[发明专利]一种用于微焦点X射线工业CT的载物夹具

说明书

本发明公开了一种用于微焦点X射线工业CT的载物夹具，包括承重支柱、多角度旋转载台、用于夹持大规格样品的样品夹持组件、以及用于放置微小样品的样品支撑组件；多角度旋转载台安装在承重支柱上，样品支撑组件安装在多角度旋转载台上；多角度旋转载台包括上载台、下载台、旋转轴和高度调节螺栓，上载台和下载台一侧通过旋转轴连接组成合页式结构，高度调节螺栓活动穿设在下载台另一侧并顶着上载台，通过旋转高度调节螺栓顶起或放下上载台；样品夹持组件安装在上载台上。本夹具可同时实现大规格样品和微小尺寸样品多角度检测，可防止样品在旋转过程中发生晃动；可减少更换样品时的装夹时间，适应多角度检测要求，提升检测效率和检测质量。

技术领域

本发明涉及锂电池无损检测技术领领域，尤其涉及一种用于微焦点X射线工业CT的载物夹具。

背景技术

锂电池广泛应用于电动汽车、储能系统、手机、笔记本电脑、电动工具等领域，为了满足市场日益增长需求，企业加大了对高能量密度高功率电池研发力度，与此同时，也增加了电池安全隐患。一些电池内部小微结构缺陷，比如气孔、夹杂、极片裂纹等，在产品生产及检测并未被发现，在锂电池被使用一段时间后，这些细微缺陷逐渐扩大化，最终上升为影响电池性能及安全性主要因素。比如：焊接不牢固，造成电池经过一段时间机械振动后，接触电阻陡然变大，以及电池封焊位置气孔数量多、体积大，造成电池使用一段时间后出现漏液。

微焦点X射线工业CT三维透视系统亦即微米级高分辨率X射线CT(ComputedTomography)技术，主要是通过扫描工件或零部件得到断层投影值，然后通过图像重构算法重建出断层图像。该系统工作原理是，被测样品19牢固置于样品载台(三抓卡盘)上，X射线发射管18和X射线接收器20分别置于被测样品19的前方和后方。系统工作时，发射管发出X射线束21，穿透样品，并最终到达X射线接收器20。测试过程载台及其上面的被测样品按设定时间频率水平旋转，在旋转过程样品应防止抖动，当样品完成360°旋转，试验结束，其工作原理如图1所示。由于X射线CT技术具有直观、准确、无损伤等特点，X射线CT技术逐渐被深入应用到锂电池测试与分析领域，其能够无损测量电池内部结构，透视电池壳盖焊接形貌，统计焊接气孔量、气孔体积大小及气孔分布，检查电池内部各零部件结构装配性等。

然而，随着人们对电池安全和可靠性提出更高的要求，对X射线CT空间分别能力提出更高要求，例如：要求能够检出电池壳盖焊缝中小至几个微米的气孔。微焦点X射线工业CT三维透视系统本身具备微米甚至亚微米的空间分辨能力，与此同时，它对样品大小形状及样品在载台上的装载角度也提出更为苛刻的要求。

首先，电池包含各种尺寸形状，如方形电池、圆柱电池、软包电池，电池零部件包含各种形状和材质密度不一的情况，如极耳、极柱、塑胶件、安全阀、铜箔、铝箔、正极片、负极片。形状各异样品增加装载难度，当样品装载不牢固时易引起样品测试过程抖动，形成运动伪影而影响CT图片清晰准确度。形状各异样品也容易引入干扰，比如想重点透视观察壳盖下方的极片形貌，并确认极片是否存在被激光焊烧伤的迹象，但X射线透射到壳盖下方的极片时，不可避免的引入铜极耳和铜极柱等高密度材料的干扰，使生成的CT图片产生金属伪影而不能完全表征目标极片是否存在烧伤迹象。

其次，一个合适的样品放置角度能够让强度均匀射线透过被检样品(或样品重点透视部位)，也能合理规避遮挡物对重点透视部位的干扰，降低伪影对CT成像质量的影响。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种用于微焦点X射线工业CT的载物夹具。