フォーカストピック：FXE。冷却チューブのアップグレードでX線イメージングを次のレベルへ。
2024年2月29日
新しい冷却システムがマイクロフォーカスX線検査に革命をもたらし、速度と解像度の両立という課題をどのように克服するのか、その大きな違いをご確認ください。このフォーカストピック資料では、X線画像とドリフト測定結果を用いて、その違いを明確に示しています。これが非破壊検査の未来です。
出力と解像度のバランス
X線イメージングは、幅広い産業および研究室の用途において非破壊検査を行うための強力な手法です。大きな課題となるのは、特にサブミクロン領域において、高速な検査要件と高解像度の安定性を両立させることです。
電子光学系では、集束されたX線スポットを生成するために大電流が使用されますが、この電流によって相当な熱が発生します。適切な放熱方法がなければ、熱負荷によりX線ビームの不安定性が生じ、画質が低下する可能性があります。特に、経時的なビームのドリフトは、最終的な画像の解像度に大きな影響を与えます。当社では、管球の性能を飛躍的に向上させるFXE 160モジュール用の完全な冷却システムを開発しました。水冷パッドシステムを管球の集束部に装着することで、電子光学系に近い重要な領域から過剰な熱を効率的に除去することが可能です。専用の冷却ユニットとインターフェースキットにより、FXE 160モジュールを高性能なマイクロCT X線源へとアップグレードするために必要なものがすべて揃います。
外部冷却によるX線管性能の最大化
イメージング性能に対する外部冷却のメリットを明確にするため、X線焦点位置の経時変化を測定しました。結果は、それぞれマイクロフォーカスモードにおけるFXE 160 nanoおよびFXE 160 nano CTモジュールを使用して取得したものです。
図1aでは、測定されたすべての時間スケールにおいて、冷却された管と冷却されていない管の違いがひと目でわかります。円のサイズは、対応する時間が経過した後の焦点位置のドリフトの空間的な広がりを示しており、色によって区別されています。冷却された管では、30分のウォームアップ期間後の合計ドリフトがわずか2 µm（ウォームアップ期間を含めると6.5 µm）となり、ドリフトが5分の1に低減されます。これに対し、冷却されていない管の場合、値は30分のウォームアップ後で18 µm（ウォームアップを含めると31 µm）となります。
X線焦点位置のこの安定性向上の価値は、図1bおよび1cに示すテスト画像を比較すると直接確認できます。冷却キットなしで撮影した画像では、2 µmのドットパターン（紫色の矢印）が完全にぼやけています。1 µmの矩形ブロックは、焦点位置の大きな変動により全く見えません（黒色の矢印）。これに対し、冷却された管では、2 µmの微細構造が鮮明に分解され、1 µmの構造が安定している画像が得られます。さらに、10 µm（赤い長方形）のような比較的大きな特徴サイズであっても、構造間のコントラストが大幅に向上しています。
冷却効率の向上によるもう一つのメリットは、稼働時間の延長です。感度の高いコンポーネントを冷却することで、冷却のための運転中断が不要になります。これにより、マイクロフォーカスおよびナノフォーカスの両方の動作モードで、より長時間の作業が可能になります。
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