CN208155792U - 一种粉末材料检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及粉末材料检测设备技术领域，具体是一种粉末材料检测装置，包括射线源、前准直器、检测台、透明容器、后准直器、探测器和图像处理系统；所述检测台能够驱动透明容器做竖向移动和绕竖直轴旋转的复合运动；所述前准直器位于射线源与透明容器之间，所述透明容器位于前准直器与后准直器之间，所述后准直器位于透明容器与探测器之间；所述图像处理系统与探测器电连接；所述前准直器发出的射线束的厚度与透明容器旋转360°过程中竖向移动的距离相等。本实用新型具有检测精度高、样本制备要求低、能够获得粉末三维信息、检测效率高等优点。

Description

一种粉末材料检测装置

技术领域

本实用新型涉及粉末材料检测设备技术领域，具体是一种粉末材料检测装置。

背景技术

目前，对粉末材料粒度及粒度分布的检测方法主要包括有：筛分法、显微镜法、沉降法、透气法、电感应法和光学检测方法等。

筛分法是最古老、最简单的粒度检测方法，采用不同孔径的筛子对粉料进行筛分。筛分有干筛和湿筛两种。湿筛应用于液体中的颗粒物质或干筛时易成团的细粉料以及脆性粉料。筛分法的特点是操作简单，但可重复性差，且获得的信息单一，误差较大，只能获得粉末材料的平均粒度，无法获知颗粒的形状等信息。

显微镜法是采用光学或电子显微镜直接观察颗粒形状大小。显微镜法测量的是颗粒的表观粒度,即颗粒的投影尺寸。目前采用的颗粒图像分析仪,可以通过对图像的光学投影尺寸的定量测量,来求知图像的原始性质,如图像的大小、分布、表面积等,具有快速和重复性好的特点。显微镜法只能通过平面图像进行处理，无法获知粉末材料的三维结构信息。同时，该方法对混合颗粒处理难度较大。

沉降法一般分为重力沉降和离心沉降两种。重力沉降是颗粒在悬浮介质中依靠自身的重力作用自然沉降,离心沉降是在悬浮介质中的颗粒借助离心力作用而沉降。两种方式都是根据大颗粒沉降快、小颗粒沉降慢的规律,从颗粒的沉降速度测定粒径。沉降法对样本制备要求较高，必须制备分散均匀的悬浮液。同时该方法处理混合颗粒时，由于不同颗粒密度不同，其沉降速度也不相同，处理时会产生较大误差。

透气法的原理是：恒定压强的气流在通过粉料后,其压强会减小,而压强变化的大小与所通过的粉料的粗细程度有关。在粉料样本重量相等,并且压实程度一致的条件下,气流穿过颗粒粗的粉料比穿过颗粒小的粉料较容易,穿过样本后的气流压强值相应较大。透气法测量简单，重复性好，但是只能得到颗粒平均尺寸，且无法测量湿料。不同测量仪之间误差较大，平均粒度——孔隙度曲线图制作比较麻烦。

电感应法的基本原理是使悬浮在电解质中的颗粒通过一小孔,在小孔两边各浸有一个电极,颗粒通过小孔时电阻变化而产生电压脉冲,其振幅与颗粒的体积成正比。这些脉冲经过放大、甄别和计数，从演算的数据可测得悬浮相的颗粒大小分布。电感应法适合于不同材料组成的混合颗粒的测试，但是对带孔颗粒的测试存在较大误差。同时，由于电感应法要求样本中所有颗粒悬浮在电解液中,不能因颗粒大而造成沉降现象,故对于粒度分布较宽的样本,此种方法难以获得准确的分析。

光学测试法主要指激光粒度分析仪。当光束照射到颗粒时,光向各个方向散射，并在颗粒背后产生瞬间阴影,照射光部分被颗粒吸收，部分产生衍射。光的散射和衍射与颗粒的粒度有一定关系,利用散射光强分布或光能分布函数可以测定粒子的尺寸分布特征。激光粒度分布测试仪要求粉末材料数量不能太多或太少，太多会使衍射信号太强，使光电转换元件饱和，超出测试范围；太少会使衍射信号太弱，测试不准确。同时，激光粒度分布测试仪也只能得到粉末材料二维的粒度信息，无法获知粉末材料的三维结构，以及粉末材料颗粒的内部质量。

另外，为了获得高精度的检测结果，需要对足量的样本进行检测，现有的检测方法普遍存在效率低下的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的不足，提供一种粉末材料检测装置，采用射线照射粉体，根据射线衰减情况对粉体的图像进行三维重建，以解决现有技术检测精度低、样本制备要求大、无法获得粉末三维信息、检测效率低等问题。

本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种粉末材料检测装置，包括射线源、前准直器、检测台、透明容器、后准直器、探测器和图像处理系统；所述检测台能够驱动透明容器做竖向移动和绕竖直轴旋转的复合运动；所述前准直器位于射线源与透明容器之间，所述透明容器位于前准直器与后准直器之间，所述后准直器位于透明容器与探测器之间；所述图像处理系统与探测器电连接；所述前准直器发出的射线束的厚度与透明容器旋转360°过程中竖向移动的距离相等。

本实用新型的技术方案还有：所述检测台包括竖向移动机构和旋转机构，所述竖向移动机构用于驱动透明容器竖向移动，所述旋转机构用于驱动透明容器旋转。

本实用新型的技术方案还有：所述竖向移动机构包括支架、滚珠丝杠传动机构和第一驱动电机，所述滚珠丝杠传动机构包括导轨、丝杠和滑块，所述导轨和丝杠安装在支架上，所述滑块能够沿导轨竖直滑动并与丝杠螺纹配合，所述第一驱动电机安装在支架上并与丝杠连接；所述旋转机构包括托架、转盘和第二驱动电机，所述托架与滑块固定连接，所述转盘和第二驱动电机均安装在托架上，所述第二驱动电机与转盘连接，所述透明容器放置在转盘上。

本实用新型的技术方案还有：所述滚珠丝杠传动机构对称安装在支架的两侧，所述第一驱动电机的输出轴与其中一根丝杠连接，两根所述丝杠通过链传动机构连接。采用本技术方案，对称设置的滚珠丝杠传动机构保证了透明容器竖向移动的稳定性，而且仅需一台第一驱动电机即可实现两组滚珠丝杠传动机构的同步动作，成本低廉。

本实用新型的技术方案还有：所述探测器包括光收集器件、光传输器件、光电探测器件以及前端电子学电路，所述光收集器件用于将后准直器发出的射线转换为可见光，所述光传输器件用于将可见光进行适当分配后传输至光电探测器件，所述光电探测器件用于将光信号转换为电流信号后传输至前端电子学电路，所述前端电子学电路用于将电流信号前置放大成电压信号并传输至图像处理系统。

本实用新型的技术方案还有：所述射线源能发出X射线或γ射线。

本实用新型的技术方案还有：还包括铅房，所述射线源、前准直器、检测台、透明容器、后准直器和探测器均位于铅房内。采用本技术方案，可以防止射线对检测人员造成伤害。

本实用新型的技术方案还有：所述透明容器的形状为圆柱形。

相对于现有技术，本实用新型粉末材料检测装置的有益效果为：(1)本实用新型利用射线衰减与密度及原子序数的相关性实现粉末材料的三维成像，从而精确获得粉末材料的形状、粒径、粒径分布，以及内部质量缺陷等信息；(2)本实用新型对待测粉末材料的种类和形态没有严格要求，免去了对样本进行特别处理的工序；(3)本实用新型能够通过检测台驱动透明容器做竖向移动和绕竖直轴旋转的复合运动，并且前准直器发出的射线束的厚度与透明容器旋转360°过程中竖向移动的距离相等，将足量的样本至于透明容器中，通过本实用新型能够对透明容器中的样本进行360°无死角扫描，不需要频繁更换样本和开关射线源，检测效率高。

附图说明

图1为本实用新型粉末材料检测装置的结构示意图。

图2为本实用新型检测台的结构示意图。

图中：1、射线源，2、前准直器，3、透明容器，4、后准直器，5、探测器，6、图像处理系统，7、支架，8、第一驱动电机，9、导轨，10、丝杠，11、滑块，12、托架，13、转盘，14、第二驱动电机，15、链传动机构，16、光收集器件，17、光传输器件，18、光电探测器件，19、前端电子学电路，20、铅房。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面根据附图对本实用新型具体实施方式作进一步说明。

如图1所示，一种粉末材料检测装置，包括射线源1、前准直器2、检测台、透明容器3、后准直器4、探测器5、图像处理系统6和铅房20。射线源1、前准直器2、检测台、透明容器3、后准直器4和探测器5均位于铅房20内。

透明容器3的形状为圆柱形。

检测台能够驱动透明容器3做竖向移动和绕竖直轴旋转的复合运动，具体的，检测台包括竖向移动机构和旋转机构。竖向移动机构包括支架7、滚珠丝杠传动机构、第一驱动电机8和链传动机构15。滚珠丝杠传动机构对称安装在支架7的两侧，滚珠丝杠传动机构包括导轨9、丝杠10和滑块11，导轨9和丝杠10安装在支架7上，滑块11能够沿导轨9竖直滑动并与丝杠10螺纹配合。所第一驱动电机8安装在支架7上，第一驱动电机8的输出轴与其中一根丝杠10连接，两根丝杠10通过链传动机构15连接。旋转机构包括托架12、转盘13和第二驱动电机14，托架12与滑块11固定连接，转盘13和第二驱动电机14均安装在托架12上，第二驱动电机14与转盘13连接，透明容器3放置在转盘13上。

射线源1用于发出X射线。前准直器2位于射线源1与透明容器3之间，用于将射线源发出的X射线转换为X射线并照射透明容器3内的样本。透明容器3位于前准直器2与后准直器4之间。后准直器4位于透明容器3与探测器5之间，用于将经样本散射、衍射后的X射线转换为X射线并传输给探测器。

探测器5包括光收集器件16、光传输器件17、光电探测器件18以及前端电子学电路19。光收集器件16由硅酸钇镥、锗酸铋或碘化钠闪烁晶体材料加工而成，用于将后准直器4发出的射线转换为可见光。光传输器件17为光学玻璃或有机玻璃制成的光导或光纤，用于将可见光进行适当分配后传输至光电探测器件18。光电探测器件18可以是位置灵敏型的光电倍增管、微通道板、硅光电二极管或其他基于光电效应的半导体光电探测器件，也可以是非位置灵敏型的光电倍增管或其他基于光电效应的半导体光电探测器件，用于将光信号转换为电流信号后传输至前端电子学电路19。前端电子学电路19为前置放大器和信号成形电路，用于将电流信号前置放大成电压信号并传输至图像处理系统6。

图像处理系统6与探测器5电连接，用于接收探测器5传输的模拟信号，并将模拟信号加工成数字信号送入计算机，计算机通过配套的扫描控制软件可以进行实时成像。

前准直器2发出的X射线的俯视轮廓呈扇形，前准直器2发出的X射线的侧视轮廓呈矩形，X射线的厚度与透明容器3旋转360°过程中竖向移动的距离相等，即扫描切片的轨迹为螺旋线，该螺旋线的螺距与前准直器2发出的X射线的高度相等，能够对透明容器3中的样本进行360°无死角扫描。

上面结合附图对本实用新型的实施例做了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (9)

1.一种粉末材料检测装置，其特征在于：包括射线源(1)、前准直器(2)、检测台、透明容器(3)、后准直器(4)、探测器(5)和图像处理系统(6)；所述检测台能够驱动透明容器(3)做竖向移动和绕竖直轴旋转的复合运动；所述前准直器(2)位于射线源(1)与透明容器(3)之间，所述透明容器(3)位于前准直器(2)与后准直器(4)之间，所述后准直器(4)位于透明容器(3)与探测器(5)之间；所述图像处理系统(6)与探测器(5)电连接；所述前准直器(2)发出的射线束的厚度与透明容器(3)旋转360°过程中竖向移动的距离相等。

2.根据权利要求1所述的粉末材料检测装置，其特征在于：所述检测台包括竖向移动机构和旋转机构，所述竖向移动机构用于驱动透明容器(3)竖向移动，所述旋转机构用于驱动透明容器(3)旋转。

3.根据权利要求2所述的粉末材料检测装置，其特征在于：所述竖向移动机构包括支架(7)、滚珠丝杠传动机构和第一驱动电机(8)，所述滚珠丝杠传动机构包括导轨(9)、丝杠(10)和滑块(11)，所述导轨(9)和丝杠(10)安装在支架(7)上，所述滑块(11)能够沿导轨(9)竖直滑动并与丝杠(10)螺纹配合，所述第一驱动电机(8)安装在支架(7)上并与丝杠(10)连接；所述旋转机构包括托架(12)、转盘(13)和第二驱动电机(14)，所述托架(12)与滑块(11)固定连接，所述转盘(13)和第二驱动电机(14)均安装在托架(12)上，所述第二驱动电机(14)与转盘(13)连接，所述透明容器(3)放置在转盘(13)上。

4.根据权利要求3所述的粉末材料检测装置，其特征在于：所述滚珠丝杠传动机构对称安装在支架(7)的两侧，所述第一驱动电机(8)的输出轴与其中一根丝杠(10)连接，两根所述丝杠(10)通过链传动机构(15)连接。

5.根据权利要求1～4任一所述的粉末材料检测装置，其特征在于：所述探测器(5)包括光收集器件(16)、光传输器件(17)、光电探测器件(18)以及前端电子学电路(19)，所述光收集器件(16)用于将后准直器(4)发出的射线转换为可见光，所述光传输器件(17)用于将可见光进行适当分配后传输至光电探测器件(18)，所述光电探测器件(18)用于将光信号转换为电流信号后传输至前端电子学电路(19)，所述前端电子学电路(19)用于将电流信号前置放大成电压信号并传输至图像处理系统(6)。

6.根据权利要求1～4任一所述的粉末材料检测装置，其特征在于：所述射线源(1)能发出X射线或γ射线。

7.根据权利要求1～4任一所述的粉末材料检测装置，其特征在于：还包括铅房(20)，所述射线源(1)、前准直器(2)、检测台、透明容器(3)、后准直器(4)和探测器(5)均位于铅房(20)内。

8.根据权利要求1～4任一所述的粉末材料检测装置，其特征在于：所述透明容器(3)的形状为圆柱形。

9.根据权利要求1～4任一所述的粉末材料检测装置，其特征在于：所述前准直器(2)发出的射线束的俯视轮廓呈扇形。