CN113474624B - 非接触式微粒绝对质量测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微粒绝对质量测量装置包括：辐射管；折射所述辐射管照射出的放射线，缩小或放大图像的透镜部；包含板状的试片固定基板，所述试片固定基板搭载着入射从所述透镜部照射的放射线的试片的试片搭载部；穿过所述试片搭载部的放射线成像的图像板；以及，从成像在所述图像板上的图像中，分离提取试片图像和背景图像，通过比较所述背景图像和所述试片图像，将因所述试片发生的黑化程度转化为密度信息后，计算出所述试片的质量信息的质量计算部。

Description

非接触式微粒绝对质量测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及一种测量微粒绝对质量的方法及装置，更具体的涉及一种能够在不与被测物接触的情况下，可测量微粒绝对质量的微粒绝对质量测量装置和方法。

背景技术

在现代社会中，随着电子技术的发展，电子产品中使用的各种元件等零件越来越小型化。尤其是由于半导体集成技术的发展，半导体元件本身及配套元件的大小都被小型化到以毫克为单位的质量，为了对这样的零件的残次或质量进行质量检查，需要能够以毫克(milligram)或微克(microgram)为单位测量质量的设备。

但是，目前用于测量这种微粒质量的设备基本上与普通的秤的原理相同，大多都是利用微细颗粒的重力的设备，然而，比起用于测量宏观物体质量的秤，利用更加敏感的传感器来测量微细颗粒的质量。

在这种情况下，质量测量是通过在质量测量用传感器的上部放置微细颗粒来实现的。因此，对于具有毫克或以下的质量大小的微细颗粒，难免会受到微细颗粒防止在所述传感器的位置，湿度和温度等周围环境，或者周围的灰尘等漂浮物的影响，出现误差的可能性较大，为了减少误差，尽可能多次反复进行质量测量，或者要求对质量测量有高度的熟练。

例如，由于空隙导致含量不足或开裂等现象导致质量变化而产生残次，定量测量极为重要的药片生产过程中，很难精确控制生产工厂内的气压，温度，风等的影响，为控制环境需要消耗非常高的费用。另外，就算可以控制环境，由于测量秤的稳定化需要几秒到几十秒的时间，因此在需要快速检查的生产过程中使用现在的接触式质量秤是有限制的。

另外，关于最近成为严重问题的细尘，虽然尝试测量细尘的质量，但是由于细尘的质量测量不是单个颗粒的质量测量，而是测量一定体积内微细颗粒的总密度或用离心机测量的技术，因此很难将其应用于质量测量一个微细颗粒的技术中。

作为相关的现有技术，可以提及图1所示的日本国公开特许公报第P2000-321117A号(公开日期：2000.11.24)中公开的质量传感器及其质量检测方法。

所述现有技术，如图1所示，形成有狭缝5的连接板3和震动板2在侧面彼此接合，两枚检测板4A和4B以在与震动板2和连接板3的接合方向垂直的方向以夹着连接板3的方式与连接板3在侧面接合，至少在一张检测板4A和4B中，至少一侧的平板面上放置有压电元件6A和6B形成的共振部与传感器7的侧面一部分相接合构成质量传感器1，根据震动板2的质量变化的共振部的共振频率的变化来实现微粒的质量测量的技术。

然而，所述现有技术如前面说明，难免受到周围的温度，湿度，灰尘的很多影响，存在质量测量需要净化的环境，高度的熟练度和需要经过多次测量的问题。

另外，特别是像附着在基板上的微细电极一样已经组装好的微细元件，为了质量测量，需要仅仅分离微细元件的困难过程，可能发生质量测量本身很困难的情况。

作为另一现有技术，可以提及日本国公开特许公报第P2002-257619A(公开日：2002.09.11)中公开的为测量物质的微小质量变化的方法及装置。

所述为测量物质的微小质量变化的方法及装置是对压电振动元件，施加在共振频率中稍微延迟的频率交流的电信号作为输入信号，将对应所述输入信号的电流信号从所述元件作为输出信号输出的同时，通过将材料的微小质量的变化作为加重变化施加到所述元件的表面，将与加重变化对应的电流变化从所述元件重输出转换为电压变化，特别地，可以在高温，高压或是无重力状态下测量物质的微小质量变化。

然而，这种情况与上述现有技术一样，存在由于在压电振动元件必须与被测物接触，根据测量环境结果值的波动范围可能较大，测量要求高度的熟练的问题。

因此，迫切需要一种可以通过不接触被测物，测量具有微小质量的物质，完全不需要精炼到极细微程度的努力或设备，测量设备及测量本身的费用与努力得到大大节省，不要求高度的熟练度，谁都可以进行测量，测量位置，例如，由于不受测量位置的海拔高度或周围环境的影响，不会因环境而产生误差，无需多次测量，即使被测物附着在其他零件的状态，也无需分离被测物即可对被测物进行质量测量的非接触式微小质量测量的方法。

(参考文献)

日本国公开特许公报第P2000-321117A(公开日：2000.11.24)

日本国公开特许公报第P2002-257619A(公开日：2002.09.11)

发明内容

本发明为了改进现有技术存在的问题，提供一种微粒绝对质量测量装置及测量方法，测量具有微小质量的物质时，无需接触被测物即可测量，完全不需要精炼到极细微程度的努力或设备，测量设备及测量本身的费用与努力得到大大节省，不要求高度的熟练度，谁都可以进行测量，测量位置，例如，由于不受测量位置的海拔高度或周围环境的影响，不会因环境产生的误差，无需多次测量，即使被测物附着在其他零件的状态，也无需分离被测物即可测量被测物的质量。

根据本发明的一个方面的绝对质量测量装置包括：辐射管，在内部生成放射线并向外部照射；透镜部，折射所述辐射管照射出的放射线，缩小或放大图像；试片搭载部，包含板状的试片固定基板，所述试片固定基板搭载着用于入射从所述透镜部照射的放射线的试片；图像板，穿过所述试片搭载部的放射线成像在所述图像板上；以及，质量计算部，从成像在所述图像板上的图像中，分离提取试片图像和背景图像，通过比较所述背景图像和所述试片图像，将因所述试片发生的黑化程度换算为密度信息后，计算出所述试片的质量信息，所述试片固定基板在全部面积和厚度上由均匀的物质形成，所述试片搭载部通过设置使所述试片固定基板以垂直于放射线照射方向的线为旋转轴旋转的电动机，即使在所述试片固定基板上的试片的搭载方向或位置发生变动，对于同一试片，质量计算部也能够算出同一质量信息。

再者，所述图像板上形成的所述试片图像作为大于试片的实际大小的放大图像，所述试片搭载部和所述图像板之间的最小距离为放大图像将所述试片图像放大的倍率为50倍的位置。

再者，所述图像板被划分为具有相同面积的多个像素，所述质量计算部通过算出成像在所述图像板上的所述试片图像中包含的像素数来算出所述试片图像的面积。

再者，所述质量计算部获得从所述辐射管照射并入射到所述试片的光子数和，入射到所述试片的光子数与穿过所述试片的光子数之间的差值的衰减光子数值后，由下式，

及，

实际面密度×实际面积＝实际质量

得到所述试片的实际质量值。

其中，上式中In为自然对数，所述质量衰减系数的单位为g^-1·cm²；所述实际面密度单位为g·cm^-2；所述实际面积的单位为cm²；所述实际质量的单位为g。

再者，所述试片固定基板由两块面板面与面重叠而成，所述试片固定插入在所述两块面板之间。

再者，所述两块面板的一侧由铰链连接，以铰链为中心所述两块面板旋转，使所述两块面板之间开放。

再者，所述两块面板的另一侧设有与所述铰链相同重量的平衡锤，所述平衡锤由两个部分组成，两个部分分别固定安装在所述两块面板上。

再者，所述平衡锤上设有使所述两块面板在接触状态下固定的锁销。

再者，所述铰链和所述平衡锤并排配置的方向与所述电动机为使所述试片固定基板旋转而设置的所述旋转轴的长度方向呈直角。

再者，所述旋转轴同时可拆卸地结合到构成所述试片固定基板的所述两块面板上，从而防止所述试片固定基板旋转时偏心。

再者，所述旋转轴和所述试片固定基板之间设有将所述旋转轴连接到所述试片固定基板的接合插头，在所述试片固定基板的侧面或所述接合插头中任一个上朝向另一个突出有接合销，在所述试片固定基板或所述接合插头中另一个中形成有插入所述接合销的销孔，所述试片固定基板的侧面上形成的所述接合销或所述销孔，分别相同地形成在所述两块面板的侧面上，所述接合插头上形成有与所述试片固定基板的侧面相对应接合的所述销孔或所述接合销。

根据本发明另一方面的微粒绝对质量测量方法包括：准备辐射管和电子透镜以及从所述辐射管照射的放射线能够成像的图像板，将想要测量质量的被测物的试片安装在由均匀物质形成的试片搭载部的试片固定基板上的步骤；从所述辐射管照射放射线以在所述图像板上成像出试片图像的步骤；以及，从所述图像板上成像的所述试片图像中分离提取试片部分和背景部分，通过所述背景部分和所述试片部分的比较，将因所述放射线被所述试片遮挡而发生的黑化程度换算为密度信息后，计算出所述试片的质量信息的步骤，为了使所述试片图像的大小形成为至少是所述试片的50倍以上的大小，调整所述电子透镜的倍率和所述试片与所述图像板间的距离，在所述成像的步骤中，通过在放射线照射时旋转所述试片固定基板，以此能够与所述试片搭载在所述试片固定基板上的方向无关地获得相同的质量信息。

再者，所述安装的步骤中将所述图像板和所述试片搭载部之间的最小距离位于放大倍率为50倍的位置。

再者，所述图像板被划分为具有相同面积的多个像素，质量计算部通过算出成像在所述图像板上的所述试片图像中包含的像素数来算出所述试片图像的面积。

再者，计算所述试片的质量信息的步骤，获得从X射线管照射并入射到所述试片的光子数和，入射到所述试片上的光子数与穿过所述试片的光子数之间的差值的衰减光子数值后，通过

及，

实际面密度×实际面积＝实际质量

获得所述试片的实际质量值；

其中，上式中In为自然对数，所述质量衰减系数的单位为g^-1·cm²；所述实际面密度单位为g·cm^-2；所述实际面积的单位为cm²；所述实际质量的单位为g。

再者，所述试片固定基板制作成由两块面板重叠的形态，将所述两块面板铰链连接，使所述试片的安装和拆卸简单的同时稳定地安装所述试片。

再者，在将所述试片固定基板与电动机连接时，使所述试片固定基板旋转的电动机的旋转轴同时与所述两块面板结合。

再者，所述安装的步骤中，在所述试片固定基板中与所述铰链的反方向上设置用于抵消铰链重量的平衡锤。

本发明的有益效果：本发明提供一种测量微粒绝对质量的装置及其测量方法，测量具有微小质量的物质时，无需接触被测物即可测量，完全不需要精炼到极细微地程度的努力或设备，测量设备及测量本身的费用与努力得到大大节省，不要求高度的熟练度，谁都可以进行测量，由于不受周围环境的影响，因此没有因环境产生的误差，不需要多次的测量，在被测物附着在其他配件上的状态下，也无需分离被测物，即可测量被测物的质量，另外，由于被测物的形态不均匀，即使是相同的被测物，根据被测物的设置方向，矫正了形成在图像板上的试片图像的大小出现差异，具有与被测物的配置无关的算出相同质量的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是示出现有技术的概念图；

图2是根据本发明的质量测量装置的概念图；

图3是根据倍率比较图像精度的照片；

图4是根据倍率比较图像大小的照片；

图5是示出被测物的边界值设置过程的照片；

图6是比较银箔A的质量和电子秤测量的试片A的质量的曲线图；

图7是比较根据本发明测量印刷的Ag电极的重量的结果与使用电子秤测量的结果的曲线图；

图8是比较根据本发明测量薄膜电极质量的结果与使用电子秤测量的结果的曲线图；

图9是示出根据试片A的配置方向的图像大小差异D的概念图；

图10是示出图9的照片；

图11是示出图2中的试片搭载部30的附加实施例的透视图；

图12是将实际试片A转换为变形为板状的虚拟试片P的概念图；

图13a是和图13b是对形成变形为板状形态的虚拟试片P的概念图。

具体实施方式

本发明实施例中提出的特定的结构和功能性说明，仅仅是为了说明根据本发明概念的实施例为目的举例的，根据本发明的概念的实施例可以以各种形式实现。另外，不应解释为限定于本说明书中说明的实施例，应被理解为包含在本发明思想和技术范围内的所有变更物、均等物或替代物。

在以下中，将参照附图对本发明进行详细说明。作为参考，以下将要测量其质量的被测颗粒称为“试片A”。

根据本发明的非接触式微粒绝对质量测量装置，如图2所示，由依次配置的辐射管10，透镜部20，试片搭载部30，图像板40及，被连接为可以从图像板40接收图像信号的质量计算单元50构成。

辐射管10是生成放射线R并向试片A方向照射的装置。虽然放射线R包括广义上的所有可见光线、红外线、紫外线等，但是本发明中，由于质量的测量是通过放射线R的衰减量进行的，入射到试片A上的放射线R需要具有一定程度穿透一定量的事物的强度。因此，本发明的放射线R限于电离放射线R中的X射线或伽马射线。

辐射管10中照射放射线R的基本原理是通过分别使用灯丝和金属板作为阴极和阳极，并施加几十kV的电压而产生的。辐射管10的技术是现有技术在此不再做详细的赘述。

但是，放射线R为X射线时，为有效质量测量，优选的使用约60到100keV。

透镜部20可以由一个或多个各种镜头构成，图2中图示了由一个集尘镜和一个放大镜构成，这里，为了方便将集尘透镜称为第一电子透镜21，将放大透镜称为第二电子透镜22。但是，当穿过第一和第二电子透镜22的放射线R穿过试片A并到达将后述的图像板40时，如果图像板40上形成的试片图像A'可以被构成为与实际试片A相比倍率至少为50倍的话，不一定限于图2所示的第一和第二电子透镜22的构成。特别地，这种情况下重要的是图像板40和试片A间的距离设置为满足形成在图像板40上的试片图像A'可以比实际的试片图像A'至少大50倍的距离条件。

如图2所示，至少以50倍的倍率形成试片图像A'，图2中倍率以的试片直径A和试片图像直径b之间的比较表示，在这种情况下，就面积而言，试片图像A'的面积至少是试片A正面面积的2500倍。对此在后面进行详细说明。

如图3所示，一个基板上附着着数十个矩形试片A。此时，图3的左下方照片是以低倍率照射放射线R时的试片图像A'的照片，图3的右下方照片是以高倍率照射放射线R时的试片图像A'的照片。

从图3可以看出，在微粒上照射放射线R时，根据倍率甚至可以使试片图像A'的整体大小发生变化的程度的分辨率的差异极其严重。

更具体的是，根据倍率产生的分辨率的差异导致质量测量中误差达到何种程度，可参考图4进行说明。

首先，在对图4进行说明之前，先对利用放射线透过率进行质量测量的原理进行说明。

入射到试片A的放射线R中不能穿过并被遮挡的放射线R的量与试片A的原子量和试片A的厚度成比例。此时，图像板40上形成的试片图像A′之所以比背景颜色更深是因为放射线R被试片A遮挡。此时，试片图像A′具有深色的程度称为“黑化度”。使用其可以通过从以下<式1>导出<式2>和<式3>来导出试片A的质量。

<式1>

实际面密度(g·cm^-2)×实际面积(cm²)＝实际质量(g)

黑化度的观测与非破坏性照射的原理基本相同。传统上，当放射线R照射具有一定原子量的物质时，利用因其物质放射线R部分被遮挡和衰减的原理，在具有一定厚度的二维结构的产品的一致生产过程中，实时拍摄产品时通过检查相对衰减差异来判别工程残次为目的利用放射线照射。

与此相反，着眼利用因放射线R衰减导致的黑化度，可以测量物质的绝对质量，特别地，利用黑化度的质量测量极其微细，尽管使用现有技术进行质量测量非常棘手或几乎不可能的物质的情况，为了利用重力，即使物质不接触托盘等也可以做到。但是，目前还找不到将因极其微细而无法用普通秤测量的物质上适用利用黑化度进行质量测量的事例。

另外，在利用黑化度测量质量时，有两个技术难点需要解决。第一是，由于它是一种极其精细的物质，因此在正常倍率下很难将质量测量到有意义的准确度。第二是，即使是精细的物质，在厚度方向上也可能有弯曲或形状不均匀，根据物质的配置黑化度的转换质量存在差异。

针对上述两个技术难点中的第一个问题，下面通过一个测量实施例给出解决方案。

现在，将利用上述式1、式2，式3来说明图4的照片中表示的测量实施例。

图4的实施例中，试片A具有10mg以下的微细质量，是只知道材质为金，却完全不知道其密度、形状及体积的相关信息的粒子。如果可以知道试片A的体积，并且试片A是没有空隙的具有均匀密度且的金，由于金本身的密度是已知的，无需单独测量就即可获得质量。

图4中金试片A通过印刷技术附着到由均匀材料制成的板上。图4的实施例中，选择gamma ray作为放射线R，并且gamma ray是发射30keV的gamma的Nb-93m，并且选择10¹⁰Bq。(对于计算，假设每1Bq发射1个gamma。)

另外，国家标准技术研究所(NIST，Nati0nal Institute 0f Standards andTechnology)中，将30keV伽马射线照射到金时，可以找到质量衰减系数值0.3744cm²/g。

*88时，参见如下式4，

<式4>为

I₀是每秒7.96×10⁸gammas×A，当直到图像板40没有诸如金试料或空气的介质时，达到相同数量的gamma。作为参考，计算出伽马射线通过的空间中没有空气。

当在图像板40所测量的伽马射线将伽马射线转换成信号的概率定义为图像板40的效率时，伽马射线图像板40的效率假定为1％，每个像素41的大小假定为1mmX1mm，在图像板40一个像素41可测量的光子数通过如下所述式4计算。

这里，统计试片区域的像素41的个数，通过计算试片区域的像素41的个数X1mm²/2500来计算样本图像的面积。然后，假设当光子数为每秒31.8个时表示的图像的黑化度，如果看作与光子数成比例表示至0～255，则背景区域的平均gray value为200，样品区域的平均gray value是100。这种情况下，每秒的衰减量x根据下面的比例式计算为15.9。

x＝15.9

通过将这个结果代入所述式2来求得面密度，可以求得0.2595的值。将得到的面密度值代入式3，单位像素的质量如下。

0.2595X A(1mm² X1000/倍率＝10cm²/倍率(2500))＝1.038X10^-4g

在此，样品试片A的图像中测定的像素数为4994个，将其乘以所述单位像素的质量，样品试片A的实际质量为51.84mg。

样品试片A的实际质量为60.6mg，经计算为51.84mg。

因此，样品试片A的实际测量质量和根据黑化度计算的质量之间存在差异的原因在于对样品试片A的形态的图像信息的分辨率低。

因此，为了最小这样的误差，需要以至少50倍或以上的倍率获取试片A样品的图像。与此相关的随着倍率的增加，质量误差会变得多小的结果如下表和图4的照片中示出。

【表1】

	倍率	质量估计值
			1	50.000	60.602
2	6.900	64.11483058
			3	3.700	62.24315643
4	2.530	63.45449395
			5	1.923	63.27824239
6	1.550	64.47896087
			7	1.300	51.84388244

参见图4的照片，右下方的照片是通过50倍的倍率获得的试片图像A'。结论上，查看所述表可以看出，在利用50倍的倍率的图像的质量评估的情况，与使用1.3倍的倍率的图像的质量评估相比，准确度存在14％的差异。

使用高倍率图像的质量估计更准确的原因是，试片图像A'中的面积测量准确性和透射数据更多。

然后，图中虽然没有示出，在根据本发明的质量测量装置中，当内部保持为真空时，更多的光子可以到达目标试片A，可以获得更稳定和准确的数据。因此，根据本发明的质量测量装置可以设置用于保持内部真空的小型真空泵。

图6示出的银箔试片A的质量估计结果。由于银箔试片A是由冲压机制造的，因此测量出来没有恒定的图案，具有约2mg的偏差，并用矩形表示。使用放射线R的重量评估结果用圆圈表示，可以看出利用电子秤的比较质量值的偏差得到了很好的反映。最大相对误差为3.82％，平均相对误差为1.81％。

银箔试片A实验的特征是虽然具有测量重量时没有将银箔试片A从固定基板上分离的过程，所以不会出现试片A的分离过程中出现的误差的优点，但具有形状各不相同的误差因素。如果形状各不相同的情况，根据X射线透过力，它可能是一个很大的误差因素，但本研究中使用的X射线以最大70keV被认为具有足够的穿透能力，因此不考虑形状可变因素。

然而，由于形状可变因素根据情况，可能导致较大的误差，因此在后述能够克服形状可变因素并估计准确质量的构成和方法。

图7是以与银箔试片A相似大小印刷在基板上的Ag电极的重量评估结果。与银箔试片A的结果相似的，各个不同Ag电极之间的重量偏差得到了很好的反映。最大相对误差为4.07％，平均相对误差为1.99％。

印刷的Ag电极的重量偏差有规律地发生的原因被推测为，在使用喷射分配器以5×5的排列印刷Ag电极(P)时在不释放施加的压力的情况下，施加了额外的压力。可以看出同一行的Ag电极的涂布量逐渐增加，在改变列时释放压力并恢复到初始涂布量。作为参考，用于打印的设备是喷射分配器(图未示)。由喷射分配器制成的作为测量对象的Ag电极试片A的厚度为50至250微米，是每1mm²面积为0.01至10mg的水平。

图8是用作半导体元件的薄膜电极的分析结果。3mg水平电极的最大相对误差为3.05％，平均相对误差为1.70％。1mg水平电极的最大相对误差为6.57％，平均相对误差为2.51％。虽然已确认在数mg水平的质量检查中可以进行有效评估，可以判但在检查1mg水平的小重量时，误差显著增加。在对小电极的质量进行评估时，最可疑的误差因素是用秤称量参考重量时的人为误差。因此，作为参考质量的测量质量不能作为准确的参照点，质量越小，根据本发明通过黑化度算出的质量越准确。

作为参考，印刷的Ag电极(P)在X射线显微镜拍摄后从特氟隆基板分离，并使用电子秤(误差0.005mg)测量3次以算出比较质量值，利用伽马射线的质量评价值，为便于比较，以比较质量值的平均值为标准进行了正规化。

但是，即使以最少50倍以上的倍率获得试片图像A',如上所述当试片A的形象前后左右及上下不对称，由于各不相同而不均匀时，根据试片A的配置方向，可能会出现质量的偏差。发生这样的质量偏差的原理在图9中概念性的图示着，根据图9所示的试片A配置如图10的照片所示，试片图像A'的大小发生差异，结果质量算出值发生了变化。例如，如图9和图10中所示，由于从辐射管10照射到半球形的试片A的伽马射线，投影到图像板40的试片图像随着垂直于照射方向的试片A的最大横截面配置于更靠近辐射管10，其形成更大的像。

即便是同样的试片A,投影的图像的直径以如图10所示的b2和b1成像，两个直径之间的差可以是2D。

特别地，随着试片图像A'的倍率越高，这样的差异可能增大。为了解决这种根据试片图像A'的质量差异，即使试片A的配置方向或配置位置决定在多种情况下，也应发生相同量的放射线R遮挡。但是，雕琢微细的试片A的形状，制成一定厚度的均质形状本身就是不可能的。

为解决这样的的问题，本发明中通过将试片A以恒定速度旋转，与试片A的配置位置或配置方向无关的，提出一种为特定试片A获得相同放射线R遮挡值的方法及为其实现的构成。

为旋转试片A必须防止试片A由于高速旋转产生的离心力而发生位置偏离。试片A安装在上述试片搭载部30上，试片搭载部30中设有试片固定基板31，试片A固定安装在试片固定基板31上。

本发明的一实施例中，如图11所示，试片固定基板31由两块面板以相对重叠的形式形成，因试片A固定插入在两块面板之间，只要所述两块面板不因外力分离，试片A就不会偏离安装位置。

但是，由于试片A本身的安装和拆卸必须很容易，所以构成试片固定基板31的所述两块面板，如图11所示，通过铰链312连接到一侧，从而可以以铰链312为中心，两块面板构成开放。

再者，所述两块面板的另一侧，即，将两块夹在其间设置铰链312的方向的相反侧，如图11所示，安装与铰链312相同的重量的平衡锤313，平衡锤313由两部分构成，两部分分别固定设置在所述两块面板上。

当铰链312设置在任意一侧时，由两块面板形成的试片固定基板31高速旋转，由于质量偏向铰链312侧，铰链312侧产生过大的离心力，导致发生旋转的稳定性问题，装置本身的耐用性可能出现问题。因此，通过在铰链312的相反侧安装重量等于铰链312的重量的平衡锤313，试片固定基板31的旋转可以稳定地进行。

特别地，这种情况下，构成试片固定基板31的两块面板上，如图11所示，当平衡锤313形成为一半时，重心也在宽度方向上形成平衡，不仅其旋转更稳定，可以在平衡锤313安装锁定装置使其中心部位的两块面板的面接保持闭合状态。图11中作为锁定装置虽然形成有锁定销，但锁定装置不一定限于图11中的锁定销312，如果是公知技术，则在具体形式上没有限制。

此时，作为参考，使试片固定基板31旋转的电动机的旋转轴方向为，如图11所示，它可以是水平轴或虽然没有图示出来，可以是垂直轴方向。但是，连接铰链312和平衡锤的线和旋转轴线彼此成直角。

旋转轴应旋转试片固定基板31的宽度方向和长度方向上的中心。然而，如前面所述，由于试片固定基板31由两块面板制成，两块面板中央很难设置连接旋转轴的手段。

因此，本发明中旋转轴的中心将两块面板视为一个块时的重心一致，在结构上，为了使两块面板分别连接至旋转轴上，在旋转轴上设置接合旋转轴和两块面板的接合插头。这时，试片固定基板31的侧面或接合插头中任意一个朝向另一个突出接合销311，试片固定基板31或接合插头中另一个中形成可插入接合销311的销孔321。

特别地，形成在试片固定基板31的侧面的接合销311或销孔321，分别同样的形成在构成试片固定基板31的两块面板的侧面上，接合插头上形成与试片固定基板31的侧面相对应接合的销孔321或接合销311。

在这里，接合销311和销孔321，各个如图11所示，当在板的侧面的长度方向上以规则的间隔形成多个板，可以使接合插头和试片固定基板31的接合更加坚固和稳定。

这样，当试片固定基板31旋转时，设置在形成试片固定基板31的两块面板之间的试片A也一起旋转。在这种情况，参见图12，实际试片A可以具有如图12左上角的所示的a的半圆形状。半圆形状的试片A旋转的话，如图12的b中所示的中心两侧呈垂直平面形式，上部和下部发生一种看似圆形的错觉现象。

此时，图12的b中图示的形状被放大，在图像板40上形成试片图像A'时，可以通过计算图12b所示的形状本身所占据的像素41的数量来算出面积，提取试片图像A'占据的面积，但是，由于试片A的实际形状可能相当多样且不规则，在这里，为了便于说明，如图12c所示，假设一个矩形的面积与试片A的面积相同。这样如图12的d所示可以假设具有与实际试片A相同的物质质量也相同，但形状为均匀矩形的虚拟试片P。

然而，可能会出现根据试片A的安装的位置，黑化度算出的质量值是否发生变化的问题。即，试片A旋转时，当试片A安装于靠近旋转轴的位置时，试片A的旋转轨迹形成的空间体积小，当试片A安装于远离旋转轴的位置时，试片A的旋转轨迹形成的空间体积大，由于形成在图像板40上的试片图像A'的大小发生变化，结果可能会出现根据试片A的安装位置而发生测量出的质量发生变化的疑问。

例如，参见图12的a时，根据试片A配置在离旋转轴更近或更远，在旋转时的样子如图12的b中图示的形状可以为接近圆形形状或以上下细长的形状。

但是，由于试片A本身是相同的，即使试片A配置于靠近或远离旋转轴的位置，只要旋转角速度相同，试片A绘制的轨迹组成的空间中，试片A单位时间内存在的概率之和是相同的。

另外，单独地，如图13a所示，根据放射线R进行的方向和试片A的角度，图像板40上形成的试片A的每个部分的旋转图像显示不同，最终，即使它实际上是一个均匀的平板状试片A，在试片图像A'中，它越靠近旋转轴0的中心，黑化度越高所以表现得较深，可以提出靠近旋转轴中心0的区域是否会被错误地表示为厚的问题。

例如，图13a中随着虚拟试片P更靠近放射线R的进行方向水平方向时，放射线R需穿过的试片A的厚度变得更厚(T2，随着虚拟试片P更靠近垂直方向，放射线R需穿过的试片A的厚度T1减小变得更小，最终越靠近旋转轴，在图像板40上表示的试片图像A'中，试片A的中心表现的越深，可以对试片A的中心部位质量是否可以很大的显示出来提出疑问。

但是，如图13b中所示，当在与放射线R方向相同视线方向的虚拟试片P的正面观察时，虽然观察方向上d1，d2，d3，d4看起来大小相同，但实际试片A可旋转的角度从d1逐渐增加到d4，在试片A以恒定角速度旋转的情况下，通过d4的时间比通过d1的时间长很多，最终结果观察到的试片图像A'被均匀表示。

因此，即使试片A的形状不均匀，通过旋转试片A，与试片A的配置位置或方向无关的，可以算出相同的试片A质量值。

另外，如上所述，已经说明了通过旋转试片A来算出试片A的质量值的方法，但试片搭载部30的旋转中心和试片的图心难以匹配时，可以将试片旋转180度来算出质量值。

另一方面，由于根据本发明的微粒绝对质量的测量方法均已包含在上述说明内容中，为避免重复记载，故不再赘述。

另一方面，根据本发明实施例的微粒绝对质量的测量装置和测量方法，可以在不接触被测物的情况下测量具有微小质量的材料的质量。

这种非接触质量估计技术可以评估例如，设置在印刷电路板上的金属电路(布线)等的均匀性。

传统上，根据印刷电路板上具有多条线的金属电路的线宽和线距，及基于布线的形状来评价整体打印质量，量化间歇性质量异常和质量偏差是困难的。然而，当使用本发明的质量评价方法时，可以量化印刷均匀性。

这种微粒绝对质量测量装置和测量方法还可以评估仅仅通过形状检查方法无法观察到的金属电路中的内部空隙、杂质及金属电路中的材料电位等缺陷。

另外，根据本发明的一实施例用于测量微粒绝对质量的装置和测量方法可用于定量测量极其重要的药片的质量中。例如，可以利用根据本实施例的测量装置快速测量由于诸如含量不足或由于可能在药片中形成的空隙导致的破裂等现象而导致的药片质量变化。在这种情况下，可以不受测量场所的气压、温度、风等影响的测量质量，由于可以进行快速质量测量，因此可以非常有效地判断药片生产过程中药片的残次。

以上说明的本发明不受前述的实施例和附图的限制，在不脱离本发明技术思想的前提下，可进行多种置换、变形及变更的可能性，对本发明所述的技术领域的技术人员来说是非常明确的。

Claims (18)

1.一种微粒绝对质量测量装置，其特征在于，包括：

辐射管，在内部生成放射线并向外部照射；

透镜部，折射所述辐射管照射出的放射线，缩小或放大图像；

试片搭载部，包含板状的试片固定基板，所述试片固定基板搭载着用于入射从所述透镜部照射的放射线的试片；

图像板，穿过所述试片搭载部的放射线成像在所述图像板上；以及，

质量计算部，从成像在所述图像板上的图像中，分离提取试片图像和背景图像，通过比较所述背景图像和所述试片图像，将因所述试片发生的黑化程度换算为密度信息后，计算出所述试片的质量信息，

所述试片固定基板在全部面积和厚度上由均匀的物质形成，

所述试片搭载部通过设置使所述试片固定基板以垂直于放射线照射方向的线为旋转轴旋转的电动机，即使在所述试片固定基板上的试片的搭载方向或位置发生变动，对于同一试片，质量计算部也能够算出同一质量信息。

2.如权利要求1所述的微粒绝对质量测量装置，其特征在于，所述图像板上成像的所述试片图像为大于试片的实际大小的放大图像，所述试片搭载部和所述图像板之间的最小距离为放大图像将所述试片图像放大的倍率为50倍的位置。

3.如权利要求2所述的微粒绝对质量测量装置，其特征在于，

所述图像板被划分为具有相同面积的多个像素，

所述质量计算部通过算出成像在所述图像板上的所述试片图像中包含的像素数来算出所述试片图像的面积。

4.如权利要求1所述的微粒绝对质量测量装置，其特征在于，

所述质量计算部获得从所述辐射管照射并入射到所述试片的光子数和，入射到所述试片的光子数与穿过所述试片的光子数之间的差值的衰减光子数值后，由下式，

及，

实际面密度×实际面积＝实际质量得到所述试片的实际质量值；

其中，上式中In为自然对数，所述质量衰减系数的单位为g^-1·cm²；所述实际面密度单位为g·cm^-2；所述实际面积的单位为cm²；所述实际质量的单位为g。

5.如权利要求1所述的微粒绝对质量测量装置，其特征在于，所述试片固定基板由两块面板面与面重叠而成，所述试片固定插入在所述两块面板之间。

6.如权利要求5所述的微粒绝对质量测量装置，其特征在于，所述两块面板的一侧由铰链连接，以铰链为中心所述两块面板旋转，使所述两块面板之间开放。

7.如权利要求6所述的微粒绝对质量测量装置，其特征在于，所述两块面板的另一侧设有与所述铰链相同重量的平衡锤，所述平衡锤由两个部分组成，两个部分分别固定安装在所述两块面板上。

8.如权利要求7所述的微粒绝对质量测量装置，其特征在于，所述平衡锤上设有使所述两块面板在接触状态下固定的锁销。

9.如权利要求7所述的微粒绝对质量测量装置，其特征在于，所述铰链和所述平衡锤并排配置的方向与所述电动机为使所述试片固定基板旋转而设置的所述旋转轴的长度方向呈直角。

10.如权利要求9所述的微粒绝对质量测量装置，其特征在于，所述旋转轴同时可拆卸地结合到构成所述试片固定基板的所述两块面板上，从而防止所述试片固定基板旋转时偏心。

11.如权利要求10所述的微粒绝对质量测量装置，其特征在于，所述旋转轴和所述试片固定基板之间设有将所述旋转轴连接到所述试片固定基板的接合插头，

在所述试片固定基板的侧面或所述接合插头中任一个上朝向另一个突出有接合销，在所述试片固定基板或所述接合插头中另一个中形成有插入所述接合销的销孔，

所述试片固定基板的侧面上形成的所述接合销或所述销孔，分别相同地形成在所述两块面板的侧面上，所述接合插头上形成有与所述试片固定基板的侧面相对应接合的所述销孔或所述接合销。

12.一种微粒绝对质量测量方法，其特征在于，

准备辐射管和电子透镜以及从所述辐射管照射的放射线能够成像的图像板，将想要测量质量的被测物的试片安装在由均匀物质形成的试片搭载部的试片固定基板上的步骤；

从所述辐射管照射放射线以在所述图像板上成像出试片图像的步骤；以及，

从所述图像板上成像的所述试片图像中分离提取试片部分和背景部分，通过所述背景部分和所述试片部分的比较，将因所述放射线被所述试片遮挡而发生的黑化程度换算为密度信息后，计算出所述试片的质量信息的步骤，

为了使所述试片图像的大小形成为至少是所述试片的50倍以上的大小，调整所述电子透镜的倍率和所述试片与所述图像板间的距离，

在所述成像的步骤中，通过在放射线照射时旋转所述试片固定基板，以此能够与所述试片搭载在所述试片固定基板上的方向无关地获得相同的质量信息。

13.如权利要求12所述的微粒绝对质量测量方法，其特征在于，所述安装的步骤中将所述图像板和所述试片搭载部之间的最小距离位于放大倍率为50倍的位置。

14.如权利要求13所述的微粒绝对质量测量方法，其特征在于，所述图像板被划分为具有相同面积的多个像素，质量计算部通过算出成像在所述图像板上的所述试片图像中包含的像素数来算出所述试片图像的面积。

15.如权利要求14所述的微粒绝对质量测量方法，其特征在于，计算所述试片的质量信息的步骤，获得从X射线管照射并入射到所述试片的光子数和，入射到所述试片上的光子数与穿过所述试片的光子数之间的差值的衰减光子数值后，通过

及，

实际面密度×实际面积＝实际质量

获得所述试片的实际质量值；

其中，上式中In为自然对数，所述质量衰减系数的单位为g^-1·cm²；所述实际面密度单位为g·cm^-2；所述实际面积的单位为cm²；所述实际质量的单位为g。

16.如权利要求12所述的微粒绝对质量测量方法，其特征在于，所述试片固定基板制作成由两块面板重叠的形态，将所述两块面板铰链连接，使所述试片的安装和拆卸简单的同时稳定地安装所述试片。

17.如权利要求16所述的微粒绝对质量测量方法，其特征在于，在将所述试片固定基板与电动机连接时，使所述试片固定基板旋转的电动机的旋转轴同时与所述两块面板结合。

18.如权利要求16所述的微粒绝对质量测量方法，其特征在于，所述安装的步骤中，在所述试片固定基板中与所述铰链的反方向上设置用于抵消铰链重量的平衡锤。