[發明專利]一種X射線三維透視系統樣品的夾具

在審

• 申請號: 201710962453.6
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN107589128A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 張明輝;艾飛;陳錕;鄧偉杰;溫海琴;于惠梅;潘秀紅;湯美波;蓋立君;雷磊
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙)31261
• 代理人: 姚佳雯,鄒蘊

技術領域

本發明屬于無損檢測技術領域，具體地，涉及X射線三維透視系統的樣品固定，尤其涉及一種X射線三維透視系統樣品的夾具。

背景技術

微焦X射線三維透視系統亦即高分辨X射線CT（Computed Tomography）技術，主要是通過掃描工件或者零部件得到斷層投影值，然后通過圖像重構算法重建出斷層圖像，具有直觀、準確、無損傷等特點，廣泛用于工業構件、航空航天部件、集成電路、汽車等行業。

將CT技術應用于工業無損檢測起始于上世紀70年代中后期，主要是對石油巖芯、碳復合材料、輕合金等低密度材料進行檢測研究。80年代，美國空軍將CT技術用于飛機渦輪葉片和火箭發動機的無損檢測，通過對固體火箭發動機的斷層進行掃描，全面、準確地再現了產品斷層上的具體幾何結構和材料密度分布，開啟了高分辨X射線CT技術在航天領域的應用先河。

高分辨X射線CT技術檢測的產品大多具有如下特點：體積小，批量小，品種多，結構復雜，有一定壓力和密封要求，或需要在具有毒性和腐蝕性等特殊的工作介質中高可靠、長壽命的工作。產品大多采用不同的焊接、封裝方法形成，例如包括電子束焊、真空釬焊、氬弧焊、爆炸焊、真空封裝等多種工藝，此外焊接件的焊縫密集、重疊且形狀怪異。

由于焊縫本身具有承壓、密封等作用，因此，對焊縫的要求也很高。根據產品的質量要求，必須對焊縫進行嚴格的X射線檢測，確保焊接質量的可靠性。因此，自80年代后期以來，高分辨X射線CT廣泛用于各種產品的焊接質量的篩選和檢測，極大地提高了產品的質量和安全可靠性，為軍民產品的無損檢測提供了重要的技術支撐。

隨著高分辨X射線CT技術在軍事、民用產品中的深入應用，以及隨著我國各類產品質量管理和安全可靠性要求的進一步提高，目前對CT技術的空間分辨能力提出了超乎尋常的要求，即、要求其能夠檢測微米級別的氣孔和裂紋，能夠檢測有遮擋零部件的缺陷。另一方面，CT技術在科學實驗樣品的無損檢測方面也得到了越來越廣泛的應用，其中之一就是空間材料科學試驗中樣品的篩選和匹配實驗效果的評價。

對于空間材料科學來說，樣品質量的好壞是決定空間實驗效果的關鍵因素，將高分辨X射線CT技術用于空間材料樣品的篩選，可進一步檢驗樣品制備、安裝、封裝的效果，例如，檢測樣品在安瓿中的相對位置以及樣品安瓿的質量等，確保樣品以及盛放樣品的安瓿達到空間實驗標準。此外，匹配實驗是在地面上優化空間實驗流程的重要前期試驗，直接關系到材料樣品空間實驗流程的確定和實驗效果，將CT技術引入到匹配實驗效果的評價，可有效探測材料樣品及其安瓿在實驗前后的結構、位置等的變化，為優化實驗流程提供可靠判據。

然而，材料樣品的篩選和匹配實驗效果的評判，這涉及到材料科學，對CT技術及其測試過程提出了更高的要求。現今，大多高分辨X射線CT裝置的結構特點是：垂直方向為X射線、樣品和探測器，水平方向為樣品臺及其旋轉軸。針對目前產品所要求的高精度無損檢測的要求，CT裝置的測試過程必須是一個極其穩定的旋轉過程，這就對樣品臺、旋轉軸提出了極為嚴格的要求。

然而，如果對桿狀、棒狀樣品進行CT掃描時，樣品一端被旋轉軸夾住，另外一端自由懸空，造成一個懸臂梁結構。在旋轉掃描的測試過程中，懸臂梁結構很容易產生晃動、抖動、振動等現象，影響X射線成像質量，降低圖像重構精度，影響斷層掃描效果，很難發揮高分辨X射線CT裝置的優越性。

發明內容

針對上述技術問題，本發明的目的在于提供一種X射線三維透視系統樣品的夾具，其利于定位，可保證夾具隨著樣品旋轉，且在工業CT測試過程中，可防止樣品在旋轉過程中發生晃動、抖動、振動等現象。

為解決上述技術問題，本發明所提供的一種X射線三維透視系統樣品的夾具，包括：形成為兩端開口的空心圓柱狀且相互嵌套的外殼和內芯；分別安裝于所述外殼的內壁且位于所述外殼和內芯之間的至少兩個定位爪組；安裝于所述外殼一端的盲蓋；與所述盲蓋連接且長度可調的推拉桿；和與所述推拉桿的另一端連接的安裝支座；所述定位爪組至少分別包括三個沿徑向均勻分布的定位爪；所述定位爪包括兩端開口的固定外壁、能夠轉動自如地安裝于所述固定外壁內的滾珠、和固定于所述滾珠上的彈簧。

根據本發明，所述夾具通過在定位爪中內置彈簧，可調整夾具內芯的尺寸，從而可對不同直徑的樣品進行固定作用。而且，獨特的滾珠彈簧設計，不僅能夠使固定樣品的內芯隨CT軸進行轉動，實現從動功能，而且可以調節內芯的直徑，實現不同直徑的桿狀樣品的固定，進一步拓展了多功能夾具的使用范圍。