X射線分層攝影的定位

　　探測器裝置和樣本定位系統(tǒng)集成于ESRF的光束線ID19處(圖片：PI, Fraunhofer EZRT, ESRF)

　　在一個聯(lián)合項目中，位于KIT(德國卡爾斯魯厄理工學院)的ANKA(安卡同步輻射光源)、位于薩爾布呂肯/德累斯頓的Fraunhofer IZFP(德國無損檢測方法研究所)和X-射線同步光源ESRF(位于法國格勒諾布爾的歐洲同步輻射中心)開發(fā)出了同步輻射X-射線分層攝影法，可在大型扁平對象上實現(xiàn)高分辨3D成像。例如，該方法已被用于檢查風力渦輪機或航空航天中的復合材料，以研究其在故障前、中、后期的內部結構。該儀器于2007年起在ESRF的光束線ID19處投入工作。通過相襯法，它還可以不利用吸收襯度對結構進行成功檢查。ANKA處新建立的IMAGE光束線可提供相同的分析方法。

X-射線儀器：對穩(wěn)定性和精度具有最高要求

　　X-射線分層攝影法中，樣本繞一條相對于光束方向傾斜的軸旋轉而被掃描。體數(shù)據(jù)可通過不同的投射而被重構。為此，樣本在X-射線光源和檢測器之間被定位。要求是在這個傾斜幾何結構中定位檢測器和樣本需實現(xiàn)最大的穩(wěn)定性和精度。光束參考測量后的樣本定位的重復精度在小于0.5微米時確定和測量。旋轉偏心量也小于0.5微米。這一點很重要，因為如此一來，不同投射角度才能具有相同的投射旋轉中心。低精度時，重構過程中可能出現(xiàn)偽影。

　　ESRF光束線ID19處的電腦同步輻射X射線分層攝影法的原理和布置(圖片：ESRF)

亞微米級精度的樣本定位

　　樣本相對于同步X-射線光束旋轉的角度應可調整，而樣本本身的橫向位置使得區(qū)域的選擇可隨意、安全、可重復。解決方案是在旋轉和傾斜平臺下方安裝一個六軸并聯(lián)運動SpaceFAB，將實際的樣本支架放置在其上方。SpaceFAB的主要特征是樞軸點可自由選擇、剛性高。線性行程為150毫米 × 150毫米 × 50毫米，位置分辨率為0.2微米，軸角度可實現(xiàn)±12.5度傾斜，其他方向為±5度。光學線性編碼器以及由步進電機和滾珠絲杠組合驅動的高精度機械元器件可確保精度。

10軸樣本定位器，相對于光束傾斜45度

　　在上方，一個360度轉臺可確保僅0.24微米的絕對平面度偏差。樣本相對于X-射線光束的角度可調整至45度，分辨率為0.001度。這種設計具有自鎖機架和小齒輪驅動，以在檢查中保持穩(wěn)定。實際的樣本支架是一個磁性支撐的極薄框架支架，柔性鉸鏈接頭和氣墊實現(xiàn)最佳平行度。兩個線性平臺在150毫米 × 150毫米的范圍內移動和對中樣板支架，但在操作中無接觸。