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传感器技术与应用|电子束选区熔化过程中基于背散射电子成像系统的优化

汉斯出版社

2023-08-29

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导读：

电子束选区熔化(Electron beam selective melting, EBSM)具有能量利用率高、真空环境无污染等优点，然而目前相关技术设备的成像清晰度和分辨率难以达到实际应用的需求。基于背散射电子成像原理，应用本课题组研制的EBSM过程中背散射电子成像系统，进行了背散射电子传感器极板个数及单极板面积的优化实验，确定了四极板大面积的背散射电子传感器。同时进行放大电路中滤波电容的优化实验，减小了滤波电容的容值，使高频扫描的成像形貌更清晰。解决了传统光学成像监测技术由强光、高温、金属蒸气造成的限制。最终得到的监测系统可以实现360 × 360 mm的大范围监测，1200 × 1200像素的高分辨率成像。

基本信息：

电子束选区熔化过程中基于背散射电子成像系统的优化

Optimization of an Imaging System Based on Backscattered Electrons in Electron Beam Selective Melting

作者：

黄俊媛, 王壮, 许海鹰*：中国航空制造技术研究院高能束流发生器实验室，北京；张贺栋, 石毅磊, 孔令其, 张伟*：北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京

关键词:

电子束选区熔化；背散射电子成像；系统优化；图像处理；在线监测

项目基金：

广东省重点研发计划(2018B090904004)

国家自然科学基金项目(51975036)

原文链接：

https://doi.org/10.12677/JSTA.2023.114041

内容简介：

在汉斯出版社《传感器技术与应用》期刊上，有论文基于背散射电子成像原理与背散射电子成像的在线监测系统，进行了背散射极板个数、单极板面积与滤波电容容值的优化，并实验得到优化后成形表面的背散射灰度图像，实现了清晰度明显提高的在线监测。最终确定为单极板面积0.09 m²的四极板对称布置背散射电子传感器，滤波电容为15 pF的优化系统。

对原有传感器极板进行改进，保持原有结构不变，使用 4 极板背散射电子传感器。增大传感器极板尺寸，使改进后的传感器极板采集面积增大为原来的两倍左右且正好能够完全“包裹”EBSM 设备成形平台表面，如图 7 所示。优化前，单极板面积大约为 0.03 m²，优化后单极板面积大约为 0.09 m²，增大了两倍。

优化前传感器极板得到的形貌图像整体偏暗，对比度小，细节丢失较多，优化后得到的图像细节明显，整体效果明显优于前者。由此可见，传感器极板面积对成像效果影响较大，传感器极板面积较小，对背散射电子信号的敏感度降低，生成的图像基本不能识别出表面纹理信息。大面积极板传感器对于背散射信号的采集能力较强，进而可以得到质量较高的图像。

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https://doi.org/10.12677/OJNS.2022.105101

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https://doi.org/10.12677/CSA.2022.127185

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https://doi.org/10.12677/MOS.2023.122105

所属期刊

-Journal of Sensor Technology and Application-

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