CN109163887A - 椭球型单毛细管x光透镜内表面形貌检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学检测系统领域,尤其是椭球型单毛细管X光透镜内表面形貌检测系统。该检测系统包括X射线光源、锥形光束、遮光器、中心阻挡器、椭球型单毛细管X光透镜、焦斑和CCD,所述X射线光源位于椭球型单毛细管X光透镜的前焦点处,遮光器和中心阻挡器位于X射线光源和椭球型单毛细管X光透镜之间,X射线光源发出锥形光束,锥形光束经过遮光器、中心阻挡器、椭球型单毛细管X光透镜后射入CCD。本发明利用X射线在光滑表面发生全反射原理,通过CCD接收到的反射光斑,与其他间接测试方法相比,能够直接观测椭球型单毛细管X光透镜内表面形貌,进而为透镜的制造以及性能改进提供依据。
Description
技术领域
本发明涉及光学检测系统领域,尤其是椭球型单毛细管X光透镜内表面形貌检测系统。
背景技术
目前主要采用测径仪表征透镜内表面形貌。利用测径仪结合步进电机获得透镜外直径,进而得到透镜的外形曲线。最后利用透镜内径和外径的比例得出透镜内径曲线,采用内径曲线表征透镜内表面形貌。利用测径仪方法表征透镜的内部形貌是一种间接的方法。因为透镜的内外径比例并不是严格不变的,因此这种方法只能反映出透镜内部形貌变化的大致趋势,并不能准确的刻画透镜内部形貌。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:为了解决现有的利用测径仪表征透镜内部形貌的不足,本发明提供了一种椭球型单毛细管X光透镜内表面形貌检测系统,利用X射线在光滑表面发生全反射原理,通过CCD接收到的反射光斑,与其他间接测试方法相比,能够直接观测椭球型单毛细管X光透镜内表面形貌,进而为透镜的制造以及性能改进提供依据。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种椭球型单毛细管X光透镜内表面形貌检测系统,包括X射线光源、锥形光束、遮光器、中心阻挡器、椭球型单毛细管X光透镜、焦斑和CCD,所述X射线光源位于椭球型单毛细管X光透镜的前焦点处,遮光器和中心阻挡器位于X射线光源和椭球型单毛细管X光透镜之间,X射线光源发出锥形光束,锥形光束经过遮光器、中心阻挡器、椭球型单毛细管X光透镜后射入CCD。
具体地,所述椭球型单毛细管X光透镜是由硅酸盐玻璃拉制的中空单玻璃管,内径为50-2000微米,长度为20-200毫米,椭球型单毛细管X光透镜沿长度的外形母线为椭圆形,内部中空部分外形母线也为椭圆形,母线的径向变化对于椭球型单毛细管X光透镜的中心轴线是对称的,椭球型单毛细管X光透镜的入口半径大于出口,椭球型单毛细管X光透镜有两个焦点,前焦点位于入口端之前,后焦点位于出口端之后,并且前焦点与后焦点均在椭球型单毛细管X光透镜的中轴线上X射线光源位于椭球型单毛细管X光透镜的前焦点。
具体地,所述X射线光源的中心、中心阻挡器的中心、遮光器的中心、椭球型单毛细管X光透镜的中心线、CCD的中心位于同一直线。
具体地,所述中心阻挡器和遮光器的小孔直径小于椭球型单毛细管X光透镜的入口直径。
具体地,所述遮光器为金属环,遮光器的材质为钨或金或铂。
具体地,所述中心阻挡器为金属球,中心阻挡器的材质为钨或金或铂。
本发明的有益效果是:本发明提供了一种椭球型单毛细管X光透镜内表面形貌检测系统,利用X射线在光滑表面发生全反射原理,通过CCD接收到的反射光斑,与其他间接测试方法相比,能够直接观测椭球型单毛细管X光透镜内表面形貌,进而为透镜的制造以及性能改进提供依据。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的示意图;
图2是本发明的单毛细管X光透镜示意图;
图3是本发明的示意图;
图中1. X射线光源,2. 锥形光束,3. 遮光器,4. 中心阻挡器,5. 椭球型单毛细管X光透镜,6. 焦斑,7. CCD。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。
图1是本发明的示意图,图2是本发明的单毛细管X光透镜示意图,图3是本发明的示意图。
X射线光源1发出X射线,X射线经过遮光器3、中心阻挡器4形成锥形光束2,锥形光束2经过椭球型单毛细管X光透镜5后射入CCD7。
X射线光源1位于椭球型单毛细管X光透镜5的前焦点处,中心阻挡器4和遮光器3位于X射线光源1和椭球型单毛细管X光透镜5之间。由X射线光源1发出的发散X射线先经过由中心阻挡器4和遮光器3所组成的遮光系统。经过遮光系统后,由X射线发出的发散光变成薄薄的入射空心锥形光束2,入射空心锥形光束2经过椭球型单毛细管X光透镜5内表面全反射后,形成新的出射锥形光束2。出射锥形光束2是发生全反射处透镜形状映射,新锥形光束2的形状由之后的CCD7获得。调整中心阻挡器4和遮光器3的位置,可以使入射锥形光束2扫描整个椭球型单毛细管X光透镜5表面,进而获得透镜内表面全貌。
椭球型单毛细管X光透镜5是由硅酸盐玻璃拉制中空单玻璃管,内径一般范围为50-2000微米,长度范围一般为20-200毫米。椭球型单毛细管X光透镜5沿长度的外形母线为椭圆形,内部中空部分外形母线也椭圆形,椭球型单毛细管X光透镜5的母线的径向变化对于椭球型单毛细管X光透镜5的中心轴线是对称的。一般椭球型单毛细管X光透镜5的入口半径大于出口。椭球型单毛细管X光透镜5有两个焦点,前焦点位于透镜入口端之前,后焦点位于椭球型单毛细管X光透镜5出口端之后,并且前焦点与后焦点均在椭球型单毛细管X光透镜5的中轴线上。X射线光源1位于椭球型单毛细管X光透镜5的前焦点,X射线光源1发出的发散X射线,入射到椭球型单毛细管X光透镜5内表面,在此经过全反射,改变射线方向,最后射线都会聚在椭球型单毛细管X光透镜5后焦点出。椭球型单毛细管X光透镜5具有几十到几百的放大倍数。
中心阻挡器4和遮光器3的尺寸与椭球型单毛细管X光透镜5的长度,前焦距,入口直径,出口直径,后焦距等参数有关。因此,对于不同的椭球型单毛细管X光透镜5,中心阻挡器4和遮光器3的尺寸也不相同。
椭球型单毛细管X光透镜5尺寸设计满足入射X射线与透镜内壁夹角小于入射X射线全反射临界角;
X射线光源1中心,中心阻挡器4中心,遮光器3中心,椭球型单毛细管X光透镜5中心线以及CCD7探测器中心位于同一直线;
中心阻挡器4和遮光器3小孔直径小于椭球型单毛细管X光透镜5入口直径;
椭球型单毛细管X光透镜5制作材料是硅酸盐玻璃或铅玻璃;
中心阻挡器4和遮光器3材料应为钨、金、铂等吸收系数较大材料。
由X射线光源1所发出X射线,经过遮光器3和中心阻挡器4的遮挡,形成极薄的入射空心锥形光束2,入射空心锥形光束2能够扫描椭球型单毛细管X光透镜5某一截面,X射线全反射后聚焦在椭球型单毛细管X光透镜5的后焦点,形成焦斑6和出射锥形光束2,出射锥形光束2截面形状由CCD7所记录。移动遮光器3和中心阻挡器4可以使入射锥形光束2扫描整个椭球型单毛细管X光透镜5内表面,经过几何计算便可获得椭球型单毛细管X光透镜5内表面形貌。
如附图2所示,和分别为椭球型单毛细管X光透镜5的前焦点和后焦点,和分别为椭球型单毛细管X光透镜5入口直径和出口直径,和是椭球型单毛细管X光透镜5前焦距和后焦距(即为椭球型单毛细管X光透镜5工作距离),L是椭球型单毛细管X光透镜5长度。椭球型单毛细管X光透镜5母管切面外形曲线为椭圆,a和b分别为母管切面外形曲线的长半轴和短半轴。
如附图3所示,和分别为遮光器3和中心阻挡器4到X射线光源1之间的距离。为光束扫描位置到X射线光源1之间的位置,为出口焦斑6到CCD7探测器之间的距离。和分别为遮光器3和中心阻挡器4直径。根据以上参数经过计算可以求得CCD7所成图像和椭球型单毛细管X光透镜5光束扫描出图形之间比例,进而可以获得椭球型单毛细管X光透镜5内表面形貌。和分别为遮光器3和中心阻挡器4直径取值范围为:
下面给出光束可调节X射线聚焦系统的实例:X射线光源1可采用焦斑尺寸为80微米的Cu靶光源,椭球型单毛细管X光透镜5前焦距10cm,入口直径600微米,长度L 8cm,出口直径360微米,后焦距2cm。和分别为遮光器3和中心阻挡器4直径180和200微米。
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (6)
1.一种椭球型单毛细管X光透镜内表面形貌检测系统,其特征在于:包括X射线光源(1)、锥形光束(2)、遮光器(3)、中心阻挡器(4)、椭球型单毛细管X光透镜(5)、焦斑(6)和CCD(7),所述X射线光源(1)位于椭球型单毛细管X光透镜(5)的前焦点处,遮光器(3)和中心阻挡器(4)位于X射线光源(1)和椭球型单毛细管X光透镜(5)之间,X射线光源(1)发出锥形光束(2),锥形光束(2)经过遮光器(3)、中心阻挡器(4)、椭球型单毛细管X光透镜(5)后射入CCD(7)。
2.根据权利要求1所述的椭球型单毛细管X光透镜内表面形貌检测系统,其特征在于:所述椭球型单毛细管X光透镜(5)是由硅酸盐玻璃拉制的中空单玻璃管,内径为50-2000微米,长度为20-200毫米,椭球型单毛细管X光透镜(5)沿长度的外形母线为椭圆形,内部中空部分外形母线也为椭圆形,母线的径向变化对于椭球型单毛细管X光透镜(5)的中心轴线是对称的,椭球型单毛细管X光透镜(5)的入口半径大于出口,椭球型单毛细管X光透镜(5)有两个焦点,前焦点位于入口端之前,后焦点位于出口端之后,并且前焦点与后焦点均在椭球型单毛细管X光透镜(5)的中轴线上X射线光源(1)位于椭球型单毛细管X光透镜(5)的前焦点。
3.根据权利要求1所述的椭球型单毛细管X光透镜内表面形貌检测系统,其特征在于:所述X射线光源(1)的中心、中心阻挡器(4)的中心、遮光器(3)的中心、椭球型单毛细管X光透镜(5)的中心线、CCD(7)的中心位于同一直线。
4.根据权利要求1所述的椭球型单毛细管X光透镜内表面形貌检测系统,其特征在于:所述中心阻挡器(4)和遮光器(3)的小孔直径小于椭球型单毛细管X光透镜(5)的入口直径。
5.根据权利要求1所述的椭球型单毛细管X光透镜内表面形貌检测系统,其特征在于:所述遮光器(3)为金属环,遮光器(3)的材质为钨或金或铂。
6.根据权利要求1所述的椭球型单毛细管X光透镜内表面形貌检测系统,其特征在于:所述中心阻挡器(4)为金属球,中心阻挡器(4)的材质为钨或金或铂。
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