大束流电子束打靶微束斑x射线源的聚焦装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于三维无损显微观测技术领域，具体涉及大束流电子束打靶微束斑X射线源的聚焦装置。
【背景技术】
[0002]微束斑X射线源是产生高清晰度X射线透视显微图象的必备部件之一。通常有两种方案产生微束斑X射线源:一是普通X射线管与X射线光学元件相结合；但是，X射线光学元件在材料性能和稳定性方面要求很高，设计时需要考虑如何降低从各种X射线光学元件传输到样品上的有用X射线光子数的损失和其热负载问题；安装时要考虑有无应变、定位是否精确以及光学元件整体稳定性等问题；二是将高速运动的电子束汇聚成微焦点，使其轰击金属靶面，产生微小束斑的X射线，即“细聚焦X射线源”；由于造价较低，控制方便，目前广泛应用于X射线显微成像和X射线显微CT等领域。
[0003]“细聚焦X射线源”通常采用两级透镜聚焦系统，距离靶平面较近的磁透镜称为物镜，距离靶面较远的磁透镜为聚光镜。靶面处入射电子束的能量，束流和束斑经过与靶材作用后，决定了 X射线束的强度和分布。因此，设计优化两级透镜聚焦系统在保证靶面电子束束流的同时又获得小束斑一直是“细聚焦X射线源”工作者的目标。
[0004]在两级透镜细聚焦X射线源中，靶面处电子束的性能由于受到物镜指标、聚光镜指标和电子间库仑力效应的因素影响，导致电子束束流的切换过程非常复杂，不利于实现动态过程的实时观测；而且物镜和聚光镜之间相互影响，很难实现独立调整；同时在利用微焦斑X射线源进行CT成像检测时，在微焦斑X射线源与探测器间的位置固定的条件下，其视野范围大小与分辨率高低成反比，即视野大分辨率低；视野小分辨率高。在检测时，一般是先采用大视野低分辨率进行扫描样品，而后根据需要选择感兴趣的区域进行小视野高分辨率检测样品，通常利用多维工件台移动被测样品，使得X射线源与被测样品间的、被测样品与探测器间的距离发生变化来实现大小视野的切换；由于受到承载样品的工件台的运动响应速度限制，同时如果样品的质量比较大，难以实现快速切换，需要切换时间将会增多，影响了样品的检测效率，这对有时需要检测样品的瞬态过程是很不利的。
【发明内容】
[0005]本发明针对利用X射线源进行CT成像检测时，系统的检测视野与分辨率无法同时兼顾，同时受到承载样品的工件台运动的响应速度限制以及样品的质量的影响，需要的切换时间增多，不利于实现动态过程的实时观测。基于上述原因，本发明提出一种可快速切换视野与分辨率的的两级透镜聚焦系统装置，具体是指一种大束流电子束打靶微束斑X射线源的聚焦装置。
[0006]大束流电子束打靶微束斑X射线源的聚焦装置，包括电子束通道管、聚光镜模块、过渡段模块、物镜模块、可动光阑模块、物镜光阑座和靶。
[0007]该聚焦装置整体为圆柱形结构，电子束通道管采用空心管，位于聚光镜模块和物镜模块的中心轴线上；包括上电子束通道管和下电子束通道管；上电子束通道管上端与电子枪连接，上电子束通道管下端穿过聚光镜模块；下电子束通道管上端与聚光镜模块相连接，下电子束通道管下端穿过物镜模块与物镜光阑座连接；上电子束通道管与下电子束通道管套接在一起。
[0008]电子束通过电子束通道管从上到下依次穿过聚光镜模块、过渡段模块、物镜模块和可动光阑模块，到达靶平面；通过轰击靶产生X射线。
[0009]聚光镜模块上端与电子枪连接，聚光镜模块下端固连过渡段模块；
[0010]聚光镜模块包括聚光镜上磁轭，聚光镜下磁轭，聚光镜极靴组件，聚光镜线圈组件和聚光镜密封环；
[0011 ] 聚光镜上磁轭和聚光镜下磁轭均采用内部中空的圆柱体，对扣固定放置，并用聚光镜密封环密封隔离，聚光镜上下磁轭的中轴线与电子束通道管的中轴线相同。聚光镜极靴组件包括聚光镜上极靴和聚光镜下极靴，均采用内部中空的圆柱体，聚光镜上下极靴通过极靴隔磁环装配成一体，与电子束通道管的中轴线相同；聚光镜极靴组件的水平中心线与电子束通道管的中心轴线垂直，且交点位置为聚光镜位置。聚光镜线圈组件为圆环形，包括聚光镜线圈和聚光镜骨架，通过线圈架安装在聚光镜极靴组件外部与聚光镜上下磁轭中间的中空部分。
[0012]过渡段模块采用内部中空的圆柱体，圆柱体的中轴线与电子束通道管的中轴线相同。
[0013]过渡段模块下端固连物镜模块，物镜模块包括物镜上模块和物镜下模块，物镜线圈组件和物镜密封环；物镜上模块呈倒“山”字型，物镜下模块采用内部中空的圆锥体。
[0014]物镜上模块和物镜下模块对扣固定放置，中空内部放置物镜线圈组件；物镜上模块和物镜下模块的轴对称中心与电子束通道管的中心轴相同，同时在轴对称中心上开有通道，以便电子束通过。
[0015]物镜线圈组件为圆环形，安放在物镜密封环上，物镜密封环通过螺钉与物镜上模块相连并固定，同时放置在物镜下模块上方；物镜上模块和物镜下模块在水平方向形成间隙，间隙的中心位置与轴线的相交点是物镜位置；
[0016]物镜模块下端套接物镜光阑座，物镜光阑座内部安装可动光阑。
[0017]可动光阑模块有2个，分别为对称的左光阑调节模块和右光阑调节模块，左光阑调节模块包括左光阑的驱动部件、左光阑杆和左光阑片；右光阑调节模块包括右光阑的驱动部件、右光阑杆和右光阑片；
[0018]左光阑的驱动部件和右光阑的驱动部件分别安装在物镜光阑座的两侧，左光阑杆和右光阑杆分别连接左光阑的驱动部件和右光阑的驱动部件，左光阑杆和右光阑杆分别连接左光阑片和右光阑片，左光阑片和右光阑片对称相对设置；
[0019]物镜光阑座整体呈圆环形结构，物镜光阑座与下电子束通道管的下端采用螺纹连接，位于物镜下模块的下方，物镜光阑座的中心轴线与电子束通道管的中心轴线相同，物镜光阑座的圆环中心内部放置左光阑片和右光阑片，物镜光阑座侧面分别对称开有两个通孔，作为左光阑杆和右光阑杆左右移动的通道，左光阑片和右光阑片的末端中心位置分别对称开有V型缺口，两端对称的左光阑片和右光阑片相互叠加，形成小孔；左光阑的驱动部件和右光阑的驱动部件控制左光阑杆和右光阑杆分别左右移动，进而带动左光阑片和右光阑片左右移动，通过控制左光阑片和右光阑片的叠加区域，形成连续不同尺寸孔径的通光孔。当左光阑片和右光阑片完全重叠时，通光孔最小为O，当左光阑片和右光阑片完全拼接在一起形成的孔为最大通光孔。
[0020]靶工作时通过真空吸附在物镜光阑座的下方，表面上设有内凹，在内凹处镀上或溅射上一层重金属薄膜。
[0021]电子枪发射出的电子束经过聚光镜模块，在由聚光镜上下磁轭、聚光镜线圈组件和聚光镜上下极靴形成的磁场作用下，形成平行束；经过物镜模块时，通过调节可动光阑模块，选择可动光阑模块上合适的通光孔调节靶面电子束的入射角，改变靶平面处的束流大小和束斑尺寸；电子束经过物镜模块，物镜模块一方面通过工作距离和物镜线圈组件中电流的优化，获得高强度和亮度的X射线束，保证靶平面处大束流下微束斑；另一方面在聚光镜线圈电流不变时微调物镜线圈电流，找到靶平面处的电子清晰像，配合可移动光阑模块的通光孔变化快速完成束流的切换；电子束通过物镜光阑后轰击靶产生X射线。
[0022]本发明的优点在于:
[0023](I) 一种大束流电子束打靶微束斑X射线源的聚焦系统装置，物镜模块和聚光镜模块可独立调整各自的线圈组件激励电流。
[0024](2) 一种大束流电子束打靶微束斑