JP3564628B2 - X-ray sensor and X-ray inspection device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、X線センサ、および工場等で用いるX線検査装置に係り、特に高精度検査を安価に実現するためのセンサ高分解能化に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のX線センサの基本的な構成を図25にブロック図にして示す。図25において、13は蛍光変換部であり、通常、蛍光体物質をガラス上に塗布したようなものが多い。2は光電変換部であり、一例としてCCDセンサが挙げられる。図25に示す構成のものでは、蛍光変換部13においてX線を光に変えて、その光を光電変換部2において画像化して画像信号を出力する。そして、センサ感度を上げるために、蛍光変換部13と光電変換部2の間に増幅器を設置する場合が多い。
【0003】
また、センサにおける高感度化かつ高分解能化を実現するため、蛍光変換部13の蛍光体材料がファイバ構造になっているものが多く使用されている。図26は、ファイバ状の構造を持つ蛍光体を説明するための図である。図26(a)はヨウ化セシウム(CsI:Tl)を主成分とする蛍光体の断面図であり、図26(b)はその蛍光体のファイバF中を蛍光が進む様子を模式化して示したものである。
【0004】
蛍光変換部13において、X線は蛍光体に当たると光を発生する。感度を上げるためには蛍光体が厚いほうが有利であるが、蛍光体内部での光拡散のため画像がぼけ、高分解能化には不利となる。そこで図26のようなファイバ構造であると、蛍光がファイバFの外に出難い構造であるため、光拡散が少ない状態にして蛍光体を厚くすることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、蛍光変換部13の分解能がセンサの分解能に対応するが、図26(a)のようなファイバ結晶の細かさ、あるいは大きさのばらつきにも限界があり、現状実用となっている分解能は25μm程度である。
【0006】
従来、25μm以下の分解能を必要とする場合は、マイクロフォーカスX線管を用い、画像を拡大して検査を行っている。図27は、X線による画像拡大撮像の概念と、X線管の焦点サイズにより発生する像のぼけを説明する図である。図27に示すように、X線はX線管焦点より放射状に出射される。X線は直進性が非常に強いため、図27に示すL2(検査対象物からX線センサまでの距離)の長さをL1(X線管焦点部分から検査対象部までの距離)より大きくすると、X線センサ上の画像は、検査対象物より大きなサイズとなって拡大画像となる。
【0007】
このとき問題となるのが、X線管の焦点サイズによる像のぼけである。図27(a)は焦点サイズの大きなX線管による撮影であり、図27(b)は焦点サイズの小さなX線管による撮影である。検査対象物の同一点を通るX線は、焦点サイズ分、すべての点からのX線が加算されるために、X線センサ上では図27(a)ではΔu1、図27(b)ではΔu2の範囲に存在することになり、そのサイズ分画像がぼける。したがって、画像を拡大する場合は、図27(b)のような焦点の小さいマイクロフォーカスX線管を使用し、ぼけが大きくならないようにする。現状では、マイクロフォーカスX線管の焦点サイズは約1μmが実用となっており、そのレベルの分解能で検査が可能である。
【0008】
また、L2を限りなくゼロに近づければ、画像ぼけΔu1,Δu2もほぼゼロとなり、焦点サイズをあまり気にする必要なく精密検査が可能である。しかしながら、この状態は検査対象物の大きさと、X線センサ上の画像の大きさがほぼ同じであり、センサの蛍光変換部13の分解能=画像分解能となる。
【0009】
以上説明したように、10μm以下の画面分解能を必要とする精密検査においては、マイクロフォーカスX線管を使用する必要がある。しかし、マイクロフォーカスX線管は現在500万円〜2000万円と非常に高価であり、工場等の検査として手軽に使うような価格レベルではない。したがって、センサを高分解能化し、かつ50万〜200万円のコストレベルのX線管が精密検査に使用することができれば、精密X線検査機の飛躍的なコストダウンにつながり、精密電子部品の接合部検査分野等への普及が促進されると考えられる。
【0010】
そこで、本発明の目的は、蛍光体物質の形状を高精度に形成することにより、高分解能のX線センサを提供することにある。
【0012】
また、本発明の他の目的は、様々な蛍光体物質を高精度に形成することにより、高感度で高分解能のX線センサを提供することにある。
【0016】
また、本発明の他の目的は、X線を透過しにくい薄膜とX線を透過しやすい薄膜により蛍光体物質の形成パターンを構造化し、高分解能のX線センサを提供することにある。
【0017】
また、本発明の他の目的は、基板の表面粗さによって基板に対する蛍光体物質の形成制御性を高めることにより、高分解能のX線センサを提供することにある。
【0023】
また、本発明の他の目的は、高画質かつ高分解能のX線センサを提供することにある。
【0024】
また、本発明の他の目的は、高画質かつ高分解能のX線センサをその目的に応じて提供することにある。
【0025】
また、本発明の他の目的は、高画質かつ高分解能の前記各X線センサを使用することによって、高精度のX線検査装置を提供することにある。
【0026】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は、X線を光に変換する蛍光変換手段と、この蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備えたX線センサであって、前記蛍光変換手段として、基板表面にX線を透過しにくい性質の膜とX線を透過しやすい性質の膜をX線入射方向に対して垂直方向に並列して設け、前記膜に接して、X線入射方向に対して垂直方向に蛍光体層を設けたことを特徴とするX線センサを用いる。
【0027】
また、X線を光に変換する蛍光変換手段と、この蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備えたX線センサであって、前記蛍光変換手段として、基板の任意の部分が他の部分よりも表面粗さが粗く加工されており、その基板に蛍光体物質を形成することを特徴とするX線センサを用いてもよい。
【0028】
また、X線センサを使用して検査対象物に対してX線検査を行うX線検査装置において、X線センサとして、基板上に蛍光体物質が形成されている構造であってX線を光に変換する蛍光変換手段と、この蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備え、かつ前記蛍光変換手段として、基板表面にX線を透過しにくい性質の膜とX線を透過しやすい性質の膜をX線入射方向に対して垂直方向に並列して設け、前記膜に接して、X線入射方向に対して垂直方向に蛍光体層を設けたX線センサを搭載したことを特徴とするX線検査装置を用いることができる。
【0029】
また、X線センサを使用して検査対象物に対してX線検査を行うX線検査装置において、X線センサとして、基板上に蛍光体物質が形成されている構造であってX線を光に変換する蛍光変換手段と、この蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備え、かつ前期蛍光変換手段として、基板の任意の部分が他の部分よりも表面粗さが粗く加工されており、その基板に蛍光体物質を形成することを特徴とするX線センサを搭載したことを特徴とするX線検査装置を用いることができる。
【0033】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、X線を光に変換する蛍光変換手段と、この蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変更する光電変換手段とを備えたX線センサであって、前記蛍光変換手段として、基板表面にX線を透過しにくい性質の膜とX線を透過しやすい性質の膜をX線入射方向に対して垂直方向に並列して設け、前記膜に接して、X線入射方向に対して垂直方向に蛍光体層を設けたことを特徴とする高分解能のセンサを提供することができる。
【0034】
本発明の請求項2に記載の発明は、X線を光に変換する蛍光変換手段と、この蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備えたX線センサであって、前記蛍光変換手段として、基板の任意の部分が他の部分よりも表面粗さが粗く加工されており、その基板に蛍光体物質を形成することを特徴とする高分解能のセンサを提供することができる。
【0035】
本発明の請求項3に記載の発明は、X線センサを使用して検査対象物に対してX線検査を行うX線検査装置において、X線センサとして、基板上に蛍光体物質が形成されている構造であってX線を光に変換する蛍光変換手段と、この蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備え、かつ前記蛍光変換手段として、基板表面にX線を透過しにくい性質の膜とX線を透過しやすい性質の膜をX線入射方向に対して垂直方向に並列して設け、前記膜に接して、X線入射方向に対して垂直方向に蛍光体層を設けたX線センサを搭載したことを特徴とするX線検査装置を提供することができる。
【0036】
本発明の請求項4に記載の発明は、X線センサを使用して検査対象物に対してX線検査を行うX線検査装置において、X線センサとして、基板上に蛍光体物質が形成されている構造であってX線を光に変換する蛍光変換手段と、この蛍光変換手段から発生する光を画像信号に変換する光電変換手段とを備え、かつ前記蛍光変換手段として、基板の任意の部分が他の部分よりも表面粗さが粗く加工されており、その基板に蛍光体物質を形成することを特徴とするX線センサを搭載したことを特徴とするX線検査装置を提供することができる。
【0050】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0051】
図1は本発明の第1実施形態のX線センサの構成を示すブロック図であり、1は基板であって、パターンがエッチングされている。2は光電変換部であって、一例としてCCDセンサが挙げられる。3は基板1上に複数設けられてX線を光に変換する蛍光体であって、ヨウ化セシウム(CsI:Tl)やガドリニウム加工物(Gd2O2S:Tb)等がある。
【0052】
図1に示すX線センサの動作について説明する。まず、基板1上に設けられている蛍光体3にてX線を光に変換する。変換された光を光電変換部2にて画像信号として取り出す。ここで、蛍光体3はエッチングされた基板1上に形成されて構造化されている。
【0053】
図2に構造化されたパターンに係る構成例を示す。図2に示すように、単純な凹凸パターンが形成された基板1の上に蛍光体3が薄く成膜されている。そして、蛍光体3はX線が照射されると、発生した蛍光はA部のように八方に拡散しようとする。しかし、基板1側面の光透過率が低ければ、横への拡散は防止され、解像度の高い画像を得ることができる。
【0054】
以上のように、蛍光変換手段としての蛍光体3の形成パターンは、基板1自身をエッチングすることにより生成するため、蛍光体3の形状を高精度に形成することができ、かつ蛍光の拡散を少なくするような構造にすることが可能となり、高分解能のセンサを提供することができる。
【0055】
図3は本発明の第2実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図3において、4は、基板1上に形成され、上面に蛍光体3が設けられた薄膜である。なお、図1にて説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0056】
図3に示すX線センサの動作について説明する。まず、基板1上に形成されている蛍光体3にてX線を光に変換する。変換された光を光電変換部2にて画像信号として取り出す。ここで、蛍光体3は基板1に対して蛍光体3以外の薄膜4を形成することによりパターン形成されて構造化されている。
【0057】
図4に構造化されたパターンに係る構成例を示す。図4に示すように、基板1の上に薄膜4の単純な凹凸パターンが形成されており、その上に蛍光体3が薄く成膜されている。蛍光体3はX線が照射されると、発生した蛍光はA部のように八方に拡散しようとする。しかし、薄膜4の光透過率が低ければ、横への拡散は防止され、解像度の高い画像を得ることができる。
【0058】
以上のように、蛍光変換手段としての蛍光体3の形成パターンは、蛍光体3以外の薄膜4により生成するため、蛍光体3の形状を高精度に形成することができ、かつ蛍光の拡散を少なくするような構造にすることが可能となる。さらに、蛍光体3以外の薄膜4の種類を選択することにより、基板1に対する蛍光体3の形成制御性を高めることができて、高分解能のセンサを提供することができる。
【0059】
図5は本発明の第3実施形態を説明するため、スパッタリングにより蛍光体もしくは薄膜を成膜する様子を示す図である。図5において、5は基板1上に形成する蛍光体もしくは薄膜物質のターゲットであり、6は高エネルギ粒子であり、7はターゲット粒子である。また、第3実施形態のX線センサの構造は、前記第1,第2実施形態のX線センサの構造と同様なものであるため省略する。なお、図1,図3にて説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0060】
図5に示すスパッタリング動作について説明する。まず、基板1上に形成する蛍光体もしくは薄膜物質からなるターゲット5と基板1とを用意する。次にスパッタ装置を用いて、高エネルギ粒子6を発生させてターゲット5に衝突させる。その結果、スパッタ蒸発作用によってターゲット5からターゲット粒子7が発生し、基板1上にターゲット粒子7からなる膜が形成される。
【0061】
以上のように、スパッタリングを用いることにより、真空蒸着では形成しがたい高融点の物質等の成膜が可能となる。したがって、様々な蛍光体物質を高精度に形成することが可能になり、高感度で高分解能のセンサを提供することができる。
【0062】
図6は本発明の第4実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図6において、8は光電変換部2に設けられた画素である。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0063】
図6に示すX線センサの動作について説明する。まず、基板1上に形成されている蛍光体3にてX線を光に変換する。変換された光を光電変換部2の画素8にて受光し、画像信号として取り出す。ここで、蛍光体3はエッチングされた基板1上もしくは前記薄膜で形成されたパターンにより構造化されており、画素8と位置合わせされている。
【0064】
以上のように、蛍光体3の形状を高精度に形成し、各蛍光体3を光電変換部2の画素8の位置とそれぞれ対応させることにより、画素単位の分解能を有する高分解能のセンサを提供することができる。
【0065】
図7は本発明の第5実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図7において、9は、基板1上に設けられ、上面に蛍光体3が設けられたX線遮蔽薄膜である。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0066】
図7に示すX線センサの動作について説明する。まず、基板1上に形成されている蛍光体3にてX線を光に変換する。変換された光を光電変換部2にて画像信号として取り出す。ここで、蛍光体3は基板1に対してX線遮蔽薄膜9を形成することによりパターン形成されて構造化されている。
【0067】
図8に構造化されたパターンの構成例を示す。図8に示すように、基板1の上にX線遮蔽薄膜9の単純な凹凸パターンが形成されており、その上に蛍光体3が薄く成膜されている。蛍光体3はX線が照射されると、発生した蛍光はA部のように八方に拡散しようとする。しかし、X線遮蔽薄膜9の光透過率が低ければ、横への拡散は防止され、解像度の高い画像を得ることができる。さらに、X線遮蔽薄膜9が存在している部分においてX線が吸収されるので、蛍光体3に到達するX線は少なく蛍光が弱くなる。したがって、X線遮蔽薄膜9が存在している部分を厚く狭く、かつX線遮蔽薄膜9が存在していない部分を広くすれば、X線遮蔽薄膜9の存在している部分を境に、蛍光の拡散を少なくできる。
【0068】
以上のように、蛍光変換手段としての蛍光体3の形成パターンは、蛍光体3の薄膜で生成されているため、蛍光体3の形状を高精度に形成でき、かつ蛍光の拡散を少なくするような構造化が可能となる。さらに、X線を透過しにくい薄膜9の性質を利用した構造化が可能であって、高分解能のセンサを提供することができる。
【0069】
図9は本発明の第6実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図9において、10は基板1と蛍光体3との間に設けられたX線透過薄膜である。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0070】
図9に示すX線センサの動作について説明する。まず、基板1上に形成されている蛍光体3にてX線を光に変換する。変換された光を光電変換部2にて画像信号として取り出す。ここで、蛍光体3は基板に対しX線透過薄膜10を形成することによりパターン形成されて構造化されている。
【0071】
図10に構造化されたパターンの構成例を示す。図10に示すように、基板1の上にX線透過薄膜10の単純な凹凸パターンが形成されており、その上に蛍光体3が薄く成膜されている。蛍光体3はX線が照射されると、発生した蛍光はA部のように八方に拡散しようとする。しかし、X線透過薄膜10の光透過率が低ければ、横への拡散は防止され、解像度の高い画像を得ることができる。さらにX線透過薄膜10はX線の吸収が少ないため、凹パターン部および凸パターン部の蛍光量はほとんど同じになる。さらに、またX線透過薄膜10はX線の吸収が少なく、散乱X線の発生も少ない。したがって、散乱X線による蛍光ノイズも少ない。
【0072】
以上のように、蛍光変換手段としての蛍光体3の形成パターンは、蛍光体3以外の薄膜で生成されるため、蛍光体3の形状を高精度に形成でき、かつ蛍光の拡散を少なくするような構造化が可能となる。さらに、X線を透過しやすい薄膜10の性質を利用した構造化および高画質化が可能となる。
【0073】
図11は本発明の第7実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図11において、基板1と蛍光体3との間にX線遮蔽薄膜9とX線透過薄膜10とが並列に設けられている。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0074】
図11に示すX線センサの動作について説明する。まず、基板1上に形成されている蛍光体3にてX線を光に変換する。変換された光を光電変換部2にて画像信号として取り出す。ここで、蛍光体3は基板に対しX線遮蔽薄膜9およびX線透過薄膜10を形成することによりパターン形成されて構造化されている。
【0075】
図12に構造化されたパターンの構成例を示す。図12に示すように、基板1の上にX線遮蔽薄膜9およびX線透過薄膜10のパターンが形成されており、その上に蛍光体3が薄く成膜されている。このパターンは、X線遮蔽薄膜9を成膜した後にエッチングし、その後、X線透過薄膜10を成膜エッチングする等の方法により形成する。蛍光体3はX線が照射されると、発生した蛍光はB部のように八方に拡散しようとする。しかし、X線遮蔽薄膜9およびX線透過薄膜10の光透過率が低ければ、横への拡散は防止され、解像度の高い画像を得ることができる。さらに、X線遮蔽薄膜9の存在している部分はX線が吸収されるので、蛍光体3に到達するX線は少なく蛍光が弱くなる。したがって、X線遮蔽薄膜9の存在している部分を厚く狭く、X線遮蔽薄膜9の存在していない部分を広くすれば、X線遮蔽薄膜9の存在している部分を境に、蛍光の拡散を少なくできる。さらにX線透過薄膜10により構造が複雑になるため、蛍光の拡散防止効果は高くなる。
【0076】
以上のように、蛍光変換手段としての蛍光体3の形成パターンは、蛍光体3以外の薄膜で生成することを特徴とするため、蛍光体3の形状を高精度に形成でき、かつ蛍光の拡散を少なくするような構造化が可能となる。さらに、X線を透過しにくい薄膜9およびX線を透過しやすい薄膜10の性質を利用した複雑な構造化および高画質化が可能となる。
【0077】
図13は本発明の第8実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図13において、11は基板1における精密加工面、12は基板1における粗加工面であって、両加工面11,12上に蛍光体3が設けられている。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0078】
図13に示すX線センサの動作について説明する。まず、基板1上に形成されている蛍光体3にてX線を光に変換する。変換された光を光電変換部2にて画像信号として取り出す。ここで、蛍光体3は基板1上の精密加工面11および粗加工面12によりパターン形成されて構造化されている。
【0079】
図14に構造化されたパターンの構成例を示す。図14に示すように、精密加工面11および粗加工面12が形成された基板1の上に蛍光体3を成膜している。精密加工面11上は、蛍光体3がきれいなガラス状に結晶している。しかし、粗加工面12上は蛍光体3の結晶状態が悪く光の透過率が悪い。したがって、粗加工面12上を境に蛍光の拡散は防止され、解像度の高い画像を得ることができる。
【0080】
以上のように、基板1の表面粗さにより、基板1に対する蛍光体3の結晶性に関する形成制御性を高めることにより、蛍光の拡散を防ぎ、高分解能のセンサを提供できる。
【0081】
図15は本発明の第9実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図15において、13は蛍光変換部であって、蛍光変換部認識マーク14が設けられている。15は光電変換部2に設けられた光電変換部認識マークである。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0082】
図15に示すX線センサの動作について説明する。まず、蛍光変換部13にてX線を光に変換する。変換された光を光電変換部2にて画像信号として取り出す。ここで、蛍光変換部13と光電変換部2は、蛍光変換部13に設けられた蛍光変換部認識マーク14と光電変換部2に設けられた光電変換部認識マーク15にて位置合わせされている。
【0083】
図16に蛍光変換部13と光電変換部2を位置合わせする工程の例を示す。図16において、蛍光変換部13に設けられた蛍光変換部認識マーク14と光電変換部2に設けられた光電変換部認識マーク15はそれぞれ2点設けられている。まず、蛍光変換部13をロボットR1で把持して位置決めしておく。次に、蛍光変換部認識マーク14の一方が蛍光変換部認識マーク認識用カメラC1の視野内に入るように、ロボットR1で蛍光変換部13を移動する。このとき、カメラC1に映し出された蛍光変換部認識マーク14の位置と、ロボットR1の移動量を記録する。同様にロボットR1を移動して他方の蛍光変換部認識マーク14の位置を認識し、その位置とロボットR1の移動量を記録する。
【0084】
また、光電変換部2をロボットR2で把持しておく。次に、光電変換部認識マーク15の一方が光電変換部認識マーク認識用カメラC2の視野内に入るように、ロボットR2で光電変換部2を移動する。このとき、カメラC2に映し出された光電変換部認識マーク15の位置と、ロボットR2の移動量を記録する。他方の光電変換部認識マーク15についても同様の処理を行う。そして、カメラC1に映し出された蛍光変換部認識マーク14の位置と、ロボットR1の移動量、およびカメラC2に映し出された光電変換部認識マーク15の位置と、ロボットR2の移動量を用いて、位置ずれ量を計算し、蛍光変換部13と光電変換部2を正確に位置決めする。
【0085】
以上のように、認識マーク14,15を基準とする位置合わせを行うことにより、高精度の組み立てが可能となり、高分解能のセンサを提供することが可能となる。また認識マーク14,15は、蛍光変換部13もしくは光電変換部2のパターンと同時成型することで、さらなる高精度化が図れる。
【0086】
図17は本発明の第10実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図17において、16は蛍光変換部13の蛍光出力面、17は光電変換部2の蛍光入力面、18は光電変換部2と蛍光変換部13との接合部分に設けられた接合剤である。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0087】
図17に示すX線センサの動作について説明する。まず、蛍光変換部13にてX線を光に変換し、蛍光出力面16に出力する。また変換された光は蛍光入力面17を通じて光電変換部2にて画像信号として取り出す。ここで、蛍光出力面16と蛍光入力面17は接触しており、蛍光変換部13と光電変換部2は形状変化可能な接合剤18にて接合されている。
【0088】
このようにして、蛍光出力面16と蛍光入力面17とを接触させることにより、蛍光出力面16と蛍光入力面17の高さのばらつきをできるだけ抑えるようにしている。接合剤18が存在する接合面において高さのばらつきが存在する場合は、形状変化可能な接合剤18にてばらつきを吸収する。
【0089】
以上のように、蛍光変換部13と光電変換部2の高さのばらつきを吸収することにより、蛍光変換部と光電変換部の寸法のばらつきがあっても、高精度の組み立てを可能にすることで、高分解能のセンサを提供することができる。
【0090】
図18は本発明の第11実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図18において、19は光電変換部2と蛍光変換部13との接合部分に設けられた熱可塑性接着剤である。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0091】
図18に示すX線センサの動作について説明する。まず、蛍光変換部13にてX線を光に変換し、蛍光出力面16に出力する。また変換された光は蛍光入力面17を通じて光電変換部2にて画像信号として取り出す。ここで、蛍光出力面16と蛍光入力面17は接触しており、蛍光変換部13と光電変換部2は熱可塑性接着剤19にて接合されている。
【0092】
このようにして、蛍光出力面16と蛍光入力面17を接触させることにより、蛍光出力面16と蛍光入力面17の高さのばらつきをできるだけ抑えるようにしている。熱可塑性接着剤19が存在する接合面に関し高さのばらつきが存在する場合は、熱可塑性接着剤19にてばらつきを吸収する。
【0093】
図19に蛍光変換部13と光電変換部2を接合する工程を示す。まず、光電変換部2に熱可塑性接着剤19を蛍光変換部13と光電変換部2の隙間より厚めに塗布する。次に、その蛍光変換部13を光電変換部2の上に載せる。さらに、蛍光変換部13を光電変換部2に押し付けながら熱を加える。そして加熱後には、蛍光出力面16と蛍光入力面17が接触した状態になる。
【0094】
以上のように、蛍光変換部13と光電変換部2の高さのばらつきを吸収することにより、蛍光変換部と光電変換部の寸法のばらつきがあっても、接着・加圧・熱硬化という一般的な工法により、高精度の組み立てを可能とし、高分解能のセンサを提供することができる。
【0095】
図20は本発明の第12実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図20において、20は蛍光体セル、21はCCD(電荷結合素子)、22はCCDにおける画素、23はCCD冷却部である。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0096】
図20に示すX線センサの動作について説明する。まず、光電変換部13上に形成されている蛍光体セル20にてX線を光に変換する。蛍光体セル20は、光遮蔽体で隔離されるなどの手段により、セル1個ずつから蛍光が発生するような構造になっている。この光をCCD21上にある画素22にて受光し、CCD21にて画像信号を取り出す。このときCCD冷却部23にてCCD21を冷却する。
【0097】
以上のように、CCD21を冷却することにより、CCD内部の電気回路における熱雑音を低減することができる。その結果、画像信号に乗っているノイズを低減することができ、画像信号の高利得増幅が可能となる。したがって、CCD21の感度を向上させることができて、CCD画素レベルの高分解能を有するセンサを提供することができる。
【0098】
図21は本発明の第13実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図21において、24はCCD21に近接させて設けたペルチェ素子である。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0099】
図21に示すX線センサの動作について説明する。まず、光電変換部13上に形成されている蛍光体セル20にてX線を光に変換する。蛍光体セル20は、光遮蔽体で隔離されるなどの手段により、セル1個ずつから蛍光が発生するような構造になっている。この光をCCD21上にある画素にて受光し、CCD21にて画像信号を取り出す。このときペルチェ素子24にてCCD21を冷却する。
【0100】
以上のように、CCD21を冷却することにより、CCD21内部の電気回路における熱雑音を低減することができる。その結果、画像信号に乗っているノイズを低減することができ、画像信号の高利得増幅が可能となる。したがって、CCD21の感度を向上させることにより、CCD画素レベルの高分解能を有するセンサを提供することができる。特にペルチェ素子24は、半導体を基本とした固体冷却素子であり、液体窒素などによる冷却に比べて、小型でメンテナンス性がよいため、工場等で簡単に使用できる。
【0101】
図22は本発明の第14実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図22において、25は散乱線防止エッチング基板、26は基板移動部、27はX線画像変換部である。なお、既に説明した部材と同一部材には同一番号を付して説明を省略する。
【0102】
図22に示すX線センサの動作について説明する。本例においては、X線画像変換部27によりX線を画像化するが、その画像入力のタイミングによって散乱線防止エッチング基板25を基板移動部26にて移動する。散乱線防止エッチング基板25は、エッチングにより形状加工されており、加工パターンの違う部分でX線吸収率を変化させることによって部分的にX線を多く吸収することができる。その結果、検査対象物から発生する散乱X線を散乱線防止エッチング基板25にて除去することができる。
【0103】
以上のように、散乱X線を防止することができるため、高画質な画像を得ることができる。また、散乱線防止エッチング基板25は、エッチングにより形状加工されており、高精度なパターン形成が可能であることにより、微細な対象物にも対応できる。しかも、散乱線防止エッチング基板25を基板移動部26にて移動するため、散乱線防止エッチング基板25のパターンとX線画像変換部27の受光パターンの位置は対応している必要がない。したがって、X線画像変換部27が高分解能であっても、散乱X線防止が簡単に行える。
【0104】
図23は本発明の第15実施形態のX線センサの構成を示すブロック図である。図23において、28は散乱線防止物質成膜基板、29は散乱線防止物質成膜基板28のX線入射側に設けられた散乱線防止X線吸収膜である。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【0105】
図23に示すX線センサの動作について説明する。本例においては、X線画像変換部27によりX線を画像化するが、その画像入力のタイミングよって散乱線防止X線吸収膜29が成膜されている散乱線防止物質成膜基板28を基板移動部26にて移動する。散乱線防止物質成膜基板28は、散乱線防止X線吸収膜29が成膜された後にエッチングにより形状加工されており、加工パターンの違う部分でX線吸収率を変化させることにより、部分的にX線を多く吸収することができる。その結果、検査対象物から発生する散乱X線を、散乱線物質成膜基板28にて除去することができる。
【0106】
以上のように、散乱X線を防止できるため、高画質な画像を得ることができる。また、散乱線防止X線吸収膜29は、エッチングにより形状加工されており、高精度なパターン形成が可能であることにより、微細な対象物にも対応できる。しかも、散乱線防止物質成膜基板28を基板移動部26にて移動するため、散乱線防止X線吸収膜29のパターンとX線画像変換部27の受光パターンとの位置を対応させる必要がない。したがって、X線画像変換部27が高分解能であっても、散乱X線防止が簡単に行える。さらに、散乱線防止X線吸収膜29の材質を選択することにより、目的に応じた散乱X線防止手段が作成することができる。
【0107】
図24は本発明に係るX線検査装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。図24において、30はX線放射部である。31は検査の対象物である。なお、既に説明した部材と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。また、散乱線防止エッチング基板25とX線画像変換部27が対象物31の至近距離に存在し、散乱線防止エッチング基板25はX線放射部30とX線画像変換部27の間に存在している。
【0108】
図24に示すX線検査装置の動作について説明する。まず、X線放射部30からX線を放射し対象物31を透過させる。次に拡散線防止エッチング基板25を透過したX線を、X線画像変換部27により画像化するが、その画像入力のタイミングによって、散乱線防止エッチング基板25を基板移動部26にて移動する。散乱線防止エッチング基板25は、エッチングにより形状加工されており、加工パターンの違う部分でX線吸収率を変化させることにより、部分的にX線を多く吸収することができる。その結果、検査の対象物31から発生する散乱X線を、散乱線防止エッチング基板25にて除去することができる。
【0109】
このように、散乱X線を防止することができるために、高画質な画像を得ることができる。また散乱線防止エッチング基板25は、エッチングにより形状加工されており、高精度なパターン形成が可能であることにより、微細な対象物31にも対応できる。しかも、散乱線防止エッチング基板25を基板移動部26にて移動するため、散乱線防止エッチング基板25のパターンとX線画像変換部27の受光パターンの位置を対応させる必要がない。したがって、X線画像変換部27が高分解能であっても、散乱X線防止が簡単に行える。
【0110】
特にX線放射部30の焦点寸法が大きい場合、精密検査を行うには、画像ぼけを抑える必要があり、X線画像変換部27が対象物31の至近距離にある必要がある。その場合、X線画像変換部27が対象物31の至近距離に存在するので、対象物31から発生する散乱X線の影響を受けやすい。したがって、前記散乱線除去作用の効果は大きい。
【0117】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、基板に対しX線を透過しにくい性質の薄膜とX線を透過しやすい性質の薄膜とを形成することにより、蛍光体物質の形状を高精度に形成することができ、しかも蛍光の拡散を少なくするような構造化が可能となる。さらに、X線を透過しにくい薄膜、およびX線を透過しやすい薄膜の性質を利用した複雑な構造を作製することができ、高画質化が可能となる。
【0118】
また、基板の任意の部分が他の部分よりも表面粗さが粗く加工し、その基板に蛍光体物質を形成することにより、基板の表面粗さにより、基板に対する蛍光体物質の結晶性に関する形成制御性を高めることができ、蛍光の拡散を防ぎ、高分解能のセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図2】本発明の第1実施形態のX線センサにおける構造化された蛍光体パターンの例を示す構成図
【図3】本発明の第2実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図4】本発明の第2実施形態のX線センサにおける構造化された蛍光体パターンの例を示す構成図
【図5】本発明の第3実施形態を説明するためのスパッタリングにより蛍光体もしくは薄膜を成膜する様子を示す説明図
【図6】本発明の第4実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図7】本発明の第5実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図8】本発明の第5実施形態のX線センサにおける構造化された蛍光体パターンの例を示す構成図
【図9】本発明の第6実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図10】本発明の第6実施形態のX線センサにおける構造化された蛍光体パターンの例を示す構成図
【図11】本発明の第7実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図12】本発明の第7実施形態のX線センサにおける構造化された蛍光体パターンの例を示す構成図
【図13】本発明の第8実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図14】本発明の第8実施形態のX線センサにおける構造化された蛍光体パターンの例を示す構成図
【図15】本発明の第9実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図16】本発明の第9実施形態のX線センサの製造工程の例を示す説明図
【図17】本発明の第10実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図18】本発明の第11実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図19】本発明の第11実施形態のX線センサの製造工程の例を示す説明図
【図20】本発明の第12実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図21】本発明の第13実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図22】本発明の第14実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図23】本発明の第15実施形態のX線センサの構成を示すブロック図
【図24】本発明に係るX線検査装置の構成を示すブロック図
【図25】従来のX線センサの構成を示すブロック図
【図26】ファイバー状の構造を持つ蛍光体の説明図であり、(a)は蛍光体の断面図、(b)は蛍光体中を蛍光が進む様子を示す模式図
【図27】X線による画像拡大撮像の概念と、X線管の焦点サイズにより発生する像のぼけを説明するための説明図であり、(a)は焦点サイズの大きなX線管による撮影を示す図、(b)は焦点サイズの小さなX線管による撮影を示す図
【符号の説明】
1 基板
2 光電変換部
3 蛍光体
4 薄膜
5 ターゲット
6 高エネルギ粒子
7 ターゲット粒子
8 画素
9 X線遮蔽薄膜
10 X線透過薄膜
11 基板の精密加工面
12 基板の粗加工面
13 蛍光変換部
14 蛍光変換部認識マーク
15 光電変換部認識マーク
16 蛍光出力面
17 蛍光入力面
18 接合剤
19 熱可塑性接着剤
20 蛍光体セル
21 CCD
22 CCD画素
23 CCD冷却部
24 ペルチェ素子
25 散乱線防止エッチング基板
26 基板移動部
27 X線画像変換部
28 散乱線防止物質成膜基板
29 散乱線防止X線吸収膜
30 X線放射部
31 検査の対象物[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an X-ray sensor and an X-ray inspection apparatus used in a factory or the like, and more particularly, to a high-resolution sensor for realizing high-precision inspection at low cost.
[0002]
[Prior art]
FIG. 25 is a block diagram showing a basic configuration of a conventional X-ray sensor. In FIG. 25,
[0003]
In addition, in order to realize high sensitivity and high resolution in the sensor, the fluorescent material of the
[0004]
In the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the resolution of the
[0006]
Conventionally, when a resolution of 25 μm or less is required, an inspection is performed by enlarging an image using a microfocus X-ray tube. FIG. 27 is a diagram illustrating the concept of image magnification imaging using X-rays and blurring of an image caused by the focal size of the X-ray tube. As shown in FIG. 27, X-rays are emitted radially from the X-ray tube focal point. Since the X-ray has a very strong straightness, if the length of L2 (the distance from the inspection object to the X-ray sensor) shown in FIG. 27 is larger than L1 (the distance from the focal point of the X-ray tube to the inspection object), The image on the X-ray sensor is larger than the object to be inspected and becomes an enlarged image.
[0007]
At this time, a problem is an image blur due to the focal size of the X-ray tube. FIG. 27A shows an image taken with an X-ray tube having a large focal size, and FIG. 27B shows an image taken with an X-ray tube having a small focal size. The X-rays passing through the same point on the inspection target are added by X-rays from all the points for the focal size, so that on the X-ray sensor, Δu1 in FIG. 27A and Δu2 in FIG. 27B. And the image is blurred by that size. Therefore, when enlarging an image, a microfocus X-ray tube having a small focus as shown in FIG. 27B is used to prevent the blur from becoming large. At present, the focus size of the microfocus X-ray tube is practically about 1 μm, and inspection can be performed with that level of resolution.
[0008]
Further, if L2 approaches zero as much as possible, the image blurs Δu1 and Δu2 also become substantially zero, and it is possible to carry out a precise inspection without having to care much about the focus size. However, in this state, the size of the inspection object is substantially the same as the size of the image on the X-ray sensor, and the resolution of the
[0009]
As described above, in a precision inspection requiring a screen resolution of 10 μm or less, it is necessary to use a microfocus X-ray tube. However, the microfocus X-ray tube is currently very expensive at 5 to 20 million yen, and is not at a price level that can be easily used for inspection in factories and the like. Therefore, if the resolution of the sensor is increased and an X-ray tube with a cost level of 500,000 to 2,000,000 yen can be used for precision inspection, the cost of the precision X-ray inspection machine will be drastically reduced, and the precision of electronic components will be reduced. It is thought that the spread to the joint inspection field etc. will be promoted.
[0010]
Therefore, an object of the present invention is to provide a high-resolution X-ray sensor by forming the shape of a phosphor substance with high accuracy.
[0012]
Another object of the present invention is to provide an X-ray sensor with high sensitivity and high resolution by forming various phosphor materials with high accuracy.
[0016]
Another object of the present invention is to provide a high-resolution X-ray sensor by structuring a pattern of forming a fluorescent substance using a thin film that is difficult to transmit X-rays and a thin film that easily transmits X-rays.
[0017]
It is another object of the present invention to provide a high-resolution X-ray sensor by improving the controllability of the formation of a phosphor substance on a substrate by the surface roughness of the substrate.
[0023]
Another object of the present invention is to provide an X-ray sensor with high image quality and high resolution.
[0024]
Another object of the present invention is to provide a high-quality and high-resolution X-ray sensor according to the purpose.
[0025]
Another object of the present invention is to provide a high-resolution and high-resolution image.Each of the aboveAn object of the present invention is to provide a highly accurate X-ray inspection device by using an X-ray sensor.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present inventionIsAn X-ray sensor comprising: a fluorescent conversion unit that converts X-rays into light; and a photoelectric conversion unit that converts light generated by the fluorescent conversion unit into an image signal.A film having a property of not easily transmitting X-rays and a film having a property of easily transmitting X-rays are provided in parallel in a direction perpendicular to the X-ray incident direction on the substrate surface, Phosphor layer in the direction perpendicular toCharacterized byUse X-ray sensor.
[0027]
Also, XAn X-ray sensor comprising: a fluorescence conversion unit that converts a line into light; and a photoelectric conversion unit that converts light generated by the fluorescence conversion unit into an image signal, wherein the fluorescence conversion unitThe surface of any part of the substrate is processed to be rougher than other parts,FormingAndFeatureX-ray sensor may be used.
[0028]
Also,In an X-ray inspection apparatus that performs an X-ray inspection on an inspection object using an X-ray sensor, the X-ray sensor has a structure in which a fluorescent substance is formed on a substrate and converts X-rays into light. And a photoelectric conversion means for converting light generated from the fluorescence conversion means into an image signal, and as the fluorescence conversion means, a film having a property of hardly transmitting X-rays on the substrate surface and an X-ray. An X-ray sensor equipped with a film having a property of easily transmitting is provided in parallel in the direction perpendicular to the X-ray incident direction, and a phosphor layer is provided in contact with the film in a direction perpendicular to the X-ray incident direction.Characterized byX-ray inspection equipment can be used.
[0029]
Also,In an X-ray inspection apparatus that performs an X-ray inspection on an inspection object using an X-ray sensor, the X-ray sensor has a structure in which a fluorescent substance is formed on a substrate and converts X-rays into light. And a photoelectric conversion means for converting light generated from the fluorescence conversion means into an image signal, and as the fluorescence conversion means, an arbitrary portion of the substrate has a rougher surface than other portions. Equipped with an X-ray sensor that has been processed and forms a phosphor substance on its substrateCharacterized byX-ray inspection equipment can be used.
[0033]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The invention described in claim 1 of the present invention, XAn X-ray sensor comprising: a fluorescence conversion unit for converting a line into light; and a photoelectric conversion unit for converting light generated from the fluorescence conversion unit into an image signal, wherein the fluorescence conversion unitA film having a property of not easily transmitting X-rays and a film having a property of easily transmitting X-rays are provided in parallel in a direction perpendicular to the X-ray incident direction on the substrate surface, Characterized in that a phosphor layer is provided in a direction perpendicular to theA high-resolution sensor can be provided.
[0034]
Of the present inventionThe invention described in
[0035]
Of the present inventionThe invention according to claim 3 is:In an X-ray inspection apparatus that performs an X-ray inspection on an inspection object using an X-ray sensor, the X-ray sensor has a structure in which a fluorescent substance is formed on a substrate and converts X-rays into light. And a photoelectric conversion means for converting light generated from the fluorescence conversion means into an image signal, and as the fluorescence conversion means, a film having a property of hardly transmitting X-rays on the substrate surface and an X-ray. An X-ray sensor having a film that easily transmits light was provided in parallel in the direction perpendicular to the X-ray incident direction, and a phosphor layer was provided in contact with the film and provided in a direction perpendicular to the X-ray incident direction. X-ray inspection apparatus characterized by the following:Can be provided.
[0036]
Of the present inventionThe invention described in claim 4 isIn an X-ray inspection apparatus that performs an X-ray inspection on an inspection object using an X-ray sensor, the X-ray sensor has a structure in which a fluorescent substance is formed on a substrate and converts X-rays into light. And a photoelectric conversion unit that converts light generated from the fluorescence conversion unit into an image signal, and as the fluorescence conversion unit, an arbitrary portion of the substrate has a surface roughness greater than other portions. An X-ray inspection apparatus characterized by mounting an X-ray sensor which is processed and forms a phosphor substance on its substrate.Can be provided.
[0050]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0051]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an X-ray sensor according to a first embodiment of the present invention. Reference numeral 1 denotes a substrate on which a pattern is etched.
[0052]
The operation of the X-ray sensor shown in FIG. 1 will be described. First, the X-rays are converted into light by the phosphor 3 provided on the substrate 1. The converted light is extracted by the
[0053]
FIG. 2 shows a configuration example according to the structured pattern. As shown in FIG. 2, a phosphor 3 is thinly formed on a substrate 1 on which a simple uneven pattern is formed. Then, when the X-rays are applied to the phosphor 3, the generated fluorescence tends to diffuse in all directions, as shown in part A. However, if the light transmittance of the side surface of the substrate 1 is low, lateral diffusion is prevented, and an image with high resolution can be obtained.
[0054]
As described above, since the formation pattern of the phosphor 3 as the fluorescence conversion means is generated by etching the substrate 1 itself, the shape of the phosphor 3 can be formed with high accuracy, and the diffusion of the fluorescence can be prevented. The structure can be reduced, and a high-resolution sensor can be provided.
[0055]
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the X-ray sensor according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 3, reference numeral 4 denotes a thin film formed on the substrate 1 and provided with the phosphor 3 on the upper surface. The same members as those described in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0056]
The operation of the X-ray sensor shown in FIG. 3 will be described. First, the X-rays are converted into light by the phosphor 3 formed on the substrate 1. The converted light is extracted by the
[0057]
FIG. 4 shows a configuration example according to the structured pattern. As shown in FIG. 4, a simple concavo-convex pattern of a thin film 4 is formed on a substrate 1, and a thin phosphor 3 is formed thereon. When the X-rays are applied to the phosphor 3, the generated fluorescence tends to diffuse in all directions as shown in part A. However, if the light transmittance of the thin film 4 is low, lateral diffusion is prevented, and an image with high resolution can be obtained.
[0058]
As described above, since the formation pattern of the phosphor 3 as the fluorescence conversion means is generated by the thin film 4 other than the phosphor 3, the shape of the phosphor 3 can be formed with high accuracy, and the diffusion of the fluorescence can be prevented. It is possible to make the structure to reduce the number. Further, by selecting the type of the thin film 4 other than the phosphor 3, the controllability of the formation of the phosphor 3 on the substrate 1 can be enhanced, and a high-resolution sensor can be provided.
[0059]
FIG. 5 is a view showing a state in which a phosphor or a thin film is formed by sputtering for explaining the third embodiment of the present invention. In FIG. 5,
[0060]
The sputtering operation shown in FIG. 5 will be described. First, a
[0061]
As described above, the use of sputtering makes it possible to form a film of a substance having a high melting point, which is difficult to form by vacuum evaporation. Therefore, various phosphor substances can be formed with high accuracy, and a sensor with high sensitivity and high resolution can be provided.
[0062]
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the X-ray sensor according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 6, reference numeral 8 denotes a pixel provided in the
[0063]
The operation of the X-ray sensor shown in FIG. 6 will be described. First, the X-rays are converted into light by the phosphor 3 formed on the substrate 1. The converted light is received by the pixel 8 of the
[0064]
As described above, a high-resolution sensor having a pixel-by-pixel resolution is provided by forming the shape of the phosphors 3 with high accuracy and associating each phosphor 3 with the position of the pixel 8 of the
[0065]
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the X-ray sensor according to the fifth embodiment of the present invention. 7, reference numeral 9 denotes an X-ray shielding thin film provided on the substrate 1 and provided with the phosphor 3 on the upper surface. The same members as those already described are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0066]
The operation of the X-ray sensor shown in FIG. 7 will be described. First, the X-rays are converted into light by the phosphor 3 formed on the substrate 1. The converted light is extracted by the
[0067]
FIG. 8 shows a configuration example of a structured pattern. As shown in FIG. 8, a simple concavo-convex pattern of the X-ray shielding thin film 9 is formed on the substrate 1, and the phosphor 3 is thinly formed thereon. When the X-rays are applied to the phosphor 3, the generated fluorescence tends to diffuse in all directions as shown in part A. However, if the light transmittance of the X-ray shielding thin film 9 is low, lateral diffusion is prevented, and an image with high resolution can be obtained. Further, since X-rays are absorbed in the portion where the X-ray shielding thin film 9 is present, the amount of X-rays reaching the phosphor 3 is small, and the fluorescence is weakened. Therefore, if the portion where the X-ray shielding thin film 9 is present is made thicker and narrower, and the portion where the X-ray shielding thin film 9 is not present is made wider, the fluorescent light is separated from the portion where the X-ray shielding thin film 9 is present. Can be reduced.
[0068]
As described above, since the formation pattern of the phosphor 3 as the fluorescence conversion means is formed by the thin film of the phosphor 3, the shape of the phosphor 3 can be formed with high precision and the diffusion of the fluorescence is reduced. Structuring is possible. Furthermore, structuring using the property of the thin film 9 that is difficult to transmit X-rays is possible, and a high-resolution sensor can be provided.
[0069]
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the X-ray sensor according to the sixth embodiment of the present invention. In FIG. 9, reference numeral 10 denotes an X-ray transmitting thin film provided between the substrate 1 and the phosphor 3. The same members as those already described are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0070]
The operation of the X-ray sensor shown in FIG. 9 will be described. First, the X-rays are converted into light by the phosphor 3 formed on the substrate 1. The converted light is extracted by the
[0071]
FIG. 10 shows a configuration example of a structured pattern. As shown in FIG. 10, a simple concavo-convex pattern of the X-ray transmitting thin film 10 is formed on a substrate 1, and a thin phosphor 3 is formed thereon. When the X-rays are applied to the phosphor 3, the generated fluorescence tends to diffuse in all directions as shown in part A. However, if the light transmittance of the X-ray transmitting thin film 10 is low, the diffusion to the side is prevented, and an image with high resolution can be obtained. Furthermore, since the X-ray transmitting thin film 10 absorbs less X-rays, the amount of fluorescence in the concave pattern portion and the convex pattern portion is almost the same. Furthermore, the X-ray transmitting thin film 10 has a small absorption of X-rays and a small generation of scattered X-rays. Therefore, there is little fluorescence noise due to scattered X-rays.
[0072]
As described above, since the formation pattern of the phosphor 3 as the fluorescence conversion means is generated by a thin film other than the phosphor 3, the shape of the phosphor 3 can be formed with high precision and the diffusion of the fluorescence is reduced. Structuring is possible. Further, structuring and high image quality utilizing the property of the thin film 10 that easily transmits X-rays can be achieved.
[0073]
FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the X-ray sensor according to the seventh embodiment of the present invention. In FIG. 11, an X-ray shielding thin film 9 and an X-ray transmitting thin film 10 are provided in parallel between a substrate 1 and a phosphor 3. The same members as those already described are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0074]
The operation of the X-ray sensor shown in FIG. 11 will be described. First, the X-rays are converted into light by the phosphor 3 formed on the substrate 1. The converted light is extracted by the
[0075]
FIG. 12 shows a configuration example of a structured pattern. As shown in FIG. 12, a pattern of an X-ray shielding thin film 9 and an X-ray transmitting thin film 10 is formed on a substrate 1, and a thin phosphor 3 is formed thereon. This pattern is formed by, for example, etching after forming the X-ray shielding thin film 9 and then forming and etching the X-ray transmitting thin film 10. When the X-rays are applied to the phosphor 3, the generated fluorescent light tends to diffuse in all directions as indicated by a part B. However, if the light transmittance of the X-ray shielding thin film 9 and the X-ray transmitting thin film 10 is low, lateral diffusion is prevented, and an image with high resolution can be obtained. Furthermore, since the X-rays are absorbed in the portion where the X-ray shielding thin film 9 is present, the X-rays that reach the phosphor 3 are small and the fluorescence is weak. Therefore, if the portion where the X-ray shielding thin film 9 is present is made thicker and narrower and the portion where the X-ray shielding thin film 9 is not present is made wider, the fluorescence of the portion where the X-ray shielding thin film 9 is present becomes a boundary. Spread can be reduced. Further, since the structure is complicated by the X-ray transmission thin film 10, the effect of preventing the diffusion of the fluorescence is enhanced.
[0076]
As described above, since the formation pattern of the phosphor 3 as the fluorescence conversion means is characterized by being generated by a thin film other than the phosphor 3, the shape of the phosphor 3 can be formed with high precision, and the diffusion of the fluorescence can be performed. Can be structured so as to reduce the number of times. Furthermore, a complicated structure and high image quality utilizing the properties of the thin film 9 that is difficult to transmit X-rays and the thin film 10 that easily transmits X-rays can be achieved.
[0077]
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of the X-ray sensor according to the eighth embodiment of the present invention. In FIG. 13, reference numeral 11 denotes a precision processed surface of the substrate 1, and 12 denotes a rough processed surface of the substrate 1, and the phosphor 3 is provided on both the processed surfaces 11 and 12. The same members as those already described are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0078]
The operation of the X-ray sensor shown in FIG. 13 will be described. First, the X-rays are converted into light by the phosphor 3 formed on the substrate 1. The converted light is extracted by the
[0079]
FIG. 14 shows a configuration example of a structured pattern. As shown in FIG. 14, the phosphor 3 is formed on the substrate 1 on which the precision processing surface 11 and the rough processing surface 12 are formed. On the precision processing surface 11, the phosphor 3 is crystallized in a clean glass state. However, the crystal state of the phosphor 3 is poor on the rough processing surface 12 and the light transmittance is poor. Therefore, the diffusion of the fluorescent light is prevented at the rough processing surface 12 as a boundary, and an image with high resolution can be obtained.
[0080]
As described above, by increasing the controllability of the crystallinity of the phosphor 3 with respect to the substrate 1 due to the surface roughness of the substrate 1, diffusion of the fluorescent light can be prevented, and a high-resolution sensor can be provided.
[0081]
FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of the X-ray sensor according to the ninth embodiment of the present invention. In FIG. 15,
[0082]
The operation of the X-ray sensor shown in FIG. 15 will be described. First, X-rays are converted into light by the
[0083]
FIG. 16 shows an example of a process of aligning the
[0084]
The
[0085]
As described above, by performing the alignment using the recognition marks 14 and 15 as a reference, it is possible to assemble with high accuracy and to provide a sensor with high resolution. In addition, the recognition marks 14 and 15 can be formed with the pattern of the
[0086]
FIG. 17 is a block diagram showing the configuration of the X-ray sensor according to the tenth embodiment of the present invention. In FIG. 17, reference numeral 16 denotes a fluorescence output surface of the
[0087]
The operation of the X-ray sensor shown in FIG. 17 will be described. First, the X-rays are converted into light by the
[0088]
In this manner, by bringing the fluorescent output surface 16 and the fluorescent input surface 17 into contact with each other, variations in the height of the fluorescent output surface 16 and the fluorescent input surface 17 are minimized. If there is a variation in height on the bonding surface where the bonding agent 18 is present, the variation is absorbed by the bonding agent 18 whose shape can be changed.
[0089]
As described above, by absorbing the variation in height between the
[0090]
FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of the X-ray sensor according to the eleventh embodiment of the present invention. In FIG. 18, reference numeral 19 denotes a thermoplastic adhesive provided at a joint between the
[0091]
The operation of the X-ray sensor shown in FIG. 18 will be described. First, the X-rays are converted into light by the
[0092]
In this manner, by bringing the fluorescent output surface 16 and the fluorescent input surface 17 into contact with each other, variations in the height of the fluorescent output surface 16 and the fluorescent input surface 17 are suppressed as much as possible. If there is a variation in height with respect to the joining surface where the thermoplastic adhesive 19 exists, the variation is absorbed by the thermoplastic adhesive 19.
[0093]
FIG. 19 shows a step of joining the
[0094]
As described above, by absorbing the variation in the height between the
[0095]
FIG. 20 is a block diagram showing the configuration of the X-ray sensor according to the twelfth embodiment of the present invention. 20, reference numeral 20 denotes a phosphor cell, 21 denotes a CCD (charge coupled device), 22 denotes a pixel in the CCD, and 23 denotes a CCD cooling unit. The same members as those already described are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0096]
The operation of the X-ray sensor shown in FIG. 20 will be described. First, X-rays are converted into light in the phosphor cells 20 formed on the
[0097]
As described above, by cooling the CCD 21, thermal noise in an electric circuit inside the CCD can be reduced. As a result, noise on the image signal can be reduced, and high gain amplification of the image signal becomes possible. Therefore, the sensitivity of the CCD 21 can be improved, and a sensor having a high resolution at the CCD pixel level can be provided.
[0098]
FIG. 21 is a block diagram showing the configuration of the X-ray sensor according to the thirteenth embodiment of the present invention. In FIG. 21, reference numeral 24 denotes a Peltier element provided close to the CCD 21. The same members as those already described are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0099]
The operation of the X-ray sensor shown in FIG. 21 will be described. First, X-rays are converted into light in the phosphor cells 20 formed on the
[0100]
As described above, by cooling the CCD 21, thermal noise in the electric circuit inside the CCD 21 can be reduced. As a result, noise on the image signal can be reduced, and high gain amplification of the image signal becomes possible. Therefore, by improving the sensitivity of the CCD 21, it is possible to provide a sensor having a high resolution at the CCD pixel level. In particular, the Peltier device 24 is a solid-state cooling device based on a semiconductor and can be easily used in a factory or the like because it is smaller and has better maintainability than cooling by liquid nitrogen or the like.
[0101]
FIG. 22 is a block diagram showing the configuration of the X-ray sensor according to the fourteenth embodiment of the present invention. In FIG. 22, 25 is a scattered radiation preventing etching substrate, 26 is a substrate moving unit, and 27 is an X-ray image conversion unit. The same members as those already described are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0102]
The operation of the X-ray sensor shown in FIG. 22 will be described. In this example, X-rays are imaged by the X-ray
[0103]
As described above, since scattered X-rays can be prevented, a high-quality image can be obtained. In addition, the scattered radiation preventing etching substrate 25 is shaped by etching, and is capable of forming a highly accurate pattern, thereby being able to cope with a fine object. Moreover, since the scattered radiation preventing etching substrate 25 is moved by the substrate moving unit 26, the pattern of the scattered radiation preventing etching substrate 25 and the position of the light receiving pattern of the X-ray
[0104]
FIG. 23 is a block diagram showing a configuration of the X-ray sensor according to the fifteenth embodiment of the present invention. In FIG. 23, reference numeral 28 denotes a scattered radiation preventing substance-formed substrate, and 29 denotes a scattered radiation preventing X-ray absorbing film provided on the X-ray incident side of the scattered radiation preventing substance-formed substrate 28. The same members as those already described are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0105]
The operation of the X-ray sensor shown in FIG. 23 will be described. In this example, X-rays are imaged by the X-ray
[0106]
As described above, since scattered X-rays can be prevented, a high-quality image can be obtained. Further, the scattered radiation preventing X-ray absorption film 29 is formed by etching, and is capable of forming a highly accurate pattern, so that it can cope with a fine object. In addition, since the scattered radiation preventing substance deposition substrate 28 is moved by the substrate moving unit 26, it is not necessary to make the position of the pattern of the scattered radiation preventing X-ray absorption film 29 correspond to the position of the light receiving pattern of the X-ray
[0107]
FIG. 24 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the X-ray inspection apparatus according to the present invention. In FIG. 24, reference numeral 30 denotes an X-ray emitting unit. Reference numeral 31 denotes an object to be inspected. The same members as those already described are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Further, the scattered radiation preventing etching substrate 25 and the
[0108]
The operation of the X-ray inspection apparatus shown in FIG. 24 will be described. First, X-rays are radiated from the X-ray radiating unit 30 and the object 31 is transmitted. Next, the X-rays transmitted through the diffusion-ray preventing etching substrate 25 are imaged by the X-ray
[0109]
As described above, since scattered X-rays can be prevented, a high-quality image can be obtained. The scattered radiation preventing etching substrate 25 is shaped by etching, and is capable of forming a highly accurate pattern. Moreover, since the scattered radiation preventing etching substrate 25 is moved by the substrate moving unit 26, it is not necessary to make the pattern of the scattered radiation preventing etching substrate 25 correspond to the position of the light receiving pattern of the
[0110]
In particular, when the focal size of the X-ray radiating unit 30 is large, it is necessary to suppress image blur in order to perform a precise inspection, and the X-ray
[0117]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention,By forming a thin film having a property of hardly transmitting X-rays and a thin film having a property of easily transmitting X-rays on the substrate, the shape of the phosphor material can be formed with high precision, and the diffusion of the fluorescent light can be reduced. This makes it possible to construct such a structure. Furthermore, a complex structure utilizing the properties of a thin film that is difficult to transmit X-rays and a thin film that easily transmits X-raysCan be produced,High image quality can be achieved.
[0118]
Also, by processing any part of the substrate to have a rougher surface roughness than other parts and forming the phosphor material on the substrate, the surface roughness of the substrate causes the formation of the crystal of the phosphor material with respect to the substrate. Controllability can be improved, diffusion of fluorescence can be prevented, and a high-resolution sensor can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an X-ray sensor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a structured phosphor pattern in the X-ray sensor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an X-ray sensor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of a structured phosphor pattern in an X-ray sensor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory view showing a state in which a phosphor or a thin film is formed by sputtering for explaining a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of an X-ray sensor according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of an X-ray sensor according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram showing an example of a structured phosphor pattern in an X-ray sensor according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an X-ray sensor according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a configuration diagram showing an example of a structured phosphor pattern in an X-ray sensor according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of an X-ray sensor according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a configuration diagram showing an example of a structured phosphor pattern in an X-ray sensor according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of an X-ray sensor according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a configuration diagram showing an example of a structured phosphor pattern in an X-ray sensor according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of an X-ray sensor according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is an explanatory view showing an example of a manufacturing process of the X-ray sensor according to the ninth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of an X-ray sensor according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a block diagram illustrating a configuration of an X-ray sensor according to an eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 19 is an explanatory view showing an example of the manufacturing process of the X-ray sensor according to the eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a block diagram showing a configuration of an X-ray sensor according to a twelfth embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a block diagram showing a configuration of an X-ray sensor according to a thirteenth embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a block diagram illustrating a configuration of an X-ray sensor according to a fourteenth embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a block diagram showing a configuration of an X-ray sensor according to a fifteenth embodiment of the present invention.
FIG. 24 is a block diagram showing a configuration of an X-ray inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 25 is a block diagram showing a configuration of a conventional X-ray sensor.
26A and 26B are explanatory diagrams of a phosphor having a fiber-like structure, wherein FIG. 26A is a cross-sectional view of the phosphor, and FIG. 26B is a schematic diagram illustrating a state in which fluorescence proceeds in the phosphor.
27A and 27B are explanatory diagrams for explaining the concept of image magnification imaging using X-rays and blurring of an image generated due to the focal size of the X-ray tube. FIG. FIG. 2B is a diagram illustrating imaging with an X-ray tube having a small focal size.
[Explanation of symbols]
1 substrate
2 Photoelectric conversion unit
3 phosphor
4 Thin film
5 Target
6 high energy particles
7 Target particles
8 pixels
9 X-ray shielding thin film
10. X-ray transparent thin film
11 Precision machined surface of substrate
12 Rough surface of substrate
13 Fluorescence converter
14 Recognition mark of fluorescence conversion part
15 Photoelectric conversion unit recognition mark
16 Fluorescent output surface
17 Fluorescent input surface
18 Bonding agent
19 Thermoplastic adhesive
20 phosphor cell
21 CCD
22 CCD pixels
23 CCD cooling unit
24 Peltier element
25 Scattered radiation prevention etching substrate
26 Substrate moving unit
27 X-ray image converter
28 Anti-scattering substance deposition substrate
29 X-ray absorption film to prevent scattered radiation
30 X-ray emitting unit
31 Objects to be inspected
Claims (4)
前記蛍光変換手段として、基板表面にX線を透過しにくい性質の膜とX線を透過しやすい性質の膜をX線入射方向に対して垂直方向に並列して設け、前記膜に接して、X線入射方向に対して垂直方向に蛍光体層を設けたことを特徴とするX線センサ。An X-ray sensor comprising: a fluorescence conversion unit configured to convert X- rays into light; and a photoelectric conversion unit configured to convert light generated from the fluorescence conversion unit into an image signal.
As the fluorescence conversion means, a film having a property of hardly transmitting X-rays and a film having a property of easily transmitting X-rays are provided in parallel in the direction perpendicular to the X-ray incident direction on the substrate surface, and in contact with the film, An X-ray sensor comprising a phosphor layer provided in a direction perpendicular to an X-ray incident direction .
前記蛍光変換手段として、基板の任意の部分が他の部分よりも表面粗さが粗く加工されており、その基板に蛍光体物質を形成することを特徴とするX線センサ。 An X-ray sensor comprising: a fluorescence conversion unit configured to convert X-rays into light; and a photoelectric conversion unit configured to convert light generated from the fluorescence conversion unit into an image signal.
Examples fluorescence conversion means, X-rays sensor you wherein the arbitrary portion of the substrate has been machined rough surface roughness than other portions, to form a phosphor material on the substrate.
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