[go: up one dir, main page]

RU2656872C1 - Microfocus device of x-ray control - Google Patents

Microfocus device of x-ray control Download PDF

Info

Publication number
RU2656872C1
RU2656872C1 RU2017130899A RU2017130899A RU2656872C1 RU 2656872 C1 RU2656872 C1 RU 2656872C1 RU 2017130899 A RU2017130899 A RU 2017130899A RU 2017130899 A RU2017130899 A RU 2017130899A RU 2656872 C1 RU2656872 C1 RU 2656872C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ray
working
tube
axis
support frame
Prior art date
Application number
RU2017130899A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Юрьевич Шиманский
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательская производственная компания "Электрон" (ЗАО "НИПК "Электрон")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательская производственная компания "Электрон" (ЗАО "НИПК "Электрон") filed Critical Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательская производственная компания "Электрон" (ЗАО "НИПК "Электрон")
Priority to RU2017130899A priority Critical patent/RU2656872C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2656872C1 publication Critical patent/RU2656872C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K5/00Irradiation devices
    • G21K5/08Holders for targets or for other objects to be irradiated

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: defectoscopy.
SUBSTANCE: invention relates to non-destructive testing and analysis facilities for a wide range of products, such as printed circuit boards, assemblies, electronic components, microassemblies and modules, etc. Device includes a structure mounted and secured within a framework consisting of rigidly connected guides, and comprises a support frame under which an X-ray tube is fixed and centrosymmetrically relative to said frame, and a detection unit optically coupled to said tube. Between these tubes and the block, a coordinate table with a pallet placed on it is placed on the support frame for the placement of the monitoring object and designed to move along the coordinate axes X, Y, and Z. Axis of the working X-ray beam of the tube is normal to the plane of the support frame. Detection unit is located above the support frame and is placed on an arcuate beam with the possibility of moving along it to the desired angle of the solution of the working beam of the X-ray radiation of the tube. Arc-shaped beam is connected to the upper frame guide by means of a fastening means fixedly mounted opposite the X-ray tube and ensuring rotation of the beam about the axis of the working X-ray beam. Beam has a working and non-working area, where the working section is designed to move the detection unit.
EFFECT: technical result consists in expanding the arsenal of technical means of microfocus X-ray devices with high operational reliability, as well as reducing the weight and dimensions of the device without deteriorating its technical characteristics.
7 cl, 4 dwg

Description

Техническое решение относится к средствам для анализа материалов с использованием рентгеновского излучения и предназначено для рентгеновского контроля объектов в реальном времени, требующих высокого пространственного разрешения. Решение может быть использовано для получения наборов проекционных данных исследуемого объекта, например для неразрушающего контроля и анализа широкого спектра изделий, таких как печатные платы, узлы, электронные компоненты, микросборки и модули и т.д.The technical solution relates to tools for the analysis of materials using x-ray radiation and is intended for x-ray monitoring of objects in real time, requiring high spatial resolution. The solution can be used to obtain sets of projection data of the object under study, for example, for non-destructive testing and analysis of a wide range of products, such as printed circuit boards, components, electronic components, microassemblies and modules, etc.

Традиционно микрофокусное устройство рентгеновского контроля строится по схеме микрофокусный рентгеновский источник - объект исследования - приемник рентгеновского излучения и содержит в качестве основных компонентов оптически связанные рентгеновскую трубку и высокоразрешающий плоскопанельный детектор. Такое устройство может быть размещено в рентгенозащитном корпусе, что позволяет устанавливать его непосредственно в производственных помещениях без предъявления дополнительных требований по безопасности. При проведении исследования объект анализа размещают на координатном столе, находящемся на пути следования рентгеновского луча от источника рентгеновского излучения к детектору. Помимо указанных компонентов в состав устройства входит, как правило, система перемещения с различного рода манипуляторами, обеспечивающая взаимосвязанное перемещение компонентов устройства относительно друг друга. Данная система обеспечивает, например, перемещение стола в горизонтальной плоскости X Y, наклон детектора и его перемещение по направляющим для обеспечения максимально возможного углового и кругового обзора, а также перемещение стола вдоль вертикальной оси Z.Traditionally, the microfocus x-ray control device is constructed according to the scheme of the microfocus x-ray source - the object of study - the X-ray receiver and contains optically coupled x-ray tube and a high-resolution flat-panel detector as the main components. Such a device can be placed in an X-ray protective housing, which allows it to be installed directly in production rooms without additional safety requirements. When conducting research, the object of analysis is placed on a coordinate table located on the path of the x-ray beam from the x-ray source to the detector. In addition to these components, the structure of the device includes, as a rule, a movement system with various manipulators, providing interconnected movement of the components of the device relative to each other. This system provides, for example, moving the table in the horizontal plane X Y, tilting the detector and moving it along the guides to ensure the maximum possible angular and circular view, as well as moving the table along the vertical Z axis.

Из уровня техники известно устройство для анализа объекта с помощью рентгеновского излучения (патент US №6687328, опубл. 03.02.2004). В рентгенозащитном корпусе устройства размещены рентгеновская трубка, детектор, система поступательного перемещения (позиционирования) трубки и детектора в направлениях X и Z, стол - платформа с поддоном, на котором находится объект исследования (образец). В плоскости платформы с поддоном закреплены внешняя и внутренняя рамы с соответствующими приводами для обеспечения возможности всестороннего анализа образца, размещаемого на поддоне. Рамы с закрепленным столом - платформой работают по принципу карданова подвеса. Система поступательного перемещения прикреплена к внутренней части корпуса и состоит из нескольких направляющих. К одной из таких направляющих, расположенной над предметным столом, прикреплена рентгеновская трубка, к другой, находящейся под предметным столом, прикреплен детектор. И трубка, и детектор выполнены с возможностью перемещения по соответствующим направляющим. Получение изображения выполняется путем воздействия рентгеновского излучения на исследуемую область образца в его нескольких пространственных положениях. При этом трубка и детектор могут перемещаться только поступательно, а платформа с размещенным на ней образцом, благодаря шарнирному креплению в рамах может вращаться как минимум в одной плоскости, либо одновременно в нескольких плоскостях (максимально - в трех).The prior art device for analyzing an object using x-ray radiation (US patent No. 6687328, publ. 03.02.2004). An X-ray tube, a detector, a translational system (positioning) of the tube and detector in the X and Z directions are placed in the X-ray protective case of the device, the table is a platform with a pallet on which the object of study (sample) is located. In the plane of the platform with the pallet, the external and internal frames are fixed with corresponding drives to enable comprehensive analysis of the sample placed on the pallet. Frames with a fixed table - platform work on the principle of a gimbal. The translational movement system is attached to the inside of the housing and consists of several guides. An X-ray tube is attached to one of these guides located above the object table, and a detector is attached to the other, located under the object table. Both the tube and the detector are arranged to move along the respective guides. Image acquisition is performed by exposure to x-ray radiation on the studied region of the sample in its several spatial positions. At the same time, the tube and detector can only move translationally, and the platform with the sample placed on it, thanks to the hinged mounting in the frames, can rotate in at least one plane, or simultaneously in several planes (maximum - in three).

Известно также устройство рентгеновского контроля элементов электронной схемы, (https://www.ees.it/wp-content/uploads/2012/01/Nikon_X-RAY-XTV1601.pdf), выполняющее детализированный просмотр и анализ внутренней структуры образца. Устройство включает микрофокусную рентгеновскую трубку и оптически связанный с трубкой плоскопанельный детектор. Образец размещают на поддоне, установленном на подвижной горизонтальной платформе, расположенной между трубкой и детектором. Причем, в отличие от вышеописанного аналога, рентгеновская трубка установлена под столом, а детектор находится над столом и прикреплен к горизонтальной направляющей двухопорной П-образной балки, вдоль которой он может перемещаться. Устройство, в отличие от предыдущего аналога, имеет больше степеней свободы и для получения изображения исследуемой области образца реализовано пять вариантов перемещения входящих в его состав компонентов: балка с детектором выполнена с возможностью плавного отклонения в обе стороны от координатной оси Z на угол ±70°; платформа с поддоном выполнена с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль координатной оси Y, а поддон - с возможностью вращения вокруг вертикальной оси Z в плоскости платформы. В техническом решении исключено перемещение платформы с поддоном вдоль координатной оси X, вместо этого в устройстве реализована возможность синхронного перемещения детектора и рентгеновской трубки по своим направляющим вдоль этой оси. Известно, что для получения заданного рентгеновского увеличения объекта необходимо обеспечить соответствующие отрезки между анодом трубки и образцом и образцом и детектором рентгеновского излучения. Данная возможность, по сравнению с вышеописанным аналогом, в этом устройстве реализована за счет наличия вертикального перемещения платформы с поддоном, что позволило отчасти минимизировать горизонтальные габариты устройства. Однако в данной конструкции, как и в предыдущем техническом решении, рентгеновская трубка является подвижной, при этом вес ее составляет 30 кг и может доходить до 50 кг, что при соблюдении требований к точности позиционирования трубки накладывает жесткие требования по исполнению механических компонентов устройства, их соединений друг с другом и четкой реализации довольно сложных алгоритмов синхронизации их работы.There is also a device for x-ray control of electronic circuit elements, (https://www.ees.it/wp-content/uploads/2012/01/Nikon_X-RAY-XTV1601.pdf), which performs detailed viewing and analysis of the internal structure of the sample. The device includes a microfocus x-ray tube and a plane-panel detector optically coupled to the tube. The sample is placed on a pallet mounted on a movable horizontal platform located between the tube and the detector. Moreover, in contrast to the analogue described above, the x-ray tube is installed under the table, and the detector is located above the table and is attached to the horizontal guide of the double support U-shaped beam along which it can move. The device, in contrast to the previous analogue, has more degrees of freedom and to obtain an image of the studied region of the sample, five options for moving the components included in it are implemented: the beam with the detector is made with the possibility of smooth deviation in both directions from the coordinate axis Z by an angle of ± 70 °; the platform with the pallet is made with the possibility of reciprocating movement along the coordinate axis Y, and the pallet with the possibility of rotation around the vertical axis Z in the plane of the platform. The technical solution excludes the movement of the platform with the pallet along the X coordinate axis; instead, the device implements the possibility of synchronous movement of the detector and the X-ray tube along its guides along this axis. It is known that in order to obtain a given x-ray magnification of an object, it is necessary to provide the corresponding segments between the anode of the tube and the sample and the sample and the x-ray detector. This feature, in comparison with the above-described analogue, is realized in this device due to the presence of vertical movement of the platform with the pallet, which partially minimized the horizontal dimensions of the device. However, in this design, as in the previous technical solution, the x-ray tube is movable, and its weight is 30 kg and can reach up to 50 kg, which, subject to the requirements for accuracy in positioning the tube, imposes strict requirements on the execution of the mechanical components of the device, their connections with each other and a clear implementation of fairly complex algorithms for synchronizing their work.

Наиболее близким техническим решением, выбранным заявителем в качестве прототипа, является решение по патенту US №9442080 (опубл. 13.09.2016), в котором описано устройство для получения трехмерной модели области интереса объекта исследования. Устройство включает опорную раму с расположенным на ней координатным столом. К раме посредством подшипников прикреплена двухопорная дугообразная балка с направляющим профилем, соответствующим форме дуги; на концах балки установлены противовесы. Помимо этого, устройство содержит микрофокусный источник рентгеновского излучения, неподвижно установленный под опорной рамой, причем напротив места расположения источника находится центр дугообразной балки, и блок детектирования (детектор). Детектор закреплен в направляющем профиле балки и выполнен с возможностью перемещения по профилю. Активной областью детектор обращен к объекту анализа, помещаемому на поддоне, установленном на координатном столе, и оптически связан с источником рентгеновского излучения. Имеется система управления передвижением компонентов устройства, реализованная в виде приводов возвратно-поступательного движения, каждый из которых соответственно управляет перемещением координатного стола с поддоном в направлении X, в направлении Y и в направлении Z. Кроме того, имеются приводы, предназначенные для перемещения детектора по профилю направляющей дугообразной балки, к которой он прикреплен, и привод, управляющий движением (наклоном) самой балки. Для обеспечения осмотра объекта и формирования проекций изображения устройство позволяет выполнять анализ объекта, размещаемого на поддоне координатного стола, с заданным уголом раствора рабочего пучка рентгеновского излучения трубки. Этот угол составляет 140° поскольку детектор по дуге смещается относительно оси рабочего пучка на угол ±70° и сама дуга наклоняется также на угол ±70°. Таким образом, детектор описывает полусферу вокруг объекта исследования.The closest technical solution chosen by the applicant as a prototype is the solution according to US patent No. 9442080 (publ. 09/13/2016), which describes a device for obtaining a three-dimensional model of the region of interest of the object of study. The device includes a support frame with a coordinate table located on it. A double-supporting arcuate beam with a guide profile corresponding to the shape of the arc is attached to the frame by means of bearings; counterweights are installed at the ends of the beam. In addition, the device contains a microfocus x-ray source fixedly mounted under the support frame, and the center of the arcuate beam and the detection unit (detector) are located opposite the source location. The detector is fixed in the guide profile of the beam and is configured to move along the profile. The active region of the detector faces the object of analysis, placed on a pallet mounted on the coordinate table, and is optically coupled to an x-ray source. There is a control system for the movement of components of the device, implemented in the form of reciprocating drives, each of which respectively controls the movement of the coordinate table with the pallet in the X direction, in the Y direction and in the Z direction. In addition, there are drives designed to move the detector along the profile the guide of the arcuate beam to which it is attached, and the drive that controls the movement (tilt) of the beam itself. To ensure the inspection of the object and the formation of projections of the image, the device allows you to analyze the object placed on the pallet of the coordinate table, with a given angle of the working beam of the x-ray radiation of the tube. This angle is 140 ° because the detector is shifted along the arc axis relative to the axis of the working beam by an angle of ± 70 ° and the arc itself is also tilted by an angle of ± 70 °. Thus, the detector describes the hemisphere around the object of study.

Общим недостатком известных устройств являются большие габаритные размеры, в частности горизонтальные габариты: при перемещении объекта в области зоны контроля габариты устройства по координатам X Y должны быть определены, исходя как минимум из удвоенных максимальных размеров исследуемого объекта. (Кроме того, при вращении координатного стола (устройство фирмы NIKON METROLOGY NV) габарит увеличивается как минимум в корень из двух раз, что определяется радиусом окружности, в которую вписан габаритный стол.) Помимо этого, в устройстве, представленном на сайте фирмы NIKON METROLOGY NV, и в устройстве по патентному документу US №9442080 при наклоне балки с размещенным на ней блоком детектирования в обе стороны от оси Z за счет трения в местах крепления балки к опорной раме возникают дополнительные вибрации, которые в итоге приводят к искажению информации и результатов анализа.A common disadvantage of the known devices is the large overall dimensions, in particular horizontal dimensions: when moving an object in the control zone, the device dimensions in X Y coordinates must be determined based on at least double the maximum dimensions of the object under study. (In addition, when rotating the coordinate table (a NIKON METROLOGY NV device), the dimension increases at least two times in the root, which is determined by the radius of the circle into which the overall table is inscribed.) In addition, in the device presented on the NIKON METROLOGY NV website , and in the device according to patent document US No. 9442080, when the beam is tilted with the detection unit placed on it on both sides of the Z axis due to friction, additional vibrations occur in the places where the beam is attached to the support frame, which ultimately leads to distortion of information and ultatov analysis.

Технической проблемой, решение которой обеспечивается при использовании изобретения, является расширение арсенала микрофокусных устройств рентгеновского контроля, альтернативного устройству прототипа и обладающего меньшими массогабаритными показателями при том же размере координатного стола для размещения исследуемого объекта и имеющего высокую эксплуатационную надежность. Техническим результатом является уменьшение габаритов без ухудшения технических и пользовательских характеристик устройства рентгеновского контроля.A technical problem that can be solved by using the invention is the expansion of the arsenal of microfocus x-ray control devices, an alternative to the prototype device and having lower mass and size indicators with the same coordinate table size for placing the object under study and having high operational reliability. The technical result is to reduce the dimensions without compromising the technical and user characteristics of the x-ray control device.

Указанный технический результат достигается в микрофокусном устройстве рентгеновского контроля, которое включает конструкцию, содержащую опорную раму, под которой установлена неподвижно и центросимметрично относительно указанной рамы рентгеновская трубка. Ось рабочего пучка рентгеновского излучения трубки направлена по нормали к плоскости опорной рамы. Кроме того, устройство содержит блок детектирования, оптически связанный с трубкой, причем блок детектирования находится над опорной рамой и размещен на дугообразной балке с возможностью перемещения по ней на требуемый угол раствора рабочего пучка рентгеновского излучения трубки. Между указанными трубкой и блоком детектирования смонтирован на опорной раме координатный стол с расположенным на нем поддоном для размещения объекта и выполненный с возможностью перемещения по координатным осям X, Y и Z. Данная конструкция установлена и закреплена внутри каркаса, состоящего из жестко соединенных направляющих, при этом дугообразная балка соединена с верхней направляющей каркаса с помощью средства крепления, неподвижно установленного напротив рентгеновской трубки. Средство крепления выполнено с возможностью обеспечения вращение балки вокруг оси рабочего пучка рентгеновского излучения, а сама балка имеет рабочий и нерабочий участки, где рабочий участок предназначен для перемещения блока детектирования и его длина пропорциональна максимальной величине упомянутого угла раствора, а данный угол ограничен осью рабочего пучка рентгеновского излучения и оптической осью блока детектирования.The specified technical result is achieved in a microfocus x-ray control device, which includes a structure containing a support frame, under which the x-ray tube is fixedly and centrosymmetrically relative to the specified frame. The axis of the working beam of the x-ray radiation of the tube is directed normal to the plane of the support frame. In addition, the device comprises a detecting unit optically coupled to the tube, the detecting unit being located above the support frame and placed on an arcuate beam with the possibility of moving along it to the desired angle of the working beam of the x-ray radiation of the tube. Between the indicated tube and the detecting unit, a coordinate table is mounted on the supporting frame with a pallet located on it for placing an object and made with the possibility of moving along the coordinate axes X, Y and Z. This design is installed and fixed inside the frame, consisting of rigidly connected guides, while an arcuate beam is connected to the upper guide of the frame by means of a fastener fixedly mounted opposite the x-ray tube. The fastening means is configured to rotate the beam around the axis of the working x-ray beam, and the beam itself has working and non-working sections, where the working section is designed to move the detection unit and its length is proportional to the maximum value of the aforementioned angle of the solution, and this angle is limited by the axis of the working x-ray beam radiation and the optical axis of the detection unit.

В известных устройствах - аналогах предпринята попытка минимизировать при сохранении размера поддона габаритные размеры устройства за счет выполнения балки для перемещения детектора в виде двухопорной П-образной балки, либо в виде двухопорной дугообразной балки, как это описано соответственно на сайте компании NIKON METROLOGY NV и в патентном документе US №9442080. Однако автор и заявитель установили, что наличие таких элементов конструкции является причиной значительных габаритов устройства. Выполнение балки так, как это предлагается автором и заявителем, снизит габаритные размеры устройства, значительно повысит его надежность за счет сокращения числа механических соединений, которые предусматривались в устройствах-аналогах. Балка в заявляемом решении выполняет не возвратно-поступательное, а круговое вращение вокруг образца, используя лишь один узел соединения балки с направляющей каркаса, при этом детектор так же, как и в устройствах - аналогах, описывает вокруг объекта исследования полусферу, т.е. позволяет выполнить тот же функционал, но при меньших габаритах. Преимуществом заявленного технического решения также является использование узла жесткой передачи для крепления балки. В отличие от традиционно используемых в таких устройствах длинных ременных передач, предлагаемая конструкция меньше подвержена вибрациям и соответственно обеспечивает большую точность позиционирования дуги и, следовательно, блока детектирования по всей описываемой полусфере.In the known analog devices, an attempt was made to minimize the overall dimensions of the device while maintaining the size of the pallet by making the beam to move the detector in the form of a two-support U-shaped beam or in the form of a two-support arched beam, as described respectively on the NIKON METROLOGY NV website and in the patent US document No. 9442080. However, the author and applicant have established that the presence of such structural elements is the reason for the significant dimensions of the device. The implementation of the beam as proposed by the author and the applicant will reduce the overall dimensions of the device, significantly increase its reliability by reducing the number of mechanical joints that are provided for in analog devices. The beam in the claimed solution does not rotate, but rotates around the sample using only one node connecting the beam to the frame guide, while the detector, as in analog devices, describes a hemisphere around the object of study, i.e. allows you to perform the same functionality, but with smaller dimensions. An advantage of the claimed technical solution is also the use of a hard drive assembly for attaching the beam. In contrast to the long belt drives traditionally used in such devices, the proposed design is less susceptible to vibrations and, accordingly, provides greater accuracy in the positioning of the arc and, therefore, the detection unit over the entire hemisphere described.

Целесообразно, чтобы максимальная величина угла раствора, ограниченного осью рабочего пучка рентгеновского излучения и оптической осью блока детектирования, составляла не более чем 80°.It is advisable that the maximum value of the angle of the solution, limited by the axis of the working beam of x-ray radiation and the optical axis of the detection unit, is not more than 80 °.

Целесообразно, чтобы средство соединения указанной балки с направляющей каркаса было выполнено в виде подшипника вращения.It is advisable that the means for connecting the specified beam with the guide frame was made in the form of a rotation bearing.

Кроме того, целесообразно, чтобыIt is also advisable that

- на нерабочем участке дугообразной балки был размещен регулировочный противовес, обеспечивающий при вращении балки равномерное распределение нагрузки на подшипник вращения- an adjustment counterweight was placed on the inoperative section of the arcuate beam, which ensures uniform distribution of the load on the rotation bearing when the beam is rotated

- и противовес был выполнен полым для размещения в нем оборудования для управления перемещением детектора.- and the counterweight was hollow to accommodate equipment for controlling the movement of the detector.

В конкретном воплощении устройство дополнительно снабжено средством гашения вибраций, уменьшающих влияние внешних вибраций на устройство. При этом средство гашения выполнено, например, в виде воздушных пружин, равномерно установленных по периметру нижних направляющих каркаса, причем количество и рабочие параметры воздушных пружин могут меняться в зависимости от требуемых характеристик устройства. Использование средств гашения является немаловажным фактором для таких устройств, поскольку вибрации оказывают негативное влияние на сохранение стабильности параметров компонентов устройства, что в итоге сказывается и на качестве проводимого анализа.In a particular embodiment, the device is further provided with vibration damping means to reduce the effect of external vibrations on the device. In this case, the damping means is made, for example, in the form of air springs uniformly installed around the perimeter of the lower guides of the frame, and the number and operating parameters of air springs can vary depending on the required characteristics of the device. The use of damping means is an important factor for such devices, since vibration has a negative effect on maintaining the stability of the parameters of the components of the device, which ultimately affects the quality of the analysis.

Заявляемый технический результат обеспечивается всей совокупностью существенных признаков в рамках реализации назначения, при этом все составляющие устройства, характеризуемые существенными признаками, находятся в конструктивном единстве и функционально взаимосвязаны. Все составляющие устройства объединены в единую конструкцию, размещаемую и жестко закрепленную в каркасе, и при изготовлении устройства соединяются между собой сборочными операциями.The claimed technical result is ensured by the totality of essential features in the framework of the implementation of the appointment, while all component devices characterized by essential features are in constructive unity and functionally interconnected. All components of the device are combined into a single structure, placed and rigidly fixed in the frame, and in the manufacture of the device are interconnected by assembly operations.

Для описания конструкции устройства и его функционирования в документе использованы следующие термины, применяемые в данной области техники и приведенные в ГОСТ 20337-74 и ГОСТ 22091.3-84:To describe the design of the device and its functioning, the following terms are used in the document that are used in this technical field and are given in GOST 20337-74 and GOST 22091.3-84:

угол раствора рабочего пучка рентгеновского излучения трубки - угол рабочего пучка, измеряемый в заданной плоскости, проходящей через ось рабочего пучка рентгеновского излучения трубки,the angle of the working beam of the x-ray radiation of the tube - the angle of the working beam, measured in a given plane passing through the axis of the working beam of x-ray radiation of the tube,

ось рабочего пучка рентгеновского излучения трубки - условная прямая линия, совпадающая с осью конуса, ограничивающего рабочий пучок рентгеновского излучения трубки.the axis of the working beam of the x-ray radiation of the tube is a conditional straight line coinciding with the axis of the cone, limiting the working beam of x-ray radiation of the tube.

На фиг. 1-4 приведены элементы конструкции микрофокусного устройства рентгеновского контроля, при этом схематично показаны на фиг. 1 - общий вид, где координатный стол с расположенным на нем поддоном находится в исходном положении в плоскости опорной рамы, фиг. 2 - общий вид устройства, где координатный стол с расположенным на нем поддоном находятся в одном из рабочих положений, фиг. 3 - размещение устройства в рентгенозащитном корпусе, фиг. 4 - схематическое изображение компонентов микрофокусного устройства рентгеновского контроля; позициями обозначены:In FIG. 1-4 are structural elements of a microfocus device for x-ray inspection, while schematically shown in FIG. 1 is a general view where the coordinate table with the pallet located on it is in the initial position in the plane of the support frame, FIG. 2 is a general view of the device, where the coordinate table with the pallet located on it are in one of the operating positions, FIG. 3 - placement of the device in an X-ray protective housing, FIG. 4 is a schematic illustration of components of a microfocus x-ray control device; positions marked:

1 - микрофокусное устройство рентгеновского контроля,1 - microfocus device x-ray control,

2 - каркас, состоящий из жестко соединенных направляющих,2 - frame, consisting of rigidly connected rails,

3 - опорная рама,3 - supporting frame,

4 - микрофокусная рентгеновская трубка,4 - microfocus x-ray tube,

5 - блок детектирования (детектор),5 - detection unit (detector),

6 - дугообразная балка с рабочим (6а) и нерабочим (6б) участками,6 - arcuate beam with a working (6A) and non-working (6b) sections,

7 - координатный стол,7 - coordinate table,

8 - поддон,8 - pallet,

9 - противовес,9 - counterweight,

10 - подшипник вращения,10 - rotation bearing

11 - ось рабочего пучка рентгеновского излучения трубки 4,11 - axis of the working beam of x-ray radiation of the tube 4,

12 - оптическая ось блока детектирования 5,12 - the optical axis of the detection unit 5,

13 - воздушные пружины,13 - air springs,

14 - объект контроля (образец),14 - object of control (sample),

15 - рентгенозащитный корпус.15 - x-ray protective housing.

Микрофокусное устройство рентгеновского контроля 1 содержит каркас 2, выполненный из жестко соединенных направляющих. Внутри каркаса установлена конструкция, которая включает размещенную на его направляющих опорную раму 3, под которой установлена неподвижно и центросимметрично относительно указанной рамы микрофокусная рентгеновская трубка 4 открытого типа с прострельным анодом и размером фокусного пятна не более 2 мкм. Для микрофокусных трубок такого типа угол раствора рабочего пучка рентгеновского излучения (на фиг. 4 - угол мишени анода α), как правило, составляет 160°. Ось 11 рабочего пучка рентгеновского излучения трубки 4 направлена по нормали к плоскости опорной рамы 3. Конструкция включает также детектор 5, оптически связанный с трубкой 4. Детектор 5 находится над опорной рамой 3 и размещен на дугообразной балке 6 с возможностью перемещения по ней. При этом балка 6 закреплена на верхней направляющей каркаса 2 с помощью подшипника вращения 10, причем подшипник 10 должен быть отцентрирован относительно фокуса рентгеновской трубки 4 (причем плоскости подшипника, трубки и координатного стола должны быть параллельны). Балка 6 имеет рабочий 6а и нерабочий 6б участки, где рабочий участок 6а предназначен для перемещения детектора 5. Длина участка 6а, вдоль которого может перемещаться детектор 5 при выполнении анализа объекта, ограничивается осью 11 рабочего пучка рентгеновского излучения и оптической осью 12 детектора 5, т.е. пропорциональна максимальной величине угла раствора (на фиг. 4 - угол ω). В отличие от прототипа, где выполняется наклон балки с детектором, в заявляемом устройстве выполняется ее вращение вокруг оси 11, что при угле ω, равном 45° и более, обеспечивает больший объем и большую площадь реконструкции, чем в прототипе.Microfocus device x-ray control 1 contains a frame 2 made of rigidly connected guides. A frame is installed inside the frame, which includes a support frame 3 placed on its guides, under which a microfocus x-ray tube 4 of an open type with a shot anode and a focal spot size of not more than 2 μm is fixed and centrosymmetric with respect to the frame. For microfocus tubes of this type, the angle of the working beam of x-ray radiation (in Fig. 4 is the angle of the anode target α), as a rule, is 160 °. The axis 11 of the working beam of x-ray radiation of the tube 4 is directed normal to the plane of the support frame 3. The design also includes a detector 5, optically coupled to the tube 4. The detector 5 is located above the support frame 3 and placed on an arcuate beam 6 with the possibility of movement along it. In this case, the beam 6 is mounted on the upper guide of the frame 2 using the rotation bearing 10, and the bearing 10 should be centered relative to the focus of the x-ray tube 4 (and the plane of the bearing, tube and coordinate table should be parallel). The beam 6 has a working 6a and a non-working 6b sections, where the working section 6a is designed to move the detector 5. The length of the section 6a, along which the detector 5 can move when analyzing the object, is limited by the axis 11 of the working x-ray beam and the optical axis 12 of the detector 5, t .e. proportional to the maximum value of the angle of the solution (in Fig. 4 - the angle ω). Unlike the prototype, where the beam with the detector is tilted, the inventive device rotates around the axis 11, which at an angle ω equal to 45 ° or more provides a larger volume and a larger reconstruction area than in the prototype.

На нерабочем участке 6б балки 6 может размещаться противовес 9. Противовес может быть выполнен полым для размещения в нем электропривода (не показан), управляющего передвижением детектора 5 вдоль рабочего участка 6а балки. Между трубкой 4 и детектором 5 смонтирован на опорной раме 3 координатный стол 7 с расположенным на нем поддоном 8 для размещения образца (не показан). Стол 7 посредством приводов (на фиг. не показаны) может перемещаться по координатным осям X, Y и Z. В устройстве предусмотрено наличие воздушных пружин 13, равномерно установленных по периметру нижних направляющих каркаса, при этом количество и рабочие параметры воздушных пружин могут меняться в зависимости от требуемых характеристик устройства. Устройство может быть установлено в рентгенозащитном корпусе 15 (фиг. 3).A counterweight 9 can be placed on the non-working section 6b of the beam 6. The counterweight can be hollow to accommodate an electric drive (not shown) that controls the movement of the detector 5 along the working section 6a of the beam. Between the tube 4 and the detector 5, a coordinate table 7 is mounted on the support frame 3 with a pallet 8 located on it to accommodate a sample (not shown). Table 7 by means of drives (not shown in Fig.) Can move along the coordinate axes X, Y and Z. The device provides for the presence of air springs 13 evenly installed around the perimeter of the lower guides of the frame, while the number and operating parameters of the air springs can vary depending from the required characteristics of the device. The device can be installed in the x-ray protective housing 15 (Fig. 3).

Соединение блоков и узлов при изготовлении осуществляется соответствующими сборочными операциями с образованием единого устройства.The connection of blocks and nodes in the manufacture is carried out by appropriate assembly operations with the formation of a single device.

Функционирование устройства основано на регистрации рентгеновского излучения трубки 4, который сканирует объект контроля, а интенсивность излучения регистрируется детектором 5. Детектор выполняет поворот вокруг объекта на 360° с отклонением оптической оси 12 от оси 11 рабочего пучка рентгеновского излучения трубки 4 на угол ω (угол наклона детектора) от 0 до 70° (для варианта трубки с углом раствора рабочего пучка рентгеновского излучения 160 градусов). Скорость вращения, скорость перемещения детектора определяется оператором, размером исследуемого объекта и типом исследования. Координатный стол 7 с исследуемым образцом на поддоне 8 может перемещаться по плоскости опорной рамы 3 по координатным осям X и Y, а также вдоль оси 11 излучения (координатная ось Z), что обеспечивает возможность выбора и изменения в процессе контроля пространственного разрешения и размеров исследуемой области объекта.The functioning of the device is based on the registration of x-ray radiation of the tube 4, which scans the test object, and the radiation intensity is detected by the detector 5. The detector rotates around the object by 360 ° with a deviation of the optical axis 12 from the axis 11 of the x-ray beam of the tube 4 by the angle ω (angle of inclination detector) from 0 to 70 ° (for a tube variant with a working angle of the working beam of x-ray radiation of 160 degrees). The speed of rotation, the speed of movement of the detector is determined by the operator, the size of the test object and the type of study. The coordinate table 7 with the test sample on the pallet 8 can move along the plane of the support frame 3 along the coordinate axes X and Y, as well as along the radiation axis 11 (coordinate axis Z), which allows the selection and change in the process of controlling the spatial resolution and size of the investigated area object.

Таким образом, создано устройство, расширяющее арсенал средств рентгеновского контроля, имеющее высокую эксплуатационную надежность и при прочих равных условиях превосходящее представленные аналоги по совокупности таких характеристик, как габаритные размеры, виброустойчивость, мобильность.Thus, a device was created that extends the arsenal of X-ray control devices, which has high operational reliability and, other things being equal, surpasses the presented analogues in the aggregate of such characteristics as overall dimensions, vibration resistance, and mobility.

Claims (9)

1. Микрофокусное устройство рентгеновского контроля, характеризующееся тем, что включает конструкцию, содержащую опорную раму, под которой установлена неподвижно и центросимметрично относительно указанной рамы рентгеновская трубка, ось рабочего пучка рентгеновского излучения которой направлена по нормали к плоскости опорной рамы, блок детектирования, оптически связанный с указанной трубкой, при этом блок детектирования находится над опорной рамой и размещен на дугообразной балке с возможностью перемещения по ней на требуемый угол раствора рабочего пучка рентгеновского излучения трубки, между указанными трубкой и блоком детектирования смонтирован на опорной раме координатный стол с расположенным на нем поддоном для размещения объекта контроля и выполненный с возможностью перемещения по координатным осям X, Y и Z,1. Microfocus x-ray control device, characterized in that it includes a structure comprising a support frame, under which an x-ray tube is fixedly and centrosymmetrically relative to the frame, the axis of the x-ray beam of which is directed normal to the plane of the support frame, a detection unit optically coupled to the specified tube, while the detection unit is located above the support frame and placed on an arcuate beam with the ability to move along it to the desired angle p X-ray tube alignment working radiation beam between said tube and the detecting unit is mounted on the support frame coordinate table with the pallet disposed thereon to accommodate the control object and adapted to be moved along coordinate axes X, Y and Z, отличающееся тем, чтоcharacterized in that указанная конструкция установлена и закреплена внутри каркаса, состоящего из жестко соединенных направляющих, при этом дугообразная балка соединена с верхней направляющей каркаса с помощью средства крепления, неподвижно установленного напротив рентгеновской трубки и обеспечивающего вращение балки вокруг оси рабочего пучка рентгеновского излучения, причем балка имеет рабочий и нерабочий участки, где рабочий участок предназначен для перемещения блока детектирования, его длина пропорциональна максимальной величине упомянутого угла раствора, а угол раствора ограничен осью рабочего пучка рентгеновского излучения трубки и оптической осью блока детектирования.the specified design is installed and fixed inside the frame, consisting of rigidly connected guides, while the arcuate beam is connected to the upper guide of the frame using fastening means, fixedly mounted opposite the x-ray tube and providing rotation of the beam around the axis of the working beam of x-ray radiation, and the beam has a working and non-working sections where the working section is designed to move the detection unit, its length is proportional to the maximum value of the mentioned angle solution, and the angle of the solution is limited by the axis of the working beam of the x-ray radiation of the tube and the optical axis of the detection unit. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что максимальная величина угла раствора, ограниченного осью рабочего пучка рентгеновского излучения и оптической осью блока детектирования, составляет не более чем 80°.2. The device according to p. 1, characterized in that the maximum value of the angle of the solution, limited by the axis of the working beam of x-ray radiation and the optical axis of the detection unit, is not more than 80 °. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство соединения указанной балки с направляющей каркаса выполнено в виде подшипника вращения.3. The device according to claim 1, characterized in that the means for connecting said beam to the frame guide is made in the form of a rotation bearing. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на нерабочем участке дугообразной балки размещен регулировочный противовес, обеспечивающий при вращении балки равномерное распределение нагрузки на подшипник вращения.4. The device according to claim 1, characterized in that an adjustment counterweight is placed on the non-working section of the arcuate beam, which ensures uniform distribution of the load on the rotation bearing when the beam is rotated. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что противовес выполнен полым для размещения в нем оборудования для управления перемещением детектора.5. The device according to p. 4, characterized in that the counterweight is hollow to accommodate equipment for controlling the movement of the detector. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дополнительно снабжено средством гашения вибраций.6. The device according to p. 1, characterized in that it is additionally equipped with a means of damping vibrations. 7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что средство гашения вибраций выполнено, например, в виде воздушных пружин, равномерно установленных по периметру нижних направляющих каркаса, при этом количество и рабочие параметры воздушных пружин могут меняться в зависимости от требуемых характеристик устройства.7. The device according to p. 6, characterized in that the vibration damping means is made, for example, in the form of air springs uniformly installed around the perimeter of the lower frame guides, while the number and operating parameters of air springs can vary depending on the required characteristics of the device.
RU2017130899A 2017-09-01 2017-09-01 Microfocus device of x-ray control RU2656872C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017130899A RU2656872C1 (en) 2017-09-01 2017-09-01 Microfocus device of x-ray control

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017130899A RU2656872C1 (en) 2017-09-01 2017-09-01 Microfocus device of x-ray control

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2656872C1 true RU2656872C1 (en) 2018-06-07

Family

ID=62560629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017130899A RU2656872C1 (en) 2017-09-01 2017-09-01 Microfocus device of x-ray control

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2656872C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU201733U1 (en) * 2020-05-12 2020-12-30 Общество с ограниченной ответственностью "ДИАГНОСТИКА-М" X-ray control device for microelectronic products
RU2832386C1 (en) * 2024-05-20 2024-12-23 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" X-ray unit for operation in field conditions

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040264648A1 (en) * 2003-06-25 2004-12-30 General Electric Company Method, apparatus, and medium for calibration of tomosynthesis system geometry using fiducial markers with non-determined position
RU2452052C1 (en) * 2010-12-27 2012-05-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Экспериментальный завод научного приборостроения со Специальным конструкторским бюро Российской академии наук Nano-resolution x-ray microscope
RU120252U1 (en) * 2012-04-20 2012-09-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное казенное учреждение "Войсковая часть 68240" X-RAY FLUORESCENT MICROSCOPE
US20150369757A1 (en) * 2011-10-27 2015-12-24 Nordson Corporation Method and apparatus for generating a three-dimensional model of a region of interest using an imaging system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040264648A1 (en) * 2003-06-25 2004-12-30 General Electric Company Method, apparatus, and medium for calibration of tomosynthesis system geometry using fiducial markers with non-determined position
RU2452052C1 (en) * 2010-12-27 2012-05-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Экспериментальный завод научного приборостроения со Специальным конструкторским бюро Российской академии наук Nano-resolution x-ray microscope
US20150369757A1 (en) * 2011-10-27 2015-12-24 Nordson Corporation Method and apparatus for generating a three-dimensional model of a region of interest using an imaging system
RU120252U1 (en) * 2012-04-20 2012-09-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное государственное казенное учреждение "Войсковая часть 68240" X-RAY FLUORESCENT MICROSCOPE

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU201733U1 (en) * 2020-05-12 2020-12-30 Общество с ограниченной ответственностью "ДИАГНОСТИКА-М" X-ray control device for microelectronic products
RU2832386C1 (en) * 2024-05-20 2024-12-23 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" X-ray unit for operation in field conditions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11215571B2 (en) X-ray analysis apparatus
US10545102B2 (en) Coordinate alignment tool for coordinate measuring device and measuring X-ray CT apparatus
JP6471151B2 (en) X-ray inspection system and method for rotating a test object using such an X-ray inspection system
CN112240883B (en) LIBS system capable of automatically aligning and focusing
CN111141767A (en) X-ray CT apparatus for measurement and CT reconstruction method using the same
RU2656872C1 (en) Microfocus device of x-ray control
WO2023024447A1 (en) X-ray ct detection device and method
CZ2013607A3 (en) Multiaxial device for conducting x-ray measurement, especially computer tomography
PT1470413E (en) Diffractometer and method for diffraction analysis
CN106405627A (en) Platform system
KR101701660B1 (en) X-ray diagnostic device and x-ray movable diaphragm device
JP2012078330A (en) Method for adjusting movement of camera unit in lens inspection apparatus and focus check tool
CN206114561U (en) Platform system
CN111830069A (en) Motion platform and method for X-ray detection based on spherical domain motion detection
CN109084960B (en) A dual-parallel light tube type tracking and aiming turntable pointing accuracy testing system and method
JP7257549B2 (en) Diffractometer for charged particle crystallography
JP4886684B2 (en) X-ray operating device
CN205861330U (en) A kind of multiple target test system
CN114280086A (en) CT imaging device
TW201447956A (en) In-the-gas scanning electron microscope
JP2008122337A (en) Multifunctional x-ray inspecting apparatus
JP2019066283A (en) Radiation phase difference imaging device
JP6368971B2 (en) Ultra-precision shape measuring device
Kearney et al. Mechanical design of a compact non-invasive wavefront sensor for hard X-ray
CN209054286U (en) A kind of industrial camera mounting bracket