JP3564628B2 - X線センサおよびx線検査装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、X線センサ、および工場等で用いるX線検査装置に係り、特に高精度検査を安価に実現するためのセンサ高分解能化に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のX線センサの基本的な構成を図25にブロック図にして示す。図25において、13は蛍光変換部であり、通常、蛍光体物質をガラス上に塗布したようなものが多い。2は光電変換部であり、一例としてCCDセンサが挙げられる。図25に示す構成のものでは、蛍光変換部13においてX線を光に変えて、その光を光電変換部2において画像化して画像信号を出力する。そして、センサ感度を上げるために、蛍光変換部13と光電変換部2の間に増幅器を設置する場合が多い。
【0003】
また、センサにおける高感度化かつ高分解能化を実現するため、蛍光変換部13の蛍光体材料がファイバ構造になっているものが多く使用されている。図26は、ファイバ状の構造を持つ蛍光体を説明するための図である。図26(a)はヨウ化セシウム(CsI:Tl)を主成分とする蛍光体の断面図であり、図26(b)はその蛍光体のファイバF中を蛍光が進む様子を模式化して示したものである。
【0004】
蛍光変換部13において、X線は蛍光体に当たると光を発生する。感度を上げるためには蛍光体が厚いほうが有利であるが、蛍光体内部での光拡散のため画像がぼけ、高分解能化には不利となる。そこで図26のようなファイバ構造であると、蛍光がファイバFの外に出難い構造であるため、光拡散が少ない状態にして蛍光体を厚くすることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、蛍光変換部13の分解能がセンサの分解能に対応するが、図26(a)のようなファイバ結晶の細かさ、あるいは大きさのばらつきにも限界があり、現状実用となっている分解能は25μm程度である。
【0006】
従来、25μm以下の分解能を必要とする場合は、マイクロフォーカスX線管を用い、画像を拡大して検査を行っている。図27は、X線による画像拡大撮像の概念と、X線管の焦点サイズにより発生する像のぼけを説明する図である。図27に示すように、X線はX線管焦点より放射状に出射される。X線は直進性が非常に強いため、図27に示すL2(検査対象物からX線センサまでの距離)の長さをL1(X線管焦点部分から検査対象部までの距離)より大きくすると、X線センサ上の画像は、検査対象物より大きなサイズとなって拡大画像となる。
【0007】
このとき問題となるのが、X線管の焦点サイズによる像のぼけである。図27(a)は焦点サイズの大きなX線管による撮影であり、図27(b)は焦点サイズの小さなX線管による撮影である。検査対象物の同一点を通るX線は、焦点サイズ分、すべての点からのX線が加算されるために、X線センサ上では図27(a)ではΔu1、図27(b)ではΔu2の範囲に存在することになり、そのサイズ分画像がぼける。したがって、画像を拡大する場合は、図27(b)のような焦点の小さいマイクロフォーカスX線管を使用し、ぼけが大きくならないようにする。現状では、マイクロフォーカスX線管の焦点サイズは約1μmが実用となっており、そのレベルの分解能で検査が可能である。
【0008】
また、L2を限りなくゼロに近づければ、画像ぼけΔu1,Δu2もほぼゼロとなり、焦点サイズをあまり気にする必要なく精密検査が可能である。しかしながら、この状態は検査対象物の大きさと、X線センサ上の画像の大きさがほぼ同じであり、センサの蛍光変換部13の分解能=画像分解能となる。
【0009】
以上説明したように、10μm以下の画面分解能を必要とする精密検査においては、マイクロフォーカスX線管を使用する必要がある。しかし、マイクロフォーカスX線管は現在500万円〜2000万円と非常に高価であり、工場等の検査として手軽に使うような価格レベルではない。したがって、センサを高分解能化し、かつ50万〜200万円のコストレベルのX線管が精密検査に使用することができれば、精密X線検査機の飛躍的なコストダウンにつながり、精密電子部品の接合部検査分野等への普及が促進されると考えられる。
【0010】
そこで、本発明の目的は、蛍光体物質の形状を高精度に形成することにより、高分解能のX線センサを提供することにある。
【0012】
また、本発明の他の目的は、様々な蛍光体物質を高精度に形成することにより、高感度で高分解能のX線センサを提供することにある。
【0016】
また、本発明の他の目的は、X線を透過しにくい薄膜とX線を透過しやすい薄膜により蛍光体物質の形成パターンを構造化し、高分解能のX線センサを提供することにある。
【0017】
また、本発明の他の目的は、基板の表面粗さによって基板に対する蛍光体物質の形成制御性を高めることにより、高分解能のX線センサを提供することにある。
【0023】
また、本発明の他の目的は、高画質かつ高分解能のX線センサを提供することにある。
【0024】
また、本発明の他の目的は、高画質かつ高分解能のX線センサをその目的に応じて提供することにある。
【0025】
また、本発明の他の目的は、高画質かつ高分解能の前記各X線センサを使用することによって、高精度のX線検査装置を提供することにある。
【0026】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は、X線を光に変換する蛍光変換手段と、この蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備えたX線センサであって、前記蛍光変換手段として、基板表面にX線を透過しにくい性質の膜とX線を透過しやすい性質の膜をX線入射方向に対して垂直方向に並列して設け、前記膜に接して、X線入射方向に対して垂直方向に蛍光体層を設けたことを特徴とするX線センサを用いる。
【0027】
また、X線を光に変換する蛍光変換手段と、この蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備えたX線センサであって、前記蛍光変換手段として、基板の任意の部分が他の部分よりも表面粗さが粗く加工されており、その基板に蛍光体物質を形成することを特徴とするX線センサを用いてもよい。
【0028】
また、X線センサを使用して検査対象物に対してX線検査を行うX線検査装置において、X線センサとして、基板上に蛍光体物質が形成されている構造であってX線を光に変換する蛍光変換手段と、この蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備え、かつ前記蛍光変換手段として、基板表面にX線を透過しにくい性質の膜とX線を透過しやすい性質の膜をX線入射方向に対して垂直方向に並列して設け、前記膜に接して、X線入射方向に対して垂直方向に蛍光体層を設けたX線センサを搭載したことを特徴とするX線検査装置を用いることができる。
【0029】
また、X線センサを使用して検査対象物に対してX線検査を行うX線検査装置において、X線センサとして、基板上に蛍光体物質が形成されている構造であってX線を光に変換する蛍光変換手段と、この蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備え、かつ前期蛍光変換手段として、基板の任意の部分が他の部分よりも表面粗さが粗く加工されており、その基板に蛍光体物質を形成することを特徴とするX線センサを搭載したことを特徴とするX線検査装置を用いることができる。
【0033】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、X線を光に変換する蛍光変換手段と、この蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変更する光電変換手段とを備えたX線センサであって、前記蛍光変換手段として、基板表面にX線を透過しにくい性質の膜とX線を透過しやすい性質の膜をX線入射方向に対して垂直方向に並列して設け、前記膜に接して、X線入射方向に対して垂直方向に蛍光体層を設けたことを特徴とする高分解能のセンサを提供することができる。
【0034】
本発明の請求項2に記載の発明は、X線を光に変換する蛍光変換手段と、この蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備えたX線センサであって、前記蛍光変換手段として、基板の任意の部分が他の部分よりも表面粗さが粗く加工されており、その基板に蛍光体物質を形成することを特徴とする高分解能のセンサを提供することができる。
【0035】
本発明の請求項3に記載の発明は、X線センサを使用して検査対象物に対してX線検査を行うX線検査装置において、X線センサとして、基板上に蛍光体物質が形成されている構造であってX線を光に変換する蛍光変換手段と、この蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備え、かつ前記蛍光変換手段として、基板表面にX線を透過しにくい性質の膜とX線を透過しやすい性質の膜をX線入射方向に対して垂直方向に並列して設け、前記膜に接して、X線入射方向に対して垂直方向に蛍光体層を設けたX線センサを搭載したことを特徴とするX線検査装置を提供することができる。
【0036】
本発明の請求項4に記載の発明は、X線センサを使用して検査対象物に対してX線検査を行うX線検査装置において、X線センサとして、基板上に蛍光体物質が形成されている構造であってX線を光に変換する蛍光変換手段と、この蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備え、かつ前記蛍光変換手段として、基板の任意の部分が他の部分よりも表面粗さが粗く加工されており、その基板に蛍光体物質を形成することを特徴とするX線センサを搭載したことを特徴とするX線検査装置を提供することができる。
【0050】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0051】
図1は本発明の第1実施形態のX線センサの構成を示すブロック図であり、1は基板であって、パターンがエッチングされている。2は光電変換部であって、一例としてCCDセンサが挙げられる。3は基板1上に複数設けられてX線を光に変換する蛍光体であって、ヨウ化セシウム(CsI:Tl)やガドリニウム加工物(Gd2O2S:Tb)等がある。
【0052】
図1に示すX線センサの動作について説明する。まず、基板1上に設けられている蛍光体3にてX線を光に変換する。変換された光を光電変換部2にて画像信号として取り出す。ここで、蛍光体3はエッチングされた基板1上に形成されて構造化されている。
【0053】
図2に構造化されたパターンに係る構成例を示す。図2に示すように、単純な凹凸パターンが形成された基板1の上に蛍光体3が薄く成膜されている。そして、蛍光体3はX線が照射されると、発生した蛍光はA部のように八方に拡散しようとする。しかし、基板1側面の光透過率が低ければ、横への拡散は防止され、解像度の高い画像を得ることができる。
【0054】
以上のように、蛍光変換手段としての蛍光体3の形成パターンは、基板1自身をエッチングすることにより生成するため、蛍光体3の形状を高精度に形成することができ、かつ蛍光の拡散を少なくするような構造にすることが可能となり、高分解能のセンサを提供することができる。
【0055】
図3は本発明の第2実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図3において、4は、基板1上に形成され、上面に蛍光体3が設けられた薄膜である。なお、図1にて説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0056】
図3に示すX線センサの動作について説明する。まず、基板1上に形成されている蛍光体3にてX線を光に変換する。変換された光を光電変換部2にて画像信号として取り出す。ここで、蛍光体3は基板1に対して蛍光体3以外の薄膜4を形成することによりパターン形成されて構造化されている。
【0057】
図4に構造化されたパターンに係る構成例を示す。図4に示すように、基板1の上に薄膜4の単純な凹凸パターンが形成されており、その上に蛍光体3が薄く成膜されている。蛍光体3はX線が照射されると、発生した蛍光はA部のように八方に拡散しようとする。しかし、薄膜4の光透過率が低ければ、横への拡散は防止され、解像度の高い画像を得ることができる。
【0058】
以上のように、蛍光変換手段としての蛍光体3の形成パターンは、蛍光体3以外の薄膜4により生成するため、蛍光体3の形状を高精度に形成することができ、かつ蛍光の拡散を少なくするような構造にすることが可能となる。さらに、蛍光体3以外の薄膜4の種類を選択することにより、基板1に対する蛍光体3の形成制御性を高めることができて、高分解能のセンサを提供することができる。
【0059】
図5は本発明の第3実施形態を説明するため、スパッタリングにより蛍光体もしくは薄膜を成膜する様子を示す図である。図5において、5は基板1上に形成する蛍光体もしくは薄膜物質のターゲットであり、6は高エネルギ粒子であり、7はターゲット粒子である。また、第3実施形態のX線センサの構造は、前記第1,第2実施形態のX線センサの構造と同様なものであるため省略する。なお、図1,図3にて説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0060】
図5に示すスパッタリング動作について説明する。まず、基板1上に形成する蛍光体もしくは薄膜物質からなるターゲット5と基板1とを用意する。次にスパッタ装置を用いて、高エネルギ粒子6を発生させてターゲット5に衝突させる。その結果、スパッタ蒸発作用によってターゲット5からターゲット粒子7が発生し、基板1上にターゲット粒子7からなる膜が形成される。
【0061】
以上のように、スパッタリングを用いることにより、真空蒸着では形成しがたい高融点の物質等の成膜が可能となる。したがって、様々な蛍光体物質を高精度に形成することが可能になり、高感度で高分解能のセンサを提供することができる。
【0062】
図6は本発明の第4実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図6において、8は光電変換部2に設けられた画素である。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0063】
図6に示すX線センサの動作について説明する。まず、基板1上に形成されている蛍光体3にてX線を光に変換する。変換された光を光電変換部2の画素8にて受光し、画像信号として取り出す。ここで、蛍光体3はエッチングされた基板1上もしくは前記薄膜で形成されたパターンにより構造化されており、画素8と位置合わせされている。
【0064】
以上のように、蛍光体3の形状を高精度に形成し、各蛍光体3を光電変換部2の画素8の位置とそれぞれ対応させることにより、画素単位の分解能を有する高分解能のセンサを提供することができる。
【0065】
図7は本発明の第5実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図7において、9は、基板1上に設けられ、上面に蛍光体3が設けられたX線遮蔽薄膜である。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0066】
図7に示すX線センサの動作について説明する。まず、基板1上に形成されている蛍光体3にてX線を光に変換する。変換された光を光電変換部2にて画像信号として取り出す。ここで、蛍光体3は基板1に対してX線遮蔽薄膜9を形成することによりパターン形成されて構造化されている。
【0067】
図8に構造化されたパターンの構成例を示す。図8に示すように、基板1の上にX線遮蔽薄膜9の単純な凹凸パターンが形成されており、その上に蛍光体3が薄く成膜されている。蛍光体3はX線が照射されると、発生した蛍光はA部のように八方に拡散しようとする。しかし、X線遮蔽薄膜9の光透過率が低ければ、横への拡散は防止され、解像度の高い画像を得ることができる。さらに、X線遮蔽薄膜9が存在している部分においてX線が吸収されるので、蛍光体3に到達するX線は少なく蛍光が弱くなる。したがって、X線遮蔽薄膜9が存在している部分を厚く狭く、かつX線遮蔽薄膜9が存在していない部分を広くすれば、X線遮蔽薄膜9の存在している部分を境に、蛍光の拡散を少なくできる。
【0068】
以上のように、蛍光変換手段としての蛍光体3の形成パターンは、蛍光体3の薄膜で生成されているため、蛍光体3の形状を高精度に形成でき、かつ蛍光の拡散を少なくするような構造化が可能となる。さらに、X線を透過しにくい薄膜9の性質を利用した構造化が可能であって、高分解能のセンサを提供することができる。
【0069】
図9は本発明の第6実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図9において、10は基板1と蛍光体3との間に設けられたX線透過薄膜である。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0070】
図9に示すX線センサの動作について説明する。まず、基板1上に形成されている蛍光体3にてX線を光に変換する。変換された光を光電変換部2にて画像信号として取り出す。ここで、蛍光体3は基板に対しX線透過薄膜10を形成することによりパターン形成されて構造化されている。
【0071】
図10に構造化されたパターンの構成例を示す。図10に示すように、基板1の上にX線透過薄膜10の単純な凹凸パターンが形成されており、その上に蛍光体3が薄く成膜されている。蛍光体3はX線が照射されると、発生した蛍光はA部のように八方に拡散しようとする。しかし、X線透過薄膜10の光透過率が低ければ、横への拡散は防止され、解像度の高い画像を得ることができる。さらにX線透過薄膜10はX線の吸収が少ないため、凹パターン部および凸パターン部の蛍光量はほとんど同じになる。さらに、またX線透過薄膜10はX線の吸収が少なく、散乱X線の発生も少ない。したがって、散乱X線による蛍光ノイズも少ない。
【0072】
以上のように、蛍光変換手段としての蛍光体3の形成パターンは、蛍光体3以外の薄膜で生成されるため、蛍光体3の形状を高精度に形成でき、かつ蛍光の拡散を少なくするような構造化が可能となる。さらに、X線を透過しやすい薄膜10の性質を利用した構造化および高画質化が可能となる。
【0073】
図11は本発明の第7実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図11において、基板1と蛍光体3との間にX線遮蔽薄膜9とX線透過薄膜10とが並列に設けられている。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0074】
図11に示すX線センサの動作について説明する。まず、基板1上に形成されている蛍光体3にてX線を光に変換する。変換された光を光電変換部2にて画像信号として取り出す。ここで、蛍光体3は基板に対しX線遮蔽薄膜9およびX線透過薄膜10を形成することによりパターン形成されて構造化されている。
【0075】
図12に構造化されたパターンの構成例を示す。図12に示すように、基板1の上にX線遮蔽薄膜9およびX線透過薄膜10のパターンが形成されており、その上に蛍光体3が薄く成膜されている。このパターンは、X線遮蔽薄膜9を成膜した後にエッチングし、その後、X線透過薄膜10を成膜エッチングする等の方法により形成する。蛍光体3はX線が照射されると、発生した蛍光はB部のように八方に拡散しようとする。しかし、X線遮蔽薄膜9およびX線透過薄膜10の光透過率が低ければ、横への拡散は防止され、解像度の高い画像を得ることができる。さらに、X線遮蔽薄膜9の存在している部分はX線が吸収されるので、蛍光体3に到達するX線は少なく蛍光が弱くなる。したがって、X線遮蔽薄膜9の存在している部分を厚く狭く、X線遮蔽薄膜9の存在していない部分を広くすれば、X線遮蔽薄膜9の存在している部分を境に、蛍光の拡散を少なくできる。さらにX線透過薄膜10により構造が複雑になるため、蛍光の拡散防止効果は高くなる。
【0076】
以上のように、蛍光変換手段としての蛍光体3の形成パターンは、蛍光体3以外の薄膜で生成することを特徴とするため、蛍光体3の形状を高精度に形成でき、かつ蛍光の拡散を少なくするような構造化が可能となる。さらに、X線を透過しにくい薄膜9およびX線を透過しやすい薄膜10の性質を利用した複雑な構造化および高画質化が可能となる。
【0077】
図13は本発明の第8実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図13において、11は基板1における精密加工面、12は基板1における粗加工面であって、両加工面11,12上に蛍光体3が設けられている。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0078】
図13に示すX線センサの動作について説明する。まず、基板1上に形成されている蛍光体3にてX線を光に変換する。変換された光を光電変換部2にて画像信号として取り出す。ここで、蛍光体3は基板1上の精密加工面11および粗加工面12によりパターン形成されて構造化されている。
【0079】
図14に構造化されたパターンの構成例を示す。図14に示すように、精密加工面11および粗加工面12が形成された基板1の上に蛍光体3を成膜している。精密加工面11上は、蛍光体3がきれいなガラス状に結晶している。しかし、粗加工面12上は蛍光体3の結晶状態が悪く光の透過率が悪い。したがって、粗加工面12上を境に蛍光の拡散は防止され、解像度の高い画像を得ることができる。
【0080】
以上のように、基板1の表面粗さにより、基板1に対する蛍光体3の結晶性に関する形成制御性を高めることにより、蛍光の拡散を防ぎ、高分解能のセンサを提供できる。
【0081】
図15は本発明の第9実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図15において、13は蛍光変換部であって、蛍光変換部認識マーク14が設けられている。15は光電変換部2に設けられた光電変換部認識マークである。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0082】
図15に示すX線センサの動作について説明する。まず、蛍光変換部13にてX線を光に変換する。変換された光を光電変換部2にて画像信号として取り出す。ここで、蛍光変換部13と光電変換部2は、蛍光変換部13に設けられた蛍光変換部認識マーク14と光電変換部2に設けられた光電変換部認識マーク15にて位置合わせされている。
【0083】
図16に蛍光変換部13と光電変換部2を位置合わせする工程の例を示す。図16において、蛍光変換部13に設けられた蛍光変換部認識マーク14と光電変換部2に設けられた光電変換部認識マーク15はそれぞれ2点設けられている。まず、蛍光変換部13をロボットR1で把持して位置決めしておく。次に、蛍光変換部認識マーク14の一方が蛍光変換部認識マーク認識用カメラC1の視野内に入るように、ロボットR1で蛍光変換部13を移動する。このとき、カメラC1に映し出された蛍光変換部認識マーク14の位置と、ロボットR1の移動量を記録する。同様にロボットR1を移動して他方の蛍光変換部認識マーク14の位置を認識し、その位置とロボットR1の移動量を記録する。
【0084】
また、光電変換部2をロボットR2で把持しておく。次に、光電変換部認識マーク15の一方が光電変換部認識マーク認識用カメラC2の視野内に入るように、ロボットR2で光電変換部2を移動する。このとき、カメラC2に映し出された光電変換部認識マーク15の位置と、ロボットR2の移動量を記録する。他方の光電変換部認識マーク15についても同様の処理を行う。そして、カメラC1に映し出された蛍光変換部認識マーク14の位置と、ロボットR1の移動量、およびカメラC2に映し出された光電変換部認識マーク15の位置と、ロボットR2の移動量を用いて、位置ずれ量を計算し、蛍光変換部13と光電変換部2を正確に位置決めする。
【0085】
以上のように、認識マーク14,15を基準とする位置合わせを行うことにより、高精度の組み立てが可能となり、高分解能のセンサを提供することが可能となる。また認識マーク14,15は、蛍光変換部13もしくは光電変換部2のパターンと同時成型することで、さらなる高精度化が図れる。
【0086】
図17は本発明の第10実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図17において、16は蛍光変換部13の蛍光出力面、17は光電変換部2の蛍光入力面、18は光電変換部2と蛍光変換部13との接合部分に設けられた接合剤である。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0087】
図17に示すX線センサの動作について説明する。まず、蛍光変換部13にてX線を光に変換し、蛍光出力面16に出力する。また変換された光は蛍光入力面17を通じて光電変換部2にて画像信号として取り出す。ここで、蛍光出力面16と蛍光入力面17は接触しており、蛍光変換部13と光電変換部2は形状変化可能な接合剤18にて接合されている。
【0088】
このようにして、蛍光出力面16と蛍光入力面17とを接触させることにより、蛍光出力面16と蛍光入力面17の高さのばらつきをできるだけ抑えるようにしている。接合剤18が存在する接合面において高さのばらつきが存在する場合は、形状変化可能な接合剤18にてばらつきを吸収する。
【0089】
以上のように、蛍光変換部13と光電変換部2の高さのばらつきを吸収することにより、蛍光変換部と光電変換部の寸法のばらつきがあっても、高精度の組み立てを可能にすることで、高分解能のセンサを提供することができる。
【0090】
図18は本発明の第11実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図18において、19は光電変換部2と蛍光変換部13との接合部分に設けられた熱可塑性接着剤である。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0091】
図18に示すX線センサの動作について説明する。まず、蛍光変換部13にてX線を光に変換し、蛍光出力面16に出力する。また変換された光は蛍光入力面17を通じて光電変換部2にて画像信号として取り出す。ここで、蛍光出力面16と蛍光入力面17は接触しており、蛍光変換部13と光電変換部2は熱可塑性接着剤19にて接合されている。
【0092】
このようにして、蛍光出力面16と蛍光入力面17を接触させることにより、蛍光出力面16と蛍光入力面17の高さのばらつきをできるだけ抑えるようにしている。熱可塑性接着剤19が存在する接合面に関し高さのばらつきが存在する場合は、熱可塑性接着剤19にてばらつきを吸収する。
【0093】
図19に蛍光変換部13と光電変換部2を接合する工程を示す。まず、光電変換部2に熱可塑性接着剤19を蛍光変換部13と光電変換部2の隙間より厚めに塗布する。次に、その蛍光変換部13を光電変換部2の上に載せる。さらに、蛍光変換部13を光電変換部2に押し付けながら熱を加える。そして加熱後には、蛍光出力面16と蛍光入力面17が接触した状態になる。
【0094】
以上のように、蛍光変換部13と光電変換部2の高さのばらつきを吸収することにより、蛍光変換部と光電変換部の寸法のばらつきがあっても、接着・加圧・熱硬化という一般的な工法により、高精度の組み立てを可能とし、高分解能のセンサを提供することができる。
【0095】
図20は本発明の第12実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図20において、20は蛍光体セル、21はCCD(電荷結合素子)、22はCCDにおける画素、23はCCD冷却部である。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0096】
図20に示すX線センサの動作について説明する。まず、光電変換部13上に形成されている蛍光体セル20にてX線を光に変換する。蛍光体セル20は、光遮蔽体で隔離されるなどの手段により、セル1個ずつから蛍光が発生するような構造になっている。この光をCCD21上にある画素22にて受光し、CCD21にて画像信号を取り出す。このときCCD冷却部23にてCCD21を冷却する。
【0097】
以上のように、CCD21を冷却することにより、CCD内部の電気回路における熱雑音を低減することができる。その結果、画像信号に乗っているノイズを低減することができ、画像信号の高利得増幅が可能となる。したがって、CCD21の感度を向上させることができて、CCD画素レベルの高分解能を有するセンサを提供することができる。
【0098】
図21は本発明の第13実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図21において、24はCCD21に近接させて設けたペルチェ素子である。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0099】
図21に示すX線センサの動作について説明する。まず、光電変換部13上に形成されている蛍光体セル20にてX線を光に変換する。蛍光体セル20は、光遮蔽体で隔離されるなどの手段により、セル1個ずつから蛍光が発生するような構造になっている。この光をCCD21上にある画素にて受光し、CCD21にて画像信号を取り出す。このときペルチェ素子24にてCCD21を冷却する。
【0100】
以上のように、CCD21を冷却することにより、CCD21内部の電気回路における熱雑音を低減することができる。その結果、画像信号に乗っているノイズを低減することができ、画像信号の高利得増幅が可能となる。したがって、CCD21の感度を向上させることにより、CCD画素レベルの高分解能を有するセンサを提供することができる。特にペルチェ素子24は、半導体を基本とした固体冷却素子であり、液体窒素などによる冷却に比べて、小型でメンテナンス性がよいため、工場等で簡単に使用できる。
【0101】
図22は本発明の第14実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図22において、25は散乱線防止エッチング基板、26は基板移動部、27はX線画像変換部である。なお、既に説明した部材と同一部材には同一番号を付して説明を省略する。
【0102】
図22に示すX線センサの動作について説明する。本例においては、X線画像変換部27によりX線を画像化するが、その画像入力のタイミングによって散乱線防止エッチング基板25を基板移動部26にて移動する。散乱線防止エッチング基板25は、エッチングにより形状加工されており、加工パターンの違う部分でX線吸収率を変化させることによって部分的にX線を多く吸収することができる。その結果、検査対象物から発生する散乱X線を散乱線防止エッチング基板25にて除去することができる。
【0103】
以上のように、散乱X線を防止することができるため、高画質な画像を得ることができる。また、散乱線防止エッチング基板25は、エッチングにより形状加工されており、高精度なパターン形成が可能であることにより、微細な対象物にも対応できる。しかも、散乱線防止エッチング基板25を基板移動部26にて移動するため、散乱線防止エッチング基板25のパターンとX線画像変換部27の受光パターンの位置は対応している必要がない。したがって、X線画像変換部27が高分解能であっても、散乱X線防止が簡単に行える。
【0104】
図23は本発明の第15実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図23において、28は散乱線防止物質成膜基板、29は散乱線防止物質成膜基板28のX線入射側に設けられた散乱線防止X線吸収膜である。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0105】
図23に示すX線センサの動作について説明する。本例においては、X線画像変換部27によりX線を画像化するが、その画像入力のタイミングよって散乱線防止X線吸収膜29が成膜されている散乱線防止物質成膜基板28を基板移動部26にて移動する。散乱線防止物質成膜基板28は、散乱線防止X線吸収膜29が成膜された後にエッチングにより形状加工されており、加工パターンの違う部分でX線吸収率を変化させることにより、部分的にX線を多く吸収することができる。その結果、検査対象物から発生する散乱X線を、散乱線物質成膜基板28にて除去することができる。
【0106】
以上のように、散乱X線を防止できるため、高画質な画像を得ることができる。また、散乱線防止X線吸収膜29は、エッチングにより形状加工されており、高精度なパターン形成が可能であることにより、微細な対象物にも対応できる。しかも、散乱線防止物質成膜基板28を基板移動部26にて移動するため、散乱線防止X線吸収膜29のパターンとX線画像変換部27の受光パターンとの位置を対応させる必要がない。したがって、X線画像変換部27が高分解能であっても、散乱X線防止が簡単に行える。さらに、散乱線防止X線吸収膜29の材質を選択することにより、目的に応じた散乱X線防止手段が作成することができる。
【0107】
図24は本発明に係るX線検査装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。図24において、30はX線放射部である。31は検査の対象物である。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。また、散乱線防止エッチング基板25とX線画像変換部27が対象物31の至近距離に存在し、散乱線防止エッチング基板25はX線放射部30とX線画像変換部27の間に存在している。
【0108】
図24に示すX線検査装置の動作について説明する。まず、X線放射部30からX線を放射し対象物31を透過させる。次に拡散線防止エッチング基板25を透過したX線を、X線画像変換部27により画像化するが、その画像入力のタイミングによって、散乱線防止エッチング基板25を基板移動部26にて移動する。散乱線防止エッチング基板25は、エッチングにより形状加工されており、加工パターンの違う部分でX線吸収率を変化させることにより、部分的にX線を多く吸収することができる。その結果、検査の対象物31から発生する散乱X線を、散乱線防止エッチング基板25にて除去することができる。
【0109】
このように、散乱X線を防止することができるために、高画質な画像を得ることができる。また散乱線防止エッチング基板25は、エッチングにより形状加工されており、高精度なパターン形成が可能であることにより、微細な対象物31にも対応できる。しかも、散乱線防止エッチング基板25を基板移動部26にて移動するため、散乱線防止エッチング基板25のパターンとX線画像変換部27の受光パターンの位置を対応させる必要がない。したがって、X線画像変換部27が高分解能であっても、散乱X線防止が簡単に行える。
【0110】
特にX線放射部30の焦点寸法が大きい場合、精密検査を行うには、画像ぼけを抑える必要があり、X線画像変換部27が対象物31の至近距離にある必要がある。その場合、X線画像変換部27が対象物31の至近距離に存在するので、対象物31から発生する散乱X線の影響を受けやすい。したがって、前記散乱線除去作用の効果は大きい。
【0117】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、基板に対しX線を透過しにくい性質の薄膜とX線を透過しやすい性質の薄膜とを形成することにより、蛍光体物質の形状を高精度に形成することができ、しかも蛍光の拡散を少なくするような構造化が可能となる。さらに、X線を透過しにくい薄膜、およびX線を透過しやすい薄膜の性質を利用した複雑な構造を作製することができ、高画質化が可能となる。
【0118】
また、基板の任意の部分が他の部分よりも表面粗さが粗く加工し、その基板に蛍光体物質を形成することにより、基板の表面粗さにより、基板に対する蛍光体物質の結晶性に関する形成制御性を高めることができ、蛍光の拡散を防ぎ、高分解能のセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図2】本発明の第1実施形態のX線センサにおける構造化された蛍光体パターンの例を示す構成図
【図3】本発明の第2実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図4】本発明の第2実施形態のX線センサにおける構造化された蛍光体パターンの例を示す構成図
【図5】本発明の第3実施形態を説明するためのスパッタリングにより蛍光体もしくは薄膜を成膜する様子を示す説明図
【図6】本発明の第4実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図7】本発明の第5実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図8】本発明の第5実施形態のX線センサにおける構造化された蛍光体パターンの例を示す構成図
【図9】本発明の第6実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図10】本発明の第6実施形態のX線センサにおける構造化された蛍光体パターンの例を示す構成図
【図11】本発明の第7実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図12】本発明の第7実施形態のX線センサにおける構造化された蛍光体パターンの例を示す構成図
【図13】本発明の第8実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図14】本発明の第8実施形態のX線センサにおける構造化された蛍光体パターンの例を示す構成図
【図15】本発明の第9実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図16】本発明の第9実施形態のX線センサの製造工程の例を示す説明図
【図17】本発明の第10実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図18】本発明の第11実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図19】本発明の第11実施形態のX線センサの製造工程の例を示す説明図
【図20】本発明の第12実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図21】本発明の第13実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図22】本発明の第14実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図23】本発明の第15実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図24】本発明に係るX線検査装置の構成を示すブロック図
【図25】従来のX線センサの構成を示すブロック図
【図26】ファイバー状の構造を持つ蛍光体の説明図であり、(a)は蛍光体の断面図、(b)は蛍光体中を蛍光が進む様子を示す模式図
【図27】X線による画像拡大撮像の概念と、X線管の焦点サイズにより発生する像のぼけを説明するための説明図であり、(a)は焦点サイズの大きなX線管による撮影を示す図、(b)は焦点サイズの小さなX線管による撮影を示す図
【符号の説明】
1 基板
2 光電変換部
3 蛍光体
4 薄膜
5 ターゲット
6 高エネルギ粒子
7 ターゲット粒子
8 画素
9 X線遮蔽薄膜
10 X線透過薄膜
11 基板の精密加工面
12 基板の粗加工面
13 蛍光変換部
14 蛍光変換部認識マーク
15 光電変換部認識マーク
16 蛍光出力面
17 蛍光入力面
18 接合剤
19 熱可塑性接着剤
20 蛍光体セル
21 CCD
22 CCD画素
23 CCD冷却部
24 ペルチェ素子
25 散乱線防止エッチング基板
26 基板移動部
27 X線画像変換部
28 散乱線防止物質成膜基板
29 散乱線防止X線吸収膜
30 X線放射部
31 検査の対象物
Claims (4)
- X線を光に変換する蛍光変換手段と、この蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備えたX線センサであって、
前記蛍光変換手段として、基板表面にX線を透過しにくい性質の膜とX線を透過しやすい性質の膜をX線入射方向に対して垂直方向に並列して設け、前記膜に接して、X線入射方向に対して垂直方向に蛍光体層を設けたことを特徴とするX線センサ。 - X線を光に変換する蛍光変換手段と、この蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備えたX線センサであって、
前記蛍光変換手段として、基板の任意の部分が他の部分よりも表面粗さが粗く加工されており、その基板に蛍光体物質を形成することを特徴とするX線センサ。 - X線センサを使用して検査対象物に対してX線検査を行うX線検査装置において、X線センサとして、基板上に蛍光体物質が形成されている構造であってX線を光に変換する蛍光変換手段と、この蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備え、かつ前記蛍光変換手段として、基板表面にX線を透過しにくい性質の膜とX線を透過しやすい性質の膜をX線入射方向に対して垂直方向に並列して設け、前記膜に接して、X線入射方向に対して垂直方向に蛍光体層を設けたX線センサを搭載したことを特徴とするX線検査装置。
- X線センサを使用して検査対象物に対してX線検査を行うX線検査装置において、X線センサとして、基板上に蛍光体物質が形成されている構造であってX線を光に変換する蛍光変換手段と、この蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備え、かつ前記蛍光変換手段として、基板の任意の部分が他の部分よりも表面粗さが粗く加工されており、その基板に蛍光体物質を形成することを特徴とするX線センサを搭載したことを特徴とするX線検査装置。
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