[發(fā)明專(zhuān)利]一種X射線分層掃描成像系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810166932.1
• 申請(qǐng)日: 2018-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108426901A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡曉東;蔣一鳴;鄒晶
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N23/044
• 分類(lèi)號(hào): G01N23/044
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專(zhuān)利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 程毓英

本發(fā)明涉及一種X射線分層掃描成像系統(tǒng)，其載物臺(tái)包括底座1、設(shè)置在其上的Θ軸轉(zhuǎn)臺(tái)、固定于Θ軸轉(zhuǎn)臺(tái)上的Z軸升降位移臺(tái)、固定于Z軸升降位移臺(tái)上的XY軸水平位移臺(tái)、以及固定于XY軸水平位移臺(tái)上的轉(zhuǎn)接支架，Θ軸轉(zhuǎn)臺(tái)能夠在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)接支架側(cè)面豎向固定有Φ軸轉(zhuǎn)臺(tái)，所述Φ軸轉(zhuǎn)臺(tái)為中空轉(zhuǎn)臺(tái)并能夠在豎向平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，在Φ軸轉(zhuǎn)臺(tái)的中空部分還固定有用以?shī)A持板狀樣品的環(huán)形夾持器，樣品平面與Φ軸轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)臺(tái)平面平行，中空轉(zhuǎn)臺(tái)與環(huán)形夾持器同心；所述的夾持器包括兩個(gè)環(huán)扣，兩個(gè)環(huán)扣的內(nèi)側(cè)均設(shè)置有用于夾持樣品并相互對(duì)應(yīng)的三個(gè)以上引腳。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及X射線分層掃描成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)

X射線計(jì)算機(jī)分層掃描成像(Computed Laminography，簡(jiǎn)稱(chēng)CL)技術(shù)是一種有效檢測(cè)樣品內(nèi)部結(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)域有廣泛的應(yīng)用。X射線計(jì)算機(jī)分層掃描的對(duì)象是平板狀的樣品，掃描時(shí)X射線只在樣品的厚度方向以?xún)A斜角度穿透物體，在多個(gè)方向進(jìn)行投影，可獲取樣品三維斷層圖像。

目前，X射線計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)(Computed Tomography，簡(jiǎn)稱(chēng)CT)是常用的無(wú)損檢測(cè)手段，然而CT掃描方式對(duì)于板狀構(gòu)件的成像效果并不理想，而板狀物的特點(diǎn)是寬度與厚度的比很大。相比較而言，CL掃描方式可以更有效地獲取板狀樣品的內(nèi)部信息，從而得到更加完整和清晰的圖像。因此CL技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用愈加頻繁。

由于掃描模式的特殊性，CL掃描需要X射線以一定的傾斜角入射樣品表面，也就是說(shuō)射線方向與樣品轉(zhuǎn)軸方向有一定夾角，而CT模式下射線方向與樣品轉(zhuǎn)軸垂直。因此，CL系統(tǒng)部件的空間位置往往有別于常規(guī)的CT系統(tǒng)，總體而言可分為兩類(lèi):(1)射線源、探測(cè)器繞一圓心轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)傾斜角；(2)依靠樣品自身所在平面的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)傾斜角。

第一類(lèi)結(jié)構(gòu)適用于尺寸較大、不方便傾斜放置的樣品，對(duì)實(shí)驗(yàn)空間的需求較大，對(duì)射線源、探測(cè)器位置運(yùn)動(dòng)的控制精度要求較高。同時(shí)由于射線源、探測(cè)器不能水平放置，這就對(duì)儀器體積和重量有一定限制。第二類(lèi)結(jié)構(gòu)適用于尺寸較小、容易進(jìn)行夾持的樣品，整體系統(tǒng)類(lèi)似于一般的CT，可以在有限的空間內(nèi)操作，一般不需要調(diào)整射線源、探測(cè)器位置。由此可以看出，相比第一類(lèi)結(jié)構(gòu)，第二類(lèi)結(jié)構(gòu)對(duì)于實(shí)驗(yàn)條件的要求要小得多。當(dāng)要求對(duì)樣品內(nèi)部細(xì)微結(jié)構(gòu)進(jìn)行高精度成像時(shí)，第二類(lèi)結(jié)構(gòu)更具有優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種適用于對(duì)板狀樣品進(jìn)行高精度成像的X射線分層掃描成像系統(tǒng)。技術(shù)方案如下：

一種X射線分層掃描成像系統(tǒng)，包括射線源、射線源X向平移軸電機(jī)、載物臺(tái)、探測(cè)器X向平移軸電機(jī)、探測(cè)器Y向平移軸電機(jī)、探測(cè)器和轉(zhuǎn)塔，載物臺(tái)包括底座1、設(shè)置在其上的Θ軸轉(zhuǎn)臺(tái)、固定于Θ軸轉(zhuǎn)臺(tái)上的Z軸升降位移臺(tái)、固定于Z軸升降位移臺(tái)上的XY軸水平位移臺(tái)、以及固定于XY軸水平位移臺(tái)上的轉(zhuǎn)接支架，所述Θ軸轉(zhuǎn)臺(tái)能夠在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，Z軸位移臺(tái)和XY軸水平位移臺(tái)聯(lián)合實(shí)現(xiàn)在X軸、Y軸和Z軸方向移動(dòng)。其特征在于，

在載物臺(tái)轉(zhuǎn)接支架側(cè)面豎向固定有Φ軸轉(zhuǎn)臺(tái)，所述Φ軸轉(zhuǎn)臺(tái)為中空轉(zhuǎn)臺(tái)并能夠在豎向平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，在Φ軸轉(zhuǎn)臺(tái)的中空部分還固定有用以?shī)A持板狀樣品的環(huán)形夾持器，樣品平面與Φ軸轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)臺(tái)平面平行，中空轉(zhuǎn)臺(tái)與環(huán)形夾持器同心；所述的夾持器包括兩個(gè)環(huán)扣，兩個(gè)環(huán)扣的內(nèi)側(cè)均設(shè)置有用于夾持樣品并相互對(duì)應(yīng)的的三個(gè)以上引腳，引腳末端開(kāi)設(shè)有小孔或凹槽，在小孔或凹槽上固定有塑料固定件，在夾持器夾持樣品時(shí)，各個(gè)塑料固定件直接接觸樣品表面。

與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)在該系統(tǒng)中，射線源、樣品臺(tái)、探測(cè)器的固定點(diǎn)均在同一平面上，因此可以更好地保證系統(tǒng)穩(wěn)定性，以及減少不同儀器間相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的不確定度，從而有利于重建后得到的圖像質(zhì)量。

(2)該系統(tǒng)的樣品臺(tái)采用兩個(gè)垂直相交的轉(zhuǎn)軸分別控制樣品臺(tái)角度和樣品的旋轉(zhuǎn)，其中垂直于水平面的軸控制樣品臺(tái)角度，即傾斜角的大小，水平軸控制樣品轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)特定傾斜角下的360°掃描。此方法理論上可以使傾斜角從0°到90°范圍內(nèi)變化，無(wú)需手動(dòng)調(diào)節(jié)。