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すぐ分かるX線検査装置

1 X線に関わる法令

労働安全衛生法施行規則を基にする「電離放射線障害防止規則」(以下「電離則」)により規定されています。
放射線を扱う事業所で働く人の放射線障害を防止するための法律です。

・X線装置の設置、移転、または主要構造の変更を行うときは、電離放射線障害防止規則に基づき、
 その計画を30日前までに所轄の労働基準監督署に届け出る必要があります。

・ 「電離則」では作業者の被曝量が3ヶ月間で1300マイクロシーベルト以上の可能性があれば、
 管理区域を設けて有資格者(X線作業主任者など)のもとで作業すること規定しています。 

上記以下の場合は特に 管理区域・有資格者を設定する必要はありません。
強いて挙げれば、管理区域となる個所は装置内検査室になります。しかし、検査室については筐体等にてX線の遮蔽がなされているので上記の設定を必要としません。
弊社のX線装置は筐体表面のX線漏えい量を 1マイクロシーベルト以下で納品する事を社内規程としております。
1マイクロシーベルト以下では「電離則」で設定した規定値を下回り、安全に運用することが出来ます。

2 X線とは?

X線はマイクロ波・赤外線・可視光線・紫外線などと同じく電磁波の仲間です。電磁波の中では紫外線より波長が短く(0.001~1nm)、物質を透過する力が強いのが特長です。

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X線の出力と明るさ(輝度)について
figX線は特定(固有)X線と白色(連続)X線の両方で構成されています。
ターゲットに用いた金属の種類に応じた特定の管電圧でX線を発生させると、非常に大きな波長のピークが現れます。これらの波長ピークは、各金属固有の波長を示すことから特性X線と呼ばれ、元素分析などで使用されています。一方で白色X線の波長は管電圧の増減で変化し、管電圧を上げると新たな短い波長のX線が加わり明るくなります。つまり、管電圧を上げると透過力の強いX線が多くなります。見たい対象に応じて管電圧を設定し、明るい画像を得る場合は管電流を上げて、X線の量を増やす必要があります。管電流値は基本的には輝度と比例します。管電圧と管電流との間に保護機能の為、出力制限があります。
(X線出力のW(ワット)表記がそのX線発生器の出力制限になります。)

3 X線の単位

管電圧(V)X線源内部の電子ビームの加速電圧の値。この値が高い程、試料に対するX線の透過力が高くなるとともに、X線透視像が明るくなります。
一方、管電圧を低くして透視すると、軽元素の試料に対してはコントラストが改善することが多い。


管電流(A)フィラメントから発する電子ビームの電流値。X線の量を意味し、通常はこの値が大きいほど、X線透視画像が明るくなります。またX線画像固有のザラツキが改善することが多い。


シーベルト(Sv)生体の被曝による生物学的影響の大きさ。(線量当量)を表すSI単位。Sv/hは、1時間あたりの生体への被曝の大きさの単位。日本の法令上は「線量当量率」としてでSv/hで定義されています。

 

 

4 X線の発生原理

X線は、フィラメント(陰極)から出た電子線が、ターゲット(陽極)に衝突したときに発生します。このときに陰極と陽極の間にかける管電圧がX線の透過性を決めるポイントで、管電圧が低いと透過力の弱い長波長のX線が、高いと透過力の強い短波長のX線が得られます。電子線の運動エネルギーにおけるX線の発生効率は1%程度で大半は熱エネルギーになります。

5 X線発生器(X線源)の種類 ※主に透視撮像用途の工業用X線装置の場合

密閉管
密閉管は、ガラスやセラミクスの真空管(X線管球)で、常時真空に保たれています。フィラメントは長寿命ですが、メンテナンスはできません。

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・分解能は比較的に低い。5um~100um(マイクロフォーカス/ミリフォーカス)

・密閉管は反射式と呼ばれる出力方式が多く、X線の発生位置(X線焦点)が物理的に
  試料より離れてしまうので拡大倍率は期待できません(50倍程度)

・長時間の使用が可能(予測寿命10000時間)

・X線管球は使いきり。メーカーで交換作業が必要。メンテナンスの金額としては高価。

・X線発生器本体が小型で装置に組み込みやすい。

開放管
開放管は電子顕微鏡の電子銃と同じように管外に真空ポンプなどを設置し常時、高真空を保っています。
消耗部品を交換することができるので、半永久的に使用することができます。

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・密閉管と比較すると分解能は高い。1um以下(ナノフォーカス)

・開放管のX線出力方法は透過式と呼ばれる方式を採用、検査対象に近いところでX線が発生するので幾何学倍率を上げることが出来ます。(1000倍以上)

・開放管の寿命は電子顕微鏡と同じく電子銃方式なので、直近の消耗部品はフィラメントが該当します。(フィラメントの寿命はTX-300/310の場合 500時間)

・電子顕微鏡と同じようにユーザーが電子銃を「開放」してフィラメント交換が可能。半永久的に使用する事が出来ます。(TX-300/310はフィラメントはカートリッジ取付け式)

・開放管は電子銃本体以外にも真空ポンプなど付帯設備が必要になるので、密閉管と比較するとイニシャルコストが割高で接地面積が大きくなります。

6 X線の拡大倍率と分解能(解像度)

X線焦点と分解能
フィラメント(陰極)から出た電子線が、ターゲット(陽極)に衝突し、X線が発生する箇所をX線焦点と言います。X線はX線焦点より一定の角度で放射状に照射されます。試料を拡大観察をする場合、X線の照射口であるX線焦点にX線は右図のように試料の輪郭をあらゆる方向から投影する事になるので輪郭がぼけます。X線焦点が小さければ、X線の照射される方向が限定されるので輪郭がはっきりしたシャープな画像を得ることが出来ます。

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マーストーケンソリューションの分解能(解像度)の定義
figX線装置性能の表記は各メーカーまちまちですが、弊社では日本検査機器工業会で販売しているマイクロチャートなど誰でも入手可能なチャートを利用してラインペアが分解して見えることを分解能として表記をしております。例えば、X線焦点1umと表記してある場合、チャートの1umのラインペアが分解して見えるとは限りません。実際の焦点は1umよりも大きい場合があり、画像がぼけて分解できない事もあります。
X線源の焦点サイズや電子線の太さ=分解能(解像度)ではありません。

 

「日本検査機器工業会 JIMAチャート RC-02」はこちら>

マーストーケンソリューションの分解能(解像度)の定義
fig倍率と倍率に関わる用語
FOD:Focus to Object Distance 
   X線焦点から試料までの距離
FID :Focus to Image Distance
   X線焦点からX線検出器までの距離

倍率について
X線源のX線焦点(点光源)から発したX線は、試料を透過してX線検出器の入力面に拡大投影されます。
幾何倍率Mは、試料の大きさに対するX線検出器入力面上の投影像の大きさの比であり、M=FID/FODで幾何学倍率が計算できます。
X線焦点~X線検出器間の距離が一定のときはX線焦点に試料を近づけるほど、幾何倍率は大きくなります。
総合倍率M0は、試料に対するモニタ上の画像の拡大倍率であり、X線検出器の入力画像の大きさに対するモニタ画像の大きさの拡大倍率をM1とすると、M0=M×M1となります。

 

マーストーケンソリューションは世界一の分解能のX線源メーカーをめざし、高分解能、長波長X線源・装置開発・X線の自動検査システム開発により社会に貢献をします。

当社のX線検査への取り組み

当事業はバーコード業界のパイオニアである(株)東研のもとで、世界最高分解能0.1μmのX線源開発を目指す新事業としてスタートしました。その後0.4μm 0.1μmさらに0.04μmのX線源の開発に成功しています。
平成24年に合併とX線事業の再統合によりマース東研X線検査(株)として発足し、平成27年10月1日をもって株式会社マーストーケンソリューションと合併し、現在に至ります。
現在、X線源の開発と販売、X線検査装置の開発と販売、受託検査業務の3つの柱で事業展開をおこなっております。
世界最高性能をどなたでも簡単に使用できるユーザーフレンドリーな装置を開発するとともに、お客様の「見えない」を解決すべく、世界最高のX線源メーカーと言われ続ける為に新X線源の開発、新技術の開発に邁進してまいります。一層のご支援ご鞭撻を賜ります様、お願い申し上げます。

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