用于借助Ｘ射线检验对象的材料缺陷的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于检验对象（１）的材料缺陷的装置和方法。在此使用多发射极Ｘ射线源（８）、至少一个探测器（６）和用于控制所述多发射极Ｘ射线源的发射极（１２，１２′）的控制系统（１０）。按照至少一个有关检验的对象（１）的信息选择性地激活或控制各个发射极（１２，１２′）或发射极的一部分。本发明专利技术允许灵活和成本低的材料检验。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于借助X射线检验对象的材料缺陷的装置和方法。
技术介绍
在工业制造中在无损的原料和材料检验中采用所谓的X线检验方法。在此检验多种组件，这些组件例如包括电机、机器人组件、汽车部件和许多其它组件。在无损的X线检验中通常将样本或检验对象置于向外屏蔽X射线的外壳中并且在那里利用X射线照射。然后可以借助X射线分析夹杂物或缩孔、材料缺陷、内部的向外不可见的断裂和裂缝等。对对象的常规的X线拍摄提供对象的所谓的二维投影，该投影可以推断出X射线在穿透对象时的衰减或吸收。在二维投影图上识别的不规则性或波动，提供了关于对象的损伤和由此也关于材料缺陷的信息。单个的二维投影具有如下缺陷：就X射线的方向来说不能获得关于对象的信息，因为通过投影测量的参数是对于通过对象的路径所集成的参数。由此对于材料检验还采用断层造影方法，这些方法还允许在第三维上的一定的分辨率。例如在DE 19 955 937 A1中描述了一种基于计算机断层造影的用于材料检验的方法。在常规的计算机断层造影中X射线源围绕待检验的对象沿着所谓的轨迹转动，其中按照有规律的间隔进行X射线拍摄。由此获得从不同方向的多个投影，从这些投影可以利用数学方法构造出对象的三维图像。然而，用于材料检验的计算机断层造影具有一定的缺陷。这些缺陷中的一个是，常规的CT设备受到大小限制。此外，在特定种类的检验中，在定义的物理条件下检验对象，例如，在挤压或应力负荷的作用下。关于该检验，DE 10 2007001 928 A1提出，构造由具有用于导致检验的对象的负荷状态的装置的CT设备组成的集成的系统。显然，当对于特定的材料检验种类提供特殊制造时，计算机断层造影设备的本来就很高的成本进一步上升。因此，存在对用于材料的X检验如下的方法的需求，该方法是灵活的并且在需要时允许三维重建对象的区域。首先就常规的CT设备的高的成本来说，相应的设备是开销低的，并且不会带来检验的对象在大小方面的较大限制。US 6341153 B1在该方向上迈了一步。该文献利用了如下事实：非常有限数量的(即3个)X射线投影的一次拍摄就允许一次重建，该重建可以得到就所有三维来说关于对象的构造的结论。同样，也不必如常规的CT技术所作的那样，完全围绕检验的对象。取而代之，仅在有限的角度区域拍摄投影。这点允许该文献提供便携式X射线分析设备。然而值得期望的是，更有效并且开销更低地设计用于材料分析的X射线系统。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，改进利用X射线的材料检验。-->本专利技术通过一种用于借助X射线检验对象的材料缺陷的装置和方法解决上述技术问题。在此，术语“材料缺陷”包含了对象在形状和组成上的所有不规则性，特别是还有缩孔、断面收缩、裂缝等。本专利技术申请的中心思想是，对于材料检验使用多发射极X射线管或源。这样的X射线管包括多个发射极(例如在100个发射极的数量级，其中根据需要还可以设置明显更多，例如超过1000个发射极)，这些发射极通常借助纳米管形成。本专利技术还基于如下思路：多发射极X射线管在用于材料检验的应用中是非常灵活的。按照本专利技术，通过有针对性地控制X射线管的发射极，相对于具有常规的X射线管的系统可以达到功能上的卓越。在此，考虑到通过采用多发射极X射线管而得到的功能上的应用可能性，适配按照本专利技术的系统的结构特征。特别是可以以这种方式提供一种用于材料检验的系统，该系统利用纯静止的X射线源工作，而不会由此与常规的静止X射线系统的性质上的限制相关联。按照本专利技术的用于检验对象的材料缺陷的装置包括多发射极X射线源或管、至少一个探测器和一个用于控制多发射极X射线源的发射极的控制系统。该装置被构造为用于按照至少一个有关检验的对象的信息选择性地激活或控制各个发射极或发射极的一部分。多发射极X射线源具有如下优点：关于形状和大小几乎不存在限制。特别是可以相应于所预期的应用确定在其中设置了发射极的区域。对于材料检验有意义的是，为了尽可能好地充分利用探测器的测量面积选择X射线管的尺寸。例如如果探测器是行探测器，则在X射线管中可以沿着基本上相应于探测器的行长度的长度设置发射极。对于有关执行的材料检验的灵活性来说具有优势的是，可以预先给出不同的照射方向。该功能可以通过用于调整不同的照射方向而设置的准直器来实现。替换的实现方式在于，用于不同的照射方向的发射极的排列。在此，在确定照射方向时为了尽可能多的灵活性可以组合基于准直的措施和考虑到照射方向而选择的发射极排列。按照本专利技术的装置的一种扩展在于，设置多个探测器(例如行探测器)，这些探测器可以在没有X射线管的位置改变的情况下例如通过控制不同的发射极或/和确定不同的照射方向由X射线管照射。取代多个探测器还可以设置面探测器，其通过探测器面积的尺寸可以提供关于检验的对象的位置以及关于照射方向的变化可能性。本专利技术还包括一种用于借助X射线检验对象的材料缺陷的方法。按照该方法，为控制系统提供至少一个有关对象的信息，并且控制系统按照所述至少一个信息激活多发射极X射线源的至少一个发射极。借助多发射极X射线源的至少一个发射极并且借助探测器，进行用于识别材料缺陷的对象的X射线拍摄。该至少一个信息是有关对象的直径、形状、材料或位置的信息。对于多发射极X射线源的控制还可以引入多个这些信息。按照本
技术实现思路
的实施方式，根据至少一个信息确定在X射线管内部至少一个激活的发射极的位置或确定激活的发射极的数量。以这种方式可以根据检验要求来调节参数，诸如焦点或多个焦点的位置、射线的直径、射线强度。同样有意义的是，根据该至少一个信息确定至少一个激活的发射极的射线方向。如果提供对象的形状作为信息(例如作为CAD数据)，则可以这样选择照射方向，使-->得待穿透的体积保持尽可能小，以便能够通过探测器探测尽可能大的传输的射线剂量。按照本
技术实现思路
的一种实施方式，在检验期间可以根据检验信息改变或匹配用于对象的检验的至少一个控制信息。例如可以在材料检验期间获得关于对象的形状或组成的信息，并且用于优化照射参数(例如照射方向或角度)。在一种实施方式中，该方法可以包括在检验期间学习检验的对象的特征和相应调整对检验的控制。多发射极的采用开启了在静止的源(即不通过辐射器遍历轨迹)的情况下对于对象的区域借助X射线管从多个不同方向进行拍摄的可能性，方法是，对于所述拍摄确定不同的发射极和/或不同的射线准直。从多个拍摄中可以如在层析X射线照相组合(Tomosynthese)中那样产生对象区域的三维显示。通过同时控制X射线管的不同的发射极，可以同时(对于同一个对象或不同的对象)进行多个拍摄，从而可以更有效地进行材料检验。附图说明以下，在实施例的范围内借助附图详细解释本
技术实现思路
。其中，图1示出了利用X射线的常规的材料检验的示意图，图2示出了多发射极X射线管，图3示出了借助多发射极X射线管的材料检验的示意图，图4示出了图3的系统的侧视图，图5示出了用于多发射极X射线管的不同照射方向的准直装置，并且图6示出了用于多发射极X射线管的准直器和发射极排列，用于在不同方向上产生射线。具体实施方式图1示出了对象1的待检验的片段。在此例如是在车辆中消耗的金属组件。该组件在z方向上，即，在图平面方向(例如借助未示出的传送带)运动进入并且在此利用测试射线照射。在图1中示出的常本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检验对象（１）的材料缺陷的装置，包括：－多发射极Ｘ射线源（８），－至少一个探测器（６），－用于控制所述多发射极Ｘ射线源的发射极（１２，１２′）的控制系统（１０），其中，所述装置被构造为用于按照至少一个有关检验的对象（１）的信息，选择性地激活各个发射极（１２，１２′）或发射极的一部分。

【技术特征摘要】
DE 2009-9-9 102009040769.31.一种用于检验对象(1)的材料缺陷的装置，包括：-多发射极X射线源(8)，-至少一个探测器(6)，-用于控制所述多发射极X射线源的发射极(12，12′)的控制系统(10)，其中，所述装置被构造为用于按照至少一个有关检验的对象(1)的信息，选择性地激活各个发射极(12，12′)或发射极的一部分。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，为了尽可能好地充分利用所述探测器(6)的测量面积，选择X射线管(8)的尺寸。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述探测器(6)是行探测器，并且在所述X射线管(8)中沿着基本上相应于探测器的行长度的长度设置所述发射极(12，12′)。4.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，设置用于调整不同的照射方向的准直器(11，11′)。5.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在所述X射线管(8)内部设置用于在不同方向上照射的发射极(12，12′)。6.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，具有可以通过所述X射线源(8)照射的多个探测器(6，6′)。7.一种用于借助X射线检验对象(1)的材料缺陷的方法，在该方法中，-为控制系统(10)提供有关对象(1)的至少一个信息，-所述控制系统(10)按照所述至少一个信息激活多发射极X射线源(8)的至少一个发射极(12，12′)，并且-借助所述多发射极X射线源(8)的至少一个发...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹斯富尔斯特，马赛厄斯戈尔达默，马库斯科沃希克，于尔根斯蒂芬，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]