CN107817261B - 一种检测微球与充气管组件导通性的装置 - Google Patents

一种检测微球与充气管组件导通性的装置 Download PDF

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Abstract

本发明的一种检测微球与充气管组件导通性的装置是将诊断气体注入至微球与充气管组件内，通过X射线能谱测量装置检测微球内诊断气体的X射线特征谱线，通过X射线特征谱线判断微球与充气管组件的导通性。该装置适用于微球与微细导气管组件的导通性的检测，对检测样品无损伤、无污染，检测结果准确、可靠。

Description

一种检测微球与充气管组件导通性的装置
技术领域
本发明属于X射线应用技术领域，具体涉及一种检测微球与充气管组件导通性的装置。
背景技术
在高能量密度物理、聚变能源利用等科学研究及国防军事用应用领域中，微球作为一种燃料容器有着广泛的应用，微球内的燃料气体的压强关系到聚变效率、聚变过程压缩的对称性等重要物理过程，是非常重要的物理参数。为了在微球内获得较高的燃料密度，通过充气管将高压气体导入微球内部，并通过冷凝及固化的物理过程实现高密度燃料的填充。微球与充气管组件是实现这一过程的关键部件，微球与充气管通常是通过胶接的方式连接，胶水存在流入充气管的可能性；另一方面，充气管与微球相邻的一端的管道内径可能只有数微米，大气环境中的微尘颗粒可能堵塞充气管，导致微球与充气管导通性出现问题，进而无法将燃料气体注入到微球内部，并无法获得高密度燃料。由于微球与充气管组件尺寸微小和充气管管道狭小的特点，可靠的检测其导通性是一项难题。
中国专利文献库公开了中国科学院物理研究所的公开号为CN201610082008.6的《一种微流体通道导通性的判定方法》，该方法通过在微流体通道内部填充跟踪试剂并冷却固化，然后采用聚焦离子束刻蚀技术在微流体通道不同位置获得界面，最后通过扫描电子显微镜高分辨观测微流体通道横截面，来判定流体通道导通性。该方法的不足之处是：填充试剂及固化过程的残留物对微流体通道有污染，难以完全去除，特别是在微通道封堵的一端，残留物更加难以去除，影响微通道的使用；而且，聚焦离子束刻蚀对微通道由较为明显的损伤。
目前，尚无微球与充气管组件的导通性的测量手段，亟需发展一种无损、无污染的微球与充气管导通性检测装置，用于检测微球与充气管组件的导通性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种检测微球与充气管组件导通性的装置。
本发明的检测微球与充气管组件导通性的装置，其特点是，包括X射线能谱测量装置、微球与充气管组件充放气装置、数据采集与控制卡和计算机；
所述的X射线能谱测量装置包括真空室、三维平移台、三维平移台控制器、X光光管、X光光管控制器、视觉监测装置、X射线能谱传感器、能谱控制器、真空计Ⅱ、真空阀Ⅰ、真空泵Ⅰ；计算机通过视觉监测装置观察微球与充气管组件的位置；视觉监测装置包括图像采集卡、图像传感器和光学镜头；图像采集卡控制图像传感器采集由光学镜头采集的图像，光学镜头采集微球与充气管组件的图像；计算机通过X光光管控制器控制X光光管、X光光管发射X射线入射至微球与充气管组件中的微球中心，经微球内部气体的X射线荧光作用，形成X射线荧光信号；计算机通过能谱传感器控制器控制X射线能谱传感器，X射线能谱传感器接收X射线荧光信号；计算机通过三维平移台控制器控制三维平移台，三维平移台放置并固定于真空室的底部；计算机通过数据采集与控制卡控制真空阀Ⅰ，真空阀Ⅰ控制真空泵Ⅰ的抽气；计算机通过数据采集与控制卡采集真空计Ⅱ显示的真空室的真空度；
所述的微球与充气管组件充放气装置包括负压装置、高压气体注入装置、连接器、真空接口和真空计Ⅰ；负压装置包括真空泵Ⅱ、真空阀Ⅲ，计算机通过数据采集与控制卡控制真空阀Ⅲ，真空阀Ⅲ控制真空泵Ⅱ的抽气；高压气体注入装置包括真空阀Ⅱ和气瓶；计算机通过数据采集与控制卡控制真空阀Ⅱ，真空阀Ⅱ控制气瓶的充气过程；计算机通过数据采集与控制卡得到真空计Ⅰ的真空度值；连接器通过管道连接真空计Ⅰ、真空阀Ⅱ、气瓶、真空泵Ⅱ、真空阀Ⅲ、真空接口、微球与充气管组件，构成一个密封的整体；
所述的微球与充气管组件与真空接口密封连接，真空接口与夹持底座固定连接，夹持底座固定在三维平移台上。
所述的气瓶内的气体是氩气、氪气或氙气中的一种。
所述的微球与充气管组件中的微球球壳为高分子聚合物或者玻璃。
所述的光学镜头为光学镜头组件，光学镜头的放大倍率可调。
所述的X射线能谱传感器通过液氮制冷或电制冷。
所述的真空阀Ⅰ、真空阀Ⅱ和真空阀Ⅲ为电磁真空阀。
所述的三维平移台由三个运动方向相互垂直的直线电机位移台组合而成。
所述的图像传感器为CCD型或CMOS型图像传感器。
本发明的检测微球与充气管组件导通性的装置具有以下优点：
1. 对微球与充气管组件无污染。微球与充气管组件充入稀有气体，通过测量微球内稀有气体的X射线特征谱线判断导通性，稀有气体对微球与充气管组件无污染。
2.不损伤微球与充气管组件。X射线检测具有无损伤的特性，检测过程不破坏微球与充气管组件。
3.导通性检测结果准确、可靠。稀有气体的特征谱线是能够反映微球与充气管导通性的可靠标志，检测结果准确、可靠。
本发明的检测微球与充气管组件导通性的装置是将诊断气体注入至微球与充气管组件内，通过X射线能谱测量装置检测微球内诊断气体的X射线特征谱线，通过特征谱线判断微球与充气管组件的导通性。该装置适用于微球与微细导气管组件的导通性的检测，对检测样品无损伤、无污染，检测结果准确、可靠。
附图说明
图1为本发明的检测微球与充气管组件导通性的装置结构示意图；
图中，1. 能谱传感器控制器 2. 图像采集卡 3. X光光管控制器 4. X射线能谱传感器 5. 图像传感器 6. 光学镜头 7. X光光管 8. 微球与充气管组件 9. 夹持底座10. 真空室 11. 三维平移台 12. 真空计Ⅰ 13. 真空计Ⅱ 14. 真空阀Ⅰ 15. 真空泵Ⅰ16.数据采集与控制卡 17. 计算机 18. 真空接口 19. 真空阀Ⅱ 20. 气瓶 21. 真空泵Ⅱ 22. 真空阀Ⅲ 23. 三维平移台控制器 24. 连接器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
实施例1：
如图1所示，本发明的检测微球与充气管组件导通性的装置包括X射线能谱测量装置、微球与充气管组件充放气装置、数据采集与控制卡16和计算机17；
所述的X射线能谱测量装置包括真空室10、三维平移台11、三维平移台控制器23、X光光管7、X光光管控制器3、视觉监测装置、X射线能谱传感器4、能谱控制器1、真空计Ⅱ13、真空阀Ⅰ14、真空泵Ⅰ15；计算机17通过视觉监测装置观察微球与充气管组件8的位置；视觉监测装置包括图像采集卡2、图像传感器5和光学镜头6；图像采集卡2控制图像传感器5采集由光学镜头6采集的图像，光学镜头6采集微球与充气管组件8的图像；计算机17通过X光光管控制器3控制X光光管7、X光光管7发射X射线入射至微球与充气管组件8中的微球中心，经微球内部气体的X射线荧光作用，形成X射线荧光信号；计算机17通过能谱传感器控制器1控制X射线能谱传感器4，X射线能谱传感器4接收X射线荧光信号；计算机17通过三维平移台控制器23控制三维平移台11，三维平移台11放置并固定于真空室10的底部；计算机17通过数据采集与控制卡16控制真空阀Ⅰ14，真空阀Ⅰ14控制真空泵Ⅰ15的抽气；计算机17通过数据采集与控制卡16采集真空计Ⅱ13显示的真空室10的真空度；
所述的微球与充气管组件充放气装置包括负压装置、高压气体注入装置、连接器24、真空接口18和真空计Ⅰ12；负压装置包括真空泵Ⅱ21、真空阀Ⅲ22，计算机17通过数据采集与控制卡16控制真空阀Ⅲ22，真空阀Ⅲ22控制真空泵Ⅱ21的抽气；高压气体注入装置包括真空阀Ⅱ19和气瓶20；计算机17通过数据采集与控制卡16控制真空阀Ⅱ19，真空阀Ⅱ19控制气瓶20的充气过程；计算机17通过数据采集与控制卡16得到真空计Ⅰ12的真空度值；连接器24通过管道连接真空计Ⅰ12 、真空阀Ⅱ19、气瓶20、真空泵Ⅱ21、真空阀Ⅲ22、真空接口18、微球与充气管组件8，构成一个密封的整体；
所述的微球与充气管组件8与真空接口18密封连接，真空接口18与夹持底座9固定连接，夹持底座9固定在三维平移台11上。
气瓶20内的气体是氩气；微球与充气管组件8中的微球球壳是CH聚合物；光学镜头6由4倍、10倍、50倍光学放大倍率的镜头组合而成；X射线能谱传感器是通过液氮制冷的；真空阀Ⅰ14、真空阀Ⅱ19和真空阀Ⅲ22是电磁真空阀；三维平移台11是三个方向相互垂直的直线电机位移台组合而成；图像传感器5是CCD型图像传感。
实施例1中的气瓶20内的气体还可以氪气或氙气。
实施例1中的微球球壳还可以玻璃。
实施例1中的光学镜头6还可以是其他光学放大倍率的镜头组合而成。
实施例1中的X射线能谱传感器还可以是电制冷的。
实施例1中的图像传感器5还可以是CMOS型的。
该实施例通过一系列的措施实现了检测微球与充气管组件导通性的装置，与其他装置相比，具有对检测样品无损伤、无污染，检测结果准确、可靠的优点。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围，本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利要求书上的改动都是本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种检测微球与充气管组件导通性的装置，其特征在于：所述的装置包括X射线能谱测量装置、微球与充气管组件充放气装置、数据采集与控制卡(16)和计算机(17)；
所述的X射线能谱测量装置包括真空室(10)、三维平移台(11)、三维平移台控制器(23)、X光光管(7)、X光光管控制器(3)、视觉监测装置、X射线能谱传感器(4)、能谱传感器控制器(1)、真空计Ⅱ(13)、真空阀Ⅰ(14)、真空泵Ⅰ(15)；所述的计算机(17)通过视觉监测装置观察微球与充气管组件(8)的位置；所述的视觉监测装置包括图像采集卡(2)、图像传感器(5)和光学镜头(6)；图像采集卡(2)控制图像传感器(5)采集由光学镜头(6)采集的图像，光学镜头(6)采集微球与充气管组件(8)的图像；计算机(17)通过X光光管控制器(3)控制X光光管(7)，X光光管(7)发射X射线入射至微球与充气管组件(8)中的微球中心，经微球内部气体的X射线荧光作用，形成X射线荧光信号；计算机(17)通过能谱传感器控制器(1)控制X射线能谱传感器(4)，X射线能谱传感器(4)接收X射线荧光信号；计算机(17)通过三维平移台控制器(23)控制三维平移台(11)，三维平移台(11)放置并固定于真空室(10)的底部；计算机(17)通过数据采集与控制卡(16)控制真空阀Ⅰ(14)，真空阀Ⅰ(14)控制真空泵Ⅰ(15)的抽气；计算机(17)通过数据采集与控制卡(16)采集真空计Ⅱ(13)显示的真空室(10)的真空度；
所述的微球与充气管组件充放气装置包括负压装置、高压气体注入装置、连接器(24)、真空接口(18)和真空计Ⅰ(12)；负压装置包括真空泵Ⅱ(21)、真空阀Ⅲ(22)，计算机(17)通过数据采集与控制卡(16)控制真空阀Ⅲ(22)，真空阀Ⅲ(22)控制真空泵Ⅱ(21)的抽气；高压气体注入装置包括真空阀Ⅱ(19)和气瓶(20)；计算机(17)通过数据采集与控制卡(16)控制真空阀Ⅱ(19)，真空阀Ⅱ(19)控制气瓶(20)的充气过程；计算机(17)通过数据采集与控制卡(16)得到真空计Ⅰ(12)的真空度值；连接器(24)通过管道连接真空计Ⅰ(12) 、真空阀Ⅱ(19)、气瓶(20)、真空泵Ⅱ(21)、真空阀Ⅲ(22)、真空接口(18)、微球与充气管组件(8)，构成一个密封的整体；
所述的微球与充气管组件(8)与真空接口(18)密封连接，真空接口(18)与夹持底座(9)固定连接，夹持底座(9)固定在三维平移台(11)上；
所述的气瓶(20)内的气体是氩气、氪气或氙气中的一种；所述的微球与充气管组件(8)中的微球球壳为高分子聚合物或者玻璃。
2.根据权利要求1所述的一种检测微球与充气管组件导通性的装置，其特征在于：所述的光学镜头(6)为光学镜头组件，光学镜头的放大倍率可调。
3.根据权利要求1所述的一种检测微球与充气管组件导通性的装置，其特征在于：所述的X射线能谱传感器(4)通过液氮制冷或电制冷。
4.根据权利要求1所述的一种检测微球与充气管组件导通性的装置，其特征在于：所述的真空阀Ⅰ(14)、真空阀Ⅱ(19)和真空阀Ⅲ(22)为电磁真空阀。
5.根据权利要求1所述的一种检测微球与充气管组件导通性的装置，其特征在于：所述的三维平移台(11)由三个运动方向相互垂直的直线电机位移台组合而成。
6.根据权利要求1所述的一种检测微球与充气管组件导通性的装置，其特征在于：所述的图像传感器(5)为CCD型或CMOS型图像传感器。
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