YXLON-Y.Cheetah

SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING微米X射线三维成像系统YXLONY.CheetahSKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING1.X射线基本知识2.微米X射线三维成像系统的工作原理3.微米X射线三维成像系统的构造4.性能指标5.应用举例6.检测限制7.X射线防护SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING1.X射线基本知识1895年，德国物理学家伦琴做阴极射线管实验的时候，发现一种新的射线，射线能够穿透厚书、2~3cm的木板等，称为X射线。伦琴获得1901年诺贝尔物理学奖伦琴射线X射线的产生SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERINGX射线是什么X射线：入射电子在样品原子激发内层电子后外层电子跃迁至内层时发出的电磁波。X射线的波长介于紫外线和γ射线之间（0.001nm~100nm）X射线特点：由于其能量高，能够穿透物体SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERINGX射线的物理效应穿透作用波长短，能量大，照在物质上时，仅一部分被物质所吸收，大部分经由原子间隙而透过，表现出很强的穿透能力。荧光作用X射线波长很短不可见，但它照射到某些化合物如磷、铂氰化钡、硫化锌镉、钨酸钙等时，可使物质发生荧光，强弱与X射线量成正比。电离作用物质受X射线照射时，可使核外电子脱离原子轨道产生电离。X射线测量仪器干涉、衍射、反射、折射作用X射线显微镜，XRDSKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERINGX射线的化学效应感光作用X射线能使胶片感光。胶片感光的强弱与X射线量成正比，当X射线通过人体时，因人体各组织的密度不同，对X射线量的吸收不同，胶片上所获得的感光度不同，从而获得X射线的影像。着色作用X射线的生物作用X射线照射到生物机体时，可使生物细胞受到抑制、破坏甚至坏死，致使机体发生不同程度的生理、病理和生化等方面的改变SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING2.微米X射线三维成像系统的工作原理X射线管样品X射线接收器SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING二维成像原理•X射线射线穿透物体，会被物体吸收•不同材料，不同厚度的物体，吸收X射线能力不一样•利用一个X射线强度感应器（探测器），感应通过各部位的X强度。•根据X强度变化，转化为黑白图片。•强度大的，颜色白，强度低的，颜色黑SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING三维成像原理•X射线管与X射线接收器位置不动•样品旋转360°，每隔0.5度拍一张二维照片，将720张二维照片进行三维重构，得到三维图形X射线管样品X射线接收器SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING3.微米X射线三维成像系统的结构探测器：用于感应Ｘ射线强度及产生信号给电脑X射线管：产生X射线载物平台：放置样品真空泵：为X射线管抽取真空高压电源：产生160KV高压并为整个系统供电铅板：防X射线辐射SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERINGX射线管（开放式X射线管）作用：发射X射线靶材X-Ray开管：焦点更小，精度更高；可以更换灯丝；需要使用真空泵，真空泵（300~500小时）需要维护。闭管：不需要维护，X射线管灯丝不能更换，寿命5000~8000小时，更换费用高。SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERINGX射线管的参数—加速电压kVkV：使电子加速，获得能量，轰击在靶材上，产生X射线；电压越高，穿透能力越强•密度越高的物体，需要更高的电压穿透物体•越厚的物体，需要更高的电压穿透物体金刚石钻头（140kV）电路板（100kV）30~160kVSKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERINGX射线管的参数—靶电流μA靶电流：逸出灯丝的电子到达靶上总和；靶功率定义：靶电流×kV值靶功率越大，图片的黑白对比度越大低靶功率高靶功率0~10WSKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERINGX射线管的参数—焦点尺寸电子束被聚焦后，打在X射线管靶材的实际面积焦点越小,可以检测到的缺陷越小，系统最小检测能力=焦点的一半焦点为2μm焦点为5μmmin1μmSKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERINGX射线管的参数—焦点尺寸大小与靶功率的关系靶层：5um钨层散热层：250um铝层高功率靶的散热层为金刚石散热层：单位面积散热能力有限，当受热超过每秒散热的能力，散热层会熔化，射线管没有真空，系统不工作。当靶功率超过一定功率，将会将焦点尺寸放大，增加散热面积，确保靶不烧穿SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERINGX射线探测器相当于X射线感应器，感应穿过物体X射线X射线强度。并根据各部位X射线强度，给与不同的黑白值（灰度等级）影像接收器+数码相机平板数字接收器SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING影像接收器+数码相机数码相机图像荧光屏图像增强器X射线感应器影像接收器数码相机工作过程:1.X射线被图象增强器下面的X射线感应物质感应2.根据X射线强度，X射线感应物质产生不同的电子数，3.电子加速，撞击到荧光屏，产生荧光4.从而在荧光屏形成黑白照片5.数码相机拍照,将图片变为数字信号,送到电脑.SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING影像接收器+数码相机的缺点1.图像不稳定，因电子撞击荧光物质，产生电晕现象，通常叫雪花现象2.不是实时图象,图象传输单位为fps.最大每秒传输为25fps.3.二维X射线照片中有图像变形数字平板探测器数字平板探测器工作过程:1.X射线被CMOS芯片感应2.COMS根据X射线密度形成电子数字信号3.COMS将数字信号送到电脑,变成图片SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING4.软件功能二维软件—FGUI3.0三维软件—VG2.1SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING二维软件—FGUI3.0显示物体位置二维图像处理图像（黑白、对比度、锐化、颗粒增强等）操作录像标注尺寸添加文本SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING三维软件—VG2.1SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING三维图像旋转SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING图像着色SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING三维图像切割SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING尺寸测量SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING导出dicom、raw等格式文件保存图片三维图像录像扫描图像拼接输出测量物体三维尺寸测量物体中不同灰度的比率SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING5.检测范围及实例金属样品电路芯片陶瓷树脂生物样品……分辨率：二维0.5um，三维1.5um检测试样的重量：5kg检测试样的尺寸：二维460mmx410mm三维250mmx100mm检测样品的厚度：钢10mm左右SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING金属夹具SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING金属螺栓SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING铸铁叶片SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING传感器SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERINGU盘SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING陶瓷SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING树脂SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERING兔子骨头SKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERINGSKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERINGSKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINEERINGSKLMS机械制造系统工程国家重点实验室STATEKEYLABORATORYFORMANUFACTURINGSYSTEMSENGINE