CN105516715A - X射线平面探测器的空间分辨率测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种X射线平面探测器的空间分辨率测量装置，该装置包括X射线发生装置、分辨率板、滤片和X射线平面探测器，分辨率板和X射线平面探测器之间设有针孔，X射线发生装置发出的中心光线依次穿过分辨率板的中心、滤片的中心、针孔、X射线平面探测器的感光面的中心。平移台I驱动分辨率板沿光路方向运动、平移台II驱动针孔沿光路方向运动，以调节针孔成像系统的放大倍数，使分辨率板成像到X射线平面探测器的感光面上，生成被测线对束。本发明的X射线平面探测器的空间分辨率测量装置提高了空间分辨率和测量准确度，降低了分辨率板制作难度，且不损伤X射线平面探测器的感光面。

Description

X射线平面探测器的空间分辨率测量装置
技术领域
本发明属于像质评价领域，具体涉及一种X射线平面探测器的空间分辨率测量装置。
背景技术
在等离子体诊断、无损检测、医学成像等方面的研究与应用中，人们广泛采用X射线平面探测器作为是X射线成像系统的记录介质。空间分辨率是评价X射线平面探测器成像性能最重要的指标之一。通常X射线平面探测器的空间分辨率测量装置包括：X射线源、分辨率板、滤片和X射线平面探测器，测量方式有两种，第一种方式是：分辨率板紧贴在X射线平面探测器感光面上，通过X射线源辐照分辨率板即可获得X射线平面探测器的空间分辨率。该方法可以准确测得空间分辨率，但是因分辨率板与感光面直接接触，容易造成X射线平面探测器的感光面永久性损伤，特别是当X射线平面探测器感光面施加高压时，极易发生打火放电；第二种方式是：所述的分辨率板远离X射线平面探测器感光面一定距离，该设置下分辨率板充当了成像元件，X射线平面探测器感光面上的空间频率与设置值必然出现偏差，导致X射线平面探测器的空间分辨率测量结果不准确。此外，通常X射线平面探测器的空间分辨率测量装置必须使用高线对密度的分辨率板，以获得X射线平面探测器的极限空间分辨率。然而，当分辨率板的线对密度值大于20Lp/mm时，线条和间距宽度仅小于25μm，难以制作。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种X射线平面探测器的空间分辨率测量装置。
一种X射线平面探测器的空间分辨率测量装置，包括X射线发生装置、分辨率板、滤片和X射线平面探测器，其特点是，分辨率板和X射线平面探测器之间设有针孔，X射线发生装置发出的中心光线依次穿过分辨率板的中心、滤片的中心、针孔、X射线平面探测器的感光面的中心。
所述的分辨率板通过杆架I固定在平移台I上，平移台I固定在腔体的下表面，平移台I沿光路方向直线运动；所述的滤片通过杆架Ⅱ固定在平移台II上，基板上开有圆形的针孔，基板通过杆架III固定在平移台II上，平移台II固定在腔体的下表面，平移台II沿光路方向直线运动；所述的腔体的一端与X射线发生装置连接，另一端与X射线平面探测器连接。
所述的X射线发生装置为X射线管、同步辐射装置、激光打靶装置、Z-pinch装置中的一种。
所述的X射线平面探测器的感光面为平面结构，X射线平面探测器为条纹相机、门控分幅相机、像增强器、闪烁体辐射探测器、ICCD、微光夜视仪中的一种。
所述的分辨率板由渐变线对密度的线对束或单一线对密度的线对束构成，线对密度值小于等于10.0Lp/mm，线条材料为钽、钨、金、铂、铅中的一种。
所述的滤片材料为铍、碳、镁、铝、钛、钒、铁、镍、铜、锌中的一种。
所述的基板材料为钽、钨、金、铂、铅中的一种。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.本发明的分辨率板、针孔、X射线平面探测器构成针孔成像系统，分辨率板作为“物”被针孔成像到X射线平面探测器的感光面上，生成的“像”具有线对束结构，因此分辨率板无需直接接触X射线平面探测器的感光面，不损伤X射线平面探测器的感光面；
2.由于X射线平面探测器的感光面上的“像”的线对密度等于分辨率板的线对密度除以针孔成像系统的放大倍数M，调节平移台I或平移台II，设置M小于1，即可利用低线对密度的分辨率板获得高线对密度的“像”，因此本发明无需使用高线对密度的分辨率板，降低了分辨率板制作难度；
3.通过调节平移台I、平移台II，改变针孔成像系统的放大倍数M，或者使用渐变线对密度的分辨率板，容易实现X射线平面探测器的感光面上的“像”的线对密度在0.5lp/mm~50lp/mm区间由小到大连续变化，拓展了线对密度的上限，可以准确判断X射线平面探测器恰好不能分辨的线对密度，提高了极限空间分辨率的测量准确度。
本发明的X射线平面探测器的空间分辨率测量装置提高了测量准确度，降低了分辨率板制作难度，且不损伤X射线平面探测器的感光面。
附图说明
图1为本发明的X射线平面探测器的空间分辨率测量装置的结构示意图；
图2为10.0Lp/mm分辨率板的示意图；
图3为扇形分辨率板的示意图；
图中，1.X射线管2.腔体3.分辨率板4.杆架Ⅰ5.平移台Ⅰ6.滤片7.杆架Ⅱ8.平移台Ⅱ9.基板10.杆架Ⅲ11.针孔12.阴极微带13.分幅变像管14.CCD相机15.中心光线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例具体说明本发明。
实施例1
图1为本发明的X射线平面探测器的空间分辨率测量装置的结构示意图，图2为10.0Lp/mm分辨率板的示意图。在图1~图2中，本发明的X射线平面探测器的空间分辨率测量装置，包括X射线管1、分辨率板3、滤片6和X射线分幅相机，X射线分幅相机由阴极微带12、分幅变像管13和CCD相机14构成，阴极微带12镀制在分幅变像管13的微通道板上，分幅变像管13与CCD相机14近贴耦合连接；分辨率板3和X射线分幅相机之间设有针孔11，X射线发生装置发出的中心光线15依次穿过分辨率板3的中心、滤片6的中心、针孔11、阴极微带12的中心；其连接关系是，分辨率板3通过杆架I4固定在平移台I5上，平移台I5固定在腔体2的下表面；滤片6通过杆架Ⅱ7固定在平移台II8上，基板9上开有孔径10μm的圆形针孔11，基板9通过杆架III10固定在平移台II8上，平移台II8固定在腔体16的下表面；腔体2的一端与X射线发生装置连接，另一端与X射线分幅变像管13连接。
平移台Ⅰ5、平移台Ⅱ8皆为电动平移台，以方便人在腔体2外操作，改变针孔11成像系统的放大倍数M。如图2所示，本实施例中分辨率板3的线对密度为10.0Lp/mm。初始设置放大倍数M=20，则阴极微带12上的“像”的线对密度为10.0Lp/mm÷20=0.5Lp/mm。继续驱动平移台，使针孔11成像系统的放大倍数M由大到小变化，当放大倍数M=0.4时，CCD相机9记录的线对束恰好不可分辨，则门控分幅相机的空间分辨率为10.0Lp/mm÷0.4=25.0Lp/mm。
滤片6为50μm厚的铍滤片，它能阻挡可见光并透过大部分的X射线，X射线能量为1.3keV时，透过率达到10%，X射线能量越高，透过率越高。基板9为50μm厚的钽基板，对于10keV以下的X射线，透过率小于0.035%，因此制作在基板9上的针孔11可实现高对比度成像。分辨率板3的线条由25μm厚的铅制作，对于10keV以下的X射线，透过率小于2.5%，因此可以提供高对比度的线对束。
实施例2
图1为本发明的X射线平面探测器的空间分辨率测量装置的结构示意图，图3为扇形分辨率板的示意图。除去分辨率板3不同于实施例1之外，X射线平面探测器的空间分辨率测量装置的其他结构均是相同的。如图3所示，本实施例中分辨率板3为扇形分辨率板，线对密度由1.0Lp/mm渐变至10.0LP/mm，标示了相应的刻度值。调节平移台Ⅰ5、平移台Ⅱ8，设置成像放大倍数M=0.2，CCD相机9记录的线对束在5.0Lp/mm刻度值时恰好不可分辨，则门控分幅相机的空间分辨率为5.0Lp/mm÷0.2=25.0Lp/mm。
可以理解，实施例2中分辨率板的线对密度为渐变值，因此其他渐变形式的分辨率板，如星形、等比数列和等差数列型，同样适用。
上述的滤片材料可更换为碳、镁、铝、钛、钒、铁、镍、铜、锌。
上述的基板材料可更换为钨、金、铂、铅。
上述的线条材料可更换为钽、钨、金、铂。
上述的实施例中的X射线平面探测器为门控分幅相机，其它感光面为平面结构的X射线平面探测器，如条纹相机、像增强器、闪烁体辐射探测器、ICCD和微光夜视仪，同样适用。
上述的实施例中的X射线发生装置为X射线管，其它能产生X射线的装置，如同步辐射装置、激光打靶装置、Z-pinch装置，同样适用。
以上实施例仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。有关技术领域的人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化、替换和变型，因此同等的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (7)

1.一种X射线平面探测器的空间分辨率测量装置，包括X射线发生装置、分辨率板(3)、滤片(6)和X射线平面探测器，其特征在于，分辨率板(3)和X射线平面探测器之间设有针孔(11)，X射线发生装置发出的中心光线(15)依次穿过分辨率板(3)的中心、滤片(6)的中心、针孔(11)、X射线平面探测器的感光面的中心。
2.根据权利要求1所述的X射线平面探测器的空间分辨率测量装置，所述的分辨率板(3)通过杆架I(4)固定在平移台I(5)上，平移台I(5)固定在腔体(2)的下表面，平移台I(5)沿光路方向直线运动；所述的滤片(6)通过杆架Ⅱ(7)固定在平移台II(8)上，基板(9)上开有圆形的针孔(11)，基板(9)通过杆架III(10)固定在平移台II(8)上，平移台II(8)固定在腔体(16)的下表面，平移台II(8)沿光路方向直线运动；所述的腔体(2)的一端与X射线发生装置连接，另一端与X射线平面探测器连接。
3.根据权利要求1所述的X射线平面探测器的空间分辨率测量装置，所述的X射线发生装置为X射线管、同步辐射装置、激光打靶装置、Z-pinch装置中的一种。
4.根据权利要求1所述的X射线平面探测器的空间分辨率测量装置，所述的X射线平面探测器的感光面为平面结构，X射线平面探测器为条纹相机、门控分幅相机、像增强器、闪烁体辐射探测器、ICCD、微光夜视仪中的一种。
5.根据权利要求1所述的X射线平面探测器的空间分辨率测量装置，所述的分辨率板(3)由渐变线对密度的线对束或单一线对密度的线对束构成，线对密度值小于等于10.0Lp/mm，线条材料为钽、钨、金、铂、铅中的一种。
6.根据权利要求1所述的X射线平面探测器的空间分辨率测量装置，所述的滤片(6)材料为铍、碳、镁、铝、钛、钒、铁、镍、铜、锌中的一种。
7.根据权利要求2所述的X射线平面探测器的空间分辨率测量装置，所述的基板(9)材料为钽、钨、金、铂、铅中的一种。
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