CN1985162B - x射线操纵器 - Google Patents

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Abstract

一种用于x射线检测装置的框架(10)包括使弓形框架(21)枢转的结构件(16)。x射线源(12)在使用中直接安装在所述结构件(16)上，而且x射线探测器(13)可绕所述框架(21)运动。用于待成像物体的三轴试样支承件布置在所述源(12)和所述探测器(13)之间。本发明的框架(10)是特别刚硬的。

Description

x射线操纵器
技术领域
本发明涉及一种x射线操纵器，具体地涉及适于观察微型电装置的内部结构的操纵器。
背景技术
在电子束激发适当目标时产生x射线。如公知的那样，某些材料比其他一些材料更好地吸收x射线，因此可由合适的x射线检测器来对部件的内部结构进行成像。具体而言，通过相对x射线源距被成像的物体的距离而增加x射线源距探测器的距离，可获得较高程度的放大率。
在较高放大率的情形下成像时，将x射线源减缩为可能最小的光点是重要的。只有这样，才能使图像的边缘清晰度较高。然而，在光点非常小时，x射线装置内的运动能严重地影响在较高放大率下获得良好边缘清晰度的可能性。这样的运动例如可能是由于外部振动、或者是由于装置的部件之间的相对运动引起的。
x射线检测装置部件之间的运动的问题也受到需要这些部件之间相对运动的影响。例如，可允许探测器在若干平面内进行相对的转动运动，以提供物体沿若干方向的图像。物体也可绕三个轴线运动，从而改变放大率，而且将物体保持在探测器的视界内。
需求一种基本克服了上述问题的x射线检测装置。
发明内容
根据本发明，提供一种用于x射线检测装置的框架，该框架包括结构件，该结构件上安装有试样支承件，以在三个相互垂直的平面内运动；所述结构件适于将x射线发生器直接安装在所述试样支承件的一侧上，并在所述试样支承件的另一侧上具有可在其上枢转的弓形框架；所述弓形框架在其上具有弓形轨道，而且所述轨道适于将x射线探测器安装成用于绕所述弓形框架运动。
将所述x射线发生器直接安装到所述结构件上，尽可能地消除了相对所述结构件的任何振动或运动，从而提高了图像的边缘清晰度。应理解的是，如果允许安装的任何柔性，则x射线光点的有效直径可稍大于真实直径，这导致在比期望区域大的区域内激发x射线，从而增加图像边缘附近的模糊度。
所述框架的结构件将所述检测装置的所有元件都直接安装在所述结构件上面，从而最大可能地消除了内部的振动和运动。
采用足够刚性的结构件确保对安装到所述结构件的三个主要元件进行精确的相对定位，上述三个主要元件即x射线发生器、试样支承件操纵器(平移和缩放)以及x射线探测器。而且，针对这三个部件采用单一的安装使得在任何的部件组装中都固有的误差积累最小。因此，本发明导致能容易组装的装置，并且主要部件以任意次序固定，并确保精确性和精密度。
因为所述结构件基本位于内部，而且由于与整体或部分靠在外部框架上的构造相比小而轻，从而还极大地提高了该装置的维护性。这些外部框架必然较重，而且具有较差的尺寸公差和刚度。因为所述结构件位于内部，从而该装置具有对安装在其上的部件的全方位可达性。此外，所述部件的直接分开的安装确保它们能卸下，以进行可保证重新装配精度的维护或更换，而且不会干扰其他主要部件的相对对准。
通过将结构件布置在下面，进一步增加了装置的稳定性。
所述弓形件和所述试样支承件的相对运送是必须的，为此能采用合适的精度较高的滑轨和轴承。所述结构件优选为金属，在优选实施例中为铝。
在优选实施例中，所述结构件基本包括板，该板具有绕板的相对端部枢转的弓形件，所述试样支承件安装在板的一侧上，而且适于在板的另一侧容纳x射线发生器。优选地，所述板布置在垂直平面内，且所述x射线发生器位于下方，而所述x射线探测器位于上方。这样，所述试样支承件基本水平，而且x射线从下方入射到所述试样上。此外，所述板提供对所述试样支承件的Z轴滑轨的合适的直接安装。
在优选实施例中，所述板基本呈矩形，并且其整个深度在所述弓形框架的轴承之间延伸。优选地，所述板位于所述弓形框架的枢转轴线下方，并且在优选实施例中偏向所述轴线的一侧，从而允许x射线发生器的电子束的轴线通过所述框架的所述枢转轴线。
在优选实施例中，所述板包括在与所述板呈直角的平面内并在所述弓形框架的轴线上的周边框架，该周边框架提供间隔开的安装点，用于将所述装置定位在x射线机壳内。
这一布置允许所述周边框架将所述装置支承在大致直立的安装件上，所述支承板布置在这些安装件之间的空间内。
在优选实施例中，所述弓形框架包括位于所述枢转轴线下方的配重，从而趋于使所述框架恢复到直立状态。优选地，所述x射线探测器大致在所述框架的一侧上，而且在所述框架的另一侧上设置有用于绕所述轨道驱动所述探测器的马达。这样的布置使得所述探测器/马达组件在所述框架上平衡。
所述周边框架可包括可安装在轨道上的滑轨，所述轨道通过机壳内的安装件而支承。这一布置允许所述检测装置相对于所述安装件横向运动，并通常运动到x射线机壳之外，用于维护和维修。设置用于将所述装置锁定在所述轨道上的合适装置。
在优选实施例中，用于所述装置的所述直立安装件包括自调平空气轴承(selflevelling air bearing)。
附图说明
本发明的其他特征将从以下对仅以示例方式在附图中示出的优选实施例的描述中显而易见，在附图中：
图1从上方和一侧示出了根据本发明的装置。
图2从下方和相反的一侧示出了根据本发明的装置。
图3为用于该装置的滚动安装件的示意性侧视图。
图4为带驱动布置的示意图。
具体实施方式
参照附图，框架10支承在撑脚11上，而所述撑脚11本身安装在机壳(未示出)内。该机壳为通常的类型，并形成防护罩，以保护使用者不受x射线的有害影响。在框架上安装有用于产生x射线的x射线管12，以及x射线探测器13。在管12和探测器13之间有适于支承待成像物体的可运动板14。
每个撑脚11都包括防振动的安装件，该安装件包括公知类型的自调平空气轴承。加压空气提供到轴承上，并基本上将框架与外部施加的、可能会传递到机壳上的振动隔离。
空气轴承成对而且布置在矩形的角部。轴承11中的每一对都支承其上安装有框架10的相应梁15。
框架10包括布置在梁15之间、位于大致垂直的平面内的主支承板16。该支承板16相对重而且刚硬，并包括框架10的主要结构件。
在支承板16的一侧直接安装有x射线管12。管12大致在相对于撑脚11的中央，从而可看到板稍微偏向一侧。
在支承板16的另一侧上，直接安装有可运动板14的一条腿17，试样在使用中放置在该可运动板14上。这一腿17可相对于支承板在合适的滑轨上并在电动马达的控制下垂直(沿Z轴)滑动。
可运动板14的另一条腿包括由开口构架18构成的X-Y平台。如示出的那样，通过相对重的托架19确保了腿17和构架18之间的刚度。通过合适的滑轨并在电动马达的控制下提供平台的X-Y运动。
支承板16的侧端具有刚硬的颊板，该颊板上直接安装有弓形框架21的轴承20。框架的端部包括配重22。框架的内侧包括轨道23，该轨道23沿着以管12的x射线源为中心的圆的圆周。
在轨道23上安装有x射线探测器(或图像增强器)13。适当的电动马达使得增强器13可沿轨道23运动，并使弓形框架21绕支承板16弓形运行。应理解的是，探测器13可从垂直方向大致在±60°的范围内、绕x射线源运动。
大致矩形的周边框架24形成用于X-Y平台的支承件，并还直接固定到支承板16上。框架24的侧构件可由梁15构成，或者由可安装在梁上的单独构件构成，如以下将进一步要描述的那样。在使用中，大致在构架18的中央孔内设置试样盘，并将待成像的试样放置在该盘上。闭合机壳，向x射线管供应能量，从而激发产生x射线。这些x射线从光点源沿直线发射，移动探测器13和/或构架18，直到试样在理想的方位成像。图像可例如显示在机壳的设置在适当的操纵器控制器、例如一个或多个控制杆附近的外部屏幕上。可实时移动试样和/或探测器的相对位置，以便从理想方向并在合适的放大率下对试样进行成像。
周边框架24能通过轮(未示出)安装在单独的梁15上，从而允许框架在箭头25的方向上侧向相对运动。该布置允许将检测装置至少部分地拉出x射线机壳，以进行检测和维修。通常能进行与装置深度的50％至60％相对应的侧向运动。
图3示意性示出了这一布置，其中框架24具有一对支承轮26，而且支承梁15具有一对支承轮27。沿箭头28的方向的滚动运动允许框架相对于虚线29所表示的机壳侧向运动。用于框架的撑脚11由箭头表示。
在图4中示出了用于弓形框架21的驱动布置，该驱动布置包括安装在支承板16上的配重下面的马达31，并具有驱动环形齿带33的皮带轮32。
所述带由张紧轮34引导，并可在两个方向上运动，从而使框架21绕其轴线枢转。齿带提供精确的、基本无冲击的沿两个方向的驱动，而无需润滑。
为探测器13提供类似的齿带驱动布置，其中安装在弓形框架21上的马达36驱动沿着轨道23的路径的环形齿带。通过这样的装置，可在两个方向上平滑驱动探测器。

Claims (6)

1.一种框架，其用于x射线检测装置，所述框架包括：
竖直撑脚(11)；
周边框架(24)，其由所述竖直撑脚(11)支承；
竖直支承板(16)，所述周边框架(24)直接固定到所述竖直支承板(16)上；
其中，所述x射线检测装置包括x射线管(12)，该x射线管直接安装于所述竖直支承板(16)的一侧上；
可运动板(14)，其由所述周边框架(24)支承，且所述可运动板(14)由Z轴滑轨支承在所述竖直支承板(16)上并适于支承试样以在三个相互垂直的平面内运动；
弓形框架(21)，其以可枢转方式相对于所述竖直支承板(16)安装，且所述弓形框架具有轨道(23)，所述轨道沿着以所述x射线管(12)的x射线源为中心的圆的圆周；
其中，所述x射线检测装置还包括x射线探测器(13)，其安装在所述轨道(23)上，以便沿着所述轨道(23)移动，所述x射线探测器(13)安装在所述周边框架的与所述x射线管(12)相对的一侧上，使得所述可运动板(14)位于所述x射线管(12)和所述x射线探测器(13)之间，其中来自x射线管(12)的x射线撞击在试样上并被所述x射线探测器(13)探测到，以产生试样的x射线图像。
2.根据权利要求1所述的框架，其中，所述弓形框架(21)由轴承(20)以可枢转方式安装，且其中所述竖直支承板(16)位于所述轴承(20)之下。
3.根据权利要求1所述的框架，其中，所述弓形框架(21)包括配重(22)。
4.根据权利要求1所述的框架，其中，所述周边框架(24)安装在机壳内，且其中所述周边框架(24)安装成侧向运动，以使得所述周边框架能够从所述机壳中拉出。
5.根据权利要求1所述的框架，其中，所述撑脚(11)支承梁(15)，且其中所述梁(15)支承所述周边框架(24)。
6.根据权利要求5所述的框架，其中，所述周边框架(24)安装成沿着所述梁(15)侧向运动。
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