CN216386849U - 一种x射线与可见光共焦点的x射线检测机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种X射线与可见光共焦点的X射线检测机构，包括：探测器、X射线发生装置、滤光片切换装置、准直器切换装置、镜面反射装置和变焦摄像装置，所述X射线发生装置发出的X射线依次通过所述滤光片切换装置和所述准直器切换装置后穿透45度角放置的所述镜面反射装置、并以90度垂直入射到待检测样品的表面，同时所述镜面反射装置将待检测样品的图像反射至所述变焦摄像装置，所述探测器以相对所述X射线发生装置发出的X射线成45度角的夹角对准所述待检测样品以接收来自于所述待检测样品的特征X射线。本实用新型整体结构集成度高、运行平稳、噪音小、可测多种样品、成像画面清晰度高、测试空间封闭度高，外界干扰少等。

Description

一种X射线与可见光共焦点的X射线检测机构

技术领域

本实用新型涉及无损检测领域，特别涉及一种X射线与可见光共焦点的X射线检测机构。

背景技术

现有技术中X射线检测装置的运动部件设计时，因为照顾摄像头的原因，只能以45度角发射X射线激发样品，从而无法测试样品的凹位，而且当样品位置偏高就无法准确的激发到样品上。

实用新型内容

本实用新型提供了一种X射线与可见光共焦点的X射线检测机构，以解决至少一个上述技术问题。

为解决上述问题，作为本实用新型的一个方面，提供了一种X射线与可见光共焦点的X射线检测机构，包括：探测器、X射线发生装置、滤光片切换装置、准直器切换装置、镜面反射装置和变焦摄像装置，所述X射线发生装置发出的X射线依次通过所述滤光片切换装置和所述准直器切换装置后穿透45度角放置的所述镜面反射装置、并以90度垂直入射到待检测样品的表面，同时所述镜面反射装置将待检测样品的图像反射至所述变焦摄像装置，所述探测器以相对所述X射线发生装置发出的X射线成45度角的夹角对准所述待检测样品以接收来自于所述待检测样品的特征X射线。

优选地，所述滤光片切换装置包括滤光片驱动电机、蜗杆、蜗轮、和多个滤光片，所述滤光片驱动电机与所述蜗杆连接，所述蜗杆与所述蜗轮啮合，所述蜗轮的腹板上开设有多个安装孔，每个所述安装孔中安装有一个所述滤光片。

优选地，所述滤光片切换装置还包括感应器及与所述感应器配合的第一感应头，所述感应器安装在底座上，所述第一感应头安装在所述蜗轮上。

优选地，所述准直器切换装置包括准直器驱动电机、滚珠丝杠、滚珠螺母和多孔准直器，所述准直器驱动电机与所述滚珠丝杠连接，所述多孔准直器通过所述滚珠螺母可移动地安装在所述滚珠丝杠上，所述多孔准直器位于所述蜗轮的上方。

优选地，所述准直器驱动电机通过第二联轴器与所述滚珠丝杠连接，所述滚珠丝杠的两端各设置有一个滚珠丝杠定位轴承座，所述多孔准直器滑动地设置在导轨上。

优选地，所述准直器切换装置还包括第一光电位置开关以及与所述第一光电位置开关配合使用的感应片，所述第一光电位置开关安装在底座上，所述感应片安装在多孔准直器上。

优选地，所述镜面反射装置包括反射座和反射片，所述反射座安装在一个所述滚珠丝杠定位轴承座上，所述反射片设置在所述反射座上。

优选地，所述变焦摄像装置包括摄像头驱动电机、梯形丝杠、梯形螺母运动座、和摄像头，所述摄像头驱动电机与所述梯形丝杠连接，所述摄像头通过所述梯形螺母运动座安装到所述梯形丝杠上。

优选地，所述梯形丝杠上安装有消隙螺母和预紧压簧，所述预紧压簧的一端与所述消隙螺母抵接、另一端与所述梯形螺母运动座抵接。

优选地，所述变焦摄像装置还包括第二光电位置开关、与所述第二光电位置开关配合使用的第二感应头和照明灯板，所述第二光电位置开关和照明灯板均安装在底座上，所述第二感应头安装在梯形螺母运动座上。

优选地，所述滤光片驱动电机通过第一联轴器与所述蜗杆连接，所述蜗杆的两端均安装有一个蜗杆定位轴承座上。

由于采用了上述技术方案，本实用新型实现了X射线与可见光的共焦点，使用超薄镀铝反射镜能很好地解决既可实时得到样品图像，又使X射线垂直照射到样品表面的作用，即使样品位置增高或者降低，都保证测试的是同一点位置，解决了现有技术中传统的方案无法随着样品位置的高度调节而测试同一点的问题。同时，本实用新型支持多准直器、多滤光片切换以及高清摄像头随着样品被检测位置的高度调节焦距从而得到更准确的测试位置图像。

本实用新型整体结构集成度高、运行平稳、噪音小、可测多种样品、成像画面清晰度高、测试空间封闭度高，外界干扰少等。

附图说明

图1示意性地示出了本实用新型的立体图；

图2示意性地示出了本实用新型的分解图；

图3示意性地示出了过滤片的安装结构示意图；

图4示意性地示出了蜗轮蜗杆的安装结构示意图；

图5示意性地示出了滤光片切换装置的安装结构示意图；

图6示意性地示出了准直器切换装置的安装结构示意图一；

图7示意性地示出了准直器切换装置的安装结构示意图二；

图8示意性地示出了变焦摄像装置的安装结构示意图一；

图9示意性地示出了变焦摄像装置的安装结构示意图二；

图10示意性地示出了本实用新型的光路传播示意图。

图中附图标记：1、探测器；2、X射线发生装置；3、待检测样品；4、滤光片驱动电机；5、蜗杆；6、蜗轮；7、滤光片；8、感应器；9、第一感应头；10、底座；11、准直器驱动电机；12、滚珠丝杠；13、滚珠螺母；14、多孔准直器；15、第二联轴器；16、滚珠丝杠定位轴承座；17、导轨；18、第一光电位置开关；19、感应片；20、反射座；21、反射片；22、摄像头驱动电机；23、梯形丝杠；24、梯形螺母运动座；25、摄像头；26、消隙螺母；27、预紧压簧；28、第二光电位置开关；29、第二感应头；30、照明灯板；31、第一联轴器；32、蜗杆定位轴承座；33、控制转接板；34、导轨；35、摄像头固定架；36、滤光片压板。

具体实施方式

以下对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

作为本实用新型的一个方面，提供了一种X射线与可见光共焦点的X射线检测机构，可用于X射线能量色散光谱仪中，包括：探测器1、X射线发生装置2、滤光片切换装置、准直器切换装置、镜面反射装置和变焦摄像装置，所述X射线发生装置2发出的X射线依次通过所述滤光片切换装置和所述准直器切换装置后穿透45度角放置的所述镜面反射装置、并以90度垂直入射到待检测样品3的表面，同时所述镜面反射装置将待检测样品3的图像反射至所述变焦摄像装置，所述探测器1以相对所述X射线发生装置2发出的X射线成45度角的夹角对准所述待检测样品3以接收来自于所述待检测样品3的特征X射线。

本实用新型集成了滤光片切换、准直器切换、镜面反射和摄像头变焦四大功能，X射线发生装置2(包括X射线管)激发出的X射线垂直穿透滤光片7、多孔准直器14的准直器孔和反射片21(例如反射玻璃镜片)，并垂直入射待检测样品3，探测器1与垂直入射X射线成45度角对准待检测样品3，从而接收来自于待检测样品3的特征X射线，反射片21与X射线成45°，且反射待检测样品3的图像给位于其水平右侧的摄像头25，从而使得X射线与可见光共焦点，反射片21采用超薄的加工工艺不会对X射线能量的衰减造成较大影响。另外，在此基础上实现了多准直器多滤光片切换，根据被测物品自动调焦等功能。

优选地，所述滤光片切换装置包括滤光片驱动电机4、蜗杆5、蜗轮6、和多个滤光片7，所述滤光片驱动电机4与所述蜗杆5连接，所述蜗杆5与所述蜗轮6啮合，所述蜗轮6的腹板上开设有多个安装孔，每个所述安装孔中安装有一个所述滤光片7。优选地，所述滤光片驱动电机4通过第一联轴器31与所述蜗杆5连接，所述蜗杆5的两端均安装有一个蜗杆定位轴承座32上。优选地，所述滤光片切换装置还包括感应器8及与所述感应器8配合的第一感应头9，所述感应器8安装在底座10上，所述第一感应头9安装在所述蜗轮6上。在此实施例中，多种滤光片7安装在蜗轮6上，通过闭环电机驱动蜗轮蜗杆副回转，原点感应开关(感应器8)适时回原点消除误差，实现不同滤光片7的精准切换；蜗轮6上预留X射线遮挡位，操作更安全。感应器8可以是光电感应开关，第一感应头9可以是金属感应头。

滤光片驱动电机4固定在电机安装板上，通过第一联轴器31与蜗杆定位轴承座32上的蜗杆5传动连接，蜗杆5旋转带动垂直交错轴上的蜗轮6转动；滤光片7固定在蜗轮6上，通过蜗轮蜗杆副的运转实现多滤光片7的切换。所述感应器8安装在底座10上，所述第一感应头9安装在所述蜗轮6上，蜗轮6每运转一个周期后，感应器8接近第一感应头9并发出一个信号，由控制系统驱动闭环电机使蜗轮6精准回原点，消除运转误差保证滤光片精准切换。具体地说，蜗轮6的腹板上开有多个安装滤光片7的孔，可根据机型要求安装不少于3种滤光片7，并可灵活调整；蜗轮蜗杆副结构紧凑、传动平稳、无噪音且具有一定的自锁能力，能确保位置切换后不受外部力的影响而错动滤光片位置，带实时位置反馈的闭环电机结合原点位置开关的组合设计，可最大程度的确保滤光片位置切换的精准性。

优选地，所述准直器切换装置包括准直器驱动电机11、滚珠丝杠12、滚珠螺母13和多孔准直器14，所述准直器驱动电机11与所述滚珠丝杠12连接，所述多孔准直器14通过所述滚珠螺母13可移动地安装在所述滚珠丝杠12上，所述多孔准直器14位于所述蜗轮6的上方。优选地，所述准直器驱动电机11通过第二联轴器15与所述滚珠丝杠12连接，所述滚珠丝杠12的两端各设置有一个滚珠丝杠定位轴承座16，所述多孔准直器14滑动地设置在导轨17上。优选地，所述准直器切换装置还包括第一光电位置开关18以及与所述第一光电位置开关18配合使用的感应片19，所述第一光电位置开关18安装在底座10上，所述感应片19安装在多孔准直器14上。多孔准直器14上预留有多孔径的准直器孔，通过闭环电机驱动高精度滚珠丝杆副往复运动，光电位置开关(第一光电位置开关18)反馈位置实现准直器高定位精度切换。多孔准直器14往返运动时，带动感应片19往返运动，当感应片19运动到第一光电位置开关18遮挡位时，准直器驱动电机11停止运转。多孔准直器14上开有多个不同孔径的孔，孔沿运动方向排列，通过准直器驱动电机11带动多孔准直器14做往复移动切换到不同孔径处实现准直器的切换。

优选地，所述镜面反射装置包括反射座20和反射片21，所述反射座20安装在一个所述滚珠丝杠定位轴承座16上，所述反射片21设置在所述反射座20上。玻璃反射镜(反射片21)与垂直方向夹45度角，将样品图像反射给位于其右侧的摄像头25。

准直器驱动电机11固定在准直器电机安装板上，通过第二联轴器15与滚珠丝杠定位轴承座16上的滚珠丝杠12传动连接，滚珠螺母13安装在多孔准直器14上，多孔准直器14安装在导轨17的滑动侧上，导轨17固定侧安装在底座10上，滚珠丝杠旋转带动滚珠螺母13往复运动实现多孔准直器14的切换。反射座20安装在滚珠丝杠定位轴承座16上，反射片21固定在反射座20上，摄像头25通过反射片成像给外部的人机界面；第一光电位置开关18固定在底座10上，感应片19安装在多孔准直器14上，多孔准直器14往复运行一个个周期后光电感应器发出一个信号，由控制系统驱动闭环电机使准直器精准回原点，提高多孔准直器定位精度。多孔准直器14布置在滤光片7的蜗轮6上方，通过高精度滚珠丝杆副传动和交叉滚子导轨定位导向实现多孔准直器的切换，滚珠丝杆副和交叉滚子导轨定位精度高、摩擦力小、传动效率高等特点，使多孔准直器切换精准，同时与滤光片切换配合可满足多种测试要求。

优选地，所述变焦摄像装置包括摄像头驱动电机22、梯形丝杠23、梯形螺母运动座24、和摄像头25，所述摄像头驱动电机22与所述梯形丝杠23连接，所述摄像头25通过所述梯形螺母运动座24安装到所述梯形丝杠23上。优选地，所述梯形丝杠23上安装有消隙螺母26和预紧压簧27，所述预紧压簧27的一端与所述消隙螺母26抵接、另一端与所述梯形螺母运动座24抵接。优选地，所述变焦摄像装置还包括第二光电位置开关28、与所述第二光电位置开关28配合使用的第二感应头29和照明灯板30，所述第二光电位置开关28和照明灯板30均安装在底座10上，所述第二感应头29安装在梯形螺母运动座24上。摄像头驱动电机22采用精密丝杠电机驱动梯形螺母运动座24往复运动带动摄像头25变焦，通过梯形丝杆副内置消隙螺母26保证运动精度和摄像头25运动平稳，光电位置开关(第二光电位置开关28)反馈位置保证变焦画面清晰。照明灯板30为摄像头25提供良好的视觉环境。

变焦摄像装置的摄像头驱动电机22固定在电机安装板上，摄像头驱动电机22自带的梯形丝杠出轴旋合到安装在导轨上的梯形螺母运动座24上，梯形螺母运动座24安装在导轨滑动侧，摄像头25通过摄像头固定架安装在梯形螺母运动座24上，导轨固定在底座10上，丝杠电机旋转带动梯形螺母运动座24往复运动实现摄像头25变焦，在丝杆副中装有预紧压簧27和消隙螺母26保证了摄像头25运行平稳；第二光电位置开关28和照明灯板30固定在底座10上，第二感应头29安装在梯形螺母运动座24上，丝杆副往复运行一个周期后光电感应器发出一个信号，使摄像头回原点，由控制系统依据被测物品距离驱动闭环电机带动摄像头自动变焦，保证画面清晰。摄像头25对焦是通过改变整体位置实现的，视觉采集系统安装在梯形螺母运动座24上，梯形丝杆副通过消隙组件和交叉滚子轴承组合使摄像头25在运动时画面平稳，停止时不抖动；闭环电机配合光电开关形成完整的闭环控制回来，能根据被测物体实际情况调整摄像头对焦，采集清晰画质。其中，将预紧压簧放在梯形螺母运动座和消隙螺母之间保证预紧压簧处于压缩状态，然后一起旋合再梯形丝杠上，通过调节梯形螺母运动座和消隙螺母之间的相对距离来控制预紧压簧的弹力大小，来实现预压消除两螺母与梯形丝杠之间的配合间隙，从而保证了运行的稳定性。消隙螺母的两侧突出地形成有与导轨配合的限位块，这样，消隙螺母随着梯形螺母运动座24一起在导轨上运动，通过预紧压簧27可实现预压消除消隙螺母、梯形螺母运动座24与梯形丝杠之间的配合间隙，从而保证了运行的稳定性。

工作时，仪器系统的高压电源输出10Kv～50Kv的电压到X射线管，管内高速电子流激发到靶材上产生初级X射线。X射线穿透滤光片7，并通过多孔准直器14，再穿透超薄反射玻璃片后到达样品，激发到被测样品上产生次级特征X射线，当这些次特征X射线被探测器1检测到，经过光电转换、信号处理，转换为谱形数据给到外部的嵌入式计算机，然后嵌入式计算机软件根据基本参数法分析得到被测样品元素的种类和含量。另外，根据检测元素不同需要对滤光片进行切换；且可根据检测样品大小与采集范围大小需要切换合适的孔径准直器；根据被测样品测试点到承载环平面的距离来调整摄像头焦距保证成像清晰。最终得到更准确的测试定性定量结果。

由于采用了上述技术方案，本实用新型实现了X射线与可见光的共焦点，使用超薄镀铝反射镜能很好地解决既可实时得到样品图像，又使X射线垂直照射到样品表面的作用，即使样品位置增高或者降低，都保证测试的是同一点位置，解决了现有技术中传统的方案无法随着样品位置的高度调节而测试同一点的问题。同时，本实用新型支持多准直器、多滤光片切换以及高清摄像头随着样品被检测位置的高度调节焦距从而得到更准确的测试位置图像。

本实用新型整体结构集成度高、运行平稳、噪音小、可测多种样品、成像画面清晰度高、测试空间封闭度高，外界干扰少等。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种X射线与可见光共焦点的X射线检测机构，其特征在于，包括：探测器(1)、X射线发生装置(2)、滤光片切换装置、准直器切换装置、镜面反射装置和变焦摄像装置，所述X射线发生装置(2)发出的X射线依次通过所述滤光片切换装置和所述准直器切换装置后穿透45度角放置的所述镜面反射装置、并以90度垂直入射到待检测样品(3)的表面，同时所述镜面反射装置将待检测样品(3)的图像反射至所述变焦摄像装置所述探测器(1)以相对所述X射线发生装置(2)发出的X射线成45度角的夹角对准所述待检测样品(3)以接收来自于所述待检测样品(3)的特征X射线。

2.根据权利要求1所述的X射线与可见光共焦点的X射线检测机构，其特征在于，所述滤光片切换装置包括滤光片驱动电机(4)、蜗杆(5)、蜗轮(6)、和多个滤光片(7)，所述滤光片驱动电机(4)与所述蜗杆(5)连接，所述蜗杆(5)与所述蜗轮(6)啮合，所述蜗轮(6)的腹板上开设有多个安装孔，每个所述安装孔中安装有一个所述滤光片(7)。

3.根据权利要求2所述的X射线与可见光共焦点的X射线检测机构，其特征在于，所述滤光片切换装置还包括感应器(8)及与所述感应器(8)配合的第一感应头(9)，所述感应器(8)安装在底座(10)上，所述第一感应头(9)安装在所述蜗轮(6)上。

4.根据权利要求2所述的X射线与可见光共焦点的X射线检测机构，其特征在于，所述准直器切换装置包括准直器驱动电机(11)、滚珠丝杠(12)、滚珠螺母(13)和多孔准直器(14)，所述准直器驱动电机(11)与所述滚珠丝杠(12)连接，所述多孔准直器(14)通过所述滚珠螺母(13)可移动地安装在所述滚珠丝杠(12)上，所述多孔准直器(14)位于所述蜗轮(6)的上方。

5.根据权利要求4所述的X射线与可见光共焦点的X射线检测机构，其特征在于，所述准直器驱动电机(11)通过第二联轴器(15)与所述滚珠丝杠(12)连接，所述滚珠丝杠(12)的两端各设置有一个滚珠丝杠定位轴承座(16)，所述多孔准直器(14)滑动地设置在导轨(17)上。

6.根据权利要求4所述的X射线与可见光共焦点的X射线检测机构，其特征在于，所述准直器切换装置还包括第一光电位置开关(18)以及与所述第一光电位置开关(18)配合使用的感应片(19)，所述第一光电位置开关(18)安装在底座(10)上，所述感应片(19)安装在多孔准直器(14)上。

7.根据权利要求5所述的X射线与可见光共焦点的X射线检测机构，其特征在于，所述镜面反射装置包括反射座(20)和反射片(21)，所述反射座(20)安装在一个所述滚珠丝杠定位轴承座(16)上，所述反射片(21)设置在所述反射座(20)上。

8.根据权利要求6所述的X射线与可见光共焦点的X射线检测机构，其特征在于，所述变焦摄像装置包括摄像头驱动电机(22)、梯形丝杠(23)、梯形螺母运动座(24)、和摄像头(25)，所述摄像头驱动电机(22)与所述梯形丝杠(23)连接，所述摄像头(25)通过所述梯形螺母运动座(24)安装到所述梯形丝杠(23)上。

9.根据权利要求8所述的X射线与可见光共焦点的X射线检测机构，其特征在于，所述梯形丝杠(23)上安装有消隙螺母(26)和预紧压簧(27)，所述预紧压簧(27)的一端与所述消隙螺母(26)抵接、另一端与所述梯形螺母运动座(24)抵接。

10.根据权利要求8所述的X射线与可见光共焦点的X射线检测机构，其特征在于，所述变焦摄像装置还包括第二光电位置开关(28)、与所述第二光电位置开关(28)配合使用的第二感应头(29)和照明灯板(30)，所述第二光电位置开关(28)和照明灯板(30)均安装在底座(10)上，所述第二感应头(29)安装在梯形螺母运动座(24)上。

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