[發明專利]一種計量型高精度x射線顯微鏡掃描樣品臺

有效

• 申請號: 201210201001.3
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN102692422A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 須穎;董友
• 申請（專利權）人: 東營市三英精密工程研究中心
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于顯微CT掃描成像技術領域，特別涉及一種計量型高精度x射線顯微鏡掃描樣品臺。

背景技術

近年來顯微CT技術在科研和工業領域日益受到重視，其應用領域涵蓋了新型材料、半導體/微電子、石油/采礦/地質、考古/文物、生物/醫療、生命科學、食品檢測、空間技術、軍工/國防等多個領域。因此，產品有著巨大的潛在市場規模。

由于x射線的穿透特點，使得復雜零件內部結構的測量成為可能。恰好彌補了三坐標測量機等傳統精密測量儀器只能對外部尺寸進行測量的先天不足。

圖1為x射線掃描成像原理圖。X射線源發出的x射線穿透樣品后進入成像系統，通過成像系統處理后即可獲得掃描圖像。掃描樣品臺在掃描過程中，理論上必須保持x射線光束中軸、樣品觀測中心點及成像系統中心相對位置保持不變。實際中，由于掃描樣品臺的精度所限，在掃描過程中往往由于轉軸的跳動和擺動，使得上述要求難以滿足，導致圖像的重構出現誤差或失真。因而，樣品臺的轉軸的位置精度對掃描后的成像是否存在失真起到至關重要的作用。CT掃描樣品臺的精度誤差主要由關鍵零部件在其加工與裝配過程中產生，導致樣品在掃描過程中觀測中心出現徑向跳動、軸向跳動以及軸線擺動，轉臺旋轉過程中轉軸的位置誤差將導致樣品位置的偏移，進而導致成像誤差。通用掃描樣品臺的精度一般難以滿足高分辨率成像的需求，使得掃描結果與被掃描物體實際結構之間存在一定的失真，因此需要對掃描臺轉軸的跳動與擺動誤差進行測量和修正。樣品臺轉軸位置誤差可分為五個分量，即沿x、y、z三個方向的跳動及繞x軸與z軸的擺動。由于x射線顯微系統的成像特點，沿x方向的轉軸跳動誤差與沿z軸的軸線擺動誤差對成像精度影響不大，一般可以忽略不計，本發明中配置的傳感器系統只測量y與z方向的跳動與沿x軸的軸線擺動誤差，并對樣品臺在這三個方向的誤差進行修正。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種能減小或消除由轉臺轉軸的位置精度誤差而導致掃描圖像失真的計量型高精度x射線顯微鏡掃描樣品臺。

本發明的技術方案是：

一種計量型高精度x射線顯微鏡掃描樣品臺，掃描轉臺(2)安裝在固定底座(1)上，掃描轉臺(2)提供被掃描樣品所需的旋轉掃描運動，掃描轉臺(2)上部固定安裝三維定位平臺(6)，固定底座(1)外側安裝傳感器安裝座(3)，傳感器安裝座(3)上分別安裝徑向跳動誤差測量傳感器(4)與軸向跳動誤差和擺動誤差測量傳感器組(5)，樣品架(8)固定于y方向平臺之上；軸向跳動誤差和擺動誤差測量傳感器組(5)包括兩個個傳感器，所述兩個傳感器沿固定底座(1)的對稱中心對稱分布；所述兩個傳感器輸出值的平均值即為測得的掃描轉臺(2)的軸向跳動誤差；所述兩個傳感器輸出值的差值即為掃描轉臺(2)的擺動誤差；徑向跳動誤差測量傳感器(4)用于測量出掃描過程中掃描轉臺(2)轉軸發生徑向跳動引起的徑向跳動誤差；根據所述軸向跳動誤差、所述擺動誤差、所述徑向跳動誤差，消除由誤差導致的圖像失真。

所述的掃描樣品臺，所述三維定位平臺(6)包括三個可分別沿x、y、z方向自由移動的平臺z方向平臺可沿固定安裝在掃描轉臺(2)上的導軌移動，x方向平臺可沿固定安裝在z向平臺上的導軌移動，y方向平臺可沿固定安裝在x向平臺上的導軌移動；通過調整三個平臺的位置，即可實現對樣品掃描位置三個方向的精確定位。

所述的掃描樣品臺，所述三維定位平臺(6)采用橋式結構，y方向移動主要在掃描轉臺(2)的中空內移動，降低了掃描樣品臺的高度。

根據徑向誤差測量傳感器與軸向誤差和擺動誤差測量傳感器的測量數據，可采用主動修正控制方法對掃描轉臺進行誤差修正，也可采用數學算法在三維圖像重構過程中對跳動誤差進行修正。

附圖說明

圖1為x射線顯微鏡掃描成像原理圖；

圖2為本發明計量型高精度x射線顯微鏡掃描樣品臺結構主視圖；

圖3為本發明計量型高精度x射線顯微鏡掃描樣品臺結構俯視圖；

圖4為本發明計量型高精度x射線顯微鏡掃描樣品結構臺立體圖；

圖5為本發明誤差計算原理圖。

1底座；2掃描轉臺；3傳感器安裝座；4徑向跳動誤差測量傳感器；5軸向跳動誤差和擺動誤差測量傳感器組；6三維定位平臺；7標定球；8樣品架。

具體實施方式

以下結合具體實施例，對本發明進行詳細說明。