CN217641203U - 一种单级聚焦微焦点x射线管 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种单级聚焦微焦点X射线管，包括阴极单元、真空单元、调中单元、聚焦单元和靶单元，其中，阴极单元用以形成电子束；真空单元用以使微焦点X射线管内部处于真空状态；调中单元用以补偿机械加工、安装过程中非同轴性造成的电子束偏心，偏转腔壳体可拆卸地连接所述阴极腔壳体；聚焦单元用以使电子束聚焦；靶单元，电子束在所述靶单元处形成束斑，辐射出X光线，开放式的结构设计解决了现有封闭式微焦点X射线管无法更换零部件，只能整体更换的问题，使得微焦点X射线管内的零部件可方便更换，易维修。

Description

一种单级聚焦微焦点X射线管

技术领域

本实用新型涉及无损检测微焦点X射线管技术领域，尤其涉及一种单级聚焦微焦点X射线管。

背景技术

微焦点X射线管是X射线检测中使用的X射线管中的一种，其主要应用在半导体BGA、线路板等内部位移的分析，利于判别空焊、虚焊等BGA焊接缺陷，微电子系统和胶封元件、电缆、装具和塑料件内部情况分析等。目前国内市场上的微焦点X射线管大部分为封闭式微焦点X射线管，这种封闭式微焦点X射线管的特点是体积小，将阴极灯丝、电子集束筒、阳极靶等部件一起密封在一个真空壳体内，但是这种封闭式微焦点X射线管内的灯丝或其他部件损坏时，无法维修，只能整体更换，造成比较大的经济浪费。

随着我国半导体行业及电子行业的迅猛发展，封闭式微焦点X射线管已无法满足市场的需求。

实用新型内容

本实用新型公开的一种单级聚焦微焦点X射线管，解决了现有封闭式微焦点X射线管无法更换零部件，只能整体更换的问题，使得微焦点X射线管内的零部件可方便更换，易维修。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案具体是这样实现的：

本实用新型公开一种单级聚焦微焦点X射线管，包括阴极单元、真空单元、调中单元、聚焦单元和靶单元，其中，阴极单元用以形成电子束，所述阴极单元包括阴极、阴极罩、高压座、栅极和阴极腔壳体，所述阴极和栅极固定安装在阴极罩上构成阴极部件，所述阴极部件插装在所述高压座上构成高压座部件，所述高压座部件固定安装在所述阴极腔壳体上，所述阴极腔壳体上设置有法兰接口；真空单元用以使微焦点X射线管内部处于真空状态，所述真空单元包括分子泵和真空计，所述分子泵通过所述阴极腔壳体上设置的法兰接口固定连接所述阴极腔壳体，所述真空计通过所述阴极腔壳体上设置的法兰接口固定连接所述阴极腔壳体；调中单元用以补偿机械加工、安装过程中非同轴性造成的电子束偏心，所述调中单元包括偏转线圈、电子束管和偏转腔壳体，所述偏转线圈和所述电子束管固定安装在所述偏转腔壳体内部，所述偏转线圈套装在所述电子束管上，所述偏转腔壳体可拆卸地连接所述阴极腔壳体；聚焦单元用以使电子束聚焦，所述聚焦单元包括物镜下极靴、物镜上极靴和物镜线圈，所述物镜上极靴与所述偏转腔壳体连接，且物镜上极靴与所述偏转腔壳体由电子束管同轴连通，所述物镜线圈安装在物镜上极靴上构成物镜组，所述物镜组与所述物镜下极靴构成物镜模块；靶单元电子束在所述靶单元处形成束斑，辐射出X光线，所述靶单元包括透射靶和靶固定罩，所述投射靶通过所述靶固定罩固定在物镜下极靴上。

进一步地，所述高压座由绝缘材料制成。

进一步地，所述电子束管由无磁材料制成。

进一步地，所述物镜上极靴与物镜下极靴的极靴间隙由无磁材料和橡胶圈密封。

进一步地，所述物镜上极靴与物镜下极靴由高磁导材料制成。

进一步地，所述偏转腔壳体通过铰链结构连接阴极腔壳体。

进一步地，所述透射靶的靶面由重金属材料制成。

进一步地，所述透射靶的靶面由钨制成。

进一步地，所述电子束管与其他部件的连接处均设置有密封圈。

有益技术效果：

1、本实用新型公开一种单级聚焦微焦点X射线管，包括阴极单元、真空单元、调中单元、聚焦单元和靶单元，其中，阴极单元用以形成电子束，所述阴极单元包括阴极、阴极罩、高压座、栅极和阴极腔壳体，所述阴极和栅极固定安装在阴极罩上构成阴极部件，所述阴极部件插装在所述高压座上构成高压座部件，所述高压座部件固定安装在所述阴极腔壳体上，所述阴极腔壳体上设置有法兰接口；真空单元用以使微焦点X射线管内部处于真空状态，所述真空单元包括分子泵和真空计，所述分子泵通过所述阴极腔壳体上设置的法兰接口固定连接所述阴极腔壳体，所述真空计通过所述阴极腔壳体上设置的法兰接口固定连接所述阴极腔壳体；调中单元用以补偿机械加工、安装过程中非同轴性造成的电子束偏心，所述调中单元包括偏转线圈、电子束管和偏转腔壳体，所述偏转线圈和所述电子束管固定安装在所述偏转腔壳体内部，所述偏转线圈套装在所述电子束管上，所述偏转腔壳体可拆卸地连接所述阴极腔壳体；聚焦单元用以使电子束聚焦，所述聚焦单元包括物镜上极靴、物镜下极靴和物镜线圈，所述物镜上极靴与所述偏转腔壳体连接，且物镜上极靴与所述偏转腔壳体由电子束管同轴连通，所述物镜线圈安装在物镜上极靴上构成物镜组，所述物镜组与所述物镜下极靴构成物镜模块；靶单元，电子束在所述靶单元处形成束斑，辐射出X光线，所述靶单元包括透射靶和靶固定罩，所述投射靶通过所述靶固定罩固定在物镜下极靴上，解决了现有封闭式微焦点X射线管无法更换零部件，只能整体更换的问题，使得微焦点X射线管内的零部件可方便更换，易维修；

2、本实用新型中，所述偏转腔壳体可拆卸地连接所述阴极腔壳体，使偏转腔壳体和阴极腔壳体两部分可以垂直打开固定，方便操作；

3、本实用新型中，所述调中单元包括偏转线圈、电子束管和偏转腔壳体，所述偏转线圈和所述电子束管固定安装在所述偏转腔壳体内部，所述偏转线圈套装在所述电子束管上，偏转线圈可以在垂直于电子主路径平面上产生两个方向的磁场，以补偿系统装配公差引起的偏束问题；

4、本实用新型中，可通过减小物镜极靴间隙和增加物镜线圈匝数方式，使物镜在线圈电流较小的情形下实现足够强的聚焦磁场，进而降低物镜系统的发热，而不必增加额外的物镜水冷却系统，降低了物理结构设计难度；

5、本实用新型中，所述电子束管与其他部件的连接处均设置有密封圈，有效确保了阴极及电子束的所处环境为高真空；

6、透射靶的应用使得X射线管的FOD减小至0.5mm以下，使成像时的放大倍数大幅度提升。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型所述的一种单级聚焦微焦点X射线管的剖面图；

图2为单级聚焦微焦点X射线管中电子光学的光路示意图。

其中，1-阴极单元，11-阴极，12-阴极罩，13-高压座，14-栅极，15-阴极腔壳体，2-真空单元，21-分子泵，22-真空计，3-调中单元，31-偏转线圈，32-电子束管，33-偏转腔壳体，4-聚焦单元，41-物镜下极靴，42-物镜上极靴，43-物镜线圈，5-靶单元，51-透射靶，52-靶固定罩。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细说明。

本实用新型公开一种单级聚焦微焦点X射线管，参见图1，单级聚焦微焦点X射线管具体包括阴极单元1、真空单元2、调中单元3、聚焦单元4和靶单元5，其中阴极单元1用以形成电子束，优选地，阴极单元1包括阴极11、阴极罩12、高压座13、栅极14和阴极腔壳体15，高压座13由绝缘材料制成，阴极11和栅极14固定安装在阴极罩12上构成阴极部件，阴极部件插装在高压座13上构成高压座部件，高压座部件固定安装在阴极腔壳体15上，阴极腔壳体15上设置有法兰接口，阴极11一般选用钨灯丝或六硼化镧，阴极11、栅极14和阴极罩121绝缘的组装在一起，一般阴极11设置为负高压，最高160kV，栅极14电压比阴极11更低，用于控制发射电流的大小，除阴极外，其他部分均接地，使电子离开阴极11后被电场加速；真空单元2用以使微焦点X射线管内部处于真空状态，优选地，真空单元2包括分子泵21和真空计22，分子泵21通过阴极腔壳体15上设置的法兰接口固定连接阴极腔壳体15，真空计22通过阴极腔壳体15上设置的法兰接口固定连接阴极腔壳体15；调中单元3用以补偿机械加工、安装过程中非同轴性造成的电子束偏心，优选地，调中单元3包括偏转线圈31、电子束管32和偏转腔壳体33，偏转线圈31和电子束管32固定安装在偏转腔壳体33内部，偏转线圈31套装在电子束管32上，偏转腔壳体33可拆卸地连接阴极腔壳体15，优选地，偏转腔壳体33通过铰链结构连接阴极腔壳体15，使得偏转腔壳体33和阴极腔壳体15两部分可以垂直打开固定，方便操作，电子束管32由无磁材料制成；聚焦单元4用以使电子束聚焦，优选地，聚焦单元4包括物镜下极靴41、物镜上极靴42和物镜线圈43，物镜上极靴42与偏转腔壳体33连接，且物镜上极靴42与偏转腔壳体33由电子束管32同轴连通，物镜线圈43安装在物镜上极靴42上构成物镜组，物镜组与物镜下极靴41构成物镜模块，物镜下极靴41和物镜上极靴42由高磁导材料制成，物镜下极靴41与物镜上极靴42的极靴间隙由无磁材料合橡胶圈密封，通过减小物镜极靴间隙和增加物镜线圈匝数使物镜在线圈电流较小的情形下实现足够强的聚焦磁场，来降低物镜系统的发热，而不必增加额外的物镜水冷却系统，降低了物理结构设计难度；靶单元5电子束在靶单元处形成束斑，辐射出X光线，靶单元5包括透射靶51和靶固定罩52，投射靶51通过靶固定罩52固定在第一物镜41上，当电子束被物镜聚焦后打在靶上形成微米级的束斑，之后辐射出X射线，优选地，通常透射靶51的靶面材料为钨等重金属，靶基材料为铍或金刚石等材料；本申请公开的微焦点X射线管内的零部件可方便更换，易维修。

作为本实用新型的一个实施例，在电子束管与各部件的连接中利用O型橡胶圈进行真空密封，确保阴极及电子束的所处环境为高真空。

本实用新型公开的单级聚焦微焦点X射线管，采用一级磁透镜聚焦，电子光学和机械结构简单，且可方便地更换微焦点X射线管内部的零部件。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上的实施例仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种单级聚焦微焦点X射线管，其特征在于，包括：

阴极单元(1)，用以形成电子束，所述阴极单元(1)包括阴极(11)、阴极罩(12)、高压座(13)、栅极(14)和阴极腔壳体(15)，所述阴极(11)和栅极(14)固定安装在阴极罩(12)上构成阴极部件，所述阴极部件插装在所述高压座(13)上构成高压座部件，所述高压座部件固定安装在所述阴极腔壳体(15)上，所述阴极腔壳体(15)上设置有法兰接口；

真空单元(2)，用以使微焦点X射线管内部处于真空状态，所述真空单元(2)包括分子泵(21)和真空计(22)，所述分子泵(21)通过所述阴极腔壳体(15)上设置的法兰接口固定连接所述阴极腔壳体(15)，所述真空计(22)通过所述阴极腔壳体(15)上设置的法兰接口固定连接所述阴极腔壳体(15)；

调中单元(3)，用以补偿机械加工、安装过程中非同轴性造成的电子束偏心，所述调中单元(3)包括偏转线圈(31)、电子束管(32)和偏转腔壳体(33)，所述偏转线圈(31)和所述电子束管(32)固定安装在所述偏转腔壳体(33)内部，所述偏转线圈(31)套装在所述电子束管(32)上，所述偏转腔壳体(33)可拆卸地连接所述阴极腔壳体(15)；

聚焦单元(4)，用以使电子束聚焦，所述聚焦单元(4)包括物镜下极靴(41)、物镜上极靴(42)和物镜线圈(43)，所述物镜上极靴(42)与所述偏转腔壳体(33)连接，且物镜上极靴(42)与所述偏转腔壳体(33)由电子束管(32)同轴连通，所述物镜线圈(43)安装在物镜上极靴(42)上构成物镜组，所述物镜组与所述物镜下极靴(41)构成物镜模块；

靶单元(5)，电子束在所述靶单元处形成束斑，辐射出X光线，所述靶单元(5)包括透射靶(51)和靶固定罩(52)，所述透射靶(51)通过所述靶固定罩(52)固定在物镜下极靴(41)上。

2.根据权利要求1所述的一种单级聚焦微焦点X射线管，其特征在于，所述高压座(13)由绝缘材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种单级聚焦微焦点X射线管，其特征在于，所述电子束管(32)由无磁材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种单级聚焦微焦点X射线管，其特征在于，所述物镜下极靴(41)与物镜上极靴(42)的极靴间隙由无磁材料和橡胶圈密封。

5.根据权利要求4所述的一种单级聚焦微焦点X射线管，其特征在于，所述物镜下极靴(41)和物镜上极靴(42)由高磁导材料制成。

6.根据权利要求1所述的一种单级聚焦微焦点X射线管，其特征在于，所述偏转腔壳体(33)通过铰链结构连接阴极腔壳体(15)。

7.根据权利要求1所述的一种单级聚焦微焦点X射线管，其特征在于，所述透射靶(51)的靶面由重金属材料制成。

8.根据权利要求7所述的一种单级聚焦微焦点X射线管，其特征在于，所述透射靶(51)的靶面由钨制成。

9.根据权利要求1所述的一种单级聚焦微焦点X射线管，其特征在于，所述电子束管(32)与其他部件的连接处均设置有密封圈。

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