CN115524259A - 基于Kr-85实现的β射线电解铜箔面密度质量检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于铜箔基材的面密度质量检测技术领域，具体涉及一种基于Kr‑85实现的β射线电解铜箔面密度质量检测装置，通过β射线源，所述β射线源设置在被测电解铜箔的一侧，所述β射线源适于以线发射方式向被测电解铜箔发射β射线；接收器，所述接收器设置在被测电解铜箔的另一侧，所述接收器适于接收穿透被测电解铜箔的β射线，并且将β射线转换为数字信号；控制模块，所述控制模块与所述接收器电性连接，所述控制模块适于根据数字信号完成对电解铜箔面密度的测量，实现对电解铜箔基材的面密度全检，并且实现面密度质量检测，确保了电解铜箔面密度质量的可靠性，为锂电池寿命与安全提供科技支撑。
Description
技术领域
本发明属于铜箔基材的面密度质量检测技术领域，具体涉及一种基于Kr-85实现的β射线电解铜箔面密度质量检测装置。
背景技术
电解铜箔可以分为锂电铜箔以及标准铜箔。根据铜箔厚度的不同，可以分为极薄铜箔、超薄铜箔、薄铜箔、常规铜箔和厚铜箔；根据表面状况不同可以分为双面光铜箔、双面毛铜箔、双面粗铜箔、单面毛铜箔和超低轮廓铜箔（VLP铜箔）。锂电铜箔是锂电池的重要组成材料，受全球锂离子电池市场规模快速增长带动，锂电铜箔需求也保持着稳步增长的趋势。
随着锂电池朝着高容量化、高密度化以及高速化发展，对锂电池材料的要求也随之提高，锂离子电池市场对电解铜箔的要求与整体技术性能提升越来越高，包括但不限于铜箔表观质量、物理性能、稳定性以及均匀性等，与锂电池性能息息相关。
锂电铜箔产品特征对锂电池性能的影响指标主要有厚度/面密度、抗拉强度及伸长率、表面粗糙度（轮廓）、厚度均匀性、铜箔表面质量、抗氧化性及耐腐蚀性、孔隙率等因素，尤其厚度均匀性、表面粗糙度对电解铜箔的质量影响至关重要，这主要体现在电解铜箔厚度/面密度的一致性能上。铜箔的面密度反映铜箔厚度的均匀程度，直接影响负极电极活性物质的涂敷量，铜箔的厚度均匀度假如波动太大，最终将影响到电池容量和一致性。
如图4和图5所示，传统方式下的Ｏ型扫描检测方式和传统方式下的C型扫描检测方式，目前β射线发射器的采用小腔体射线源，探测器采用电离室，检查范围小，测量时只能采用扫描的办法，在待测的物上按照之字形扫描测量，相当于抽检。但是随着锂电池行业对于电解铜箔面密度一致性要求高，抽检已经不能满足质量管理需要。
因此，基于上述技术问题需要设计一种新的基于Kr-85实现的β射线电解铜箔面密度质量检测装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于Kr-85实现的β射线电解铜箔面密度质量检测装置。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于Kr-85实现的β射线电解铜箔面密度质量检测装置，包括：
β射线源，所述β射线源设置在被测电解铜箔的一侧，所述β射线源适于以线发射方式向被测电解铜箔发射β射线；
接收器，所述接收器设置在被测电解铜箔的另一侧，所述接收器适于接收穿透被测电解铜箔的β射线，并且将β射线转换为数字信号；
控制模块，所述控制模块与所述接收器电性连接，所述控制模块适于根据数字信号完成对电解铜箔面密度的测量。
进一步，所述β射线源将Kr-85气体密封在长条狭缝式腔体中，长条狭缝式腔体采用密封放射源不锈钢源壳结构。
进一步，所述密封放射源不锈钢源壳结构包括：壳体、源窗和工艺衬环；
所述源窗设置在所述壳体的一侧；
所述源窗的顶部压装所述工艺衬环；
所述壳体内适于存储Kr-85气体。
进一步，所述壳体的内部设置有储气腔；
所述壳体上设有与储气腔连通的充气口；
所述充气口处连接充气管；
所述充气口的外侧设有源盖。
进一步，所述充气管适于采用紫铜管。
进一步，所述工艺衬环适于采用不锈钢材质。
进一步，所述接收器包括：闪烁体板、光电转换器件和数字接口；
所述闪烁体板适于接收β射线，并将β射线转化为可见光；
所述光电转换器件适于根据可见光产生电流；
所述数字接口适于将电流转换后的数字信号发送至计算机中。
进一步，所述闪烁体板包括：闪烁体层、反射层和基板；
所述反射层设置在闪烁体层与基板之间；
所述闪烁体层表面刻蚀阵列单元，所述闪烁体层适于吸收β射线，并将β射线转化为可见光；
所述闪烁体层适于采用陶瓷块体闪烁材料；
所述基板适于采用石墨。
第二方面，本发明还提供一种采用上述基于Kr-85实现的β射线电解铜箔面密度质量检测装置的检测系统，包括：
检测装置和上位机；
所述上位机适于根据检测装置发出的数字信号完成对电解铜箔面密度的测量。
第三方面，本发明还提供一种采用上述检测系统的检测方法，包括：
以线发射方式向被测电解铜箔发射β射线；
接收穿透被测电解铜箔的β射线，并且将β射线转换为数字信号；
根据数字信号完成对电解铜箔面密度的测量。
本发明的有益效果是，本发明通过β射线源，所述β射线源设置在被测电解铜箔的一侧，所述β射线源适于以线发射方式向被测电解铜箔发射β射线；接收器，所述接收器设置在被测电解铜箔的另一侧，所述接收器适于接收穿透被测电解铜箔的β射线，并且将β射线转换为数字信号；控制模块，所述控制模块与所述接收器电性连接，所述控制模块适于根据数字信号完成对电解铜箔面密度的测量，实现对电解铜箔基材的面密度全检，并且实现面密度质量检测，确保了电解铜箔面密度质量的可靠性，为锂电池寿命与安全提供科技支撑。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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是本发明的β射线源的结构示意图；
图2是本发明的接收器的结构示意图；
图3是本发明的一种基于Kr-85实现的β射线电解铜箔面密度质量检测装置的原理框图；
图4是传统方式下的Ｏ型扫描检测方式；
图5是传统方式下的C型扫描检测方式.
图中：
1、壳体；2、源窗；3、工艺衬环；4、储气腔；5、充气口；6、源盖；7、第一接触位置；8、第二接触位置；9、端头；10、第三接触位置；11、基板；12、反射层；13、闪烁体层；14、可见光。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-图5所示，本实施例1提供了一种基于Kr-85实现的β射线电解铜箔面密度质量检测装置，包括：β射线源，所述β射线源设置在被测电解铜箔的一侧，所述β射线源适于以线发射方式向被测电解铜箔发射β射线；接收器，所述接收器设置在被测电解铜箔的另一侧，所述接收器适于接收穿透被测电解铜箔的β射线，并且将β射线转换为数字信号；控制模块，所述控制模块与所述接收器电性连接，所述控制模块适于根据数字信号完成对电解铜箔面密度的测量，实现对电解铜箔基材的面密度全检，并且实现面密度质量检测（即实现铜箔面密度数据管理、铜箔质量数据分析、MES系统接口与通讯等功能），确保了电解铜箔面密度质量的可靠性，为锂电池寿命与安全提供科技支撑。可以通过控制模块在现场完成对电解铜箔面密度的测量，也可以通过控制模块将接收的数字信号发送至计算机，远程完成对电解铜箔面密度的测量。
在本实施例中，通过Kr-85气体密封部件组成一个长条狭缝式腔体β射线源，该β射线源的发射改变了传统β源下的点发射模式，以线发射方式向被测电解铜箔发射β射线；接收探测器（即接收器）采用自制的高采样频率平板型探测器，该面密度质量检测装置利用β射线穿透电解铜箔后，部分被吸收，其衰减量的大小仅与吸收物质的质量相关联这一特征，借助科学的软件架构和测量算法，实现对电解铜箔基材的面密度全检，实现面密度质量检测，确保了电解铜箔面密度质量的可靠性，为锂电池寿命与安全提供科技支撑。
在本实施例中，所述β射线源将Kr-85气体密封在长条狭缝式腔体中，长条狭缝式腔体采用密封放射源不锈钢源壳结构。
在本实施例中，所述密封放射源不锈钢源壳结构包括：壳体1、源窗2和工艺衬环3；所述源窗2设置在所述壳体1的一侧；所述源窗2的顶部压装所述工艺衬环3；所述壳体1内适于存储Kr-85气体；所述壳体1的内部设置有储气腔4；所述壳体1上设有与储气腔4连通的充气口5；所述充气口5处连接充气管；所述充气口5的外侧设有源盖6；所述充气管适于采用紫铜管；所述工艺衬环3适于采用不锈钢材质，由Kr-85气体实现的β射线源的发射改变了传统β源下的点发射模式，以线发射方式向被测电解铜箔发射β射线，能实现电解铜箔面密度质量的全部检测；Kr-85气体密封放射源焊接组装时，清洗干燥的不锈钢壳体1与紫铜管在第一接触位置7通过钎焊焊接；焊接好紫铜管后，不锈钢的源窗2与不锈钢的工艺衬环3在第二接触位置8通过激光焊焊接；焊接完成后，采用氦质谱检漏仪进行检漏；然后对焊接好的源壳充气，充气完成，用压力钳挤扁剪断紫铜管，在紫铜管的端头9处冷焊；源盖6组装好，采用激光焊将源盖6和壳体1的第三接触位置10处焊接。
在本实施例中，所述接收器包括：闪烁体板、光电转换器件和数字接口；所述闪烁体板适于接收β射线，并将β射线转化为可见光14；所述光电转换器件适于根据可见光14产生电流；所述数字接口适于将电流转换后的数字信号发送至计算机中；接收器可以为高采样频率平板型探测器，接收发射器的β射线，将其转换为数字信号，并通过数字接口方式将数据传输到计算机中。高采样频率平板型探测器利用闪烁体板将β射线转化为可见光14，可见光14激发光电转换器件产生电流，再导入计算机中转化为图形信息，通过成像方式来完成对电解铜箔面密度的测量。
在本实施例中，所述闪烁体板包括：闪烁体层13、反射层12和基板11；所述反射层12设置在闪烁体层13与基板11之间；所述闪烁体层13表面刻蚀阵列单元，所述闪烁体层13适于吸收β射线，并将β射线转化为可见光14；接收探测器中的闪烁体板由闪烁体层13、反射层12以及基板11组成，核心部件是闪烁体层13，闪烁体层13采用的材料为陶瓷块体闪烁材料；为提高闪烁体层13可见光14转换效率，在闪烁体层13表面刻蚀阵列单元，以优化探测器的性能；基板11材料为石墨，使用石墨作为基板11材料，密度低对射线吸收少，此外还具有加工性能优异、容易粘接以及成本低廉等优点；反射层12在闪烁体层13与基板11之间，用于提高闪烁体探测器发光强度，减少可见光14散射损耗，反射层12兼有增加闪烁体板发光以及固定基板11与闪烁体层13的作用。闪烁体板中基板11与闪烁体层13通过反射层12中的透明粘接剂固定。从高能射线发出后，经过所述闪烁体板中基板11与反射层12，到达所述闪烁体层13吸收并转换为可见光14。
在本实施例中，基于Kr-85实现的β射线电解铜箔面密度质量检测装置解决了传统β射线扫描测量中存在的缺点，传统β射线的扫描测量通常采用的扫描架为Ｏ架或者C架，这两种测量方式相当“Z” 字形扫描测量，即对电解铜箔的测量相当于抽检。采用该面密度质量检测装置由于β射线源的发射改变了传统β源下的点发射模式，以线发射方式向被测电解铜箔发射β射线。由此，使得测量装置机械结构变得更简单，并实现了电解铜箔基材的面密度全检，借助科学的软件架构和测量算法，能做到更好地对电解铜箔的面密度质量进行全方位的检测。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例2还提供一种采用实施例1中基于Kr-85实现的β射线电解铜箔面密度质量检测装置的检测系统，包括：检测装置和上位机；所述上位机适于根据检测装置发出的数字信号完成对电解铜箔面密度的测量。
实施例3
在实施例2的基础上，本实施例3还提供一种采用实施例2中检测系统的检测方法，包括：以线发射方式向被测电解铜箔发射β射线；接收穿透被测电解铜箔的β射线，并且将β射线转换为数字信号；根据数字信号完成对电解铜箔面密度的测量。
综上所述，本发明通过β射线源，所述β射线源设置在被测电解铜箔的一侧，所述β射线源适于以线发射方式向被测电解铜箔发射β射线；接收器，所述接收器设置在被测电解铜箔的另一侧，所述接收器适于接收穿透被测电解铜箔的β射线，并且将β射线转换为数字信号；控制模块，所述控制模块与所述接收器电性连接，所述控制模块适于根据数字信号完成对电解铜箔面密度的测量，实现对电解铜箔基材的面密度全检，并且实现面密度质量检测，确保了电解铜箔面密度质量的可靠性，为锂电池寿命与安全提供科技支撑。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
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 (10)
1.一种基于Kr-85实现的β射线电解铜箔面密度质量检测装置，其特征在于，包括：
β射线源，所述β射线源设置在被测电解铜箔的一侧，所述β射线源适于以线发射方式向被测电解铜箔发射β射线；
接收器，所述接收器设置在被测电解铜箔的另一侧，所述接收器适于接收穿透被测电解铜箔的β射线，并且将β射线转换为数字信号；
控制模块，所述控制模块与所述接收器电性连接，所述控制模块适于根据数字信号完成对电解铜箔面密度的测量。
2.如权利要求1所述的基于Kr-85实现的β射线电解铜箔面密度质量检测装置，其特征在于，
所述β射线源将Kr-85气体密封在长条狭缝式腔体中，长条狭缝式腔体采用密封放射源不锈钢源壳结构。
3.如权利要求2所述的基于Kr-85实现的β射线电解铜箔面密度质量检测装置，其特征在于，
所述密封放射源不锈钢源壳结构包括：壳体、源窗和工艺衬环；
所述源窗设置在所述壳体的一侧；
所述源窗的顶部压装所述工艺衬环；
所述壳体内适于存储Kr-85气体。
4.如权利要求3所述的基于Kr-85实现的β射线电解铜箔面密度质量检测装置，其特征在于，
所述壳体的内部设置有储气腔；
所述壳体上设有与储气腔连通的充气口；
所述充气口处连接充气管；
所述充气口的外侧设有源盖。
5.如权利要求4所述的基于Kr-85实现的β射线电解铜箔面密度质量检测装置，其特征在于，
所述充气管适于采用紫铜管。
6.如权利要求3所述的基于Kr-85实现的β射线电解铜箔面密度质量检测装置，其特征在于，
所述工艺衬环适于采用不锈钢材质。
7.如权利要求1所述的基于Kr-85实现的β射线电解铜箔面密度质量检测装置，其特征在于，
所述接收器包括：闪烁体板、光电转换器件和数字接口；
所述闪烁体板适于接收β射线，并将β射线转化为可见光；
所述光电转换器件适于根据可见光产生电流；
所述数字接口适于将电流转换后的数字信号发送至计算机中。
8.如权利要求7所述的基于Kr-85实现的β射线电解铜箔面密度质量检测装置，其特征在于，
所述闪烁体板包括：闪烁体层、反射层和基板；
所述反射层设置在闪烁体层与基板之间；
所述闪烁体层表面刻蚀阵列单元，所述闪烁体层适于吸收β射线，并将β射线转化为可见光；
所述闪烁体层适于采用陶瓷块体闪烁材料；
所述基板适于采用石墨。
9.一种采用如权利要求1-8任一项所述基于Kr-85实现的β射线电解铜箔面密度质量检测装置的检测系统，其特征在于，包括：
检测装置和上位机；
所述上位机适于根据检测装置发出的数字信号完成对电解铜箔面密度的测量。
10.一种采用如权利要求9所述检测系统的检测方法，其特征在于，包括：
以线发射方式向被测电解铜箔发射β射线；
接收穿透被测电解铜箔的β射线，并且将β射线转换为数字信号；
根据数字信号完成对电解铜箔面密度的测量。
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