專利名稱：透射x射線分析裝置及方法
技術領域：
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：
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級的線性傳感器轉移的電荷和自身感光而積累的電荷相加后轉移到第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移來的電荷，轉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)、用于電荷轉移的垂直轉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(專利文獻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成像，其以外的部分不能構成像，不能夠把握整體。專利文獻I :日本特開2000-50063號公報；
專利文獻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1、2中記載的技術使用電路控制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1、2中記載的技術那樣，累加級數(shù)在電路、運算軟件上被設定時，測定者難以對應試料的厚度、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成像，其以外的部分不構成像，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射線分析裝置的結構的框 圖2是示出遮蔽板的結構的立體 圖3是示出使用TDI傳感器進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的結構的框圖。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由計算機構成,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 :隨機存儲器)等，在能夠執(zhí)行既定的計算機程序的同時，也進行來自X射線源12的X射線的照射、使用TDI傳感器14進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方向上前進后退。另夕卜，遮蔽板21的一側沿著L方向形成有通孔21a，通孔21a的內(nèi)部加工有螺紋。而且，被步進電動機(stepping motor)32軸支撐的進給螺桿32L和通孔21a螺紋配合,通過步進電動機32的旋轉使遮蔽板21沿軌道31在L方向上前進后退。將軌道31、步進電動機32、進給螺桿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)步進電動機32的旋轉量而控制進給螺桿32L的進給量，從而控制遮蔽板21在L方向上的移動量。如上所述，當遮蔽板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進行的時間延遲積分的級數(shù)。另外，遮蔽板移動裝置30的結構不局限于上述內(nèi)容，遮蔽板21的結構也不局限于上述內(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構成。此時，若試料100中的異物101進入了第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轉移來的電荷和自身感光的電荷相加并積累后轉移到第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移來的電荷被依次相加，轉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，在能高速進行測定的同時S/N比提高。 另外，TDI傳感器14的結構及動作能夠使用公知技術。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上對焦構成像，位置P2上不能構成像，不能夠把握整體。參照圖4說明此問題。首先，設從X射線源12到P1、P2為止的距離分別為SI、S2，設試料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只能設定I個值，所以若設定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的例子中為后級側的3個線性傳感器14f 14h)而減少進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移來的電荷被依次相加，轉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依次轉移的累積電荷被依次原封不動轉移到線性傳感器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(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電動機32的旋轉，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