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微焦點x射線源的制作方法

文檔序號:5916386閱讀:1192來源:國知局
專利名稱:微焦點x射線源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新 型涉及一種微焦點X射線源,可適合用于電子及微電子組裝領(lǐng)域內(nèi)的微焦點X射線精密透視成像檢測設(shè)備。
背景技術(shù)
無損傷檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用,一般采用X射線照射被檢測物,使之透視成像,從而得到被檢測物內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu),實現(xiàn)無損檢測。但現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生X射線的焦點直徑偏大,使分辨能力差,只能檢測毫米級較大物件及結(jié)構(gòu),對微小的內(nèi)部結(jié)構(gòu)很難檢測清。另外,現(xiàn)有技術(shù)采用工頻變壓方式,高壓電源穩(wěn)足性差,影響透視圖像質(zhì)量。在航空、航天、軍用類及工業(yè)類中,需對電子及微電子組裝中的集成電路及各種電子器件進行內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、連接導線微型焊點進行檢測,由于被測物具有高密度、高精細特點,故目前傳統(tǒng)的X射線管根本無法適用于微焦點X射線精密透視成像檢測設(shè)備。

實用新型內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)不足,本實用新型提出了一種微焦點X射線源,可適用于全自動的微焦點X射線精密透視成像檢測設(shè)備中,從而使得全自動檢測設(shè)備能用于高精細檢測的要求,滿足對電子及微電子組裝中的集成電路及各種電子器件進行內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、連接導線微型焊點等特殊高精細檢測要求。本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn),該微焦點X射線源由微焦點X射線管及對應(yīng)電源組成,所述微焦點X射線管為為內(nèi)部真空的圓柱形玻璃管,它由燈絲極(也稱陰極)、 聚焦極和陽極構(gòu)成,所述聚焦極位于陰極與陽極之間,聚焦極置于X真空管內(nèi),其結(jié)構(gòu)設(shè)計成圓形筒狀。所述焦點X射線源電源包括陽極高壓電源、聚焦電源及燈絲電源(即陰極電源),它們分別加載到X射線管中的燈絲極、聚焦極、陽極上。所述陽極高壓電源依次由振蕩調(diào)制電路、升壓電路、倍壓整流電路三級電路順次串接,所述振蕩調(diào)制電路外接輸入電壓為 24V,通過其可變電阻器的調(diào)節(jié),最終倍壓整流電路輸出60 130KV直流高壓。所述聚焦電源由振蕩調(diào)制電路和升壓整流電路兩級電路連接,所述振蕩調(diào)制電路外接輸入電壓為24V, 通過其可變電阻器的調(diào)節(jié),最終升壓整流電路輸出范圍為在400-1000V的可控直流電壓。進一步限定,所述倍壓整流電路,該部分電路連同X射線管一并置于真空環(huán)境。倍壓整流電路和X射線管置于灌滿絕緣油的射線源筒內(nèi),經(jīng)抽真空及密封處理,抽真空后可避免高壓下出現(xiàn)火花。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實用新型采用了微焦點技術(shù),將X射線源的發(fā)射點(焦點) 大大縮小,從傳統(tǒng)的毫米級縮小到10微米級,這使檢測精度提高二個數(shù)量級,即可進行 10微米級精度檢測,滿足了精細檢測的要求。同時,本實用新型采用了高頻高壓電源技術(shù), 提高了高壓電源的穩(wěn)定性,從而提高了X射線的穩(wěn)定性,使透視圖像穩(wěn)定性好。本實用新型在原有檢測水平及功能提高了一大步,這種微焦點X射線源使得全自動的微焦點X射線精密透視成像檢測設(shè)備成為新一代的無損傷檢測設(shè)備,尤其應(yīng)用于電子及微電子產(chǎn)品的檢測和各種精細工業(yè)生產(chǎn)檢測,從而能應(yīng)用于航空、航天的軍用和工業(yè)領(lǐng)域。

圖1為X光射線管結(jié)構(gòu)及工作原理圖。圖2為加載到X光管上的陽極高壓電源、聚焦電源及燈絲電源電路框圖。標記說明10_圓柱形內(nèi)部真空玻璃管,11-燈絲,12-燈絲極,13-電子束,14-聚焦極,15-聚焦后的電子束,16-焦點,17-陽極(即陽極靶),18-X射線。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型技術(shù)方案作進一步描述。本實用新型微焦點X射線源,由微焦點X射線管及對應(yīng)電源組成。如圖1所示的X 光射線管結(jié)構(gòu)及工作原理圖,微焦點X射線管為內(nèi)部真空的圓柱形玻璃管10,它由燈絲極、 聚焦極、陽極構(gòu)成。所述燈絲極12為電子發(fā)射極(也稱陰極),即燈絲11由電子發(fā)射材料組成,當其加熱時,在它與陽極17間加高壓電場就會產(chǎn)生真空電子束,電子束13的電流密度大小取決于燈絲電流的大小,電流越大,熱電子越多,電子束越強,管電流越大,調(diào)節(jié)燈絲電源可以得到不同大小的管電流。在陰極與陽極之間加上一個高電壓(一般在60 130KV之間,且可調(diào)),使燈絲電子束高速沖擊陽極,當電壓達到數(shù)萬以上,高能電子轟擊陽極而產(chǎn)生輻射,其中約百分之一轉(zhuǎn)為X射線,電壓越高,電子能量越高,產(chǎn)生的X射線穿透力越強。電子轟擊而在陽極靶17表面產(chǎn)生X射線的區(qū)域為焦點16 (或焦斑),而根據(jù)光學成像原理,焦點越小,射線透視成象清晰度越高,檢測的分辨率越高,一般X管的焦點直徑在l_5mm,透視成像分辨率能力為毫米級。要獲得高分辨率,必須采用微焦點,即X光管焦點的直徑為微米級(在幾微米到幾十微米間),這樣其分辨率也為微米級。為了要獲得微焦點,本實用新型在陰極與陽極之間加增了一級聚焦極14,其作用是對陰極發(fā)出的電子束進行聚焦,使電子束直徑經(jīng)過聚焦變細,從而使其轟擊陽極的焦點變細,形成微焦點16。所述聚焦極是微焦點X管特有的,聚焦極置于X真空管內(nèi),位置處于陰極與陽極之間,結(jié)構(gòu)設(shè)計成圓形筒狀。當在該極上加上一個負電壓,從而產(chǎn)生一個環(huán)形負電場,電子束在此作用下被聚焦在電場中心,從而使電子束變細,得到聚焦,被聚焦后的電子束轟擊陽極而形成微焦點,從而成為微米級點狀X射線源。所述圓形筒狀結(jié)構(gòu)的聚焦極,其筒形的長度越大,聚焦效果越明顯。同時,聚焦極電壓越高,電場越強,聚焦越明顯,調(diào)節(jié)聚焦極電壓(本實用新型控制范圍為400 — 1000V),可以產(chǎn)生不同強度的電場,得到不同粗細的焦點ο2所述焦點X射線源電源包括陽極高壓電源、聚焦電源及燈絲電源(即陰極電源),它們分別加載到X射線管中的燈絲極、聚焦極、陽極上提供電源。如圖2所示,其中 1)所述陽極高壓電源依次由振蕩調(diào)制電路、升壓電路、倍壓整流電路三級電路順次串接,所述振蕩調(diào)制電路外接輸入電壓為直流MV,通過其可變電阻器的調(diào)節(jié),最終倍壓整流電路輸出60 130KV直流高壓。所述倍壓整流電路,該部分電路連同X射線管一并置于真空環(huán)境。即倍壓整流電路和X射線管置于灌滿絕緣油的射線源筒內(nèi),經(jīng)抽真空及密封處理,可避免高壓下出現(xiàn)火花。工作原理為第一級為振蕩調(diào)制電路,采用高頻振蕩及PWM脈寬調(diào)制開關(guān)工作方式,實現(xiàn)高頻振蕩頻率為40KHz方波;第二級為升壓電路,經(jīng)過升壓得到0. 3 0. 6KV的電壓;第三級為倍壓整流電路,經(jīng)過倍壓可升至60-130KV。所述陽極高壓電源采用上述的電路設(shè)計,由于采用高頻振蕩及PWM脈寬調(diào)制開關(guān)工作方式,并通過升壓和倍壓整流,這種高頻開關(guān)高壓電源比傳統(tǒng)的工頻高壓效率更高,紋波系數(shù)低,穩(wěn)定性更好,增強了 X射線的穩(wěn)定性,使透視圖像穩(wěn)定性好,能適應(yīng)對電子及微電子高精準度極高的檢測要求。2)所述聚焦電源由振蕩調(diào)制電路和升壓整流電路兩級電路連接,所述振蕩調(diào)制電路外接輸入電壓為直流MV,通過其可變電阻器的調(diào)節(jié),最終升壓整流電路輸出范圍在 400-1000V的直流電壓。由于小電流,采用振蕩、升壓、穩(wěn)壓技術(shù),可得高質(zhì)量的電源。3)所述燈絲電源(即陰極電源),為一般降壓電路,外接輸入電壓為MV,調(diào)節(jié)其中的可變電阻器,輸出范圍2—2. 5V電壓。上述振蕩調(diào)制電路、升壓電路、倍壓整流電路、升壓整流電路、降壓電路,它們具體電路結(jié)構(gòu)都采用現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)電路設(shè)計,本實用新型不作贅述。X射線源經(jīng)過被檢測物后,形成透穿,到達影像增強器,該影像增強器的作用是將透射后的X光還原成可見光,再被CXD攝像獲得,經(jīng)圖像采集系統(tǒng)在計算機上形成透視圖像。
權(quán)利要求1.一種微焦點X射線源,其特征在于,由微焦點X射線管及對應(yīng)電源組成,所述微焦點X射線管為內(nèi)部真空的圓柱形玻璃管,由燈絲極、聚焦極和陽極構(gòu)成,所述聚焦極位于陰極與陽極之間,聚焦極置于X真空管內(nèi),其結(jié)構(gòu)設(shè)計成圓形筒狀;所述焦點X射線源電源包括陽極高壓電源、聚焦電源及燈絲電源,它們分別加載到X射線管中的燈絲極、聚焦極、 陽極上,所述陽極高壓電源依次由振蕩調(diào)制電路、升壓電路、倍壓整流電路三級電路順次串接,所述振蕩調(diào)制電路外接輸入電壓為直流MV,通過其可變電阻器的調(diào)節(jié),最終倍壓整流電路輸出60 130KV直流高壓,所述聚焦電源由振蕩調(diào)制電路和升壓整流電路兩級電路連接,所述振蕩調(diào)制電路外接輸入電壓為直流MV,通過其可變電阻器的調(diào)節(jié),最終升壓整流電路輸出范圍在400--1000V的直流電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的微焦點X射線源,其特征在于,所述倍壓整流電路,該部分電路連同X射線管一并置于真空環(huán)境,倍壓整流電路和X射線管油封處理。
專利摘要一種微焦點X射線源,其特征在于,由微焦點X射線管及對應(yīng)電源組成,所述微焦點X射線管由燈絲極、聚焦極和陽極構(gòu)成,所述聚焦極位于陰極與陽極之間,聚焦極置于X真空管內(nèi),其結(jié)構(gòu)設(shè)計成圓形筒狀;所述焦點X射線源電源包括陽極高壓電源、聚焦電源及燈絲電源,它們分別加載到X射線管中的燈絲極、聚焦極、陽極上,所述陽極高壓電源依次由振蕩調(diào)制電路、升壓電路、倍壓整流電路三級電路順次串接,所述聚焦電源由振蕩調(diào)制電路和升壓整流電路兩級電路連接。本實用新型將X射線源的發(fā)射點(焦點)大大縮小,從傳統(tǒng)的毫米級縮小到10微米級,滿足了精細檢測的要求。采用了高頻高壓電源技術(shù),提高了高壓電源的穩(wěn)定性,從而提高了X射線的穩(wěn)定性,使透視圖像穩(wěn)定性好。
文檔編號G01N23/04GK202126987SQ20112020570
公開日2012年1月25日 申請日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者孫嘉德, 孫珂, 趙越堂 申請人:上?,F(xiàn)代科技發(fā)展有限公司
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