東レ株式会社(本社:東京都中央区、代表取締役社長:大矢 光雄、以下「東レ」)は、このたび、非破壊X線検査1)の高速化と稼働率向上に貢献する、高耐久な短残光シンチレータパネル2)を開発し2024年6月より国内外向けに販売を開始しました。
非破壊X線検査は、半導体、電子部品、食品など、不良や異物混入などが発生した場合に、社会インフラ停止、自動車事故、健康被害など、大きな社会影響がある製品の品質保証の手段として、多く採用されております。また、①検査装置市場の成長 ②検査対象品種の拡大 ③インライン化による全数検査の採用、と大きく3つの要因により、X線検査装置市場は年率約10%と高い成長が見込まれ、近年では検査数増大に対応するため、高速化のニーズが高まっております。
検査を高速化するには、製品やカメラを高速で動かし、高速撮像する事で1製品当たりの検査時間を短縮しますが、汎用的なGOS:Tb蛍光体3)を用いたシンチレータパネルでは、搬送方向に尾を引くなど不鮮明な画像(図1参照)になる課題がありました。蛍光体の残光4)が短いGOS:Pr蛍光体 5)を採用することで画像鮮明化が行われていますが、GOS:Tb蛍光体に対し輝度が低いという課題がありました。また、非破壊高速X線検査は24時間連続稼働で使用されるケースが多く、X線照射によるシンチレータパネルの輝度劣化が進み、X線検出器の交換サイクルが短くなる課題もありました。
今回、東レが独自開発した高反射率フィルムをベースフィルムに採用する事でシンチレータパネルの初期輝度6)を最大21%向上させる事に成功しました(表1参照)。また、輝度劣化が進む原因を解明し対策する事で、当社加速試験後の輝度7)では従来技術対比、最大30%改善させる事に成功しました(グラフ1参照)。
この高輝度化と輝度劣化を抑制する2つの技術を融合させる事で、高速非破壊X線検査用に高耐久なシンチレータパネルを実現し、製品価値としてお客様に認められた事で販売を開始いたしました。
表1 当社シンチレータパネル 初期輝度の比較
当社シンチレータでの比較 | 従来技術 | 新技術 | 従来比 |
蛍光体 | GOS:Pr | ⇐ | - |
初期輝度 @400μm厚 | 100% | 121% | 21%向上 |
- 初期輝度:当社所有装置にて管電圧70kV/付加フィルター無し条件での測定結果。従来技術の初期輝度を100%とした時の相対値で記載。
- 加速試験後の輝度:当社所有装置にて初期輝度測定後、60kVで累積1.1MGyをX線照射後、50日後の輝度値。両技術ともに初期輝度100%とした時の相対値で記載。
グラフ1 当社シンチレータパネルの加速試験による輝度変化
図1 X線インライン検査の高速搬送時の撮像画像(東レで取得)
電子部品を搬送速度:90m/分で測定時の撮像画像
東レは、お客様のニーズに応えるX線シンチレータパネルの新製品を開発、提供することで本分野でのリーディングポジションを維持すると共に、企業理念である「わたしたちは新しい価値の創造を通じて社会に貢献します」を実現していくため、社会を本質的に変える革新素材の創出に取組み続けてまいります。
以 上
<語句説明>
1) 非破壊X線検査
X線を照射し透過する量の違いを検出する事で被写体を分解する事なく内部の欠けや傷の有無を検査する方法。
2) 短残光シンチレータパネル
X線よって励起され、蛍光(シンチレーション)発光する物質であるシンチレータの中でX線照射を停止した後に残る発光が一定量になるまでの時間が短いシンチレータをパネル状にしたもの。
3) GOS:Tb
テルビウムドープ酸硫化ガドリニウム。X線を吸収した後に、可視光の光に変えて放出する蛍光体の一種で、汎用的に使われる。
4) 残光
X線照射を停止した後に残る発光。X線照射停止後、輝度が1/e(ネイピア数)となるまでの時間であるDecay Timeと、一定時間後の残光量(残光輝度/初期輝度)が指標とされる。
5) GOS:Pr
プラセオジムドープ酸硫化ガドリニウム。X線を吸収した後に、別の波長の光に変えて放出する蛍光体の一種で、GOS:Tbより残光が短い。
6) 初期輝度
厚み400μmの弊社製品を当社所有装置にて管電圧70kV/付加フィルター無し条件での測定結果。従来技術を100%とした時の相対値で記載。
7) 加速試験後の輝度
当社所有装置にて初期輝度測定後、60kVで累積1.1MGyをX線照射した後、50日後の輝度値。初期輝度100%とし相対値との差異を記載。
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东丽工业株式会社(总部:东京中央区;总裁:大谷光雄;以下简称 “东丽”)开发了一种高度耐用的短余辉闪烁体面板(2),该面板有助于加快无损X射线检测(1)和提高操作率,并于2024/06年开始在国内外销售。
无损X射线检测通常被用作对社会有重大影响的产品的质量保证手段,例如发生缺陷或异物污染时的社会基础设施关闭、汽车事故、健康危害等。此外,由于三个主要因素,X射线检测设备市场预计将以约10%的高年增长率增长:① 检测设备市场的增长 ② 检查目标品种的扩大 ③ 全文采用通过内联进行检查,近年来,随着测试数量的增加,加速的需求越来越大。
为了加快检测速度,通过高速移动产品和相机并高速成像来缩短每个产品的检测时间,但是在使用通用GOS:Tb phosphor 3)的闪烁面板中,存在图像不清晰的问题(见图 1),例如将尾部拉向运输方向。图像锐化是通过采用 GOS: Pr phosphor 5) 进行的,该荧光粉的余辉较短 4),但是存在一个问题,即与 GOS: Tb 荧光粉相比,亮度较低。此外,在许多情况下,使用无损高速X射线检查连续运行24小时,并且由于X射线照射而导致闪烁体面板的亮度恶化,还存在X射线探测器的更换周期缩短的问题。
这次,我们采用了东丽自主开发的高反射率薄膜作为基础薄膜,成功地将闪烁体面板的初始亮度(6)提高了多达21%(见表1)。此外,通过阐明亮度下降的原因并采取对策,与加速测试后的传统技术相比,我们成功地将亮度(7)提高了多达30%(见图1)。
通过结合这两种抑制高亮度和亮度下降的技术,我们实现了用于高速无损X射线检测的高耐用闪烁体面板,并开始销售,因为它被客户认可为产品价值。
表 1。比较我们的闪烁体面板的初始亮度
与我们的闪烁器的比较 | 传统技术 | 新科技 | 与前一个相比 |
磷粉 | GOS:公关 | ⇐ | - |
初始亮度 @400μm厚 | 100% | 121% | 改善了 21% |
- 初始亮度:使用我们自己的设备在管电压为 70 kV/无需额外滤波器的情况下获得测量结果。描述为传统技术的初始亮度设置为 100% 时的相对值。
- 加速测试后的亮度:使用我们的设备进行首次亮度测量 50 天后的亮度值,60 kV 时累计 X 射线照射 1.1 mg。当初始亮度设置为 100% 时,这两种技术都被描述为相对值。
图 1:由于我们的闪烁体面板的加速测试而导致的亮度变化
图 1。高速传输在线X射线检测时拍摄的图像(由东丽工业收购)
在传输速度下测量电子元件时拍摄的图像:90 m/min
东丽通过开发和提供满足客户需求的新型X射线闪烁面板产品来保持该领域的领先地位,并将继续努力创造能够从根本上改变社会的创新材料,以实现 “我们通过创造新价值为社会做出贡献” 的企业理念。
多于
<短语解释>
1) 无损 X 射线检测
一种通过照射 X 射线和检测传输量差异来检查是否存在内部芯片或划痕的方法,无需拆卸拍摄对象。
2) 短余辉闪烁体面板
一种由X射线激发,在停止X射线照射后剩余的固定数量的光在短时间内发射的闪烁体是面板形的闪烁体,闪烁体是一种发射荧光(闪烁)光的物质。
3) GOS:Tb
掺杂钽的硫化镓。它是一种荧光材料,吸收 X 射线,然后通过变为可见光发射,用于一般用途。
4) 余辉
停止 X 射线照射后仍有光辐射。衰减时间,即停止 X 射线照射后亮度变为 1/e(纳皮尔数)的时间,以及固定时间段后的余辉量(余辉亮度/初始亮度)用作指标。
5) GOS:Pr
praseodyium 掺杂酸硫化镓。它是一种荧光物质,吸收 X 射线,然后通过改变为不同的波长发光,并且余辉比 GOS: Tb 短。
6) 初始亮度
使用我们自己的设备对厚度为 400 μm、管电压为 70 kV/不带额外过滤器的产品的测量结果。当传统技术设置为 100% 时,将其描述为相对值。
7) 加速测试后的亮度
使用我们的设备进行首次亮度测量 50 天后的亮度值,在 60 kV 下使用 X 射线照射的累计 1.1 mGy。初始亮度为 100%,描述了与相对值的差异。
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