專利名稱：微焦點x射線源的制作方法
技術領域：
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域內的微焦點X射線精密透視成像檢測設備。
背景技術：
無損傷檢測技術在工業(yè)生產中的應用，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部的組織結構，實現(xiàn)無損檢測。但現(xiàn)有技術中產生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構，對微小的內部結構很難檢測清。另外，現(xiàn)有技術采用工頻變壓方式，高壓電源穩(wěn)足性差，影響透視圖像質量。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部組織結構、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備。

實用新型內容為克服現(xiàn)有技術不足，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備中，從而使得全自動檢測設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部組織結構、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方案實現(xiàn)，該微焦點X射線源由微焦點X射線管及對應電源組成，所述微焦點X射線管為為內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，其結構設計成圓形筒狀。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，所述振蕩調制電路外接輸入電壓為 24V，通過其可變電阻器的調節(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制電路和升壓整流電路兩級電路連接，所述振蕩調制電路外接輸入電壓為24V， 通過其可變電阻器的調節(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，經抽真空及密封處理，抽真空后可避免高壓下出現(xiàn)火花。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型采用了微焦點技術，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， 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備成為新一代的無損傷檢測設備，尤其應用于電子及微電子產品的檢測和各種精細工業(yè)生產檢測，從而能應用于航空、航天的軍用和工業(yè)領域。

圖1為X光射線管結構及工作原理圖。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
以下結合附圖對本實用新型技術方案作進一步描述。本實用新型微焦點X射線源，由微焦點X射線管及對應電源組成。如圖1所示的X 光射線管結構及工作原理圖，微焦點X射線管為內部真空的圓柱形玻璃管10，它由燈絲極、 聚焦極、陽極構成。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)，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生輻射，其中約百分之一轉為X射線，電壓越高，電子能量越高，產生的X射線穿透力越強。電子轟擊而在陽極靶17表面產生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，位置處于陰極與陽極之間，結構設計成圓形筒狀。當在該極上加上一個負電壓，從而產生一個環(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。所述圓形筒狀結構的聚焦極，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，調節(jié)聚焦極電壓(本實用新型控制范圍為400 — 1000V)，可以產生不同強度的電場，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，所述振蕩調制電路外接輸入電壓為直流MV，通過其可變電阻器的調節(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，經抽真空及密封處理，可避免高壓下出現(xiàn)火花。工作原理為第一級為振蕩調制電路，采用高頻振蕩及PWM脈寬調制開關工作方式，實現(xiàn)高頻振蕩頻率為40KHz方波；第二級為升壓電路，經過升壓得到0. 3 0. 6KV的電壓；第三級為倍壓整流電路，經過倍壓可升至60-130KV。所述陽極高壓電源采用上述的電路設計，由于采用高頻振蕩及PWM脈寬調制開關工作方式，并通過升壓和倍壓整流，這種高頻開關高壓電源比傳統(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制電路和升壓整流電路兩級電路連接，所述振蕩調制電路外接輸入電壓為直流MV，通過其可變電阻器的調節(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，可得高質量的電源。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，調節(jié)其中的可變電阻器，輸出范圍2—2. 5V電壓。上述振蕩調制電路、升壓電路、倍壓整流電路、升壓整流電路、降壓電路，它們具體電路結構都采用現(xiàn)有技術中的常規(guī)電路設計，本實用新型不作贅述。X射線源經過被檢測物后，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，經圖像采集系統(tǒng)在計算機上形成透視圖像。
權利要求1.一種微焦點X射線源，其特征在于，由微焦點X射線管及對應電源組成，所述微焦點X射線管為內部真空的圓柱形玻璃管，由燈絲極、聚焦極和陽極構成，所述聚焦極位于陰極與陽極之間，聚焦極置于X真空管內，其結構設計成圓形筒狀；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，所述振蕩調制電路外接輸入電壓為直流MV，通過其可變電阻器的調節(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制電路和升壓整流電路兩級電路連接，所述振蕩調制電路外接輸入電壓為直流MV，通過其可變電阻器的調節(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射線管及對應電源組成，所述微焦點X射線管由燈絲極、聚焦極和陽極構成，所述聚焦極位于陰極與陽極之間，聚焦極置于X真空管內，其結構設計成圓形筒狀；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，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)先權日2011年6月17日
發(fā)明者孫嘉德, 孫珂, 趙越堂 申請人:上海現(xiàn)代科技發(fā)展有限公司