CN105425269B - X射线能注量测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种X射线能注量测量装置，包括准直器、闪烁体、减光片、光电管；闪烁体嵌套于准直器中心，闪烁体一端朝向射线源，闪烁体的另一端通过一个减光片与光电管的光阴极相连；减光片外围设置有绝缘衬垫；光电管的信号输出端与数据采集系统相连。本发明适用于平均能量80‑120keV的脉冲射线能注量实验测量，解决了对高能量光子能注量进行测量的技术问题。本发明充分考虑了脉冲硬X射线的较强穿透性，利用高密度闪烁体结合光电管实现了射线的全吸收，满足了高能量光子的能注量测量要求。

Description

X射线能注量测量装置
技术领域
本发明涉及一种X射线能注量测量装置，具体涉及一种基于全吸收法原理、适用于平均能量80～120keV的脉冲硬X射线能注量测量装置。
背景技术
脉冲X射线能注量是X射线源设备的重要输出参数，其准确测量关乎整台设备的考核水平。由于硬X射线的穿透能力强，在物质中的射程长，所以要实现其能注量的实验测量难度很大。目前国际上一般采用理论计算的方法获得，即通过测量射线的能谱和剂量值，结合能注量和吸收剂量的关系折算得到。目前国内外对于能量低于50keV的光子能注量的实验测量有了一定的进展，但对于最高能量600keV、平均能量80-120keV的脉冲硬X射线能注量的实验测量尚没有很好的实现手段。
国内硬X射线源飞速发展，束流强度越来越强，光子能量越来越高，而现有的测量技术已经无法满足更高能量光子的能注量测量要求，该技术领域需要适用于更高能量光子能注量的测试方法和产品。所以，为了进一步发展X射线诊断技术，需要研制一台脉冲硬X射线能注量测量装置，以适应国内硬X射线源的发展，为设备的考核和评价提供技术手段和数据支持。
发明内容
本发明的目的是提供一种X射线能注量测量装置，解决了对高能量光子能注量进行测量的技术问题。
本发明的技术解决方案是：所提供的X射线能注量测量装置包括准直器、闪烁体、减光片、光电管；闪烁体嵌套于准直器中心，闪烁体一端朝向射线源，闪烁体的另一端通过一个减光片与光电管相连；减光片外围设置有绝缘衬垫；光电管的信号输出端与数据采集系统相连。该测量装置适用于测量平均能量80～120keV的脉冲硬X射线能注量。
上述光电管通过传输系统与数据采集系统相连；所述传输系统包括电缆座、同轴电缆和数据转接口，用于把光电管产生的电信号传输至数据采集系统。
上述光电管还通过配电电路与供电电源相连，供电电源为高压直流电源，用于给光电管供电。
上述准直器为圆筒状，所述闪烁体为圆柱状，准直器用于限制光的来源，并屏蔽从闪烁体侧面入射的光子，闪烁体用于把入射的脉冲硬X射线转化成荧光。
上述减光片为中性减光片，减光片的截面积大于闪烁体的截面积，减光片的作用是衰减由闪烁体产生的荧光。
上述绝缘衬垫的材质为有机玻璃，用于固定减光片和保持电绝缘。
本发明的优点在于：
(1)本发明充分考虑了脉冲硬X射线的较强穿透性，利用高密度闪烁体结合光电管实现了射线的全吸收，适用于平均能量80-120keV的脉冲射线能注量实验测量，满足了高能量光子的能注量测量要求。
(2)本发明提供的测量装置体积小、集成度高，达到了操作简单、针对性强、便携式强等有益效果。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的测量装置结构示意图；
图2为本发明实验测得的脉冲X射线能注量波形。
具体实施方式
参见图1，本发明较佳实施例的结构包括准直器、闪烁体、减光片、光电管；闪烁体嵌套于准直器中心，闪烁体一端朝向射线源，闪烁体的另一端通过一个减光片与光电管相连；减光片外围设置有绝缘衬垫；光电管的信号输出端与数据采集系统相连。光电管通过传输系统与数据采集系统相连；所述传输系统包括电缆座、同轴电缆和数据转接口，用于把光电管产生的电信号传输至数据采集系统。数据采集系统由数据接口、计算机和软件组成。
准直器可以由铜材料制作而成，呈圆柱筒状，准直器长度为20mm，筒壁厚30mm，经过模拟计算，该厚度的铜材料可以使待测射线衰减90％以上，以起到减弱从侧面入射的X射线，增加装置的信噪比。
闪烁体可选材料之一为硅酸镥闪烁体，呈圆柱体，底面直径16mm，与光电管的光阴极直径相同，厚度为20mm，与准直器的长度相同。闪烁体嵌套在准直器内部。其作用是将入射进来的X射线转换成荧光。
减光片可选材料之一为中性减光片。由于待测射线强度高，经闪烁体转换后的荧光强度也高，需要把强度降低以达到光电管的动态测量范围。案例中使用的是NDF12520型中性减光片，可以使入射的荧光强度减弱至1％。减光片的面积应稍大于闪烁体，避免漏光。
光电管可以由光阴极、阳极和匹配电路组成。本实施例使用的是中国电子科技集团生产的GD16型光电管，光阴极直径16mm，时间响应5ns，最大线性电流2A，其作用是将入射进来的荧光转换成电信号。光电管的尾部有2个接口，一个接口的作用是信号的引出，与信号传输系统保持电气连接，另一个接口与供电电源连接。
供电电源可选设备之一为ps350型高压直流电源，市电接入，输出为直流1500V，用于给光电管供电。
信号传输系统由BNC型电缆头和同轴电缆组成。用于将光电管产生的电信号传输至信号采集系统。
数据采集系统由示波器、计算机和软件组成，用于数据的采集、处理和能注量的求解。
本发明的工作原理是：当待测射线照射到装置上，首先经过准直器，被准直后的光束被闪烁体全吸收，激发出荧光，荧光经过减光片以后被衰减一定的倍数，透射的荧光被光电管的光阴极吸收，并通过光电效应产生光电子，光电子在外加电场的作用下，向光电管的阳极漂移并被收集，通过信号传输系统和数据采集系统获取脉冲信号，经过数据处理后输出能注量信息。
图2为能注量测量系统在硬X射线源设备实验中得到的典型波形，波形的横轴为时间，纵轴为电压，波形的半高宽为67ns，幅值为2.08V，系统负载为50Ω，光接收面积为2.01cm2，再结合探测器的灵敏度，计算得到该硬X射线源的能注量为36.7Mj/cm2。

Claims (8)

1.一种X射线能注量测量装置，其特征在于：包括准直器、闪烁体、减光片、光电管；
所述闪烁体嵌套于准直器中心，闪烁体一端朝向射线源，闪烁体的另一端通过一个减光片与光电管的光阴极相连；
所述减光片外围设置有绝缘衬垫；
所述光电管的信号输出端与数据采集系统相连。
2.根据权利要求1所述的X射线能注量测量装置，其特征在于：所述光电管通过传输系统与数据采集系统相连；所述传输系统包括电缆座、同轴电缆和数据转接口。
3.根据权利要求2所述的X射线能注量测量装置，其特征在于：所述光电管还通过配电电路与供电电源相连。
4.根据权利要求3所述的X射线能注量测量装置，其特征在于：所述准直器为圆筒状，所述闪烁体为圆柱状。
5.根据权利要求4所述的X射线能注量测量装置，其特征在于：所述减光片为中性减光片，减光片的截面积大于闪烁体的截面积。
6.根据权利要求5所述的X射线能注量测量装置，其特征在于：所述绝缘衬垫的材质为有机玻璃。
7.根据权利要求6所述的X射线能注量测量装置，其特征在于：所述闪烁体的材质为硅酸镥，长度为20mm，底面直径为16mm。
8.根据权利要求7所述的X射线能注量测量装置，其特征在于：所述准直器的材质为铜，长度为20mm，壁厚为30mm。
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