專利名稱：高分辨率x射線像增強(qiáng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種X射線檢測(cè)裝置用像增強(qiáng)器。
背景技術(shù)：
X射線檢測(cè)作為傳統(tǒng)無(wú)損檢測(cè)的方法之一，在工業(yè)無(wú)損探傷領(lǐng)域的作用顯得越來(lái)越重要。特別是隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，封裝的小型化和組裝的高密度化以及各種新型封裝技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，對(duì)電子組裝質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，于是對(duì)檢查的方法和技術(shù)提出了更高的要求。自動(dòng)X射線檢測(cè)技術(shù)(AXI)不僅可對(duì)不可見(jiàn)焊點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，如BGA(球柵陣列封裝)等，還能對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行定性、定量分析，以求及早發(fā)現(xiàn)故障。同時(shí)，由于電子產(chǎn)品的小型化，多層結(jié)構(gòu)印刷線路板的應(yīng)用變得越來(lái)越廣泛。在多層印制電路板的制造中，各個(gè)板面的排列需要被連續(xù)地實(shí)時(shí)監(jiān)控，X射線無(wú)損檢測(cè)能精確地測(cè)量處于內(nèi)層位置的結(jié)構(gòu)及焊環(huán)寬度。此外，如在層間電路金屬連通過(guò)程中，通過(guò)該技術(shù)還可以在X光圖上清晰地辨認(rèn)短路及斷路，確定它們的位置并做出分析。所有這一切都需要用高分辨率低噪聲高對(duì)比度的X射線像增強(qiáng)器作為技術(shù)支撐。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的用于工業(yè)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的X射線像增強(qiáng)器的輸入窗都是采用的鈦窗，鈦窗封接比較容易，但鈦窗對(duì)X射線的透過(guò)率低導(dǎo)致射線劑量大、亮度低、對(duì)比度差，對(duì)X射線的散射嚴(yán)重、噪聲大，無(wú)法清晰有效地動(dòng)態(tài)觀察被檢測(cè)物體的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高分辨率X射線像增強(qiáng)器，其解決了現(xiàn)有使用鈦窗的X射線像增強(qiáng)器對(duì)X射線的透過(guò)率低、對(duì)比度差、散射嚴(yán)重、噪聲大的技術(shù)問(wèn)題。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種高分辨率X射線像增強(qiáng)器，包括輸入窗1、對(duì)X射線敏感的反射式光電陰極3、微通道板組件、輸出窗9和外殼10；所述輸入窗1、輸出窗9和外殼10構(gòu)成真空密封件12；所述輸出窗9包括熒光屏11、設(shè)置在熒光屏11內(nèi)表面的熒光粉層8、設(shè)置在熒光粉層8外的鋁膜7；所述輸入窗1和微通道板組件之間形成前端真空間隙2，所述微通道板組件和輸出窗9之間形成后端真空間隙6；其特殊之處是，所述外殼10包括依次軸向連接的封接環(huán)16、陶瓷外殼14以及輸出窗金屬外殼15；所述輸出窗9密封固定在輸出窗金屬外殼15上；所述輸入窗1為密封固定在封接環(huán)16前端中間的金屬窗20；所述金屬窗20的材料為金屬鋁或鈹，封接環(huán)16的材料為可伐合金4J33，所述金屬窗20和封接環(huán)16之間通過(guò)鋁焊料釬焊封接。
上述微通道板組件包括依次軸向連接的壓環(huán)4、微通道板5和托盤19；所述托盤19固定在陶瓷外殼14中間，所述壓環(huán)4固定在封接環(huán)16的內(nèi)側(cè)；所述微通道板5通過(guò)壓環(huán)4固定在托盤19上；所述光電陰極3蒸鍍?cè)谖⑼ǖ腊?的輸入面。
上述壓環(huán)4為帶豁口18和斜面17的自膨脹壓環(huán)。
上述熒光屏11的材料為K4玻璃或光纖面板，所述光電陰極3為堿鹵化合物反射式光電陰極，所述熒光粉層8的材料為P20熒光粉。
上述堿鹵化合物反射式光電陰極具體為CsI光電陰極。
上述前端真空間隙2的軸向長(zhǎng)度為5～6mm；所述后端真空間隙6的軸向長(zhǎng)度為0.5～1mm；所述金屬窗20的厚度為0.3～2mm，有效直徑為Φ18～Φ100mm。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、本發(fā)明輸入窗采用鋁/鈹金屬窗，因?yàn)殇X、鈹?shù)脑雍诵?，不僅可以對(duì)X射線有高的透過(guò)率，而且對(duì)X射線的散射小，所以本發(fā)明可以在光電陰極獲得同樣輻射功率的情況下，大幅降低X射線源的使用劑量，可提高空間分辨率，例如金屬窗有效直徑為Φ25的情況下，其空間分辨率優(yōu)于20LP/mm。
2、本發(fā)明中使用自膨脹壓環(huán)壓緊微通道板，克服了以往采用的依靠點(diǎn)焊機(jī)點(diǎn)焊壓環(huán)在器件老練過(guò)程中存在的壓環(huán)壓不緊而引起的電極放電打火問(wèn)題，提高了X射線像增強(qiáng)器的穩(wěn)定性和可靠性。
3、本發(fā)明的光電陰極和微通道板之間采用緊貼結(jié)構(gòu)、微通道板與熒光屏之間采用近貼結(jié)構(gòu)，不僅可以減少電子的彌散和渡越時(shí)間，而且減少了空間電荷效應(yīng)，降低了X射線像增強(qiáng)器的噪聲，提高了對(duì)比度，所以減小了X射線劑量，獲得了良好的圖像質(zhì)量，同時(shí)體積大幅度減小。
4、本發(fā)明采用純鋁/純鈹輸入窗與可伐合金4J33封接環(huán)用鋁焊料封接，實(shí)現(xiàn)了輸入窗與可伐合金的非匹配封接，可保證良好的真空氣密性效果，保證了X射線高透過(guò)率。


圖1為本發(fā)明各部件的前后位置示意圖；圖2為本發(fā)明的自膨脹壓環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明高分辨率X射線像增強(qiáng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；其中1-輸入窗，2-前端真空間隙，3-光電陰極，4-壓環(huán)，5-微通道板，6-后端真空間隙，7-鋁膜，8-熒光粉層，9-輸出窗，10-外殼，11-熒光屏，12-真空密封件，14-陶瓷外殼，15-輸出窗金屬外殼，16-封接環(huán)，17-斜面，18-豁口，19-托盤，20-金屬窗。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1和圖3，包括輸入窗1、對(duì)X射線敏感的反射式光電陰極3、微通道板組件、輸出窗9和外殼10，其中輸入窗1、輸出窗9和外殼10構(gòu)成真空密封件12，外殼10包括依次軸向連接的封接環(huán)16、陶瓷外殼14以及輸出窗金屬外殼15，輸入窗1為固定在封接環(huán)16的前端中間的金屬窗20，金屬窗20采用純鋁/純鈹材料，厚度為0.3～2mm，以0.5～1mm為宜，有效直徑為Φ18～Φ100mm，以Φ25～Φ100mm為宜。微通道板組件包括依次軸向連接的壓環(huán)4、微通道板5和托盤19；托盤19固定在陶瓷外殼14中間，壓環(huán)4固定在封接環(huán)16的后端；微通道板5通過(guò)壓環(huán)4固定在托盤19上；輸出窗9密封固定在輸出窗金屬外殼15上，輸出窗9包括熒光屏11、設(shè)置在熒光屏11內(nèi)表面的熒光粉層8、設(shè)置在熒光粉層8外的鋁膜7；輸入窗1和微通道板5間形成前端真空間隙2，前端真空間隙2的軸向長(zhǎng)度為5～6mm；微通道板5和輸出窗9之間形成后端真空間隙6，后端真空間隙6的軸向長(zhǎng)度為0.5～1mm。
將純鋁片按設(shè)計(jì)的金屬窗1尺寸加工好并清洗干凈后，用鋁焊料將純鋁片與封接環(huán)16封接環(huán)焊接在一起，封接環(huán)16的材料為可伐合金4J33。光電陰極3的材料選用堿鹵化合物CsI，由于CsI可以短時(shí)間暴露于空氣中，因此光電陰極3可在真空鍍膜機(jī)中用蒸發(fā)鍍膜的方法直接沉積在微通道板5的的輸入面上，鍍好后取出與其它部件如外殼10、壓環(huán)4進(jìn)行裝配。熒光屏11的熒光粉層8可采用沉淀法或離心法將P20熒光粉制作于K4玻璃或光纖面板制成的輸出窗9上，熒光粉層8的表面蒸鍍有一層鋁膜7。外殼10采用高溫鉬-錳法工藝制作。光電陰極3、微通道板5真空封接于金屬陶瓷外殼10內(nèi)。工作時(shí)微通道板5的輸入面上加800～1000V的負(fù)電壓，輸出面接地。工作時(shí)其間加4～5KV的正電壓。
壓環(huán)4為帶豁口18和斜面17的自膨脹圓形壓環(huán)，因?yàn)榛砜?8的存在，因而壓環(huán)4帶有一定的彈性，見(jiàn)圖2；壓環(huán)4通過(guò)頂部的斜面17可以將微通道板5牢牢地壓緊，裝配非常方便。
本發(fā)明原理及工作過(guò)程采用鋁/鈹窗的高分辨率X射線像增強(qiáng)器是一種用于工業(yè)無(wú)損探傷領(lǐng)域?qū)射線圖像轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光圖像的二維成像探測(cè)器，它主要由光電陰極、微通道板和熒光屏組成。其中光電陰極將X射線光子轉(zhuǎn)換成光電子，產(chǎn)生的光電子通過(guò)微通道板達(dá)到104倍增后達(dá)到熒光屏上，熒光屏將產(chǎn)生的電子圖像轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)光圖像。
參見(jiàn)圖1，X射線源發(fā)出的X射線經(jīng)過(guò)對(duì)X射線有高透過(guò)率的鋁/鈹窗打到對(duì)X射線敏感的光電陰極上，光電陰極發(fā)射出的光電子進(jìn)入有一定傾角的微通道板的微通道內(nèi)，在外加電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生二次電子，二次電子在通道內(nèi)進(jìn)行連續(xù)的碰撞，使電子在其中雪崩式倍增。增益的大小除了與構(gòu)成微通道板玻璃的物理特性、微通道的幾何尺寸等因素有關(guān)外，主要取決于微通道板上所加的工作電壓。由微通道板輸出的電子經(jīng)幾千伏的電壓加速后轟擊熒光粉層，熒光粉層將電子圖像轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光圖像，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被探測(cè)物體的檢測(cè)。
鋁窗/鈹窗對(duì)X射線的透過(guò)率高、散射小、噪聲低，但鋁窗/鈹窗封接由于鋁/鈹與可伐合金的封接屬于非匹配封接，膨脹系數(shù)差異大，其封接技術(shù)難度大成為限制其使用的技術(shù)瓶頸。本發(fā)明采用鋁焊料封接來(lái)實(shí)現(xiàn)鋁/鈹輸入窗與可伐合金4J33封接環(huán)的非匹配封接，可保證良好的真空氣密性效果。
本發(fā)明還可用于醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種高分辨率X射線像增強(qiáng)器，包括輸入窗(1)、對(duì)X射線敏感的反射式光電陰極(3)、微通道板組件、輸出窗(9)和外殼(10)；所述輸入窗(1)、輸出窗(9)和外殼(10)構(gòu)成真空密封件(12)；所述輸出窗(9)包括熒光屏(11)、設(shè)置在熒光屏(11)內(nèi)表面的熒光粉層(8)、設(shè)置在熒光粉層(8)外的鋁膜(7)；所述輸入窗(1)和微通道板組件之間形成前端真空間隙(2)，所述微通道板組件和輸出窗(9)之間形成后端真空間隙(6)；其特征在于所述外殼(10)包括依次軸向連接的封接環(huán)(16)、陶瓷外殼(14)以及輸出窗金屬外殼(15)；所述輸出窗(9)密封固定在輸出窗金屬外殼(15)上；所述輸入窗(1)為密封固定在封接環(huán)(16)前端中間的金屬窗(20)；所述金屬窗(20)的材料為金屬鋁或鈹，封接環(huán)(16)的材料為可伐合金4J33，所述金屬窗(20)和封接環(huán)(16)之間通過(guò)鋁焊料釬焊封接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分辨率X射線像增強(qiáng)器，其特征在于所述微通道板組件包括依次軸向連接的壓環(huán)(4)、微通道板(5)和托盤(19)；所述托盤(19)固定在陶瓷外殼(14)中間，所述壓環(huán)(4)固定在封接環(huán)(16)的內(nèi)側(cè)；所述微通道板(5)通過(guò)壓環(huán)(4)固定在托盤(19)上；所述光電陰極(3)蒸鍍?cè)谖⑼ǖ腊?5)的輸入面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高分辨率X射線像增強(qiáng)器，其特征在于所述壓環(huán)(4)為帶豁口(18)和斜面(17)的自膨脹壓環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的高分辨率X射線像增強(qiáng)器，其特征在于所述熒光屏(11)的材料為K4玻璃或光纖面板，所述光電陰極(3)為堿鹵化合物反射式光電陰極，所述熒光粉層(8)的材料為P20熒光粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高分辨率X射線像增強(qiáng)器，其特征在于所述堿鹵化合物反射式光電陰極為CsI光電陰極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的高分辨率X射線像增強(qiáng)器，其特征在于所述前端真空間隙(2)的軸向長(zhǎng)度為5～6mm；所述后端真空間隙(6)的軸向長(zhǎng)度為0.5～1mm；所述金屬窗(20)的厚度為0.3～2mm，有效直徑為Φ18～Φ100mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高分辨率X射線像增強(qiáng)器，包括輸入窗、光電陰極、微通道板組件、輸出窗和外殼；輸出窗包括熒光屏、熒光粉層和鋁膜；外殼包括依次軸向連接的封接環(huán)、陶瓷外殼以及輸出窗金屬外殼；輸出窗密封固定在輸出窗金屬外殼上；輸入窗為密封固定在封接環(huán)前端中間的金屬窗；輸入窗的材料為金屬鋁或鈹，封接環(huán)的材料為可伐合金4J33，輸入窗和封接環(huán)之間通過(guò)鋁焊料釬焊封接。本發(fā)明解決了現(xiàn)有使用鈦窗的X射線像增強(qiáng)器對(duì)X射線的透過(guò)率低、對(duì)比度差、散射嚴(yán)重、噪聲大的技術(shù)問(wèn)題，對(duì)X射線有高的透過(guò)率和小的散射率，可以減少電子的彌散時(shí)間、渡越時(shí)間和空間電荷效應(yīng)，降低了X射線像增強(qiáng)器的噪聲，提高了對(duì)比度。
文檔編號(hào)H01J29/86GK101034653SQ20071001766
公開(kāi)日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2007年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月17日
發(fā)明者賽小鋒, 趙寶升, 曹希斌, 王俊鋒, 韋永林, 鄒瑋, 董改云 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所