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专利名称：微焦点x射线源的制作方法
技术领域：
本实用新 型涉及一种微焦点X射线源，可适合用于电子及微电子组装领域内的微焦点X射线精密透视成像检测设备。
背景技术：
无损伤检测技术在工业生产中的应用，一般采用X射线照射被检测物，使之透视成像，从而得到被检测物内部的组织结构，实现无损检测。但现有技术中产生X射线的焦点直径偏大，使分辨能力差，只能检测毫米级较大物件及结构，对微小的内部结构很难检测清。另外，现有技术采用工频变压方式，高压电源稳足性差，影响透视图像质量。在航空、航天、军用类及工业类中，需对电子及微电子组装中的集成电路及各种电子器件进行内部组织结构、连接导线微型焊点进行检测，由于被测物具有高密度、高精细特点，故目前传统的X射线管根本无法适用于微焦点X射线精密透视成像检测设备。

实用新型内容为克服现有技术不足，本实用新型提出了一种微焦点X射线源，可适用于全自动的微焦点X射线精密透视成像检测设备中，从而使得全自动检测设备能用于高精细检测的要求，满足对电子及微电子组装中的集成电路及各种电子器件进行内部组织结构、连接导线微型焊点等特殊高精细检测要求。本实用新型是通过以下技术方案实现，该微焦点X射线源由微焦点X射线管及对应电源组成，所述微焦点X射线管为为内部真空的圆柱形玻璃管，它由灯丝极(也称阴极)、 聚焦极和阳极构成，所述聚焦极位于阴极与阳极之间，聚焦极置于X真空管内，其结构设计成圆形筒状。所述焦点X射线源电源包括阳极高压电源、聚焦电源及灯丝电源(即阴极电源)，它们分别加载到X射线管中的灯丝极、聚焦极、阳极上。所述阳极高压电源依次由振荡调制电路、升压电路、倍压整流电路三级电路顺次串接，所述振荡调制电路外接输入电压为 24V，通过其可变电阻器的调节，最终倍压整流电路输出60 130KV直流高压。所述聚焦电源由振荡调制电路和升压整流电路两级电路连接，所述振荡调制电路外接输入电压为24V， 通过其可变电阻器的调节，最终升压整流电路输出范围为在400-1000V的可控直流电压。进一步限定，所述倍压整流电路，该部分电路连同X射线管一并置于真空环境。倍压整流电路和X射线管置于灌滿绝缘油的射线源筒内，经抽真空及密封处理，抽真空后可避免高压下出现火花。与现有技术相比，本实用新型采用了微焦点技术，将X射线源的发射点(焦点) 大大缩�。�从传统的毫米级缩小到10微米级，这使检测精度提高二个数量级，即可进行 10微米级精度检测，满足了精细检测的要求。同时，本实用新型采用了高频高压电源技术， 提高了高压电源的稳定性，从而提高了X射线的稳定性，使透视图像稳定性好。本实用新型在原有检测水平及功能提高了一大步，这种微焦点X射线源使得全自动的微焦点X射线精密透视成像检测设备成为新一代的无损伤检测设备，尤其应用于电子及微电子产品的检测和各种精细工业生产检测，从而能应用于航空、航天的军用和工业领域。

图1为X光射线管结构及工作原理图。图2为加载到X光管上的阳极高压电源、聚焦电源及灯丝电源电路框图。标记说明10_圆柱形内部真空玻璃管，11-灯丝，12-灯丝极，13-电子束，14-聚焦极，15-聚焦后的电子束，16-焦点，17-阳极(即阳极靶)，18-X射线。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型技术方案作进一步描述。本实用新型微焦点X射线源，由微焦点X射线管及对应电源组成。如图1所示的X 光射线管结构及工作原理图，微焦点X射线管为内部真空的圆柱形玻璃管10，它由灯丝极、 聚焦极、阳极构成。所述灯丝极12为电子发射极(也称阴极)，即灯丝11由电子发射材料组成，当其加热时，在它与阳极17间加高压电场就会产生真空电子束，电子束13的电流密度大小取决于灯丝电流的大�。�电流越大，热电子越多，电子束越强，管电流越大，调节灯丝电源可以得到不同大小的管电流。在阴极与阳极之间加上一个高电压(一般在60 130KV之间，且可调)，使灯丝电子束高速冲击阳极，当电压达到数万以上，高能电子轰击阳极而产生辐射，其中约百分之一转为X射线，电压越高，电子能量越高，产生的X射线穿透力越强。电子轰击而在阳极靶17表面产生X射线的区域为焦点16 (或焦斑)，而根据光学成像原理，焦点越小，射线透视成象清晰度越高，检测的分辨率越高，一般X管的焦点直径在l_5mm，透视成像分辨率能力为毫米级。要获得高分辨率，必须采用微焦点，即X光管焦点的直径为微米级(在几微米到几十微米间)，这样其分辨率也为微米级。为了要获得微焦点，本实用新型在阴极与阳极之间加增了一级聚焦极14，其作用是对阴极发出的电子束进行聚焦，使电子束直径经过聚焦变细，从而使其轰击阳极的焦点变细，形成微焦点16。所述聚焦极是微焦点X管特有的，聚焦极置于X真空管内，位置处于阴极与阳极之间，结构设计成圆形筒状。当在该极上加上一个负电压，从而产生一个环形负电场，电子束在此作用下被聚焦在电场中心，从而使电子束变细，得到聚焦，被聚焦后的电子束轰击阳极而形成微焦点，从而成为微米级点状X射线源。所述圆形筒状结构的聚焦极，其筒形的长度越大，聚焦效果越明显。同时，聚焦极电压越高，电场越强，聚焦越明显，调节聚焦极电压(本实用新型控制范围为400 — 1000V)，可以产生不同强度的电�。�得到不同粗细的焦点ο2所述焦点X射线源电源包括阳极高压电源、聚焦电源及灯丝电源(即阴极电源)，它们分别加载到X射线管中的灯丝极、聚焦极、阳极上提供电源。如图2所示，其中 1)所述阳极高压电源依次由振荡调制电路、升压电路、倍压整流电路三级电路顺次串接，所述振荡调制电路外接输入电压为直流MV，通过其可变电阻器的调节，最终倍压整流电路输出60 130KV直流高压。所述倍压整流电路，该部分电路连同X射线管一并置于真空环境。即倍压整流电路和X射线管置于灌滿绝缘油的射线源筒内，经抽真空及密封处理，可避免高压下出现火花。工作原理为第一级为振荡调制电路，采用高频振荡及PWM脉宽调制开关工作方式，实现高频振荡频率为40KHz方波；第二级为升压电路，经过升压得到0. 3 0. 6KV的电压；第三级为倍压整流电路，经过倍压可升至60-130KV。所述阳极高压电源采用上述的电路设计，由于采用高频振荡及PWM脉宽调制开关工作方式，并通过升压和倍压整流，这种高频开关高压电源比传统的工频高压效率更高，纹波系数低，稳定性更好，增强了 X射线的稳定性，使透视图像稳定性好，能适应对电子及微电子高精准度极高的检测要求。2)所述聚焦电源由振荡调制电路和升压整流电路两级电路连接，所述振荡调制电路外接输入电压为直流MV，通过其可变电阻器的调节，最终升压整流电路输出范围在 400-1000V的直流电压。由于小电流，采用振荡、升压、稳压技术，可得高质量的电源。3)所述灯丝电源(即阴极电源)，为一般降压电路，外接输入电压为MV，调节其中的可变电阻器，输出范围2—2. 5V电压。上述振荡调制电路、升压电路、倍压整流电路、升压整流电路、降压电路，它们具体电路结构都采用现有技术中的常规电路设计，本实用新型不作赘述。X射线源经过被检测物后，形成透穿，到达影像增强器，该影像增强器的作用是将透射后的X光还原成可见光，再被CXD摄像获得，经图像采集系统在计算机上形成透视图像。
权利要求1.一种微焦点X射线源，其特征在于，由微焦点X射线管及对应电源组成，所述微焦点X射线管为内部真空的圆柱形玻璃管，由灯丝极、聚焦极和阳极构成，所述聚焦极位于阴极与阳极之间，聚焦极置于X真空管内，其结构设计成圆形筒状；所述焦点X射线源电源包括阳极高压电源、聚焦电源及灯丝电源，它们分别加载到X射线管中的灯丝极、聚焦极、 阳极上，所述阳极高压电源依次由振荡调制电路、升压电路、倍压整流电路三级电路顺次串接，所述振荡调制电路外接输入电压为直流MV，通过其可变电阻器的调节，最终倍压整流电路输出60 130KV直流高压，所述聚焦电源由振荡调制电路和升压整流电路两级电路连接，所述振荡调制电路外接输入电压为直流MV，通过其可变电阻器的调节，最终升压整流电路输出范围在400--1000V的直流电压。
2.如权利要求1所述的微焦点X射线源，其特征在于，所述倍压整流电路，该部分电路连同X射线管一并置于真空环境，倍压整流电路和X射线管油封处理。
专利摘要一种微焦点X射线源，其特征在于，由微焦点X射线管及对应电源组成，所述微焦点X射线管由灯丝极、聚焦极和阳极构成，所述聚焦极位于阴极与阳极之间，聚焦极置于X真空管内，其结构设计成圆形筒状；所述焦点X射线源电源包括阳极高压电源、聚焦电源及灯丝电源，它们分别加载到X射线管中的灯丝极、聚焦极、阳极上，所述阳极高压电源依次由振荡调制电路、升压电路、倍压整流电路三级电路顺次串接，所述聚焦电源由振荡调制电路和升压整流电路两级电路连接。本实用新型将X射线源的发射点(焦点)大大缩�。�从传统的毫米级缩小到10微米级，满足了精细检测的要求。采用了高频高压电源技术，提高了高压电源的稳定性，从而提高了X射线的稳定性，使透视图像稳定性好。
文档编号G01N23/04GK202126987SQ20112020570
公开日2012年1月25日 申请日期2011年6月17日 优先权日2011年6月17日
发明者孙嘉德, 孙珂, 趙越堂 申请人:上海现代科技发展有限公司