X射线检查装置
阅读：649发布：2020-05-11
专利汇可以提供X射线检查装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供迅速且高 精度 、非破坏性计测被检查对象物中含金的形状和含量的 X射线 检查装置。因而提供一种X射线检查装置1，具备：向被检查对象物照射90keV以上的X射线的X射线发生器4；检测从被检查对象物透过的X射线的X射线检测器6、7；以及基于该X射线检测器检测到的X射线 信号 来计测被检查对象物中含金的形状和含量的演算部8,Au 滤波器 6和Pt滤波器7分别设置在X射线检测器和被检查对象物之间,X射线检测器4对从X射线发生器照射出、并从被检查对象物和Au滤波器透过来的X射线、以及从X射线发生器照射出、并从被检查对象物和Pt滤波器透过来的X射线分别进行检测，演算部8基于各X射线信号来计测被检查对象物中含有的Au的形状和含量。，下面是X射线检查装置专利的具体信息内容。
1.一种X射线检查装置，具备：向被检查对象物照射90keV以上的X射线的X射线发生器；检测从所述被检查对象物透过来的X射线的X射线检测器；以及，基于该X射线检测器检测到的X射线信号来计测所述被检查对象物中含有的金Au的形状和含量的演算部，所述X射线检查装置的特征在于，
由Au形成的第1滤波器、和由Pt或原子序号比Pt低的材料形成的第2滤波器分别设置在所述X射线检测器与所述被检查对象物之间，
所述X射线检测器，对从所述X射线发生器照射出、并从所述被检查对象物和所述第1滤波器透过来的X射线、以及从所述X射线发生器照射出、并从所述被检查对象物和所述第
2滤波器透过来的X射线分别进行检测，
所述演算部基于所述X射线检测器检测到的各X射线信号来计测所述被检查对象物中含有的Au的形状和含量。
2.如权利要求1所述的X射线检查装置，其特征在于，具备用于移送所述被检查对象物的移送部，
所述X射线检测器具备第1X射线线阵探测器和第2X射线线阵探测器，所述第1X射线线阵探测器用于检测从所述移送部移送来的所述被检查对象物和所述第1滤波器透过来的X射线，所述第2X射线线阵探测器用于检测从所述移送部移送来的所述被检查对象物和第2滤波器透过来的X射线，
所述演算部，通过基于所述第1和第2X射线线阵探测器检测到的各X射线信号进行减算处理，从而生成显示所述被检查对象物中含有的Au的形状和含量的Au抽提X射线图像。
3.如权利要求1所述的X射线检查装置，其特征在于，具备滤波器调换机构，其可进行切换使得所述第1滤波器和所述第2滤波器中的任一者位于所述X射线检测器和所述被检查对象物之间，
所述X射线检测器是X射线照相机，其通过所述滤波器调换机构分别切换到所述第1滤波器和所述第2滤波器，从而分别接收从所述被检查对象物和所述第1滤波器透过来的X射线、和从所述被检查对象物和所述第2滤波器透过来的X射线，并拍摄各X射线图像，所述演算部，通过在由所述X射线照相机得到的各X射线图像间进行减算处理，来生成显示所述被检查对象物中含有的Au的形状和含量的Au抽提X射线图像。
4.如权利要求1~3的任一项所述的X射线检查装置，其特征在于，具备显示部，所述显示部可显示所述演算部的计测结果。
X射线检查装置
技术领域
背景技术
[0002] 过去，作为金矿石、贵金属宝石、印刷基板、和电子部件等被检查对象物中含有的金(Au)的含量的分析方法，通常使用在通过化学反应进行前处理后，使用ICP分析装置等进行分析的方法(参照例如，专利文献1)。
[0003] 此外，现在还知道荧光X射线分析装置(参照例如，专利文献2)，其对被检查对象物照射比较弱能量的X射线，通过解析从被检查对象物发出的元素固有的荧光X射线的波长或强度，来非破坏性地分析构成被检查对象物的元素的种类、含量。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1：日本特开2009-128315号公报
[0007] 专利文献2：日本特开2007-003283号公报
发明内容
[0008] 发明要解决的课题
[0009] 但专利文献1那样的通过化学反应进行前处理或使用反应试剂等的情况，会破坏被检查对象物的形状，所以不能再现原物，因而不能一定确保分析结果的可信性，同时存在不能计测被检查对象物中含有的Au的形状的问题。此外，由于需要足够的化学反应时间和干燥时间等，所以要得到分析结果就需要较长的时间。因此，分析者的个人误差和处理时间等的外部影响容易使分析精度产生误差。此外，在专利文献2那样，通过荧光X射线分析来分析被检查对象物中含有的Au含量之际，要使用能量值Au-Lα=9.712eV～Au-Lγ=13.38eV程度的X射线，所以仅能够得到从被检查对象物的表面到几十个微米程度的深度的表面信息，仅能再薄膜镀层等的厚度的测定中实用化。
[0010] 本发明鉴于上述各种课题而完成，其目的在于，提供能够迅速且高精度地非破坏性计测被检查对象物中含有的金(Au)的形状和含量的X射线检查装置。
[0011] 解决课题的手段。
[0012] 为了实现上述目的，本发明的主要内容如下：
[0013] (1).一种X射线检查装置，具备：向被检查对象物照射90keV以上的X射线的X射线发生器；检测从所述被检查对象物透过来的X射线的X射线检测器；以及，基于该X射线检测器检测到的X射线信号来计测所述被检查对象物中含有的金Au的形状和含量的演算部，所述X射线检查装置的特征在于，由Au形成的第1滤波器、和由Pt或原子序号比Pt低的材料形成的第2滤波器分别设置在所述X射线检测器与所述被检查对象物之间，所述X射线检测器，对从所述X射线发生器照射出、并从所述被检查对象物和所述第1滤波器透过来的X射线、以及从所述X射线发生器照射出、并从所述被检查对象物和所述第2滤波器透过来的X射线分别进行检测，所述演算部基于所述X射线检测器检测到的各X射线信号来计测所述被检查对象物中含有的Au的形状和含量。
[0014] (2).如上述(1)所述的X射线检查装置，其特征在于，具备用于移送所述被检查对象物的移送部，所述X射线检测器具备第1X射线线阵探测器和第2X射线线阵探测器，所述第1X射线线阵探测器用于检测从所述移送部移送来的所述被检查对象物和所述第1滤波器透过来的X射线，所述第2X射线线阵探测器用于检测从所述移送部移送来的所述被检查对象物和第2滤波器透过来的X射线，所述演算部，通过基于所述第1和第2X射线线阵探测器检测到的各X射线信号进行减算（减法运算）处理，从而生成显示所述被检查对象物中含有的Au的形状和含量的Au抽提X射线图像。
[0015] (3).如上述(1)所述的X射线检查装置，其特征在于，具备滤波器调换机构，其可进行切换使得所述第1滤波器和所述第2滤波器中的任一者位于所述X射线检测器和所述被检查对象物之间，
[0016] 所述X射线检测器是X射线照相机，其通过所述滤波器调换机构分别切换到所述第1滤波器和所述第2滤波器，从而分别接收从所述被检查对象物和所述第1滤波器透过来的X射线、和从所述被检查对象物和所述第2滤波器透过来的X射线，并拍摄各X射线图像，
[0017] 所述演算部，通过在由所述X射线照相机得到的各X射线图像间进行减算处理，来生成显示所述被检查对象物中含有的Au的形状和含量的Au抽提X射线图像。
[0018] (4).如上述(1)~(3)的任一项所述的X射线检查装置，其特征在于，具备显示部，所述显示部可显示所述演算部的计测结果。
[0019] 发明效果
[0020] 根据权利要求1所述的X射线检查装置，向被检查对象物照射90keV以上的X射线，通过X射线检测器检测从被检查对象物和第1滤波器透过来的X射线、以及从被检查对象物和第2滤波器透过来的X射线，基于各X射线信号进行被检查对象物的计测，所以不仅表面，而且被检查对象物中含有的金(Au)的形状和含量也能够迅速且高精度地非破坏性得到计测。
[0021] 根据权利要求2所述的X射线检查装置，由于被检查对象物通过移送部自动地向X射线线阵探测器上移送，所以即使是在被检查对象物为多个时，也能够将它们依次移送，能够有效地计测各被检查对象物中含有的Au的形状和含量。
[0022] 根据权利要求3所述的X射线检查装置，通过滤波器调换机构进行切换，使第1滤波器和第2滤波器中的任一者位于X射线照相机和被检查对象物之间，由此能够由X射线照相机接收到从被检查对象物和第1滤波器透过来的X射线、和从被检查对象物和第2滤波器透过来的X射线，有效地得到各X射线图像。
[0024] 图1是显示本发明的第1实施方式所涉及的一例X射线检查装置的概略模式图。
[0025] 图2是显示本发明的第1实施方式所涉及的一例X射线检查装置的结构的概略立体图。
[0026] 图3是显示X射线的能量和吸收系数之间的关系的图，(a)显示X射线的能量和Au的吸收系数之间的关系，(b)显示X射线的能量和Pt的吸收系数之间的关系。
[0027] 图4是显示一例被检查对象物、和Au抽提X射线图像的图。
[0028] 图5是对Au抽提X射线图像予以说明的概略说明图。
[0029] 图6显示出本发明的第2实施方式所涉及的一例X射线检查装置。
[0030] 附图标记说明
[0031] 1、1a X射线检查装置
[0032] 2 箱体
[0033] 3 移送部
[0034] 4 X射线发生器
[0035] 6 X射线线阵探测器(第1X射线线阵探测器)
[0036] 7 X射线线阵探测器(第2X射线线阵探测器)
[0037] 8 演算部
[0038] 10 显示部
[0039] 13 Au滤波器(第1滤波器)
[0040] 14 Pt滤波器(第2滤波器)
[0041] 18 X射线照相机
[0042] 19 滤波器调换机构
[0043] S 检查空间
[0044] L X射线
具体实施方式
[0045] 下面参照附图来说明本发明的第1实施方式的X射线检查装置1。本发明的X射线检查装置1如图1所示，具备：在用于遮蔽X射线的箱体2内移送被检查对象物W的移送部3；对移送中的被检查对象物W照射X射线的X射线发生器4；用于检测被检查对象物W被移送到箱体2内的检查空间S的光学式高度传感器5；分别检测从被检查对象物W透过来的X射线的2个X射线线阵探测器6、7；基于该X射线线阵探测器6、7检测到的各X射线信号来计测被检查对象物W中含有的金(Au)的形状和含量的演算部8；以及用于向各部供给电力的电源单元9等。此外，在箱体2的外面设置有用于显示由演算部8得到的计测结果等的显示部10、和用于设定X射线检查装置1的运转条件等的操作部11。
[0046] 箱体2用于遮蔽检查空间S内的X射线，在箭头所示移送方向的两侧分别形成有作为被检查对象物W的搬入口和搬出口的开口部，在这些开口部处都设置有用于防止检查空间S内的X射线泄露到外部的遮蔽帘12。
[0047] 移送部3用于将被检查对象物W从箱体2的搬入口水平移送到搬出口，其两端从搬入口和搬出口突出来而设置。该移送部3，例如，由相对于箱体2水平配置的传动带等构成，带体31通过图中没有示出的电机等被卷在一对辊32上，以规定的移送速度使被检查对象物W以被载置在带体31的表面上的状态从搬入口向搬出口移送。此外，作为由移送部3移送的被检查对象物W，可以列举出例如，金矿石、贵金属宝石、印刷基板、和电子部件、以及其它被猜想含有金(Au)的各种物质。
[0048] X射线发生器4用于相对由移送部3移送来的被检查对象物W照射具有90keV(Au-Kab)以上的能量的X射线。该X射线发生器4，具体没有在图中示出，但例如，具有带阴极丝和阳极靶的X射线管，使阴极丝发出的热电子借助该阴极和阳极之间的高电压冲撞到阳极靶上而发出X射线，将该发出的X射线借助图中没有示出的X射线缝隙，调整成在与移送部3的移送方向正交的方向上展开的扇形，将该扇形光束状的X射线L向下方照射而构成。
[0049] 光学式高度传感器5用于检测被检查对象物W是否被移送到检查空间S内，设置在箱体2的搬入口侧。X射线检查装置1，通过该光学式高度传感器5检测被检查对象物W被移送到由设置在箱体内2内的遮蔽帘12隔开的检查空间S的时机，根据该时机由X射线发生器4适当地照射X射线。此外，本实施方式中仅在搬入口侧设置光学式高度传感器5，但也可以在箱体2的搬出口侧设置光学式高度传感器5，从而能够检测被检查对象物W是否恰当地被从箱体2搬出。
[0050] X射线线阵探测器6、7，用于检测从被检查对象物W透过来的X射线，与X射线发生器4相对地配置在移送部3的带体31之间。作为该X射线线阵探测器6、7，可以使用例如，通过作为荧光体的闪烁体将X射线变成荧光，并且通过由在与移送方向正交的方向上排列成阵列状的发光二极管或电荷结合元件等构成的检测元件将荧光变为电流信号的闪烁体方式，以及将多个半导体检测元件排列成阵列状，直接检测的半导体方式等以往公知的方式。
[0051] 此外，在X射线线阵探测器6上，如图1和图2所示具有Au滤波器13，其由Au形成薄板状，覆盖了从被检查对象物W透过来的X射线可入射到的上面侧的一部分或全部，作为吸收体发挥作用。另一方面，在X射线线阵探测器7的上面设置有P t滤波器14，其由比Au原子序号低的Pt(铂)形成，作为薄板状吸收体发挥作用。此外，也可以代替Pt滤波器14而使用由比Pt原子序号更低的材料形成的滤波器。
[0052] 演算部8进行X射线检查装置1的各部的控制，并且基于X射线线阵探测器6、7检测到的各X射线信号进行演算处理等，来求出被检查对象物W中含有的金(Au)的形状和含量，由例如计算机等构成。
[0053] 显示部10由例如液晶显示器等构成，用于显示与X射线检查装置1相关的各种信息以及由演算部8得到的计测结果等。操作部11用于进行X射线检查装置1的运转条件等的各种设定，例如，进行移送部3的移送速度、X射线发生器的照射强度等的设定等。从该操作部11输入的信息被送到演算部8，由演算部8基于来自操作部11的输入信息进行控制。此外，本实施方式中分别设置了显示部10和操作部11，但也可以通过使用触摸面板显示器等使显示部10和操作部11一体设置而构成。此外，显示部10和操作部11设置在箱体2的搬入口侧的外面，但并不限于这样，也可以在箱体2的正面侧或与箱体2独立地、分开设置。
[0054] 以下参照图1和图2来说明使用X射线检查装置1计测被检查对象物W的Au的形状和含量时的行为。
[0055] 首先，光学式高度传感器5，在探测到由箱体2的搬入口移入被检查对象物W时，将该探测信号输送到演算部8。演算部8基于该探测信号和移送部3的移送速度计算出被检查对象物W从检查空间S内通过的时机。
[0056] 然后与该时机相应地，X射线发生器4向由移送部3移送到检查空间S内的被检查对象物W照射介由图中没有示出的X射线缝隙被调整成扇形的、具有90keV以上的能量的扇形光束状的X射线L。
[0057] 这样由X射线发生器4照射扇形光束状的X射线L时，由X射线线阵探测器6检测从被检查对象物W和Au滤波器13透过来的X射线的透过量。此外，由X射线线阵探测器7检测从被检查对象物W和Pt滤波器14透过来的X射线的透过量。然后将由X射线线阵探测器6和X射线线阵探测器7检测到的X射线透过量分别作为X射线信号输出，介由图中没有示出的A/D变换部转换成数据信号，输送给演算部8。
[0058] 演算部8，通过对输入的各X射线信号进行减算处理，仅将被检查对象物W的Au成分抽出，生成图4(b)所示Au抽提X射线图像，其每个像素都显现与Au的含量相对应的不同浓淡。该图4(b)显示的是，实际使用X射线检查装置1，以同图(a)所示的废印刷基板作为被检查对象物，生成Au抽提X射线图像的一例。此外，实际上在显示部10上显示出了彩色的Au抽提X射线图像(浓淡图像)。图5(b)示意性示出了这种Au抽提X射线图像16，以阴影线的间隔表示浓淡，阴影线的间隔越窄的部分例如表示越浓，表示含有越厚或越多的Au层，阴影线的间隔越宽的部分例如表示越稀薄，表示Au层稀薄或几乎不含有。在这样的Au抽提X射线图像16中，不仅对于图5(a)的废印刷基板图像15中的表面出现镀金层的涂黑区域A，而且，对于表面没有出现镀金层的区域B～D也可以按照Au的含量显示相应浓淡的图像。因此，如图5(b)所示，能够容易地获悉：在与图5(a)中完全不能把握Au的区域B对应的区域Bl中，与图5(a)的在表面显现镀金层的区域A对应的A1相比，含有更多的Au。此外，在图5(b)中能够获悉，在区域Dl中几乎不含Au。
[0059] 具体地说，基于以下关系式，仅抽提出被检查对象物W的Au成分。首先，将被检查对象物W的X射线吸收表示成数学式(1)。其中，Io表示入射X射线的强度、μ表示质量吸收系数，ρ表示被检查对象物W的密度，t表示被检查对象物W的厚度。此外，质量吸收系数μ以μ=fμ(E)表示，在Au的情况，如图3(a)所示，在Au吸收端具有不连续且固有的值。也就是说，比吸收端能量值高的高值侧和比之低的低值侧之间的吸收值的差异仅取决于Au元素。
[0060] I=I0EXP(-μρt) ...(1)
[0061] 此外，这里的质量吸收系数μ、被检查对象物W的密度ρ、被检查对象物的厚度t、和Au的质量浓度CAu分别如数学式(2)～数学式(6)所表示的那样。此外数学式中的下标i表示被检查对象物中含有的Au以外的其它成分元素。此外、μ的左上标H表示吸收端能量的高值、上标L表示吸收端能量的低值。
[0062] μ=CAuHμAu+ΣCiHμi ...(2)
[0063] μ=CAuLμAu+ΣCiLμi ...(3)
[0064] ρ=CAuρAu+ΣCiPi ...(4)
[0065] tAu=t-Σti ...(5)
[0066] CAu=1-ΣCi ...(6)
[0067] 此外，如果将数学式(1)以对数表示，则以数学式(7)表示。如果在将该数学式(7)变形得到的被检查对象物W的厚度t的式中使用数学式(2)～数学式(4)，则Au的厚度tAu以数学式(8)表示。能够通过数学式(6)和数学式(8)求出Au的质量浓度CAu。由此仅将被检查对象物W的Au成分抽提出，生成Au抽提X射线图像?
[0068] Ln(I/I0)=-μρt ...(7)
[0069]
[0070]
[0071]
[0072] 此外，在演算部8中，根据生成的Au抽提X射线图像求出Au的形状，通过累计与该Au的形状对应的像素的面积和每个像素的Au的厚度，计算出Au的体积。因此，通过将该Au的体积乘以Au的密度，就可以求出被检查对象物W的Au的含量。
[0073] 接下来，参照图5来说明本发明的第2实施方式的X射线检查装置1a。该X射线检查装置1a，如图5所示，具备用于放置被检查对象物W的设置部17，而不是通过移送部3移送被检查对象物W，并且代替X射线线阵探测器6、7而具备接收X射线、拍摄X射线图像的X射线照相机18，还具备用于切换滤波器13、14的滤波器调换机构19，其使Au滤波器13或Pt滤波器14中的任一者位于该X射线照相机l8和被检查对象物W之间。此外，对于与第1实施方式的X射线检查装置1a同样的构造等，标记相同的符号，并省略对其具体说明。
[0074] 设置部17设置在图中没有示出的箱体内，其与X射线发生器4相对，使得当载置被检查对象物W时被检查对象物W能够被X射线照射到。X射线照相机18，能够检测从载置在设置部17上的被检查对象物W透过来的X射线，拍摄具有与该检测到的X射线的强度相对应浓度值的像素的X射线图像，X射线照相机18在设置部17的下方、与X射线发生器4对向配置。
[0075] 滤波器调换机构19用于切换滤波器13、14，使Au滤波器13或P t滤波器14中的任一者位于X射线照相机18和被检查对象物W之间，例如，通过电机等将在X射线照相机18的上面平行设置的滤波器13、14以规定角度相应地进行水平移动，从而进行切换。此外，滤波器调换机构19并不限定这种结构，只要能够调换Au滤波器13或P t滤波器14的位置即可。
[0076] 下面参照图5来说明使用X射线检查装置1a计测被检查对象物W的Au的形状和含量时的行为。
[0077] 首先，在设置部17上放置被检查对象物W，通过滤波器调换机构19使Au滤波器13位于被检查对象物W和X射线照相机18之间，在此状态下如图5所示通过X射线发生器4向被检查对象物W照射90keV以上能量的X射线L。
[0078] X射线照相机18，检测从被检查对象物W和Au滤波器13透过来的X射线，拍摄具有与所检测到的X射线的强度相对应的浓度值的像素的X射线图像，并输送至演算部8的记忆单元。
[0079] X线照相机18拍摄到的X射线图像被输送到演算部8的记忆单元时，演算部8将位于X射线照相机18和被检查对象物W之间的Au滤波器13通过滤波器调换机构19切换成P t滤波器14。然后，X射线照相机18检测从被检查对象物W和P t滤波器14透过来的X射线，拍摄X射线图像，其具有与该检测到的X射线的强度相对应的浓度值的像素，该X射线图像被输送到演算部8。此外，对Au滤波器13和P t滤波器14的切换顺序没有特殊限定，也可以先使P t滤波器14位于X射线照相机18和被检查对象物W之间，在拍摄X射线图像后，再切换成Au滤波器13。
[0080] 演算部8，通过在由X射线照相机18获得的各X射线图像间进行减算处理，与X射线检查装置1同样、仅抽提出被检查对象物中含有的Au成分，生成Au抽提X射线图像。此外通过与X射线检查装置1进行同样的处理，能够求出被检查对象物W的Au含量。
[0081] 需说明的是，本发明的实施方式并不限于上述方式，可以在不脱离本发明的思想的限度内进行适当改变。
[0082] 产业可利用性
[0083] 本发明的X射线检查装置可以有效地作为用于计测金矿石、贵金属宝石、印刷基板、和电子部件等中含有的金(Au)的形状和含量的装置加以利用。
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