CN100417307C - 一种微焦点x光设备及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微焦点X光设备(2)及其使用方法，该设备包括有：一具有一标靶的X射线管(4)，用目标流轰击该靶(6)的装置和调节产生的X射线强度(剂量)的装置，其中，调节X射线强度的装置(20)包括有一用以调节目标流的至少一个参数，特别是目标流强度的装置。以此方式，可可靠和精确地调节X射线的强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种微焦点X光设备，以及一种使用该微焦点X光设备进行X光辐射强度调节的方法。
背景技术
如美国专利4,344,013所公开的，微焦点X光设备现已为一般大众所熟知和应用，如在电子工业上用来测试印刷电路板，相应的微焦点X光设备已在EP 0 815 582 B1，WO 96/29723和DE 32 225 11 A1里公开。
众所周知，微焦点X光设备及其附属产品具有一个标靶和使用目标流轰击的标靶的装置。现有技术中的微焦点X光设备还具有调节X光辐射强度(剂量)的装置。这种装置在现有的微焦点X光设备上如此构成，从而例如可以对灯丝发出的光、热散发流进行调节控制。
但已知的微焦点X光设备的一个缺点在于所提供的调节功能并非十分可靠，而这会导致如在对电子元器件的测试中发生变化。这在相当范围内限制了通常需要一个以恒定或基本恒定的成像亮度为前提的自动图像处理的应用可能性。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种增强了调节可靠性的微焦点X光设备。该设备包括有：一具有一标靶的X射线管；用目标流轰击该靶的装置；调节产生的X射线强度(剂量)的装置，其特征在于，调节X射线强度的装置包括有一用以调节目标流的至少一个参数，特别是目标流强度的装置。
本发明的另一个目的在于提供一种适于调节微焦点X光装置中X射线管产生的X射线辐射强度(剂量)的方法，其中X射线管包括有一个靶和用喷射流轰击该靶的装置，其特征在于，为了实现X射线辐射强度的调节，目标流的至少一个参数，尤其是目标流的电流强度被调节。
本发明的基本思路在于可以调节控制X光辐射的强度(或剂量)，也就是说，可以对目标流的至少一个参数，特别是目标流的强度进行调节控制。通过控制该目标流，可以高稳定、高可靠地控制X光管所产生的X光的辐射强度(或剂量)。所以本发明的关于X光的设备具有相当的实用性，特别是在需要X光辐射相当高的稳定度和可靠性的领域。本发明的X光设备在进行电子成分检测时显得特别有用，因为在该检测过程中通常会使用一种自动图像处理系统，而X光辐射的高稳定性将使得该系统具有非常好的可靠性。
本发明的另一优点在于，对目标流的控制调节既不会使X光管及其附属的高压发生器发热，也不会使X光设备老化，也就是说，对X光的辐射不会产生任何重大的影响。甚至在进行目标流控制调节时，对设备各种开关的操作，由于焦点尺寸不同，不会对X光辐射的强度产生任何重大的改变。
按照本发明所述，目标流的各种参数均可以进行控制和调节。因为该目标流通常为一直流电，从而对目标流的电流强度进行控制调节是十分方便的。就算目标流为一脉冲流，也可以通过控制调节其脉冲频率或帧的纵横尺寸比来实现对该目标流的控制调节，如果目标流为一交流电，则可以通过控制调节其振幅和/或频率来实现。
按照本发明所述，直接检测到目标流中需要控制调节的各参数也是可能的，例如在进行目标流电流强度控制调节时，可以发现该电流强度是有一定的规律的。另外按照本发明所述，也可以间接地检测到目标流中需要控制调节的各参数，例如，可以通过对分散返回目标流的电子进行检测来间接地检测电流强度，同时生成一反映该电流强度的图像。
按照本发明所述的进一步发展，X光靶与X光管的本体可以是电性绝缘关系，并且被设置在该X光管上的。按照该实施例，目标流的电流强度就能够明显地被高可靠性地检测，并且可以作为调节方面的实际值。
一种用来检测目标流电流强度的实际值的电流传感器可以被方便地使用，具体地说，电流传感器所检测到的目标流的实际值可以直接作为调节目标流的实际值。当然也可以以其他值或参数为基础来调节目标流，如可以作为目标流函数的一些与电有关的参数。特别是还可以将有一定规律的目标流转换成电压，以此作为调节的实际值。
至于调节目标流的装置可由一种调节装置十分方便地提供。
根据上述实施例进一步改善，调节装置将检测到的目标流的实际值与指定值进行比较，并改变调节值，这样就能使得实际值与期望得到的值之间的距离缩小到最小。根据上述装置，所述的调节也可以在把电参数作为目标流函数的基础上加以实现。尤其可以把目标流的实际值转变为一电压值并将该电压作为实际值传送至调节装置，该调节装置到时会将该电压值与一个作为目标流的调节值的指定的电压值进行比较，并改变调节值，通过这种方法可以使得实际值与期望得到的值之间的距离缩小到最小。
所述的微焦点X光设备适当地还拥有一个高电压调整器，用来产生一更合适地基本上持续的高电压，按照该实施例，可以在阴极处释放出大量电子，并在X光管内产生一喷射流，经加速后射向X光靶。
根据上述实施例进一步改善可知，从原理上来讲，要完成对目标流显著、直接、高效地调节控制，其调节值就是喷射流。
根据本发明所述从另一方面进行改善可知，调节装置是由一种与电学有关的或电子控制电路形成的控制器组成，该控制器为硬件结构。
为了与各种规格达到一致的效果，调节装置也可以通过软件来实现。为了达到这个目的，可以对本发明所述的内容进行更有利地改善，使调节装置拥有一个可以通过一种调节软件来控制的电子控制电路板，通过这种方式，达到软件控制方法实现调节的目的。该实施例的一大特点在于可以通过改变软件的简单方法来实现对目标流的调节。
根据上述实施例更有利地进一步改善，电子控制电路可以由一种微控制器或类似物提供。该微控制器可由一些简单、经济地元件构成。
原则上，目标流的调节在使用X光设备的过程中应该是持续地被激活。但是，按照本发明所述的进一步有利的改善可知，对目标流的调节可以被激活和停止。按照该实施例，对目标流调节的激活或停止可以通过使用者的操作和/或自动操作来实现。例如，如果为了防止调节故障的产生的X光设备的瞬间工作参数，即对目标流的稳定调节不能实现的时候，对目标流的调节就会马上停止。
通过对上述实施例的进一步改善，由于对目标流的调节被停止，调节装置会对X射线管的喷射流进行调节。按照该实施例，当对目标流的调节被停止以后，X射线管的喷射流就会被调节。即使通过调节喷射流后，X光辐射的强度的调节不可能足够的精确，但是，对喷射流的调节可以保证(X光辐射的)强度的起伏保持在一定的界限以内。
按照所述发明的进一步改善，在目标流调节被激活的时候一股瞬间喷射的目标流形成所期望得到的目标流，在该实施例中，调节被激活的过程中所产生的X射线的辐射强度可以保持恒定，从而可以产生一明亮的图像。
根据对喷射流进行调节的实施例进行另一方面的改善，在目标流被停止的时候，通过改进的调节装置，一股瞬间喷射流可以形成所期望得到的喷射流调节的值。在该实施例中，当目标流的调节被停止的时候，所产生的图像的亮度不会变化。
对所述发明进行进一步改善的另一个优点在于，调节装置调节目标流以便防止超过规定的输出最大值。在该实施例中，由于电量过载引起对靶的损害，例如在激活过程中的过量辐射，可以有效地避免。
根据所述发明的进一步改善，在微焦点X射线管被激活以后，通过一种按年代顺序排列进行延时的方法可以实现对目标流调节的激活。这就保证了只有在调节处于稳定操作的情况下，对目标流的调节才会被启动。
根据上述实施例的进一步改善，当喷射流达到一指定的额定值时，该激活即可以实现。该实施例可以保证当该喷射流还没有流动或达到一定点时所述的调节不会被激活。
由于目标流调节控制系统拥有高电压发生器，及其附属的高电压电缆，和X射线管在某种特定环境中高电压具有相当大的作用的特征，根据所述发明进行进一步改善可以得出，调节设备中的调节参数可以根据高电压作用的改变而改变。
根据上述实施例在细节上的进一步改善可以得出，随着高电压的减小，调节参数也随之改变，通过这种方法，调节的时间间隔增加了；反之，当高电压增大时，调节参数随之改变，所以调节的时间间隔缩小了。在该实施例中，调节的时间间隔与X射线管中关于高电压的环境有关。
可以得出的结论是，对X射线管的各个要求必须一致，通过这种方式，可以使喷射流的方向偏移或完全阻止，从而可以从本质上防止对靶的射击。
根据上述实施例的进一步改善，如果喷射流的方向被偏移或完全阻止，就可以实现对喷射流调节的钝化作用。如此可以有效地防止调节的故障产生。
根据发明的另一个方向进一步改善可知，可以提供一种设备以判断是否在靶上存在这种短路，即当检测到短路时对目标流的调节即失效。如果出现短路的情况，目标流完全或者部分被转移或偏移，从而避免被太大的目标流冲击而受损。
附图说明
本发明可结合后面的附图进一步详细的说明，该附图为本发明所述的X光设备的一个结构示意图。通过结合，所有被描述的特征或者以附图说明的特征形成发明的主要内容，不管是在独立权利要求或从属权利要求项，也不管在说明里或者在附图里详细说明或用附图说明的部分内，这些发明内容或者是它们本身或者在任何所需要的结合过程中。
具体实施方式
如图所示为本发明微焦点X光设备2的一个实施例，随后统一简称为微型X光设备。该微焦点X光设备拥有X射线管4，并在该X射线管4的本体8上设置一个标靶。尽管在附图中显得并不是很明显，但也不在此赘述。靶6被设置在本体8上，因此它与X射线管4的本体8属于电性绝缘关系。例如，绝缘方式可以是用陶器及其类似物实现。
X光设备2进一步还在靶阴极处设置一加热的灯丝10，从而提供一种用目标流轰击靶6的装置。该装置进一步还设置有用于产生一个变量的高电压发生器12，尽管由此产生的高电压基本上在一个变化之后会达到稳定，但是存在于本体4内部的真空里由加热细丝10释放的电子靠X光辐射的作用，朝靶6方向加速，直到用在现有技术中为人所知的一种方式撞上靶6。
从加热元件10发出的，被高压电加速后朝靶6方向的电子束通过线圈16聚焦从而形成喷射流14。在线圈16的下游可观察到电子束的直接运动，通过一带孔隔离板18，用于减小电子束的直径到小于等于200μm，甚至小于等于10μm，由此X射线管4即能作为一微焦点X光管。喷射流到达靶6的那部分形成目标流。
X光设备2进一步还提供一种用于调节X光辐射的强度(剂量)的装置，如附图标号20所示，根据本发明，该装置具有调节目标流电流强度的装置。如图所示的实施例中，需要被调节的参数即目标流的电流强度。在该实施例中，调节目标流的装置具有一个调节装置22，该调节装置拥有一个微型控制器，可以由一调节软件实现控制，用这种方式即可以用一种软件控制方式来实现对目标流电流强度的调节。
X光设备2进一步还设置有一个传感器24，以用来感知靶6里的目标流，并提供给测量放大器26。测量放大器26用来放大测量的目标流，凭此测量放大器的输出信号形成这条目标流的电流强度的实际值，并被送往调节设备22的输入端28。通过更进一步的输入端30，以调节设备22提供给这条目标流的电流强度的期待值，凭此调节设备22把目标流的期待值与检测到的目标流的实际值进行比较并且更改控制或调整估值以使期待值和实际值的差别被减至最小。
在该实施例中，如附图所示，这条喷射流即调节的控制值。一般如已知的，喷射流是由加热元件10产生并被通过高压发生器12产生的高电压加速朝靶的方向的电子束产生的。在电子束顺流的运动方向上的加热元件10是一种栅极或其类似物，由此可以应用于由高电压发生器12产生的电压，这在图中并没有体现，因此在这里就不再加以赘述。通过在栅极改变电压，喷射流可以被改变，因此如果应用于栅极的电压被增加，喷射流就会被降低；如果应用于栅栏的电压被降低，喷射流就会被增加。
为改变控制值，调节设备22的一个输出端32与高压发生器12的一个控制输入端34连接，根据此应用于栅极的电压和喷射流可以通过控制输入端34改变。
这种新型X光装置2的操作方式如下：
在X光装置2的操作过程中，加热细丝10被加热以便在真空里产生电子并离开加热元件10。靶6为阳极，加热细丝10为阴极，通过两者之间的高压发生器产生一个高电压，因为这个高电压，电子束从加热细丝10释放并朝靶6的方向加速形成一X射线管4的喷射流。喷射流14通过线圈16和光阑18聚焦，到达靶的喷射流14的部分即形成目标流。在撞上靶6时，电子用已知的一种方式产生X光辐射20，这种技术现已用于测试电子器件。
在X光装置2的操作过程中，传感器24感知测量放大器26放大后的目标流，并作为检测到的目标流的实际值应用到调节设备22设备的输入端28。调节设备22把检测到的实际值与输入端30里的控制值加以比较，并使规定的和可达到的期待值与被检测到的实际值间的差距减到最小。
通过调节设备22判断目标流的实际值是否被减小，若是，在上述实施例中，控制设备22增强了喷射流，由此导致X光辐射20产生的图像的亮度减小。因此，目标流的电流强度增加直到检测到的目标流的实际值与期待值之间的差值变为0。相反，如果目标流的电流强度增加，调节设备22通过控制输入端34减小喷射流，因此目标流的电流强度减小直到检测到的目标流的实际值与期待值之间的差值变为0。
通过这种方法，这条目标流被调节并且被以更大的精度保持恒定，以便使X光辐射的强度(剂量)保持恒定。从而，为一个电子器件作测试时通过X光辐射产生的一幅图像的亮度可以保持不变，因此通过自动的图象处理能够对这幅图像作相当简单的评估或者解释。
在该实施例中，调节设备22可以更具体化以使对目标流的调节的开关可以任意转换。
根据本发明所述，在X射线管4接通以后，通过一种顺时延时方法使对目标流的调节被激活，如此可以防止在X光设备2的启动产生调节上的故障。在此期间X射线管4被加热以便工作，加热细丝10上的电压被调整，并且电子束被聚焦。在该实施例中，当这条喷射流被检测到已达到规定的和可达到的期待值时，该喷射流达到稳定，调节具有可行性。
在该实施例中，当调节启动时，喷射流即刻开始形成目标流的期待值，并被传送到调节设备22的控制输入端30。
在该实施例中，当该目标流的调节没被启动时，X射线管的喷射流通过更进一步调节设备进行调节(附图上未标明)，根据此在目标流的调节停用期间喷射流通过进一步的调节设备形成一喷射流调节的期待值。通过这种方法，可以避免图像在目标流的调节的停用期间的亮度的改变。
另外，在该实施例中，由于高电压期待值的变化(但在变化后基本上能再次保持恒定)，该目标流的调节即被停用，直至重新获得一新高电压的期待值。而且，调节调节设备22的参数可以随着高电压发生器12产生的高电压的改变而改变，特别是在高电压减小时，调节参数随之改变，因此调节的时差被增加，反之，当高电压增加时，调节的时差被减小。
该X射线管4还提供一种偏移或阻断喷射流的装置，通过这种方式，可以防止喷射流轰击靶，由于在附图中并未标示此装置，故在此不再加以赘述。当使用这种也称为光闸(Shutter)的装置时，对目标流的调节即被停止。
在该实施例中，为了防止靶6的受损，调节装置22对目标流如此调节以防止超过一预定或可预定的最大靶的电功率值。另外，通过一喷射流调节装置(附图未标示)，可以检测靶6是否已短路，其中当检测到短路时，该装置可以使对目标流的调节无效。通过这种方式，可以有效地避免由于过载引起的靶的损坏和破坏。
本发明所述的X光设备，可以通过一种简单可靠的方式，就能实现对X射线辐射的强度(剂量)的调节。
Claims (42)
1. 一种微焦点X射线设备，包括有：
一具有一标靶的X射线管；
用目标流轰击该靶的装置；
调节产生的X射线强度的装置，
其特征在于，
调节X射线强度的装置(20)包括有一用以调节目标流的至少一个参数的装置。
2. 如权利要求1所述的微焦点X射线设备，其特征在于，所述的靶(6)电绝缘地设于X射线管(4)的本体(8)上。
3. 如权利要求1所述的微焦点X射线设备，其特征在于还包括一个检测目标流电流强度的实际值的电流传感器。
4. 如权利要求1所述的微焦点X射线设备，其特征在于，调节目标流的装置具有一调节装置(22)。
5. 如权利要求4所述的微焦点X射线设备，其特征在于，所述的调节装置(22)将检测到的目标流的实际值与指定额定值进行比较，并如此改变控制值，使得额定值与实际值间的差距减至最小。
6. 如权利要求1所述的微焦点X射线设备，其特征在于还包括有一高压发生器，用以产生一基本恒定的高压，为产生喷射流(14)将在X射线管(4)阴极处释放的电子加速后射向标靶(6)。
7. 如权利要求5所述的微焦点X射线设备，其特征在于，所述的控制值是喷射流(14)。
8. 如权利要求4所述的微焦点X射线设备，其特征在于，所述的调节装置(22)由一种与电学有关的或电子控制电路形成的控制器组成。
9. 如权利要求4所述的微焦点X射线设备，其特征在于，所述的调节装置(22)具有一个电子控制电路，可通过调节软件来如此控制，使得该调节可以通过软件控制的方法实现。
10. 如权利要求8或9所述的微焦点X射线设备，其特征在于，所述的电子控制电路具有一种微控制器。
11. 如权利要求1所述的微焦点X射线设备，其特征在于，可激活或关闭对目标流的调节。
12. 如权利要求11所述的微焦点X射线设备，其特征在于，当关闭目标流的调节时，由另一个调节装置调节X射线管(4)的喷射流(14)。
13. 如权利要求11所述的微焦点X射线设备，其特征在于，在对目标流调节的激活时产生的瞬时流动目标流构成目标流的额定值。
14. 如权利要求12所述的微焦点X射线设备，其特征在于，在对目标流调节的激活时产生的瞬时流动目标流构成另一调节装置在对喷射流的调节时的目标流的额定值。
15. 如权利要求4所述的微焦点X射线设备，其特征在于，调节装置(22)如此调整目标流，从而避免超过标靶(6)的指定值或指定的最大功率。
16. 如权利要求11所述的微焦点X射线设备，其特征在于，对目标流调节的激活在时间上滞后于开启微焦点X射线管(4)。
17. 如权利要求16所述的微焦点X射线设备，其特征在于，当喷射流(14)达到一已指定的或可指定的额定值时，该激活即实现。
18. 如权利要求6或11所述的微焦点X射线设备，其特征在于，当高电压的额定值被改变时，对目标流的调节会停止，直到达到新的高压额定值。
19. 如权利要求6所述的微焦点X射线设备，其特征在于，调节装置(22)的调节参数可以根据高电压值的改变而改变。
20. 如权利要求19所述的微焦点X射线设备，其特征在于，随着高电压的减小，调节参数随之改变，从而引起调节时间间隔的增加，反之，当高电压增大时，调节参数随之改变，调节的时间间隔缩小。
21. 如权利要求1所述的微焦点X射线设备，其特征在于，X射线管(4)可以通过使喷射流(14)的方向被偏移或完全阻止的装置，基本防止过大的喷射流(14)冲击靶(6)。
22. 如权利要求11或21所述的微焦点X射线设备，其特征在于，当激活可偏移或阻止喷射流(14)的装置时，停止对喷射流调节。
23. 如权利要求11所述的微焦点X射线设备，其特征在于具有一装置，它可以判断在靶(6)上是否存在短路，并在检测到短路的情况下立即停止对目标流的调节。
24. 如权利要求1所述的微焦点X射线设备，其特征在于，所述至少一个参数为目标流强度。
25. 一种适于调节微焦点X光装置中X射线管产生的X射线辐射强度的方法，其中X射线管包括有一个靶和用喷射流轰击该靶的装置，
其特征在于，
为了实现X射线辐射强度的调节，目标流的至少一个参数被调节。
26. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，目标流电流强度的实际值可以被检测得到。
27. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，检测得到的目标流的实际值和一指定的额定值进行比较，从而改变控制值，使得实际值和额定值的距离达到最小。
28. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，借助高电压发生器产生一基本恒定的高压，为产生喷射流(14)将在X射线管(4)阴极处释放的电子加速后射向标靶(6)。
29. 如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述的喷射流被用来当作控制值。
30. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，对目标流的调节可以被激活或停止。
31. 如权利要求30所述的方法，其特征在于，当目标流的调节被停止时，X射线管的喷射流即马上被调节。
32. 如权利要求31所述的方法，其特征在于，激活目标流的调节时产生的瞬间流动的目标流被用来当作该目标流的额定值。
33. 如权利要求30所述的方法，其特征在于，停止目标流的调节时产生的瞬间流动的喷射流被用来当作该喷射流的额定值。
34. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，如此调节目标流，防止其超过标靶的指定值或可指定的最大电流功率。
35. 如权利要求30所述的方法，其特征在于，微焦点X射线管被开启后，在时间上滞后地激活目标流的调节。
36. 如权利要求35所述的方法，其特征在于，当喷射流达到一指定额定值时，该目标流的调节即被激活。
37. 如权利要求30所述的方法，其特征在于，当高电压的额定值被改变后，目标流的调节即停止，直到高电压达到一个新的额定值。
38. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述的调节参数可以随着高电压作用的改变而改变。
39. 如权利要求38所述的方法，其特征在于，随着高电压的减小，调节参数随之改变，通过这种方法，使得调节的时间间隔增加；反之，当高电压增大时，调节参数随之改变，从而使得调节的时间间隔减小。
40. 如权利要求30所述的方法，其特征在于，当喷射流被偏移或阻止而基本不能撞击到标靶上时，目标流的调节被停止。
41. 如权利要求30所述的方法，其特征在于，可以判断是否在靶上产生短路的现象，如果检测到存在短路，目标流的调节即被停止。
42. 如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述至少一个参数为目标流强度。
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