CN111077172A - 一种x射线ct成像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种X射线CT成像装置,包括:X射线管、X射线管回转座、椭圆反射镜、局部高精度探测器、以及局部高精度探测器回转座;X射线管可转动连接于X射线管回转座上;局部高精度探测器可转动连接于局部高精度探测器回转座上;椭圆反射镜的镜面朝向于待检测的电路板样品,X射线管设置在椭圆反射镜所在椭圆的一个焦点上,电路板样品、局部高精度探测器依次设置于X射线管发出的射线经椭圆反射镜的镜面反射后所经过的路径上。本发明解决了现有技术中难以对大面积集成电路板进行局部高精度扫描的难题,能够对电路板关键部件的散热结构、芯片焊接等情况进行CT成像,极大地提高了大面积集成电路板的质量检测效果。

Description

一种X射线CT成像装置
技术领域
本发明涉及CT成像领域,具体涉及一种X射线CT成像装置。
背景技术
为了研究集成电路板的散热结构、芯片焊接情况,通常需要利用X射线技术来对电路板的关键部位进行CT成像。但是,对于电脑、显示屏、大型服务器等的大面积电路板,尺寸通常较大,现有的工业CT无法完成高精度的扫描,主要原因在于:大型电路板宽度或高度较大,沿电路板方向,低功率高精度工业CT无法穿透电路板;大功率工业CT则可以穿透,但又会面临精度不够的问题。
目前,尚无相关的装置产品可解决该问题。
发明内容
为克服现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种X射线CT成像装置,可应用于大面积集成电路板上,通过聚焦X射线并采用高精度小型探测器来解决局部高精度扫描的问题。
本发明采用以下的技术方案来实现:
一种X射线CT成像装置,包括:X射线管、X射线管回转座、椭圆反射镜、局部高精度探测器、以及局部高精度探测器回转座;所述X射线管可转动连接于所述X射线管回转座上;所述局部高精度探测器可转动连接于所述局部高精度探测器回转座上;所述椭圆反射镜的镜面朝向于待检测的电路板样品,所述X射线管设置在所述椭圆反射镜所在椭圆的一个焦点上,并且,所述电路板样品、所述局部高精度探测器依次设置于所述X射线管发出的射线经所述椭圆反射镜的镜面反射后所经过的路径上。
进一步地,所述X射线CT成像装置还包括主探测器;所述主探测器设置在所述电路板样品相对于所述X射线管的另一侧上,所述电路板样品位于所述X射线管和所述主探测器的连线方向上;所述局部高精度探测器回转座固定连接在所述主探测器的侧部。
进一步地,所述X射线CT成像装置还包括回转平台;所述电路板样品可转动连接于所述回转平台上。
进一步地,所述X射线CT成像装置还包括X-Y移动平台,所述X-Y移动平台包括相互垂直设置的第一滑轨组件和第二滑轨组件;所述第一滑轨组件包括第一滑轨、第一滑块以及用于驱动所述第一滑块的第一电机;所述第二滑轨组件包括第二滑轨、第二滑块以及用于驱动第二滑块的第二电机;所述第二滑轨固定连接在所述第一滑块上,所述回转平台固定连接在所述第二滑块上。
进一步地,所述X射线CT成像装置还包括底座;所述第一滑轨组件固定连接在所述底座上。
进一步地,所述X射线CT成像装置还包括固定垂直设置在所述底座上的两个侧板;所述X射线管和所述主探测器相对设置在两个所述侧板上。
进一步地,所述X射线CT成像装置还包括设置在一所述侧板上的第三滑轨组件,所述第三滑轨组件包括第三滑轨和第三滑块,所述X射线管回转座固定连接在所述第三滑块上。
进一步地,所述X射线CT成像装置还包括支撑臂;所述支撑臂包括两个通过旋转关节铰接的杆体,所述支撑臂的一端固定连接在所述第三滑块的侧部,另一端与所述椭圆反射镜固定连接。
进一步地,所述X射线CT成像装置还包括设置在一所述侧板上的第四滑轨组件,所述第四滑轨组件包括第四滑轨和第四滑块,所述主探测器固定连接在所述第四滑块上。
进一步地,所述椭圆反射镜为多层镀膜反射镜。
相比于现有技术,本发明能达到的有益效果为:本发明基于椭圆光学性质的聚焦反射原理,由椭圆反射镜所在椭圆的一个焦点上的X射线管所发出的X射线,经椭圆反射镜反射后会聚焦到椭圆的另一个焦点上,而电路板和局部高精度探测器均设置在X射线反射后的路径上(即镜面反射点和椭圆另一个焦点的连线上),对电路板实现了局部高精度的细节成像。本发明通过对X射线进行聚焦,并采用局部高精度探测器进行成像,使扫描同时具备高穿透性和高精度,解决了现有技术中难以对大面积集成电路板进行局部高精度扫描的难题,能够对电路板关键部件的散热结构、芯片焊接等情况进行CT成像,极大地提高了大面积集成电路板的质量检测效果,同时有助于加深对大面积集成电路板的认识和研究。
附图说明
图1为本发明的立体示意图;
图2为本发明的另一立体示意图;
图3为本发明的普通工业CT模式的成像原理图;
图4为本发明的局部高精度成像模式的成像原理图。
图中:10、X射线管;20、X射线管回转座;30、椭圆反射镜;40、局部高精度探测器;50、局部高精度探测器回转座;60、主探测器;70、电路板样品;80、回转平台;90、X-Y移动平台;91、第一滑轨组件;92、第二滑轨组件;100、底座;110、侧板;120、第三滑轨组件;130、第四滑轨组件;140、支撑臂。
具体实施方式
下面,结合附图以及具体实施方式,对本发明做进一步描述,需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
本发明公开了一种X射线CT成像装置,用于大面积集成电路板的CT成像扫描。参阅图1-图2,本发明包括:X射线管10、X射线管回转座20、椭圆反射镜30、局部高精度探测器40、局部高精度探测器回转座50、主探测器60、回转平台80、X-Y移动平台90、底座100、侧板110、第三滑轨组件120、第四滑轨组件130以及支撑臂140。
首先,详细说明本装置的具体连接关系:
底座100为本装置的支承件,侧板110垂直设置在底座100上的两侧,X-Y移动平台90连接在底座100上并位于两侧板110之间。X-Y移动平台90包括相互垂直设置的第一滑轨组件91和第二滑轨组件92;第一滑轨组件91包括第一滑轨、第一滑块以及用于驱动第一滑块的第一电机,第二滑轨组件92包括第二滑轨、第二滑块以及用于驱动第二滑块的第二电机;同时,第一滑轨固定连接在底座100上、第二滑轨固定连接在第一滑块上、回转平台80固定连接在第二滑块上。电路板样品70可转动地连接在回转平台80上,因此,通过X-Y移动平台90和回转平台80的作用,可以使电路板样品70在平面的X-Y方向上移动以及绕自身作旋转运动,实现电路板样品70的位置调整。
另外,在一侧的侧板110上设置第三滑轨组件120,第三滑轨组件120包括第三滑轨和第三滑块,X射线管回转座20固定连接在第三滑块上,X射线管10可转动连接于X射线管回转座20上;因此X射线管10可以在垂直方向上移动,以及绕自身作旋转运动,从而可调整X射线的发射方向。支撑臂140包括两个通过旋转关节铰接的杆体,支撑臂140的一端固定连接在第三滑块的侧部,另一端与椭圆反射镜30固定连接,因此椭圆反射镜30的反射角度亦可作转动调整。
另外,在另一侧的侧板110上设置第四滑轨组件130,第三滑轨组件120和第四滑轨组件130相对设置。第四滑轨组件130包括第四滑轨和第四滑块,主探测器60固定连接在第四滑块上,因此主探测器60可以在垂直方向上作位置调整。而局部高精度探测器回转座50固定连接在主探测器60的侧部,局部高精度探测器40可转动连接在局部高精度探测器回转座50上,因此局部高精度探测器40可以在垂直方向上移动以及绕自身转动,实现与X射线管10相对应的位置调整。
X射线管10位于底座100的一侧,主探测器60和局部高精度探测器40位于底座100的另一侧,电路板样品70位于X射线管10和主探测器60之间的连线方向上;另外,椭圆反射镜30的镜面朝向于电路板样品70,X射线管10设置在椭圆反射镜30所在椭圆的一个焦点上,并且,电路板样品70、局部高精度探测器40依次设置在X射线经椭圆反射镜30的镜面反射后所经过的路径上。
具体地:(1)X射线管10采用纳米焦点X射线管10,在普通工业CT断层扫描成像时具有更好的空间分辨率,并兼顾穿透性能;(2)椭圆反射镜30采用多层镀膜反射镜,具有良好的X射线反射功能;(3)局部高精度探测器40采用微米级分辨率X射线探测器,虽然探测体面积小,但是其探测面积可满足绝大部分芯片内部成像功能;(4)主探测器60采用常用高分辨探测器,其分辨率约80微米,可满足亚微米及尺寸及缺陷的测量;(5)还可进一步配置高性能计算机,对CT成像数据进行实时处理,及时获得时变图像信息。
本装置具有两种成像模式,一种是普通工业CT模式,另一种是局部高精度成像模式。
(a)对于普通工业CT模式:
X射线管10、电路板样品70、主探测器60位于同一连线方向上,在使用该模式时,转动X射线管10以调整发射方向,使X射线管10正对于平面型的主探测器60,同时通过X-Y移动平台90和回转平台80对电路板样品70进行位置调整。参阅图3,X射线穿过电路板样品70后,被主探测器60所探测到,实现断层扫描功能。
(b)对于局部高精度成像模式:
在使用该模式时,首先旋转X射线管10使其对准椭圆反射镜30,并调整局部高精度探测器40的朝向角度,然后调整X-Y移动平台90将电路板样品70移动至局部高精度探测器40的视野范围内,再通过回转平台80将电路板样品70旋转至合适位置,即可从普通工业CT模式切换至局部高精度成像模式。当然,通过相应调整也可以从局部高精度成像模式切换至普通工业CT模式。
椭圆反射镜30的镜面呈一段椭圆弧,而X射线管10设置在该椭圆弧所在的椭圆的其中一个焦点上,并且,电路板样品70、局部高精度探测器40依次设置在X射线管10所发出的射线经椭圆反射镜30的镜面反射后所经过的路径上。换言之,电路板样品70和局部高精度探测器40位于反射点和椭圆另一焦点的连线上。
基于椭圆光学性质的聚焦反射原理,在椭圆的一个焦点上发射的光源经椭圆上一点反射后,会聚焦在椭圆的另一个焦点上。因此,参阅图4,位于椭圆焦点A的X射线管10发出射线,射线在经过椭圆反射镜30反射后,会依次穿过电路板样品70和局部高精度探测器40,最终落在椭圆的另一个焦点B上。在此过程中,高精度的X射线在聚焦后具备了高穿透性,在穿过电路板样品70后被局部高精度探测器40所探测到,实现电路板的局部细节成像。
通过对上述实施例的详细阐述,可以理解,本发明在普通工业断层扫描功能的基础上,增加了局部细节成像功能;通过对X射线进行聚焦,并采用局部高精度探测器40进行成像,使扫描同时具备高穿透性和高精度,解决了现有技术中难以对大面积集成电路板进行局部高精度扫描的难题,能够对电路板关键部件的散热结构、芯片焊接等情况进行CT成像,极大地提高了大面积集成电路板的质量检测效果,同时有助于加深对大面积集成电路板的认识和研究。除此之外,本装置的X射线管10、电路板样品70、主探测器60和局部高精度探测器40几个关键部件均能随意调整位置或者角度,能适应于多种不同规格大小的电路板,同时可以对电路板上的每一个关键部位均能实现局部高精度成像,极大地提高了本装置的通用性,其适用范围广。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种X射线CT成像装置,其特征在于,包括:X射线管、X射线管回转座、椭圆反射镜、局部高精度探测器、以及局部高精度探测器回转座;所述X射线管可转动连接于所述X射线管回转座上;所述局部高精度探测器可转动连接于所述局部高精度探测器回转座上;所述椭圆反射镜的镜面朝向于待检测的电路板样品,所述X射线管设置在所述椭圆反射镜所在椭圆的一个焦点上,并且,所述电路板样品、所述局部高精度探测器依次设置于所述X射线管发出的射线经所述椭圆反射镜的镜面反射后所经过的路径上。
2.如权利要求1所述的X射线CT成像装置,其特征在于,所述X射线CT成像装置还包括主探测器;所述主探测器设置在所述电路板样品相对于所述X射线管的另一侧上,所述电路板样品位于所述X射线管和所述主探测器的连线方向上;所述局部高精度探测器回转座固定连接在所述主探测器的侧部。
3.如权利要求2所述的X射线CT成像装置,其特征在于,所述X射线CT成像装置还包括回转平台;所述电路板样品可转动连接于所述回转平台上。
4.如权利要求3所述的X射线CT成像装置,其特征在于,所述X射线CT成像装置还包括X-Y移动平台,所述X-Y移动平台包括相互垂直设置的第一滑轨组件和第二滑轨组件;所述第一滑轨组件包括第一滑轨、第一滑块以及用于驱动所述第一滑块的第一电机;所述第二滑轨组件包括第二滑轨、第二滑块以及用于驱动第二滑块的第二电机;所述第二滑轨固定连接在所述第一滑块上,所述回转平台固定连接在所述第二滑块上。
5.如权利要求4所述的X射线CT成像装置,其特征在于,所述X射线CT成像装置还包括底座;所述第一滑轨组件固定连接在所述底座上。
6.如权利要求5所述的X射线CT成像装置,其特征在于,所述X射线CT成像装置还包括固定垂直设置在所述底座上的两个侧板;所述X射线管和所述主探测器相对设置在两个所述侧板上。
7.如权利要求6所述的X射线CT成像装置,其特征在于,所述X射线CT成像装置还包括设置在一所述侧板上的第三滑轨组件,所述第三滑轨组件包括第三滑轨和第三滑块,所述X射线管回转座固定连接在所述第三滑块上。
8.如权利要求7所述的X射线CT成像装置,其特征在于,所述X射线CT成像装置还包括支撑臂;所述支撑臂包括两个通过旋转关节铰接的杆体,所述支撑臂的一端固定连接在所述第三滑块的侧部,另一端与所述椭圆反射镜固定连接。
9.如权利要求6所述的X射线CT成像装置,其特征在于,所述X射线CT成像装置还包括设置在一所述侧板上的第四滑轨组件,所述第四滑轨组件包括第四滑轨和第四滑块,所述主探测器固定连接在所述第四滑块上。
10.如权利要求1所述的X射线CT成像装置,其特征在于,所述椭圆反射镜为多层镀膜反射镜。
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