一种用于计算机分层扫描成像的载物台的制作方法

本发明涉及用于x射线分层成像的装置，具体涉及一种用于计算机分层扫描成像的载物台。

背景技术：

x射线计算机分层扫描成像(computedlaminography，简称cl)技术是一种有效检测样品内部结构信息的无损检测方法，在工业、医学诊断等领域有广泛的应用。x射线计算机分层扫描的对象是平板状的样品，扫描时x射线只在样品的厚度方向以倾斜角度穿透物体。

经典分层成像法最早出现于1916年，由法国皮肤科医生andrebocage最早提出，早期的分层成像法可以对物体特定深度的放射横截面成像。1995年，夫琅禾费无损检测工程院(izfp)研发了计算机分层扫描成像法(cl)，与经典分层成像法不同的是，计算机分层成像法采用ct领域常用的算法对目标物体进行重建，相对而言重建精度较高。

典型的cl系统主要包括三部分：x射线源、探测器及载物台。采用非同轴方式的固定倾斜角cl扫描模式对物体进行扫描时，x射线与板状样品法线成一定角度穿过。

cl有多种扫描几何模式，分为线型、摇摆型、旋转型和螺旋型等，而扫描时间和重建图像质量是扫描重建的两个关键因素。其中旋转型扫描在保证重建图像质量的同时能较好地节省扫描时间，因此cl通常采用旋转扫描结构。使用旋转型结构进行cl扫描的关键技术在于如何精准控制扫描倾斜角的变化，此类装置通过转动样品实现倾斜角的改变，而射线源与探测器位置不变，这类方法需要对样品有牢固的夹持，并且需要维持样品的位置稳定。而且，如果被测样品被固定在某一个支撑物上进行检测，那么在扫描过程中样品至少在一个方向上会被支撑物遮挡，从而失去一部分的信息。而现有的cl系统扫描机构，普遍存在检测样品不方便放置，样品的倾斜角度不方便调整的缺陷，导致样品的扫描方式单一、扫描精度低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可以对被测板状样品很好夹持，且不会遮挡样品的用于计算机分层扫描成像的载物台。技术方案如下：

一种用于计算机分层扫描成像的载物台，包括底座1、设置在其上的θ轴转台、固定于θ轴转台上的z轴升降位移台、固定于z轴升降位移台上的xy轴水平位移台、以及固定于xy轴水平位移台上的转接支架，所述θ轴转台能够在水平面内转动，z轴位移台和xy轴水平位移台联合实现在x轴、y轴和z轴方向移动，其特征在于，在转接支架侧面竖向固定有φ轴转台，所述φ轴转台为中空转台并能够在竖向平面内转动，在φ轴转台的中空部分还固定有用以夹持板状样品的环形夹持器，样品平面与φ轴转台的转台平面平行，中空转台与环形夹持器同心；所述的夹持器包括两个环扣，两个环扣的内侧均设置有用于夹持样品并相互对应的三个以上引脚，引脚末端开设有小孔或凹槽，在小孔或凹槽上固定有塑料固定件，在夹持器夹持样品时，各个塑料固定件直接接触样品表面。

与现有技术相比具有以下优点：

(1)在实用性方面：本装置易于安装和拆卸，对空间大小、实验条件、以及设施配备的要求较低，可以直接在原有ct系统的基础上进行改造，具有一定的可操作性，在实现cl的功能迁移方面简便易行。

(2)在稳定性方面：底座下方为橡胶减震结构，以减少来自光学平台上的微小外界震动；x、y轴位移台以及z轴升降台均采用亚微米级光栅尺进行定位，保证φ轴转台在工作时转轴的角度和位置偏移足够小。

(3)在可控性方面：本发明使用θ轴转台控制倾斜角的大小，控制精度高且可调节范围大；使用夹持器固定样品，一方面较常规方法稳定，一方面可以通过调节夹持器四个方向上的应力来使样品保持垂直。

(4)在成像质量方面：本发明提出用中空转台改变采样角，使得射线可以直接穿过样品而不穿过其他介质(空气除外)，减小了图像的噪声，提高了清晰度。

附图说明

图1是本发明的x射线分层扫描成像装置结构图。

图2是装底座的底部视图。

图3是用于夹持板状物样品的双层环形夹持器，(a)为外侧环扣，(b)为内侧环扣，(c)为夹持了样品的夹持器。

图4是带样品夹持器的装置图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行说明。

使用旋转型结构进行cl扫描的关键技术在于如何精准控制扫描倾斜角的变化，采用本发明载物台的扫描装置，通过转动样品实现倾斜角的改变，而射线源与探测器位置不变，这类方法需要对样品有牢固的夹持，并且需要维持样品的位置稳定，为此，本发明对夹持器也做了改进，改进后的夹持器适用于样品尺寸较小、形状规则、易固定的情形。

图1是一种用于计算机分层扫描成像的载物台，包括底座1、一θ轴转台2、安装于θ轴转台上的一z轴升降位移台5、安装于z轴位移台上的一xy轴水平位移台6、以及安装于xy轴水平位移台上的一位轴移架9和在竖直平面内转动设于位轴移架上的一φ轴转台10。所述θ轴转台通过一θ轴驱动机构驱动在水平面内转动，z轴位移台、xy轴位移台分别通过一x轴驱动机构、一y轴驱动机构和一z轴驱动机构分别驱动在x轴、y轴和z轴方向移动，φ轴转台通过一φ轴驱动机构驱动在竖直平面内转动。其中φ轴转台选用中空转台，转台中心孔径与转台厚度之比应大于2。样品(板状物)通过转接固定在φ轴转台平面一侧，并且样品平面与转台平面平行，转台与用于夹持样品的板状物夹持器同心。扫描采样时，样品围绕φ轴转动，x射线通过转台中心通孔以固定角度直接穿过样品，随后在探测器上成像。

其中1为底座，2为θ轴转台，3为θ轴电机，4为旋台转接板，5为z轴升降台，6为xy向位移台，7、8分别为x、y轴驱动电机，9为直角型转接支架，10为φ轴中空转台，11为φ轴电机。

图2是底座的底部视图，底座材料为合金钢，12为橡胶减震带，置于底座下方矩形凹槽内。

图3是用于夹持样品的板状物夹持器，夹持器为环状结构，分为两层13和14，均为铝合金材质，内侧均有四个引脚，用于夹持样品，引脚末端有小孔，用于固定球状塑料纽扣16(pvc材质)。使用时，将待测板状物样品17置于夹持器两层之间，然后将上下两层四个引脚对准，两环相扣并夹紧样品，此时塑料纽扣直接接触样品表面，最后用紧固螺丝15调整应力，使整个结构稳固。

其中13为夹持器内侧环扣，14为夹持器外侧环扣，15为紧固螺丝，16为pvc塑料纽扣，此处还可称为固定件，17为示意样品。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种用于计算机分层扫描成像的载物台，包括底座1、设置在其上的Θ轴转台、固定于Θ轴转台上的Z轴升降位移台、固定于Z轴升降位移台上的XY轴水平位移台、以及固定于XY轴水平位移台上的转接支架，Θ轴转台能够在水平面内转动，在转接支架侧面竖向固定有Φ轴转台，所述Φ轴转台为中空转台并能够在竖向平面内转动，在Φ轴转台的中空部分还固定有用以夹持板状样品的环形夹持器，样品平面与Φ轴转台的转台平面平行，中空转台与环形夹持器同心；所述的夹持器包括两个环扣，两个环扣的内侧均设置有用于夹持样品并相互对应的三个以上引脚。

技术研发人员：胡晓东;蒋一鸣;邹晶;廖可粱;张安彩
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2017.04.24
技术公布日：2017.09.26