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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