JPH06194451A - X-ray inspection device and method for designing the device - Google Patents
X-ray inspection device and method for designing the deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はＸ線検査装置の設計方法
及びＸ線検査装置に係り、特に、小形の検出素子を高密
度に配置することにより、撮影時間の短縮に好適なＸ線
検査装置の設計方法及びＸ線検査装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for designing an X-ray inspection apparatus and an X-ray inspection apparatus, and in particular, by arranging small-sized detecting elements in high density, an X-ray inspection suitable for shortening an imaging time. The present invention relates to an apparatus design method and an X-ray inspection apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】Ｘ線検査装置として種々の装置があり、
最も一般的なものとしてＸ線ＣＴ装置がある。2. Description of the Related Art There are various X-ray inspection apparatuses,
The most common one is an X-ray CT apparatus.
【０００３】Ｘ線ＣＴ装置は、試料にＸ線を照射し、あ
らゆる方向からの試料の透過データを収集し、計算機で
演算処理することにより断層像を再構成する。断層像を
高い分解能で再構成するためには、Ｘ線検出素子が見込
む視野を小さくすることが必要である。このために検出
素子の前面にはスリットを形成するコリメータを配置す
る。また、あらゆる方向から試料の透過データを取るた
めに、試料を回転並進移動するための操作手段を備えて
いる。さらに、透過データを効率よく取るために、扇状
に広がるファンビームＸ線を放射するＸ線源とこのＸ線
源を中心とする円周上に配列された複数の検出素子とを
備えている。An X-ray CT apparatus irradiates a sample with X-rays, collects transmission data of the sample from all directions, and reconstructs a tomographic image by arithmetic processing by a computer. In order to reconstruct a tomographic image with high resolution, it is necessary to reduce the field of view seen by the X-ray detection element. For this purpose, a collimator forming a slit is arranged on the front surface of the detection element. Further, it is provided with an operating means for rotating and translating the sample in order to obtain transmission data of the sample from all directions. Further, in order to obtain transmission data efficiently, an X-ray source that emits a fan-beam X-ray that spreads in a fan shape and a plurality of detection elements arranged on a circumference centered on this X-ray source are provided.
【０００４】従来のＸ線ＣＴ装置として、たとえば、コ
ンファレンス，レコード，オブ，ザ，１９９１，アイ・
イー・イー・イー，ニュークリアー，サイエンス，シン
ポジューム，アンド，メディカル，イメージング，コン
ファレンス，ボリューム ２（Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
Ｒｅｃｏｒｄ ｏｆ ｔｈｅ １９９１ ＩＥＥＥＮＵ
ＣＬＥＡＲ ＳＣＩＥＮＣＥ ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ ａ
ｎｄ ＭＥＤＩＣＡＬ ＩＭＡＧＩＮＧ ＣＯＮＦＥＲ
ＥＮＣＥ，Ｖｏｌｕｍｅ ２），（ｐｐ１０７０−１０
７４）に記載されているものがある（以下、第１の従来
技術という）。この第１の従来技術では、使用するＸ線
が高い透過力をもつ必要があるため、電子線加速器など
を利用した高エネルギーＸ線源を用いている。高い透過
力をもつＸ線は、逆に遮蔽および検出が困難となる。そ
こで、例えば検出素子としてＣＷＯ（ＣｄＷＯ4 ）シン
チレータのような密度の高い物質を使用している。ま
た、検出素子は隣接する検出素子からの散乱線によるク
ロストークを避けるために検出素子間に遮蔽板を挿入し
ている。As a conventional X-ray CT apparatus, for example, conference, record, ob, the, 1991, eye.
EE, Nucleus, Science, Symposium, And, Medical, Imaging, Conference, Volume 2 (Conference)
Record of the 1991 IEEE ENU
CLEAR SCIENCE SYMPOSIUM a
nd MEDICAL IMAGING CONFER
ENCE, Volume 2), (pp1070-10
74) (hereinafter referred to as the first prior art). In the first prior art, since the X-ray used needs to have a high penetrating power, a high-energy X-ray source using an electron beam accelerator or the like is used. On the contrary, X-rays having high penetrating power are difficult to shield and detect. Therefore, for example, a highly dense substance such as a CWO (CdWO 4 ) scintillator is used as the detection element. In addition, the detection element has a shield plate inserted between the detection elements in order to avoid crosstalk due to scattered rays from adjacent detection elements.
【０００５】また、他の従来技術として、特開平３−２
９５４９３号公報に記載されているものがある（以下、
第２の従来技術という）。この第２の従来技術では、複
数のシンチレータ素子が配列されているＸ線ＣＴ装置の
Ｘ線検出器において、シンチレータのＸ線入射面に、各
シンチレータ素子のＸ線入射面における端部を覆うフィ
ルタと、シンチレータへの散乱線入射を防止するための
グリッドとを設けている。As another conventional technique, Japanese Patent Laid-Open No. 3-2 is known.
There is one described in Japanese Patent No. 95493 (hereinafter,
Second prior art). In the second conventional technique, in an X-ray detector of an X-ray CT apparatus in which a plurality of scintillator elements are arranged, a filter that covers an end portion of each scintillator element on the X-ray incident surface is provided on the X-ray incident surface of the scintillator. And a grid for preventing scattered rays from entering the scintillator.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】Ｘ線ＣＴ装置におい
て、検出素子の配列を密にすることができれば、同時に
取れるデータの数が増えるために試料の撮影時間を短縮
することができる。また、検出素子の感度が高くなると
Ｓ／Ｎが良くなり再構成画像の画質が向上する。このた
め、検出素子の小形・高感度化の要求が常にある。In the X-ray CT apparatus, if the arrangement of the detection elements can be made dense, the number of data that can be acquired at the same time is increased, so that the imaging time of the sample can be shortened. Further, the higher the sensitivity of the detection element, the better the S / N and the quality of the reconstructed image. Therefore, there is always a demand for miniaturization and high sensitivity of the detection element.
【０００７】一方、ＣＴ装置のＸ線検出器において、
「放射線計測ハンドブック」、第２版、ｐ３１３−３１
８（以下、参考文献という）に記載のように、検出素子
が小形になると検出素子の感度が低下する。また検出素
子の詳細な応答関数は一般的に複雑過ぎるため、実際の
検出器の寸法や組成を考慮し各々の経歴をモンテカルロ
計算すること以外、当該応答関数を予測することは困難
である。On the other hand, in the X-ray detector of the CT device,
"Radiation Measurement Handbook", 2nd edition, p313-31
As described in No. 8 (hereinafter referred to as a reference document), the sensitivity of the detection element decreases as the detection element becomes smaller. In addition, since the detailed response function of the detection element is generally too complicated, it is difficult to predict the response function except to perform Monte Carlo calculation of each history in consideration of the actual size and composition of the detector.
【０００８】上記第１及び第２の従来技術では、検出素
子の寸法と感度との関係について検討しておらず、感度
を維持しつつ検出素子を小形化することや、コリメータ
の最適な開口幅を簡便に求めることができなかった。In the first and second prior arts described above, the relationship between the size of the detection element and the sensitivity has not been examined, and the size of the detection element can be reduced while maintaining the sensitivity, and the optimum aperture width of the collimator can be obtained. Could not be easily obtained.
【０００９】また、上記第１の従来技術において、検出
素子の配列を密にするために検出素子の幅と遮蔽板の幅
を小さくすると、まず、上記参考文献に記載のように検
出素子の感度が低下し、更に、遮蔽板から漏れてくる散
乱線の強度が強くなるためにクロストークが増加すると
いう問題があった。In the first prior art, if the width of the detecting elements and the width of the shielding plate are made small in order to make the arrangement of the detecting elements dense, first, the sensitivity of the detecting elements as described in the above-mentioned reference. However, there is a problem that the crosstalk increases because the intensity of scattered rays leaking from the shielding plate is increased.
【００１０】更に、上記第２の従来技術においては、検
出素子を構成するシンチレータの端部へＸ線の入射を防
ぐために設けたフィルタがシンチレータの受光面を制限
しており、このためフィルタの開口部の幅、フィルタの
遮光部の幅及びスペーサの幅を適切に選ばないとシンチ
レータへ入射するＸ線の強度が下がり、Ｓ／Ｎ比が悪く
なるという問題があった。Further, in the above-mentioned second prior art, the filter provided to prevent the incidence of X-rays on the end portion of the scintillator constituting the detection element limits the light receiving surface of the scintillator, so that the aperture of the filter is opened. If the width of the portion, the width of the light-shielding portion of the filter and the width of the spacer are not properly selected, the intensity of the X-rays incident on the scintillator decreases, and the S / N ratio deteriorates.
【００１１】本発明の第１の目的は、Ｘ線検査装置にお
ける基本構成である検出素子やコリメータの最適寸法に
ついての設計基準を与え、検出素子やコリメータの設計
を容易にするＸ線検査装置の設計方法を提供することに
ある。A first object of the present invention is to provide an X-ray inspection apparatus which makes it easy to design the detection element and the collimator by giving a design standard for the optimum dimensions of the detection element and the collimator, which are the basic configuration of the X-ray inspection apparatus. It is to provide a design method.
【００１２】本発明の第２の目的は、検出素子を小形化
し、多数の検出素子を高密度に配列することにより高速
撮影が可能なＸ線検査装置の設計方法及びＸ線検査装置
を提供することにある。A second object of the present invention is to provide an X-ray inspection apparatus designing method and an X-ray inspection apparatus capable of high-speed imaging by downsizing the detection elements and arranging a large number of detection elements at high density. Especially.
【００１３】本発明の第３の目的は、検出素子を小形化
し、散乱Ｘ線の検出を減らすことによりクロストークを
下げ、良好な断層像を得ることが可能なＸ線検査装置の
設計方法及びＸ線検査装置を提供することにある。A third object of the present invention is to design an X-ray inspection apparatus capable of obtaining a good tomographic image by reducing the size of the detection element and reducing the detection of scattered X-rays to reduce crosstalk. An object is to provide an X-ray inspection apparatus.
【００１４】本発明の第４の目的は、検出素子間に存在
する遮蔽材を不要とし、遮蔽材によるクロストークの増
加を防止して良好な断層像を得ることが可能なＸ線検査
装置の設計方法及びＸ線検査装置を提供することにあ
る。A fourth object of the present invention is to provide an X-ray inspection apparatus capable of obtaining a good tomographic image by eliminating the need for a shielding material existing between detection elements and preventing an increase in crosstalk due to the shielding material. It is to provide a design method and an X-ray inspection apparatus.
【００１５】本発明の第５の目的は、コリメータによっ
て画定されるＸ線の入射領域を最大限に拡張し、高感度
のＸ線検査装置の設計方法及びＸ線検査装置を提供する
ことにある。A fifth object of the present invention is to provide a method of designing a highly sensitive X-ray inspection apparatus and an X-ray inspection apparatus which maximizes the X-ray incident area defined by the collimator. .
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明の第１の概念によれば、試料にＸ線を
照射するためのＸ線源と、回転並進移動して試料を操作
する操作手段と、前記Ｘ線源により発生したＸ線の進行
方向と垂直な方向に配列され、前記試料を透過したＸ線
を検出する複数の検出素子を有するＸ線検出器と、前記
複数の検出素子の前方に配置され、前記各検出素子の有
効開口幅を画定するコリメータとを備えるＸ線検査装置
の設計方法において、前記Ｘ線が前記検出素子に入射す
ることにより発生する２次電子の有効最大飛程を計算す
ること；前記コリメータにより画定される前記各検出素
子の有効開口幅をａ、前記２次電子の有効最大飛程をｂ
とするとき、前記各検出素子の有感部の幅Ｗｄをａ＋２
ｂを基準にして設計すること；を特徴とするＸ線検査装
置の設計方法が提供される。In order to achieve the first object, according to the first concept of the present invention, an X-ray source for irradiating a sample with X-rays and a rotary translational movement are used. An operation means for operating the sample; an X-ray detector having a plurality of detection elements arranged in a direction perpendicular to the traveling direction of the X-rays generated by the X-ray source and having a plurality of detection elements for detecting the X-rays transmitted through the sample; In a method of designing an X-ray inspection apparatus including a collimator arranged in front of the plurality of detection elements and defining an effective aperture width of each of the detection elements, the X-rays are generated by being incident on the detection elements. Calculating the effective maximum range of the secondary electrons; a is the effective aperture width of each of the detection elements defined by the collimator, and b is the effective maximum range of the secondary electrons.
And the width Wd of the sensitive part of each of the detection elements is a + 2
A method for designing an X-ray inspection apparatus is provided which is characterized in that: designing based on b.
【００１７】また、上記第１〜第３の目的を達成するた
めに、本発明の第２の概念によれば、上記Ｘ線検査装置
の設計方法において、前記各検出素子の有感部の幅Ｗｄ
を、 ａ≦Ｗｄ≦ａ＋２ｂ を満たすように設計することを特徴とするＸ線検査装置
の設計方法が提供される。Further, in order to achieve the above first to third objects, according to a second concept of the present invention, in the design method of the X-ray inspection apparatus, the width of the sensitive portion of each of the detection elements is Wd
Is designed so as to satisfy a ≦ Wd ≦ a + 2b, and a method for designing an X-ray inspection apparatus is provided.
【００１８】また、上記第１〜第４の目的を達成するた
めに、本発明の第３の概念によれば、上記Ｘ線検査装置
の設計方法において、前記入射するＸ線の最大エネルギ
ーと等しいエネルギーの２次電子の最大飛程をｃとする
とき、前記各検出素子の有感部の幅Ｗｄを、 ａ＋２ｂ＜Ｗｄ＜ａ＋２ｃ を満たすように設計することを特徴とするＸ線検査装置
の設計方法が提供される。In order to achieve the above first to fourth objects, according to the third concept of the present invention, in the method for designing the X-ray inspection apparatus, the maximum energy of the incident X-ray is equal to the maximum energy. Designing an X-ray inspection apparatus characterized in that the width Wd of the sensitive part of each detection element is designed to satisfy a + 2b <Wd <a + 2c, where c is the maximum range of secondary electrons of energy. A method is provided.
【００１９】更に、上記第１の目的を達成するために、
本発明の第４の概念によれば、試料にＸ線を照射するた
めのＸ線源と、回転並進移動して試料を操作する操作手
段と、前記Ｘ線源により発生したＸ線の進行方向と垂直
な方向に配列され、前記試料を透過したＸ線を検出する
複数の検出素子を有するＸ線検出器と、前記複数の検出
素子の前方に配置され、前記各検出素子の有効開口幅を
画定するコリメータとを備えるＸ線検査装置の設計方法
において、前記Ｘ線が前記検出素子に入射することによ
り発生する２次電子の有効最大飛程を計算すること；前
記各検出素子のＸ線入射面の有感部の幅をＷｄ、前記２
次電子の有効最大飛程をｂとするとき、前記各検出素子
の有効開口幅ａをＷｄ−２ｂを基準にして設計するこ
と；前記各検出素子の有効開口幅が得られるよう前記コ
リメータの開口幅を決定すること；を特徴とするＸ線検
査装置の設計方法が提供される。Further, in order to achieve the above first object,
According to a fourth concept of the present invention, an X-ray source for irradiating the sample with X-rays, operating means for rotating and translationally operating the sample, and a traveling direction of X-rays generated by the X-ray source. And an X-ray detector having a plurality of detection elements for detecting the X-rays transmitted through the sample, and an effective aperture width of each of the detection elements arranged in front of the plurality of detection elements. A method of designing an X-ray inspection apparatus comprising a defining collimator, wherein an effective maximum range of secondary electrons generated by incidence of the X-rays on the detection elements is calculated; The width of the sensitive part of the surface is Wd,
When the effective maximum range of the secondary electrons is b, design the effective aperture width a of each of the detection elements with reference to Wd-2b; the aperture of the collimator to obtain the effective aperture width of each of the detection elements. A method of designing an X-ray inspection apparatus is provided, which comprises: determining a width.
【００２０】また、上記第１及び第５の目的を達成する
ために、本発明の第５の概念によれば、上記Ｘ線検査装
置の設計方法において、前記各検出素子の有効開口幅ａ
を、 Ｗｄ−２ｂ≦ａ≦Ｗｄ を満たすように設計することを特徴とするＸ線検査装置
の設計方法が提供される。In order to achieve the first and fifth objects, according to the fifth concept of the present invention, in the design method of the X-ray inspection apparatus, the effective aperture width a of each of the detection elements is
Is designed to satisfy Wd−2b ≦ a ≦ Wd.
【００２１】上記Ｘ線検査装置の設計方法において、好
ましくは、前記Ｘ線源により発生するＸ線の最大エネル
ギーが３ＭｅＶ以上であるとき、前記２次電子の有効最
大エネルギーを前記Ｘ線の最大エネルギーの４０％〜６
０％として求め、この２次電子の有効最大エネルギーか
ら前記２次電子の有効最大飛程を計算し、前記Ｘ線源に
より発生するＸ線の最大エネルギーが１ＭｅＶ〜３Ｍｅ
Ｖであるとき、前記２次電子の有効最大エネルギーを前
記Ｘ線の最大エネルギーの５０％〜８０％として求め、
この２次電子の有効最大エネルギーから前記２次電子の
有効最大飛程を計算し、前記Ｘ線源により発生するＸ線
の最大エネルギーが１ＭｅＶ以下であるとき、前記２次
電子の有効最大エネルギーを前記Ｘ線の最大エネルギー
の８０％〜１００％として求め、この２次電子の有効最
大エネルギーから前記２次電子の有効最大飛程を計算す
る。In the above X-ray inspection apparatus designing method, preferably, when the maximum energy of X-rays generated by the X-ray source is 3 MeV or more, the effective maximum energy of the secondary electrons is set to the maximum energy of the X-rays. 40% to 6
0%, the effective maximum energy of the secondary electrons is calculated from the effective maximum energy of the secondary electrons, and the maximum energy of the X-rays generated by the X-ray source is 1 MeV to 3 Me.
When V, the effective maximum energy of the secondary electron is calculated as 50% to 80% of the maximum energy of the X-ray,
The effective maximum range of the secondary electrons is calculated from the effective maximum energy of the secondary electrons, and when the maximum energy of the X-rays generated by the X-ray source is 1 MeV or less, the effective maximum energy of the secondary electrons is calculated. It is calculated as 80% to 100% of the maximum energy of the X-ray, and the effective maximum range of the secondary electron is calculated from the effective maximum energy of the secondary electron.
【００２２】また、上記第２及び第３の目的を達成する
ために、本発明の第６の概念によれば、試料にＸ線を照
射するためのＸ線源と、回転並進移動して試料を操作す
る操作手段と、前記Ｘ線源により発生したＸ線の進行方
向と垂直な方向に配列され、前記試料を透過したＸ線を
検出する複数の検出素子を有するＸ線検出器と、前記複
数の検出素子の前方に配置され、前記各検出素子の有効
開口幅を画定するコリメータとを備えるＸ線検査装置に
おいて、前記各検出素子のＸ線入射面の有感部の幅をＷ
ｄ、前記コリメータによって画定される前記各検出素子
の有効開口幅をａ、前記Ｘ線が前記検出素子に入射する
ことにより発生する２次電子の有効最大飛程をｂとする
とき、 ａ≦Ｗｄ≦ａ＋２ｂ を満たすように前記各検出素子の有感部の幅Ｗｄが設定
されていることを特徴とするＸ線検査装置が提供され
る。Further, in order to achieve the above second and third objects, according to a sixth concept of the present invention, an X-ray source for irradiating the sample with X-rays and a sample which is rotationally translated and moved. And an X-ray detector having a plurality of detection elements arranged in a direction perpendicular to the traveling direction of X-rays generated by the X-ray source and having a plurality of detection elements for detecting X-rays transmitted through the sample, In an X-ray inspection apparatus including a collimator that is arranged in front of a plurality of detection elements and defines an effective aperture width of each of the detection elements, a width of a sensitive portion of an X-ray incident surface of each of the detection elements is set to W.
d, where a is the effective aperture width of each of the detection elements defined by the collimator, and b is the effective maximum range of secondary electrons generated by the incidence of the X-rays on the detection elements: a ≦ Wd An X-ray inspection apparatus is provided in which the width Wd of the sensitive portion of each of the detection elements is set so as to satisfy ≦ a + 2b.
【００２３】また、上記第２〜第４の目的を達成するた
めに、本発明の第７の概念によれば、試料にＸ線を照射
するためのＸ線源と、回転並進移動して試料を操作する
操作手段と、前記Ｘ線源により発生したＸ線の進行方向
と垂直な方向に配列され、前記試料を透過したＸ線を検
出する複数の検出素子を有するＸ線検出器と、前記複数
の検出素子の前方に配置され、前記各検出素子の有効開
口幅を画定するコリメータとを備えるＸ線検査装置にお
いて、前記各検出素子のＸ線入射面の有感部の幅をＷ
ｄ、前記コリメータによって画定される前記各検出素子
の有効開口幅をａ、前記Ｘ線が前記検出素子に入射する
ことにより発生する２次電子の有効最大飛程をｂ、前記
入射するＸ線の最大エネルギーと等しいエネルギーの２
次電子の最大飛程をｃとするとき、 ａ＋２ｂ＜Ｗｄ＜ａ＋２ｃ を満たすように前記各検出素子の有感部の幅Ｗｄが設定
されていることを特徴とするＸ線検査装置が提供され
る。In order to achieve the above-mentioned second to fourth objects, according to the seventh concept of the present invention, an X-ray source for irradiating the sample with X-rays and a sample which is rotationally translated and moved. And an X-ray detector having a plurality of detection elements arranged in a direction perpendicular to the traveling direction of X-rays generated by the X-ray source and having a plurality of detection elements for detecting X-rays transmitted through the sample, In an X-ray inspection apparatus including a collimator that is arranged in front of a plurality of detection elements and defines an effective aperture width of each of the detection elements, a width of a sensitive portion of an X-ray incident surface of each of the detection elements is set to W.
d, the effective aperture width of each of the detection elements defined by the collimator is a, the effective maximum range of secondary electrons generated when the X-rays are incident on the detection element, and the incident X-ray 2 of energy equal to maximum energy
Provided is an X-ray inspection apparatus characterized in that the width Wd of the sensitive portion of each of the detection elements is set so as to satisfy a + 2b <Wd <a + 2c, where c is the maximum range of the next electron. .
【００２４】また、上記第２〜第４の目的を達成するた
めに、本発明の第８の概念によれば、試料にＸ線を照射
するためのＸ線源と、回転並進移動して試料を操作する
操作手段と、前記Ｘ線源により発生したＸ線の進行方向
と垂直な方向に配列され、前記試料を透過したＸ線を検
出する複数の検出素子を有するＸ線検出器と、前記複数
の検出素子の前方に配置され、前記各検出素子の有効開
口幅を画定するコリメータとを備えるＸ線検査装置にお
いて、前記Ｘ線検出器の複数の検出素子は互いに空気層
により隔てられていることを特徴とするＸ線検査装置が
提供される。In order to achieve the above-mentioned second to fourth objects, according to an eighth concept of the present invention, an X-ray source for irradiating the sample with X-rays and a sample which is rotationally translated and moved. And an X-ray detector having a plurality of detection elements arranged in a direction perpendicular to the traveling direction of X-rays generated by the X-ray source and having a plurality of detection elements for detecting X-rays transmitted through the sample, In an X-ray inspection apparatus including a collimator arranged in front of a plurality of detection elements and defining an effective aperture width of each of the detection elements, the plurality of detection elements of the X-ray detector are separated from each other by an air layer. An X-ray inspection apparatus is provided which is characterized by the above.
【００２５】更に、上記第５の目的を達成するために、
本発明の第９の概念によれば、試料にＸ線を照射するた
めのＸ線源と、回転並進移動して試料を操作する操作手
段と、前記Ｘ線源により発生したＸ線の進行方向と垂直
な方向に配列され、前記試料を透過したＸ線を検出する
複数の検出素子を有するＸ線検出器と、前記複数の検出
素子の前方に配置され、前記各検出素子の有効開口幅を
画定するコリメータとを備えるＸ線検査装置において、
前記各検出素子のＸ線入射面の有感部の幅をＷｄ、前記
コリメータによって画定される前記各検出素子の有効開
口幅をａ、前記Ｘ線が前記検出素子に入射することによ
り発生する２次電子の有効最大飛程をｂとするとき、 Ｗｄ−２ｂ≦ａ≦Ｗｄ を満たすように前記コリメータの開口幅が設定されてい
ることを特徴とするＸ線検査装置が提供される。Further, in order to achieve the fifth object,
According to a ninth concept of the present invention, an X-ray source for irradiating the sample with X-rays, operating means for rotating and translationally operating the sample, and a traveling direction of X-rays generated by the X-ray source. And an X-ray detector having a plurality of detection elements for detecting the X-rays transmitted through the sample, and an effective aperture width of each of the detection elements arranged in front of the plurality of detection elements. In an X-ray inspection apparatus comprising a collimator for defining,
The width of the sensitive portion of the X-ray incidence surface of each of the detection elements is Wd, the effective aperture width of each of the detection elements defined by the collimator is a, and the X-rays are generated by entering the detection element. Provided is an X-ray inspection apparatus characterized in that the opening width of the collimator is set so as to satisfy Wd−2b ≦ a ≦ Wd, where b is the effective maximum range of secondary electrons.
【００２６】上記Ｘ線検査装置において、好ましくは、
前記Ｘ線源により発生するＸ線の最大エネルギーが３Ｍ
ｅＶ以上であるとき、前記２次電子の有効最大エネルギ
ーを前記Ｘ線の最大エネルギーの４０％〜６０％として
求め、この２次電子の有効最大エネルギーから前記２次
電子の有効最大飛程を計算し、前記Ｘ線源により発生す
るＸ線の最大エネルギーが１ＭｅＶ〜３ＭｅＶであると
き、前記２次電子の有効最大エネルギーを前記Ｘ線の最
大エネルギーの５０％〜８０％として求め、この２次電
子の有効最大エネルギーから前記２次電子の有効最大飛
程を計算し、前記Ｘ線源により発生するＸ線の最大エネ
ルギーが１ＭｅＶ以下であるとき、前記２次電子の有効
最大エネルギーを前記Ｘ線の最大エネルギーの８０％〜
１００％として求め、この２次電子の有効最大エネルギ
ーから前記２次電子の有効最大飛程を計算している。In the above X-ray inspection apparatus, preferably
The maximum energy of X-rays generated by the X-ray source is 3M
When it is eV or more, the effective maximum energy of the secondary electron is obtained as 40% to 60% of the maximum energy of the X-ray, and the effective maximum range of the secondary electron is calculated from the effective maximum energy of the secondary electron. However, when the maximum energy of X-rays generated by the X-ray source is 1 MeV to 3 MeV, the effective maximum energy of the secondary electrons is calculated as 50% to 80% of the maximum energy of the X-rays, and the secondary electrons are obtained. The effective maximum range of the secondary electrons is calculated from the effective maximum energy of the X-rays, and when the maximum energy of the X-rays generated by the X-ray source is 1 MeV or less, the effective maximum energy of the secondary electrons is calculated as follows. 80% of maximum energy
It is calculated as 100%, and the effective maximum range of the secondary electron is calculated from the effective maximum energy of the secondary electron.
【００２７】また、好ましくは、前記Ｘ線源により発生
するＸ線の最大エネルギーが３００ｋｅＶ以上である。Preferably, the maximum energy of X-rays generated by the X-ray source is 300 keV or more.
【００２８】前記Ｘ線源により発生するＸ線は連続Ｘ線
であってもよいが、略単色Ｘ線であってもよい。The X-rays generated by the X-ray source may be continuous X-rays or substantially monochromatic X-rays.
【００２９】また、上記第２〜第４の目的を達成するた
め、本発明第１０の概念によれば、試料にＸ線を照射す
るためのＸ線源と、回転並進移動して試料を操作する操
作手段と、前記Ｘ線源により発生したＸ線の進行方向と
垂直な方向に配列され、前記試料を透過したＸ線を検出
する複数の検出素子を有するＸ線検出器と、前記複数の
検出素子の前方に配置され、前記各検出素子の有効開口
幅を画定するコリメータとを備えるＸ線検査装置におい
て、前記Ｘ線源により発生するＸ線の最大エネルギーが
３ＭｅＶ以上で要求分解能が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍで
あり、前記複数の検出素子の配列ピッチが２．６ｍｍ〜
１６ｍｍであることを特徴とするＸ線検査装置が提供さ
れる。In order to achieve the above second to fourth objects, according to the tenth concept of the present invention, an X-ray source for irradiating the sample with X-rays and a translational movement to operate the sample. Operating means, an X-ray detector having a plurality of detection elements arranged in a direction perpendicular to a traveling direction of X-rays generated by the X-ray source, and detecting X-rays transmitted through the sample; In an X-ray inspection apparatus that is arranged in front of the detection elements and includes a collimator that defines the effective aperture width of each of the detection elements, the maximum energy of X-rays generated by the X-ray source is 3 MeV or more, and the required resolution is 0. 1 mm to 0.5 mm, and the arrangement pitch of the plurality of detection elements is 2.6 mm to
An X-ray inspection apparatus is provided which is 16 mm.
【００３０】更に、本発明の第１１の概念によれば、前
記Ｘ線源により発生するＸ線の最大エネルギーが１Ｍｅ
Ｖ〜３ＭｅＶで要求分解能が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍで
あり、前記複数の検出素子の配列ピッチが１ｍｍ〜１６
ｍｍであることを特徴とするＸ線検査装置が提供され
る。Further, according to the eleventh concept of the present invention, the maximum energy of X-rays generated by the X-ray source is 1 Me.
The required resolution is 0.1 mm to 0.5 mm at V to 3 MeV, and the arrangement pitch of the plurality of detection elements is 1 mm to 16
An X-ray inspection apparatus is provided which is characterized in that it is mm.
【００３１】また、本発明の第１２の概念によれば、記
Ｘ線源により発生するＸ線の最大エネルギーが１ＭｅＶ
以下で要求分解能が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであり、前
記複数の検出素子の配列ピッチが０．４ｍｍ〜１０ｍｍ
であることを特徴とするＸ線検査装置が提供される。According to the twelfth concept of the present invention, the maximum energy of X-rays generated by the X-ray source is 1 MeV.
Below, the required resolution is 0.1 mm to 0.5 mm, and the arrangement pitch of the plurality of detection elements is 0.4 mm to 10 mm.
An X-ray inspection apparatus is provided.
【００３２】[0032]
【作用】本発明の第１の概念において、各検出素子の有
効開口幅をａ、２次電子の有効最大飛程をｂとすると
き、各検出素子の有感部の幅Ｗｄをａ＋２ｂを基準にし
て設計することにより、複雑なモンテカルロ計算を実施
する必要がなく容易に検出素子の寸法設計が可能とな
り、検出素子の寸法設計に要する時間が短縮される。In the first concept of the present invention, when the effective aperture width of each detection element is a and the effective maximum range of secondary electrons is b, the width Wd of the sensitive portion of each detection element is based on a + 2b. With this design, the dimension of the detection element can be easily designed without performing complicated Monte Carlo calculation, and the time required for the dimension design of the detection element can be shortened.
【００３３】本発明の第２、第６及び第１０〜第１２の
概念において、各検出素子の有感部の幅Ｗｄを、ａ≦Ｗ
ｄ≦ａ＋２ｂを満たすように設計することにより、検出
素子が小形化され、多数の検出素子を高密度に配列する
ことにより高速撮影が可能となる。また、検出素子の小
形化により散乱Ｘ線によるクロストークが小さくなるの
で、Ｓ／Ｎ比を上げて良好な断層像が得られる。また、
遮蔽材は２次電子の強度を下げるだけでよいので、遮蔽
材が薄くなり、検出素子の高密度配列が容易となる。In the second, sixth, and tenth to twelfth concepts of the present invention, the width Wd of the sensitive portion of each detecting element is a ≦ W.
By designing to satisfy d ≦ a + 2b, the detection elements can be downsized, and high-speed imaging can be achieved by arranging a large number of detection elements at high density. In addition, since the cross-talk due to scattered X-rays is reduced due to the downsizing of the detection element, the S / N ratio can be increased to obtain a good tomographic image. Also,
Since the shielding material only needs to reduce the intensity of the secondary electrons, the shielding material becomes thin and the high density arrangement of the detection elements becomes easy.
【００３４】本発明の第３、第７、第８及び第１０〜第
１２の概念において、各検出素子の有感部の幅Ｗｄを、
ａ＋２ｂ＜Ｗｄ＜ａ＋２ｃを満たすように設計すること
により、検出素子が小形化され、多数の検出素子を高密
度に配列することにより高速撮影が可能となる。また、
遮蔽材が全く不要となるので、散乱Ｘ線が遮蔽材に当た
ることにより発生する２次電子によるクロストーク成分
がなくなり、更にクロストークが小さくなる。また、発
生した散乱Ｘ線及び有効最大エネルギー以上のエネルギ
ーを持つ２次電子の吸収量も増大し、Ｘ線の検出感度が
良くなる。このため、Ｓ／Ｎ比を上げて良好な断層像が
得られる。In the third, seventh, eighth, and tenth to twelfth concepts of the present invention, the width Wd of the sensitive portion of each detecting element is
By designing to satisfy a + 2b <Wd <a + 2c, the detection elements can be miniaturized, and high-speed imaging can be achieved by arranging a large number of detection elements at high density. Also,
Since the shielding material is completely unnecessary, the crosstalk component due to the secondary electrons generated by the scattered X-rays striking the shielding material is eliminated, and the crosstalk is further reduced. Further, the amount of absorbed scattered X-rays and secondary electrons having an energy equal to or higher than the effective maximum energy is also increased, and the X-ray detection sensitivity is improved. Therefore, a good tomographic image can be obtained by increasing the S / N ratio.
【００３５】したがって、本実施例では第１の実施例以
上にクロストークを小さくできると共に、Ｘ線の検出感
度が良くなり、Ｓ／Ｎ比を更に向上さして良好な断層像
を得ることができる。Therefore, in this embodiment, the crosstalk can be made smaller than in the first embodiment, the X-ray detection sensitivity is improved, and the S / N ratio can be further improved to obtain a good tomographic image.
【００３６】本発明の第４の概念において、各検出素子
の有効開口幅ａをＷｄ−２ｂを基準にして設定し、この
有効開口幅が得られるようコリメータの開口幅を決定す
ることにより、複雑なモンテカルロ計算を実施する必要
がなく容易にコリメータの寸法設計が可能となり、コリ
メータの寸法設計に要する時間が短縮される。In the fourth concept of the present invention, the effective aperture width a of each detection element is set with reference to Wd-2b, and the aperture width of the collimator is determined so as to obtain this effective aperture width. Since it is possible to easily design the size of the collimator without having to perform a special Monte Carlo calculation, the time required for the size design of the collimator is shortened.
【００３７】本発明の第５及び第９の概念において、各
検出素子の有効開口幅ａをＷｄ−２ｂ≦ａ≦Ｗｄを満た
すように設計することにより、発生した２次電子を効率
よく検出しながらＸ線の入射領域を拡張し、Ｘ線検査装
置の感度を向上できる。In the fifth and ninth concepts of the present invention, by designing the effective aperture width a of each detecting element to satisfy Wd-2b≤a≤Wd, the generated secondary electrons can be detected efficiently. However, the X-ray incidence region can be expanded to improve the sensitivity of the X-ray inspection apparatus.
【００３８】[0038]
【実施例】原理 まず、本発明のＸ線検査装置の設計方法の原理について
図２及び図３を用いて説明する。本発明は、検出素子に
Ｘ線を入射することにより生じる２次電子の振舞に着目
したものであり、その検討結果を以下に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Principle First, the principle of the designing method for an X-ray inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. The present invention focuses on the behavior of secondary electrons generated by the incidence of X-rays on the detection element, and the examination results will be described below.
【００３９】図２は、円筒型の検出素子の円形端面の中
心に、円筒の軸に平行に一定エネルギーでペンシルビー
ム状のＸ線を入射させ、検出素子の円筒の半径を変えた
ときに、円筒の半径に対して検出素子への付与エネルギ
ーがどのように変化するかについて、本願発明者等が行
った計算結果を示す。FIG. 2 shows that when a pencil beam-shaped X-ray is made to enter the center of a circular end surface of a cylindrical detection element in parallel with the axis of the cylinder at a constant energy and the radius of the cylinder of the detection element is changed, The calculation results of the inventors of the present application show how the energy applied to the detection element changes with respect to the radius of the cylinder.
【００４０】図２において、横軸は検出素子の円筒の半
径を、検出素子の材質および入射Ｘ線のエネルギーによ
らない単位（円筒の実際の半径に検出素子を構成してい
る物質の密度を掛け、入射Ｘ線のエネルギーで割った
値）で示し、縦軸は検出素子への付与エネルギーを、付
与エネルギーと入射Ｘ線のエネルギーの比で示した。検
出素子への付与エネルギーは検出素子の感度に比例す
る。また、円筒型の検出素子の長さは、入射したＸ線が
９９％以上反応する長さとした。計算は、検出素子の材
質として、ＣＷＯ（ＣｄＷＯ4 シンチレータ）及びＳｉ
（シリコン半導体検出素子）の２種類について行った。
入射Ｘ線のエネルギーは３ＭｅＶとした。In FIG. 2, the abscissa represents the radius of the cylinder of the detecting element in units not depending on the material of the detecting element and the energy of the incident X-ray (the actual radius of the cylinder represents the density of the substance forming the detecting element). Value multiplied by the energy of the incident X-ray), and the vertical axis represents the energy applied to the detection element by the ratio of the energy applied and the energy of the incident X-ray. The energy applied to the detection element is proportional to the sensitivity of the detection element. Further, the length of the cylindrical detection element was set to a length at which 99% or more of the incident X-rays reacted. The calculation was performed using CWO (CdWO 4 scintillator) and Si as the material of the detection element.
Two types of (silicon semiconductor detection element) were performed.
The energy of the incident X-ray was 3 MeV.
【００４１】図２から分かるように、検出素子の円筒の
半径と検出素子への付与エネルギーとの関係は、検出素
子の材質に係わらずほとんど同じ傾向を示す。即ち、検
出素子への付与エネルギーは、検出素子の半径が増すに
つれて２段階の変化をする。検出素子の半径が大きくな
ると、横軸の０．４４の付近で一度飽和し、更に半径が
大きくなると縦軸の１．０に近づく。初めの飽和は、Ｘ
線の入射によりＸ線の入射軸上で発生した２次電子の吸
収過程であり、後の飽和は、散乱線の吸収過程であると
考えられる。２次電子は荷電粒子であるため散乱線に比
べて格段にエネルギーの付与効率が高く、検出素子の半
径に対する付与エネルギーの勾配は２次電子の吸収過程
のほうが大きい。図２は、入射Ｘ線のエネルギーが３Ｍ
ｅＶの場合を示したが、入射Ｘ線のエネルギーが数１０
０ｋｅＶ以上であれば、ほぼ同じ傾向を示す。As can be seen from FIG. 2, the relationship between the radius of the cylinder of the detection element and the energy applied to the detection element shows almost the same tendency regardless of the material of the detection element. That is, the energy applied to the detection element changes in two steps as the radius of the detection element increases. When the radius of the detecting element becomes large, it saturates once around 0.44 on the horizontal axis, and when it becomes larger, it approaches 1.0 on the vertical axis. The first saturation is X
This is an absorption process of secondary electrons generated on the incident axis of X-rays by the incidence of rays, and the subsequent saturation is considered to be an absorption process of scattered rays. Since the secondary electrons are charged particles, the efficiency of applying energy is much higher than that of scattered rays, and the gradient of the applied energy with respect to the radius of the detection element is larger in the absorption process of the secondary electrons. Figure 2 shows that the incident X-ray energy is 3M
Although the case of eV is shown, the energy of the incident X-ray is several tens.
If it is 0 keV or more, almost the same tendency is shown.
【００４２】図２の結果より、検出素子の感度を１０％
〜２０％向上させるためには、検出素子の幅寸法を１桁
大きくしなければならず、検出素子の幅を適切に選ばな
ければ、極めて検出素子の利用効率が悪くなる。Ｘ線Ｃ
Ｔ装置のように検出素子を密に配置する場合には、検出
素子の幅を適切に設計することが特に重要となる。ま
た、２次電子は荷電粒子であるため散乱線に比べて格段
にエネルギーの付与効率が高いため、Ｘ線ＣＴ用検出素
子の寸法を設計する場合、２次電子の振舞を考慮するこ
とが重要となる。本願発明者等は２次電子の有効最大飛
程に着目し、検出素子の幅を２次電子の有効最大飛程を
基準として設計することにより、小形の検出素子を多数
配置することを可能とし、高速撮影が可能なＸ線検査装
置を実現できることを見出だした。以上が本発明の第１
の原理である。From the result of FIG. 2, the sensitivity of the detecting element is 10%.
In order to improve ˜20%, the width dimension of the detection element must be increased by one digit, and if the width of the detection element is not properly selected, the utilization efficiency of the detection element becomes extremely poor. X-ray C
When the detection elements are densely arranged as in the T-apparatus, it is particularly important to design the width of the detection elements appropriately. In addition, since secondary electrons are charged particles, the efficiency of applying energy is significantly higher than that of scattered radiation. Therefore, it is important to consider the behavior of secondary electrons when designing the dimensions of the detector for X-ray CT. Becomes The inventors of the present application pay attention to the effective maximum range of secondary electrons, and design the width of the detection element based on the effective maximum range of secondary electrons, thereby enabling a large number of small detection elements to be arranged. Found that an X-ray inspection device capable of high-speed imaging can be realized. The above is the first of the present invention
Is the principle of.
【００４３】なお、「２次電子の有効最大飛程」とは、
Ｘ線が検出素子に入射することにより発生する２次電子
のうち有効最大エネルギーを持つ２次電子の最大飛程の
ことであり、「２次電子の有効最大エネルギー」とは、
Ｘ線により発生する２次電子の実用的な最大エネルギー
のことである。The "effective maximum range of secondary electrons" means
The maximum range of secondary electrons having effective maximum energy among the secondary electrons generated when X-rays are incident on the detection element, and the "effective maximum energy of secondary electrons" is
It is the practical maximum energy of secondary electrons generated by X-rays.
【００４４】次に、２次電子の有効最大飛程を基準とし
て検出素子の幅を設計する場合、入射するＸ線により発
生する２次電子の有効最大エネルギーを決定することが
カギとなる。図３に、連続Ｘ線の最大エネルギーと発生
２次電子の有効最大エネルギーとの関係について、本願
発明者等が行った検討結果を示す。図中、点線は、２次
電子の有効最大エネルギーがＸ線の最大エネルギーにほ
ぼ等しくなる（１００％）場合と、２次電子の有効最大
エネルギーがＸ線の最大エネルギーのほぼ半分になる
（５０％）の場合の参考線である。Next, when designing the width of the detecting element with reference to the effective maximum range of the secondary electrons, the key is to determine the effective maximum energy of the secondary electrons generated by the incident X-rays. FIG. 3 shows the results of a study conducted by the inventors of the present application on the relationship between the maximum energy of continuous X-rays and the effective maximum energy of generated secondary electrons. In the figure, the dotted line indicates that the effective maximum energy of the secondary electron becomes almost equal to the maximum energy of the X-ray (100%) and the effective maximum energy of the secondary electron becomes almost half of the maximum energy of the X-ray (50 %) Is a reference line in the case of.
【００４５】高エネルギーＸ線では電子対生成反応が支
配的で、この反応により発生する２次電子の有効最大エ
ネルギーは、Ｘ線のエネルギーのほぼ半分になる。ま
た、低エネルギーＸ線では光電効果が支配的となり、こ
の反応により発生する２次電子の有効最大エネルギー
は、Ｘ線のエネルギーにほぼ等しくなる。In high-energy X-rays, the electron pair formation reaction is dominant, and the effective maximum energy of secondary electrons generated by this reaction is almost half the energy of X-rays. The photoelectric effect becomes dominant in low-energy X-rays, and the effective maximum energy of secondary electrons generated by this reaction becomes almost equal to the energy of X-rays.
【００４６】以上より、連続Ｘ線の最大エネルギーとそ
こから発生する２次電子の実用的な最大エネルギー（有
効最大エネルギー）の関係は、連続Ｘ線の最大エネルギ
ーが３ＭｅＶ以上では、発生する２次電子の有効最大エ
ネルギーは連続Ｘ線の最大エネルギーの４０％〜６０％
であり、連続Ｘ線の最大エネルギーが１ＭｅＶから３Ｍ
ｅＶまでは発生する２次電子の有効最大エネルギーは連
続Ｘ線の最大エネルギーの５０％〜８０％であり、連続
Ｘ線の最大エネルギーが１ＭｅＶ以下では発生する２次
電子の有効最大エネルギーは連続Ｘ線の最大エネルギー
の８０％〜１００％となる。From the above, the relation between the maximum energy of continuous X-rays and the practical maximum energy (effective maximum energy) of secondary electrons generated therefrom is that the secondary energy generated when the maximum energy of continuous X-rays is 3 MeV or more. The effective maximum energy of electrons is 40% to 60% of the maximum energy of continuous X-rays.
And the maximum energy of continuous X-rays is from 1 MeV to 3M
The effective maximum energy of secondary electrons generated up to eV is 50% to 80% of the maximum energy of continuous X-rays, and the effective maximum energy of secondary electrons generated when the maximum energy of continuous X-rays is 1 MeV or less is continuous X. It is 80% to 100% of the maximum energy of the line.
【００４７】一方、２次電子の最大飛程は、２次電子の
最大エネルギーをＥ［ＭｅＶ］、検出素子の密度をρ
［ｇ／ｃｍ3 ］とし、２次電子の最大飛程をｂ［ｃｍ］
とすれば、 ｂ＝０．４０７×Ｅ1.38／ρ （０．８＞Ｅ＞０．１５） ｂ＝（０．５４２×Ｅ−０．１３３）／ρ （Ｅ＞０．８） …（１） で求められる（原子核・放射線の基礎：真田順平著：共
立全書，ｐ９３）。On the other hand, the maximum range of secondary electrons is E [MeV], the maximum energy of secondary electrons, and ρ, the density of detection elements.
[G / cm3] and the maximum range of secondary electrons is b [cm]
Then, b = 0.407 × E 1.38 / ρ (0.8>E> 0.15) b = (0.542 × E−0.133) / ρ (E> 0.8) (1 ) (Fundamentals of nuclear and radiation: Junpei Sanada: Kyoritsu Zensho, p93).
【００４８】したがって、上記のように２次電子の有効
最大エネルギーが求まると、当該（１）式から２次電子
の最大飛程ｂを計算することができる。以上が本発明の
第２の原理である。Therefore, when the effective maximum energy of the secondary electrons is obtained as described above, the maximum range b of the secondary electrons can be calculated from the equation (1). The above is the second principle of the present invention.
【００４９】ちなみに、図２の計算例では、入射Ｘ線の
エネルギーが３ＭｅＶであるので、発生する２次電子の
有効最大エネルギーは図３より、入射Ｘ線エネルギーの
約５０％の１．５ＭｅＶであり、検出素子の密度をＣＷ
Ｏシンチレータの７．９ｇ／ｃｍ3 とし、上記（１）式
で２次電子の最大飛程ｂを計算すると、約０．８６ｍｍ
となる。更にこの値に密度を掛け、入射Ｘ線のエネルギ
ーで割ると０．２３ｇ／ｃｍ3 ・ＭｅＶとなる。図２に
この有効最大飛程に対応する検出素子の半径を示すと、
点線の位置となる。この半径は、前述の飽和半径の約半
分である。By the way, in the calculation example of FIG. 2, since the energy of the incident X-ray is 3 MeV, the effective maximum energy of the generated secondary electrons is 1.5 MeV which is about 50% of the incident X-ray energy from FIG. Yes, the detection element density is CW
With the O scintillator at 7.9 g / cm 3 , the maximum range b of secondary electrons calculated by the above formula (1) is about 0.86 mm.
Becomes Further, when this value is multiplied by the density and divided by the energy of the incident X-ray, it becomes 0.23 g / cm 3 · MeV. FIG. 2 shows the radius of the detection element corresponding to this effective maximum range,
The position is indicated by the dotted line. This radius is about half the saturation radius described above.
【００５０】設計方法の基本概念 次に、上記原理に基づく本発明のＸ線検査装置の設計方
法の基本概念を図１により説明する。 Basic Concept of Design Method Next, the basic concept of the design method of the X-ray inspection apparatus of the present invention based on the above principle will be described with reference to FIG.
【００５１】図１において、２０はＸ線検査装置におけ
る基本構成の１つである検出素子を示し、検出素子２０
は、例えばＸ線の入射により螢光を発生するシンチレー
タ２０ａからなり、シンチレータ２０ａで発生した螢光
はフォトダイオード２０ｂにより電流に変換される。シ
ンチレータ２０ａの前面には、シンチレータ２０ａに入
射するＸ線を絞り、シンチレータ２０ａの有効開口幅を
画定するコリメータ２１が配置されている。In FIG. 1, reference numeral 20 denotes a detecting element which is one of the basic components of the X-ray inspection apparatus.
Is composed of, for example, a scintillator 20a that generates fluorescence upon incidence of X-rays, and the fluorescence generated by the scintillator 20a is converted into a current by the photodiode 20b. On the front surface of the scintillator 20a, a collimator 21 that restricts the X-rays incident on the scintillator 20a and defines the effective opening width of the scintillator 20a is arranged.
【００５２】本発明にしたがってシンチレータ２０ａの
有感部の幅Ｗｄを設計する場合、まず、コリメータ２１
の開口幅に対応するシンチレータ２０ａの有効開口幅ａ
を決める。これは、シンチレータ２０ａに要求される分
解能をΔｘとすると、分解能ΔｘとＸ線検査装置の構造
的寸法から求まる。Ｘ線検査装置の構造的寸法について
は後述する。シンチレータ２０ａの有効開口幅ａが決ま
れば、これに対応してコリメータ２１の開口幅が決ま
る。In designing the width Wd of the sensitive portion of the scintillator 20a according to the present invention, first, the collimator 21
Effective opening width a of the scintillator 20a corresponding to the opening width of
Decide. This can be obtained from the resolution Δx and the structural dimensions of the X-ray inspection apparatus, where Δx is the resolution required for the scintillator 20a. The structural dimensions of the X-ray inspection apparatus will be described later. When the effective opening width a of the scintillator 20a is determined, the opening width of the collimator 21 is determined correspondingly.
【００５３】次に、Ｘ線がシンチレータ２０ａに入射す
ることにより発生する２次電子の有効最大飛程ｂを計算
する。この有効最大飛程ｂは上記第２の原理に基づき計
算する。即ち、使用するＸ線が連続Ｘ線（制動Ｘ線）の
とき、２次電子の有効最大エネルギーを図３の特性から
求め、この求めた２次電子の有効最大エネルギーから上
記（１）式により２次電子の有効最大飛程ｂを求める。
例えば、Ｘ線の最大エネルギーが３ＭｅＶ以上のとき
は、２次電子の有効最大エネルギーをＸ線の最大エネル
ギーの４０％〜６０％として求め、Ｘ線の最大エネルギ
ーが１ＭｅＶ〜３ＭｅＶのときは、２次電子の有効最大
エネルギーをＸ線の最大エネルギーの５０％〜８０％と
して求め、Ｘ線の最大エネルギーが１ＭｅＶ以下のとき
は、２次電子の有効最大エネルギーをＸ線の最大エネル
ギーの８０％〜１００％として求め、それぞれ（１）式
より２次電子の有効最大飛程ｂを計算する。Next, the effective maximum range b of the secondary electrons generated when the X-rays enter the scintillator 20a is calculated. This effective maximum range b is calculated based on the second principle. That is, when the X-rays used are continuous X-rays (braking X-rays), the effective maximum energy of the secondary electrons is obtained from the characteristics of FIG. 3, and from the obtained effective maximum energy of the secondary electrons, the equation (1) is used. Find the effective maximum range b of the secondary electrons.
For example, when the maximum energy of X-rays is 3 MeV or more, the effective maximum energy of secondary electrons is calculated as 40% to 60% of the maximum energy of X-rays, and when the maximum energy of X-rays is 1 MeV to 3 MeV, 2 The effective maximum energy of the secondary electron is calculated as 50% to 80% of the maximum energy of X-ray, and when the maximum energy of X-ray is 1 MeV or less, the effective maximum energy of the secondary electron is 80% to 80% of the maximum energy of X-ray. The effective maximum range b of the secondary electrons is calculated from the equation (1).
【００５４】次に、このようにしてシンチレータ２０ａ
の有効開口幅ａと２次電子の有効最大飛程ｂが求まる
と、上記第１の原理に基づきａ＋２ｂを基準にしてシン
チレータ２０ａの有感部の幅Ｗｄを決定する。Next, in this way, the scintillator 20a
When the effective opening width a and the effective maximum range b of the secondary electrons are obtained, the width Wd of the sensitive portion of the scintillator 20a is determined based on a + 2b based on the first principle.
【００５５】シンチレータ２０ａの有感部の幅ＷｄをＷ
ｄ＝ａ＋２ｂとしたとき、理論的上、発生した２次電子
（有効最大エネルギー以下のエネルギーを持つ２次電
子：以下、有効最大飛程ｂとの関係で使用する場合はこ
の意味で使用するものとする）がシンチレータ２０ａの
外部に漏れることがなくなる。このため、シンチレータ
２０ａは発生した２次電子の全てを検出することにな
る。前述したように、このシンチレータ２０ａで検出さ
れる２次電子は散乱線に比べて格段にエネルギーの付与
効率が高い。したがって、この２次電子を効率よく検出
することで感度を落とさずにシンチレータ２０ａを小形
化できる。即ち、シンチレータ２０ａの最適寸法の設計
に際してａ＋２ｂを基準に用いることができることが分
かる。The width Wd of the sensitive portion of the scintillator 20a is set to W
When d = a + 2b, theoretically generated secondary electrons (secondary electrons having an energy less than the effective maximum energy: hereinafter, used in this sense when used in relation to the effective maximum range b Will not leak to the outside of the scintillator 20a. Therefore, the scintillator 20a detects all the generated secondary electrons. As described above, the secondary electrons detected by the scintillator 20a have much higher energy application efficiency than scattered rays. Therefore, by efficiently detecting the secondary electrons, the scintillator 20a can be downsized without lowering the sensitivity. That is, it can be seen that a + 2b can be used as a reference when designing the optimum size of the scintillator 20a.
【００５６】一方、シンチレータ２０ａの有感部の幅Ｗ
ｄが予め決まっている場合は、上記のように発生する２
次電子の有効最大飛程ｂを決めた後、シンチレータ２０
ａの有効開口幅ａがＷｄ−２ｂとなるようにコリメータ
２１の開口幅を決定する。これにより、発生した２次電
子を効率よく検出しながらＸ線の入射領域を最大限に拡
張し、高感度の検出器を提供できる。On the other hand, the width W of the sensitive portion of the scintillator 20a
If d is predetermined, it occurs as above 2
After determining the effective maximum range b of the next electron, the scintillator 20
The opening width of the collimator 21 is determined so that the effective opening width a of a becomes Wd-2b. As a result, it is possible to provide a highly sensitive detector by maximally expanding the X-ray incident area while efficiently detecting the generated secondary electrons.
【００５７】したがって、本発明によれば、Ｘ線検査装
置における基本構成である検出素子やコリメータの最適
寸法についての設計基準が確立され、高速撮影を可能と
したり良好な断層像を得るための検出素子の設計や、Ｘ
線検査装置の感度を向上するためのコリメータの設計が
容易となる。Therefore, according to the present invention, the design criteria for the optimum dimensions of the detection element and the collimator, which are the basic components of the X-ray inspection apparatus, are established, and high-speed imaging is possible and detection for obtaining a good tomographic image is performed. Element design, X
The design of the collimator for improving the sensitivity of the line inspection apparatus becomes easy.
【００５８】Ｘ線エネルギーの適用範囲 本発明は２次電子の有効最大飛程ｂがポイントである。
検出素子の設計でｂの値が工作精度や固定精度以下にな
れば、本発明の上記効果は十分に得られない。図４
（ａ）にＸ線の最大エネルギーと２次電子の有効最大飛
程（半導体素子とシンチレータ（ＣＷＯ））の関係を示
す。この図より、工作精度や固定精度が０．０５ｍｍ程
度とすれば、Ｘ線の最大エネルギーが３００ｋｅＶより
高いエネルギーで本発明が有意義になり、特に１ＭｅＶ
以上でその効果が顕著に現れることが分かる。なお、こ
の図ではＸ線の最大エネルギーを１０ＭｅＶの場合まで
例示したが、本発明は、それ以上の最大エネルギーを持
つＸ線に対しても適用できるものである。 Application Range of X-ray Energy The present invention is focused on the effective maximum range b of secondary electrons.
If the value of b becomes equal to or less than the working accuracy or the fixing accuracy in the design of the detecting element, the above effect of the present invention cannot be sufficiently obtained. Figure 4
The relationship between the maximum energy of X-rays and the effective maximum range of secondary electrons (semiconductor element and scintillator (CWO)) is shown in (a). From this figure, if the working accuracy and the fixing accuracy are about 0.05 mm, the present invention becomes significant when the maximum energy of X-ray is higher than 300 keV, and especially 1 MeV.
From the above, it can be seen that the effect is remarkable. Although the maximum energy of X-rays is illustrated up to 10 MeV in this figure, the present invention can also be applied to X-rays having a maximum energy of more than that.
【００５９】設計方法の実施例 次に、上記設計概念を用いた具体的な設計方法を説明す
る。設計方法の第１の実施例 本発明の第１の実施例による設計方法は、シンチレータ
２０ａの有感部の幅Ｗｄを、 ａ≦Ｗｄ≦ａ＋２ｂ …（２） を満たすように設計することである。 Example of Design Method Next, a specific design method using the above design concept will be described. First Embodiment of Design Method The design method according to the first embodiment of the present invention is to design the width Wd of the sensitive portion of the scintillator 20a so as to satisfy a ≦ Wd ≦ a + 2b (2) .
【００６０】シンチレータ２０ａの有感部の幅Ｗｄがａ
＋２ｂの値よりも小さくなると、発生した２次電子の一
部はシンチレータの外部に漏れる。その漏れ量はＷｄ＝
ａのとき最大となる。しかし、漏れ量の割合は、有効開
口幅ａの端部位置に発生した２次電子で見て、発生した
２次電子の半分であり、端部位置から内側に行くにした
がって漏れ量の割合は減少する。したがって、ａ≦Ｗｄ
≦ａ＋２ｂの範囲であれば発生した２次電子を十分に検
出することができる。一方、有感部の幅Ｗｄをａ＋２ｂ
より小さくすれば、シンチレータ２０ａの一層の小形化
が可能となる。したがって、検出素子６の小形化を主眼
とした場合には、この設計方法は有利であり、多数の検
出素子６を高密度に配列することにより高速撮影が可能
となる。The width Wd of the sensitive portion of the scintillator 20a is a
When it becomes smaller than the value of + 2b, a part of the generated secondary electrons leaks to the outside of the scintillator. The leakage amount is Wd =
It becomes maximum when a. However, the ratio of the leakage amount is half of the generated secondary electrons when viewed from the secondary electrons generated at the end position of the effective opening width a, and the ratio of the leakage amount becomes inward from the end position. Decrease. Therefore, a ≦ Wd
If the range is ≦ a + 2b, the generated secondary electrons can be sufficiently detected. On the other hand, the width Wd of the sensitive part is a + 2b
If the size is made smaller, the scintillator 20a can be further downsized. Therefore, this design method is advantageous when the size of the detection elements 6 is mainly reduced, and high-speed imaging is possible by arranging a large number of detection elements 6 at high density.
【００６１】また、シンチレータ２０ａが小形化するこ
とにより散乱Ｘ線の検出が減り、クロストークが小さく
なる効果もある。以下、このことを詳細に説明する。Further, the downsizing of the scintillator 20a has the effect of reducing the detection of scattered X-rays and reducing crosstalk. Hereinafter, this will be described in detail.
【００６２】高エネルギーのＸ線を使用するＣＴ用検出
器には散乱Ｘ線によるクロストークの問題がある。この
クロストークとは、検出素子へ入射したＸ線がコンプト
ン散乱反応で散乱Ｘ線を発生し、これを隣接する検出素
子が検出する現象である。したがって、クロストークは
隣接する検出素子へ入射する散乱Ｘ線の強度と入射した
散乱Ｘ線を検出する効率の積に比例する。従来は、前者
の散乱Ｘ線の強度を下げるために遮蔽材を設置した。本
実施例では、上記のようにシンチレータ２０ａの幅を従
来に比較して小さくできるため、後者の散乱Ｘ線を検出
する効率を下げることができる。また、散乱Ｘ線は全方
向に発生するため、検出素子の高さが小さくなれば、散
乱Ｘ線が検出素子へ入射する強度も下がる。両方の効果
でクロストークをより小さくできる。CT detectors using high-energy X-rays have a problem of crosstalk due to scattered X-rays. This crosstalk is a phenomenon in which X-rays incident on a detection element generate scattered X-rays by a Compton scattering reaction and the adjacent detection element detects the scattered X-rays. Therefore, the crosstalk is proportional to the product of the intensity of scattered X-rays incident on the adjacent detection element and the efficiency of detecting the incident scattered X-rays. Conventionally, a shielding material is installed to reduce the intensity of the former scattered X-ray. In the present embodiment, as described above, the width of the scintillator 20a can be made smaller than in the conventional case, so that the latter efficiency of detecting scattered X-rays can be reduced. Further, since scattered X-rays are generated in all directions, the intensity of scattered X-rays incident on the detection element decreases as the height of the detection element decreases. Both effects can reduce crosstalk.
【００６３】したがって、本実施例では、散乱Ｘ線の強
度を下げるための遮蔽材の設置は不要となり、２次電子
の強度を下げるためだけの遮蔽材を設置するだけで従来
よりも散乱Ｘ線によるクロストークを小さくでき、Ｓ／
Ｎ比を上げて良好な断層像を得ることができる。また、
遮蔽材は２次電子の強度を下げるだけでよいので、遮蔽
材を薄くすることができ、検出器を更に小形化できる。Therefore, in the present embodiment, it is not necessary to install a shielding material for reducing the intensity of scattered X-rays, and only by installing a shielding material for reducing the intensity of secondary electrons, scattered X-rays can be provided as compared with the prior art. Crosstalk due to
A good tomographic image can be obtained by increasing the N ratio. Also,
Since the shielding material only needs to reduce the intensity of the secondary electrons, the shielding material can be made thin and the detector can be further downsized.
【００６４】設計方法の第２の実施例 本発明の第２の実施例による設計方法は、シンチレータ
２０ａに入射するＸ線の最大エネルギーと等しいエネル
ギーの２次電子の最大飛程をｃとするとき、シンチレー
タ２０ａの有感部の幅Ｗｄを、 ａ＋２ｂ＜Ｗｄ＜ａ＋２ｃ …（３） を満たすよう設計することである。 Second Embodiment of Design Method The design method according to the second embodiment of the present invention is such that when the maximum range of secondary electrons having energy equal to the maximum energy of X-rays incident on the scintillator 20a is c. , The width Wd of the sensitive portion of the scintillator 20a is designed to satisfy a + 2b <Wd <a + 2c (3).
【００６５】シンチレータ２０ａの有感部の幅Ｗｄがａ
＋２ｂの値よりも大きくなると、上記したように発生し
た２次電子はシンチレータの外部に漏れなくなる。した
がって、上記第１の実施例では必要としていた２次電子
の強度を下げるための遮蔽材が不要となる。The width Wd of the sensitive portion of the scintillator 20a is a
When it becomes larger than the value of + 2b, the secondary electrons generated as described above do not leak to the outside of the scintillator. Therefore, the shielding material for reducing the intensity of the secondary electrons, which is required in the first embodiment, is unnecessary.
【００６６】一方、シンチレータ２０ａの有感部の幅Ｗ
ｄをａ＋２ｂの値よりも大きくする場合、上記第１の原
理からそれ以上無闇に大きくしても、発生した２次電子
の検出効率は増大しない。したがって、通常はこの幅Ｗ
ｄの値はａ＋２ｂの近傍に設定する。このようにａ＋２
ｂの近傍に幅Ｗｄを設定することにより検出素子６は小
形化でき、多数の検出素子６を高密度に配列することに
より高速撮影が可能となる。また、検出素子が小形にな
ることで散乱Ｘ線の検出が減り、遮蔽材を用いずとも散
乱Ｘ線によるクロストークが小さくなる。すなわち、こ
の場合は遮蔽材がまったく不要となる。On the other hand, the width W of the sensitive portion of the scintillator 20a
When d is made larger than the value of a + 2b, the detection efficiency of the generated secondary electrons does not increase even if the value is further increased from the first principle. Therefore, this width W is usually
The value of d is set near a + 2b. Like this a + 2
The detection element 6 can be made small by setting the width Wd in the vicinity of b, and high-speed imaging becomes possible by arranging a large number of detection elements 6 at high density. Further, the small size of the detection element reduces the detection of scattered X-rays and reduces crosstalk due to scattered X-rays without using a shielding material. That is, in this case, the shielding material is completely unnecessary.
【００６７】また、第１の実施例と同様に検出素子が小
形になることで散乱Ｘ線の検出が減り、散乱Ｘ線による
クロストークが小さくなる。Further, as in the first embodiment, the size of the detecting element is reduced, so that the detection of scattered X-rays is reduced and crosstalk due to scattered X-rays is reduced.
【００６８】更に、遮蔽材を配置した場合、散乱Ｘ線が
遮蔽材を通るときに遮蔽材から電子をたたき出し、この
電子を隣接する検出素子が検出することによるクロスト
ークの成分が生じる。検出素子が小さくなると、上記の
ように散乱Ｘ線によるクロストークが小さくなるので、
この遮蔽材からたたき出された電子によるクロストーク
成分が無視できなくなる。本実施例では、遮蔽材が全く
不要となるので、この遮蔽材によるクロストークの増加
も防止される。Further, when the shielding material is arranged, when the scattered X-rays pass through the shielding material, electrons are knocked out from the shielding material, and a crosstalk component is generated due to detection of the electrons by the adjacent detecting element. As the detection element becomes smaller, the crosstalk due to scattered X-rays becomes smaller as described above.
The crosstalk component due to the electrons hit from the shielding material cannot be ignored. In this embodiment, since the shielding material is completely unnecessary, the increase of crosstalk due to this shielding material can be prevented.
【００６９】一方、シンチレータ２０ａの有感部の幅Ｗ
ｄがａ＋２ｂを越えて大きくなるにしたがって、発生し
た散乱Ｘ線をそのシンチレータ２０ａ自身の内部で吸収
する量も徐々に増えて行く。On the other hand, the width W of the sensitive portion of the scintillator 20a
As d increases beyond a + 2b, the amount of absorbed scattered X-rays inside the scintillator 20a itself also gradually increases.
【００７０】また、今までは、発生した２次電子として
有効最大エネルギー以下のエネルギーを持つ２次電子に
ついて考察した。すなわち、２次電子の有効最大エネル
ギーをＸ線の最大エネルギーの大きさに応じその４０％
〜１００％として求めており、このため、例えば高エネ
ルギ側では２次電子の有効最大エネルギーはＸ線の最大
エネルギーの約半分としている。しかし、この場合も、
０でない確率（無視できる程度）でＸ線のエネルギーと
同じエネルギーの２次電子が発生している。この２次電
子を検出素子内で吸収するためには、この２次電子の最
大飛程で計算する必要がある。つまり、入射Ｘ線のエネ
ルギーと等しいエネルギー（１００％）の２次電子の最
大飛程を上記のｃとすると、検出素子の有感部の幅Ｗｄ
の上限はａ＋２ｃとなる。なお、低エネルギ側では２次
電子のエネルギーを入射Ｘ線のエネルギーのほぼ１００
％で計算するので、ａ＋２ｃとａ＋２ｂの値はほぼ等し
くなる。Further, up to now, the secondary electrons having energy below the effective maximum energy have been considered as the generated secondary electrons. That is, the effective maximum energy of the secondary electron is 40% of that depending on the maximum energy of the X-ray.
.About.100%, and for this reason, for example, the effective maximum energy of secondary electrons on the high energy side is about half of the maximum energy of X-rays. But in this case too,
Secondary electrons of the same energy as the X-ray energy are generated with a probability (negligible) other than 0. In order to absorb the secondary electrons in the detection element, it is necessary to calculate the maximum range of the secondary electrons. That is, assuming that the maximum range of secondary electrons having energy equal to the energy of incident X-rays (100%) is c, the width Wd of the sensitive part of the detection element
The upper limit of is a + 2c. On the low energy side, the energy of the secondary electrons is almost 100% of the energy of the incident X-ray.
Since the calculation is made in%, the values of a + 2c and a + 2b are almost equal.
【００７１】図４（ｂ）に、ＣＷＯシンチレータを例と
して、Ｘ線の最大エネルギーと２種類に最大飛程ｂとｃ
の関係を示す。ｃの値はｂと同様に上記（１）式より計
算した。In FIG. 4 (b), the maximum energy of X-rays and the maximum ranges b and c for two types are taken by taking a CWO scintillator as an example.
Shows the relationship. The value of c was calculated from the above formula (1) as in the case of b.
【００７２】したがって、シンチレータ２０ａの有感部
の幅Ｗｄがａ＋２ｂを越えて大きくなるにしたがって、
Ｘ線のエネルギーと同じエネルギーの２次電子を含む有
効最大エネルギー以上のエネルギーを持つ２次電子をシ
ンチレータ２０ａ自身の内部で吸収する量も徐々に増え
て行く。この２次電子の吸収する量は幅Ｗｄがａ＋２ｃ
に等しくなったときに最大となり、これ以上シンチレー
タ２０ａの有感部の幅Ｗｄを大きくしても、発生した２
次電子の吸収という観点からは無駄である。Therefore, as the width Wd of the sensitive portion of the scintillator 20a increases beyond a + 2b,
The amount of secondary electrons having an energy equal to or higher than the effective maximum energy including secondary electrons having the same energy as the X-ray energy inside the scintillator 20a itself gradually increases. The width Wd is a + 2c for the amount of absorption of the secondary electrons.
When the width Wd of the sensitive portion of the scintillator 20a is further increased, it is 2
It is useless in terms of absorption of secondary electrons.
【００７３】以上のように、シンチレータ２０ａの有感
部の幅Ｗｄの上限をａ＋２ｃに設定し、この範囲内で幅
Ｗｄを大きくして行けば、発生した散乱Ｘ線及び有効最
大エネルギー以上のエネルギーを持つ２次電子の吸収量
も増大し、Ｘ線の検出感度が良くなり、Ｓ／Ｎ比を向上
できる。As described above, if the upper limit of the width Wd of the sensitive portion of the scintillator 20a is set to a + 2c and the width Wd is increased within this range, the generated scattered X-rays and the energy equal to or higher than the effective maximum energy are obtained. Also, the amount of secondary electrons absorbed is increased, the X-ray detection sensitivity is improved, and the S / N ratio can be improved.
【００７４】したがって、本実施例では第１の実施例以
上にクロストークを小さくできると共に、Ｘ線の検出感
度が良くなり、Ｓ／Ｎ比を更に向上させて良好な断層像
を得ることができる。Therefore, in this embodiment, crosstalk can be made smaller than in the first embodiment, the X-ray detection sensitivity is improved, and the S / N ratio can be further improved to obtain a good tomographic image. .
【００７５】設計方法の第３の実施例 本発明の第３の実施例による設計方法は、シンチレータ
２０ａの有感部の幅Ｗｄが予め決まっている場合に、シ
ンチレータ２０ａの有効開口幅ａを、 Ｗｄ−２ｂ≦ａ≦Ｗｄ …（４） を満たすように設計し、この有効開口幅ａが得られるよ
うコリメータ２１の開口幅を決めることである。 Third Embodiment of Design Method The design method according to the third embodiment of the present invention is such that, when the width Wd of the sensitive portion of the scintillator 20a is predetermined, the effective opening width a of the scintillator 20a is Wd−2b ≦ a ≦ Wd (4) is designed and the opening width of the collimator 21 is determined so as to obtain this effective opening width a.
【００７６】シンチレータ２０ａの有感部の幅Ｗｄが予
め決まっている場合に、シンチレータ２０ａの有効開口
幅ａをＷｄ−２ｂより大きくすると、発生した２次電子
の一部はシンチレータの外部に漏れる。その漏れ量はａ
＝Ｗｄのとき最大となる。しかし、漏れ量の割合は、有
効開口幅ａの端部位置に発生した２次電子で見て、発生
した２次電子の半分であり、端部位置から内側に行くに
したがって漏れ量の割合は減少する。したがって、ａ≦
Ｗｄ≦ａ＋２ｂの範囲であれば発生した２次電子を十分
に検出することができる。一方、シンチレータ２０ａの
有効開口幅ａをＷｄ−２ｂより大きくすれば、Ｘ線の入
射領域が拡張される。If the width Wd of the sensitive portion of the scintillator 20a is predetermined and the effective opening width a of the scintillator 20a is made larger than Wd-2b, some of the generated secondary electrons leak to the outside of the scintillator. The leakage amount is a
It becomes the maximum when = Wd. However, the ratio of the leakage amount is half of the generated secondary electrons when viewed from the secondary electrons generated at the end position of the effective opening width a, and the ratio of the leakage amount becomes inward from the end position. Decrease. Therefore, a ≦
If Wd ≦ a + 2b, the generated secondary electrons can be sufficiently detected. On the other hand, if the effective opening width a of the scintillator 20a is made larger than Wd-2b, the X-ray incident area is expanded.
【００７７】したがって、本実施例によれば、発生した
２次電子を効率よく検出しながらＸ線の入射領域を最大
限に拡張し、Ｘ線検査装置の感度を向上できる。Therefore, according to the present embodiment, the X-ray incident area can be maximized while efficiently detecting the generated secondary electrons, and the sensitivity of the X-ray inspection apparatus can be improved.
【００７８】Ｘ線検査装置の実施例 次に、上記設計方法に基づいて製作されたＸ線検査装置
のいくつかの実施例を図面により説明する。 Examples of X-ray Inspection Apparatus Next, some examples of the X-ray inspection apparatus manufactured based on the above design method will be described with reference to the drawings.
【００７９】Ｘ線検査装置の第１の実施例 まず、本発明のＸ線検査装置の第１の実施例を図５〜図
９により説明する。本実施例は上記設計方法の第１の実
施例をＸ線ＣＴ装置を適用したものである。First Embodiment of X-ray Inspection Apparatus First, a first embodiment of the X-ray inspection apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is an application of the X-ray CT apparatus to the first embodiment of the above design method.
【００８０】図５において、本実施例のＸ線ＣＴ装置
は、試料２にＸ線を照射するためのＸ線源として連続Ｘ
線を発生するＸ線発生装置１と、回転並進移動して試料
２を操作するスキャナー３と、Ｘ線発生装置１により発
生したＸ線の進行方向と垂直な方向に配列され、試料２
を透過したＸ線を検出する複数の検出素子６を有するＸ
線検出器６Ａと、Ｘ線発生装置１とスキャナー３との間
に配置され、Ｘ線発生装置１により発生するＸ線の拡が
り角を制限するコリメータ４と、スキャナー３と各検出
素子６との間に配置され、各検出素子６に入射されるＸ
線の幅を制限し、各検出素子６の有効開口幅を画定する
コリメータ５と、信号処理回路７と、演算装置８と、表
示装置９とを備えている。In FIG. 5, the X-ray CT apparatus according to the present embodiment uses a continuous X-ray as an X-ray source for irradiating the sample 2 with X-rays.
X-ray generator 1 for generating X-rays, scanner 3 for rotating and translationally manipulating sample 2, and arrayed in the direction perpendicular to the traveling direction of X-rays generated by X-ray generator 1,
X having a plurality of detection elements 6 for detecting X-rays transmitted through
The X-ray detector 6A, the collimator 4 arranged between the X-ray generator 1 and the scanner 3 for limiting the divergence angle of the X-rays generated by the X-ray generator 1, the scanner 3 and each detection element 6. X which is disposed between and is incident on each detection element 6
The collimator 5 for limiting the line width and defining the effective aperture width of each detection element 6, the signal processing circuit 7, the arithmetic unit 8, and the display unit 9 are provided.
【００８１】Ｘ線検出器６Ａの各検出素子６は、図６に
示すように、Ｘ線の入射により螢光を発生するシンチレ
ータ６ａからなっている。また、Ｘ線検出器６Ａは、シ
ンチレータ６ａで発生した螢光を電流に変換し、電気信
号として信号処理回路７に出力するフォトダイオード６
ｂと、フォトダイオード６ｂと隣接するシンチレータ６
ａとの間に配置された遮蔽板６ｃとを有している。ま
た、シンチレータ６ａの側面のフォトダイオード６ｂが
張り付いている部分以外の面には、遮光のため反射材が
塗布されている。As shown in FIG. 6, each detection element 6 of the X-ray detector 6A is composed of a scintillator 6a which produces fluorescence upon incidence of X-rays. Further, the X-ray detector 6A converts the fluorescence generated in the scintillator 6a into a current and outputs it to the signal processing circuit 7 as an electric signal.
b and the scintillator 6 adjacent to the photodiode 6b
It has a shield plate 6c disposed between a and a. A reflective material is applied to shield the light from the side surface of the scintillator 6a other than the portion where the photodiode 6b is attached.
【００８２】Ｘ線発生装置１により発生したＸ線は、試
料２を透過した後、Ｘ線検出器６Ａのへ入射する。Ｘ線
検出器６Ａからの電気信号は信号処理回路７に送られ、
ここでデジタルデータに変換され、演算装置７に送られ
る。スキャナー３の回転並進移動により試料２のある断
面についてあらゆる方向からの透過データを収集した
後、演算装置８により再構成演算を実施し断層像を再構
成し、その断層像を表示装置９に表示する。The X-rays generated by the X-ray generator 1 pass through the sample 2 and then enter the X-ray detector 6A. The electric signal from the X-ray detector 6A is sent to the signal processing circuit 7,
Here, it is converted into digital data and sent to the arithmetic unit 7. After collecting transmission data from all directions with respect to a certain cross section of the sample 2 by the rotational translation of the scanner 3, reconstruction processing is performed by the computing device 8 to reconstruct a tomographic image, and the tomographic image is displayed on the display device 9. To do.
【００８３】また、図６において、シンチレータ６ａは
幅Ｗｄの有感部を有し、シンチレータ６ａのＸ線入射面
には、コリメータ５の開口幅ａに対応して同じ寸法ａの
有効開口幅が画定されている。シンチレータ６ａは、図
６に示すように矩形の横断面形状をしており、コリメー
タ５によるシンチレータ６ａの有効開口幅ａは配列方向
にのみ設定されている。また、シンチレータ６ａの有感
部の幅Ｗｄは、Ｘ線がシンチレータ６ａに入射すること
により発生する２次電子の有効最大飛程をｂとすると、
前述の（２）式である、 ａ≦Ｗｄ≦ａ＋２ｂ を満たすように設定されており、特に図示実施例では、
Ｗｄ＝ａ＋２ｂに設定されている。Further, in FIG. 6, the scintillator 6a has a sensitive portion having a width Wd, and the X-ray incidence surface of the scintillator 6a has an effective opening width of the same dimension a corresponding to the opening width a of the collimator 5. It is demarcated. The scintillator 6a has a rectangular cross-sectional shape as shown in FIG. 6, and the effective opening width a of the scintillator 6a by the collimator 5 is set only in the arrangement direction. Further, the width Wd of the sensitive portion of the scintillator 6a is defined as b, where the effective maximum range of secondary electrons generated by the incidence of X-rays on the scintillator 6a is b.
It is set so as to satisfy the above-mentioned equation (2), a ≦ Wd ≦ a + 2b, and particularly in the illustrated embodiment,
It is set to Wd = a + 2b.
【００８４】本実施例によれば、本発明の設計方法の第
１の実施例で述べたように、Ｗｄ＝ａ＋２ｂに設計する
ことにより感度を維持しつつシンチレータ６ａを小形化
できる。According to the present embodiment, as described in the first embodiment of the designing method of the present invention, by designing Wd = a + 2b, the scintillator 6a can be downsized while maintaining the sensitivity.
【００８５】一例として、Ｘ線の最大エネルギー６Ｍｅ
Ｖの高エネルギーＸ線ＣＴ装置に本発明を適用した場合
について説明する。高エネルギーＸ線の検出では、第１
の従来技術の例のようにＣＷＯシンチレータなどを使用
したとすると、密度が７．９［ｇ／ｃｍ3 ］である。ま
た、最大エネルギー６ＭｅＶのＸ線から発生する２次電
子の有効最大エネルギーは、図３より、２．８ＭｅＶと
なり、先の（１）式より２次電子の有効最大飛程ｂが、
ｂ＝（０．５４２×２．８−０．１３３）／７．９＝
０．１８［ｃｍ］となる。検出素子に要求される空間分
解能から有効開口幅ａが０．５ｍｍとすれば、ＣＷＯシ
ンチレータの幅は、４．１ｍｍとすることが可能とな
り、従来のＣＷＯシンチレータに比べて大幅に小形化さ
れる。これによって、検出素子の高密度配置が容易とな
り、多数の検出素子を配置することにより撮影時間を１
／２以上に短縮することができる。As an example, the maximum energy of X-ray is 6 Me
A case where the present invention is applied to a V high-energy X-ray CT apparatus will be described. First in the detection of high energy X-rays
If a CWO scintillator or the like is used as in the prior art example, the density is 7.9 [g / cm 3 ]. Further, the effective maximum energy of the secondary electron generated from the X-ray having the maximum energy of 6 MeV is 2.8 MeV according to FIG. 3, and the effective maximum range b of the secondary electron according to the above formula (1) is
b = (0.542 * 2.8-0.133) /7.9=
It becomes 0.18 [cm]. If the effective aperture width a is set to 0.5 mm from the spatial resolution required for the detection element, the width of the CWO scintillator can be 4.1 mm, which is significantly smaller than the conventional CWO scintillator. . This facilitates high-density arrangement of detection elements, and by arranging a large number of detection elements, imaging time can be reduced to 1
It can be shortened to / 2 or more.
【００８６】また、シンチレータ６ａが小形化すること
により、散乱Ｘ線の検出が減り、クロストークが小さく
なるので、Ｓ／Ｎ比を上げて良好な断層像を得ることが
できる。また、遮蔽材は２次電子の強度を下げるだけで
よいので、遮蔽材を薄くすることができ、検出器を更に
小形化できる。Since the scintillator 6a is downsized, the detection of scattered X-rays is reduced and the crosstalk is reduced, so that the S / N ratio can be increased and a good tomographic image can be obtained. Further, since the shielding material only needs to reduce the intensity of the secondary electrons, the shielding material can be thinned and the detector can be further downsized.
【００８７】上記実施例では、ａ≦Ｗｄ≦ａ＋２ｂのう
ち特にＷｄ＝ａ＋２ｂに設定した場合について説明し
た。しかし、本発明の設計方法の第１の実施例で説明し
たように、ａ≦Ｗｄ≦ａ＋２ｂの範囲内であればそれ以
外であってもよい。ａ＜Ｗｄ＜ａ＋２ｂとした場合を図
８に、Ｗｄ＝ａとした場合を図９に示す。これら変形例
でも実質的に上記実施例と同様な効果が得られる。In the above embodiment, the case of setting Wd = a + 2b among a ≦ Wd ≦ a + 2b has been described. However, as described in the first embodiment of the designing method of the present invention, other values may be used as long as they are within the range of a≤Wd≤a + 2b. FIG. 8 shows the case of a <Wd <a + 2b, and FIG. 9 shows the case of Wd = a. Also in these modified examples, substantially the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.
【００８８】Ｘ線検査装置の第２の実施例 本発明のＸ線検査装置の第２の実施例を図１０により説
明する。本実施例は上記設計方法の第２の実施例をＸ線
ＣＴ装置に適用したものである。 Second Embodiment of X-ray Inspection Apparatus A second embodiment of the X-ray inspection apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an application of the second embodiment of the above design method to an X-ray CT apparatus.
【００８９】図１０において、シンチレータ６ａの有感
部の幅Ｗｄは、Ｘ線がシンチレータ６ａに入射すること
により発生する２次電子の有効最大飛程ｂ及びシンチレ
ータ２０ａに入射するＸ線の最大エネルギーと等しいエ
ネルギーの２次電子の最大飛程ｃに対して、前述の
（３）式である、 ａ＋２ｂ＜Ｗｄ＜ａ＋２ｃ を満たすよう設定されている。隣接するシンチレータ６
ａ間には遮蔽板はなく、シンチレータ６ａは空気層６ｄ
により互いに隔てられている。In FIG. 10, the width Wd of the sensitive portion of the scintillator 6a is defined as the effective maximum range b of secondary electrons generated by the incidence of X-rays on the scintillator 6a and the maximum energy of X-rays incident on the scintillator 20a. The maximum range c of the secondary electrons having the energy equal to is set to satisfy the above equation (3): a + 2b <Wd <a + 2c. Adjacent scintillator 6
There is no shield between a and scintillator 6a is air layer 6d.
Separated from each other by.
【００９０】本実施例によれば、本発明の設計方法の第
２の実施例で述べたように、ａ＋２ｂ＜Ｗｄ＜ａ＋２ｃ
に設計することによりシンチレータ６ａを小形化できる
ので、多数の検出素子を高密度に配列することにより高
速撮影が可能となる。また、本実施例によれば、遮蔽板
が不要となるので、更に検出素子の高密度配列が容易と
なる。また、発生した散乱Ｘ線及び有効最大エネルギー
以上のエネルギーを持つ２次電子の吸収量も増大し、Ｘ
線の検出感度が良くなる。その結果、Ｓ／Ｎ比を更に向
上させて良好な断層像を得ることができる。According to this embodiment, as described in the second embodiment of the designing method of the present invention, a + 2b <Wd <a + 2c.
Since the scintillator 6a can be miniaturized by designing, the high-speed imaging becomes possible by arranging a large number of detection elements at high density. Further, according to the present embodiment, since the shield plate is not necessary, the high density arrangement of the detection elements becomes easier. In addition, the amount of scattered X-rays generated and the absorption of secondary electrons having an energy higher than the effective maximum energy also increases,
Line detection sensitivity is improved. As a result, it is possible to further improve the S / N ratio and obtain a good tomographic image.
【００９１】Ｘ線検査装置の第３の実施例 本発明のＸ線検査装置の第３の実施例を図１１により説
明する。本実施例は上記設計方法の第３の実施例をＸ線
ＣＴ装置を適用したものである。 Third Embodiment of X-ray Inspection Apparatus A third embodiment of the X-ray inspection apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an application of the X-ray CT apparatus to the third embodiment of the above design method.
【００９２】図１１において、シンチレータ６ａの有感
部の幅Ｗｄは予め決まっており、シンチレータ６ａの有
効開口幅ａは、Ｘ線がシンチレータ６ａに入射すること
により発生する２次電子の有効最大飛程ｂに対して、前
述の（４）式である、 Ｗｄ−２ｂ≦ａ≦Ｗｄ を満たすように設定され、特に本実施例ではａ＝Ｗｄ−
２ｂになるように有効開口幅ａが設定されている。コリ
メータ５の開口幅はこの有効開口幅ａが得られるよう決
められている。In FIG. 11, the width Wd of the sensitive portion of the scintillator 6a is predetermined, and the effective opening width a of the scintillator 6a is the maximum effective flying of secondary electrons generated when X-rays enter the scintillator 6a. It is set so as to satisfy the above formula (4), Wd-2b ≦ a ≦ Wd, with respect to step b, in particular, in the present embodiment, a = Wd−.
The effective opening width a is set to be 2b. The opening width of the collimator 5 is determined so that this effective opening width a can be obtained.
【００９３】本実施例によれば、本発明の設計方法の第
３の実施例で述べたように、Ｗｄ−２ｂ≦ａ≦Ｗｄとす
ることにより、発生した２次電子を効率よく検出しなが
らＸ線の入射領域を最大限に拡張し、Ｘ線検査装置の感
度を向上できる。According to this embodiment, as described in the third embodiment of the designing method of the present invention, by setting Wd−2b ≦ a ≦ Wd, the generated secondary electrons can be detected efficiently. It is possible to maximize the X-ray incident area and improve the sensitivity of the X-ray inspection apparatus.
【００９４】Ｘ線検査装置のその他の実施例 本発明の更に他のいくつかの実施例を図１２〜図１９に
より説明する。図１２は、コリメータ６ａの有効開口幅
の設定をコリメータ６ａの配列方向以外の方向にも適用
した一実施例である。直方体形のコリメータ６ａの場
合、有効開口幅の境界は、長方形の断面の境界と、長方
形の断面の境界から、入射Ｘ線により発生する２次電子
の有効最大飛程ｂの帯を差し引いた境界までとの間に設
定することができる。これによって、更にコリメータ６
ａが小形となり、散乱Ｘ線によるクロストークが２５％
以上減少し、Ｓ／Ｎ比が向上し、良好な断層像を得るこ
とが可能となる。 Other Embodiments of X-ray Inspection Apparatus Several other embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 12 to 19. FIG. 12 is an embodiment in which the setting of the effective opening width of the collimator 6a is applied to a direction other than the arrangement direction of the collimator 6a. In the case of the rectangular parallelepiped collimator 6a, the boundary of the effective aperture width is the boundary of the rectangular cross section and the boundary of the rectangular cross section minus the band of the effective maximum range b of the secondary electrons generated by the incident X-ray. It can be set between and. By this, the collimator 6
a is small, and crosstalk due to scattered X-rays is 25%
As a result, the S / N ratio is improved, and a good tomographic image can be obtained.
【００９５】図１３は、コリメータ６ａの有効開口幅の
設定をコリメータ６ａの配列方向以外の方向にも適用し
た他の一実施例である。楕円形の断面を持つコリメータ
６ａの場合、有効開口幅の境界は、楕円形の断面の境界
と、楕円形の断面の境界から、入射Ｘ線により発生する
２次電子の有効最大飛程ｂの帯を差し引いた境界までと
の間に設定することができる。これによって、更にコリ
メータ６ａが小形となり、散乱Ｘ線によるクロストーク
が減少し、Ｓ／Ｎ比が向上し、良好な断層像を得ること
が可能となる。FIG. 13 shows another embodiment in which the setting of the effective opening width of the collimator 6a is applied to a direction other than the arrangement direction of the collimator 6a. In the case of the collimator 6a having an elliptical cross section, the boundary of the effective aperture width is the boundary of the elliptical cross section and the effective maximum range b of the secondary electrons generated by the incident X-ray from the boundary of the elliptical cross section. It can be set up to the border minus the band. This further reduces the size of the collimator 6a, reduces crosstalk due to scattered X-rays, improves the S / N ratio, and makes it possible to obtain a good tomographic image.
【００９６】図１４は、コリメータ６ａの有効開口幅の
設定をコリメータ６ａの配列方向以外の方向にも適用し
た更に他の一実施例である。円形の断面を持つコリメー
タ６ａの場合、有効開口幅の境界は、円形の断面の境界
と、円形の断面の境界から、入射Ｘ線により発生する２
次電子の有効最大飛程ｂの帯を差し引いた境界までとの
間に設定することができる。これによって、更にコリメ
ータ６ａが小形となり、散乱Ｘ線によるクロストークが
減少し、Ｓ／Ｎ比が向上し、良好な断層像を得ることが
可能となる。FIG. 14 shows still another embodiment in which the setting of the effective aperture width of the collimator 6a is applied to a direction other than the arrangement direction of the collimator 6a. In the case of the collimator 6a having a circular cross section, the boundary of the effective opening width is generated by the incident X-ray from the boundary of the circular cross section and the boundary of the circular cross section.
It can be set up to the boundary obtained by subtracting the band of the effective maximum range b of the next electron. This further reduces the size of the collimator 6a, reduces crosstalk due to scattered X-rays, improves the S / N ratio, and makes it possible to obtain a good tomographic image.
【００９７】図１５は、上記第１の実施例の変形例であ
り、シンチレータ６ａ間の２次電子の漏れによるクロス
トークを防止するために、２種類以上の密度の異なる材
質を３層以上備えた遮蔽板を配置したものある。即ち、
シンチレータ６ａの間に遮蔽材６ｅ，６ｆが配置されて
いる。遮蔽板６ｄの密度は遮蔽板６ｅの密度よりも小さ
くする。検出素子から漏れ出ようとする２次電子は、遮
蔽板６ｅ，６ｆにより隣接するシンチレータへの侵入を
防止できる。更に、隣接するシンチレータからの散乱Ｘ
線により密度の高い遮蔽板６ｅの部分で発生した新たな
２次電子は、遮蔽板６ｄにより吸収され隣接する他のシ
ンチレータへの侵入を防止できる。これによって、高密
度にシンチレータを配置してもなお、クロストークを防
止することが可能となるため、２倍以上の高速撮影が可
能で、しかも、Ｓ／Ｎ比の良い画質で良好な断層像を得
ることができる。FIG. 15 shows a modified example of the first embodiment. In order to prevent crosstalk due to leakage of secondary electrons between the scintillators 6a, two or more kinds of materials having different densities are provided in three or more layers. There is a shield plate. That is,
Shielding members 6e and 6f are arranged between the scintillators 6a. The density of the shielding plate 6d is smaller than that of the shielding plate 6e. Secondary electrons which are about to leak from the detection element can be prevented from entering the adjacent scintillator by the shield plates 6e and 6f. Furthermore, scattering X from the adjacent scintillator
New secondary electrons generated in the portion of the shielding plate 6e having a high density due to the lines are absorbed by the shielding plate 6d and can be prevented from invading other adjacent scintillators. As a result, even if the scintillators are arranged at a high density, it is possible to prevent crosstalk, so that high-speed imaging of twice or more is possible, and moreover, a good tomographic image with a good S / N ratio is provided. Can be obtained.
【００９８】図１６は、本発明のシンチレータの固定方
法を示す一実施例である。特に、シンチレータの間に空
気層を設けるための固定方法に関する。シンチレータ６
ａは、シンチレータの幅に応じた溝を備えた、上下２個
の固定板６ｇにより支持する。シンチレータは溝に挿入
されているために位置ずれの恐れがなく、更に、精度良
く位置決めが可能である。これによって、小形のシンチ
レータを効率良く利用することができ、Ｓ／Ｎ比の良い
画質が良好な断層像を得ることができる。FIG. 16 is an embodiment showing a method of fixing the scintillator of the present invention. In particular, it relates to a fixing method for providing an air layer between scintillators. Scintillator 6
a is supported by two upper and lower fixed plates 6g having grooves corresponding to the width of the scintillator. Since the scintillator is inserted in the groove, there is no risk of misalignment, and the scintillator can be positioned with high accuracy. This makes it possible to efficiently use a small scintillator and obtain a tomographic image with a good S / N ratio and good image quality.
【００９９】図１７は、本発明のシンチレータの固定方
法を示す、他の一実施例である。特に、シンチレータの
間に空気層を設けるための固定方法に関する。シンチレ
ータ６ａは、シンチレータは、上下２個の固定板６ｇに
接着剤６ｈにより接着し支持する。シンチレータは接着
剤で固定されているために位置ずれの恐れがなく、更
に、固定板の溝加工が不要となり、製造コストが少なく
できる。また、小形のシンチレータを効率良く利用する
ことができ、Ｓ／Ｎ比の良い画質が良好な断層像を得る
ことができる。FIG. 17 is another embodiment showing the method of fixing the scintillator of the present invention. In particular, it relates to a fixing method for providing an air layer between scintillators. The scintillator 6a is adhered to and supported by the upper and lower two fixing plates 6g with the adhesive 6h. Since the scintillator is fixed with an adhesive, there is no risk of misalignment, and further, the groove processing of the fixing plate is unnecessary, and the manufacturing cost can be reduced. Further, a small scintillator can be used efficiently, and a tomographic image with a good S / N ratio and good image quality can be obtained.
【０１００】図１８は、本発明のシンチレータの固定方
法を示す他の一実施例である。特に、シンチレータの間
に空気層を設けるための固定方法に関する。シンチレー
タ６ａは、シンチレータは、シンチレータの位置に応じ
た凸部を備えた、上下２個の固定板６ｇに接着剤６ｈに
より接着し支持する。シンチレータは接着剤で固定され
ているために位置ずれの恐れがなく、更に、凸部を利用
して固定位置を決めることができるため精度良く位置決
めが可能である。また、小形のシンチレータを効率良く
利用することができ、Ｓ／Ｎ比の良い画質が良好な断層
像を得ることができる。FIG. 18 shows another embodiment of the scintillator fixing method of the present invention. In particular, it relates to a fixing method for providing an air layer between scintillators. The scintillator 6a is bonded and supported by an adhesive 6h to two upper and lower fixing plates 6g each having a convex portion corresponding to the position of the scintillator. Since the scintillator is fixed with an adhesive, there is no risk of displacement, and since the fixing position can be determined by using the convex portion, the scintillator can be positioned with high accuracy. Further, a small scintillator can be used efficiently, and a tomographic image with a good S / N ratio and good image quality can be obtained.
【０１０１】図１９はＸ線発生装置１として、連続Ｘ線
ではなく略単色Ｘ線を発生するＸ線源を用いた場合の実
施例である。Ｘ線は高電圧で加速した電子がターゲット
に衝突することにより発生する。ここで発生するＸ線は
低エネルギーほど強い連続Ｘ線である。このような連続
Ｘ線をフィルターを用いることにより疑似的に単色化す
ることができる。図１９はその原理を示す。ターゲット
に適当な材料を選ぶことによりＡのような特性をもつ連
続Ｘ線を得ることができる。このＸ線をＢのような吸収
特性を持ったフィルターに通すことにより単色のＸ線Ｃ
を得ることができる。FIG. 19 shows an embodiment in which the X-ray generator 1 uses an X-ray source for generating substantially monochromatic X-rays instead of continuous X-rays. X-rays are generated when electrons accelerated by a high voltage collide with a target. The X-rays generated here are continuous X-rays with lower energy. Such continuous X-rays can be pseudo-monochromaticized by using a filter. FIG. 19 shows the principle. By selecting an appropriate material for the target, continuous X-rays having characteristics such as A can be obtained. By passing this X-ray through a filter having absorption characteristics like B, monochromatic X-ray C
Can be obtained.
【０１０２】なお、本発明に使用できるシンチレータと
しては、ＣＷＯ（ＣｄＷＯ4 ），ＢＧＯ（Ｂｉ4 Ｇｅ3
Ｏ12），ＢＳＯ（Ｂｉ4 Ｓｉ3 Ｏ12），ＮａＩ（Ｔ
ｌ），ＣｓＩ（Ｔｌ），ＣｓＩ（Ｎａ），ＣＷＯ（Ｃａ
ＷＯ4 ），ＣｓＦ，ＢａＦ2 ，ＬｉＩ（Ｅｕ），ＣａＦ
2 （Ｅｕ），ＺｎＳ（Ａｇ），ＺｎＯ（Ｇａ）などがあ
る。また、シンチレータ以外に使用できる検出素子とし
て、シリコン半導体検出器、ゲルマニウム半導体検出
器、ｐ−ｉ−ｎ型検出器等があり、ｐ−ｉ−ｎ型検出器
にはリシウムイオンドリフト検出器などがある。The scintillators usable in the present invention include CWO (CdWO 4 ), BGO (Bi 4 Ge 3).
O 12), BSO (Bi 4 Si 3 O 12), NaI (T
l), CsI (Tl), CsI (Na), CWO (Ca
WO 4 ), CsF, BaF 2 , LiI (Eu), CaF
2 (Eu), ZnS (Ag), ZnO (Ga) and the like. Moreover, there are a silicon semiconductor detector, a germanium semiconductor detector, a pin type detector, and the like as detection elements that can be used in addition to the scintillator, and a lithium ion drift detector or the like is used as the pin type detector. is there.
【０１０３】本発明の実際の適用例 最後に、本発明のＸ線検査装置の実際の適用例について
説明する。図２０は、本発明のＸ線検査装置の実際の適
用例についての検出素子の配列ピッチを計算するための
評価体系を示す。この評価体系において、検出素子の角
度ピッチθは断層像の再構成をどのようなサイズ（再構
成マトリックス）で実施するかにより決まる。また、検
出素子の配列ピッチＰ［ｍｍ］はＸ線源から検出素子ま
での距離Ｌ［ｍｍ］と前述の角度ピッチθ［°］とから
次式で計算する。 Actual Application Example of the Present Invention Finally, an actual application example of the X-ray inspection apparatus of the present invention will be described. FIG. 20 shows an evaluation system for calculating the array pitch of the detection elements for an actual application example of the X-ray inspection apparatus of the present invention. In this evaluation system, the angular pitch θ of the detection elements is determined by the size (reconstruction matrix) of reconstruction of the tomographic image. The array pitch P [mm] of the detection elements is calculated by the following formula from the distance L [mm] from the X-ray source to the detection elements and the above-mentioned angular pitch θ [°].
【０１０４】Ｐ＝２πＬ×θ／３６０° 距離ＬはＬ＝２ｓ＋２ｇ＋Ｄで得られる。ここで、ｓは
コリメータの長さであり、タングステンでＸ線の減衰が
１／１０００となる長さを基準にした。Ｘ線の平均エネ
ルギーが３ＭｅＶ以上ではコリメータの長さｓは２５ｃ
ｍ、Ｘ線の平均エネルギーが１〜３ＭｅＶではコリメー
タの長さｓは１０ｃｍ、Ｘ線の平均エネルギーが１Ｍｅ
Ｖ以下ではコリメータの長さｓは２ｃｍとなる。また、
ｇはスキャナーとコリメータとの隙間であり、５ｃｍと
した。Ｄはスキャナーの大きさであり、検出可能な被検
体の最大寸法をどの位にするかにより決まる。ここで
は、スキャナーＤの大きさは次の手順で決めた。P = 2πL × θ / 360 ° The distance L is obtained by L = 2s + 2g + D. Here, s is the length of the collimator, and is based on the length at which the attenuation of X-rays by tungsten is 1/1000. When the average energy of X-rays is 3 MeV or more, the length s of the collimator is 25c
m, the average energy of X-rays is 1 to 3 MeV, the length s of the collimator is 10 cm, and the average energy of X-rays is 1 Me.
Below V, the length s of the collimator is 2 cm. Also,
g is a gap between the scanner and the collimator, which is 5 cm. D is the size of the scanner, and is determined by the maximum size of the detectable object. Here, the size of the scanner D was determined by the following procedure.
【０１０５】Ｘ線のエネルギーを決める（３ＭｅＶ，
１ＭｅＶ，３００ｋｅＶ）。The energy of X-rays is determined (3 MeV,
1 MeV, 300 keV).
【０１０６】分解能Δｘを決める（１ｍｍ〜０．１ｍ
ｍ）。The resolution Δx is determined (1 mm to 0.1 m
m).
【０１０７】被検体の材質を決める（アルミニウム、
鉄）。The material of the subject is determined (aluminum,
iron).
【０１０８】検出器のダイナミックレンジを決める
（８０ｄＢ）。Determine the dynamic range of the detector (80 dB).
【０１０９】分解能Δｘを検出器のダイナミックレン
ジの範囲で検出できる被検体の最大の寸法Ｗを決める。The maximum dimension W of the object that can detect the resolution Δx within the dynamic range of the detector is determined.
【０１１０】 Ｗ＝ｌｏｇe （１×１０-4／μΔｘ）／−μ ただし、μは被検体のＸ線に対する線減弱係数 被検体の充填率を決める（アルミニウム１０％、鉄１
００％） 最大寸法Ｗに被検体の充填率を掛け、これをスキャナ
ーＤの大きさとする（Ｄ＝最大寸法Ｗ×充填率）。W = log e (1 × 10 −4 / μΔx) / − μ where μ is the linear attenuation coefficient of the subject with respect to X-rays The filling factor of the subject is determined (aluminum 10%, iron 1
(00%) The maximum dimension W is multiplied by the filling rate of the subject, and this is set as the size of the scanner D (D = maximum dimension W x filling rate).
【０１１１】一般的に、再構成マトリックスをＮ×Ｎと
すると、並進数Ｍ［Ｘ］と回転数Ｍ［θ］は次式で表わ
すことができる。Generally, when the reconstruction matrix is N × N, the translation number M [X] and the rotation number M [θ] can be expressed by the following equations.
【０１１２】Ｍ［Ｘ］＝Ｎ Ｍ［θ］ π／２×Ｎ＋１ （サンプリング定理） この適用例では、再構成マトリックスを１０２４×１０
２４とし、角度ピッチをθ＝０．２°とした。M [X] = N M [θ] π / 2 × N + 1 (sampling theorem) In this application example, the reconstruction matrix is 1024 × 10.
24 and the angle pitch was θ = 0.2 °.
【０１１３】以上により計算した検出素子の配列ピッチ
Ｐを図２１に示す。本願発明者等は、分解能Δｘの範囲
を０．１〜０．５ｍｍに設定し、図２１からＸ線のエネ
ルギーと実用的な配列ピッチＰの範囲を次のように決め
た。FIG. 21 shows the array pitch P of the detection elements calculated as described above. The present inventors set the range of resolution Δx to 0.1 to 0.5 mm, and determined the range of X-ray energy and practical array pitch P from FIG. 21 as follows.
【０１１４】 Ｘ線の最大エネルギー 検出素子の配列ピッチ ３ＭｅＶ以上 ２．６ｍｍ＜Ｐ＜１６ｍｍ １〜３ＭｅＶ １ｍｍ＜Ｐ＜１６ｍｍ １ＭｅＶ以下 ０．４ｍｍ＜Ｐ＜１０ｍｍ 上記の配列ピッチ範囲において、配列ピッチＰの範囲の
最小ピッチは、Ｘ線エネルギー範囲の低エネルギーでの
Ｆｅ（鉄）でΔｘ＝０．１ｍｍのときの値とし、最大ピ
ッチは、Ｘ線エネルギー範囲の高エネルギー側でのＡｌ
（アルミニウム）でΔｘ＝０．５ｍｍのときの値とし
た。ただし、３ＭｅＶ以上のエネルギーではＸ線に対す
る線減弱係数がほぼ一定なので、最大ピッチをＸ線のエ
ネルギー３ＭｅＶでのＡｌでΔｘ＝０．５ｍｍのときの
値とした。１ＭｅＶ以下のエネルギーではＸ線のエネル
ギー３００ｋｅＶの値を使用した。Maximum energy of X-rays Arrangement pitch of detection elements 3 MeV or more 2.6 mm <P <16 mm 1 to 3 MeV 1 mm <P <16 mm 1 MeV or less 0.4 mm <P <10 mm In the arrangement pitch range described above, The minimum pitch of the range is a value when Δx = 0.1 mm for Fe (iron) in the low energy of the X-ray energy range, and the maximum pitch is Al on the high energy side of the X-ray energy range.
The value was (aluminum) when Δx = 0.5 mm. However, since the linear attenuation coefficient for X-rays is substantially constant at energies of 3 MeV or more, the maximum pitch is the value when Δx = 0.5 mm for Al at X-ray energies of 3 MeV. For the energy of 1 MeV or less, the value of X-ray energy of 300 keV was used.
【０１１５】一方、本発明の設計方法において、検出素
子の幅Ｗｄを例えばＷｄ＝ａ＋２ｂとした場合、コリメ
ータの開口幅に対応する検出素子の有効開口面積ａは、
要求される分解能ΔｘとＸ線検査装置の構造的寸法から
決まり、一般的に以下の式で求められる。On the other hand, in the designing method of the present invention, when the width Wd of the detecting element is, for example, Wd = a + 2b, the effective opening area a of the detecting element corresponding to the opening width of the collimator is
It is determined from the required resolution Δx and the structural dimensions of the X-ray inspection apparatus, and is generally obtained by the following formula.
【０１１６】ａ＝Δｘ×Ｌ／（ｓ＋ｇ＋Ｄ） この式に、上記の分解能Δｘの値０．１〜０．５と、図
２１のｓ，ｇ，Ｄの値をあてはめて有効開口面積ａを求
めると、Ｘ線のエネルギーが３ＭｅＶ以上で０．１ｍｍ
〜０．７ｍｍ、１〜３ＭｅＶで０．１ｍｍ〜０．８ｍ
ｍ、１ＭｅＶ以下で０．１ｍｍ〜０．５ｍｍとなる。一
方、図４から、ＣＷＯシンチレータの場合で２次電子の
有効最大飛程ｂは、Ｘ線のエネルギーが１０ＭｅＶで
２．９ｍｍ、３ＭｅＶで０．８６ｍｍ、１ＭｅＶで０．
３５ｍｍ、３００ｋｅＶで０．０９８ｍｍである。ま
た、半導体素子の場合で２次電子の有効最大飛程ｂは、
Ｘ線のエネルギーが１０ＭｅＶで９．６ｍｍ、３ＭｅＶ
で２．５ｍｍ、１ＭｅＶで１．０ｍｍ、３００ｋｅＶで
０．２８ｍｍである。A = Δx × L / (s + g + D) By applying the above-mentioned resolution Δx value of 0.1 to 0.5 and the values of s, g, and D of FIG. 21 to this equation, the effective aperture area a is obtained. And the energy of X-ray is 0.1 mm when the energy is 3 MeV or more.
~ 0.7 mm, 0.1 mm to 0.8 m at 1 to 3 MeV
m becomes 0.1 mm to 0.5 mm at 1 MeV or less. On the other hand, from FIG. 4, in the case of the CWO scintillator, the effective maximum range b of the secondary electrons is 2.9 mm when the X-ray energy is 10 MeV, 0.86 mm when the X-ray energy is 3 MeV, and 0.
It is 0.098 mm at 35 mm and 300 keV. In the case of a semiconductor device, the effective maximum range b of secondary electrons is
X-ray energy at 10 MeV is 9.6 mm, 3 MeV
Is 2.5 mm, 1.0 MeV is 1.0 mm, and 300 keV is 0.28 mm.
【０１１７】したがって、検出素子の幅Ｗｄ（＝ａ＋２
ｂ）は、ＣＷＯシンチレータの場合、Ｘ線のエネルギー
が３ＭｅＶ以上で０．１ｍｍ〜６．５ｍｍ（ただし、上
限の値はＸ線のエネルギーを例えば１０ＭｅＶとして計
算した）、１〜３ＭｅＶで０．１ｍｍ〜２．５ｍｍ、１
ＭｅＶ以下で０．１ｍｍ〜１．２ｍｍとなり、半導体素
子の場合、Ｘ線のエネルギーが３ＭｅＶ以上で０．１ｍ
ｍ〜２０ｍｍ（ただし、上限の値はＸ線のエネルギーを
例えば１０ＭｅＶとして計算した）、１〜３ＭｅＶで
０．１ｍｍ〜５．８ｍｍ、１ＭｅＶ以下で０．１ｍｍ〜
２．５ｍｍとなる。したがって、特に高エネルギー領域
ではＣＷＯシンチレータなどの高密度素子を使えば、十
分に上述の配列ピッチを実現可能である。Therefore, the width Wd (= a + 2) of the detection element
In the case of a CWO scintillator, b) is 0.1 mm to 6.5 mm when the X-ray energy is 3 MeV or more (however, the upper limit value is calculated by setting the X-ray energy to 10 MeV, for example), and 0.1 mm to 1 to 3 MeV. ~ 2.5 mm, 1
It becomes 0.1 mm to 1.2 mm below MeV, and in the case of a semiconductor element, X-ray energy is 0.1 m above 3 MeV.
m to 20 mm (however, the upper limit value was calculated with X-ray energy of 10 MeV, for example) 0.1 to 5.8 mm at 1 to 3 MeV and 0.1 mm to 1 MeV or less.
It becomes 2.5 mm. Therefore, particularly in the high energy region, the above-mentioned arrangement pitch can be sufficiently realized by using a high density element such as a CWO scintillator.
【０１１８】したがって、本発明によれば、Ｘ線の最大
エネルギーが３ＭｅＶ以上のＸ線検査装置は、材質がア
ルミニウムなどの低密度の構造材で最大径が４１０ｃｍ
（ただし、充填率が１０％として）、また鉄などの高密
度の構造材で最大径が４１ｃｍ（充填率が１００％）ま
でを０．５ｍｍ以下の分解能で断層撮影が可能である。
特に、このような装置において、検出素子の配列ピッチ
を２．６ｍｍ〜１６ｍｍ程度にすることにより、回転角
度に対する透過データを短時間にとることができ、撮影
時間を効果的に短縮できる。同様に、Ｘ線の最大エネル
ギーが１ＭｅＶ〜３ＭｅＶのＸ線検査装置は、前記最大
径がそれぞれ４１０ｃｍと４１ｃｍで、前記配列ピッチ
が１ｍｍから１６ｍｍ程度、更に、Ｘ線の最大エネルギ
ーが１ＭｅＶ以下のＸ線検査装置は、前記最大径がそれ
ぞれ２６０ｃｍと１１ｃｍで、前記配列ピッチが０．４
ｍｍから１０ｍｍ程度にすることにより、撮影時間を効
果的に１／２以上短縮できる。Therefore, according to the present invention, the X-ray inspection apparatus having the maximum X-ray energy of 3 MeV or more is a low-density structural material such as aluminum and has a maximum diameter of 410 cm.
(However, with a filling rate of 10%), it is possible to perform tomography with a resolution of 0.5 mm or less up to a maximum diameter of 41 cm (filling rate of 100%) with a high-density structural material such as iron.
Particularly, in such a device, by setting the array pitch of the detection elements to about 2.6 mm to 16 mm, transmission data with respect to the rotation angle can be obtained in a short time, and the imaging time can be effectively shortened. Similarly, in the X-ray inspection apparatus having the maximum X-ray energy of 1 MeV to 3 MeV, the maximum diameters are 410 cm and 41 cm, the arrangement pitch is about 1 mm to 16 mm, and the maximum X-ray energy is 1 MeV or less. The line inspection device has the maximum diameters of 260 cm and 11 cm, respectively, and the arrangement pitch is 0.4.
By setting the distance from mm to about 10 mm, the photographing time can be effectively shortened by 1/2 or more.
【０１１９】なお、以上の実施例では本発明をＸ線検査
装置に適用した場合について説明したが、コバルト６０
やセシウム１３７などのγ線を用いた放射線検査装置に
おいても同様に適用することができる。In the above embodiments, the case where the present invention is applied to the X-ray inspection apparatus has been described.
The same can be applied to a radiation inspection apparatus using gamma rays such as cesium and cesium 137.
【０１２０】[0120]
【発明の効果】本発明によれば、Ｘ線検査装置における
基本構成である検出素子やコリメータの最適寸法につい
ての設計基準を与え、検出素子やコリメータの設計を容
易にすることができる。According to the present invention, it is possible to provide a design standard for the optimum dimensions of the detection element and the collimator, which are the basic components of the X-ray inspection apparatus, and facilitate the design of the detection element and the collimator.
【０１２１】また、本発明によれば、検出素子を小形化
し、多数の検出素子を高密度に配列することにより高速
撮影が可能となる。Further, according to the present invention, high-speed imaging can be realized by downsizing the detecting elements and arranging a large number of detecting elements at high density.
【０１２２】また、本発明によれば、検出素子を小形化
し、散乱Ｘ線の検出を減らすことによりクロストークを
下げ、良好な断層像を得ることが可能となる。Further, according to the present invention, it is possible to obtain a good tomographic image by reducing the size of the detection element and reducing the detection of scattered X-rays to reduce crosstalk.
【０１２３】更に、本発明によれば、検出素子間に存在
する遮蔽材を不要とし、遮蔽材によるクロストークの増
加を防止して良好な断層像を得ることが可能となる。Further, according to the present invention, it is possible to obtain an excellent tomographic image by eliminating the need for the shielding material existing between the detection elements, preventing an increase in crosstalk due to the shielding material.
【０１２４】また、本発明によれば、Ｘ線の入射領域を
最大限に拡張し、Ｘ線検査装置の感度を高めることがで
きる。Further, according to the present invention, it is possible to maximize the X-ray incident area and enhance the sensitivity of the X-ray inspection apparatus.
【図１】本発明のＸ線検査装置の設計方法の基本概念を
説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a basic concept of a designing method for an X-ray inspection apparatus according to the present invention.
【図２】本発明の第１の原理を示すための円筒形検出素
子の付与エネルギーと検出素子の半径の関係を示す図で
ある。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the applied energy of a cylindrical detection element and the radius of the detection element for illustrating the first principle of the present invention.
【図３】本発明の第２の原理を説明するための検出素子
の寸法設計に必要な発生２次電子の有効最大エネルギー
と連続Ｘ線の最大エネルギーとの関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between the effective maximum energy of generated secondary electrons and the maximum energy of continuous X-rays necessary for dimension designing of a detection element for explaining the second principle of the present invention.
【図４】本発明の設計方法によるＸ線の最大エネルギー
と２次電子の有効最大飛程の関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the maximum energy of X-rays and the effective maximum range of secondary electrons according to the design method of the present invention.
【図５】本発明のＸ線検査装置の第１の実施例の構成を
示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of the X-ray inspection apparatus of the present invention.
【図６】図５に示すＸ線検出器の拡大図である。6 is an enlarged view of the X-ray detector shown in FIG.
【図７】図６に示す検出素子の端面形状を示す斜視図で
ある。7 is a perspective view showing an end face shape of the detection element shown in FIG.
【図８】図５に示す実施例の変形による検出器の構造を
示す図６と同様な図である。8 is a view similar to FIG. 6 showing the structure of a detector according to a modification of the embodiment shown in FIG.
【図９】図５に示す実施例の変形による検出器の構造を
示す図６と同様な図である。9 is a view similar to FIG. 6 showing the structure of a detector according to a modification of the embodiment shown in FIG.
【図１０】本発明のＸ線検査装置の第２の実施例におけ
るＸ線検出器の構造を示す図６と同様な図である。FIG. 10 is a view similar to FIG. 6 showing the structure of an X-ray detector in a second embodiment of the X-ray inspection apparatus of the present invention.
【図１１】本発明のＸ線検査装置の第３の実施例におけ
るＸ線検出器の構造を示す図６と同様な図である。FIG. 11 is a view similar to FIG. 6 showing the structure of an X-ray detector in a third embodiment of the X-ray inspection apparatus of the present invention.
【図１２】本発明のＸ線検査装置の更に他の実施例にお
けるＸ線検出素子を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing an X-ray detection element in still another embodiment of the X-ray inspection apparatus of the present invention.
【図１３】本発明のＸ線検査装置の更に他の実施例にお
けるＸ線検出素子を示す斜視図である。FIG. 13 is a perspective view showing an X-ray detection element in still another embodiment of the X-ray inspection apparatus of the present invention.
【図１４】本発明のＸ線検査装置の更に他の実施例にお
けるＸ線検出素子を示す斜視図である。FIG. 14 is a perspective view showing an X-ray detection element in still another embodiment of the X-ray inspection apparatus of the present invention.
【図１５】本発明のＸ線検査装置の更に他の実施例にお
けるＸ線検出器を示す平面図である。FIG. 15 is a plan view showing an X-ray detector in still another embodiment of the X-ray inspection apparatus of the present invention.
【図１６】本発明のＸ線検査装置の更に他の実施例にお
けるＸ線検出素子の固定方法を示す斜視図である。FIG. 16 is a perspective view showing a method of fixing an X-ray detection element in still another embodiment of the X-ray inspection apparatus of the present invention.
【図１７】本発明のＸ線検査装置の更に他の実施例にお
けるＸ線検出素子の固定方法を示す斜視図である。FIG. 17 is a perspective view showing a method of fixing an X-ray detection element in still another embodiment of the X-ray inspection apparatus of the present invention.
【図１８】本発明のＸ線検査装置の更に他の実施例にお
けるＸ線検出素子の固定方法を示す斜視図である。FIG. 18 is a perspective view showing a method of fixing an X-ray detection element in still another embodiment of the X-ray inspection apparatus of the present invention.
【図１９】連続Ｘ線から略単色Ｘ線を得るための原理を
示す図である。FIG. 19 is a diagram showing a principle for obtaining substantially monochromatic X-rays from continuous X-rays.
【図２０】本発明のＸ線検査装置の実際の適用例につい
ての検出素子の配列ピッチを計算するための評価体系を
示す図である。FIG. 20 is a diagram showing an evaluation system for calculating an array pitch of detecting elements in an actual application example of the X-ray inspection apparatus of the present invention.
【図２１】図２０に示す評価体系を用いて計算した検出
素子の配列ピッチを示す図である。FIG. 21 is a diagram showing the array pitch of the detection elements calculated using the evaluation system shown in FIG. 20.
１ Ｘ線源 ２ 試料 ３ スキャナ ４，５ コリメータ ６Ａ Ｘ線検出器 ６ 検出素子 ６ａ シンチレータ ６ｂ フォトダイオード ６ｃ 遮蔽板 ６ｄ 空気層 ７ 信号処理回路 ８ 演算装置 ９ 表示装置 ２０ 検出素子 ２０ａ シンチレータ ２０ｂ フォトダイオード ２１ コリメータ ａ 有効開口幅 ｂ ２次電子の有効最大飛程 Ｗｄ 有感部の幅 1 X-ray source 2 Sample 3 Scanner 4,5 Collimator 6A X-ray detector 6 Detecting element 6a Scintillator 6b Photodiode 6c Shielding plate 6d Air layer 7 Signal processing circuit 8 Computing device 9 Display device 20 Detecting element 20a Scintillator 20b Photodiode 21 Collimator a Effective aperture width b Effective maximum range of secondary electrons Wd Width of sensitive area
フロントページの続き (72)発明者 川崎 智 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 佐藤 克利 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 服部 行也 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内Front page continued (72) Inventor Satoshi Kawasaki 72-1 Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Energy Research Laboratory Ltd. (72) Inventor Katsutoshi Sato 7-2 Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Incorporated company Hitachi Ltd. Energy Research Institute (72) Inventor Yukiya Hattori 3-1-1 Sachimachi Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Ltd. Hitachi Plant
Claims (21)
回転並進移動して試料を操作する操作手段と、前記Ｘ線
源により発生したＸ線の進行方向と垂直な方向に配列さ
れ、前記試料を透過したＸ線を検出する複数の検出素子
を有するＸ線検出器と、前記複数の検出素子の前方に配
置され、前記各検出素子の有効開口幅を画定するコリメ
ータとを備えるＸ線検査装置の設計方法において、 前記Ｘ線が前記検出素子に入射することにより発生する
２次電子の有効最大飛程を計算すること；前記コリメー
タにより画定される前記各検出素子の有効開口幅をａ、
前記２次電子の有効最大飛程をｂとするとき、前記各検
出素子の有感部の幅Ｗｄをａ＋２ｂを基準にして設計す
ること；を特徴とするＸ線検査装置の設計方法。1. An X-ray source for irradiating a sample with X-rays,
An X having an operation means for rotating and translating and operating the sample, and a plurality of detection elements arranged in a direction perpendicular to the traveling direction of the X-ray generated by the X-ray source and detecting the X-ray transmitted through the sample. A design method of an X-ray inspection apparatus, comprising: a line detector; and a collimator arranged in front of the plurality of detection elements and defining an effective aperture width of each of the detection elements, wherein the X-rays are incident on the detection elements. Calculating the effective maximum range of the secondary electrons generated by; the effective aperture width of each of the detection elements defined by the collimator being a,
When the effective maximum range of the secondary electrons is b, the width Wd of the sensitive portion of each detection element is designed with a + 2b as a reference.
において、前記各検出素子の有感部の幅Ｗｄを、 ａ≦Ｗｄ≦ａ＋２ｂ を満たすように設計することを特徴とするＸ線検査装置
の設計方法。2. The method of designing an X-ray inspection apparatus according to claim 1, wherein the width Wd of the sensitive portion of each detection element is designed so as to satisfy a ≦ Wd ≦ a + 2b. Inspection device design method.
において、前記入射するＸ線の最大エネルギーと等しい
エネルギーの２次電子の最大飛程をｃとするとき、前記
各検出素子の有感部の幅Ｗｄを、 ａ＋２ｂ＜Ｗｄ＜ａ＋２ｃ を満たすように設計することを特徴とするＸ線検査装置
の設計方法。3. The method of designing an X-ray inspection apparatus according to claim 1, wherein when the maximum range of secondary electrons having an energy equal to the maximum energy of the incident X-rays is c, the existence of each detection element is determined. A design method for an X-ray inspection apparatus, characterized in that the width Wd of the sensitive part is designed so as to satisfy a + 2b <Wd <a + 2c.
回転並進移動して試料を操作する操作手段と、前記Ｘ線
源により発生したＸ線の進行方向と垂直な方向に配列さ
れ、前記試料を透過したＸ線を検出する複数の検出素子
を有するＸ線検出器と、前記複数の検出素子の前方に配
置され、前記各検出素子の有効開口幅を画定するコリメ
ータとを備えるＸ線検査装置の設計方法において、 前記Ｘ線が前記検出素子に入射することにより発生する
２次電子の有効最大飛程を計算すること；前記各検出素
子のＸ線入射面の有感部の幅をＷｄ、前記２次電子の有
効最大飛程をｂとするとき、前記各検出素子の有効開口
幅ａをＷｄ−２ｂを基準にして設計すること；前記各検
出素子の有効開口幅が得られるよう前記コリメータの開
口幅を決定すること；を特徴とするＸ線検査装置の設計
方法。4. An X-ray source for irradiating a sample with X-rays,
An X having an operation means for rotating and translating and operating the sample, and a plurality of detection elements arranged in a direction perpendicular to the traveling direction of the X-ray generated by the X-ray source and detecting the X-ray transmitted through the sample. A design method of an X-ray inspection apparatus, comprising: a line detector; and a collimator arranged in front of the plurality of detection elements and defining an effective aperture width of each of the detection elements, wherein the X-rays are incident on the detection elements. Calculating the effective maximum range of the secondary electrons generated by the above; when the width of the sensitive part of the X-ray incident surface of each detection element is Wd and the effective maximum range of the secondary electrons is b, X-ray inspection, characterized in that the effective aperture width a of each of the detection elements is designed with reference to Wd-2b; and the aperture width of the collimator is determined so as to obtain the effective aperture width of each of the detection elements. Equipment design method.
において、前記各検出素子の有効開口幅ａを、 Ｗｄ−２ｂ≦ａ≦Ｗｄ を満たすように設計することを特徴とするＸ線検査装置
の設計方法。5. The method of designing an X-ray inspection apparatus according to claim 4, wherein the effective aperture width a of each detection element is designed so as to satisfy Wd−2b ≦ a ≦ Wd. Inspection device design method.
検査装置の設計方法において、前記Ｘ線源により発生す
るＸ線の最大エネルギーが３ＭｅＶ以上であるとき、前
記２次電子の有効最大エネルギーを前記Ｘ線の最大エネ
ルギーの４０％〜６０％として求め、この２次電子の有
効最大エネルギーから前記２次電子の有効最大飛程を計
算することを特徴とするＸ線検査装置の設計方法。6. The method of designing an X-ray inspection apparatus according to claim 1, wherein when the maximum energy of X-rays generated by the X-ray source is 3 MeV or more, the secondary electrons of An effective maximum energy is obtained as 40% to 60% of the maximum energy of the X-ray, and the effective maximum range of the secondary electron is calculated from the effective maximum energy of the secondary electron. Design method.
検査装置の設計方法において、前記Ｘ線源により発生す
るＸ線の最大エネルギーが１ＭｅＶ〜３ＭｅＶであると
き、前記２次電子の有効最大エネルギーを前記Ｘ線の最
大エネルギーの５０％〜８０％として求め、この２次電
子の有効最大エネルギーから前記２次電子の有効最大飛
程を計算することを特徴とするＸ線検査装置の設計方
法。7. The method for designing an X-ray inspection apparatus according to claim 1, wherein when the maximum energy of X-rays generated by the X-ray source is 1 MeV to 3 MeV, the secondary electron is generated. The effective maximum energy of the secondary electron is calculated as 50% to 80% of the maximum energy of the X-ray, and the effective maximum range of the secondary electron is calculated from the effective maximum energy of the secondary electron. Design method.
検査装置の設計方法において、前記Ｘ線源により発生す
るＸ線の最大エネルギーが１ＭｅＶ以下であるとき、前
記２次電子の有効最大エネルギーを前記Ｘ線の最大エネ
ルギーの８０％〜１００％として求め、この２次電子の
有効最大エネルギーから前記２次電子の有効最大飛程を
計算することを特徴とするＸ線検査装置の設計方法。8. The method of designing an X-ray inspection apparatus according to claim 1, wherein the maximum energy of X-rays generated by the X-ray source is 1 MeV or less, the secondary electrons of the secondary electrons are emitted. An effective maximum energy is calculated as 80% to 100% of the maximum energy of the X-rays, and the effective maximum range of the secondary electrons is calculated from the effective maximum energy of the secondary electrons. Design method.
回転並進移動して試料を操作する操作手段と、前記Ｘ線
源により発生したＸ線の進行方向と垂直な方向に配列さ
れ、前記試料を透過したＸ線を検出する複数の検出素子
を有するＸ線検出器と、前記複数の検出素子の前方に配
置され、前記各検出素子の有効開口幅を画定するコリメ
ータとを備えるＸ線検査装置において、 前記各検出素子のＸ線入射面の有感部の幅をＷｄ、前記
コリメータによって画定される前記各検出素子の有効開
口幅をａ、前記Ｘ線が前記検出素子に入射することによ
り発生する２次電子の有効最大飛程をｂとするとき、 ａ≦Ｗｄ≦ａ＋２ｂ を満たすように前記各検出素子の有感部の幅Ｗｄが設定
されていることを特徴とするＸ線検査装置。9. An X-ray source for irradiating a sample with X-rays,
An X having an operation means for rotating and translating and operating the sample, and a plurality of detection elements arranged in a direction perpendicular to the traveling direction of the X-ray generated by the X-ray source and detecting the X-ray transmitted through the sample. An X-ray inspection apparatus comprising a line detector and a collimator that is arranged in front of the plurality of detection elements and defines an effective aperture width of each of the detection elements, wherein a sensitive part of an X-ray incident surface of each of the detection elements is provided. Is Wd, the effective aperture width of each of the detection elements defined by the collimator is a, and the effective maximum range of secondary electrons generated when the X-rays are incident on the detection element is b, An X-ray inspection apparatus characterized in that the width Wd of the sensitive portion of each of the detection elements is set so as to satisfy a ≦ Wd ≦ a + 2b.
と、回転並進移動して試料を操作する操作手段と、前記
Ｘ線源により発生したＸ線の進行方向と垂直な方向に配
列され、前記試料を透過したＸ線を検出する複数の検出
素子を有するＸ線検出器と、前記複数の検出素子の前方
に配置され、前記各検出素子の有効開口幅を画定するコ
リメータとを備えるＸ線検査装置において、 前記各検出素子のＸ線入射面の有感部の幅をＷｄ、前記
コリメータによって画定される前記各検出素子の有効開
口幅をａ、前記Ｘ線が前記検出素子に入射することによ
り発生する２次電子の有効最大飛程をｂ、前記入射する
Ｘ線の最大エネルギーと等しいエネルギーの２次電子の
最大飛程をｃとするとき、 ａ＋２ｂ＜Ｗｄ＜ａ＋２ｃ を満たすように前記各検出素子の有感部の幅Ｗｄが設定
されていることを特徴とするＸ線検査装置。10. An X-ray source for irradiating the sample with X-rays, an operating means for rotating and translationally manipulating the sample, and an array arranged in a direction perpendicular to the traveling direction of the X-rays generated by the X-ray source. And an X-ray detector having a plurality of detection elements for detecting X-rays transmitted through the sample, and a collimator arranged in front of the plurality of detection elements and defining an effective aperture width of each of the detection elements. In the X-ray inspection apparatus, the width of the sensitive portion of the X-ray incident surface of each of the detection elements is Wd, the effective aperture width of each of the detection elements defined by the collimator is a, and the X-rays are incident on the detection elements. When the effective maximum range of the secondary electrons generated by the above is b and the maximum range of the secondary electrons having the same energy as the maximum energy of the incident X-ray is c, a + 2b <Wd <a + 2c should be satisfied. Of each detection element An X-ray inspection apparatus having a width Wd of a sensitive portion set.
と、回転並進移動して試料を操作する操作手段と、前記
Ｘ線源により発生したＸ線の進行方向と垂直な方向に配
列され、前記試料を透過したＸ線を検出する複数の検出
素子を有するＸ線検出器と、前記複数の検出素子の前方
に配置され、前記各検出素子の有効開口幅を画定するコ
リメータとを備えるＸ線検査装置において、 前記Ｘ線検出器の複数の検出素子は互いに空気層により
隔てられていることを特徴とするＸ線検査装置。11. An X-ray source for irradiating a sample with X-rays, an operating means for rotating and translationally manipulating the sample, and an array in a direction perpendicular to a traveling direction of X-rays generated by the X-ray source. And an X-ray detector having a plurality of detection elements for detecting X-rays transmitted through the sample, and a collimator arranged in front of the plurality of detection elements and defining an effective aperture width of each of the detection elements. An X-ray inspection apparatus, wherein a plurality of detection elements of the X-ray detector are separated from each other by an air layer.
と、回転並進移動して試料を操作する操作手段と、前記
Ｘ線源により発生したＸ線の進行方向と垂直な方向に配
列され、前記試料を透過したＸ線を検出する複数の検出
素子を有するＸ線検出器と、前記複数の検出素子の前方
に配置され、前記各検出素子の有効開口幅を画定するコ
リメータとを備えるＸ線検査装置において、 前記各検出素子のＸ線入射面の有感部の幅をＷｄ、前記
コリメータによって画定される前記各検出素子の有効開
口幅をａ、前記Ｘ線が前記検出素子に入射することによ
り発生する２次電子の有効最大飛程をｂとするとき、 Ｗｄ−２ｂ≦ａ≦Ｗｄ を満たすように前記コリメータの開口幅が設定されてい
ることを特徴とするＸ線検査装置。12. An X-ray source for irradiating a sample with X-rays, an operating means for rotating and translationally manipulating the sample, and an array arranged in a direction perpendicular to a traveling direction of the X-rays generated by the X-ray source. And an X-ray detector having a plurality of detection elements for detecting X-rays transmitted through the sample, and a collimator arranged in front of the plurality of detection elements and defining an effective aperture width of each of the detection elements. In the X-ray inspection apparatus, the width of the sensitive portion of the X-ray incident surface of each of the detection elements is Wd, the effective aperture width of each of the detection elements defined by the collimator is a, and the X-rays are incident on the detection elements. The X-ray inspection apparatus is characterized in that the opening width of the collimator is set so as to satisfy Wd−2b ≦ a ≦ Wd, where b is an effective maximum range of secondary electrons generated by the above.
Ｘ線検査装置において、前記Ｘ線源により発生するＸ線
の最大エネルギーが３ＭｅＶ以上であるとき、前記２次
電子の有効最大エネルギーを前記Ｘ線の最大エネルギー
の４０％〜６０％として求め、この２次電子の有効最大
エネルギーから前記２次電子の有効最大飛程を計算する
ことを特徴とするＸ線検査装置。13. The X-ray inspection apparatus according to claim 9, wherein when the maximum energy of X-rays generated by the X-ray source is 3 MeV or more, the effective maximum energy of the secondary electrons. Is calculated as 40% to 60% of the maximum energy of the X-rays, and the effective maximum range of the secondary electrons is calculated from the effective maximum energy of the secondary electrons.
Ｘ線検査装置において、前記Ｘ線源により発生するＸ線
の最大エネルギーが１ＭｅＶ〜３ＭｅＶであるとき、前
記２次電子の有効最大エネルギーを前記Ｘ線の最大エネ
ルギーの５０％〜８０％として求め、この２次電子の有
効最大エネルギーから前記２次電子の有効最大飛程を計
算することを特徴とするＸ線検査装置。14. The X-ray inspection apparatus according to claim 9, wherein when the maximum energy of X-rays generated by the X-ray source is 1 MeV to 3 MeV, the effective maximum of the secondary electrons is high. An X-ray inspection apparatus, wherein energy is obtained as 50% to 80% of the maximum energy of the X-ray, and the effective maximum range of the secondary electron is calculated from the effective maximum energy of the secondary electron.
Ｘ線検査装置において、前記Ｘ線源により発生するＸ線
の最大エネルギーが１ＭｅＶ以下であるとき、前記２次
電子の有効最大エネルギーを前記Ｘ線の最大エネルギー
の８０％〜１００％として求め、この２次電子の有効最
大エネルギーから前記２次電子の有効最大飛程を計算す
ることを特徴とするＸ線検査装置。15. The X-ray inspection apparatus according to claim 9, wherein when the maximum energy of X-rays generated by the X-ray source is 1 MeV or less, the effective maximum energy of the secondary electrons. Is calculated as 80% to 100% of the maximum energy of the X-rays, and the effective maximum range of the secondary electrons is calculated from the effective maximum energy of the secondary electrons.
Ｘ線検査装置において、前記Ｘ線源により発生するＸ線
の最大エネルギーが３００ｋｅＶ以上であることを特徴
とするＸ線検査装置。16. The X-ray inspection apparatus according to claim 9, wherein the maximum energy of X-rays generated by the X-ray source is 300 keV or more.
Ｘ線検査装置において、前記Ｘ線源により発生するＸ線
は連続Ｘ線であることを特徴とするＸ線検査装置。17. The X-ray inspection apparatus according to claim 9, wherein the X-rays generated by the X-ray source are continuous X-rays.
Ｘ線検査装置の設計方法において、前記Ｘ線源により発
生するＸ線は略単色Ｘ線であることを特徴とするＸ線検
査装置。18. The X-ray inspection apparatus according to claim 9, wherein the X-rays generated by the X-ray source are substantially monochromatic X-rays. apparatus.
と、回転並進移動して試料を操作する操作手段と、前記
Ｘ線源により発生したＸ線の進行方向と垂直な方向に配
列され、前記試料を透過したＸ線を検出する複数の検出
素子を有するＸ線検出器と、前記複数の検出素子の前方
に配置され、前記各検出素子の有効開口幅を画定するコ
リメータとを備えるＸ線検査装置において、 前記Ｘ線源により発生するＸ線の最大エネルギーが３Ｍ
ｅＶ以上で要求分解能が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであ
り、前記複数の検出素子の配列ピッチが２．６ｍｍ〜１
６ｍｍであることを特徴とするＸ線検査装置。19. An X-ray source for irradiating a sample with X-rays, an operating means for rotating and translationally manipulating the sample, and an array in a direction perpendicular to the traveling direction of the X-rays generated by the X-ray source. And an X-ray detector having a plurality of detection elements for detecting X-rays transmitted through the sample, and a collimator arranged in front of the plurality of detection elements and defining an effective aperture width of each of the detection elements. In the X-ray inspection apparatus, the maximum energy of X-ray generated by the X-ray source is 3M
The required resolution is 0.1 mm to 0.5 mm at eV or more, and the array pitch of the plurality of detection elements is 2.6 mm to 1
An X-ray inspection apparatus having a length of 6 mm.
と、回転並進移動して試料を操作する操作手段と、前記
Ｘ線源により発生したＸ線の進行方向と垂直な方向に配
列され、前記試料を透過したＸ線を検出する複数の検出
素子を有するＸ線検出器と、前記複数の検出素子の前方
に配置され、前記各検出素子の有効開口幅を画定するコ
リメータとを備えるＸ線検査装置において、 前記Ｘ線源により発生するＸ線の最大エネルギーが１Ｍ
ｅＶ〜３ＭｅＶで要求分解能が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ
であり、前記複数の検出素子の配列ピッチが１ｍｍ〜１
６ｍｍであることを特徴とするＸ線検査装置。20. An X-ray source for irradiating a sample with X-rays, an operating means for rotating and translationally manipulating the sample, and an array in a direction perpendicular to the traveling direction of the X-rays generated by the X-ray source. And an X-ray detector having a plurality of detection elements for detecting X-rays transmitted through the sample, and a collimator arranged in front of the plurality of detection elements and defining an effective aperture width of each of the detection elements. In the X-ray inspection apparatus, the maximum energy of X-ray generated by the X-ray source is 1M
The required resolution is 0.1 mm to 0.5 mm at eV to 3 MeV
And the arrangement pitch of the plurality of detection elements is 1 mm to 1
An X-ray inspection apparatus having a length of 6 mm.
と、回転並進移動して試料を操作する操作手段と、前記
Ｘ線源により発生したＸ線の進行方向と垂直な方向に配
列され、前記試料を透過したＸ線を検出する複数の検出
素子を有するＸ線検出器と、前記複数の検出素子の前方
に配置され、前記各検出素子の有効開口幅を画定するコ
リメータとを備えるＸ線検査装置において、前記Ｘ線源
により発生するＸ線の最大エネルギーが１ＭｅＶ以下で
要求分解能が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであり、前記複数
の検出素子の配列ピッチが０．４ｍｍ〜１０ｍｍである
ことを特徴とするＸ線検査装置。21. An X-ray source for irradiating the sample with X-rays, an operating means for rotating and translationally manipulating the sample, and an array in a direction perpendicular to the traveling direction of the X-rays generated by the X-ray source. And an X-ray detector having a plurality of detection elements for detecting X-rays transmitted through the sample, and a collimator arranged in front of the plurality of detection elements and defining an effective aperture width of each of the detection elements. In the X-ray inspection apparatus, the maximum energy of X-rays generated by the X-ray source is 1 MeV or less, the required resolution is 0.1 mm to 0.5 mm, and the arrangement pitch of the plurality of detection elements is 0.4 mm to 10 mm. An X-ray inspection apparatus characterized in that
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|---|---|---|---|
| JP04345741A JP3075647B2 (en) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | Design method of X-ray inspection apparatus and X-ray inspection apparatus |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04345741A JP3075647B2 (en) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | Design method of X-ray inspection apparatus and X-ray inspection apparatus |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06194451A true JPH06194451A (en) | 1994-07-15 |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005508504A (en) * | 2001-11-02 | 2005-03-31 | バリアン・メディカル・システムズ・テクノロジーズ・インコーポレイテッド | X-ray image acquisition device |
| WO2005114256A1 (en) * | 2004-05-24 | 2005-12-01 | Fukuda X'tal Laboratory | ZnO SINGLE CRYSTAL AS SUPER HIGH SPEED SCINTILLATOR AND METHOD FOR PREPARATION THEREOF |
| JP2015029541A (en) * | 2013-07-31 | 2015-02-16 | 株式会社東芝 | X-ray computer tomograph |
| JP2017044588A (en) * | 2015-08-27 | 2017-03-02 | 株式会社日立製作所 | X-ray detector and X-ray imaging system |
| JP2017068161A (en) * | 2015-10-01 | 2017-04-06 | 日本軽金属株式会社 | X-ray imaging device enclosure |
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1992
- 1992-12-25 JP JP04345741A patent/JP3075647B2/en not_active Expired - Fee Related
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| WO2005114256A1 (en) * | 2004-05-24 | 2005-12-01 | Fukuda X'tal Laboratory | ZnO SINGLE CRYSTAL AS SUPER HIGH SPEED SCINTILLATOR AND METHOD FOR PREPARATION THEREOF |
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| JP2017068161A (en) * | 2015-10-01 | 2017-04-06 | 日本軽金属株式会社 | X-ray imaging device enclosure |
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