專利名稱：微焦點(diǎn)x射線源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新 型涉及一種微焦點(diǎn)X射線源，可適合用于電子及微電子組裝領(lǐng)域內(nèi)的微焦點(diǎn)X射線精密透視成像檢測設(shè)備。
背景技術(shù)：
無損傷檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)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(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)無損檢測。但現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生X射線的焦點(diǎn)直徑偏大，使分辨能力差，只能檢測毫米級較大物件及結(jié)構(gòu)，對微小的內(nèi)部結(jié)構(gòu)很難檢測清。另外，現(xiàn)有技術(shù)采用工頻變壓方式，高壓電源穩(wěn)足性差，影響透視圖像質(zhì)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(jìn)行內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、連接導(dǎo)線微型焊點(diǎn)進(jìn)行檢測，由于被測物具有高密度、高精細(xì)特點(diǎn)，故目前傳統(tǒng)的X射線管根本無法適用于微焦點(diǎn)X射線精密透視成像檢測設(shè)備。

實(shí)用新型內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本實(shí)用新型提出了一種微焦點(diǎn)X射線源，可適用于全自動的微焦點(diǎn)X射線精密透視成像檢測設(shè)備中，從而使得全自動檢測設(shè)備能用于高精細(xì)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(jìn)行內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、連接導(dǎo)線微型焊點(diǎn)等特殊高精細(xì)檢測要求。本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，該微焦點(diǎn)X射線源由微焦點(diǎn)X射線管及對應(yīng)電源組成，所述微焦點(diǎn)X射線管為為內(nèi)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(gòu)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(nèi)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計成圓形筒狀。所述焦點(diǎn)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(diào)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(diào)制電路外接輸入電壓為 24V，通過其可變電阻器的調(diào)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(diào)制電路和升壓整流電路兩級電路連接，所述振蕩調(diào)制電路外接輸入電壓為24V， 通過其可變電阻器的調(diào)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(jìn)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(nèi)，經(jīng)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(shù)相比，本實(shí)用新型采用了微焦點(diǎn)技術(shù)，將X射線源的發(fā)射點(diǎn)(焦點(diǎn)) 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(jìn)行 10微米級精度檢測，滿足了精細(xì)檢測的要求。同時，本實(shí)用新型采用了高頻高壓電源技術(shù)， 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(shí)用新型在原有檢測水平及功能提高了一大步，這種微焦點(diǎn)X射線源使得全自動的微焦點(diǎn)X射線精密透視成像檢測設(shè)備成為新一代的無損傷檢測設(shè)備，尤其應(yīng)用于電子及微電子產(chǎn)品的檢測和各種精細(xì)工業(yè)生產(chǎn)檢測，從而能應(yīng)用于航空、航天的軍用和工業(yè)領(lǐng)域。

圖1為X光射線管結(jié)構(gòu)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(biāo)記說明10_圓柱形內(nèi)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(diǎn)，17-陽極(即陽極靶)，18-X射線。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。本實(shí)用新型微焦點(diǎn)X射線源，由微焦點(diǎn)X射線管及對應(yīng)電源組成。如圖1所示的X 光射線管結(jié)構(gòu)及工作原理圖，微焦點(diǎn)X射線管為內(nèi)部真空的圓柱形玻璃管10，它由燈絲極、 聚焦極、陽極構(gòu)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(dāng)其加熱時，在它與陽極17間加高壓電場就會產(chǎn)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(qiáng)，管電流越大，調(diào)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(diào))，使燈絲電子束高速沖擊陽極，當(dāng)電壓達(dá)到數(shù)萬以上，高能電子轟擊陽極而產(chǎn)生輻射，其中約百分之一轉(zhuǎn)為X射線，電壓越高，電子能量越高，產(chǎn)生的X射線穿透力越強(qiáng)。電子轟擊而在陽極靶17表面產(chǎn)生X射線的區(qū)域?yàn)榻裹c(diǎn)16 (或焦斑)，而根據(jù)光學(xué)成像原理，焦點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)，即X光管焦點(diǎn)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(diǎn)，本實(shí)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(jìn)行聚焦，使電子束直徑經(jīng)過聚焦變細(xì)，從而使其轟擊陽極的焦點(diǎn)變細(xì)，形成微焦點(diǎn)16。所述聚焦極是微焦點(diǎn)X管特有的，聚焦極置于X真空管內(nèi)，位置處于陰極與陽極之間，結(jié)構(gòu)設(shè)計成圓形筒狀。當(dāng)在該極上加上一個負(fù)電壓，從而產(chǎn)生一個環(huán)形負(fù)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(xì)，得到聚焦，被聚焦后的電子束轟擊陽極而形成微焦點(diǎn)，從而成為微米級點(diǎn)狀X射線源。所述圓形筒狀結(jié)構(gòu)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(qiáng)，聚焦越明顯，調(diào)節(jié)聚焦極電壓(本實(shí)用新型控制范圍為400 — 1000V)，可以產(chǎn)生不同強(qiáng)度的電場，得到不同粗細(xì)的焦點(diǎn)ο2所述焦點(diǎn)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(diào)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(diào)制電路外接輸入電壓為直流MV，通過其可變電阻器的調(diào)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(nèi)，經(jīng)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(diào)制電路，采用高頻振蕩及PWM脈寬調(diào)制開關(guān)工作方式，實(shí)現(xiàn)高頻振蕩頻率為40KHz方波；第二級為升壓電路，經(jīng)過升壓得到0. 3 0. 6KV的電壓；第三級為倍壓整流電路，經(jīng)過倍壓可升至60-130KV。所述陽極高壓電源采用上述的電路設(shè)計，由于采用高頻振蕩及PWM脈寬調(diào)制開關(guān)工作方式，并通過升壓和倍壓整流，這種高頻開關(guān)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(qiáng)了 X射線的穩(wěn)定性，使透視圖像穩(wěn)定性好，能適應(yīng)對電子及微電子高精準(zhǔn)度極高的檢測要求。2)所述聚焦電源由振蕩調(diào)制電路和升壓整流電路兩級電路連接，所述振蕩調(diào)制電路外接輸入電壓為直流MV，通過其可變電阻器的調(diào)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(shù)，可得高質(zhì)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(diào)節(jié)其中的可變電阻器，輸出范圍2—2. 5V電壓。上述振蕩調(diào)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(jié)構(gòu)都采用現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)電路設(shè)計，本實(shí)用新型不作贅述。X射線源經(jīng)過被檢測物后，形成透穿，到達(dá)影像增強(qiáng)器，該影像增強(qiáng)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(jīng)圖像采集系統(tǒng)在計算機(jī)上形成透視圖像。
權(quán)利要求1.一種微焦點(diǎn)X射線源，其特征在于，由微焦點(diǎn)X射線管及對應(yīng)電源組成，所述微焦點(diǎn)X射線管為內(nèi)部真空的圓柱形玻璃管，由燈絲極、聚焦極和陽極構(gòu)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(nèi)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計成圓形筒狀；所述焦點(diǎn)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(diào)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(diào)制電路外接輸入電壓為直流MV，通過其可變電阻器的調(diào)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(diào)制電路和升壓整流電路兩級電路連接，所述振蕩調(diào)制電路外接輸入電壓為直流MV，通過其可變電阻器的調(diào)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(quán)利要求1所述的微焦點(diǎn)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(diǎn)X射線源，其特征在于，由微焦點(diǎn)X射線管及對應(yīng)電源組成，所述微焦點(diǎn)X射線管由燈絲極、聚焦極和陽極構(gòu)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(nèi)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計成圓形筒狀；所述焦點(diǎn)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(diào)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(diào)制電路和升壓整流電路兩級電路連接。本實(shí)用新型將X射線源的發(fā)射點(diǎn)(焦點(diǎn))大大縮小，從傳統(tǒng)的毫米級縮小到10微米級，滿足了精細(xì)檢測的要求。采用了高頻高壓電源技術(shù)，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(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者孫嘉德, 孫珂, 趙越堂 申請人:上?，F(xiàn)代科技發(fā)展有限公司