JP4653914B2

JP4653914B2 - X-ray imaging equipment

Info

Publication number: JP4653914B2
Application number: JP2001281104A
Authority: JP
Inventors: 憲明木村; 孝佳弓井
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Co Ltd
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2021-09-17
Also published as: JP2003083916A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線を検出して映像化する装置に係り、特にコンプトン散乱などの様に、極めて微弱なＸ線に基づいた映像を得るのに好適なＸ線映像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線は、医療や工業計測などの分野において広く利用されている。そして、Ｘ線は、物質に対する透過能が大きく、散乱Ｘ線が極めて微弱であって検出することが困難であるところから、一般に透過Ｘ線を利用し、被検査物（検査対象）の内部構造や内部欠陥などを検出するようにしている。図９は、従来のＸ線を利用した電子部品検査用のＸ線映像装置の要部を示す模式図である。
【０００３】
図９において、Ｘ線映像装置１０は、図示しない検査室に電子部品である検査対象１２を配置する検査テーブル１４が設けられており、マニピュレータ１６によって検査対象１２を検査テーブル１４の上に配置できるようにしている。検査テーブル１４の下方には、マイクロフォーカス型のＸ線源１８が配設してあって、検査テーブル１４越しに検査対象１２にＸ線２２を照射できるようになっている。
【０００４】
検査テーブル１４の上方には、Ｘ線イメージインテンシファイヤと呼ばれるイメージセンサ２０がＸ線源１８に対向するように設けてあって、検査対象１２を透過したＸ線２２が入射する。そして、イメージセンサ２０は、検査対象１２を透過したＸ線量の差を可視光に変換するように構成してあり、イメージセンサ２０の出力する可視光がＣＣＤカメラ２４などの撮像装置によって撮影され、図示しないモニタ画面に画像（映像）として表示される。
【０００５】
また、Ｘ線源１８とイメージセンサ２０とは、矢印２６、２８のように昇降可能となっていて、これらを昇降させることにより、鮮明な画像が得られるようにしてある。また、マニピュレータ１６を操作することにより、検査対象１２の向きを変え、検査対象１２をあらゆる方向から検査することができるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来の一般的なＸ線検査装置やＸ線映像装置は、検査対象１２の一側にＸ線源１８を配置し、検査対象１２の他側にＸ検出部となるイメージセンサ２０を配置する構造となっている。このため、検査対象が大型の構造物、例えば飛行機の翼などである場合、大型構造物をＸ線源とＸ線検出部とで挟み込んだり、両者を同期させて移動させる装置が必要となり、検査のための特別の工場を必要とする。しかも、飛行機の翼などは、翼の表面を覆っているジュラルミンと、これを支持するハニカム構造の梁との接合状態や、ジュラルミンの金属疲労によるクラックの検出など、翼の表面に近い部分の検査が主であって、Ｘ線源とＸ線検出部とによって翼を挟み込む構造では欠陥を検出できないこともある。このため、Ｘ線源とＸ線検出部とを検査対象の一側に配置し、極めて微弱なＸ線の後方散乱（コンプトン散乱）を検出できるようなＸ検査装置、Ｘ線映像装置が望まれる。
【０００７】
本発明は、上記の要請に鑑みてなされたもので、極めて微弱なＸ線の後方散乱による映像を得られるようにすることを目的としている。
また、本発明は、大型の構造物であっても容易に検査できるようにすることを目的としている。
そして、本発明は、三次元映像が得られるようにすることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係るＸ線映像装置は、検査対象に向けて配置され、複数のＸ線透過部を有して面にほぼ垂直に入射した散乱Ｘ線を透過させるコリメート部と、このコリメート部の背面側に設けられ、前記散乱Ｘ線の入射により電子を生成するシンチレータ部と、前記コリメート部のＸ線透過部に対応して設けられ、前記シンチレータ部の生成した電子を増幅する複数の電子増幅部を備えた増幅ユニットと、この増幅ユニットの前記電子増幅部に対応して設けられ、前記電子増幅部の増幅した電子を検出する複数の電子検出部を備えた検出ユニットと、この検出ユニットの前記複数の電子検出部を直交変調パターンに基づいて動作させる動作制御部と、この動作制御部の制御信号と前記電子検出部の出力信号とに基づいて、前記検査対象の前記散乱Ｘ線による像を求める映像演算部と、を有することを特徴としている。
【０００９】
コリメート部とシンチレータ部と増幅ユニットと検出ユニットとは一体に形成し、これらを直交する２軸の回りに回転可能に構成することが望ましい。また、検査対象にＸ線を照射するＸ線源は、線状のＸ線を放射可能に形成するとよい。
【００１０】
【作用】
上記のようになっている本発明のＸ線映像装置は、検出ユニットを構成している複数の電子検出部を、直交変調パターン（例えば、アダマール行列に基づいて変調）によって動作させることにより、個々の電子検出部から検出信号を得る場合より、散乱Ｘ線に基づいた到来電子を効率よく検出でき、検出効率が大幅に向上して微弱な後方散乱によるＸ線に基づいた映像を容易に得ることができる。しかも、Ｘ線の後方散乱に基づいた映像が得られるため、Ｘ線源と、Ｘ線を検出するためのコリメート部やシンチレータ部、増幅ユニット、検出ユニットなどのＸ線検出部とを検査対象に対して同じ側に配置することができ、飛行機の翼などの大型構造物の検査を容易に行なうことが可能となる。
【００１１】
コリメート部、シンチレータ部、増幅ユニット、検出ユニットを一体とし、これらを直交する２軸の回りに回転可能とすると、二次元的に得たデータから３次元の映像を容易に求めることができる。また、検査対象にＸ線を照射するＸ線源を、線状のＸ放射できるようにすると、検査対象のある断面の映像を見たい場合に、線状のＸ線を照射することにより、断面映像を求める処理が容易となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係るＸ線映像装置の好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るＸ線映像装置の概略ブロック図である。図１において、Ｘ線映像装置３０は、Ｘ線検出部５０と信号処理部６０とを有し、Ｘ線検出部５０がステージ３２の上に配置した検査対象３４によって散乱されたＸ線を検出するようになっている。
【００１３】
Ｘ線検出部５０は、詳細を後述するＸ線検出器５２と、このＸ線検出器５２を直交する２軸の回りに回転（回動）させる駆動部５４と、Ｘ線検出器５２と駆動部５４とを制御する動作制御部５６とを備えている。そして、Ｘ線検出器５２は、この実施形態の場合、検査対象３４にＸ線３６を照射するＸ線源３８と同じ側に配置してあって、検査対象３４に向けられており（図２参照）、検査対象３４に内部に存在する内部欠陥４０などによって散乱されたＸ線（散乱Ｘ線）４２が入射する。また、Ｘ線検出器５２は、図２の矢印５７、５９に示したように、直交した２軸、Ｘ軸とＹ軸との回りに回転可能に形成してあって、動作制御部５６から制御信号を受けた駆動部５４によりＸ軸とＹ軸との回りに回動させられる。
すなわち、Ｘ線検出器５２は、Ｘ軸とＹ軸との回りに走査可能となっている。
【００１４】
なお、図２に示した符号３８ａは、検査対象３４のある断面だけを見たいときに、幅の狭い線状（または帯状）のＸ線を放射するために、Ｘ線源３８のＸ線出射部に装着するアダプタである。このＸ線源３８は、実施形態の場合、拡大映像が得られるようにマイクロフォーカス型となっている。
【００１５】
信号処理部６０は、Ｘ線検出器５２の出力信号が入力するデータ読取り部６２と、このデータ読取り部６２の出力側に設けたアナログ・ディジタル変換部（Ａ／Ｄ変換部）６４と、Ａ／Ｄ変換部６４の出力が入力する映像作成部６６とを有する。出力読取り部６２は、Ｘ線検出部５０の動作制御部５６がＸ検出器５２に与える動作制御信号が入力すようになっていて、この動作制御信号に同期してＸ線検出器５２の出力信号を読み込むようになっている。
【００１６】
映像作成部６６は、映像演算部６８とメモリ７０とを備えている。そして、映像演算部６８には、Ａ／Ｄ変換部６４の出力信号とともに、Ｘ線検出部５０の動作制御部５６が出力するＸ線検出器５２の走査角度信号が入力するようになっている。また、映像演算部６８は、詳細を後述するように、Ａ／Ｄ変換部６４の出力信号を動作制御部５６からの走査角度信号に対応させてメモリ７０に書き込み、メモリ７０に書き込まれたデータに基づいてＸ線３６の検査対象３４による散乱Ｘ線４２による映像を求め、表示装置８０やプリンタ８２、ハードディスクなどの外部記憶装置８４に出力する。
【００１７】
Ｘ線検出部５０のＸ線検出器５２は、図３に示したように、Ｘ線コリメート部９０と、シンチレータ部９２と、増幅ユニット９４と、検出ユニット９６とからなっている。そして、これらのＸ線コリメート部９０、シンチレータ部９２、増幅ユニット９４、検出ユニット９６は、図４に示したように、相互に積層された状態で一体化され、真空容器９７の内部に封入してある。
【００１８】
Ｘ線コリメート部９０は、Ｘ線を遮蔽可能な金属から形成してあって、Ｘ線透過部となるマトリックス状に配置された複数の微細孔９０ａを有している。すなわち、Ｘ線コリメート部９０は、実施形態の場合、金属箔をエッチングして直径が５〜１５μｍ程度の複数の微細孔９０ａを設け、この微細孔９０ａを有する複数の金属箔を、Ｘ線を遮蔽可能なように積層して厚さ１〜２ｃｍ程度の積層体９０ｂとして形成してある。そして、Ｘ線コリメート部９０は、入射側（図３の上側）が検査対象３４に向けられ、散乱Ｘ線４２を受けるようになっている。Ｘ線コリメート部９０に入射する散乱Ｘ線４２は、面とほぼ垂直に入射するものだけが微細孔９０ａを介してＸ線コリメート部９０を透過する。
【００１９】
シンチレータ部９２は、Ｘ線コリメート部９０の背面側（図３の下側）に配設してあって、Ｘ線コリメート部９０を透過した散乱Ｘ線４２の入射により蛍光を発するシンチレータ９２ａと、このシンチレータ９２ａの発する蛍光が入射すると電子（光電子）１００を生成する光電変換部９２ｂとを積層した構造となっている。
【００２０】
増幅ユニット９４は、いわゆるマイクロチャンネルプレートであって、Ｘ線コリメート部９０に設けた微細孔９０ａに対応して設けた複数のマイクロキャピラリー（マイクロチャンネル）９４ａを一体化したものである。マイクロキャピラリ９４ａは、図５に示したように、例えば直径が６μｍ、長さが１ｃｍ程度の加速管１０２と、この加速管１０２の両端に設けたカソード１０４、アノード１０６からなっている。そして、マイクロキャピラリー９４ａは、カソード１０４とアノード１０６とが直流電源１０８に接続され、１０００〜１００００Ｖの直流高電圧がカソード１０４とアノード１０６との間に印加してある。このため、カソード１０４側から加速管１０２内に入射した電子１００は、カソード１０４とアノード１０６との間に印加された高電圧によって加速され、加速管１０２の内壁に衝突するたびに二次電子を生じて雪崩的に数が増幅され、増幅電子１１０としてアノード１０６側から出射される。
【００２１】
検出ユニット９６は、図６に示したようになっている。すなわち、検出ユニット９６は、実施形態の場合、ＭＯＳトランジスタからなる複数の検出トランジスタ１１２（１１２_ij）と、ＭＯＳトランジスタからなる複数の読み出しトランジスタ１１４（１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ………）とを備えている。検出トランジスタ１１２_ij（ｉ＝１、２、３、………ｎ、ｊ＝１、２、３、………ｎ）は、増幅ユニット９４を構成しているマイクロキャピラリー９４ａに対応してｎ×ｎ個がマトリックス状に配置してある。また、読み出しトランジスタ１１４は、マトリックス状に配置した検出トランジスタ１１２の各列に対応してｎ個設けてある。
【００２２】
検出トランジスタ１１２は、各行ごとにゲートがゲート制御線１１６（１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、………）に接続され、これらのゲート制御線１１６が動作制御部５６を構成しているゲート切替回路１１８に接続してある。また、検出トランジスタ１１２は、ドレインが各列ごとにデータ線１２０（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、………）を介して読み出しトランジスタ１１４のソースに接続してある。そして、各読み出しトランジスタ１１４は、ドレインが信号処理部６０のデータ読取り部６２に接続してあり、それぞれのゲートが対応する読み出し線１２２（１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、………）に接続してある。また、検出トランジスタ１１２のソースには、マイクロキャピラリー９４ａの出力側に対面して設けた検出電極１２４が接続してある。
【００２３】
各読み出し線１２２は、動作制御部５６を構成している読み出し線切替回路１２６に接続してある。動作制御部５６は、ゲート切替回路１１８、読み出し線切替回路１２６、切替制御部１２８などから構成してある。そして、切替制御部１２８は、詳細を後述するように、２値直交変調パターン（直交変調パターン）に基づいて切替制御信号を生成し、この切替制御信号をゲート切替回路１１８と読み出し線切替回路１２６とに与え、各検出トランジスタ１１２を直交変調パターンに基づいて切替動作させるようになっている。
【００２４】
このように構成した実施形態に係るＸ線映像装置３０の作用は、次のとおりである。Ｘ線検出部５０の動作制御部５６は、駆動部５４にリセット信号を与えてＸ線検出器５２の向きを初期位置にセットする。一方、Ｘ線源３８からＸ線３６が検査対象３４に照射される。検査対象３４に照射されたＸ線３６は、大部分が検査対象３４を透過するが、一部が検査対象３４やその内部の欠陥４０などによって散乱され、散乱Ｘ線４２としてＸ線３６の入射側に反射される。この散乱Ｘ線４２は、Ｘ線検出部５０を構成しているＸ線検出器５２のＸ線コリメート部９０に入射する。
【００２５】
Ｘ線コリメート部９０は、Ｘ線透過部となっている微細孔９０ａとほぼ平行な散乱Ｘ線４２のみを透過させる。Ｘ線コリメート部９０を透過した散乱Ｘ線４２は、シンチレータ部９２に入射し、シンチレータ９２ａに蛍光を発生させ、この蛍光が光電子変換部９２ｂによって電子１００に変換される。この電子１００は、増幅ユニット９４を構成しているマイクロキャピラリー９４ａの増幅管１０２に入射しする。マイクロキャプラリー９４ａは、増幅管１０２の両端に印加されている高圧直流電圧によって入射した電子１００を加速し、個数を１０⁶〜１０⁷倍程度に増幅して増幅電子１１０として出力する。この増幅電子１１０は、検出ユニット９６の検出電極１２４に入射し、検出電極１２４を帯電させる。従って、検出トランジスタ１１２を順次切り替えて動作させることにより、どの検出トランジスタ１１２の検出電極１２４に増幅電子１１０が入射したかを知ることができる。
【００２６】
ところで、検査対象３４に照射されたＸ線３６は、ほとんどが検査対象３４を透過する。このため、検査対象３４からの散乱Ｘ線４２は、わずかであって極めて微弱である。従って、検出ユニット９４の各マイクロキャピラリー９４ａには、電子１００が希にしか入射しない。すなわち、検出ユニット９６の各検出電極１２４には、増幅電子１１０が希にしか入射しない。このため、ゲート１チャンネル（１つのゲート制御線１１６）、読み出し１チャンネル（１つの読み出し線１２２）を選択してデータを読み出す場合、まばらにしかパルスが出力されない。しかも、マイクロキャピラリー９４ａの数を例えば１万個〜１００万個にすると、多大な読み出し時間を必要とする。
【００２７】
そこで、この実施形態においては、複数のゲート制御線１１６と複数の読み出し線１２２とを選択し、複数の検出トランジスタ１１２を同時に駆動するようにしている。これにより、検出トランジスタ１１２を個々に駆動したときより多くの検出パルス（出力パルス）が得られる。しかし、このままでは、どの検出トランジスタ１１２の出力によって得られた検出パルスであるかを知ることができない。すなわち、散乱Ｘ線４２がＸ線コリメート部９０のどの位置の微細孔９０ａを通過し、増幅ユニット９４のどの位置のマイクロキャピラリー９４ａによって増幅されたものであるかを特定することができない。このため、この実施形態においては、直交変調パターンに基づいた駆動信号を生成して検出トランジスタ１１２を駆動するようにしている。
【００２８】
直交変調パターンとしては、２値直交変調パターンであるアダマール行列の各行に対応した変調パターンが適している。アダマール行列は、要素が「＋１」と「−１」とからなっていて、対角線に沿って対称位置にある要素が同じである対称行列となっている。例えば、一次のアダマール行列Ｈ⁽¹⁾を具体的に書くと、
【数１】

のようになる。また、二次、三次のアダマール行列Ｈ⁽²⁾、Ｈ⁽³⁾は、数式２、数式３のように書くことができる。
【数２】

【数３】

すなわち、アダマール行列は、一般的に次の漸化式によって定義することができる。
【数４】

ただし、数式４において、ｋは次数を示す。
【００２９】
そこで、実施形態においては、検出部５０の動作制御部５６を構成している切替制御部１２８が、スイッチをオンにする場合を「＋１」、スイッチをオフにする場合を「−１」に対応したアダマール行列に基づいて、検出トランジスタ１１２の切替動作信号を作成し、切替制御信号としてゲート切替回路１１８と読み出し線切替回路１２６とに与える。例えば、検出ユニット９６が８×８個の検出トランジスタ１１２で構成されている場合、検出トランジスタ１１２の動作信号は、図７のようになる。この図７において斜線を施した部分が動作電圧を与えられてオンとなる＋１に相当し、白抜きの部分がオフである−１に相当している。
【００３０】
すなわち、切替制御部１２８は、ゲート切替回路１１８にアダマール行列に従った切替制御信号を与え、ゲート制御線１１６を介して各検出トランジスタ１１２のゲートにアダマール行列に従ってゲート電圧を切り替えて印加するとともに、読み出し線切替回路１２６にアダマール行列に基づいた切替信号を与え、読み出しトランジスタ１１４をアダマール行列に従って切り替えて動作させる。例えば、検出トランジスタ１１２が８×８個である場合、切替制御部１２８は、アダマール行列に基づいて図７の下部に示した８個の変調モードを生成する。そして、まず、ゲート切替回路１１８に図７の下部右側に示した０次の動作信号（切替信号）を与え、すべてのゲート制御線１１６をゲート電源に接続し、すべての検出トランジスタ１１２のゲートにゲート電圧を印加するとともに、読み出し線切替回路１２６に図７の下部左側の０次から７次の切替信号を順次与え、読み出しトランジスタ１１４をアダマール行列に基づいて順次切り替えて駆動する。
【００３１】
そして、切替制御部１２８は、読み出しトランジスタ１１４に対して０次から７次までの切り替えが終了したならば、ゲート切替回路１１８に１次の駆動信号を与え、第１行、第３行、第５行、第７行のゲート制御線１１６に接続した検出トランジスタ１１２のゲートに電圧を印加し、この状態で読み出しトランジスタ１１４を０次から７次まで切り替える。このようにして、切替制御部１２８は、検出トランジスタ１１２のゲートに対して印加する電圧を、０次から７次まで順に切り替えるごとに、読み出しトランジスタ１１４を０次から７次まで切り替える。これにより、検出トランジスタ１１２は、常に半分がゲート電圧を印加され、半分のデータ線１２２がオン状態となり、全体の１／４の検出トランジスタ１１２から出力信号が信号処理部６０のデータ読取り部６２に入力する。
【００３２】
データ読取り部６２は、Ｘ線検出部５０の動作制御部５６が出力するトランジスタの動作切替信号に同期して検出トランジスタ１１２の出力信号を読み込む。そして、データ読取り部６２は、検出トランジスタ１１２の出力信号として入力する電流を電圧に変換して増幅し、図６の下部に示したような出力パルス１３０をアナログ電圧として出力する。この出力パルス１３０は、図１に示したように、信号処理部６０のＡ／Ｄ変換部６４に入力し、Ａ／Ｄ変換部６４によってディジタル信号に変換される。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換部６４の出力するディジタルデータは、映像作成部６６の映像演算部６８に入力する。映像演算部６８は、Ｘ線検出部５０の動作制御部５６が出力するＸ線検出器５２の向きの情報に基づいて、Ａ／Ｄ変換部６４から入力した検出データ、すなわちＸ線検出器５２のコリメート部９０に到来した散乱Ｘ線４２の入射方向を求め、２値変調情報とともにメモリ７０に書き込む。
【００３４】
このようにして映像演算部６８は、Ｘ線検出器５２がＸ軸とＹ軸との回りに回動させられ、Ｘ線検出器５２による所定の範囲の走査が終了すると、メモリ７０に書き込まれているデータを読み出し、検査対象３４のＸ線映像を演算し、表示装置８０などに出力する。
【００３５】
すなわち、検出トランジスタ１１２のゲートをアダマール行列に基づいて順次切り替えて電圧を印加し、読み出しトランジスタ１１４をアダマール行列によって順次切り替えて動作させた場合、データ読取り部６２の出力するパルス１３０（アダマール行列に基づいて変調したデータ）から、アダマール逆変換して復調することにより、パルス１３０を出力した検出トランジスタ１１２を求めることができる。すなわち、ゲート制御線１１６を行、読み出し線１２２（データ線１２０）を列とする頻度データ行列を考えた場合、この行方向と列方向とにアダマール逆変換（二次元アダマール逆変換）を行うことにより、任意に選択した１つのゲート制御線１１６と１つの読み出し線１２２との組み合わせにより検出トランジスタ１１２を特定することができる。
【００３６】
従って、映像演算部６８は、メモリ７０に格納されているデータに対してアダマール逆変換をすることにより、増幅電子１１０が入射した検出トランジスタ１１２を求めることができ、電子１０が入力したマイクロキャピラリー９４ａの位置、および散乱Ｘ線４２が入射したＸ線コリメート部９０の微細孔９０ａの位置を特定することができる。また、映像演算部６８は、Ｘ線検出部５０の動作制御部５６からのＸ線検出器５２の走査角度情報に基づいて、検査対象３４に存在する内部欠陥４０などの三次元的位置を求め、表示装置８０に映像（画像）として表示する。
【００３７】
すなわち、図８に示したように、例えばＸ線検出器５２をＹ軸の回りに矢印１３２のように回転させた場合、Ｘ線の方向ベクトル（検出ユニット９６の出力信号）が変化する。そして、Ｘ線検出器５２を矢印１３２のように回転（回動）すると、Ｘ線コリメート部９０によって形成される平行線からなる受信系が回転し、直線と直線との交点として空間におけるＸ線３６の散乱位置を決定することができる。従って、図２に示したように、Ｘ線検出器５２を直交するＸ軸とＹ軸との回りに回転させることにより、三次元映像を合成することができる。
【００３８】
このようにして、映像演算部６８が求めたＸ線映像は、例えば図２に示した内部欠陥４０のＸ線散乱係数が検査対象３４より大きな場合、内部欠陥４０が検査対象３４より色の濃い映像そして映像化され、内部欠陥４０が空洞などのように検査対象３４よりＸ線透過率が大きく、散乱係数が小さい場合、検査対象３４より色の薄い映像として表示装置８０に表示される。
【００３９】
このように、実施の形態に係るＸ線映像装置３０は、ｎ×ｎ個の検出トランジスタ１１２を二次元アダマール行列に従いオン、オフして直交変調しているため、個々のランジスタ１１２について出力信号を読み出すより到来する散乱Ｘ線４２を効率よく受信、転送することができ、原理的に効率をｎ²／２倍向上させることができる。従って、極めて微弱なＸ線コンプトン散乱に基づく映像を高速に得ることができる。
【００４０】
そして、実施形態においては、Ｘ線検出器５２を直交する２軸の回りに回転させることにより、二次元的に得たデータから三次元映像を求めることができる。しかも、Ｘ線の後方散乱に基づいた映像が得られるため、Ｘ線源３８とＸ線検出部５０のＸ線検出器５２とを検査対象３４に対して同じ側に配置することができ、飛行機の翼などの大型構造物の検査を容易に行なうことが可能となる。
【００４１】
なお、検査対象３４のある断面の深さ方向を見たい場合には、図２に示したアダプタ３８ｂをＸ線源３８のＸ線出射部に装着して線状のＸ線を検査対象３４に照射するとよい。これにより、映像演算部６８による映像を求める演算を簡略化することができる。
【００４２】
また、前記実施の形態においては、Ｘ線源３８とＸ線検出器５２とを検査対象３４に対して同じ側に配置した場合について説明したが、Ｘ線源３８を検査対象３４の一側に、Ｘ線検出器５２を検査対象３４の他側に配置してもよい。このようにＸ線源３８とＸ線検出器５２とを検査対象３４の反対側に配置すると、検査対象３４に照射するＸ線の強度を従来より大幅に小さくすることができ、Ｘ線による検査、分析の安全性を大幅に向上することができる。
【００４３】
なお、前記した実施の形態は、本発明の一態様を説明したものであって、これに限定されるものではない。すなわち、前記実施形態においては、Ｘ線検出器５２を直交する２軸の回りに回転させる場合について説明したが、必要に応じて１つの軸の回りに回転させてもよく、また二次元の平面的な映像を求める場合には、Ｘ線検出器５２を回転させる必要はない。また、前記実施の形態においては、Ｘ線検出器５２の検出ユニット９６の出力信号（検出トランジスタ１１２の出力信号）をＡ／Ｄ変換する場合について説明したが、検出ユニット９６の出力信号をカウンタによって計数し、係数値を映像演算部６８に入力するようにしてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、検出ユニットを構成している複数の電子検出部を、直交変調パターンによって動作させることにより、個々の電子検出部から検出信号を得る場合より、散乱Ｘ線に基づいた到来電子を効率よく検出でき、検出効率が大幅に向上して微弱な後方散乱によるＸ線に基づいた映像を容易に得ることができる。しかも、Ｘ線の後方散乱に基づいた映像が得られるため、Ｘ線源と、Ｘ線を検出するためのコリメート部やシンチレータ部、増幅ユニット、検出ユニットなどのＸ線検出部とを検査対象に対して同じ側に配置することができ、飛行機の翼などの大型構造物の検査を容易に行なうことが可能となる。
【００４５】
そして、本発明は、コリメート部、シンチレータ部、増幅ユニット、検出ユニットを一体とし、これらを直交する２軸の回りに回転可能としたことにより、二次元的に得たデータから３次元の映像を容易に求めることができる。また、検査対象にＸ線を照射するＸ線源を、線状のＸ放射できるようにすると、検査対象のある断面の映像を見たい場合に、線状のＸ線を照射することにより、断面映像を求める処理が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るＸ線映像装置の概略ブロック図である。
【図２】実施の形態に係るＸ線映像装置のＸ線源とＸ線検出器との配置関係を示す斜視図である。
【図３】実施の形態に係るＸ線検出器の分解斜視図である。
【図４】実施の形態に係るＸ線検出器の真空容器の一部を切り欠いた斜視図である。
【図５】実施の形態に係るマイクロキャピラリーの詳細説明図である。
【図６】実施の形態に係るＸ線検出器の検出ユニットの詳細説明図である。
【図７】実施の形態に係る検出ユニットを構成している検出トランジスタの作動方法を説明する図である。
【図８】実施の形態に係るＸ線検出器により三次元映像を求める原理を説明する図である。
【図９】従来のＸ線映像装置の説明図である。
【符号の説明】
３０……Ｘ線映像装置、３４……検査対象、３６……Ｘ線、３８……Ｘ線源、４２……散乱Ｘ線、５０……Ｘ線検出部、５２……Ｘ線検出器、５４……駆動部、５６……動作制御部、６０……信号処理部、６２……データ読取り部、６６……映像作成部、６８……映像演算部、９０……Ｘ線コリメート部、９２……シンチレータ部、９４……増幅ユニット、９６……検出ユニット。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for detecting and imaging X-rays, and more particularly to an X-ray imaging apparatus suitable for obtaining an image based on extremely weak X-rays such as Compton scattering.
[0002]
[Prior art]
X-rays are widely used in fields such as medicine and industrial measurement. Since X-rays have a high permeability to substances and are very difficult to detect because the scattered X-rays are extremely weak, the internal structure of the object to be inspected (inspection object) is generally used. And internal defects are detected. FIG. 9 is a schematic view showing a main part of a conventional X-ray imaging apparatus for electronic component inspection using X-rays.
[0003]
In FIG. 9, the X-ray imaging apparatus 10 is provided with an inspection table 14 for placing an inspection object 12 as an electronic component in an inspection room (not shown), and the inspection object 12 can be placed on the inspection table 14 by a manipulator 16. I am doing so. A microfocus X-ray source 18 is disposed below the inspection table 14 so that the inspection object 12 can be irradiated with X-rays 22 through the inspection table 14.
[0004]
Above the inspection table 14, an image sensor 20 called an X-ray image intensifier is provided so as to face the X-ray source 18, and an X-ray 22 transmitted through the inspection object 12 enters. The image sensor 20 is configured to convert the X-ray dose difference transmitted through the inspection object 12 into visible light, and the visible light output from the image sensor 20 is captured by an imaging device such as a CCD camera 24. It is displayed as an image (video) on a monitor screen (not shown).
[0005]
The X-ray source 18 and the image sensor 20 can be moved up and down as indicated by

arrows

26 and 28, and a clear image can be obtained by moving them up and down. Further, by operating the manipulator 16, the direction of the inspection object 12 can be changed, and the inspection object 12 can be inspected from all directions.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional general X-ray inspection apparatus and X-ray imaging apparatus, the X-ray source 18 is disposed on one side of the inspection object 12 and the image sensor serving as the X detection unit on the other side of the inspection object 12. 20 is arranged. For this reason, when the object to be inspected is a large structure, for example, an airplane wing, an apparatus that sandwiches the large structure between the X-ray source and the X-ray detection unit or moves both in synchronization is required. Need a special factory for. In addition, for airplane wings, inspection of parts close to the wing surface, such as the bonding state of duralumin covering the surface of the wing and the honeycomb structure beam that supports it, and detection of cracks due to metal fatigue of duralumin, etc. In some cases, the defect cannot be detected with a structure in which the blade is sandwiched between the X-ray source and the X-ray detector. For this reason, an X inspection apparatus and an X-ray imaging apparatus are desired in which the X-ray source and the X-ray detection unit are arranged on one side of the inspection object and the extremely weak X-ray backscattering (Compton scattering) can be detected. .
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described requirements, and an object of the present invention is to obtain an image due to extremely weak X-ray backscattering.
Another object of the present invention is to enable easy inspection even for large structures.
An object of the present invention is to obtain a three-dimensional image.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an X-ray imaging apparatus according to the present invention is arranged toward an inspection object and has a plurality of X-ray transmission parts and is incident substantially perpendicularly to the surface.scatteringA collimating part that transmits X-rays and a back side of the collimating part,ScatteringA scintillator unit that generates electrons upon incidence of X-rays, and an amplification unit that is provided corresponding to the X-ray transmission unit of the collimator unit and includes a plurality of electron amplification units that amplify the electrons generated by the scintillator unit; A detection unit provided corresponding to the electron amplification unit of the amplification unit and provided with a plurality of electron detection units for detecting the amplified electrons of the electron amplification unit, and the plurality of electron detection units of the detection unit are orthogonal to each other. Based on the operation control unit that operates based on the modulation pattern, the control signal of the operation control unit, and the output signal of the electron detection unit, the inspection targetscatteringX-rayAccordingAnd an image calculation unit for obtaining an image.
[0009]
It is desirable that the collimator unit, the scintillator unit, the amplification unit, and the detection unit are integrally formed and configured so as to be rotatable around two orthogonal axes. The X-ray source that irradiates the inspection target with X-rays may be formed so as to be able to emit linear X-rays.
[0010]
[Action]
In the X-ray imaging apparatus of the present invention as described above, each of the plurality of electron detection units constituting the detection unit is operated by an orthogonal modulation pattern (for example, modulation based on Hadamard matrix). Can detect incoming electrons based on scattered X-rays more efficiently than a case where detection signals are obtained from the electron detector, and detection efficiency can be greatly improved, and images based on X-rays caused by weak backscattering can be easily obtained. Can do. In addition, since an image based on backscattering of X-rays can be obtained, an X-ray source and X-ray detection units such as a collimator unit, a scintillator unit, an amplification unit, and a detection unit for detecting X-rays are examined. On the other hand, they can be arranged on the same side, and it is possible to easily inspect large structures such as airplane wings.
[0011]
If the collimator unit, scintillator unit, amplification unit, and detection unit are integrated and can be rotated around two orthogonal axes, a three-dimensional image can be easily obtained from two-dimensionally obtained data. In addition, when an X-ray source that irradiates an inspection target with X-rays can emit linear X-rays, the cross-section can be obtained by irradiating linear X-rays when viewing an image of a cross-section with the inspection target Processing for obtaining a video is facilitated.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A preferred embodiment of an X-ray imaging apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic block diagram of an X-ray imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the X-ray imaging apparatus 30 includes an X-ray detection unit 50 and a signal processing unit 60, and the X-ray detection unit 50 detects X-rays scattered by the inspection object 34 disposed on the stage 32. It is supposed to be.
[0013]
The X-ray detector 50 includes an X-ray detector 52, the details of which will be described later, a drive unit 54 that rotates (rotates) the X-ray detector 52 around two orthogonal axes, and an X-ray detector 52 and a drive An operation control unit 56 that controls the unit 54 is provided. In this embodiment, the X-ray detector 52 is arranged on the same side as the X-ray source 38 that irradiates the inspection target 34 with the X-ray 36 and is directed to the inspection target 34 (FIG. 2). Reference), X-rays (scattered X-rays) 42 scattered by an internal defect 40 or the like existing inside the inspection object 34 enter. The X-ray detector 52 is formed so as to be rotatable about two orthogonal axes, the X axis and the Y axis, as indicated by

arrows

57 and 59 in FIG. The drive unit 54 that receives the control signal is rotated about the X axis and the Y axis.
That is, the X-ray detector 52 can scan around the X axis and the Y axis.
[0014]
Note that reference numeral 38a shown in FIG. 2 indicates that the X-ray source 38 emits X-rays in order to emit narrow X-rays (or strips) when only a cross section of the inspection object 34 is desired. It is an adapter attached to the part. In the case of the embodiment, the X-ray source 38 is a microfocus type so that an enlarged image can be obtained.
[0015]
The signal processing unit 60 includes a data reading unit 62 to which an output signal of the X-ray detector 52 is input, an analog / digital conversion unit (A / D conversion unit) 64 provided on the output side of the data reading unit 62, A A video creation unit 66 to which the output of the / D conversion unit 64 is input. The output reading unit 62 receives an operation control signal given to the X detector 52 by the operation control unit 56 of the X-ray detection unit 50, and outputs the X-ray detector 52 in synchronization with the operation control signal. The signal is read.
[0016]
The video creation unit 66 includes a video calculation unit 68 and a memory 70. In addition to the output signal of the A / D conversion unit 64, the video calculation unit 68 receives the scanning angle signal of the X-ray detector 52 output from the operation control unit 56 of the X-ray detection unit 50. . Further, as will be described in detail later, the video calculation unit 68 writes the output signal of the A / D conversion unit 64 in the memory 70 in correspondence with the scanning angle signal from the operation control unit 56, and the data written in the memory 70. Based on the above, an image of the scattered X-rays 42 by the inspection target 34 of the X-ray 36 is obtained and output to an external storage device 84 such as a display device 80, a printer 82, or a hard disk.
[0017]
As shown in FIG. 3, the X-ray detector 52 of the X-ray detector 50 includes an X-ray collimator 90, a scintillator 92, an amplification unit 94, and a detection unit 96. These X-ray collimating section 90, scintillator section 92, amplification unit 94, and detection unit 96 are integrated in a stacked state as shown in FIG. It is.
[0018]
The X-ray collimating part 90 is made of a metal capable of shielding X-rays, and has a plurality of fine holes 90a arranged in a matrix that serves as an X-ray transmitting part. That is, in the case of the embodiment, the X-ray collimating unit 90 etches the metal foil to provide a plurality of fine holes 90 a having a diameter of about 5 to 15 μm, and the plurality of metal foils having the fine holes 90 a It is laminated so as to be shielded and formed as a laminated body 90b having a thickness of about 1 to 2 cm. The X-ray collimator 90 receives the scattered X-ray 42 with the incident side (upper side in FIG. 3) directed toward the inspection object 34. Only scattered X-rays 42 incident on the X-ray collimating section 90 are transmitted through the X-ray collimating section 90 through the fine holes 90a.
[0019]
The scintillator unit 92 is disposed on the back side of the X-ray collimator unit 90 (the lower side in FIG. 3), and emits fluorescence by the incidence of scattered X-rays 42 transmitted through the X-ray collimator unit 90. When the fluorescence emitted from the scintillator 92a is incident, a photoelectric conversion unit 92b that generates electrons (photoelectrons) 100 is stacked.
[0020]
The amplification unit 94 is a so-called microchannel plate, and is an integrated unit of a plurality of microcapillaries (microchannels) 94a provided corresponding to the fine holes 90a provided in the X-ray collimating section 90. As shown in FIG. 5, the microcapillary 94 a includes an acceleration tube 102 having a diameter of about 6 μm and a length of about 1 cm, and a cathode 104 and an anode 106 provided at both ends of the acceleration tube 102. In the microcapillary 94 a, the cathode 104 and the anode 106 are connected to the DC power source 108, and a DC high voltage of 1000 to 10000 V is applied between the cathode 104 and the anode 106. For this reason, the electrons 100 that have entered the acceleration tube 102 from the cathode 104 side are accelerated by a high voltage applied between the cathode 104 and the anode 106, and every time they collide with the inner wall of the acceleration tube 102, secondary electrons are generated. As a result, the number is amplified like an avalanche and emitted as amplified electrons 110 from the anode 106 side.
[0021]
The detection unit 96 is as shown in FIG. That is, in the embodiment, the detection unit 96 includes a plurality of detection transistors 112 (112_ij) And a plurality of read transistors 114 (114a, 114b, 114c,...) Composed of MOS transistors.). Detection transistor 112_ij(I = 1, 2, 3,... N, j = 1, 2, 3,... N) n × n matrixes corresponding to the microcapillaries 94a constituting the amplification unit 94. Arranged in a shape. Further, n read transistors 114 are provided corresponding to the respective columns of the detection transistors 112 arranged in a matrix.
[0022]
The detection transistor 112 has a gate connected to the gate control line 116 (116a, 116b, 116c,...) For each row, and these gate control lines 116 are connected to the gate switching circuit 118 constituting the operation control unit 56. Connected. The drain of the detection transistor 112 is connected to the source of the read transistor 114 via the data line 120 (120a, 120b, 120c,...) For each column. Each read transistor 114 has a drain connected to the data read unit 62 of the signal processing unit 60 and a gate connected to the corresponding read line 122 (122a, 122b, 122c,...). . Further, a detection electrode 124 provided facing the output side of the microcapillary 94a is connected to the source of the detection transistor 112.
[0023]
Each readout line 122 is connected to a readout line switching circuit 126 constituting the operation control unit 56. The operation control unit 56 includes a gate switching circuit 118, a readout line switching circuit 126, a switching control unit 128, and the like. Then, the switching control unit 128 generates a switching control signal based on the binary orthogonal modulation pattern (orthogonal modulation pattern), as will be described in detail later, and this switching control signal is used as the gate switching circuit 118 and the readout line switching circuit 126. The detection transistors 112 are switched on the basis of the orthogonal modulation pattern.
[0024]
The operation of the X-ray imaging apparatus 30 according to the embodiment configured as described above is as follows. The operation control unit 56 of the X-ray detection unit 50 gives a reset signal to the drive unit 54 to set the direction of the X-ray detector 52 to the initial position. On the other hand, the X-ray 36 is irradiated from the X-ray source 38 to the inspection object 34. Most of the X-rays 36 irradiated to the inspection object 34 are transmitted through the inspection object 34, but a part of the X-rays 36 is scattered by the inspection object 34, the defects 40 inside the inspection object 34, etc. Reflected to the side. The scattered X-ray 42 is incident on the X-ray collimator 90 of the X-ray detector 52 constituting the X-ray detector 50.
[0025]
The X-ray collimator 90 transmits only scattered X-rays 42 substantially parallel to the micropores 90a serving as the X-ray transmission part. The scattered X-rays 42 that have passed through the X-ray collimator unit 90 enter the scintillator unit 92, generate fluorescence in the scintillator 92a, and this fluorescence is converted into electrons 100 by the photoelectron converter 92b. The electrons 100 enter the amplification tube 102 of the microcapillary 94a constituting the amplification unit 94. The microcapillary 94a accelerates the incident electrons 100 by a high-voltage DC voltage applied to both ends of the amplification tube 102, and the number of the electrons is reduced to ten.⁶-10⁷Amplified to about double and output as amplified electrons 110. The amplified electrons 110 enter the detection electrode 124 of the detection unit 96 and charge the detection electrode 124. Therefore, it is possible to know which detection transistor 112 has the amplified electrons 110 incident thereon by sequentially switching and operating the detection transistors 112.
[0026]
By the way, most of the X-rays 36 irradiated to the inspection object 34 pass through the inspection object 34. For this reason, the scattered X-rays 42 from the inspection object 34 are slight and extremely weak. Therefore, the electrons 100 rarely enter each microcapillary 94a of the detection unit 94. That is, the amplified electrons 110 rarely enter each detection electrode 124 of the detection unit 96. For this reason, when data is read out by selecting one gate channel (one gate control line 116) and one readout channel (one readout line 122), pulses are output only sparsely. Moreover, if the number of microcapillaries 94a is, for example, 10,000 to 1,000,000, a long readout time is required.
[0027]
Therefore, in this embodiment, a plurality of gate control lines 116 and a plurality of readout lines 122 are selected, and a plurality of detection transistors 112 are driven simultaneously. Thereby, more detection pulses (output pulses) can be obtained when the detection transistors 112 are individually driven. However, as it is, it is impossible to know which detection transistor 112 outputs the detection pulse. That is, it is impossible to specify at which position of the X-ray collimator 90 the scattered X-ray 42 passes through the microhole 90 a and is amplified by the microcapillary 94 a of the amplification unit 94. For this reason, in this embodiment, the detection transistor 112 is driven by generating a drive signal based on the orthogonal modulation pattern.
[0028]
As the orthogonal modulation pattern, a modulation pattern corresponding to each row of the Hadamard matrix which is a binary orthogonal modulation pattern is suitable. The Hadamard matrix is a symmetric matrix in which elements are “+1” and “−1”, and the elements at symmetrical positions along the diagonal are the same. For example, the first-order Hadamard matrix H⁽¹⁾If you write specifically,
[Expression 1]

become that way. In addition, the second-order and third-order Hadamard matrix H⁽²⁾, H⁽³⁾Can be written as Equation 2 and Equation 3.
[Expression 2]

[Equation 3]

That is, the Hadamard matrix can be generally defined by the following recurrence formula.
[Expression 4]

However, in Formula 4, k shows an order.
[0029]
Therefore, in the embodiment, the switching control unit 128 constituting the operation control unit 56 of the detection unit 50 corresponds to “+1” when the switch is turned on and “−1” when the switch is turned off. Based on the Hadamard matrix, a switching operation signal for the detection transistor 112 is generated and provided to the gate switching circuit 118 and the readout line switching circuit 126 as a switching control signal. For example, when the detection unit 96 includes 8 × 8 detection transistors 112, the operation signal of the detection transistor 112 is as shown in FIG. In FIG. 7, the hatched portion corresponds to +1 that is turned on when an operating voltage is applied, and the white portion corresponds to −1 that is off.
[0030]
That is, the switching control unit 128 gives a switching control signal according to the Hadamard matrix to the gate switching circuit 118, and switches and applies the gate voltage to the gate of each detection transistor 112 via the gate control line 116 according to the Hadamard matrix. A switching signal based on the Hadamard matrix is given to the readout line switching circuit 126, and the readout transistor 114 is switched and operated in accordance with the Hadamard matrix. For example, when the number of detection transistors 112 is 8 × 8, the switching control unit 128 generates the eight modulation modes shown in the lower part of FIG. 7 based on the Hadamard matrix. First, the 0th-order operation signal (switching signal) shown on the lower right side of FIG. 7 is given to the gate switching circuit 118, all the gate control lines 116 are connected to the gate power supply, and the gates of all the detection transistors 112 are connected. While applying the gate voltage, the readout line switching circuit 126 is sequentially supplied with the 0th to 7th order switching signals on the lower left side of FIG.
[0031]
Then, when the switching from the 0th order to the 7th order is completed for the readout transistor 114, the switching control unit 128 gives the primary drive signal to the gate switching circuit 118, and the first row, the third row, A voltage is applied to the gate of the detection transistor 112 connected to the gate control lines 116 in the fifth and seventh rows, and the readout transistor 114 is switched from the 0th order to the 7th order in this state. In this way, the switching control unit 128 switches the readout transistor 114 from the 0th order to the 7th order each time the voltage applied to the gate of the detection transistor 112 is switched in order from the 0th order to the 7th order. As a result, half of the detection transistors 112 are always applied with the gate voltage, half of the data lines 122 are turned on, and the output signals from the 1/4 detection transistors 112 to the data reading unit 62 of the signal processing unit 60. input.
[0032]
The data reading unit 62 reads the output signal of the detection transistor 112 in synchronization with the transistor operation switching signal output from the operation control unit 56 of the X-ray detection unit 50. Then, the data reading unit 62 converts the current input as the output signal of the detection transistor 112 into a voltage and amplifies it, and outputs an output pulse 130 as shown in the lower part of FIG. 6 as an analog voltage. As shown in FIG. 1, the output pulse 130 is input to the A / D conversion unit 64 of the signal processing unit 60 and converted into a digital signal by the A / D conversion unit 64.
[0033]
The digital data output from the A / D conversion unit 64 is input to the video calculation unit 68 of the video creation unit 66. The video calculation unit 68 detects the detection data input from the A / D conversion unit 64 based on the orientation information of the X-ray detector 52 output from the operation control unit 56 of the X-ray detection unit 50, that is, the X-ray detector 52. The incident direction of the scattered X-rays 42 arriving at the collimator 90 is obtained and written in the memory 70 together with the binary modulation information.
[0034]
In this way, when the X-ray detector 52 is rotated about the X axis and the Y axis and scanning of a predetermined range by the X-ray detector 52 is completed, the video calculation unit 68 is written in the memory 70. The X-ray image of the inspection object 34 is calculated and output to the display device 80 or the like.
[0035]
That is, when a voltage is applied by sequentially switching the gate of the detection transistor 112 based on the Hadamard matrix and the read transistor 114 is operated by sequentially switching the Hadamard matrix, the pulse 130 (based on the Hadamard matrix) output from the data reading unit 62 is operated. The detection transistor 112 that has output the pulse 130 can be obtained by demodulating by Hadamard inverse transformation from the data modulated in this manner. That is, when a frequency data matrix having the gate control line 116 as a row and the readout line 122 (data line 120) as a column is considered, Hadamard inverse transformation (two-dimensional Hadamard inverse transformation) is performed in the row direction and the column direction. Thus, the detection transistor 112 can be specified by a combination of one arbitrarily selected gate control line 116 and one readout line 122.
[0036]
Accordingly, the video calculation unit 68 can obtain the detection transistor 112 on which the amplified electrons 110 are incident by performing Hadamard inverse transformation on the data stored in the memory 70, and the microcapillary 94a to which the electrons 10 are input. And the position of the fine hole 90a of the X-ray collimator 90 where the scattered X-ray 42 is incident can be specified. Further, the image calculation unit 68 obtains a three-dimensional position of the internal defect 40 or the like existing in the inspection target 34 based on the scanning angle information of the X-ray detector 52 from the operation control unit 56 of the X-ray detection unit 50. The image is displayed on the display device 80 as a video (image).
[0037]
That is, as shown in FIG. 8, for example, when the X-ray detector 52 is rotated around the Y axis as indicated by the arrow 132, the X-ray direction vector (the output signal of the detection unit 96) changes. Then, when the X-ray detector 52 is rotated (rotated) as indicated by an arrow 132, the reception system composed of parallel lines formed by the X-ray collimator 90 is rotated, and X-rays in space are used as intersections between the straight lines. 36 scattering positions can be determined. Therefore, as shown in FIG. 2, a three-dimensional image can be synthesized by rotating the X-ray detector 52 around the orthogonal X axis and Y axis.
[0038]
In this way, the X-ray image obtained by the image calculation unit 68 is darker in color than the inspection target 34 when, for example, the X-ray scattering coefficient of the internal defect 40 shown in FIG. When the internal defect 40 has a larger X-ray transmittance and a smaller scattering coefficient than the inspection object 34 such as a cavity, the image is displayed on the display device 80 as a lighter color than the inspection object 34.
[0039]
As described above, since the X-ray imaging apparatus 30 according to the embodiment performs orthogonal modulation by turning on and off the n × n detection transistors 112 in accordance with the two-dimensional Hadamard matrix, output signals are output for the individual transistors 112. It is possible to efficiently receive and transfer scattered X-rays 42 that arrive rather than to read out, and in principle the efficiency is n²/ 2 times improvement. Therefore, an image based on extremely weak X-ray Compton scattering can be obtained at high speed.
[0040]
In the embodiment, a three-dimensional image can be obtained from data obtained two-dimensionally by rotating the X-ray detector 52 around two orthogonal axes. In addition, since an image based on backscattering of X-rays is obtained, the X-ray source 38 and the X-ray detector 52 of the X-ray detector 50 can be arranged on the same side with respect to the inspection object 34, and the airplane It is possible to easily inspect large structures such as wings.
[0041]
When it is desired to see the depth direction of a section of the inspection object 34, the adapter 38b shown in FIG. 2 is attached to the X-ray emission part of the X-ray source 38, and linear X-rays are applied to the inspection object 34. It is good to irradiate. Thereby, the calculation which calculates | requires the image | video by the image | video calculating part 68 can be simplified.
[0042]
In the above embodiment, the case where the X-ray source 38 and the X-ray detector 52 are arranged on the same side with respect to the inspection target 34 has been described. However, the X-ray source 38 is placed on one side of the inspection target 34. The X-ray detector 52 may be arranged on the other side of the inspection object 34. If the X-ray source 38 and the X-ray detector 52 are arranged on the opposite side of the inspection object 34 in this way, the intensity of the X-rays irradiated on the inspection object 34 can be significantly reduced as compared with the conventional case, and the X-ray inspection is performed. Analyzing safety can be greatly improved.
[0043]
Note that the above-described embodiment describes one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to this. That is, in the above-described embodiment, the case where the X-ray detector 52 is rotated around two orthogonal axes has been described. However, the X-ray detector 52 may be rotated around one axis if necessary, and may be a two-dimensional plane. When obtaining a typical image, it is not necessary to rotate the X-ray detector 52. In the above embodiment, the case where the output signal of the detection unit 96 of the X-ray detector 52 (the output signal of the detection transistor 112) is A / D converted has been described. Counting may be performed, and the coefficient value may be input to the video calculation unit 68.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the plurality of electron detection units constituting the detection unit are operated according to the orthogonal modulation pattern, so that the detection signals are obtained from the individual electron detection units. Incoming electrons based on X-rays can be detected efficiently, and the detection efficiency can be greatly improved, and an image based on X-rays due to weak backscattering can be easily obtained. In addition, since an image based on backscattering of X-rays is obtained, an X-ray source and X-ray detection units such as a collimator unit, a scintillator unit, an amplification unit, and a detection unit for detecting X-rays are examined. On the other hand, they can be arranged on the same side, and it is possible to easily inspect large structures such as airplane wings.
[0045]
In the present invention, the collimator unit, the scintillator unit, the amplification unit, and the detection unit are integrated, and these can be rotated around two orthogonal axes so that a three-dimensional image can be obtained from two-dimensionally obtained data. It can be easily obtained. In addition, when an X-ray source that irradiates an inspection target with X-rays can emit linear X-rays, the cross-section can be obtained by irradiating linear X-rays when viewing an image of a cross-section with the inspection target. Processing for obtaining a video is facilitated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram of an X-ray imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an arrangement relationship between an X-ray source and an X-ray detector of the X-ray imaging apparatus according to the embodiment.
FIG. 3 is an exploded perspective view of the X-ray detector according to the embodiment.
FIG. 4 is a perspective view in which a part of the vacuum container of the X-ray detector according to the embodiment is cut away.
FIG. 5 is a detailed explanatory diagram of a microcapillary according to an embodiment.
FIG. 6 is a detailed explanatory diagram of a detection unit of the X-ray detector according to the embodiment.
FIG. 7 is a diagram for explaining an operating method of a detection transistor constituting the detection unit according to the embodiment.
FIG. 8 is a diagram for explaining the principle of obtaining a three-dimensional image by the X-ray detector according to the embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a conventional X-ray image apparatus.
[Explanation of symbols]
30... X-ray imaging device, 34... Inspection object, 36... X-ray, 38... X-ray source, 42. 54... Drive unit 56... Operation control unit 60... Signal processing unit 62... Data reading unit 66. …… Scintillator section, 94 …… Amplification unit, 96 …… Detection unit.

Claims

A collimating portion that is arranged toward the inspection target and has a plurality of X-ray transmitting portions and transmits scattered X-rays that are incident substantially perpendicular to the surface;
A scintillator section that is provided on the back side of the collimator section and generates electrons by incidence of the scattered X-rays;
An amplification unit provided corresponding to the X-ray transmission part of the collimator part and provided with a plurality of electron amplification parts for amplifying the electrons generated by the scintillator part;
A detection unit that is provided corresponding to the electron amplification unit of the amplification unit and includes a plurality of electron detection units that detect the amplified electrons of the electron amplification unit;
An operation control unit for operating the plurality of electron detection units of the detection unit based on an orthogonal modulation pattern;
Wherein the control signal of the operation control unit based on the output signal of the electronic detection unit, and the video operation unit for obtaining an image by the scattered X-ray of said object,
An X-ray imaging apparatus comprising:

The X-ray imaging apparatus according to claim 1, wherein the collimator unit, the scintillator unit, the amplification unit, and the detection unit are integrally formed and are rotatable around two orthogonal axes.

The X-ray imaging apparatus according to claim 1, wherein the X-ray source that irradiates the inspection target with X-rays is formed so as to be capable of emitting linear X-rays.