KR20010081571A - 방사선 검사시스템 및 검사방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 검사대상을 향해 방사선을 투사하는 스캐닝 방사선 전자관과, 상기 스캐닝 방사선 전자관으로부터 검사대상에 투사하여 획득한 복수개의 방사선 투시상을 각각 가시상으로 변환하여 가시영상면에 투영하는 영상증배관과, 상기 가시상을 촬상하는 촬상장치를 갖는 방사선 검사시스템 및 검사방법에 관한 것이다. 본 검사시스템은, 상기 가시영상면에 투영된 각 가시상에 대응되는 위치에 각각 설치되어 상기 가시상의 투영시 가시상의 투과를 허용하는 복수의 셔터와, 상기 각 셔터를 통해 투과된 가시상을 상기 촬상장치로 안내하는 광학경로를 형성하는 광학계를 갖는 영상선택장치를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 광학셔터와 광학계를 이용함으로써, 정확하고 신속한 검사결과를 얻을 수 있으며, 동시에 원가를 절감할 수 있다.

Description

방사선 검사시스템 및 검사방법{INSPECTION SYSTEM AND METHOD FOR RADIATION}

본 발명은 방사선 검사시스템 및 검사방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 광학계를 이용한 광학경로를 이용하여 가시상을 촬상장치로 전달함으로써, 장비를 간소화하고 원가를 절감할 수 있도록 한 방사선 검사시스템 및 검사방법에 관한 것이다.

방사선 중 엑스선은 파장이 10∼nm 정도인 전자파로, 보통의 빛과 마찬가지로 반사, 굴절, 회절 및 편차와 같은 광학적인 특성을 가지고 있으며, 회절격자를 사용하여 파장을 정확하게 측정할 수 있다.

엑스선과 같은 방사선은 물체를 투과하는 능력이 있으며, 이 투과율은 물질의 종류, 밀도, 두께에 따라 다르기 때문에 엑스선 탐상법에서는 이 성질을 이용하여 엑스선 촬영한 필름의 감광 농도차에서 결함부의 두께와 위치를 탐색한다. 한편, 엑스선을 물체에 입사했을 때 회절현상이 나타나기 때문에, 엑스선 응력 측정법에서는 일정 파장의 특정 엑스선을 물체에 입사하고 탄성적 응력이 가해지고 있을 때의 특정한 결정 격자면의 면간 거리의 변화를 회절선을 통해 측정하여 이로써 응력을 구하기도 한다.

일반적으로 엑스선 검사 시스템은 이러한 엑스선 검사법을 응용하여 시스템화한 대표적인 비파괴 검사 시스템의 일종으로, 불투명한 검사 대상을 구성하는 물질의 종류, 밀도, 두께에 따라 서로 다른 엑스선 투과 특성을 반영하는 엑스선 투시상을 가시상인 계조 가시상으로 변환한 후, 이렇게 획득한 검사 대상의 계조 가시상을 바탕으로 외부에서 시각적으로 관측되지 않은 관심 부위에 대한 비파괴 검사를 수행할 수 있도록 한 검사시스템이다.

엑스선 검사시스템은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 비파괴 검사대상인검사대상을 투과하는 엑스선을 발생하는 스캐닝 엑스선 전자관(51)과, 검사대상을 투과한 엑스선을 눈에 보이는 가시상으로 변화시키기 위한 영상증배관(55)과, 가시상들 중 원하는 가시상을 선택하기 위한 영상선택장치(60)와, 선택된 가시상들을 촬상하여 이미지센서상에 촬상하거나 출력하는 촬상장치인 CCD 카메라(65)를 구비하고 있다.

여기서, 스캐닝 엑스선 전자관(51)과 영상증배관(55) 사이에는 검사대상(53)이 배치되며, 검사대상(53)은 ＸＹ방향으로 이동가능한 위한 Ｘ-Ｙ 테이블에 고정되어 엑스선이 검사대상(53)의 선택된 검사영역을 경유하여 투과되도록 한다. 그리고, 스캐닝 엑스선 전자관(51)은, 원주상을 일정 속도로 회전하면서 검사대상(53)의 검사영역에 대향하는 방향에서 검사대상(53)을 향하여 엑스선을 주사한다.

이렇게 스캐닝 엑스선 전자관(51)에서 원주상을 따라 회전하면서 엑스선이 출력되므로, 엑스선이 검사대상(53)을 통과하며 형성된 투시상은 영상증배관(55)의 상단면에 원주를 따라 형성된다. 이 투시상은 눈에 보이지 아니하며, 영상증배관(55) 내부로 입사되어 가시상으로 변환되어 영상증배관(55)의 하단에 위치한 가시영상면(56)에 결상된다.

이러한 가시영상면(56)에 결상된 가시상은 영상선택장치(60)에 의해 선택되어 CCD 카메라(65)에 촬상되며, CCD 카메라(65)에 촬상된 영상은 컴퓨터를 통해 합성되어 분석된다.

영상선택장치(60)는, 영상증배관(55)의 가시영상면(56)의 하부에 배치되며,가시영상면(56)에 평행한 회전축을 구비한 제1회전체(61)와, 가시영상면(56)에 대해 수직방향으로 형성된 제2회전체(62)를 구비하고 있다. 제1회전체(61)의 선단에는 제1회전체(61)의 회전축과 평행한 방향으로 고정되어 가시영상면(56)의 종단방향에 대해 선택적으로 반사각을 형성하기 위한 제1거울(63)이 장착되어 있으며, 제2회전체(62)의 선단에는 제2회전체(62)의 회전축과 평행한 방향으로 고정되어 제1거울(63)의 대향면을 선택적으로 반사함에 따라 가시영상면(56)에 투영된 가시상을 횡단 방향에 대해 선택적으로 반사하는 제2거울(64)이 장착되어 있다. 그리고, 영상선택장치(60)는 제1거울(63)과 제2거울(64)에 의해 형성된 광학적인 반사경로를 통해 가시영상면(56)의 임의의 위치에 투영된 가시상을 선택적으로 CCD 카메라(65)에 제공할 수 있도록 제1회전체(61)와 제2회전체(62)의 회전각을 제어하는 회전체제어부(67)를 더 포함한다.

여기서, 제1 및 제2회전체(61,62)는 갈바노미터로 형성되며, 갈바노미터는 관성이 매우 작아 고속의 정밀한 서보 제어가 가능하다. 따라서, 제1 및 제2회전체(61,62)에 의해 제1 및 제2거울(63,64)이 회전되어 어떤 위치에 대해서도 반사가 가능하여 CCD 카메라(65)로 영상을 전달할 수 있다.

그런데, 이러한 종래의 엑스선 검사장치에서는 영상선택장치(60)의 제1 및 제2회전체(61,62)를 갈바노미터를 사용함으로써, 원가가 상승된다. 그리고, CCD 카메라(65)로 가시상을 전달할 때 사용되는 한 쌍의 거울에 의해 가시상의 왜곡현상이 발생하므로, 검사결과의 신뢰성과 정밀도가 저하된다는 문제점이 있다.

한편, 별도의 영상선택장치(60)를 사용하지 아니하고, 엑스선 전자관(51)에의해 형성되는 투시상의 수만큼 영상증배관(55)과 CCD 카메라(65)를 마련함으로써, 각 투시상을 가시상으로 변환하여 바로 CCD 카메라(65)로 촬상하도록 하는 방법도 제시되어 있다. 그러나, 이 방법을 사용할 경우에는 신속하고 정확하게 가시상을 촬상하여 분석할 수 있다는 장점이 있으나, 갈바노미터를 사용하는 것보다 훨씬 큰 비용이 든다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은, 정확하고 신속한 검사결과를 얻을 수 있으며, 동시에 원가를 절감할 수 있도록 한 방사선 검사시스템 및 검사방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 방사선 검사시스템의 사시도,

도 2는 도 1의 영상선택장치의 단면도,

도 3은 종래의 방사선 검사시스템의 사시도,

도 4는 도 3의 부분 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 스캐닝 엑스선 전자관 3 : 검사대상

5 : 영상증배관 7 : Ｘ-Ｙ테이블

10 : 영상선택장치 11 : 셔터

12 : 암실 13 : 제1반사경

14 : 제2반사경 15 : CCD 카메라

16 : 투과공

상기 목적은, 본 발명에 따라, 검사대상을 향해 방사선을 투사하는 스캐닝 방사선 전자관과, 상기 스캐닝 방사선 전자관으로부터 검사대상에 투사하여 획득한 복수개의 방사선 투시상을 각각 가시상으로 변환하여 가시영상면에 투영하는 영상증배관과, 상기 가시상을 촬상하는 촬상장치를 갖는 방사선 검사시스템에 있어서, 상기 가시영상면에 투영된 각 가시상에 대응되는 위치에 각각 설치되어 상기 가시상의 투영시 가시상의 투과를 허용하는 복수의 셔터와, 상기 각 셔터를 통해 투과된 가시상을 상기 촬상장치로 안내하는 광학경로를 형성하는 광학계를 갖는 영상선택장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사시스템에 의해 달성된다.

여기서, 상기 각 셔터는 일정 조도 이상의 빛을 통과시키는 반투명 투과체로 형성되는 광학셔터로 형성할 수 있다.

또한, 상기 각 셔터는 전원공급시 빛의 통과를 허용하는 LCD로 형성할 수도 있으며, 이 때, 상기 각 셔터는 상기 각 셔터에 대응되는 각 가시상의 형성과 동기적으로 전원이 공급되어 빛의 통과가 허용됨으로써, 가시상의 투과가 가능하다.

상기 가시영상면에 투영되는 각 가시상들은 원주방향을 따라 순차적으로 복수개가 형성되며, 상기 각 셔터는 상기 각 가시상에 대응되는 위치에 원주방향을 따라 복수개가 형성됨으로써, 각각의 가시상을 투과시킬 수 있다.

상기 광학계는, 상기 각 셔터를 통과한 가시상을 반사하도록 대향설치되며 원주방향을 따라 설치된 복수의 제1반사경과, 상기 각 반사경의 중앙영역에 상기 각 반사경으로부터의 반사된 가시상을 반사시켜 상기 촬상장치로 전달하는 복수의 제2반사경을 포함함으로써, 반사경만으로 가시상을 촬상장치에 전달할 수 있다.

상호 대향되는 상기 각 제1반사경과 상기 각 셔터와의 거리는 상호 상이하며, 상호 대향되는 상기 제2반사경과 상기 제1반사경은 동일한 평면상에 설치됨으로써, 각 가시상을 촬상장치로 전달할 수 있는 광학경로를 형성할 수 있다.

한편, 상기 목적은, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 검사대상의 검사를 위한 방사선을 발생시키는 스캐닝 방사선 전자관과, 상기 스캐닝 방사선 전자관으로부터 검사대상에 투사하여 획득한 복수개의 방사선 투시상을 각각 가시상으로 변환하여 가시영상면에 투영하는 영상증배관과, 상기 가시상을 촬상하는 촬상장치를 갖는 방사선 검사방법에 있어서, 상기 각 가시상에 대응되는 복수의 셔터를 마련하는 단계와; 상기 셔터를 통과한 가시상을 상기 촬상장치로 전달하는 광학계를 마련하는 단계와; 상기 각 셔터를 통해 상기 각 가시상을 순차적으로 통과시키는 단계와; 상기각 가시상이 광학경로를 통해 반사되는 단계와; 상기 광학경로를 통해 전달된 상기 각 가시상을 촬상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사방법에 의해서도 달성될 수 있다.

여기서, 상기 셔터를 마련하는 단계는, 상기 각 가시상이 형성되는 원주방향을 따라 상기 각 가시상에 대응되며, 전원공급시 빛의 통과를 허용하는 LCD로 형성된 전자셔터를 설치하는 단계로 할 수 있다.

이 때, 상기 각 가시상을 순차적으로 통과시키는 단계는, 상기 각 셔터에 대응되는 각 가시상의 형성과 동기적으로 전원을 공급하여 빛의 통과를 허용함으로써, 가시상의 투과가 가능하다.

상기 셔터를 마련하는 단계는, 상기 각 가시상이 형성되는 원주방향을 따라 상기 각 가시상에 대응되며, 일정 조도 이상의 빛을 투과시키는 반투명 투과체를 설치하는 단계로 할 수도 있다.

상기 광학계를 마련하는 단계는, 상기 각 셔터를 통과한 가시상을 반사하도록 대향설치되며 원주방향을 따라 설치된 복수의 제1반사경과, 상기 각 반사경의 중앙영역에 상기 각 반사경으로부터의 반사된 가시상을 반사시켜 상기 촬상장치로 전달하는 복수의 제2반사경을 설치함으로써, 각 가시상을 촬상장치로 전달할 수 있는 광학경로를 형성할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 엑스선 검사장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 비파괴 검사대상(3)인 검사대상을 투과하는 엑스선을 발생하는 스캐닝 엑스선 전자관(1)과, 검사대상을 투과한 엑스선을 눈에 보이는 가시상으로 변화시키기 위한 영상증배관(5)과, 가시상들 중 원하는 가시상을 선택하기 위한 영상선택장치(10)와, 선택된 가시상들을 촬상하여 이미지센서상에 촬상하거나 출력하는 촬상장치인 CCD 카메라(15)를 구비하고 있다.

여기서, 스캐닝 엑스선 전자관(1)과 영상증배관(5) 사이에는 검사대상(3)이 배치되며, 검사대상(3)은 ＸＹ방향으로 이동가능한 위한 Ｘ-Ｙ 테이블(7)에 고정되어 있다. 스캐닝 엑스선 전자관(1)은, 원주상을 일정 속도로 회전하면서 검사대상(3)의 한 검사영역에 대하여 복수회 엑스선을 주사한다.

이렇게 스캐닝 엑스선 전자관(1)에서 원주상을 따라 회전하면서 엑스선이 출력되므로, 엑스선이 검사대상(3)을 통과하며 형성된 복수의 투시상은 영상증배관(5)의 상단면에 원주를 따라 형성된다. 이 투시상은 눈에 보이지 아니하며, 영상증배관(5) 내부로 입사되어 가시상으로 변환되어 영상증배관(5)의 하단에 위치한 가시영상면(6)에 결상된다.

가시영상면(6)에 결상된 가시상을 선택하기 위한 영상선택장치(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 영상증배관(5)의 가시영상면(6)과 거의 동일한 크기의 상부면을 갖는 원통상으로 형성된 암실(12)을 가지며, 암실(12)내에는 가시상을 전달하는 광학경로를 형성하는 광학계가 설치되어 있다. 암실(12)의 상부면에는 가시영상면(6)에 결상되는 각 가시상에 대응되도록 원주방향을 따라 복수의 셔터(11)가 장착되어 있고, 암실(12)의 하부면의 중앙영역에는 암실(12)을 통과한 가시상이 통과되는 투과공(16)이 형성되어 있다. 그리고, 이 투과공(16)에는 투과공(16)을 통과한 가시상을 촬상하는 CCD 카메라(15)가 설치되어 있다.

여기서, 각 셔터(11)는 전원이 공급되면 빛을 투과시키는 LCD인 전자셔터나, 반투명의 투과체인 광학셔터로 형성된다. 셔터(11)를 LCD로 사용할 경우에는 각 가시상의 형성과 동기적으로 전원을 공급하여 각 가시상이 LCD를 통과할 수 있도록 한다.

이러한 암실(12)내에 설치된 광학계는, 셔터(11)를 통과한 가시상의 직선경로내에 설치되어 가시상을 암실(12)의 중앙영역으로 반사시키는 거울로 형성된 제1반사경(13)과, 제1반사경(13)에서 반사된 가시상이 투과공(16)으로 반사되도록 암실(12)의 중앙영역에 제1반사경(13)과 동일 평면상에 설치되는 제2반사경(14)을 갖는다. 각 셔터(11)는 각각 가시상의 광학경로를 형성하는 제1반사경(13)과 제2반사경(14)을 가지며, 각 제1반사경(13)은 각 셔터(11)를 통과한 가시상이 각 제1반사경(13)에 도달하는 광학길이가 상이하도록 셔터(11)와 투과공(16) 사이에 서로 상이한 높이에 설치된다. 제1반사경(13)으로부터 반사된 가시광을 반사하는 제2반사경(14)은, 해당하는 제1반사경(13)의 높이와 동일한 높이, 즉 동일 평면상에 설치되며, 제2반사경(14)은 반투명 유리나 아크릴 등의 반투명 투과체로 형성되어 타 제2반사경(14)에 의해 반사된 가시상이 투과된다. 각 제2반사경(14)은 투과공(16)의 직선경로내에, 즉 암실(12)의 중앙영역에 길이방향을 따라 상이한 높이를 가지고 배열되어 있다.

이러한 구성에 의하여, 본 엑스선 검사시스템에서는, 검사대상(3)의 비파괴검사를 하기 위해, 먼저 스캐닝 엑스선 전자관(1)에서 원주상을 따라 엑스선을 발생시켜 검사대상(3)을 향해 투사한다. 이 엑스선은 검사대상(3)을 투과하여 영상증배관(5)의 상단면에 형성된 다음, 영상증배관(5)을 통과하며 가시상으로 변환되어 영상증배관(5)의 하단면인 가시영상면(6)에 결상된다. 결상된 가시상은 영상선택장치(10)의 셔터(11)를 통해 암실(12)내로 투과되며, 이 때, LCD로 셔터(11)를 형성할 경우에는 엑스선 검사시스템의 제어부에서는 가시영상면(6)에 가시상이 결상되는 것과 동시에 LCD에 전원을 인가하여 가시상이 투과되도록 한다.

이렇게 암실(12)내로 투과된 가시상은 제1반사경(13)에 의해 반사되어 제2반사경(14)으로 전달되어 반사된다. 제2반사경(14)에 의해 반사된 가시상은 투과공(16)을 통과하여 CCD 카메라(15)에 촬상된다. 이 때, 암실(12)의 중앙영역에는 가시상이 투과공(16)까지 전달되는 투과경로상에 복수의 제2반사경(14)이 배열되어 있으므로, 도 2에 도시된 바와 같이, 'Ａ'의 광학경로를 통해 전달되는 가시상은 제2반사경(14)에 의해 반사된 다음 'Ｂ' 광학경로의 제2반사경(14)을 투과하여 CCD 카메라(15)에 촬상된다.

이와 같이, 본 발명에서는 광학셔터와 광학계를 이용하여 영상선택장치(10)를 마련함으로써, 가시영상면(6)에 결상된 가시상이 별도의 장치없이 곧바로 CCD 카메라(15)에 촬상된다. 따라서, 종래에 갈바노미터 사용시 각 회전체의 회전으로 인한 시간지연을 방지하여 신속하게 검사결과를 얻을 수 있다. 또한, 별도의 구동장치를 사용하지 아니하고 단순히 반사경과 투과체를 이용함으로써, 원가를 절감할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 광학셔터와 광학계를 이용함으로써, 정확하고 신속한 검사결과를 얻을 수 있으며, 동시에 원가를 절감할 수 있다.

Claims (12)

1. 검사대상을 향해 방사선을 투사하는 스캐닝 방사선 전자관과, 상기 스캐닝 방사선 전자관으로부터 검사대상에 투사하여 획득한 복수개의 방사선 투시상을 각각 가시상으로 변환하여 가시영상면에 투영하는 영상증배관과, 상기 가시상을 촬상하는 촬상장치를 갖는 방사선 검사시스템에 있어서,

   상기 가시영상면에 투영된 각 가시상에 대응되는 위치에 각각 설치되어 상기 가시상의 투영시 가시상의 투과를 허용하는 복수의 셔터와, 상기 각 셔터를 통해 투과된 가시상을 상기 촬상장치로 안내하는 광학경로를 형성하는 광학계를 갖는 영상선택장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 각 셔터는 일정 조도 이상의 빛을 통과시키는 반투명 투과체인 것을 특징으로 하는 방사선 검사시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 각 셔터는 전원공급시 빛의 통과를 허용하는 LCD로 형성되는 것을 특징으로 하는 방사선 검사시스템.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 각 셔터는 상기 각 셔터에 대응되는 각 가시상의 형성과 동기적으로 전원이 공급되어 빛의 통과가 허용되는 것을 특징으로 하는 방사선 검사시스템.
5. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 가시영상면에 투영되는 각 가시상들은 원주방향을 따라 순차적으로 복수개가 형성되며, 상기 각 셔터는 상기 각 가시상에 대응되는 위치에 원주방향을 따라 복수개가 형성된 것을 특징으로 하는 방사선 검사시스템.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 광학계는, 상기 각 셔터를 통과한 가시상을 반사하도록 대향설치되며 원주방향을 따라 설치된 복수의 제1반사경과, 상기 각 반사경의 중앙영역에 상기 각 반사경으로부터의 반사된 가시상을 반사시켜 상기 촬상장치로 전달하는 복수의 제2반사경을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사시스템.
7. 제 6 항에 있어서,

   상호 대향되는 상기 각 제1반사경과 상기 각 셔터와의 거리는 상호 상이하며, 상호 대향되는 상기 제2반사경과 상기 제1반사경은 동일한 평면상에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 방사선 검사시스템.
8. 검사대상의 검사를 위한 방사선을 발생시키는 스캐닝 방사선 전자관과, 상기스캐닝 방사선 전자관으로부터 검사대상에 투사하여 획득한 복수개의 방사선 투시상을 각각 가시상으로 변환하여 가시영상면에 투영하는 영상증배관과, 상기 가시상을 촬상하는 촬상장치를 갖는 방사선 검사방법에 있어서,

   상기 각 가시상에 대응되는 복수의 셔터를 마련하는 단계와;

   상기 셔터를 통과한 가시상을 상기 촬상장치로 전달하는 광학계를 마련하는 단계와;

   상기 각 셔터를 통해 상기 각 가시상을 순차적으로 통과시키는 단계와;

   상기 각 가시상이 광학경로를 통해 반사되는 단계와;

   상기 광학경로를 통해 전달된 상기 각 가시상을 촬상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선 검사방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 셔터를 마련하는 단계는, 상기 각 가시상이 형성되는 원주방향을 따라 상기 각 가시상에 대응되며, 전원공급시 빛의 통과를 허용하는 LCD로 형성된 전자셔터를 설치하는 단계인 것을 특징으로 하는 방사선 검사방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 각 가시상을 순차적으로 통과시키는 단계는, 상기 각 셔터에 대응되는 각 가시상의 형성과 동기적으로 전원을 공급하여 빛의 통과를 허용하는 단계인 것을 특징으로 하는 방사선 검사방법.
11. 제 8 항에 있어서,

    상기 셔터를 마련하는 단계는, 상기 각 가시상이 형성되는 원주방향을 따라 상기 각 가시상에 대응되며, 일정 조도 이상의 빛을 투과시키는 반투명 투과체를 설치하는 단계인 것을 특징으로 하는 방사선 검사방법.
12. 제 8 항에 있어서,

    상기 광학계를 마련하는 단계는, 상기 각 셔터를 통과한 가시상을 반사하도록 대향설치되며 원주방향을 따라 설치된 복수의 제1반사경과, 상기 각 반사경의 중앙영역에 상기 각 반사경으로부터의 반사된 가시상을 반사시켜 상기 촬상장치로 전달하는 복수의 제2반사경을 설치하는 단계인 것을 특징으로 하는 방사선 검사방법.