Рентгенотелевизионный измерительный микроскоп

 

РЕНТГЕНОТЕЛЕВИЗИОННЫЙ И3№- РИТЕЛЬНЫЙ МИКРОСКОП, содержащий обеспеченные полной радиационной защитой источник рентгеновского излучения, рабочую камеру с координатно-отсчетным устройством и манипулятором,передающую камеру с рентгеночувствительным телевизионным преобразователем, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности контроля скрытых дефектов в любых оптимально выбранных направлениях просвечивания, координатно-отсчетное устройство смонтировано на рабочей камере с помощью поворотной рамы, которая установлена на кольцевом подшипнике, ,а манипулятор установлен в подвижной плите координатно-отсчетного устройства.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

tlN

РЕСПУБЛИК

„Я0„„397068 др G 01 N 23/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ (21) 1644910/26-25 (22) 17.04.71 (46) 15.06.84. Бюп. Р 22 (72) Н.В. Рабодзей, Е.И. Любимов, M.Н. Надобников и А.А. Крохин (53) 621.386 (088.8) (54) (57) РЕНТГЕНОТЕЛЕВИЗИОННЫЙ ИЗИЕРИТЕЛЬНЫЙ МИКРОСКОП, содержащий о6еепеченные полной радиационной защитой источник рентгеновского излучения, рабочую камеру с координатно-отсчетным устройством и манипулятором, передающую камеру с рентгеночувствительным телевизионным преобразователем, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности контроля скрытых дефектов в любых оптимально выбранных направлениях просвечивания, координатно-отсчетное устройство смонтировано на рабочей камере с помощью поворотной рамы, которая установлена на кольцевом подшипнике, а манипулятор установлен в подвижной плите координатно-отсчетного устройства.

397068

45

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к рентгенотелевизионным микроскопам, предназначенным для линейных и угловых измерений внутри непрозрачных объектов.

Известны оптические устройства, в которых возможно изменение угла ( наклона оптического визирного канала относительно плоскости координатных перемещений измеряемого объекта путем совместного поворота оптического визирного микроскопа и осветителя с конденсором вокруг одной оси.

Однако рентгенотелевизионный микроскоп по такому принципу не может быть конструктивно реализован из-за громоздкости соответствующих узлов (источник рентгеновского излучения, передающая камера).

Известен рентгенотелевизионный микроскоп, в котором объект, закрепленный в патроне манипулятора, вращается вокруг нескольких взаимно перпендикулярных осей и может перемещаться вдоль этих осей.

Однако такая конструкция, обеспечивая требуемую ориентировку объекта относительно оси просвечивания, не позволяет перемещать и просматривать контролируемый объект, например, при его поступательном перемещении под заданным углом к оси просвечивания, так как ориентацион" ные повороты не связаны и не изменяют направлений поступательных перемещений.

Цель изобретения — обеспечение возможности заданной пространственной ориентировки контролируемых объектов и поступательного переме— щения объекта в плоскости заданной ориентировки.

Это достигается тем, что координатно-отсчетное устройство предлагаемого рентгенотелевизионного микроскопа выполнено с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной к оси просвечивания, а манипулятор закреплен так, что может поворачиваться вокруг оси, перпендикулярной к оси поворота всего координатно-отсчетного устройства.

Таким образом осуществлен переход от известной ранее регулировки ориентации объекта путем его поворотов в патроне манипулятора к регулируемым поворотам всей координатной системы и манипулятора. При этом появляется ряд новых технических преимуществ и воэможлостей, открывающих новые области применения рентгенотелевизионного микроскопа.

С помощью рентгенотелевизионного микроскопа можно осуществлять угло-вые измерения на большой площади плоского объекта путем изменения

его ориентации в пространстве, обнаруживать с высокой производительностью и эффективностью скрытые дефекты в печатных многослойных платах, производить контроль периодических линейных п„остранственных структур, например, спиралей ламп бегущей волны; в сочетании с известными устройствами для поворота просвечиваемого объекта вокруг собственной оси производить линейные и угловые измерения, а также дефектоскопию всей площади стенок цилиндрических полых объектов, имеющих внутреннюю периодическую структуру, дисков, содержащих элементы периодической структуры, например турбинных колес в зоне расположения лопаток.

При этом максимальную техническую эффективность, а также максимальную производительность обеспечивает именно сочетание устройств, позволяющих изменять в широких пределах ориентировку в пространстве линейных координатных перемещений просвечиваемого объекта, так что любой произвольно ориентированный ряд элементов линейной или плоскостной периодической структуры, распределенных внутри непрозрачных объектов, может быть выставлен под оптимальным углом к оси просвечивания и последовательно пропущен через зону просвечивания с сохранением на всей длине просмотра заданной оптимальной ориентировки.

Использование предлагаемого рентгенотелевизионного микроскопа позволяет, с одной стороны, значительно расширить диапазон областей применения такого рода приборов, обладающих, в отличие от оптических микроскопов, значи.тельно большей глубиной резкости, с другой стороны, предлагаемая конструкция позволяет обеспечить массовый высокопроизводительный контроль скрытых дефектов и нарушений геометрии в любых оптимально выбо

3 раиных направлениях просвечивания однотипных малогабаритных изделий, закрепленных в строго фиксированных положениях на плоских панелях, в отличие от радиографии (на пленку).

При этом в сомнительных случаях имеется возможность просмотра отдельных элементов под разными углами просвечивания. Такой контроль необходим, например, в массовом производстве полупроводниковых приборов, твердых и интегpaJIbHblx схем, катодных узлов электровакуумных приборов, которые можно контролировать в плоской герметичной таре.

Появляется возможность полной автоматизации контроля путем программного управления всей координатно-ориентационной системой и последовательного автоматического анализа изображений на основе известных принципов телевизионной автоматики.

На фиг.1 схематически изображен предлагаемый рентгенотелевизионный микроскоп; на фиг.2 — то же, общий вид в аксонометрии; на фиг.3 микроскоп в процессе контроля, для одного из случаев измерения.

Контролируемый объект 1, закрепленный в патроне 2 манипулятора 3, 30 располагают внутри рабочей камеры 4 на пути пучка 5 рентгеновских лучей, выходящего из источника 6 и направленного на мишень рентгеночувствительного преобразователя 7, размещен- ного в передающей камере 8. Кабелем 9 передающая камера соединена с телевизионным монитором 10, на экране 11 которого. наблюдают увеличенное изображение 12 внутреннеи

40 структуры объекта 1.

Координатно-отсчетное устройство микроскопа содержит подвижную стенку 13 рабочей камеры 4, перемещающуюся параллельно оси 14 просвечива- 4 ния в направляющих 15; подвижную плиту 16, которая перемещается перпендикулярно к направлению перемещения стенки 13; манипулятор 3, проходящий внутрь камеры 4 через цилиндрический поворотный сухарь 17, установленный на подвижной плите 16. Ианипулятор служит для закрепления объекта 1.

С помощью цилиндрического поворотного сухаря 17 манипулятор может пово- 55 рачиваться на заданные углы относительно оси 14 просвечивания. Все координатно-отсчетное устройство смон68 4 тировано на поворотной раме 1.8 и вращается на подшипниках 19 вокруг оси 20, перпендикулярной к оси 14 просвечивания

В зависимости от конструкции объекта 1. его ориентация по отношению к направлению пучка 5 рентгеновских лучей может быть различной.

В случае контроля геометрической точности изготовления периодических линейных пространственных структур, заключенных в непрозрачную оболочку, объект (фиг.1) устанавливают в рентгенотелевиэионном микроскопе на оси 14 просвечивания под таким углом к ней, что изображения последовательных элементов структуры образуют рисунок, состоящий из чередующихся полос и зазоров. Путем соответствующей ориентации структуры за счет плавного наклона оси 21 манипулятора 3, который вместе с цилиндрическим сухарем 17 ловорачивается относительно плиты 16,достигают такого положения, чтобы величина наблюдаемых на экране 11 монитора 10 изображений светлых промежутков была соизмерима с допусками на отклонения от периодичности контролируемой структуры. Эти отклонения выявляются с повышенной точкостью, что позволяет на основе непосредственного наблюдения на телевизионном экране 11 ширины и длины светлых промежутков между элементами контролируемой структуры без специальных измерений сделать заключение о точности изготовления и качестве детали. Угол наклона оси 21 мани»тулятора 3, который отсчитывается с помощью углового отсчетного устройства 22, состоящего, например, из угломерной шкалы и стрелки, служит мерой взаимозаменяемости и повторяемости периодических структур и является еще одним критерием качества их изготовления.

Если контролю подлежит объект, внутри которого имеются элементы 23 (фиг.2), расположенные в разних плоскостях и перекрывающие один другой, то ко»»трочь ведется следующим образом. Объект устанавливают в положение, когда элементы 23, расположенные в разных плоскостях, не перекрывают один другой. Это достигается общим поворотом координатноотсчетного устройства, угол поворота измеряют по отсчетному устройству 24.

5 39

Затем при движении плиты 16 по направляющим стенки 13 в направлении, показанном стрелками 25, осуществляют контроль объекта в плоскости расположения элементов 23. Контроль вдоль элементов 23 осуществляют при перемещении манипулятора 3 вдоль его оси 21.

Изменение ориентации объекта относительно оси просвечивания практически без линейных перемещений объекта вдоль оси просвечивания осуществляют поворотами манипулятора З

7068 6 (фиг.3) с помощью дуговой крышки 26, перемещающейся по дуговым направляющим 27 в подвижной плите 16. При этом манипулятор поворачивается вокруг оси, проходящей через центр дуговых направляющих 27 и пересекающей ось просвечивания 14. Это обеспечивает постоянство положения объекта íà определенном расстоянии от преобразова>0 теля 7 и исключает при поворотах дуговой крышки 26 необходимость дополнительных линейных перемещений объекта вдоль оси просвечивания.

3970б8

Техред И.Метелева Корректор А. Ференц

Редактор Л. Письман

Заказ 3981/2

Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 о