高性能微焦点X射线测厚仪

1206 编辑：中冶有色技术网来源：深圳市善时仪器有限公司

2024-03-15 14:28:48

权利要求书： 1.一种高性能微焦点X射线测厚仪，其特征在于，包括发射X光射线的X光管、将所述X光管聚焦的毛细管组件，和将所述毛细管组件与所述X光管出X光口进行装配的安装支架；所述毛细管组件包括光纤管，所述光纤管内设置有竖直的主导光孔和围绕其设置的多个毛细导光孔；所述毛细导光孔包括与所述主导光孔平行的平行段，和与所述平行段连通的向所述主导光孔折弯的折弯段；所述安装支架包括安装所述毛细管组件的安装柱，和将所述安装柱与所述出X光口进行装配的调节套；所述安装柱内设置有与所述毛细管组件外形匹配的第一通孔，外侧表面上端设置有环形凸缘；所述调节套上设置有与所述出X光口配合的第一凹槽，所述第一凹槽内壁与所述出X光口存在间隙；所述第一凹槽底部设置有与所述环形凸缘配合的第二凹槽，所述第二凹槽底部设置有与所述安装柱匹配的第二通孔；所述调节套上设置有调节所述安装柱水平位移的调节件；

所述X光管下表面转动连接有至少三个围绕所述调节套均匀分布的调节杆；所述调节杆包括连接杆和调节凸轮；所述连接杆一端与所述调节凸轮固定连接，另一端与所述X光管下表面转动连接且端部设置有纵向活动槽，所述活动槽两端均与所述连接杆侧表面连通；

所述调节杆内设置有与所述活动槽连通的第三通孔；所述调节凸轮上设置有与所述第三通孔连通的第四通孔；还包括螺杆和与所述螺杆配合的螺母；所述螺杆伸入所述第三通孔和所述第四通孔内，且端部设置有与所述活动槽配合的横杆；所述调节套外侧表面设置有环形侧翼，所述侧翼上设置有与所述连接杆对应的调节孔，所述调节孔孔径小于所述调节凸轮的最小宽度，大于所述连接杆外径；所述调节件包括与所述调节凸轮配合的调节挡板，所述调节挡板位于所述调节凸轮和所述调节套之间；所述调节挡板朝向所述调节凸轮一侧表面设置有与其配合的弧形调节槽。

2.根据权利要求1所述的高性能微焦点X射线测厚仪，其特征在于，所述高性能微焦点X射线测厚仪还包括样品载料台，所述样品载料台上设置有放置样品的放置板和调节所述放置板移动的XYZ移动平台。

3.根据权利要求2所述的高性能微焦点X射线测厚仪，其特征在于，所述高性能微焦点X射线测厚仪还包括主控板、为所述X光管提供电压的高压电源和控制所述XYZ移动平台的马达驱动组件；所述高压电源和所述马达驱动组件均与所述主控板电连接并受其控制。

4.根据权利要求1所述的高性能微焦点X射线测厚仪，其特征在于，所述调节件包括四个中心距调节螺栓；所述第一凹槽内壁设置有四个与所述中心距调节螺栓一一对应的螺丝孔，所述螺丝孔与所述调节套外侧表面连通；四个所述螺丝孔呈十字型分布。

5.根据权利要求1所述的高性能微焦点X射线测厚仪，其特征在于，所述横杆两端下表面均设置有第一硅胶垫片，所述第一硅胶垫片下表面设置有一个或多个弧面型槽。

6.根据权利要求5所述的高性能微焦点X射线测厚仪，其特征在于，所述侧翼上表面设置有与所述第一硅胶垫片对应的第二硅胶垫片。

7.根据权利要求1所述的高性能微焦点X射线测厚仪，其特征在于，所述调节槽内设置有与所述调节凸轮阻尼配合的第三硅胶片。

8.根据权利要求1?7任一所述的高性能微焦点X射线测厚仪，其特征在于，所述主导光孔和/或所述毛细导光孔内通过凝胶技术设置有镀膜。

说明书：一种高性能微焦点X射线测厚仪技术领域[0001] 本发明涉及X射线测厚仪电镜技术领域，更具体地说，涉及一种高性能微焦点X射线测厚仪。

背景技术[0002] X射线测厚仪是利用X射线穿透被测材料时，X射线的强度变化与材料的厚度相关的特性来检测材料厚度的一种非接触式计量仪器；

[0003] X射线测厚仪在分析微小的样品点时，需要对其中X光管射出的X光线进行聚焦以获得较小的光斑和较高的亮度，目前常规的光学聚焦镜应用在此种情况下效果不理想。

发明内容[0004] 本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种高性能微焦点X射线测厚仪。

[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：[0006] 构造一种高性能微焦点X射线测厚仪，其中，包括发射X光射线的X光管、将所述X光管聚焦的毛细管组件，和将所述毛细管组件与所述X光管出X光口进行装配的安装支架；所

述毛细管组件包括光纤管，所述光纤管内设置有竖直的主导光孔和围绕其设置的多个毛细

导光孔；所述毛细导光孔包括与所述主导光孔平行的平行段，和与所述平行段连通的向所

述主导光孔折弯的折弯段。

[0007] 本发明所述的高性能微焦点X射线测厚仪，其中，所述高性能微焦点X射线测厚仪还包括样品载料台，所述样品载料台上设置有放置样品的放置板和调节所述放置板移动的

XYZ移动平台。

[0008] 本发明所述的高性能微焦点X射线测厚仪，其中，所述高性能微焦点X射线测厚仪还包括主控板、为所述X光管提供电压的高压电源和控制所述XYZ移动平台的马达驱动组

件；所述高压电源和所述马达驱动组件均与所述主控板电连接并受其控制。

[0009] 本发明所述的高性能微焦点X射线测厚仪，其中，所述安装支架包括安装所述毛细管组件的安装柱，和将所述安装柱与所述出X光口进行装配的调节套；所述安装柱内设置有

与所述毛细管组件外形匹配的第一通孔，外侧表面上端设置有环形凸缘；所述调节套上设

置有与所述出X光口配合的第一凹槽，所述第一凹槽内壁与所述出X口存在间隙；所述第一

凹槽底部设置有与所述环形凸缘配合的第二凹槽，所述第二凹槽底部设置有与所述安装柱

匹配的第二通孔；所述调节套上设置有调节所述安装柱水平位移的调节件。

[0010] 本发明所述的高性能微焦点X射线测厚仪，其中，所述调节件包括四个中心距调节螺栓；所述第一凹槽内壁设置有四个与所述中心距调节螺栓一一对应的螺丝孔，所述螺丝

孔与所述调节套外侧表面连通；四个所述螺丝孔呈十字型分布。

[0011] 本发明所述的高性能微焦点X射线测厚仪，其中，所述X光管下表面转动连接有至少三个围绕所述调节套均匀分布的调节杆；所述调节杆包括连接杆和调节凸轮；所述连接

杆一端与所述调节凸轮固定连接，另一端与所述X光管下表面转动连接且端部设置有纵向

活动槽，所述活动槽两端均与所述连接杆侧表面连通；所述调节杆内设置有与所述活动槽

连通的第三通孔；所述调节凸轮上设置有与所述第三通孔连通的第四通孔；还包括螺杆和

与所述螺杆配合的螺母；所述螺杆伸入所述第三通孔和所述第四通孔内，且端部设置有与

所述活动槽配合的横杆；所述调节套外侧表面设置有环形侧翼，所述侧翼上设置有与所述

连接杆对应的调节孔，所述调节孔孔径小于所述调节凸轮的最小宽度，大于所述连接杆外

径；所述调节件包括与所述调节凸轮配合的调节挡板，所述调节挡板位于所述调节凸轮和

所述调节套之间；所述调节挡板朝向所述调节凸轮一侧表面设置有与其配合的弧形调节

槽。

[0012] 本发明所述的高性能微焦点X射线测厚仪，其中，所述横杆两端下表面均设置有第一硅胶垫片，所述第一硅胶垫片下表面设置有一个或多个弧面型槽。

[0013] 本发明所述的高性能微焦点X射线测厚仪，其中，所述侧翼上表面设置有与所述第一硅胶垫片对应的第二硅胶垫片。

[0014] 本发明所述的高性能微焦点X射线测厚仪，其中，所述调节槽内设置有与所述调节凸轮阻尼配合的第三硅胶片。

[0015] 本发明所述的高性能微焦点X射线测厚仪，其中，所述主导光孔和/或所述毛细导光孔内通过凝胶技术设置有镀膜。

[0016] 本发明的有益效果在于：通过安装支架将毛细管组件与X光管的出X光口进行装配，X光管发出的杂乱X光进入主导光孔和多个毛细导光孔内，进入毛细导光孔的X光经过平

行段后在折弯段的导向下朝主导光孔方向汇聚，实现聚焦，使得光通量增益大大增加，在分

析微小的样品点时，在保证分析精度的同时大大减少了分析时间，且结构十分简洁，装配方

便，体积小。

附图说明[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域

普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：

[0018] 图1是本发明较佳实施例的高性能微焦点X射线测厚仪结构示意图；[0019] 图2是本发明较佳实施例的高性能微焦点X射线测厚仪原理框图；[0020] 图3是本发明较佳实施例的高性能微焦点X射线测厚仪毛细管组件装配示意图；[0021] 图4是本发明较佳实施例的高性能微焦点X射线测厚仪毛细管组件上端面放大图；[0022] 图5是本发明较佳实施例的高性能微焦点X射线测厚仪毛细管组件光路图；[0023] 图6是本发明另一较佳实施例的高性能微焦点X射线测厚仪毛细管组件装配示意图；

[0024] 图7是本发明另一较佳实施例的高性能微焦点X射线测厚仪调节杆侧视图；[0025] 图8是本发明另一较佳实施例的高性能微焦点X射线测厚仪调节凸轮与调节挡板结构示意图；

[0026] 图9是本发明另一较佳实施例的高性能微焦点X射线测厚仪第一硅胶垫片结构示意图。

具体实施方式[0027] 为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而

不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前

提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

[0028] 本发明较佳实施例的高性能微焦点X射线测厚仪如图1所示，同时参阅图2?9，包括发射X光射线的X光管1、将X光管1聚焦的毛细管组件2，和将毛细管组件2与X光管1出X光口

10进行装配的安装支架3；毛细管组件2包括光纤管20，光纤管20内设置有竖直的主导光孔

21和围绕其设置的多个毛细导光孔22；毛细导光孔22包括与主导光孔21平行的平行段220，

和与平行段220连通的向主导光孔21折弯的折弯段221；通过安装支架3将毛细管组件2与X

光管1的出X光口10进行装配，X光管1发出的杂乱X光进入主导光孔21和多个毛细导光孔22

内，进入毛细导光孔22的X光经过平行段220后在折弯段221的导向下朝主导光孔21方向汇

聚，实现聚焦，使得光通量增益大大增加，在分析微小的样品点时，在保证分析精度的同时

大大减少了分析时间，且结构十分简洁，装配方便，体积小。

[0029] 如图1和图2所示，高性能微焦点X射线测厚仪还包括样品载料台4，样品载料台4上设置有放置样品5的放置板40和调节放置板40移动的XYZ移动平台41；便于调节样品位置以

检测同一样品上不同点的厚度，也便于对不同厚度样品进行适应性调节，调节方便。

[0030] 如图1和图2所示，高性能微焦点X射线测厚仪还包括主控板6、为X光管1提供电压的高压电源7和控制XYZ移动平台41的马达驱动组件8；高压电源7和马达驱动组件8均与主

控板6电连接并受其控制；便于对X光管1以及XYZ移动平台进行综合调节控制。

[0031] 如图1和图3所示，安装支架3包括安装毛细管组件2的安装柱30，和将安装柱30与出X光口10进行装配的调节套31；安装柱30内设置有与毛细管组件2外形匹配的第一通孔

300，外侧表面上端设置有环形凸缘301；调节套31上设置有与出X光口10配合的第一凹槽

310，第一凹槽310内壁与出X口10存在间隙；第一凹槽310底部设置有与环形凸缘301配合的

第二凹槽311，第二凹槽311底部设置有与安装柱30匹配的第二通孔312；调节套31上设置有

调节安装柱30水平位移的调节件；装配时，先将毛细管组件装配到与其形状匹配的第一通

孔300内，而后在通过调节件调试安装柱30的水平位置到合适输出位置并固定，即完成装

配，结构简洁且稳定性好，装配方便，成本低；

[0032] 需要说明的是，毛细管组件2以及第一通孔300形状优选的上部为圆柱形，下部为圆锥形。

[0033] 如图1和图3所示，调节件包括四个中心距调节螺栓313；第一凹槽310内壁设置有四个与中心距调节螺栓313一一对应的螺丝孔314，螺丝孔314与调节套31外侧表面连通；四

个螺丝孔314呈十字型分布；通过调节四个方向的中心距调节螺栓313，即可对安装柱30进

行平面360度角度的调节，进而对毛细管组件2进行调节，调节方便，结构简单。

[0034] 本申请另一种毛细管组件的安装方式，如图6?9所示，X光管1下表面转动连接有至少三个围绕调节套均匀分布的调节杆11；调节杆11包括连接杆110和调节凸轮111；连接杆

110一端与调节凸轮111固定连接，另一端与X光管1下表面转动连接且端部设置有纵向活动

槽112，活动槽112两端均与连接杆110侧表面连通；调节杆11内设置有与活动槽112连通的

第三通孔113；调节凸轮111上设置有与第三通孔113连通的第四通孔114；还包括螺杆115和

与螺杆115配合的螺母116；螺杆115伸入第三通孔113和第四通孔114内，且端部设置有与活

动槽112配合的横杆117；调节套31外侧表面设置有环形侧翼315，侧翼315上设置有与连接

杆110对应的调节孔316，调节孔316孔径小于调节凸轮111的最小宽度，大于连接杆110外

径；调节件包括与调节凸轮111配合的调节挡板317，调节挡板317位于调节凸轮111和调节

套31之间；调节挡板317朝向调节凸轮111一侧表面设置有与其配合的弧形调节槽318；

[0035] 通过至少三个与X光管下表面转动连接的调节杆11，连接杆110穿过侧翼315上的调节孔316，调节凸轮111对侧翼315下表面进行支撑，保证调节时调节套31保持水平；调节

时，通过反复移动调节套31水平面位置，调试到一个位置后依靠调节凸轮111的支撑进行检

测是否到位，反复调节至位置调节到位，而后旋动调节凸轮111抵紧侧翼315上的调节挡板

317，限制调节套31进行水平面上的移动，而后，旋转螺母116使得调节凸轮111和横杆117夹

紧侧翼315进行锁紧，调试十分方便，且不会出现调节套31纵向移位风险，大大节约了调试

和重复调试时间。

[0036] 如图6?9所示，横杆117两端下表面均设置有第一硅胶垫片118，第一硅胶垫片118下表面设置有一个或多个弧面型槽119；便于在横杆117和调节凸轮111配合夹紧侧翼315

时，第一硅胶垫片118变形挤出弧面型槽119内全部或部分空气，保证夹持定位时的可靠性；

此外还起到减振功能。

[0037] 如图6所示，侧翼315上表面设置有与第一硅胶垫片118对应的第二硅胶垫片319；进一步减小振动。

[0038] 如图6所示，调节槽319内设置有与调节凸轮111阻尼配合的第三硅胶片320；便于保持调节凸轮111与调节槽319抵紧定位效果，同时起到减少水平方向的振动。

[0039] 如图1、图4、图5所示，主导光孔21和/或毛细导光孔22内通过凝胶技术设置有镀膜200；便于保障整体的机械强度，且该镀膜200能和主导光孔以及毛细导光孔22内的X光波发

生作用，使得光波束缚在孔内，最终完成汇聚；

[0040] 优选的，光纤管采用石英制成；[0041] 优选的，主导光孔21内设置有光纤内芯；保障主导光孔21内光传输效果；[0042] 优选的，主导光孔21与所有毛细导光孔22整体轮廓呈孔状且直径尺寸与X光波长相近：0.07?0.025nm；保障X光在进入后顺利进行全反射运动。

[0043] 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。