X射线检查装置以及X射线检查方法

技术领域

本发明涉及能够检测试样中的异物等的X射线检查装置以及X射线检查方法。

背景技术

例如，对于以锂离子二次电池的正极材料为代表的电池部件而言，在电池单元内混入了金属异物的情况下，有可能因短路而冒烟、起火。特别是近年来，以BEV为代表的高容量应用的要求扩大，由此高能量密度化加快进程，制造工序中的金属异物的混入管理成为大的课题。

另外，为了确保能量密度，锂离子二次电池的正极材料存在涂布厚度增加的倾向，为了减少涂布部的损耗，间断性涂布成为趋势。

由金属异物引起的短路除了受正极材料中的混入异物引起的影响以外，附着于电解液所接触的未涂布部的异物也成为问题。因此，需要进行包括未涂布部在内的正极材料整个面的异物混入管理。

以往，涂布部及未涂布部的异物检查一直以来是通过可见光外观检查来进行的，但只能检测出附着于表面的异物。另外，非金属异物的过度检测会成为成品率恶化的原因。进而，由于可见光外观检查无法检测正极材料中的混入异物，因此通过进行单元化后的老化工序中的输出监视来代替检查，但存在成为不良的情况下的损失较大的问题。

因此，利用X射线检查装置进行涂布部和未涂布部的异物检查的研究正在进展。

例如，作为对测定对象即试样中的异物进行检测的X射线检查装置，在专利文献1中记载有如下的X射线透过检查装置：从X射线源向试样照射X射线，由X射线检测部接受透过了试样的X射线，根据该X射线的强度来检测异物。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2010-286406号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在上述以往的技术中，残留有以下的课题。

如图7所示，切成单元形状后的电极部件(试样S)为片状，因此存在以数十mm为单位产生翘曲、挠曲、起伏的情况，在该状态下进行X射线透射检查的情况下，存在无法准确地拍摄异物X的问题。例如，如图8所示，在隔着试样台105将X射线源2与X射线检测部3对置配置，并使电极部件的试样S载置于试样台105来进行异物检查的情况下，若试样S产生翘曲、挠曲等，则试样S中的异物X从X射线检测部3的焦点Pt偏离。

例如，在试样S的俯视图中，如图9的(a)所示，在混入有异物X的情况下，若试样S存在图6所示那样的翘曲、挠曲，则如图9的(b)所示，会产生光学倍率的位置依赖性，产生异物尺寸与检测率的相关性减少、或者由于像素数相对于工件尺寸、涂布宽度的变动而检查范围减少的问题。另外，由于存在输送Z轴(厚度方向)的限制，有时会产生焦点模糊(bokeh)的扩大。进而，由于焦点位置偏移而产生输送方向上的焦点模糊。即，由此，会产生异物尺寸比实际放大而被检测到的情况。

另外，若产生挠曲、起伏等，会产生X射线吸收量的位置依赖性，X射线的光路长度会根据部位而不同，异物尺寸与检测率的相关性仍然会减少，或者过检测风险会增加。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种即使是有可能产生翘曲、挠曲、起伏的试样也能够准确地进行异物检查的X射线检查装置以及X射线检查方法。

用于解决课题的手段

本发明为了解决上述课题而采用了以下的结构。即，第一发明所涉及的X射线检查装置的特征在于，具备：X射线源，其对试样照射X射线；X射线检测部，其相对于所述试样设置在与所述X射线源相反的一侧，检测透过所述试样的所述X射线；试样支承机构，其支承所述试样；所述试样为具有挠性的膜状，所述试样支承机构具备如下支承体，所述支承体紧贴着所述试样中的至少配置于所述X射线源与所述X射线检测部之间的部分而对该部分进行支承，并且能够使所述X射线透过。

在该X射线检查装置中，试样支承机构具备紧贴着试样中的至少配置于X射线源与X射线检测部之间的部分而进行支承的、能够使X射线透过的支承体，因此能够通过紧贴的支承体来矫正试样的翘曲、挠曲、起伏，从而准确地进行异物的拍摄。即，在X射线透射检查工序时，通过利用支承体按压试样的翘曲、挠曲、起伏，从而距X射线源以及X射线检测部的距离稳定，因此测定精度稳定。

第二发明的X射线检查装置在第一发明的基础上，其特征在于，所述支承体是平板状板，该平板状板以被所述试样紧贴的状态配置于平面上。

即，在该X射线检查装置中，支承体是以被试样紧贴的状态配置于平面上的平板状板，因此通过利用平板状板将试样矫正为平坦，能够准确地进行异物的拍摄。

第三发明的X射线检查装置的特征在于，在第二发明中，所述平板状板以夹着所述试样的状态分别配置于所述试样的正面和背面。

即，在该X射线检查装置中，平板状板以夹着试样的状态分别配置于试样的正面和背面，因此通过利用一对平板状板以夹层状夹着试样，能够从试样的整面和背面这两方矫正翘曲、挠曲、起伏，能够更准确地进行异物的拍摄。

第四发明的X射线检查装置的特征在于，在第二或第三发明中，所述试样支承机构具备板支承部，所述板支承部使所述平板状板中的至少配置于所述X射线源与所述X射线检测部之间的部分成为水平状态而对所述平板状板进行支承。

即，在该X射线检查装置中，试样支承机构具有使平板状板中的至少配置于X射线源与X射线检测部之间的部分成为水平状态而支承平板状板的板支承部，因此能够通过板支承部防止紧贴于试样的平板状板因自重而挠曲。特别是，在试样以及平板状板(支承体)为长条的情况下，或者在考虑到X射线透射率而设定为较薄的平板状板(支承体)的情况下，在只有平板状板(支承体)的情况下，容易因自重而挠曲，因此通过进一步利用板支承部进行支承，能够更准确地进行X射线检查。

第五发明所涉及的X射线检查装置的特征在于，在第四发明中，具备能够使所述试样与所述X射线源以及所述X射线检测部相对地移动的移动机构，所述板支承部在进行所述移动时的所述X射线的照射时，始终以所述水平状态支承所述平板状板。

即，在该X射线检查装置中，板支承部在试样移动时的X射线的照射时，始终以水平状态来支承平板状板，因此在较长的试样、较大的试样等的情况下，即使一边通过移动机构改变检查部位一边进行X射线照射，检查部位也始终保持为水平状态，从而能够在较宽的范围内进行准确的检查。

第六发明所涉及的X射线检查装置的特征在于，在第一发明所记载的X射线检查装置中，所述试样支承机构具备使带状的所述试样在延伸方向上连续地移动的试样移动机构，所述试样支承机构具备辊部件作为所述支承体，该辊部件能够在使所述试样与该辊部件的外周面的一部分接触的状态下进行旋转，所述X射线源配置在所述辊部件的内侧或外侧，所述X射线检测部相对于与所述辊部件的外周面接触的这部分所述试样而设置在与所述X射线源相反的一侧。

即，在该X射线检查装置中，试样支承机构具备能够在使试样与外周面的一部分接触的状态下进行旋转的辊部件作为支承体，X射线源配置于辊部件的内侧或外侧，X射线检测部相对于与辊部件的外周面接触的这部分试样设置于与X射线源相反的一侧，因此能够一边通过辊部件矫正试样的翘曲、挠曲、起伏一边使带状的试样在延伸方向上连续地移动而连续且准确地进行异物的拍摄。特别是，即使是连续移动的长条的辊状的试样，也能够通过自由辊的辊部件矫正翘曲等而进行异物的连续检查。

第七发明的X射线检查方法的特征在于，具有：所述X射线检查方法包括如下步骤：利用支承体支承具有挠性的膜状的试样的步骤；从X射线源对所述试样照射X射线的步骤；以及通过相对于所述试样设置在与所述X射线源相反的一侧的X射线检测部检测透过了所述试样的所述X射线的步骤，所述支承体能够使所述X射线透过，使所述支承体紧贴于所述试样中的至少配置于所述X射线源与所述X射线检测部之间的部分。

即，在该X射线检查方法中，支承体能够使X射线通过，使支承体紧贴于试样中的至少配置于X射线源与X射线检测部之间的部分，因此能够利用紧贴的支承体来矫正试样的翘曲、挠曲、起伏，从而准确地进行异物的拍摄。

发明效果

根据本发明，起到以下的效果。

即，根据本发明所涉及的X射线检查装置以及X射线检查方法，试样支承机构具备紧贴着试样中的至少配置于X射线源与X射线检测部之间的部分而对该部分进行支承的、能够使X射线透过的支承体，因此能够通过紧贴的支承体来矫正试样的翘曲、挠曲、起伏，从而准确地进行异物的拍摄。

因此，在本发明的X射线检查装置以及X射线检查方法中，即使是容易产生翘曲、挠曲等的试样、例如锂离子电池中的膜状的正极材料部件等，也能够以较高的检测精度检查异物。

附图说明

图1是在本发明的X射线检查装置以及X射线检查方法的第一实施方式中示出X射线检查装置的概要结构图。

图2是在本发明所涉及的X射线检查装置以及X射线检查方法的第二实施方式中示出X射线检查装置的概要结构图。

图3是表示在本发明所涉及的X射线检查装置以及X射线检查方法的第三实施方式中，从侧方观察X射线检查装置的概略结构图。

图4是表示在第三实施方式中从另一端侧观察X射线检查装置的概略结构图。

图5是表示在本发明所涉及的X射线检查装置以及X射线检查方法的第四实施方式中，从侧方观察X射线检查装置的概略结构图。

图6是表示在第四实施方式中从另一端侧观察X射线检查装置的概略结构图。

图7是表示具有正极材料的涂布部和未涂布部的电极部件的试样的俯视图。

图8是表示在本发明所涉及的X射线检查装置以及X射线检查方法的现有例中，在试样产生翘曲、挠曲、起伏的情况下的X射线检查装置的概要结构图。

图9是表示产生了图8所示的翘曲等的电极构件的试样的俯视的图(a)和由以往的X射线检查装置拍摄到的概念性的图像(b)。

标号说明

1、21、31、41…X射线检查装置、2…X射线源、3…X射线检测部、4、24…支承体、14、34…试样支承机构、26…试样移动机构、24…辊部件、35、45…板支承部、S…试样、X1…X射线。

具体实施方式

以下，参照图1对本发明所涉及的X射线检查装置以及X射线检查方法的第一实施方式进行说明。

如图1所示，本实施方式的X射线检查装置1具备：X射线源2，其对试样S照射X射线X1；X射线检测部3，其相对于试样S设置在与X射线源2相反的一侧，检测透过了试样S的X射线X1；以及试样支承机构14，其支承试样S。

上述试样S为具有挠性的膜状，例如，如图7所示，是锂离子二次电池的正极材料部件，其具有基材为锂离子二次电池的正极集电体(例如，铝等)的未涂布部P0和与基材不同的材料为锂离子二次电池的正极材料的涂布部P1。

上述试样支承机构14具备支承体4、该支承体4紧贴着试样S中的至少配置于X射线源2与X射线检测部3之间的部分而对该部分进行支承，并可供X射线X1透过。

上述支承体4是在被试样S紧贴的状态下配置于平面上的平板状板。

另外，本实施方式的支承体4是在夹着试样S的状态下分别配置于试样S的正面和背面的一对平板状板。

如图7所示，切成单元形状后的电极部件即试样S如图1所示，在被一对平板状板即支承体4上下夹着而保持为平板状的状态下，载置于试样台5上而被进行X射线检查。

即，在本实施方式中，利用一对支承体4以夹层状夹着试样S来矫正翘曲等。

这样，通过一对平板状支承体4，通过从上下平面地按压而夹着试样S，来矫正试样S的翘曲、挠曲等。

另外，X射线检测部3的焦点Pt与被一对支承体4夹着而成为平坦的试样S的高度位置一致。

上述支承体4例如由如下材料形成，该材料使得透过作为X射线吸收量多的区域的涂布部P1的X射线X1与透过作为X射线吸收量少的区域的未涂布部P0的X射线X1的强度比比未设置支承体4的状态小。

即，本实施方式的支承体4与上述试样S对应，优选是如下滤波器，该滤波器由与其他能带的X射线X1相比更多地吸收特定能带的X射线X1的材料形成。

例如，在为作为锂离子二次电池的正极材料的涂布部P1的情况下，正极材料是与其他能带(超过12KeV的能带)的X射线X1相比更多地吸收低能带(特别是5keV～12KeV)的X射线X1的材料(例如钴酸锂(LiCoO

上述支承体4例如由CFRP、轻金属、金属箔等形成。

上述X射线源2是能够照射X射线X1的X射线球管，将从球管内的灯丝(阴极)产生的热电子通过施加于灯丝(阴极)与靶(阳极)之间的电压而被加速并与靶的W(钨)、Mo(钼)、Cr(铬)等碰撞而产生的X射线X1作为1次X射线从铍箔等的窗射出。

上述X射线检测部3具备：作为X射线检测部的TDI传感器(省略图示)，其沿着特定的方向具有多列线传感器，像素以矩阵状排列，利用像素检测透过了试样S的X射线X1；以及线传感器运算部(省略图示)，其控制沿着特定的方向的多个像素中的电荷的蓄积和传送。

此外，本实施方式的X射线检查装置1还具备控制上述各部的控制部(省略图示)、显示透射像等信息的显示部(省略图示)、在来自X射线源2的X射线X1的照射中使试样S向特定的方向移动的马达等试样移动机构(省略图示)。

如上所述，本实施方式的试样S是锂离子二次电池所使用的电极部件的片材，但例如也可以是形成为带状的燃料电池的材料、气体扩散层、碳纸、医药品类中所使用的长条的片材状材料等。

需要说明的是，在试样S为锂离子二次电池中使用的电极片等的情况下，混入其中的金属异物X设想为例如Fe、SUS等。

对使用了本实施方式的X射线检查装置1的X射线检查方法进行说明。

本实施方式的X射线检查方法具有：利用支承体4支承具有挠性的膜状的试样S的步骤；从X射线源2对试样S照射X射线X1的步骤；以及利用相对于试样S设置于与X射线源2相反的一侧的X射线检测部3检测透过了试样S的X射线X1的步骤。

上述支承体4能够使X射线X1透过，在利用支承体4支承试样S的步骤中，使支承体4紧贴于试样S的至少配置于X射线源2与X射线检测部3之间的部分。即，利用一对平板状板即支承体4以夹层状态夹着试样S。

在该状态下，通过经由支承体4对试样S照射X射线X1来进行检查，从而利用支承体4防止在检查时膜状的试样S翘曲或挠曲的情况，能够进行准确的X射线检查。

这样，在本实施方式的X射线检查装置1中，试样支承机构14具备与试样S中的至少配置于X射线源2与X射线检测部3之间的部分紧贴而对该部分进行支承、并使X射线X1透过的支承体4，因此能够通过紧贴的支承体4来矫正试样S的翘曲、挠曲、起伏，从而准确地进行异物的拍摄。即，在X射线透射检查工序时，通过利用支承体4按压试样S的翘曲、挠曲、起伏，使X射线源2与X射线检测部3之间的距离稳定，因此测定精度稳定。

另外，支承体4是以被试样S紧贴的状态配置于平面上的平板状板，因此通过平板状板将试样S矫正为平坦，由此，能够准确地进行异物的拍摄。

并且，平板状板(支承体4)以夹着试样S的状态分别配置于试样S的正面和背面，因此一对平板状板(支承体4)以夹层状夹着试样S，由此，能够从试样S的正面以及背面这双方矫正翘曲、挠曲、起伏，能够更准确地进行异物的拍摄。

接着，在以下参照图2至图6对本发明所涉及的X射线检查装置以及X射线检查方法的第二至第四实施方式进行说明。此外，在以下的各实施方式的说明中，对在上述实施方式中说明的相同的结构要素标注相同的附图标记，并省略其说明。

第二实施方式与第一实施方式的不同点在于，在第一实施方式中，在用一对支承体4夹着切成单元形状后的电极部件即试样S而使其成为平板状的状态下将该试样S载置于试样台5并进行X射线检查，相对于此，在第二实施方式的X射线检查装置21中，如图2所示，具备使长条的带状的试样S在延伸方向上连续移动的试样移动机构26。

上述试样移动机构26具备辊部件24作为支承体，该辊部件24能够在使试样S与该辊部件24的外周面的一部分接触的状态下旋转。

X射线源2配置在辊部件24的内侧或外侧，X射线检测部3相对于与辊部件24的外周面接触的这部分试样S设置在与X射线源2相反的一侧。另外，在本实施方式中，在辊部件24的内侧配置有X射线源2。

另外，上述辊部件24也是上述的滤波器。即，辊部件24由与第一实施方式的支承体4相同的材料形成为圆筒状。

另外，试样移动机构26具有例如能够以辊对辊形式使长条的试样S在延伸方向上移动的多个辊、马达等结构，辊部件24被未图示的轴部件等支承为能够旋转。因此，当试样S在延伸方向上移动时，外周面的一部分与试样S紧贴的支承体即辊部件24也相应地一起旋转。

另外，在长条的带状的电极构件中，在对张紧设置于只采用了辊对辊方式的辊之间的电极部件照射X射线来进行检查的情况下，张紧设置于辊之间并延伸的片状的电极部件会因自重而产生挠曲，因此仍然难以准确地拍摄异物。

然而，在第二实施方式的X射线检查装置21中，具备能够在使试样S与外周面的一部分接触的状态下旋转的辊部件24，因此能够矫正试样S的翘曲、挠曲、起伏并且使带状的试样S沿延伸方向连续地移动而连续且准确地进行异物X的拍摄。特别是，即使是连续移动的长条的辊状的试样S，也能够通过自由辊的辊部件24矫正翘曲等并进行异物X的连续检查。

接下来，第三实施方式与第一实施方式的不同点在于，第一实施方式中仅由一对平板状板即支承体4夹着试样S而对其进行支承，与此相对，在第三实施方式的X射线检查装置31中，如图3以及图4所示，试样支承机构34具备使平板状板(支承体4)中的至少配置于X射线源2与X射线检测部3之间的部分成为水平状态而支承平板状板(支承体4)的板支承部35。

即，在第三实施方式的X射线检查装置31中，具备能够使试样S与X射线源2以及X射线检测部3相对移动的移动机构，板支承部35被设定为，在试样S移动时的X射线X1的照射时，始终以上述水平状态来支承平板状板(支承体4)。

板支承部35具有使由一对支承体4夹持的试样S中的至少配置于X射线源2与X射线检测部3之间的部分距X射线源2的距离恒定的功能。

上述板支承部35具备：4个挠曲抑制辊35a，其配置在从X射线源2到X射线检测部3的X射线照射区域的周围；以及4个伸缩轴部件35b，在它们的上部设置有挠曲抑制辊35a。

各伸缩轴部件35b在X射线源2的支承台2a上竖立设置于X射线源2的周围。伸缩轴部件35b例如是活塞部通过液压等从缸部向上方突出而能够伸缩的部件。

上述支承台2a载置在X射线源侧X轴工作台36上，能够通过X射线源侧X轴工作台36向延伸方向M2移动。

另外，X射线检测部3固定于检测部侧X轴工作台38的下表面，能够通过检测部侧X轴工作台38向延伸方向M2移动。另外，X射线源侧X轴工作台36和检测部侧X轴工作台38能够相互联动地使支承台2a和X射线检测部3按照相同的距离移动。

另外，作为使试样S沿其宽度方向M1移动的机构的Y轴工作台(省略图示)沿与X射线源侧X轴工作台36以及检测部侧X轴工作台38正交的方向延伸配置。在该Y轴工作台固定有试样S的试样台(省略图示)，能够通过Y轴工作台使试样S在宽度方向M1上移动。

上述挠曲抑制辊35a在试样S的延伸方向上具有旋转轴并被轴支承为能够旋转。

该试样S与第一实施方式同样地成为上下表面被一对支承体4夹着的夹层状态，但形成得比第一实施方式长。另外，试样S和支承体4的一个端部被端部支承部37固定，另一端部成为开放端。

在利用该X射线检查装置31进行试样S的X射线检查的情况下，首先，在利用端部支承部37将被一对支承体4夹着的试样S的一端部固定的状态下，利用4个挠曲抑制辊35a支承试样S的一端侧下表面。此时，通过4个伸缩轴部件35b，设定一对挠曲抑制辊35a的高度位置，使得因自重而将要挠曲的试样S成为水平。

即，通过板支承部35将从X射线源2的焦点到试样S的工件路径的距离FOD设定为没有挠曲的状态的标准的值。

此外，在未通过板支承部35支承试样S以及支承体4的情况下，试样S较长，因此如图3所示，即使在被支承体4夹持的状态下，试样S也会因自重成为以挠曲量T在另一端侧向下方挠曲的状态S0。

在利用板支承部35支承试样S和支承体4的状态下，如图4所示，一边利用Y轴工作台使试样S与试样台一起沿宽度方向M1移动，一边利用X射线X1进行扫描，由此进行宽度方向M1上的X射线检查。此时，一对挠曲抑制辊35a一边旋转一边支承被支承体4夹着的试样S，由此即使在试样S与X射线源2以及X射线检测部3相对地移动的状态下，也能够在试样S不发生挠曲的情况下进行检查。

并且，如图5所示，利用X射线源侧X轴工作台36和检测部侧X轴工作台38使支承台2a和X射线检测部3沿着试样S的延伸方向M2以固定的距离移动，并且进行试样S的上述宽度方向M1上的X射线检查，由此即使是较长的试样S也能够在抑制挠曲的同时进行X射线检查。

此外，在上述X射线检查装置31中，不仅是较长的试样S，即使是使用了大型基板的试样S也能够抑制因自重引起的翘曲、挠曲。

另外，虽然采用了4个挠曲抑制辊35a和4个伸缩轴部件35b，但也可以由4个以外的数量、例如2个挠曲抑制辊35a和2个伸缩轴部件35b构成板支承部35。

这样，在第三实施方式的X射线检查装置31中，具备使平板状板(支承体4)中的至少配置于X射线源2与X射线检测部3之间的部分成为水平状态而支承平板状板(支承体4)的板支承部35，因此能够通过板支承部35防止紧贴于试样S的平板状板(支承体4)因自重而挠曲。特别是，在试样S以及平板状板(支承体4)为长条的情况下，或者在考虑X射线透过率而设定为较薄的平板状板(支承体4)的情况下，如果仅仅使用平板状板(支承体4)则容易因自重而挠曲，因此通过进一步利用板支承部35进行支承，能够更准确地进行X射线检查。

另外，板支承部35在试样S移动时的X射线X1的照射时，始终以水平状态来支承平板状板(支承体4)，因此在较长的试样S或较大的试样S等的情况下，即使是在通过移动机构改变检查部位的同时进行X射线照射，检查部位也始终会被保持为水平状态，从而能够在较大的范围内进行准确的检查。

接下来，第四实施方式与第三实施方式的不同点在于，在第三实施方式中，是通过板支承部35支承试样S以及支承体4的下表面侧来抑制挠曲的，与此相对，在第四实施方式的X射线检查装置41中，如图5以及图6所示，试样S以及支承体4的上表面侧也通过板支承部45被支承。

即，第四实施方式的板支承部45不仅具备按压于试样S和支承体4的下表面而进行支承的4个挠曲抑制辊35a，还具备与试样S和支承体4的上表面抵接而进行支承的4个翘曲抑制辊45a。

翘曲抑制辊45a的上部固定于检测部侧X轴工作台38或X射线检测部3而垂下。另外，各翘曲抑制辊45a分别配置在所对应的挠曲抑制辊35a的正上方。即，试样S和支承体4被挠曲抑制辊35a和翘曲抑制辊45a从上下夹着。

上述翘曲抑制辊45a与挠曲抑制辊35a同样地，在试样S的延伸方向上具有旋转轴并被轴支承为能够旋转。

在利用该X射线检查装置41进行试样S的X射线检查的情况下，首先利用4个挠曲抑制辊35a支承试样S的下表面，并且利用4个翘曲抑制辊45a支承试样S的上表面。

另外，在不利用翘曲抑制辊45a支承试样S和支承体4的情况下，如图5所示，有时试样S会成为以翘曲量W在另一端侧向上方翘曲的状态S1，但通过利用翘曲抑制辊45a支承试样S和支承体4，能够矫正仅利用支承体4无法矫正的试样S的翘曲。

另外，虽然采用了4个翘曲抑制辊45a，但也可以使用4个以外的数量、例如2个翘曲抑制辊45a来构成板支承部45。

此外，本发明的技术范围并不限定于上述各实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够施加各种变更。