CN100578204C - 一种高千伏x射线点扫描成像系统用背散射探测器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于高千伏(300KeV～10MeV)X射线点扫描成像系统所使用的背散射探测器。本发明采用平截四棱锥体结构，由锥体底面、锥体顶面及其余四个锥面构成一密封壳体。所述锥体底面为X射线的入射窗，其外层为铝塑板(5)，内层为氟氯化钡屏(4)，所述锥体顶面及其余四个锥面的内表面上粘贴着透明的碘化铯闪烁晶体片(3)，在四个锥面和锥体顶面上分别固定安装有光电倍增管(2)。本发明利用锥体底面的氟氯化钡层(4)吸收掉低能量的X射线，利用锥体顶面及其余四个锥面的透明的碘化铯晶体片(3)充分吸收高能X射线，这种采用两种闪烁材料分层吸收X射线的复合式结构，大大的减少了余辉，提高了X射线吸收效率，提高了光的转换效率。

Description

一种高千伏X射线点扫描成像系统用背散射探测器

技术领域

本发明涉及一种社会公共安全检查设备，特别涉及一种高千伏X射线点扫描成像系统中的背散射探测器。

背景技术

目前公知的高千伏(300KeV～10MeV)X射线点扫描成像系统所使用的背散射探测器，均是采用闪烁材料将背散射X射线转换成可见光，可见光传输到光电倍增管的光电阴极上并打出光电子，光电子被打拿极放大成电信号输出。

若想提高X射线的背散探测灵敏度，背散射探测器必须有足够大的接收面积，这样就在一般点扫描成像系统的笔形束两侧配置了若干对背散射探测器，造成点扫描成像系统庞大、结构复杂，故障率高。

而为了提高X射线点扫描成像系统的性能指标，闪烁材料必须是低余辉、高X射线吸收效率和高光转换效率的，其发光光谱与光电倍增管光电阴极的光谱响应相匹配，并要求能够防潮。但在目前这种背散射探测器中一般均使用单一的闪烁材料，即粉屏类或透明晶体类。属粉屏类的，余辉低、光转换效率高，但是面密度低、射线的吸收效率也低；属透明晶体类的，光转换效率高、X射线吸收效率高、光谱匹配好，但是余辉大、容易受潮或者是价格极高，难以满足人们的要求。

发明内容

本发明克服现有技术的缺点，提供了一种结构合理、性能优良的高千伏(300KeV～10MeV)X射线点扫描成像系统用背散射探测器。

本发明采用平截四棱锥体结构，由锥体底面、锥体顶面及其余四个锥面构成一密封壳体。所述锥体底面为X射线的入射窗，其外层为铝塑板，内层为氟氯化钡屏，所述铝塑板又由外层的聚乙烯板和内层的铝箔构成。所述的锥体顶面及其余四个锥面为钢板彼此连接而成，在锥体顶面及其余四个锥面的内表面上用白色反射胶粘贴着涂有高效透明防潮胶的透明的碘化铯闪烁晶体片。所述四个锥面上分别固定安装有光电倍增管。所述平截四棱锥体的锥体底面、锥体顶面及其余四个锥面的接合部采用不透光的具有防潮功能的黑色硅橡胶进行粘接密封。

本发明采用合理的平截四棱锥体结构，增大了接收面积，提高了系统的灵敏度。同时利用锥体底面的氟氯化钡层吸收掉低能量的X射线，利用锥体顶面及其余四个锥面的透明的碘化铯晶体片充分吸收高能X射线，这种两种闪烁材料分层吸收X射线的复合闪烁结构，大大的减少了余辉，提高了X射线吸收效率、提高了光的转换效率，其适用于所有的高千伏(300KeV～10MeV)X射线点扫描成像系统中作背散射探测器使用，尤其适用于海关集装箱或大型货物车的X射线点扫描成像检查系统装置中作背散射探测器使用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的工作示意图。

图中：

1-钢板外壳，2-光电倍增管，3-碘化铯晶体片，4-氟氯化钡屏，5-铝塑板，6-背散射X射线，7-被检物，8-笔形X射线束，9-斩波轮，10-X射线源。

具体实施方式

现结合说明书附图对本发明的结构和工作原理做进一步说明：

本发明适用于高千伏(300KeV～10MeV)X射线点扫描成像系统。

如附图1所示，本发明采用平截四棱锥体结构，由锥体底面、锥体顶面及其余四个锥面构成一密封壳体。所述锥体底面为X射线的入射窗，其外层为铝塑板5，内层为氟氯化钡屏4，所述铝塑板5由2～5毫米厚度的聚乙烯板和0.02～0.04毫米厚度的铝箔组成；铝塑板5具有高X射线透过性，既对光线密封又对氟氯化钡屏4起支撑作用，此铝塑板5材料对40KeV和60KeV的X射线的透过率分别为93.4％和94.4％，这样就可以让背散射X射线6充分地透过。在铝塑板5的内表面上粘贴有面密度为每平方厘米0.15～0.20克的低余辉、高光转换效率的粉状氟氯化钡屏4。由于考虑其光线输出问题，氟氯化钡屏4不可能制作的很厚，经试验比较，对450KeV的X射线源，作为背散射荧光屏其最佳面密度为每平方厘米0.15～0.20克。氟氯化钡屏4被粘贴在铝塑板5的内表面上，其对40KeV的X射线的吸收效率为93％，透过率为6％。因此能量低于40KeV的X射线能透过氟氯化钡屏4而入射到锥体顶面及其余四个锥面上的碘化铯晶体片3上的就微乎其微了。

所述的锥体顶面及其余四个锥面为钢板外壳1彼此连接而成，在锥体顶面及其余四个锥面的内表面上用白色反射胶粘贴着涂有高效透明的防潮胶的透明的碘化铯晶体片3。透明的碘化铯晶体片3的X射线吸收效率高，相对光输出高，价格相对便宜，且其材料厚度可以根据需要进行选择加工。但是碘化铯晶体片3的余辉一般来说偏大，根据闪烁体的余辉与闪烁体接受的吸收剂量率和吸收剂量有关这一规律，由于碘化铯晶体片3的等效原子序数较高(为54.18)，对较低能量的X射线的吸收系数也必然较大。如果入射X射线的低能成份较丰富，并直接照射到碘化铯晶体片3上，必然在碘化铯晶体片3的入射表面层内发生大吸收剂量率和大吸收剂量，从而造成有大余辉的结果。但采用上述的两种闪烁材料分层吸收X射线复合闪烁的结构后，使低能量X射线都尽量被第一层的氟氯化钡屏4吸收，这样第二层的碘化铯晶体片3的余辉就可以大大的减少了。为了防止碘化铯晶体片3的潮解，在透明的碘化铯晶体片3的光输出表面上涂敷一层高效透明的防潮胶。经过如此构成高千伏X射线背散射探测器，具有高X射线吸收效率、高光转换效率、低余辉、价格便宜、易于加工并防潮等优良的性能。

所述四个锥面及锥体顶面上分别固定安装有2～5个光电倍增管2。每个光电倍增管2伸入钢板外壳1内的深度L为40～50毫米——这是经过试验得到的最大光传输和接收效率的伸入深度。

所述平截四棱锥体的锥体底面、锥体顶面及其余四个锥面的接合部采用不透光的具有防潮功能的黑色硅橡胶进行粘接密封。

如附图2所示，本发明工作时，X射线源10为450KeV的X射线源，它发出的扇形X射线束被斩波轮9屏蔽成笔形X射线束8；当笔形X射线束8照射到被检物7上时，形成了发散的背散射X射线6；背散射X射线6透过铝塑板5和氟氯化钡屏4组合而成的X射线入射窗时，其低能成份大部分被氟氯化钡屏4吸收并转换为可见光，而穿透的高能成份入射到透明的碘化铯晶体片3上时，被碘化铯晶体片3充分吸收并转换为可见光；可见光传给光电倍增管2的光电阴极，在光电阴极上打出光电子，光电子被打拿极放大并输出电信号。

当斩波轮9围绕X射线源10旋转时，笔形X射线束8对被检物7在垂直方向形成飞点扫描，由于被检物7在不同的位置背散射X射线6的强度不同，所以本发明的信号也相应变化，从而形成一列信号输出。随着被检物7与X射线源10及本发明做水平方向的相对运动，就形成了一系列的信号及背散射图像输出。

Claims (7)

1.一种高千伏X射线点扫描成像系统用背散射探测器，包括光电倍增管(2)，其特征在于所述背散射探测器采用平截四棱锥体承载两种闪烁材料分层复合式结构，由锥体底面、锥体顶面及其余四个锥面构成一密封壳体；所述锥体底面外层为铝塑板(5)，内层为氟氯化钡屏(4)，所述铝塑板(5)由外层的聚乙烯板和内层的铝箔构成；所述的锥体顶面及其余四个锥面为钢板外壳(1)彼此连接而成，在锥体顶面及其余四个锥面的内表面上为透明的碘化铯晶体片(3)；所述四个锥面和锥体顶面上分别固定安装有光电倍增管(2)。

2.如权利要求1所述的一种高千伏X射线点扫描成像系统用背散射探测器，其特征在于碘化铯晶体片(3)表面上涂有透明防潮胶。

3.如权利要求1所述的一种高千伏X射线点扫描成像系统用背散射探测器，其特征在于碘化铯晶体片(3)用白色反射胶粘贴在锥体顶面及其余四个锥面的内表面上。

4.如权利要求1所述的一种高千伏X射线点扫描成像系统用背散射探测器，其特征在于所述平截四棱锥体的锥体底面、锥体顶面及其余四个锥面的接合部采用黑色硅橡胶进行粘接密封。

5.如权利要求1所述的一种高千伏X射线点扫描成像系统用背散射探测器，其特征在于所述的铝塑板(5)由2～5毫米厚度的聚乙烯板和0.02～0.04毫米厚度的铝箔组成。

6.如权利要求1所述的一种高千伏X射线点扫描成像系统用背散射探测器，其特征在于氟氯化钡屏(4)的面密度为每平方厘米0.15～0.20克。

7.如权利要求1所述的一种高千伏X射线点扫描成像系统用背散射探测器，其特征在于所述四个锥面及锥体顶面上分别固定安装有2～5个光电倍增管(2)，每个光电倍增管(2)伸入钢板外壳(1)内的深度L为40～50毫米。

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