CN104122278B - X射线出射装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种X射线出射装置，X射线出射装置包括：X射线屏蔽装置，固定在第一光学平台上，包括：前挡板、后挡板、两侧面挡板、和支撑架，用于支撑前挡板、后挡板、两侧面挡板和上盖；X射线调整装置容置在X射线屏蔽装置内，包括：竖直升降调整台、水平前后调整台、角度调整平台、水平位移调整平台、X射线滤过装置；X射线滤过装置包括：固定部件、第一转盘、第二转盘；第一转盘和第二转盘转至工作位置时，工作位第一过滤片和工作位第二过滤片对准X射线出射孔，X射线管发射出的X射线通过X射线出射孔出射，通过工作位第一过滤片和工作位第二过滤片过滤。本发明X射线出射装置实现了方便和精确的X射线的出射调整。

Description

X射线出射装置

技术领域

本发明涉及一种X射线出射装置，尤其涉及一种可以调节X射线出射角度的装置。

背景技术

X射线标准辐射装置用于X射线辐射仪表的检定、校准与检测，以及工业无损检测等领域，但现有的设备不能实现对X射线主束轴方向的调整，或者调整过程复杂，很难实现X射线束主轴，限束光阑中心及辐射仪表定位装置(定位激光线)的同轴，尤其是在定位装置放置于较长导轨上行程可变情况下，更是不易实现，从而无法保证受检仪器设备探测器中心处于X射线光束中心，也无法确保其处于均匀辐射野中；同时，现有设备多为锁死式的，调整好射线束固定X射线光管后不宜拆卸，拆卸后很难复位，而且该方式在使用过程中因震动，碰撞等原因造成位置改变后也很难复位。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种X射线出射装置，从而实现方便和精确的X射线的出射调整。

为实现上述目的，本发明提供了一种X射线出射装置，所述X射线出射装置包括：

X射线屏蔽装置，固定在第一光学平台上，包括：

前挡板，由内侧第一铅板和外侧第一铝板粘接组成，屏蔽X射线管产生的X射线光子主束方向的漏射线，所述前挡板上具有X射线出射孔，出射 孔具有光阑；

后挡板，由内侧第二铅板和外侧第二铝板粘接组成，屏蔽射向所述后挡板的X射线光子；

两侧面挡板，由内侧第三铅板和外侧第三铝板粘接组成，通过螺丝与所述前挡板和后挡板连接，屏蔽射向所述两侧面挡板的X射线光子；

上盖，通过螺丝与所述前挡板、后挡板和两侧面挡板连接，屏蔽射向所述上盖的X射线光子；

支撑架，用于支撑所述前挡板、后挡板、两侧面挡板和上盖；

X射线调整装置，容置在所述X射线屏蔽装置内，包括：

竖直升降调整台，具有交叉的支撑臂和第一转轴，通过转动所述第一转轴改变所述支撑臂的交叉角度从而调节高度；

水平前后调整台，架设在所述竖直升降调整台上，具有第二转轴；

角度调整平台，穿设在所述第二转轴上，所述角度调整平台在所述第二转轴上沿与X射线光束平行方向平动；

水平位移调整平台，架设有所述X射线管，并滑设在所述角度调整平台上，沿所述X射线光束垂直方向平动；所述水平位移调整平台随所述角度调整平台转动和角动；

X射线滤过装置，置于所述X射线屏蔽装置的X射线出射孔前，所述X射线滤过装置包括：

固定部件，固定在所述第一光学平台上；

第一转盘，具有第一转动轴和第一过滤安装孔，利用所述第一转动轴与所述固定部件轴接，所述第一过滤安装孔内安装有第一镜筒，所述第一镜筒具有第一过滤片；

第二转盘，具有第二转动轴和第二过滤安装孔，利用所述第二转动轴与所述固定部件轴接，所述第二过滤安装孔内安装有第二镜筒，所述第二镜筒具有第二过滤片；

其中，所述第一转盘和第二转盘转至工作位置时，工作位第一过滤片和工作位第二过滤片对准所述X射线出射孔，所述X射线管发射出的X射线通过所述X射线出射孔出射，通过所述工作位第一过滤片和工作位第二过滤片过滤。

根据权利要求1所述的X射线出射装置，其特征在于，所述前挡板的第一铅板的厚度为屏蔽X射线管在最大管电压下的X射线光子的厚度；所述第一铅板的厚度大于所述第二铅板和第三铅板的厚度；所述两侧面挡板上具有高压线缆通入的圆孔。

根据权利要求1所述的X射线出射装置，其特征在于，所述角度调整平台包括：

圆盘，穿设在所述第二转轴上；

铰接结构，与所述圆盘相连接，所述圆盘与所述铰接结构相对转动；

第二光学平台，与所述铰接结构相连接，通过所述铰接结构动作，所述第二光学平台与所述圆盘俯仰转动。

进一步的，所述水平位移调整平台上利用光管固定卡箍卡接发射所述X射线的X射线光管。

进一步的，所述第一转盘和第二转盘的半径相同，所述第一过滤片和第二过滤片的半径相同。

进一步的，所述第一过滤安装孔在所述第一转盘上等圆周角排列，所述第二过滤安装孔在所述第二转盘上等圆周角排列。

进一步的，所述第一过滤片依次按照能量从低到高的顺利依次排列在所述第一转盘上，所述第二过滤片依次按照能量从低到高的顺利依次排列在所述第二转盘上。

进一步的，所述第一过滤片和第二过滤片的材质为金属，所述金属的材质为高纯度的铝、铜、锡或者铅。

进一步的，所述第一镜筒内的不同第一过滤片在照射束方向上应按照原 子序数减小的顺序排列；所述第二镜筒内的不同第二过滤片在照射束方向上应按照原子序数减小的顺序排列。

进一步的，所述X射线滤过装置还包括：第一控制电机，固定在所述固定部件上，并在上位计算机的控制下控制所述第一转盘转动；第二控制电机，固定在所述固定部件上，并在上位计算机的控制下控制所述第二转盘转动。

本发明X射线出射装置实现了方便和精确的X射线的出射调整。

附图说明

图1为本发明X射线出射装置的示意图；

图2为本发明X射线出射装置的俯视图；

图3A为本发明X射线出射装置的X射线屏蔽装置的主视图；

图3B为本发明X射线出射装置的X射线屏蔽装置的侧视图；

图3C为本发明X射线出射装置的X射线屏蔽装置的俯视图

图4A为本发明X射线出射装置的X射线调整装置的示意图；

图4B为本发明X射线出射装置的X射线调整装置的正视图；

图5为本发明X射线出射装置的X射线滤过装置的示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1和图2为本发明X射线出射装置的示意图和俯视图，如图所示，本发明X射线出射装置包括：X射线屏蔽装置1、X射线调整装置2和X射线滤过装置3。X射线管9架设在X射线滤过装置3上，X射线屏蔽装置1、X射线调整装置2和X射线滤过装置3都固定在第一光学平台8上，X射线调整装置2容置在X射线屏蔽装置1内。

图3A、图3B和图3C分别为本发明X射线出射装置的X射线屏蔽装置的主视图、侧视图和俯视图，如图所示，X射线屏蔽装置具体包括：前挡板11、 后挡板12、两侧面挡板13、上盖14和支撑架。

前挡板11由内侧第一铅板和外侧第一铝板粘接组成，屏蔽X射线管产生的X射线光子主束方向的漏射线；后挡板12由内侧第二铅板和外侧第二铝板粘接组成，屏蔽射向后挡板的X射线光子；两侧面挡板13由内侧第三铅板和外侧第三铝板粘接组成，通过螺丝与前挡板11和后挡板12连接，屏蔽射向两侧面挡板13的X射线光子；上盖14通过螺丝与前挡板11、后挡板12和两侧面挡板13连接，屏蔽射向上盖14的X射线光子；支撑架用于支撑前挡板11、后挡板12、两侧面挡板13和上盖14。

具体的，前挡板11位于X射线管发射的X射线光子的方向，因此位于前挡板11的内侧的第一铅板的厚度是最后的，而第一铅板的厚度由X射线管的最大管电压决定，保证第一铅板的厚度能够屏蔽最大管电压下的X射线光子，保证在X射线光子的方向不会泄漏光子。

后挡板12所要屏蔽的不是主束方向的漏射线，所以第二铅板的厚度可以做得比前挡板的第一铅板薄，由此也可以减轻整个X射线屏蔽装置的重量。

同样，两侧面挡板13所要屏蔽的也不是主束方向的漏射线，所以第三铅板的厚度也可以做得比前挡板的第一铅板薄，由此也可以减轻整个X射线屏蔽装置的重量。另外，为了能够通入高压线缆，在两侧面挡板13上开有圆孔130。

前挡板11、后挡板12、两侧面挡板13、上盖14一起构成密闭长方体装置，之间靠螺丝固定。而各个挡板和上盖需要由钢架结构来支撑，并且在支撑架上打孔，用于固定各个挡板。

所以，X射线屏蔽装置可以有效地保证为基准测量和能谱测量的实验最大限度的减小X射线散射成分。

图4A和图4B为本发明X射线出射装置的X射线调整装置的示意图和正视图，X射线调整装置包括竖直升降调整台21、水平前后调整台22、角度调整平台23、水平位移调整平台24。

竖直升降调整台21具有交叉的支撑臂210和第一转轴211，通过转动第一转轴211改变支撑臂210的交叉角度从而调节高度；水平前后调整台22架设在竖直升降调整台上21，具有第二转轴221；角度调整平台23穿设在第二转轴上221，角度调整平台23在第二转轴221上沿与X射线光束平行方向平动；水平位移调整平台24滑设在角度调整平台23，沿X射线光束垂直方向平动；水平位移调整平台24随角度调整平台23转动和角动。

具体的，竖直升降调整台21下部固定在承重的第一光学平台上，通过旋转第一转轴211带动丝杠，调整剪形支撑臂，可实现竖直方向(Z轴)升降运动。

水平前后调整台22通过第二转轴221使得丝杠旋转，旋转第二转轴221的把手可以带动丝杠上的位移块沿Y轴运动，位移块与角度调整平台23用螺母紧密固定。

角度调整平台23包括圆盘230、铰接结构31和第二光学平台232。圆盘230在下部，穿设在所述第二转轴221上，可调整与YZ面的夹角±5^o，调整好后可锁死。铰接结构231上部与第二光学平台232链接，下部与圆盘230链接，调整旋钮调节铰接结构231，实现第二光学平台232与水平前后调整台22俯仰角度的调节，可选的调节范围±3。

水平位移调整平台24顶部为内凹结构，可初步固定X射线光管25，使其只能水平方向轻微距离的移动和旋转，其顶面有螺纹空，使用螺母，配合两个光管固定卡箍26可将X射线光管牢固的固定板，为防止震动，减轻震动，防止松动等原因造成光管位置移动和旋转，卡箍26内衬具有良好的耐磨性、耐老化性的橡胶垫。底部固定在角度调整平台23，实现水平向左右位移调整。

X射线调整装置通过采用X射线光管五维调节的方式实现X射线辐射束主轴调整的功能，方便实现射线束与光阑、定位装置等的准直。

图5为本发明X射线出射装置的X射线滤过装置的示意图，如图所示，X射线滤过装置具体包括：固定部件33、第一转盘31和第二转盘32。

固定部件33固定在第一光学平台8上；第一转盘31具有第一转动轴310和第一过滤安装孔311，利用第一转动轴310与固定部件33轴接，第一过滤安装孔311内安装有第一镜筒312，第一镜筒312具有第一过滤片；第二转盘32具有第二转动轴320和第二过滤安装孔321，利用第二转动轴320与固定部件33轴接，第二过滤安装孔321内安装有第二镜筒322，第二镜筒322具有第二过滤片；再参见图1所示，第一转盘31和第二转盘32转至工作位置时，工作位第一过滤片和工作位第二过滤片对准X射线出射孔90，X射线管9发射出的X射线通过X射线出射孔90出射，通过工作位第一过滤片和工作位第二过滤片过滤。

具体的，第一过滤安装孔311在第一转盘31上等圆周角排列，第二过滤安装孔321在第二转盘32上等圆周角排列。第一转盘31和第二转盘32需具有相同的半径，由此保证两个转盘的过滤孔的数量和圆周角相同，以便于软件对两个转盘的旋转控制。第一转盘31和第二转盘32还可以具有等尺寸大小的第一过滤安装孔311和第二过滤安装孔321，以便于等尺寸的第一过滤片和第二过滤片的加工与安装。

第一过滤片和第二过滤片为金属片，材质为纯度不小于99.9％的铝、铜、锡或者铅，过滤片的厚度由所需的辐射质决定，过滤片通过垫圈卡在筒镜内，筒镜安装在转盘上。第一过滤片和第二过滤片的排布，一般根据治疗水平、诊断水平或者防护水平不同的辐射质，按照每个系列能量从低到高的顺利依次排列。第一镜筒内的不同第一过滤片在照射束方向上应按照原子序数减小的顺序排列；第二镜筒内的不同第二过滤片在照射束方向上应按照原子序数减小的顺序排列。

再如图所示，还包括第一控制电机34和第二控制电机35，第一控制电机35固定在固定部件36上，并在上位计算机的控制下控制第一转盘31转动；第二控制电机36固定在固定部件33上，并在上位计算机的控制下控制第二转盘32转动。

本发明X射线滤过装置的第一过滤片和第二过滤片可以快速安装和拆卸，并能够在试验中方便的使用不同的过滤片及其组合，使用一台千伏范围大的光机就可建立多个参考辐射质，比如ICRU治疗水平X射线规范，ISO窄谱，宽谱系列防护水平规范，IEC诊断RQR，RQA等系列。充分利用了实验室空间，X射线光机，监控系统，防护系统，导轨运动定位系统，测量系统等资源，很大的降低了实验室的投入和运行成本。

本发明X射线滤过装置的具体工作过程如下：

1、初步安装和固定

将测量好的附加第一过滤片和第二过滤片，按照每一系列能量从低到高的次序放入第一转盘和第二转盘的第一安装孔和第二安装孔上，零位为空。两个转盘的固定部件稍微错位并排固定于第一光学平台上，使两个转盘的工作位过滤孔能够一前一后对准，即过滤孔中心和射束中心同轴。打开控制箱，使过滤装置通讯正常，此时处于零位(过滤孔为空)。

2、工作

打开X射线管，转动第一过转盘到所需的工作位置。经过光阑限束的射线透过第一过滤片，形成固定形式的参考辐射束。

当需要利用第二转盘上的第二过滤片时，将第一转盘归零，按照第一过转的方法旋转第二转盘到所需的附件过滤处。

电控部分控制转动速度和转动角度，转化为电流信号发送给第一控制电机和第二控制电机，从而带动第一转盘和第二转盘，通过控制电流信号的时间，从而控制第一转盘和第二转盘的转动角度；每一过滤片的位置通过编码形式被记录此位置的圆周角，同时与控制软件设置相对应。

3、接收和观察

通过电离室或者能谱仪，探测和测量该辐射质下的电离电流或者能谱，分析测量结果和得出结论。

4、继续调节

完成此辐射束规范的测量时，通过软件转动第一转盘和第二转盘，切换到另一辐射质，同时调节此时光机辐射质下对应的管电压和电流。过滤转盘转动到位时，打开光机，稳定后进行测量。

X射线滤过装置的设计，很好的解决了辐射束规范多的问题，同时可将不同系列辐射质分类开来安放；通过电机控制，使实验和检定工作实现自动化，可以不用进入实验室手动而进行辐射质的切换，提高了工作效率和工作准确度。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种X射线出射装置，其特征在于，所述X射线出射装置包括：

X射线屏蔽装置，固定在第一光学平台上，包括：

前挡板，由内侧第一铅板和外侧第一铝板粘接组成，屏蔽X射线管产生的X射线光子主束方向的漏射线，所述前挡板上具有X射线出射孔，出射孔具有光阑；

后挡板，由内侧第二铅板和外侧第二铝板粘接组成，屏蔽射向所述后挡板的X射线光子；

两侧面挡板，由内侧第三铅板和外侧第三铝板粘接组成，通过螺丝与所述前挡板和后挡板连接，屏蔽射向所述两侧面挡板的X射线光子；

上盖，通过螺丝与所述前挡板、后挡板和两侧面挡板连接，屏蔽射向所述上盖的X射线光子；

支撑架，用于支撑所述前挡板、后挡板、两侧面挡板和上盖；

X射线调整装置，容置在所述X射线屏蔽装置内，包括：

竖直升降调整台，具有交叉的支撑臂和第一转轴，通过转动所述第一转轴改变所述支撑臂的交叉角度从而调节高度；

水平前后调整台，架设在所述竖直升降调整台上，具有第二转轴；

角度调整平台，穿设在所述第二转轴上，所述角度调整平台在所述第二转轴上沿与X射线光束平行方向平动；

水平位移调整平台，架设有所述X射线管，并滑设在所述角度调整平台上，沿所述X射线光束垂直方向平动；所述水平位移调整平台随所述角度调整平台转动和角动；

X射线滤过装置，置于所述X射线屏蔽装置的X射线出射孔前，所述X射线滤过装置包括：

固定部件，固定在所述第一光学平台上；

第一转盘，具有第一转动轴和第一过滤安装孔，利用所述第一转动轴与所述固定部件轴接，所述第一过滤安装孔内安装有第一镜筒，所述第一镜筒具有第一过滤片；

第二转盘，具有第二转动轴和第二过滤安装孔，利用所述第二转动轴与所述固定部件轴接，所述第二过滤安装孔内安装有第二镜筒，所述第二镜筒具有第二过滤片；

其中，所述第一转盘和第二转盘转至工作位置时，工作位第一过滤片和工作位第二过滤片对准所述X射线出射孔，所述X射线管发射出的X射线通过所述X射线出射孔出射，通过所述工作位第一过滤片和工作位第二过滤片过滤。

2.根据权利要求1所述的X射线出射装置，其特征在于，所述前挡板的第一铅板的厚度为屏蔽X射线管在最大管电压下的X射线光子的厚度；所述第一铅板的厚度大于所述第二铅板和第三铅板的厚度；所述两侧面挡板上具有高压线缆通入的圆孔。

3.根据权利要求1所述的X射线出射装置，其特征在于，所述角度调整平台包括：

圆盘，穿设在所述第二转轴上；

铰接结构，与所述圆盘相连接，所述圆盘与所述铰接结构相对转动；

第二光学平台，与所述铰接结构相连接，通过所述铰接结构动作，所述第二光学平台与所述圆盘俯仰转动。

4.根据权利要求1所述的X射线出射装置，其特征在于，所述水平位移调整平台上利用光管固定卡箍卡接发射所述X射线的X射线光管。

5.根据权利要求1所述的X射线出射装置，其特征在于，所述第一转盘和第二转盘的半径相同，所述第一过滤片和第二过滤片的半径相同。

6.根据权利要求1所述的X射线出射装置，其特征在于，所述第一过滤安装孔在所述第一转盘上等圆周角排列，所述第二过滤安装孔在所述第二转盘上等圆周角排列。

7.根据权利要求1所述的X射线出射装置，其特征在于，所述X射线滤过装置还包括：

第一控制电机，固定在所述固定部件上，并在上位计算机的控制下控制所述第一转盘转动；

第二控制电机，固定在所述固定部件上，并在上位计算机的控制下控制所述第二转盘转动。