專利名稱：透射x射線分析裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用時間延遲積分(TDI)式的傳感器而能夠測定試料的透射X射線的透射X射線分析裝置及方法。
背景技術(shù)：
以往，X射線透射成像被用于試料中的異物的檢測、元素的濃度不均的檢測。作為這樣的X射線透射成像的方法，為人所知的方法是，將試料的透射X射線通過熒光板等轉(zhuǎn)換為突光，使用攝像元件(電荷稱合元件；CCD (Charge Coupled Devices))檢測該突光。并且，作為使用CCD進(jìn)行的檢測方法，有使用將多個攝像元件沿一個方向排列的線性傳感器，對試料進(jìn)行掃描不斷取得線狀的圖像而得到試料的2維圖像的方法。
然而，當(dāng)試料在掃描方向的移動速度變快時，線性傳感器的電荷積累時間變短，線性傳感器的靈敏度低時S/N比將會降低。出于這樣的原因，利用將多個線性傳感器沿掃描方向并排，并將積累在一個線性傳感器中的電荷轉(zhuǎn)移到鄰接的下一個線性傳感器的TDI(Time Delay and Integration :時間延遲積分)傳感器。TDI傳感器中，第I級的線性傳感器中積累的電荷被轉(zhuǎn)移到第2級的線性傳感器，在第2級的傳感器中，將從第I級的線性傳感器轉(zhuǎn)移的電荷和自身感光而積累的電荷相加后轉(zhuǎn)移到第3級的線性傳感器。這樣，各線性傳感器依次相加從前級的線性傳感器轉(zhuǎn)移來的電荷，轉(zhuǎn)移到最后級的線性傳感器的累積電荷被輸出。這樣TDI傳感器在級數(shù)為T的時候，和單一的線性傳感器相比積累T倍的電荷，在對比度變?yōu)門倍的同時噪聲得到減低，在能高速進(jìn)行測定的同時S/N比提高。另一方面，因為TDI傳感器具有高靈敏度，所以感光光量的變動會在檢測圖像中產(chǎn)生缺陷(artifact :偽影)、用于電荷轉(zhuǎn)移的垂直轉(zhuǎn)移時鐘的上升和下降時噪聲重疊的不良。在此，開發(fā)有使用電路控制TDI傳感器的累加級數(shù)的技術(shù)(專利文獻(xiàn)1、2)。此外，根據(jù)本發(fā)明者的調(diào)研，將TDI傳感器用于透射X射線分析時有以下問題TDI傳感器的累加級數(shù)越多景深則越小，只會在有厚度的試料的深度方向上的一部分上對焦構(gòu)成像，其以外的部分不能構(gòu)成像，不能夠把握整體。專利文獻(xiàn)I :日本特開2000-50063號公報；
專利文獻(xiàn)2 :日本特開2010-4105號公報。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題
然而，專利文獻(xiàn)1、2中記載的技術(shù)使用電路控制TDI傳感器的累加級數(shù)，必須通過ASIC等制造具備專用的IC (Integrated Circuit :集成電路)的TDI傳感器,或者變更TDI傳感器的運(yùn)算軟件，不能夠利用通用的TDI傳感器，因此會提高成本。另外，像專利文獻(xiàn)1、2中記載的技術(shù)那樣，累加級數(shù)在電路、運(yùn)算軟件上被設(shè)定時，測定者難以對應(yīng)試料的厚度、種類等自由地調(diào)節(jié)T累加級數(shù)。
本發(fā)明為解決上述問題而做出，其目的在于提供一種能夠容易且大范圍地調(diào)節(jié)TDI傳感器的累加級數(shù)的X射線分析裝置及方法。為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的透射X射線分析裝置對既定的掃描方向上相對移動的試料的透射X射線像進(jìn)行檢測，其中具備時間延遲積分式的TDI傳感器，以2維狀具備多個讀取將由來于所述透射X射線像的圖像光電轉(zhuǎn)換而生成的電荷的攝像元件，該TDI傳感器在所述掃描方向上多級排列線性傳感器，該線性傳感器中所述攝像元件沿與所述掃描方向垂直的方向排列，將積累在一個線性傳感器中的電荷轉(zhuǎn)移到鄰接的下一個線性傳感器；遮蔽裝置，配置于所述TDI傳感器和所述試料之間，沿掃描方向前進(jìn)后退而遮蔽入射到所述TDI傳感器的所述圖像；以及遮蔽裝置位置控制裝置，控制所述遮蔽裝置的位置以遮蔽既定級數(shù)的所述線性傳感器。。依據(jù)本透射X射線分析裝置，因為通過遮蔽裝置物理調(diào)節(jié)TDI傳感器的累加級數(shù)即可，所以不用制造用電路、運(yùn)算軟件控制累加級數(shù)的專用的TDI傳感器，能夠利用通用的TDI傳感器以降低成本。另外，使用專用的TDI傳感器調(diào)節(jié)累加級數(shù)時，測定者難以自由地調(diào)節(jié)累加級數(shù)，但是本發(fā)明中因為物理調(diào)節(jié)遮蔽裝置的移動量即可，所以能夠自由地調(diào)節(jié)·TDI傳感器的累加級數(shù)。另外將TDI傳感器用于透射X射線分析時，有TDI傳感器的累加級數(shù)越多景深則越小，只會在有厚度的試料的深度方向上的一部分上對焦構(gòu)成像，其以外的部分不構(gòu)成像，不能夠把握整體的問題。因此，本發(fā)明的透射X射線分析裝置中，因為測定者能夠自由地調(diào)節(jié)累加級數(shù)，所以能夠最大范圍地設(shè)定有厚度的試料的對焦范圍。本發(fā)明的透射X射線分析方法對既定的掃描方向上相對移動的試料的透射X射線像進(jìn)行檢測，其中使用以2維狀具備多個讀取將由來于所述透射X射線像的圖像光電轉(zhuǎn)換而生成的電荷的攝像元件的時間延遲積分式的TDI傳感器，將積累在一個線性傳感器中的電荷轉(zhuǎn)移到鄰接的下一個線性傳感器，用配置于所述TDI傳感器和所述試料之間的遮蔽裝置，遮蔽既定級數(shù)的所述線性傳感器，在所述掃描方向上多級排列線性傳感器，該線性傳感器中所述攝像元件沿與所述掃描方向垂直的方向排列。依據(jù)本發(fā)明，使用TDI傳感器檢測試料的透射X射線像之際，能夠容易且大范圍地調(diào)節(jié)TDI傳感器的累加級數(shù)。


圖I是示出本發(fā)明的實施方式涉及的透射X射線分析裝置的結(jié)構(gòu)的框 圖2是示出遮蔽板的結(jié)構(gòu)的立體 圖3是示出使用TDI傳感器進(jìn)行時間延遲積分處理的方法的一例的 圖4是示出將TDI傳感器用于透射X射線分析時，分析對象的深度方向的位置導(dǎo)致景深變小的狀態(tài)的 圖5是示出將遮蔽板沿L方向移動而減少進(jìn)行時間延遲積分的級數(shù)，使TDI傳感器的景深變深的方法的圖。
具體實施例方式下面，參照

本發(fā)明的實施方式。
圖I是示出本發(fā)明的實施方式涉及的透射X射線分析裝置I的結(jié)構(gòu)的框圖。透射X 射線分析裝置 I 具備X 射線源 12 ;TDI (Time Delay and Integration 時間延遲積分)傳感器14 ;配置于TDI傳感器14和試料100之間，將來自試料100的透射X射線12x轉(zhuǎn)換成突光(可見光圖像)的突光板16 ;配置于突光板16的下方,將入射到TDI傳感器14的可見光圖像的一部分遮蔽的遮蔽板(遮蔽裝置)21 ;使遮蔽板21相對于TDI傳感器14前進(jìn)后退的遮蔽板移動裝置30 ;控制遮蔽板21的位置的遮蔽裝置位置控制裝置60。在此，X射線源12配置于試料100的下方，X射線從X射線源12向上方放出并透射試料100后，通過熒光板16被轉(zhuǎn)換成可見光圖像。然后，該圖像能夠被試料100上方的TDI傳感器感光。另外，試料100是例如用于鋰離子電池的正極的Co (cobalt :鈷)酸鋰電極板的連續(xù)帶狀物，載置于帶式傳送器(belt conveyor)50上沿掃描方向L (圖I的從左向右方向)移動。而且，X射線源12 —直放出X射線，連續(xù)進(jìn)行移動試料100的X射線分析。
遮蔽裝置位置控制裝置60由計算機(jī)構(gòu)成,包含CPU (Central Processing Unit 中央處理單兀)、ROM (Read Only Memory :只讀存儲器)、RAM (Random Access Memory :隨機(jī)存儲器)等，在能夠執(zhí)行既定的計算機(jī)程序的同時，也進(jìn)行來自X射線源12的X射線的照射、使用TDI傳感器14進(jìn)行的可見光圖像的感光及輸出處理等整體的處理。另外，透射X射線分析裝置I檢測試料100中的異物101 (例如鐵(Fe))。X射線源12由既定的X射線管球構(gòu)成。X射線管球是例如將管球內(nèi)的燈絲(filament)(陽極)產(chǎn)生的熱電子被施加于燈絲(陽極)和祀(target)(陰極)之間的電壓力口速，撞擊革巴(W (tungsten :鶴)、Mo (molybdenum :鑰)、Cr (chromium :鉻)等)而產(chǎn)生的 X射線作為I次X射線從鈹(beryllium)箔等窗口射出的裝置。TDI傳感器14由多個攝像元件(電荷I禹合元件；CO) (Charge Coupled Devices))成2維陣列狀排列構(gòu)成。另外，如圖2所示，TDI傳感器14由攝像元件沿垂直于掃描方向L的方向排列的線性傳感器14a 14h沿掃描方向L數(shù)級(圖2的例子中為8級，但是實際上有數(shù)百到數(shù)千級)排列構(gòu)成。如圖2所示，遮蔽板21成矩形狀，遮蔽板21中的2邊垂直朝向L方向，平行于線性傳感器14a 14h。另外，遮蔽板21中沿著L方向的2個側(cè)緣被夾持于剖面為L字形的一對軌道31之間并載置于軌道31之上，遮蔽板21能夠沿著軌道31在L方向上前進(jìn)后退。另夕卜，遮蔽板21的一側(cè)沿著L方向形成有通孔21a，通孔21a的內(nèi)部加工有螺紋。而且，被步進(jìn)電動機(jī)(stepping motor)32軸支撐的進(jìn)給螺桿32L和通孔21a螺紋配合,通過步進(jìn)電動機(jī)32的旋轉(zhuǎn)使遮蔽板21沿軌道31在L方向上前進(jìn)后退。將軌道31、步進(jìn)電動機(jī)32、進(jìn)給螺桿32L合在一起稱為遮蔽板移動裝置30。另外，后述遮蔽裝置位置控制裝置60通過調(diào)節(jié)步進(jìn)電動機(jī)32的旋轉(zhuǎn)量而控制進(jìn)給螺桿32L的進(jìn)給量，從而控制遮蔽板21在L方向上的移動量。如上所述，當(dāng)遮蔽板21在L方向上移動時，遮蔽線性傳感器14a 14h的一部分，如后述那樣物理調(diào)節(jié)使用TDI傳感器14進(jìn)行的時間延遲積分的級數(shù)。另外，遮蔽板移動裝置30的結(jié)構(gòu)不局限于上述內(nèi)容，遮蔽板21的結(jié)構(gòu)也不局限于上述內(nèi)容。另外，作為遮蔽板21，能夠使用例如鎢、鑰的片(sheet)(例如，厚度0.5mm左右)。接下來，參照圖3說明使用TDI傳感器14進(jìn)行的時間延遲積分處理的方法的一例。在此，如圖2所示，TDI傳感器14由多級(8級)線性傳感器14a 14h構(gòu)成。此時，若試料100中的異物101進(jìn)入了第I級的線性傳感器14a的感光區(qū)域，則積累在線性傳感器14a中的電荷被轉(zhuǎn)移到第2級的線性傳感器14b (圖3 (a))。接下來，若異物101沿L方向移動進(jìn)入第2級的線性傳感器14b的感光區(qū)域，則電荷積累在線性傳感器 14b 中(圖 3 (b))。第2級的線性傳感器14b中，將第I級的線性傳感器14a轉(zhuǎn)移來的電荷和自身感光的電荷相加并積累后轉(zhuǎn)移到第3級的線性傳感器14c中。這樣，各線性傳感器14a 14h中從前級的線性傳感器轉(zhuǎn)移來的電荷被依次相加，轉(zhuǎn)移到最后級的線性傳感器14h的累積電荷被輸出。而且，通過連續(xù)線性分析沿L方向移動的試料100，連續(xù)取得試料100的2維圖像數(shù)據(jù)。這樣，TDI傳感器14在級數(shù)為T的時候，和單一的線性傳感器相比積累T倍的電荷，在對比度變?yōu)門倍的同時噪聲得到減低，在能高速進(jìn)行測定的同時S/N比提高。 另外，TDI傳感器14的結(jié)構(gòu)及動作能夠使用公知技術(shù)。然而，如圖4所示，將TDI傳感器14用于透射X射線分析時，若形成分析對象的試料100中的異物101的厚度d變厚，則由于異物101的深度方向的位置P1、P2，TDI傳感器14和異物101的距離hl、h2變化。這時，TDI傳感器的累加級數(shù)N越多景深則越小，只會在有厚度的異物101的位置Pl上對焦構(gòu)成像，位置P2上不能構(gòu)成像，不能夠把握整體。參照圖4說明此問題。首先，設(shè)從X射線源12到P1、P2為止的距離分別為SI、S2，設(shè)試料100(異物101)的沿L方向的掃描(移動)速度為V。這時，Pl在TDI傳感器14上投下的影子的移動速度為Vl=VX (Sl+hl)/hl。同樣，P2在TDI傳感器14上投下的影子的移動速度為V2=VX (S2+h2)/h2。另一方面，因為對于Pl和P2，V只能設(shè)定I個值，所以若設(shè)定Vl=V,則Pl在TDI傳感器14上的影子的移動速度Vl和試料100的掃描速度V —致，因此Pl的影子構(gòu)成像。與此相對，P2在TDI傳感器14上的影子的移動速度和掃描速度V不一致，所以P2的影子在TDI傳感器14的多級上模糊。特別是此問題在形成檢測對象的異物101不僅在試料100的表面，還深入深度方向時、異物101的厚度超過2_左右時尤為顯著。在此，將P2的影子在TDI傳感器14上模糊的級數(shù)表示為NE=NX (V2_V1)/V1，其與TDI傳感器14的累加級數(shù)N成比例。從而，通過將累加級數(shù)N變小，能夠擴(kuò)大各位置深度不同的異物101對焦的范圍。S卩，如圖5所示，通過將遮蔽板21沿L方向移動遮蔽線性傳感器14a 14h的一部分(圖5的例子中為后級側(cè)的3個線性傳感器14f 14h)而減少進(jìn)行時間延遲積分的級數(shù)，從而加深TDI傳感器14的景深。使用遮蔽板21時，能夠使用通用的TDI傳感器14。即，同圖3 —樣，各線性傳感器14a^l4h中，前級的線性傳感器轉(zhuǎn)移來的電荷被依次相加，轉(zhuǎn)移到最后級的線性傳感器14h的累積電荷被輸出。但是，被遮蔽板21遮蔽而不能夠感光圖像的線性傳感器14Γ1411不積累自身的電荷，所以線性傳感器14a 14e依次轉(zhuǎn)移的累積電荷被依次原封不動轉(zhuǎn)移到線性傳感器14f 14h中，從最后級的線性傳感器14h輸出。這樣，能夠減少TDI傳感器14的累加級數(shù)(圖5的例中為5級)。如上所述，通過遮蔽板21物理調(diào)節(jié)TDI傳感器14的級數(shù)即可，所以不用制造用傳感器自身的電路、運(yùn)算軟件控制TDI傳感器的累加級數(shù)的專用的TDI傳感器，能夠利用通用的TDI傳感器以降低成本。另外，使用專用的TDI傳感器調(diào)節(jié)累加級數(shù)時，測定者難以自由地調(diào)節(jié)累加級數(shù)，但是本發(fā)明中物理調(diào)節(jié)遮蔽板21的移動量即可，所以能夠自由地調(diào)節(jié)TDI傳感器的累加級數(shù)。例如，分析厚度薄的試料時增加TDI傳感器14的級數(shù)、分析厚度厚的試料時減少TDI傳感器14的級數(shù)即可。TDI傳感器14的級數(shù)的調(diào)節(jié)，例如可以在計算機(jī)(遮蔽裝置位置控制裝置)60上連接鍵盤等輸入裝置61，測定者從輸入裝置輸入遮蔽板21的任意的移動量(或者對應(yīng)移動量的TDI傳感器14的級數(shù))。遮蔽裝置位置控制裝置60，基于測定者輸入的信息控制步進(jìn)電動機(jī)32的旋轉(zhuǎn)，從而調(diào)節(jié)遮蔽板21的移動量。本發(fā)明不局限于上述實施方式，包含于本發(fā)明的思想及范圍內(nèi)的各種各樣的變形及等同物都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。符號說明·
I透射X射線分析裝置 12 X射線源 12C X射線源的光軸 12x透射X射線 14 TDI傳感器 14a"l4h線性傳感器 21遮蔽板(遮蔽裝置)
60遮蔽裝置位置控制裝置 100試料 101異物 L掃描方向。
權(quán)利要求
1.一種透射X射線分析裝置，對既定的掃描方向上相對移動的試料的透射X射線像進(jìn)行檢測，其中具備 時間延遲積分式的TDI傳感器，以2維狀具備多個讀取將由來于所述透射X射線像的圖像光電轉(zhuǎn)換而生成的電荷的攝像元件，該TDI傳感器在所述掃描方向上多級排列線性傳感器，該線性傳感器中所述攝像元件沿與所述掃描方向垂直的方向排列，將積累在一個線性傳感器中的電荷轉(zhuǎn)移到鄰接的下一個線性傳感器； 遮蔽裝置，配置于所述TDI傳感器和所述試料之間，沿掃描方向前進(jìn)后退而遮蔽入射到所述TDI傳感器的所述圖像的一部分；以及 遮蔽裝置位置控制裝置，控制所述遮蔽裝置的位置以遮蔽既定級數(shù)的所述線性傳感器。
2.一種透射X射線分析方法，對既定的掃描方向上相對移動的試料的透射X射線像進(jìn)行檢測，其中 在以2維狀具備多個讀取將由來于所述透射X射線像的圖像光電轉(zhuǎn)換而生成的電荷的攝像元件的時間延遲積分式的TDI傳感器，將積累在一個線性傳感器中的電荷轉(zhuǎn)移到鄰接的下一個線性傳感器之際， 用配置于所述TDI傳感器和所述試料之間的遮蔽裝置，遮蔽既定級數(shù)的所述線性傳感器， 在所述掃描方向上多級排列線性傳感器，該線性傳感器中所述攝像元件沿與所述掃描方向垂直的方向排列。
全文摘要
本發(fā)明提供一種透射X射線分析裝置及方法，能夠在使用TDI傳感器檢測試料的透射X射線像之際，容易且大范圍地調(diào)節(jié)TDI傳感器的累加級數(shù)。本透射X射線分析裝置(1)檢測對既定的掃描方向(L)上相對移動的試料(100)的透射X射線像進(jìn)行檢測，具備時間延遲積分式的TDI傳感器(14)，以2維狀具備多個讀取將由來于透射X射線像的圖像光電轉(zhuǎn)換而生成的電荷的攝像元件，該TDI傳感器在掃描方向上多級排列線性傳感器(14a~14h)，該線性傳感器中攝像元件沿與掃描方向垂直的方向排列，將積累在一個線性傳感器中的電荷轉(zhuǎn)移到鄰接的下一個線性傳感器；遮蔽裝置(21)，配置于TDI傳感器和試料之間，沿掃描方向前進(jìn)后退而遮蔽入射到TDI傳感器的圖像的一部分；遮蔽裝置位置控制裝置(60)，控制遮蔽裝置的位置以遮蔽既定級數(shù)的線性傳感器。
文檔編號G01N23/04GK102954973SQ20121027447
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者的場吉毅 申請人:精工電子納米科技有限公司