JPH0675042B2 - Ｘ線断層像撮影装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、マイクロフォーカスＸ線発生装置をＸ線源と
するＸ線断層像撮影装置に関する。

（従来の技術） 一般に、Ｘ線断層像撮影装置のＸ線源としては、高電圧
を印加し管内に発生した熱電子をこの高電圧により加速
し、タングステン等により構成されるターゲットへ当て
て、そのターゲットから制動放射によりＸ線を発生させ
るＸ線発生装置が用いられる。

このようなＸ線断層像撮影装置では、上記Ｘ線発生装置
の焦点位置を決められた位置に正確に合わせることが重
要である。この位置にずれがあると、断層像にボケやア
ーティファクト（偽像）を生じてしまうからである。

ところで、Ｘ線断層像撮影装置に一般的に使用されるＸ
線発生装置の焦点寸法は、1/10〜1mm程度である。した
がって、この焦点自身の大きさと位置の時間的変動は、
通常問題にならない。

ところが、最近では、被検査物がセラミックス等のよう
な場合には、数十μｍまでの欠陥をＸ線断層像撮影装置
で検出したという要望が強い。

そこで、Ｘ線発生装置の焦点寸法をほぼこの検出したい
欠陥の大きさあるいはそれ以下まで小さくするため、撮
影の拡大倍率を上げて前記程度の微小欠陥の検出を可能
とするマイクロフォーカスＸ線発生装置を用いることが
考えられる。

しかしながら、マイクロフォーカスＸ線発生装置では、
ターゲットに当てる電子ビームを極めて細く集束させる
ために、それ自身の焦点寸法（数〜数十μｍ）に対し
て、同等もしくはそれ以上に焦点の大きさと位置が時間
的に変動してしまう。そのため、焦点の大きさ及び位置
を必要以上に調整しなければならず、多大な時間と手間
を要するという課題を生じる。

（発明が解決しようとする課題） 即ち、マイクロフォーカスＸ線発生装置をＸ線断層像撮
影装置に使用する場合、単にマイクロフォーカスＸ線発
生装置を従来の一般的なＸ線発生装置と同じように用い
たのでは、その焦点の大きさや位置を確認したり、調整
したりすることは極めて困難である。一方、焦点の大き
さや位置が不確定のままでは、Ｘ線断層像撮影装置とし
て実用的に使用することはできない。

その理由は、次の通りである。

（１）一般にＸ線断層像撮影装置のＸ線検出器は、一次
元的に配列された多チャンネル検出器であるから、チャ
ンネル方向の焦点の大きさと位置が測定できる可能性は
あってもＸ線のスライス方向の焦点の大きさと位置を測
定することはできない。

（２）一般にＸ線断層像撮影装置は、１スキャン（１回
の断層撮影）分のデータ収集を行った後に、断層線また
はデータ収集の結果を出力できるので、焦点の大きさ及
び位置を測定しようとすると１回当り数秒〜数100秒も
要し、焦点の大きさ及び位置を最適化するのに仮に10回
の測定でとりあえず、チャンネル方向のみ完了したとし
ても数分〜数十分もかかってしまい、実用的でない。

（３）しかも、上記（２）における焦点の大きさと位置
の確認または調整は、少なくともマイクロフォーカスＸ
線発生装置の電源投入時には毎回必要である。

（４）マイクロフォーカスＸ線発生装置の焦点の大きさ
および位置をＸ線断層像撮影装置に必要な１μｍ程度の
再現性および長時間安定度で維持することは、その技術
的難易度から見て当面不可能であると考えられる。

本発明はこのような事情に基づきなされたもので、マイ
クロフォーカスＸ線発生装置から放射されるＸ線の焦点
の大きさ及び位置の確認または調整を容易に行うことが
できるＸ線断層像撮影装置を提供することを目的とす
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のＸ線断層像撮影装置は、Ｘ線を発生するマイク
ロフォーカスＸ線発生装置と、前記Ｘ線により内部状態
の検査なされる被検査物が設置される試料台と、前記マ
イクロフォーカスＸ線発生装置と前記試料台との間に配
置され、前記マイクロフォーカスＸ線発生装置から放射
されるＸ線を平行束とし、前記試料台に設置された被検
査物に照射するコリメータと、前記被検査物を透過した
Ｘ線の量を検出する第１のＸ線検出器と、前記マイクロ
フォーカスＸ線発生装置から放射されるＸ線の焦点の大
きさ及び位置を確認するための第２のＸ線検出器と、前
記マイクロフォーカスＸ線発生装置から放射されるＸ線
を前記第１のＸ線検出器側または前記第２のＸ線検出器
側のいずれか一方に照射させるため、前記マイクロフォ
ーカスＸ線発生装置と前記第１のＸ線検出器及び前記第
２のＸ線検出器とを相対的に移動させる移動機構とを具
備するものである。

（作用） 本発明では、マイクロフォーカスＸ線発生装置から放射
されるＸ線の焦点の大きさ及び位置を確認するための手
段として、独立した第２のＸ線検出器が備えられている
ので、マイクロフォーカスＸ線発生装置から放射される
Ｘ線の焦点の大きさ及び位置の確認または調整を容易に
行うことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るＸ線断層像撮影装置の
構成を示す図である。

同図において、１はＸ線を発生するマイクロフォーカス
Ｘ線発生装置、２はこのＸ線により内部状態の検査なさ
れる例えばセラミックス等の被検査物３が設置される試
料台、４はマイクロフォーカスＸ線発生装置１から放射
されるＸ線を平行束とし被検査物３に照射するコリメー
タ、５は被検査物を透過しコリメータ６を通過したＸ線
の量を検出する多チャンネルＸ線検出器である。

また、７はマイクロフォーカスＸ線発生装置１から放射
されるＸ線の焦点の大きさ及び位置を確認するための、
Ｘ線I,I（イメージインテンシファイア）、Ｘ線ビジコ
ン等のリアルタイムにＸ線を撮影できるＸ線撮像部、８
はマイクロフォーカスＸ線発生装置１を多チャンネルＸ
線検出器５側（以下、断層像撮影位置と呼ぶ。）または
Ｘ線撮像部７側（以下、焦点モニタ位置と呼ぶ。）にそ
れぞれ正確に移動させるＸ線発生装置移動架台である。

マイクロフォーカスＸ線発生装置１には、高電圧を発生
する高電圧発生装置９が接続されている。マイクロフォ
ーカスＸ線発生装置１及び高電圧発生装置９には、これ
らを制御するＸ線制御装置10が接続されている。

多チャンネルＸ線検出器５により得られたＸ線の量に関
するデータは、データ収集装置11により収集され、計算
機12に送られる。計算機12では、予め定められた所定の
演算が行われ、その演算結果はCRT13に表示される。

試料台２は、被検査物３に照射されるＸ線の角度や位置
を変えるための可動機構を具備しており、この可動機構
は機構制御装置14により制御される。

計算機12及び機構制御装置14は、システム全体のタイミ
ングを制御するシステム制御装置15に接続されている。

Ｘ線発生装置移動架台８は、マイクロフォーカスＸ線発
生装置１を、断層像撮影位置及び焦点モニタ位置で正確
に例えば焦点寸法の1/10程度の誤差で停止・固定できる
構成にされている。また、Ｘ線発生装置移動架台８の焦
点モニタ位置における開口部は、薄くＸ線に対する吸収
係数の大きなAu等の材質に、例えば第２図に示すよう
に、正確に細いスリットをＸ線のスライス面に平行およ
び垂直な方向にきざんだ焦点確認用治具16により塞がれ
ている。

Ｘ線撮像部７には、このＸ線撮像部７からの信号を画像
として表示する例えばCRT等の表示装置17が接続されて
いる。

尚、第１図において、18は断層像を撮影する場合のマイ
クロフォーカスＸ線発生装置１の焦点、19は焦点位置を
確認及び調整するためにマイクロフォーカスＸ線発生装
置１を焦点モニタ位置に移動した場合のマイクロフォー
カスＸ線発生装置１の焦点である。

次に、このように構成されたＸ線断層像撮影装置の動作
を説明する。

始めに、マイクロフォーカスＸ線発生装置１をその焦点
が19の位置（焦点モニタ位置）になるように移動させ
る。

焦点確認用治具16の像は、拡大されてＸ線撮影部７に映
り、表示装置17にリアルタイムで表示される。そして、
Ｘ線制御装置10の焦点調整機能により、焦点調整用治具
16の像が表示装置17上の決められた位置に決められたボ
ケかたで映るように調整する。

ここで、マイクロフォーカスＸ線発生装置１の焦点の大
きさ及び位置は決められた最適値に調整されている。

次に、マイクロフォーカスＸ線発生装置１をその焦点が
18の位置（断層像撮影位置）になるように移動させ、Ｘ
線を発生させる。このＸ線は、コリメータ４及びコリメ
ータ６により所望の透過経路のみのＸ線がＸ線検出器５
に入射するようにコリメートされる。

試料台２に設置された被検査物３はＸ線透過経路上に置
かれるとともに、試料台２の可動によりＸ線が被検査物
３の所望の角度及び位置から照射されるよう被検査物３
の位置決めがなされる。

ここで、第２世代のＸ線断層像撮影装置の場合には、試
料台２をトラバース及びローテーションという走査を行
い、１つの断層像の撮影に必要な分だけデータを収集す
る。

そして、Ｘ線検出器５から得られる電気信号は、データ
収集装置11により積分、A/D変換等の処理がなされた
後、計算機12に送られる。計算機12では、断層像を再構
成するための演算が施され、その結果がCRT13に表示さ
れる。

このように、本実施例では、焦点モニタ位置において予
めマイクロフォーカスＸ線発生装置１の焦点の大きさ及
び位置を所望の最適値となるように合わせておけばよい
ので、マイクロフォーカスＸ線発生装置１の焦点の大き
さ及び位置の確認または調整を容易に行うことができ
る。

尚、このようなマイクロフォーカスＸ線発生装置１の焦
点の大きさ及び位置の確認または調整は、初期時ばかり
でなく、マイクロフォーカスＸ線発生装置１の性能に合
わせて使用中の適度な時期に実施するようにしてもよ
い。

次に、本発明の他の実施例を説明する。

第３図は本発明の他の実施例に係るＸ線断層像撮影装置
の構成を示す図である。

同図に示すこの装置は、Ｘ線撮影部としてＸ線I,I20、T
Vカメラ21及びカメラコントローラ22を用い、表示装置1
6としてCRT23を用いたものである。

そして、焦点モニタ位置に置かれたマイクロフォーカス
Ｘ線発生装置１から照射されたＸ線による焦点確認用治
具16の像は、Ｘ線I,I20に入射し、可視光の像となりTV
カメラ21により撮像され、CRT23に表示される。カメラ
コントローラ22はTVカメラ21のラスタスキャンを制御す
る。

ここで、Ｘ線I,I20は、入射面の口径が小型の６インチ
のものであってもφ150mm程度と大きいので、Ｘ線の焦
点が多少大きくずれていても焦点調整用治具16の像を見
失うことがなく実用的である。

また、焦点調整用治具16には、第２図に示したように、
Ｘ線のスライス面に平行及び垂直な方向に各数本ずつの
所定のピッチの細いスリットが設けられているので、CR
T23上では、スライス面に平行及び垂直な２方向に対し
焦点の大きさ及び位置が同時にリアルタイムで調整可能
である。

尚、以上の実施例では、マイクロフォーカスＸ線発生装
置１を移動させたが、マイクロフォーカスＸ線発生装置
１の位置は常に固定し、Ｘ線検出器５とＸ線I,I20及びT
Vカメラ21とが移動しても良い。この場合には、焦点確
認用治具16に相当するものを試料台３の中心部に固定す
る。そして、この場合には、焦点確認用治具16の像が拡
大された位置で調整可能となるので、焦点調整の精度を
上げやすいと共に、マイクロフォーカスＸ線発生装置１
を移動しないため、本装置に振動が加わらないという効
果もある。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、マイクロフォーカ
スＸ線発生装置から放射されるＸ線の焦点の大きさ及び
位置を確認するための手段として、独立した第２のＸ線
検出器が備えられているので、マイクロフォーカスＸ線
発生装置から放射されるＸ線の焦点の大きさ及び位置の
確認または調整を容易に行うことができる。

即ち、第２のＸ線検出器により、具体的に焦点の大きさ
及び位置を確認または調整することを必要とするマイク
ロフォーカスＸ線発生装置の焦点調整がスライス面に平
行及び垂直な方向とも同時にリアルタイムで行える。し
たがって、この調整に要する時間は、数十秒程度で済む
ため、本発明を実施しない場合に比較し、所要時間は1/
100くらいに節約できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るＸ線断層像撮影装置の
構成を示す図、第２図は焦点確認用治具を示す図、第３
図は本発明の他の実施例に係るＸ線断層像撮影装置の構
成を示す図である。 １……マイクロフォーカスＸ線発生装置、２……試料
台、３……被検査物、４、６……コリメータ、５……多
チャンネルＸ線検出器、７……Ｘ線撮像部、８……Ｘ線
発生装置移動架台、９……高電圧発生装置、10……Ｘ線
制御装置、11……データ収集装置、12……計算機、13…
…CRT、14……機構制御装置、15……システム制御装
置、16……焦点確認用治具、17……表示装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｘ線を発生するマイクロフォーカスＸ線発
   生装置と、前記Ｘ線により内部状態の検査なされる被検
   査物が設置される試料台と、前記マイクロフォーカスＸ
   線発生装置と前記試料台との間に配置され、前記マイク
   ロフォーカスＸ線発生装置から放射されるＸ線を平行束
   とし、前記試料台に設置された被検査物に照射するコリ
   メータと、前記被検査物を透過したＸ線の量を検出する
   第１のＸ線検出器と、前記マイクロフォーカスＸ線発生
   装置から放射されるＸ線の焦点の大きさ及び位置を確認
   するための第２のＸ線検出器と、前記マイクロフォーカ
   スＸ線発生装置から放射されるＸ線を前記第１のＸ線検
   出器側または前記第２のＸ線検出器側のいずれか一方に
   照射させるため、前記マイクロフォーカスＸ線発生装置
   と前記第１のＸ線検出器及び前記第２のＸ線検出器とを
   相対的に移動させる移動機構とを具備することを特徴と
   するＸ線断層像撮影装置。