CN1014934B - 用于狭缝辐射照相设备的辐射剂量计 - Google Patents

Abstract

一种长方形电离辐射剂量计，包括一个由壳体包围的充气测量室，该壳体由两个形状大体相同的绝缘材料长方形框架所构成，两个框架密封地组装在一起。阳极丝设置在两框架之间的空隙平面上并由彼此相接触的框架部分所固定。至少一个框架设置有遍布框架整个长度的阴极并平行于阳极丝所处的平面。沿阴极边缘设置有保护电极，并隔一定的间隙包围着阴极。剂量计由电离辐射可穿透的材料制成，它特别适用于那类能沿狭缝长度任意调整局部缝宽的狭缝辐射照相设备。

Description

本发明涉及一种狭缝辐射照相用的设备，该设备包括：一个用于形成平面X射线束的光阑狭缝，用来以X射线束扫描物体的装置，可控制衰减元件，该元件能局部衰减辐射透射或穿过光阑狭缝，一个剂量计随时探测通过光阑狭缝辐射线束量，它包括一个长方形由壳体包围的充气测量室，测量室至少有两个侧壁是用电离辐射可穿透的材料制成并有一套电极，该设备还包括在扫描物体期间响应电极产生的控制信号而瞬时控制各衰减元件的装置，以及使剂量计随以X射线束扫描物体的装置同步移动的装置。

这样的剂量计由同步加速器辐射手册（卷1A，第323-328页，Ernst    Eckhard    Koch著，北荷兰出版公司出版，阿姆斯特丹、纽约、牛津，1983年）已公知。所说的公知剂量计的缺点是不适合用于狭缝辐射照相设备，因为该设备在进行辐射照相时，必须能随时测量和调节通过光阑狭缝每部分的辐射量。这样的狭缝辐射照相设备的一个例子记载在荷兰专利申请8400845，然而，其中没有使用上述类型的剂量计。这种公知的剂量计没有设计成能使待测辐射尽可能地衰减和尽可能地防止剂量计本身产生可见的X射线阴形图象。可是，后者在狭缝辐射照相设备中是极为重要的，这是因为穿过剂量计的辐射必须产生所需要的射线照片。公知的剂量计的外形和尺寸也不适合用于狭缝辐射照相设备。

因此，要求有一种适合用于狭缝辐射照相设备的电离辐射剂量计，尤其是X射线辐射剂量计。

本发明的目的是满足所说的要求。为此目的，根据本发明的这种剂量计其特征在于壳体是长方形，基本上是矩形的，隐于其内的测量室是长方形，基本上是矩形的腔。腔中设置有为数较多的平行阳极丝，这些丝基本上分布在测量室的整个长度上，并且基本上是横排在充气测量室的纵长方向上，壳体由形状基本相同的绝缘材料的两块长方形板构成，每块长方形板制成长方形框架，长方形板上有一个凹入的长方形槽，两个框架彼此以气密方式安装，阳极丝位于，框架之间的空隙平面上，并且由相互接触的框架表面部分所固定。

下面参照典型实施例的附图来详细说明本发明。

图1示出按照本发明的剂量计一个实施例的剖面示意图;

图2示出图1中沿Ⅱ-Ⅱ线的剖视图;

图3概略地示出按照本发明的剂量计在狭缝辐射照相设备中如何应用;

图4示出按照本发明的剂量计的阴极元件的一个实施例;

图5概略地示出图4的一种变形的端视图。

在图1和图2中所示的剂量计包括一个长方形测量室1，该室有平行的长边2、2a、4、4a或3、3a、5、5a。当用在狭缝辐射照相设备时，测量室的长度至少要与平面X射线束的宽度相等。X射线束穿过狭缝光阑并在予定的辐射剂量测量位置呈扇形传播开。如果必须在狭缝光阑附近进行辐射剂量的测量，测量室的长度可以与光阑狭缝长度相同或稍微长些。在距光阑较远处进行辐射剂量的测量时，测量室要较长些。在X射线屏附近测量时，测量室的长度可以是，例如40至45cm。

测量室由一个长方形的壳体6构成，它由绝缘材料制成，例如玻璃或陶瓷材料。该壳体由两个基本上呈镜像对称的部分7、8组成，它们彼此紧密封接呈气密状态，例如用玻璃材料熔封或粘结。壳体每一部分基本上由一个绝缘材料的长方形板组成，为了形成一个长方形的框架，长方形板上有一个凹入的长方形槽并与测量室的尺寸大致相同。

正如在图1中所看到的，两个框架沿各自的长边最内侧都有一个相互面对着的凹槽，从而两个框架各自形成台阶部分9、10、11、12，它们是面对面的并沿长边延伸。所说的台阶部分的用途将在以后详细说明。

为数较多的平行细阳极丝13横排在框架7、8的纵长方向上并穿过测量室1，工作时，阳极丝加有固定电压。在一个实施例中，阳极丝可以是，例如镀金钨丝，丝间距为2.5mm，厚度为50μm。

把阳极丝设置成基本上分布在测量室的整个长度。阳极丝位于框架7和8之间的空隙平面上，并且由相互接触的框架表面部分所固定。

而且，阳极丝位于两个相互平行的平面阴极元件14、15之间的中心平面上，阴极元件安装在两个框架的台阶9、11和台阶10、12之上，这两个阴极元件是电气上彼此相连接的。然而，需要指出的是，原则上用一个阴极元件也是可以的。

阴极元件可由栅丝组成，而按照本发明的最佳实施例，阴极元件是由一个在面对阳极一侧附着有一层导电金属的片状绝缘载体构成，载体可由适合的可塑材料或其他适合的材料制成，如玻璃。

图4示出阴极元件14，15的最佳实施例，概略示出它们之间的相互关系以及它们与阳极丝13的关系。为清楚起见，略去了剂量计的框架。在图4示出的每个阴极元件依次包括一个薄片状载体，沿其边缘设置有接地的保护电极40和41，有效阴极44或45被保护电极所围绕，一狭窄空隙42或43把阴极和保护电极隔开。保护电极用来消除任何漏电流，以便使剂量计输出信号的信号/噪声比得到改善。

在图4所示的实施例中，保护电极在46处是不连续的，这是为了给阴极的连接部分47构成一个通道。如果必要的话，设置连续的保护电极可以使其进一步优化，但必须为阴极设置一个跨越保护电极的连接。为此目的，例如可以为阴极元件14设置一个连接部分并使其穿过载体上的一个开口，如图5中48所示那样。图5所示的通道 48是用于阴极元件14的。通道48或其它的阴极电气连接最好位于阳极丝区域之外侧。

在实施例中载体可由厚度约为80μm的玻璃膜构成，并分别熔接在台阶9、11或10、12上。用蒸镀法把一薄层金或银或其它良导电材料附着于载体之上。

至少测量室1的一个端头1a在纵长方向上伸出平面阴极和阳极丝区域之外，以便使阴极间的腔与那些位于背向阳极丝的阴极一侧的腔相连通。

测量室由窗口16、17气密封闭，窗口用不衰减或几乎不衰减X射线辐射的材料制成。在实施例中，例如窗口可以用厚度为0.5mm的玻璃膜制成。

出于强度的考虑，窗口最好做成曲面形。图1中窗口16、17做成稍凸形，不过，它也可做成从外面看是凹形的。如果剂量计内部压力至少在某段时间内大于外界压力，这种情况是可能有的，例如在航空运输过程中，这样，使用这种结构就能显示其优点。

如实施例所示，两个框架7、8分别各有一个外凸缘18或19（图1），它们在框架的纵长方向上沿框架间空隙平面伸出。狭窄的导电条20，例如银条设置在一个凸缘上，图中是凸缘18并与每根阳极丝13在一条线上，每根阳极丝的一端焊接在每一导电条上。有导电条的外凸缘18方便地构成一个连接器，以简单的方式把阳极丝的信号供给信号处理设备。

如果需要的话，可以用相同的方法在图1所示的框架8的外凸缘19上设置阳极丝的连接条。然而，这不是必须的。在实施例中外凸缘19被制成安装外凸缘，用这样的方法把剂量计固定在一个载体上 或类似的东西上。为此目的，外凸缘19设置有若干固定孔21，图中示出其中的一个。

图示的实施例的优点是两个框架7、8的形状完全相同，因此制造简单。

然而，作为一种替换外凸缘19可省略，如图2所示。外凸缘18可做得稍大些，如用虚线18′所标示的那样，并可备有固定孔。

图2所示的导管22是与测量室相连通的，并能连接真空泵去抽空测量室。然后测量室充入适合的气体，例如Ar和CH₄的混合气体，气压可以是一个大气压。

然后，导管用夹封封接。如果需要，另一个框架8也可安装这样的导管。

导管可以便利地作为阴极14和15或保护电极的电连接导体，图2中的23表示导管22与阴极15之间的电气连接。

关于测量室里的气体需进一步指出的是，在电离辐射作用下氩气在电极上产生输出信号，而为了消除所谓雪崩效应，可以加入甲烷气体作为抑制气体（抑制剂）。不过，最好选择阳极/阴极电压使得雪崩效应在一般情况下不发生，这样，甲烷气体就可省略。

因为对于电离辐射氩气是相对可穿透的，为了获得足够大的输出信号电流（约大于10^-10安），工作在所谓气体增殖区是必需的，由此可以获得放大了的信号，这取决于所选取的阳极/阴极电压，例如可以放大1000倍。如果剂量计构成部分调节电路，用以控制穿过狭缝辐射照相设备的狭缝光阑每部分的X射线辐射量，这就同时开辟了利用剂量计阳极/阴极电压调整属于狭缝光阑各部分的调节电路放大率的可能性。

图3描述了根据本发明的剂量计在狭缝辐射照相设备的几种可能应用。需要指出剂量计也能应用在其它场合。一般说来，特别适合用于在大范围区域内检测电离辐射强度的分布和变化。

如果关心的仅是测量区域内的电离辐射总剂量，可以把各阳极丝的信号加在一起或把各阳极丝连接在一起。

图3是狭缝辐射照相设备示意图，它有一个能用平面X射线束32辐照物体33的X射线源30，射线束通过狭缝光阑31按箭头34作扫描运动，为了形成X射线图象把X射线探测器35放置在物体后面。

假如仅仅想测定在一次或数次扫描运动中物体33所受到的X射线总剂量，则剂量计可以安装在狭缝光阑的附近或倚靠于它，如图中36所示。

可是，此时从剂量计输出的信号还不能用来对透过狭缝光阑的辐射量进行局部控制，以便获得经调整的辐射照片。为此目的，剂量计必须安装在物体33与X射线检测器35之间（如图中37的位置），并显然应与X射线束32的扫描保持同一轨迹。例如，剂量计可以安装在一个与狭缝光阑同步运动的悬臂38上。从一根阳极丝或相邻的几根阳极丝每次输出的信号提供关于通过相应扇形区的瞬时X射线束辐照强度的测量，从而也就提供了关于与所说的扇形区相对应的X射线照片部分亮度的测量。为了实现图象调整，可以用所说的输出信号来控制那些与狭缝光阑相应部分配合的衰减元件39。

为了防止在那些与狭缝光阑相近部分配合的剂量计（各组）阳极丝输出信号之间产生大的偏差，如果必要的话，可以把属于光阑各确定部分的每组阳极丝输出信号，或者，若光阑每部分对应一根阳极丝， 把每根阳极丝的输出信号与属于相邻的狭缝光阑部分的一根或多根阳极丝的输出信号合成，由此获得对相关光阑部分的控制信号。

按照本发明的剂量计的一个实施例可以有一个长40cm、包含160根阳极丝的测量室，假如举例来说，狭缝光阑有20个可控部分，这样每部分就对应于8根阳极丝。于是把所说的8根阳极丝的信号合并成一个对光阑相关部分进行控制的信号。此外，如上所述，属于相邻的光阑部分的一根或多根相邻阳极丝的输出信号也可以参与控制信号的组成。

依据所用的X射线检测器的类型，作为一种替换，可以根据穿过X射线检测器35的辐射来控制那些衰减元件。此时，剂量计可放在X射线检测器之后，如图中在40所示，并且也必须随X射线束的扫描而同步移动。

无论如何，按照本发明的剂量计都有一个优点，即它可用很小的厚度构成，约为10mm或更小。

尽管所用的阳极丝是很细的，但仍有这样的危险，即阳极丝可能导致X射线照片上出现细条状阴影。如果需要的话，使阳极丝延伸的方向与扫描方向呈稍斜的关系即可防止上述危险。这采用简单的方法就能做到，即把剂量计本身的安装与扫描方向呈稍斜的关系，或是阳极丝的设置与剂量计的中心线呈小角度关系。

必须指出，除上述以外的其它各种变形对于本技术领域的技术人员来说是显而易见的，这样的变形是完全包括在本发明范围之内的。

Claims (19)

1、一种用于狭缝辐射照相设备的电离辐射剂量计包括一个用于形成平面X射线束(32)的光阑狭缝(36)，用平面X射线束扫描物体(33)的装置，可控衰减元件(39)能局部衰减辐射透射或穿过光阑狭缝(36)，一个剂量计(37)随时探测通过光阑狭缝(36)的辐射线束(32)，它包含一个限定出一充气测量室(1)的长方形壳体，该壳体具有至少两个侧壁(7、8)是用电离辐射可穿透的材料制成，并有一套电极(13、14、15)，该设备还包括在扫描物体期间响应电极(13、14、15)产生的控制信号而瞬时控制各衰减元件的装置，以及使剂量计(37)随用X射线束(32)扫描物体的装置同步移动的装置(38)，其特征在于，充气测量室(1)是长方形，基本上是隐于壳体内的矩形腔，腔内设置有为数较多的平行阳极丝(13)，这些丝基本上分布在测量室(1)的整个长度上，并基本上是横排在测量室的纵长方向上，壳体由两块绝缘材料的长方形板(7、8)构成，形状基本相同，每块长方形板形成一长方形框架，长方形板上有一个凹入的长方形槽，框架彼此以气密方式安装，阳极丝位于框架之间的空隙平面上，并且由相互接触的框架表面所固定。

2、根据权利要求1所述的剂量计，其特征在于每个阳极丝（13）产生一个代表电离辐射强度的信号，阳极丝（13）被分成许多组，用于将属于每组的阳极丝（13）的信号相加作为属于相关组并对应于各衰减元件（39）控制信号的装置。

3、根据权利要求2所述的剂量计，其特征是用于将属于一组阳极丝（13）信号与属于相邻组的一根或多根阳极丝信号相加作为该组的输出信号。

4、根据权利要求1所述的剂量计，其特征在于至少在一个框架上设置有上述的阴极元件（14、15），并平行于阳极丝所处的平面，该阴极元件基本上是一平面并遍布充气测量室的整个长度。

5、根据权利要求1所述的剂量计，其特征在于上述的每个框架沿其长边最内侧设置有台阶（9、10、11、12），该台阶与阳极丝所处平面平行并保持一小间距，每个框架的两个台阶支撑着一个平面阴极元件。

6、根据权利要求4或5所述的剂量计，其特征在于上述的每个阴极元件由一薄的绝缘载体组成，其表面上附着有金属层。

7、根据权利要求6所述的剂量计，其特征在于上述的每个阴极元件由玻璃膜组成，其表面用蒸镀法涂复贵金属。

8、根据权利要求5所述的剂量计，其特征在于用熔接的方法把上述的每个阴极元件固定在相应的框架的台阶上。

9、根据权利要求4、5、或8中任何一个所述的剂量计，其特征在于沿上述的每个平面阴极元件的边缘设置保护电极（40、41），并隔一定间隙围绕着有效的阴极，工作时保护电极接地。

10、根据权利要求1所述的剂量计，其特征在于用薄玻璃片（16、17）气密地封闭充气测量室，该玻璃片气密地安装在框架上彼此相距面对的表面上。

11、根据权利要求10所述的剂量计，其特征在于借助至少一个延伸到阴极元件之外的测量室端头（1a），使两个在玻璃片与毗邻的阴极元件之间的腔彼此相通，并与位于阴极元件之间的腔相通。

12、根据权利要求1所述的剂量计，其特征在于上述框架中至少有一个具有长方形的外凸缘（18、19），它沿框架的纵长方向设置，外凸缘的一个面与空隙平面相重合，在外凸缘的这个面上设置有平行导电条（20）并横排在纵长方向上，每根阳极丝分别焊接固定在一个导电条上。

13、根据权利要求12所述的剂量计，其特征在于上述的外凸缘制作成一个连接器。

14、根据权利要求1所述的剂量计，其特征在于上述两个框架沿其纵长方向都设置有长方形外凸缘，至少一个外凸缘的一面与空隙平面相重合，该面上安装有导电条并横排在纵长方向上，每根阳极丝分别焊接固定在一个导电条上，而另一个外凸缘配置有多个固定孔（21）。

15、根据权利要求14所述的剂量计，其特征在于上述安置导电条的外凸缘制作成一个连接器。

16、根据权利要求1所述又剂量计，其特征在于设置一个与充气测量室相通的导管，在壳体外面将其夹封封接，利用它实现阴极元件的电连接，并作为阴极元件的接线端。

17、根据权利要求1所述的剂量计，其特征在于上述阳极丝的设置与充气测量室纵长方向的垂直线呈略倾斜状。

18、根据权利要求1所述的剂量计，其特征在于上述充气测量室充入氩气，工作时所加的阳极/阴极电压应能使气体产生增殖。

19、根据权利要求18所述的剂量计，其特征在于向上述的氩气加入抑制气体。

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