後述する座標記憶部５３１に記憶させる。ここで、設計情報とは、構造物の各位置の座標を示す情報である。成形装置５２０は、設計装置５１０から入力された設計情報に基づいて上記構造物を作製する。成形装置５２０の成形工程は、鋳造、鍛造、及び切削の少なくとも一つを含む。 The design device 510 creates design information related to the shape of the structure, and transmits the created design information to the molding device 520. In addition, the design device 510 stores the created design information in a coordinate storage unit 531 described later of the control device 530. Here, the design information is information indicating the coordinates of each position of the structure. The molding device 520 produces the structure based on the design information input from the design device 510. The molding process of the molding apparatus 520 includes at least one of casting, forging, and cutting.
Ｘ線装置１は、測定した座標を示す情報を制御装置５３０へ送信する。制御装置５３０は、座標記憶部５３１と、検査部５３２とを備える。座標記憶部５３１には、設計装置５１０により設計情報が記憶される。検査部５３２は、座標記憶部５３１から設計情報を読み出す。検査部５３２は、Ｘ線装置１から受信した座標を示す情報から、作成された構造物を示す情報（形状情報）を作成する。検査部５３２は、Ｘ線装置１から受信した座標を示す情報（形状情報）と座標記憶部５３１から読み出した設計情報とを比較する。検査部５３２は、比較結果に基づいて、構造物が設計情報通りに成形されたか否かを判定する。換言すれば、検査部５３２は、作成された構造物が良品であるか否かを判定する。検査部５３２は、構造物が設計情報通りに成形されていない場合、修復可能であるか否か判定する。修復できる場合、検査部５３２は、比較結果に基づいて、不良部位と修復量を算出し、リペア装置５４０に不良部位を示す情報と修復量を示す情報とを送信する。 The X-ray device 1 transmits information indicating the measured coordinates to the control device 530. The control device 530 includes a coordinate storage unit 531 and an inspection unit 532. Design information is stored in the coordinate storage unit 531 by the design device 510. The inspection unit 532 reads design information from the coordinate storage unit 531. The inspection unit 532 creates information (shape information) indicating the created structure from information indicating the coordinates received from the X-ray apparatus 1. The inspection unit 532 compares information (shape information) indicating coordinates received from the X-ray apparatus 1 with design information read from the coordinate storage unit 531. The inspection unit 532 determines whether or not the structure is molded according to the design information based on the comparison result. In other words, the inspection unit 532 determines whether or not the created structure is a non-defective product. The inspection unit 532 determines whether or not the structure can be repaired when the structure is not molded according to the design information. If repair is possible, the inspection unit 532 calculates a defective part and a repair amount based on the comparison result, and transmits information indicating the defective part and information indicating the repair amount to the repair device 540.
リペア装置５４０は、制御装置５３０から受信した不良部位を示す情報と修復量を示す情報とに基づいて、構造物の不良部位を加工する。 The repair device 540 processes the defective portion of the structure based on the information indicating the defective portion received from the control device 530 and the information indicating the repair amount.
図１９は、構造物製造システム５００による処理の流れを示したフローチャートである。まず、設計装置５１０が、構造物の形状に関する設計情報を作製する（ステップＳ１０１）。次に、成形装置５２０は、設計情報に基づいて上記構造物を作製する（ステップＳ１０２）。次に、Ｘ線装置１は構造物の形状に関する座標を測定する（ステップＳ１０３）。次に制御装置５３０の検査部５３２は、Ｘ線装置１から作成された構造物の形状情報と、上記設計情報とを比較することにより、構造物が設計情報通りに作成された否かを検査する（ステップＳ１０４）。 FIG. 19 is a flowchart showing the flow of processing by the structure manufacturing system 500. First, the design apparatus 510 creates design information related to the shape of the structure (step S101). Next, the molding apparatus 520 produces the structure based on the design information (step S102). Next, the X-ray apparatus 1 measures coordinates related to the shape of the structure (step S103). Next, the inspection unit 532 of the control device 530 inspects whether or not the structure is created according to the design information by comparing the shape information of the structure created from the X-ray apparatus 1 and the design information. (Step S104).
次に、制御装置５３０の検査部５３２は、作成された構造物が良品であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。作成された構造物が良品である場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、構造物製造システム５００はその処理を終了する。一方、作成された構造物が良品でない場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、制御装置５３０の検査部５３２は、作成された構造物が修復できるか否か判定する（ステップＳ１０７）。 Next, the inspection unit 532 of the control device 530 determines whether or not the created structure is a non-defective product (step S105). If the created structure is a non-defective product (step S106: YES), the structure manufacturing system 500 ends the process. On the other hand, when the created structure is not a non-defective product (step S106: NO), the inspection unit 532 of the control device 530 determines whether the created structure can be repaired (step S107).
作成された構造物が修復できる場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、リペア装置５４０は、構造物の再加工を実施し（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０３の処理に戻る。一方、作成された構造物が修復できない場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、構造物製造システム５００はその処理を終了する。以上で、本フローチャートの処理を終了する。 When the created structure can be repaired (step S107: YES), the repair device 540 performs reworking of the structure (step S108), and returns to the process of step S103. On the other hand, when the created structure cannot be repaired (step S107: YES), the structure manufacturing system 500 ends the process. Above, the process of this flowchart is complete | finished.
以上により、上記のＸ線装置１により構造物の座標を正確に測定することができるので、第２実施形態における構造物製造システム５００は、作成された構造物が良品であるか否か判定することができる。また、構造物製造システム５００は、構造物が良品でない場合、構造物の再加工を実施し、修復することができる。 As described above, since the coordinates of the structure can be accurately measured by the X-ray apparatus 1 described above, the structure manufacturing system 500 in the second embodiment determines whether or not the created structure is a non-defective product. be able to. In addition, the structure manufacturing system 500 can reconstruct and repair the structure when the structure is not a good product.
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の修正、置換、付加などが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and component modifications, substitutions, additions, and the like are possible without departing from the spirit of the present invention.
１…Ｘ線装置、２…Ｘ線源、３…回転移動機構、４１…撮像部、４２…検出部、１００…情報処理部、２００…形状データ生成部、３００…吸収スペクトル算出部、４００…情報取得部、４１０…伝播距離取得部、４２０…吸収係数設定部、４２１…記憶部（ルックアップテーブル）、４２２…相関演算部、４２３…選択部、５００…構造物製造システム、５１０…設計装置、５２０…成形装置、５３０…制御装置（検査装置）、５４０…リペア装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... X-ray apparatus, 2 ... X-ray source, 3 ... Rotation movement mechanism, 41 ... Imaging part, 42 ... Detection part, 100 ... Information processing part, 200 ... Shape data generation part, 300 ... Absorption spectrum calculation part, 400 ... Information acquisition unit 410 ... Propagation distance acquisition unit 420 ... Absorption coefficient setting unit 421 ... Storage unit (look-up table) 422 ... Correlation calculation unit 423 ... Selection unit 500 ... Structure manufacturing system 510 ... Design device 520 ... Molding device, 530 ... Control device (inspection device), 540 ... Repair device.
Claims (12)
前記測定物を透過したＸ線のエネルギースペクトルに関する情報に基づいて、前記測定物を構成している物質の吸収係数に関する情報を取得する情報取得部を備えたＸ線装置。 An X-ray apparatus for irradiating a measurement object with X-rays and detecting transmitted X-rays transmitted through the measurement object,
An X-ray apparatus comprising an information acquisition unit that acquires information on an absorption coefficient of a substance constituting the measurement object based on information on an energy spectrum of X-rays transmitted through the measurement object.
前記測定物を透過したＸ線を検出することで、透過Ｘ線像を取得する撮像部と、
前記撮像部及び前記Ｘ線発生部に対し、前記測定物を相対的に回転させる回転移動機構と、
前記撮像部にて検出された透過Ｘ線像に基づき、前記測定物の形状情報を生成する形状データ生成部とを有し、
前記情報取得部は、
前記形状データ生成部で生成された前記形状情報から前記Ｘ線の伝播距離を取得する伝播距離取得部を備えた請求項１又は２の何れか一項に記載のＸ線装置。 An X-ray generator that emits X-rays to the measurement object;
An imaging unit that acquires a transmitted X-ray image by detecting X-rays transmitted through the measurement object;
A rotational movement mechanism for rotating the measurement object relative to the imaging unit and the X-ray generation unit;
A shape data generation unit that generates shape information of the measurement object based on a transmission X-ray image detected by the imaging unit;
The information acquisition unit
The X-ray apparatus according to claim 1, further comprising a propagation distance acquisition unit that acquires the propagation distance of the X-ray from the shape information generated by the shape data generation unit.
前記吸収スペクトル算出部により算出された前記透過Ｘ線のエネルギースペクトルに基づき、前記測定物に含まれる物質に関する伝播距離毎の吸収係数を設定する吸収係数設定部を有し、
前記形状データ生成部は、前記吸収係数設定部で設定された吸収係数を用いて、前記形状情報を生成する、
請求項３に記載のＸ線装置。 The information acquisition unit further includes:
Based on the energy spectrum of the transmitted X-ray calculated by the absorption spectrum calculation unit, an absorption coefficient setting unit that sets an absorption coefficient for each propagation distance related to a substance contained in the measurement object,
The shape data generation unit generates the shape information using the absorption coefficient set by the absorption coefficient setting unit.
The X-ray apparatus according to claim 3.
物質毎に伝播距離毎の吸収係数に関する情報および前記透過Ｘ線のエネルギースペクトルに基づく吸収スペクトルと構成材料との対応関係情報を格納する記憶部と、
前記記憶部に格納された前記吸収スペクトルと構成材料との対応関係情報を基に、前記透過Ｘ線のエネルギースペクトルに対して相関度合いを演算する相関演算部と、
前記相関演算部により演算された相関度合いに基づいて、前記記憶部に記憶された前記吸収係数に関する情報から使用する前記吸収係数に関する情報を選択する選択部と、
を備えた請求項４に記載のＸ線装置。 The absorption coefficient setting unit
A storage unit that stores information on an absorption coefficient for each propagation distance for each substance and correspondence information between an absorption spectrum based on an energy spectrum of the transmitted X-ray and a constituent material;
A correlation calculation unit that calculates the degree of correlation with respect to the energy spectrum of the transmitted X-ray, based on correspondence information between the absorption spectrum and the constituent material stored in the storage unit;
A selection unit that selects information on the absorption coefficient to be used from information on the absorption coefficient stored in the storage unit based on the degree of correlation calculated by the correlation calculation unit;
An X-ray apparatus according to claim 4, comprising:
前記記憶部に格納された物質毎の吸収係数に関する情報のうち、前記演算部により演算された相関度合いが最も高い情報により示される伝播距離毎の吸収係数を、前記測定物に含まれた物質の吸収係数に関する情報として選択する、請求項５に記載のＸ線装置。 The selection unit includes:
Among the information on the absorption coefficient for each substance stored in the storage unit, the absorption coefficient for each propagation distance indicated by the information having the highest degree of correlation calculated by the calculation unit is set for the substance contained in the measurement object. The X-ray apparatus according to claim 5, wherein the X-ray apparatus is selected as information on an absorption coefficient.
前記測定物を透過したＸ線を検出することで、透過Ｘ線像を取得する撮像部と、
前記撮像部及び前記Ｘ線発生部に対し、前記測定物を相対的に回転させる回転移動機構と、
前記撮像部にて検出された透過Ｘ線像に基づき、前記測定物の形状情報を生成する形状データ生成部とを有し、
前記情報取得部は、
前記形状データ生成部で生成された前記形状情報から前記Ｘ線の伝播距離を取得する伝播距離取得部と、
前記吸収スペクトル算出部により算出された前記透過Ｘ線のエネルギースペクトルと、前記伝播距離取得部により取得された前記Ｘ線の伝播距離とに基づき、前記測定物に含まれる物質に関する伝播距離毎の吸収係数を設定する吸収係数設定部とを備え、
前記形状データ生成部は、前記吸収係数設定部で設定された伝播距離毎の吸収係数を用いて、前記形状情報を生成する、請求項３に記載のＸ線装置。 An X-ray generator that emits X-rays to the measurement object;
An imaging unit that acquires a transmitted X-ray image by detecting X-rays transmitted through the measurement object;
A rotational movement mechanism for rotating the measurement object relative to the imaging unit and the X-ray generation unit;
A shape data generation unit that generates shape information of the measurement object based on a transmission X-ray image detected by the imaging unit;
The information acquisition unit
A propagation distance acquisition unit that acquires a propagation distance of the X-ray from the shape information generated by the shape data generation unit;
Based on the energy spectrum of the transmitted X-ray calculated by the absorption spectrum calculation unit and the propagation distance of the X-ray acquired by the propagation distance acquisition unit, absorption for each propagation distance related to the substance contained in the measurement object An absorption coefficient setting unit for setting a coefficient,
The X-ray apparatus according to claim 3, wherein the shape data generation unit generates the shape information using an absorption coefficient for each propagation distance set by the absorption coefficient setting unit.
前記測定物を透過Ｘ線のエネルギースペクトルに基づいて、前記測定物を構成している物質の吸収係数に関する情報を取得するステップを含む方法。 A method of irradiating a measurement object with X-rays and detecting transmitted X-rays transmitted through the measurement object,
A method comprising the step of obtaining information on an absorption coefficient of a substance constituting the measurement object based on an energy spectrum of transmitted X-rays of the measurement object.
前記設計情報に基づいて前記構造物を作成する成形工程と、
作製された前記構造物の形状を請求項１から８の何れか一項に記載のＸ線装置または請求項９に記載の方法の何れかを用いて計測する工程と、
前記測定工程で得られた形状情報と、前記設計情報とを比較する検査工程と、を有する構造物の製造方法。 A design process for creating design information on the shape of the structure;
A molding step for creating the structure based on the design information;
A step of measuring the shape of the manufactured structure using either the X-ray apparatus according to any one of claims 1 to 8 or the method according to claim 9;
A method for manufacturing a structure, comprising: an inspection process for comparing shape information obtained in the measurement process with the design information.
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