一種cl系統(tǒng)的掃描裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于計(jì)算機(jī)斷層掃描成像CL系統(tǒng)的掃描裝置。所述掃描裝置包括：支架、機(jī)械臂、X射線源、探測(cè)器、承載架、載物臺(tái)；所述機(jī)械臂通過(guò)樞接軸與所述支架樞接，所述X射線源和所述探測(cè)器分別安裝于所述機(jī)械臂的第一、第二安裝座；所述承載架固定安裝于所述支架上，所述載物臺(tái)安裝于所述承載架上，所述載物臺(tái)上具有樣本固定位置，所述承載架及所述載物臺(tái)位于所述機(jī)械臂的第一安裝座和第二安裝座之間；相對(duì)于所述支架，所述機(jī)械臂能定位于多個(gè)角度上，且所述X射線源與所述探測(cè)器及承載架保持對(duì)齊，掃描時(shí)所述機(jī)械臂擺動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)多種模式下的檢測(cè)方式。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種CL系統(tǒng)的掃描裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種X射線成像檢測(cè)裝置，尤其涉及一種基于計(jì)算機(jī)斷層掃描成像CL系統(tǒng)的掃描裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描成像技術(shù)(CT-computed tomography)是一種有效的檢測(cè)物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)三維結(jié)構(gòu)信息的無(wú)損檢測(cè)方法，在工業(yè)、醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，其掃描對(duì)象在三維方向上尺度相近。在掃描長(zhǎng)寬遠(yuǎn)大于厚度的板狀構(gòu)件，如掃描多層印刷電路板、微機(jī)電器件以及古生物化石時(shí)，CT的成像效果并不令人滿意。近年來(lái)，X射線計(jì)算機(jī)分層掃描成像技術(shù)的研究和發(fā)展令人矚目，其特點(diǎn)在于，掃描的對(duì)象是平板狀的物體，X射線只在厚度方向穿透物體。典型的CL系統(tǒng)主要包括三部分:x射線源、探測(cè)器及載物臺(tái)。
[0003]CL技術(shù)本質(zhì)上是一種非同軸掃描的有限角度投影的CT技術(shù)，專(zhuān)門(mén)用于板狀構(gòu)件檢測(cè)的技術(shù)，它屬于非精確重建，通過(guò)對(duì)構(gòu)件的不完全掃描，實(shí)現(xiàn)對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)及缺陷的層析檢測(cè)，可解決常規(guī)CT掃描方式無(wú)法對(duì)板狀構(gòu)件進(jìn)行斷層掃描的問(wèn)題。由于長(zhǎng)軸方向穿透厚度大，透視圖像的對(duì)比度靈敏度降低，使得板狀構(gòu)件進(jìn)行斷層掃描對(duì)于常規(guī)CT掃描變得十分困難甚至因無(wú)法穿透而無(wú)法實(shí)現(xiàn)。而采用非同軸方式掃描時(shí)，射線沿與板狀樣本平面法線成一定角度的方向穿過(guò)，以板狀構(gòu)件平面法線方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)樣本，從多個(gè)角度對(duì)樣本進(jìn)行掃描時(shí)，射線穿過(guò)樣品的厚度相差不大，通過(guò)調(diào)節(jié)射線能量，可以獲得較好的對(duì)比度靈敏度。在電子器件研發(fā)領(lǐng)域、古生物學(xué)與復(fù)合材料研究等領(lǐng)域?qū)τ贑L技術(shù)的需求十分迫切。
[0004]隨著數(shù)字探測(cè)器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代CL系統(tǒng)以傳統(tǒng)分層成像技術(shù)及CT技術(shù)等為基礎(chǔ)，迅速發(fā)展取代了傳統(tǒng)的分層成像系統(tǒng)。通過(guò)數(shù)字探測(cè)器存儲(chǔ)各個(gè)角度下的投影數(shù)據(jù)，再利用修改的CT圖像重建算法對(duì)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最終得到物體的斷層圖像。一種常見(jiàn)的CL系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。掃描過(guò)程中物體以樣本法線為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)掃描得到一系列的數(shù)字投影圖。與傳統(tǒng)方法相比，現(xiàn)代CL技術(shù)成像的分辨率更高，成像效果更好。圖1所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)雖然成功的完成了 CL掃描系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了顯微級(jí)掃描，但仍有很大的改進(jìn)空間，首先視野有限是限制其掃描自由度的一大問(wèn)題，而單側(cè)固定式載物臺(tái)固定樣本不便也是一則，質(zhì)量較大物體在重力影響下垂而無(wú)法重建，樣品的傾斜角不方便調(diào)整以及掃描方式單一等。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型提供一種基于計(jì)算機(jī)斷層掃描成像CL系統(tǒng)的掃描裝置，目的在于能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用計(jì)算機(jī)層析成像技術(shù)對(duì)板狀樣本的掃描，即在非同軸條件下完成投影數(shù)據(jù)采集，從而重建板狀樣本斷層圖像，以及常規(guī)CT采用的同軸掃描方式無(wú)法對(duì)板狀樣本進(jìn)行三維層析掃描的問(wèn)題，完成微米級(jí)分辨率下對(duì)板狀構(gòu)件的質(zhì)量信息與空間結(jié)構(gòu)信息重建。
[0006]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種基于計(jì)算機(jī)斷層掃描成像CL系統(tǒng)的掃描裝置，一種基于計(jì)算機(jī)斷層掃描成像CL系統(tǒng)的掃描裝置，所述掃描裝置包括:支架、機(jī)械臂、X射線源、探測(cè)器、承載架、載物臺(tái)；所述機(jī)械臂具有樞接軸、第一安裝座和第二安裝座，所述機(jī)械臂通過(guò)所述樞接軸與所述支架樞接，所述第一安裝座和第二安裝座分別位于所述樞接軸的兩側(cè)；所述X射線源安裝于所述機(jī)械臂的第一安裝座，所述探測(cè)器安裝于所述機(jī)械臂的第二安裝座，所述探測(cè)器與所述X射線源對(duì)齊；所述承載架固定安裝于所述支架上，所述載物臺(tái)安裝于所述承載架上，所述載物臺(tái)上具有樣本固定位置，所述承載架及所述載物臺(tái)位于所述機(jī)械臂的第一安裝座和第二安裝座之間；相對(duì)于所述支架，所述機(jī)械臂能定位于多個(gè)角度上；且所述X射線源與所述探測(cè)器及承載架保持對(duì)齊，通過(guò)機(jī)械臂擺動(dòng)可實(shí)現(xiàn)多角度掃描樣本，并且掃描開(kāi)始前不需要校正。
[0007]基于上述構(gòu)思，所述承載架上具有對(duì)齊水平面的安裝面，所述載物臺(tái)安裝于所述安裝面，所述載物臺(tái)上的樣本固定位置也對(duì)齊水平面，樣本的水平放置，重力作用下樣本無(wú)需固定。
[0008]基于上述構(gòu)思，所述承載架與所述載物臺(tái)之間安裝有一轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述載物臺(tái)繞所述承載架中心垂線轉(zhuǎn)動(dòng)；所述載物臺(tái)具有水平位移機(jī)構(gòu)。
[0009]基于上述構(gòu)思，所述機(jī)械臂與所述支架之間安裝有角度驅(qū)動(dòng)裝置，所述角度驅(qū)動(dòng)裝置安裝于所述機(jī)械臂或支架，所述角度驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述機(jī)械臂調(diào)整角度。
[0010]基于上述構(gòu)思，所述水平位移機(jī)構(gòu)包括X位移板和Y位移板，所述X位移板和Y位移板疊置連接，其中位于底側(cè)的位移板與所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，其中位于上側(cè)的位移板頂面為所述樣本固定位置；所述X位移板或Y位移板均包括:連接板、動(dòng)力裝置及導(dǎo)軌，所述動(dòng)力裝置及導(dǎo)軌位于所述連接板與下部部件之間，所述動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)所述連接板沿所述導(dǎo)軌相對(duì)于下部部件進(jìn)行X或Y方向位移，載物臺(tái)的二維運(yùn)動(dòng)，可以通過(guò)多次掃描補(bǔ)償視野，實(shí)現(xiàn)對(duì)大型樣本的掃描，固定于載物臺(tái)上樣本位置調(diào)整可在控制端簡(jiǎn)易實(shí)現(xiàn)。
[0011]基于上述構(gòu)思，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括環(huán)形轉(zhuǎn)座、動(dòng)力裝置和導(dǎo)軌，所述動(dòng)力裝置和導(dǎo)軌位于所述環(huán)形轉(zhuǎn)座與所述承載架之間，所述導(dǎo)軌導(dǎo)引所述環(huán)形轉(zhuǎn)座相對(duì)所述承載架進(jìn)行同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)所述環(huán)形轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)動(dòng)，所述水平位移機(jī)構(gòu)安裝于所述環(huán)形轉(zhuǎn)座之上。
[0012]基于上述構(gòu)思，所述機(jī)械臂的轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸心線穿過(guò)所述樣本固定位置。
[0013]基于上述構(gòu)思，所述機(jī)械臂結(jié)構(gòu)為矩形中空結(jié)構(gòu)臂或放倒的U形結(jié)構(gòu)臂結(jié)構(gòu)，所述第一安裝座和第二安裝座均設(shè)有滑軌，所述探測(cè)器和所述X射線源分別通過(guò)所述滑軌可滑動(dòng)地安裝于所述第一安裝座和第二安裝座，從而可以改變掃描放大比，可以實(shí)現(xiàn)高分辨率下的顯微級(jí)別掃描，也可實(shí)現(xiàn)低分辨率的全局掃描。
[0014]基于上述構(gòu)思，所述承載架整體呈U形，具有水平安裝面、中部環(huán)形臺(tái)和兩端的固定臂，所述環(huán)形臺(tái)為空心結(jié)構(gòu)，位于所述安裝面中部，所述固定臂頂部具有與所述支架連接的連接軸，所述連接軸與所述機(jī)械臂的樞轉(zhuǎn)軸軸心線重合。
[0015]基于上述構(gòu)思，所述支架內(nèi)部形成一操作空間，所述承載架位于所述操作空間，所述機(jī)械臂至少一端在所述操作空間內(nèi)調(diào)整；所述支架在所述操作空間兩側(cè)設(shè)置有第一支點(diǎn)及第二支點(diǎn)；所述承載架兩端分別定位于所述第一支點(diǎn)、第二支點(diǎn)；所述機(jī)械臂的樞轉(zhuǎn)軸與所述第一支點(diǎn)及第二支點(diǎn)其中至少一個(gè)支點(diǎn)重合。
[0016]綜上所述，本實(shí)用新型提供一種基于計(jì)算機(jī)斷層掃描成像CL系統(tǒng)的掃描裝置，有效得解決了計(jì)算機(jī)層析成像技術(shù)對(duì)板狀樣本的掃描，即在非同軸條件下完成投影數(shù)據(jù)采集，從而重建板狀樣本斷層圖像；解決了常規(guī)CT采用的同軸掃描方式無(wú)法對(duì)板狀樣本進(jìn)行三維層析掃描的問(wèn)題，完成微米級(jí)分辨率下對(duì)板狀構(gòu)件的質(zhì)量信息與空間結(jié)構(gòu)信息重建；此外本實(shí)用新型對(duì)于CL掃描方式下未來(lái)的新掃描方式有較強(qiáng)的適應(yīng)性，可供調(diào)節(jié)的掃描條件包括放大比，掃描角度，樣品位置等，系統(tǒng)更為靈活多變。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為現(xiàn)有技術(shù)計(jì)算機(jī)斷層掃描成像CL系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本實(shí)用新型計(jì)算機(jī)斷層掃描成像CL系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成示意圖。
[0019]圖3為本實(shí)用新型計(jì)算機(jī)斷層掃描成像CL系統(tǒng)部件對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖。
[0020]圖4為本實(shí)用新型計(jì)算機(jī)斷層掃描成像CL系統(tǒng)簡(jiǎn)易空間示意圖。
[0021]圖5為本實(shí)用新型計(jì)算機(jī)斷層掃描成像CL系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]體現(xiàn)本實(shí)用新型特征與優(yōu)點(diǎn)的典型實(shí)施例將在以下的說(shuō)明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本實(shí)用新型能夠在不同的實(shí)施例上具有各種的變化，其皆不脫離本實(shí)用新型的范圍，且其中的說(shuō)明及圖示在本質(zhì)上是當(dāng)作說(shuō)明之用，而非用以限制本實(shí)用新型。
[0023]參照?qǐng)D2、圖3所示:本實(shí)用新型實(shí)施例提供的CL系統(tǒng)的掃描裝置至少包括一個(gè)支架I (圖2中未示出)、一個(gè)機(jī)械臂2、一個(gè)X射線源3、一個(gè)探測(cè)器4、一個(gè)承載架5及一個(gè)載物臺(tái)6。
[0024]機(jī)械臂2具有底部的第一安裝座和上端的第二安裝座，機(jī)械臂2可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于支架1，第一安裝座和第二安裝座分別位于機(jī)械臂樞接軸心的兩側(cè)；x射線源3安裝于機(jī)械臂2底端的第一安裝座，通過(guò)滑塊固定于軌道上，X射線源3可沿機(jī)械臂2向上發(fā)射X射線。射線中心射束對(duì)準(zhǔn)載物臺(tái)6旋轉(zhuǎn)中心，X射線源3為了調(diào)節(jié)放大比，可在滑塊上沿機(jī)械臂2長(zhǎng)度方向上下滑動(dòng)。
[0025]探測(cè)器4安裝于機(jī)械臂2的上端第二安裝座，探測(cè)器4與X射線源3對(duì)齊；探測(cè)器4通過(guò)滑塊和滑軌固定于第二安裝座，滑軌順機(jī)械臂2長(zhǎng)度方向安裝，探測(cè)器4可沿滑軌滑動(dòng)，X射線中心射束穿過(guò)載物臺(tái)6中心對(duì)準(zhǔn)探測(cè)器4中心，中心射束與探測(cè)器4平面保持垂直，滑塊帶動(dòng)探測(cè)器可調(diào)節(jié)投影分辨率。如圖3所示掃描過(guò)程中，掃描過(guò)程中保證X射線源3-載物臺(tái)6中心-探測(cè)器4三點(diǎn)一線。
[0026]承載架5固定安裝于支架I上,承載架5中部是一個(gè)中空轉(zhuǎn)臺(tái),載物臺(tái)6安裝于承載架5上，承載架5與載物臺(tái)6之間可安裝有一轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)載物臺(tái)6繞承載架5中心垂線轉(zhuǎn)動(dòng)，使樣本以自身法線為中軸自傳，實(shí)現(xiàn)掃描所需投影的目的。載物臺(tái)6上具有樣本固定位置，載物臺(tái)6能帶動(dòng)樣本在二維平面上移動(dòng)，將樣本中最關(guān)注的部分移動(dòng)至視野中心，承載架5及載物臺(tái)6位于機(jī)械臂2的第一安裝座和第二安裝座之間。
[0027]相對(duì)于支架，機(jī)械臂能定位于多個(gè)角度上；且X射線源與探測(cè)器及承載架保持對(duì)齊。如此配合可實(shí)現(xiàn)對(duì)大型樣本的高分辨率掃描。
[0028]現(xiàn)建立如圖4空間簡(jiǎn)述該系統(tǒng)掃描裝置掃描原理:由X射線源3發(fā)射的錐束相對(duì)于樣本保持一定角度傾斜入射；x射線源3于探測(cè)器4都保持靜止，樣本以其中心法線為轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，做周向旋轉(zhuǎn)進(jìn)行掃描。掃描形成的投影數(shù)據(jù)能獲得的垂直于構(gòu)件方向和平行于構(gòu)件方向的質(zhì)量信息，投影信息經(jīng)過(guò)重建后可完成構(gòu)建被掃描區(qū)域的數(shù)字?jǐn)鄬訄D像。
[0029]本系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)掃描過(guò)程如下:
[0030]1.根據(jù)掃描所需的角度，調(diào)節(jié)機(jī)械臂2與水平面呈角度Φ，由于載物臺(tái)6保持水平，因而可以保證掃描時(shí)射線與樣本角度為Φ ;
[0031]2.根據(jù)樣本分辨率需求，調(diào)節(jié)放大比，即X射線源3與探測(cè)器4在滑塊帶動(dòng)下運(yùn)動(dòng)到成相應(yīng)比例的位置，對(duì)掃描錐束錐角或計(jì)數(shù)水平有特殊要求的情況，可在相應(yīng)的放大比條件下拉近或推遠(yuǎn)探測(cè)器4及X射線源3 ；
[0032]3 ;將樣本掃描重點(diǎn)通過(guò)載物臺(tái)6微調(diào)移動(dòng)至載物架5的中空轉(zhuǎn)臺(tái)中心；開(kāi)始掃描時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)載物臺(tái)6承載的樣本進(jìn)行以樣本法線為中心線的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從O度到360度采集所需的投影數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)投影數(shù)據(jù)應(yīng)用合理的算法進(jìn)行重建得到物體的斷層圖像。
[0033]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型圖5所示的具體實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如下:
[0034]如圖5所示，實(shí)施例中支架I內(nèi)部形成一操作空間11，機(jī)械臂2的底端可在操作空間11中轉(zhuǎn)動(dòng)，操作空間11的兩側(cè)分別為第一支撐豎板12及第二支撐豎板13，底部為一支撐橫板14 ;支撐橫板14的兩端分別與第一支撐豎板12及第二支撐豎板13的底端相連接，支架I整體結(jié)構(gòu)為一個(gè)類(lèi)U形的結(jié)構(gòu)。第一支撐豎板12及第二支撐豎板13的頂端分別形成一第一支點(diǎn)121及一第二支點(diǎn)131，并且第一支點(diǎn)121及支點(diǎn)131分別位于操作空間11的兩側(cè)，以便于支撐承載架5，支架I用途主要為支撐作用。支架I的具體形態(tài)僅作說(shuō)明用途，并非限制為該結(jié)構(gòu)形狀。
[0035]機(jī)械臂2可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于與支架I的第一支點(diǎn)121上；機(jī)械臂2與支架I之間最好安裝有角度驅(qū)動(dòng)裝置21，角度驅(qū)動(dòng)裝置21安裝于機(jī)械臂2或支架I上，角度驅(qū)動(dòng)裝置21能驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂2調(diào)整角度，本實(shí)施例中角度驅(qū)動(dòng)裝置21由伺服電機(jī)提供精確驅(qū)動(dòng)控制，可通過(guò)齒輪或傳動(dòng)帶帶動(dòng)機(jī)械臂2轉(zhuǎn)動(dòng)，或?qū)⑺欧姍C(jī)直接與機(jī)械臂2同軸相連。當(dāng)然，也有可能不使用伺服電機(jī)帶動(dòng)的角度驅(qū)動(dòng)裝置21，比如增加一機(jī)械臂2定位裝置(比如齒輪式剎車(chē)機(jī)構(gòu))，只要能選擇性地將機(jī)械臂2固定在需要的角度即可，可例如以手動(dòng)的方式驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂2進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)到需要的角度，然后由定位裝置固定，也能簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)。機(jī)械臂2結(jié)構(gòu)可為矩形中空結(jié)構(gòu)臂或放倒的U形結(jié)構(gòu)臂結(jié)構(gòu)，中部留空，以防止與承載架5和載物臺(tái)6發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，機(jī)械臂2具有中的U形架體和底端的第一安裝座22和一上端的第二安裝座23，三部分可焊接而成，材質(zhì)可為鋼性好的金屬材質(zhì)，比如高碳鋼、鋁鈦合金(輕質(zhì)還能節(jié)能，減少磨損造成的誤差)。這兩個(gè)安裝座如圖所示可為三角框架結(jié)構(gòu)，具有一個(gè)順機(jī)械臂2長(zhǎng)度方向的安裝臂，在該安裝臂上可供安裝滑軌。第一安裝座22和第二安裝座23分別位于機(jī)械臂2的樞接軸心的兩側(cè)，第一安裝座22和第二安裝座23分別具有第一導(dǎo)軌221及第二導(dǎo)軌231 ;探測(cè)器4以后部機(jī)體可滑動(dòng)的安裝于第一導(dǎo)軌221上，X射線源3通過(guò)一射線源架可滑動(dòng)的安裝于第二導(dǎo)軌231上，并且所探測(cè)4與X射線源始終為對(duì)齊狀態(tài)。
[0036]如圖2至5所示，承載架5固定安裝于支架I上，承載架5整體呈U形，具有水平安裝面51、位于中水平安裝面51中部的環(huán)形臺(tái)52(也就是中空轉(zhuǎn)臺(tái))和兩端向上延伸的固定臂53，環(huán)形臺(tái)52為空心結(jié)構(gòu)，固定臂53頂部具有與支架連接的連接軸54，連接軸54與機(jī)械臂2的樞轉(zhuǎn)軸軸心線重合，連接軸54的其中之一與機(jī)械臂2的樞接軸可為套筒軸結(jié)構(gòu)，通過(guò)軸承連接在這一側(cè)連接軸54上,也能以其它連接方式穿過(guò)機(jī)械臂2的樞接軸固定于第一支點(diǎn)121上。
[0037]環(huán)形臺(tái)52包括環(huán)形轉(zhuǎn)座521、動(dòng)力裝置522和導(dǎo)軌，動(dòng)力裝置522和導(dǎo)軌位于環(huán)形轉(zhuǎn)座521與承載架5之間，導(dǎo)軌導(dǎo)引環(huán)形轉(zhuǎn)座521相對(duì)承載架5進(jìn)行同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)力裝置522驅(qū)動(dòng)環(huán)形轉(zhuǎn)座521轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)力裝置522包括但不限于馬達(dá)、電機(jī)等。且載物臺(tái)6固定于環(huán)形轉(zhuǎn)座521之上，以便該載物臺(tái)6可被環(huán)形轉(zhuǎn)座521帶動(dòng)而自轉(zhuǎn)。
[0038]如圖2至5所示，載物臺(tái)6安裝于承載架5上，載物臺(tái)6上具有可替換載物板61，載物板材質(zhì)為對(duì)X射線吸收較小的碳纖維板，針對(duì)分辨要求較高的樣本可替換為有機(jī)玻璃板；載物板61對(duì)齊水平面且上述機(jī)械臂2的轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸心線穿過(guò)載物板61所在水平面；承載架5及載物臺(tái)6位于機(jī)械臂2的第一安裝座22和第二安裝座23之間。
[0039]載物臺(tái)6包括X位移板62及Y位移板63，X位移板在環(huán)形轉(zhuǎn)座521之間設(shè)置安裝有動(dòng)力裝置64及導(dǎo)軌65，X位移板62通過(guò)動(dòng)力裝置64和導(dǎo)軌65沿環(huán)形轉(zhuǎn)座521進(jìn)行X方向位移。Y位移板63的上表面為樣本固定位置61, Y位移板63的和X位移板62之間安裝動(dòng)力裝置64及導(dǎo)軌65，Y位移板63通過(guò)動(dòng)力裝置64和導(dǎo)軌65沿X位移板62進(jìn)行Y方向位移；本實(shí)施例動(dòng)力裝置64為絲桿與驅(qū)動(dòng)電機(jī)，動(dòng)力裝置64還可以是液壓缸或者電機(jī)帶動(dòng)的齒輪齒條機(jī)構(gòu)等。
[0040]本系統(tǒng)的掃描裝置除了完成經(jīng)典的CL掃描方式之外還可以實(shí)施其它的掃描成像方式。例如:在載物臺(tái)不轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，開(kāi)始采集投影數(shù)據(jù)后機(jī)械臂隨Φ角變化轉(zhuǎn)過(guò)一定角度后得到掃描的投影圖像，根據(jù)相應(yīng)可行的重建算法便能得到物體斷層成像結(jié)果；
[0041]或在φ角在一定范圍內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)變化的情況下，轉(zhuǎn)臺(tái)保持自轉(zhuǎn)情況下得到掃描投影圖像，根據(jù)Φ角變化軌跡使用相應(yīng)重建算法得到物體的斷層圖像；
[0042]在轉(zhuǎn)臺(tái)不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，機(jī)械臂從0-360度多周旋轉(zhuǎn)可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)CT的掃描形式；
[0043]針對(duì)樣本所需分辨率較大而視野不足的情況，可將樣本按照所需分辨水平下，視野大小分割成多個(gè)緊密靠近并有小部分重疊的分塊，針對(duì)每個(gè)分塊進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)模式掃描，再以低分辨率大視野情況下掃描的投影結(jié)果作為參照，將重建所得層析圖像按照分塊拼接成完整的樣本圖像。
[0044]與傳統(tǒng)技術(shù)相比本CL系統(tǒng)的掃描裝置設(shè)計(jì)有以下幾點(diǎn)改進(jìn):
[0045]1.載物臺(tái)水平放置，重力作用下樣本無(wú)需固定，且樣本位置調(diào)整可在控制端簡(jiǎn)易實(shí)現(xiàn)；
[0046]2.依靠機(jī)械臂剛性和機(jī)械可靠性保證X射線-載物臺(tái)中心-探測(cè)器三點(diǎn)一線，系統(tǒng)組建以及掃描開(kāi)始前不需要校正；
[0047]3.載物臺(tái)能實(shí)現(xiàn)二維運(yùn)動(dòng)，可以通過(guò)多次掃描補(bǔ)償視野，實(shí)現(xiàn)對(duì)大型樣本的掃描;
[0048]4.X射線源以及探測(cè)器可以自由調(diào)整位置，從而可以改變掃描放大比，可以實(shí)現(xiàn)高分辨率下的顯微級(jí)別掃描，也可實(shí)現(xiàn)低分辨率的全局掃描；
[0049]5.本系統(tǒng)掃描形式靈活多變，通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)、載物臺(tái)以及機(jī)械臂的擺動(dòng)可簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜掃描要求，給未曾實(shí)踐過(guò)的掃描方式留下了許多探究空間。
[0050]雖然已參照幾個(gè)典型實(shí)施例描述了本實(shí)用新型，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語(yǔ)是說(shuō)明和示例性、而非限制性的術(shù)語(yǔ)。由于本實(shí)用新型能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離實(shí)用新型的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋?zhuān)虼寺淙霗?quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種基于計(jì)算機(jī)斷層掃描成像CL系統(tǒng)的掃描裝置，所述掃描裝置包括:支架、機(jī)械臂、X射線源、探測(cè)器、承載架及載物臺(tái)；其特征在于， 所述機(jī)械臂第一安裝座和第二安裝座，所述機(jī)械臂可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝于所述支架，所述第一安裝座和第二安裝座分別位于所述機(jī)械臂樞接軸心的兩側(cè)； 所述X射線源安裝于所述機(jī)械臂的第一安裝座，所述探測(cè)器安裝于所述機(jī)械臂的第二安裝座，所述探測(cè)器與所述X射線源對(duì)齊； 所述承載架固定安裝于所述支架上，所述載物臺(tái)安裝于所述承載架上，所述載物臺(tái)上具有樣本固定位置，所述承載架及所述載物臺(tái)安裝固定于所述機(jī)械臂的第一安裝座和第二安裝座之間； 相對(duì)于所述支架，所述機(jī)械臂能定位于多個(gè)角度上；且所述X射線源與所述探測(cè)器及承載架保持對(duì)齊。
2.如權(quán)利要求1所述計(jì)算機(jī)斷層掃描成像CL系統(tǒng)的掃描裝置，其特征在于，所述承載架上具有對(duì)齊水平面的安裝面，所述載物臺(tái)安裝于所述安裝面，所述載物臺(tái)上的樣本固定位置也對(duì)齊水平面。
3.如權(quán)利要求2所述計(jì)算機(jī)斷層掃描成像CL系統(tǒng)的掃描裝置，其特征在于，所述承載架與所述載物臺(tái)之間安裝有一轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述載物臺(tái)繞所述承載架中心垂線轉(zhuǎn)動(dòng)；所述載物臺(tái)具有水平位移機(jī)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述計(jì)算機(jī)斷層掃描成像CL系統(tǒng)的掃描裝置，其特征在于，所述機(jī)械臂與所述支架之間安裝有角度驅(qū)動(dòng)裝置，所述角度驅(qū)動(dòng)裝置安裝于所述機(jī)械臂或支架，所述角度驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述機(jī)械臂調(diào)整角度。
5.如權(quán)利要求3所述計(jì)算機(jī)斷層掃描成像CL系統(tǒng)的掃描裝置，其特征在于，所述水平位移機(jī)構(gòu)包括X位移板和Y位移板，所述X位移板和Y位移板疊置連接，其中位于底側(cè)的位移板與所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，其中位于上側(cè)的位移板頂面為所述樣本固定位置；所述X位移板或Y位移板均包括:連接板、動(dòng)力裝置及導(dǎo)軌，所述動(dòng)力裝置及導(dǎo)軌位于所述連接板與下部部件之間，所述動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)所述連接板沿所述導(dǎo)軌相對(duì)于下部部件進(jìn)行X或Y方向位移。
6.如權(quán)利要求3所述計(jì)算機(jī)斷層掃描成像CL系統(tǒng)的掃描裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括環(huán)形轉(zhuǎn)座、動(dòng)力裝置和導(dǎo)軌，所述動(dòng)力裝置和導(dǎo)軌位于所述環(huán)形轉(zhuǎn)座與所述承載架之間，所述導(dǎo)軌導(dǎo)引所述環(huán)形轉(zhuǎn)座相對(duì)所述承載架進(jìn)行同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)所述環(huán)形轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)動(dòng)，所述水平位移機(jī)構(gòu)安裝于所述環(huán)形轉(zhuǎn)座之上。
7.如權(quán)利要求1所述計(jì)算機(jī)斷層掃描成像CL系統(tǒng)的掃描裝置，其特征在于，所述機(jī)械臂的轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸心線穿過(guò)所述樣本固定位置。
8.如權(quán)利要求1所述計(jì)算機(jī)斷層掃描成像CL系統(tǒng)的掃描裝置，其特征在于，所述機(jī)械臂結(jié)構(gòu)為矩形中空結(jié)構(gòu)臂或放倒的U形結(jié)構(gòu)臂結(jié)構(gòu)，所述第一安裝座和第二安裝座均設(shè)有滑軌，所述探測(cè)器和所述X射線源分別通過(guò)所述滑軌可滑動(dòng)地安裝于所述第一安裝座和第二安裝座。
9.如權(quán)利要求3所述的計(jì)算機(jī)斷層掃描成像CL系統(tǒng)的掃描裝置，其特征在于，所述承載架整體呈U形，具有水平安裝面、中部環(huán)形臺(tái)和兩端的固定臂，所述環(huán)形臺(tái)為空心結(jié)構(gòu)，位于所述安裝面中部，所述固定臂頂部具有與所述支架連接的連接軸，所述連接軸與所述機(jī)械臂的樞轉(zhuǎn)軸軸心線重合。
10.如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述計(jì)算機(jī)斷層掃描成像CL系統(tǒng)的掃描裝置，其特征在于，所述支架內(nèi)部形成一操作空間，所述承載架位于所述操作空間，所述機(jī)械臂至少一端在所述操作空間內(nèi)調(diào)整；所述支架在所述操作空間兩側(cè)設(shè)置有第一支點(diǎn)及第二支點(diǎn)；所述承載架兩端分別定位于所述第一支點(diǎn)、第二支點(diǎn)；所述機(jī)械臂的樞轉(zhuǎn)軸與所述第一支點(diǎn)及第二支點(diǎn)其中至少一個(gè)支點(diǎn)重合。
【文檔編號(hào)】G01N23/04GK204101484SQ201420603474
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】邵雨濛, 魏龍, 魏存峰, 王燕芳, 闕介民, 劉寶東, 王雅霄, 袁路路, 周俊光, 孟凡輝 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所