[发明专利]具有实时原位检测功能的增材制造装置及方法

权利要求书

1.一种具有实时原位检测功能的增材制造装置，其特征在于，所述增材制造装置利用二次电子检测粉末床及成形件的表面形貌，进而监测成形过程及成形质量，其中，所述增材制造装置包括：

成形区域，所述成形区域位于成形真空室内部；

电子束发射聚焦扫描装置，所述电子束发射聚焦装置位于所述成形区域上方，利用电子束扫描成形区域，且扫描范围覆盖所述成形区域；

二次电子信号采集装置，所述二次电子信号采集装置用于采集电子束扫描成形区域时产生的二次电子信号；

控制器，所述控制器用于控制所述电子束发射聚集扫描装置对所述成形区域进行扫描处理，并控制所述二次电子信号采集装置采集电子束扫描过程中的二次电子信号和电子束偏转信号，并对所述信号进行数据处理生成图像、分析成形质量和进行工艺反馈控制；

其中，所述二次电子信号采集装置包括：

至少两个二次电子探测器，所述二次电子探测器位于所述成形真空室内部，侧置于所述成形区域的近距离处；

电流放大器，所述电流放大器的多个输入端分别连接所述至少两个二次电子探测器，将二次电流信号放大后输入AD采集卡；

AD采集卡，所述AD采集卡的多个采样通道均与所述电流放大器相连，且与所述控制器相连，所述AD采集卡的另外两路输入通道连接所述电子束发射聚焦扫描装置的偏转线圈，同步采集偏转线圈的驱动信号。

2.根据权利要求1所述的具有实时原位检测功能的增材制造装置，其特征在于，所述至少两个二次电子探测器位于成形区域四周，以不影响电子束对最大成形范围的扫描为准，且探测器部分或全部位于距离成形区域垂直高度小于扫描范围长度的区域。

3.根据权利要求2所述的具有实时原位检测功能的增材制造装置，其特征在于，所述至少两个二次电子探测器关于所述成形区域中心轴线圆周对称分布。

4.根据权利要求1所述的具有实时原位检测功能的增材制造装置，其特征在于，所述二次电子探测器为平整板材，且所述二次电子探测器的材质为导电材料。

5.一种具有实时原位检测功能的增材制造装置，其特征在于，所述增材制造装置利用二次电子和背散射电子检测粉末床及成形件的表面形貌，进而监测成形过程及成形质量，其中，所述增材制造装置包括：

成形区域，所述成形区域位于成形真空室内部；

电子束发射聚焦扫描装置，所述电子束发射聚焦装置位于所述成形区域上方，利用电子束扫描成形区域，且扫描范围覆盖所述成形区域；

复合电子信号采集装置，所述复合电子信号采集装置采集电子束扫描成形区域时产生的二次电子信号和背散射电子信号；

控制器，所述控制器用于控制所述电子束发射聚集扫描装置对所述成形区域进行扫描处理，并控制所述复合电子信号采集装置采集电子束扫描过程中的复合电子信号和电子束偏转信号，并对所述信号进行数据处理生成图像、分析成形质量和进行工艺反馈控制；

其中，所述复合电子信号采集装置包括：

至少一个二次电子探测器和至少一个背散射电子探测器，所述二次电子探测器位于所述成形真空室内部，位于成形区域四周，以不影响电子束对最大成形范围的扫描为准，且探测器部分或全部位于距离成形区域垂直高度小于扫描范围长度的区域；所述背散射电子探测器位于所述成形真空室内部、并位于所述成形区域正上方，且距离所述成形区域的垂直距离大于扫描范围的长度；

电流放大器，所述电流放大器的多个输入端分别连接所述至少一个二次电子探测器和所述至少一个背散射电子探测器，将二次电子信号和背散射电子信号放大后输入AD采集卡；

所述AD采集卡，所述AD采集卡的多个采样通道均与所述电流放大器相连，且与所述控制器相连，所述AD采集卡的另外两路输入通道连接所述电子束发射聚焦扫描装置的偏转线圈，同步采集偏转线圈的驱动信号。

6.根据权利要求5所述的具有实时原位检测功能的增材制造装置，其特征在于，所述二次电子探测器和背散射电子探测器为平整板材，且材质为导电材料。