CN105628721A - 背反射结构数字化x射线晶体定向仪及其x射线探测器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种背反射结构数字化X射线晶体定向仪及其X射线探测器，所述X射线探测器包括闪烁屏、纤维光锥、感光元件、数字电路板、导热元件和射线准直器；所述闪烁屏上开设有自所述闪烁屏的前侧延伸至所述闪烁屏的后侧的中心通孔；纤维光锥连接于所述闪烁屏的后侧；感光元件连接于所述纤维光锥的后侧；所述感光元件的后端连接于所述数字电路板的前表面；导热元件连接于所述数字电路板的后表面，以为所述感光元件导热；所述射线准直器的后端连接于X光机的发射端，所述射线准直器的前端自所述中心通孔延伸至所述闪烁屏的前侧。本发明可显著提高取向分析精度与效率。

Description

背反射结构数字化X射线晶体定向仪及其X射线探测器

技术领域

本发明涉及X射线成像检测技术领域，具体涉及一种X射线探测器和具有该X射线探测器的背反射结构数字化X射线晶体定向仪。

背景技术

随着航空发动机推重比的提高，将导致涡轮进口温度进一步提高，高温高推重比增加了部件承受的热应力和机械应力，对涡轮部件材料的承温能力提出了苛刻的要求。单晶高温合金消除了晶界这一高温下的弱化因素，其承温能力明显提高，成为先进航空发动机涡轮部件的优选材料。目前几乎所有先进航空发动机都以采用了单晶高温合金为其特色。但是，随着先进单晶高温合金的高合金化以及涡轮部件结构的复杂化和大型化，凝固缺陷，尤其是取向偏离和小角度晶界已经逐渐成为影响单晶高温合金冶金质量和服役性能的主要因素。因此，对单晶高温合金的凝固缺陷进行定性和定量化检测已经成为相关科学研究和工业生产的必需流程，而对于提供试车和考核的单晶高温合金部件100％需要进行单晶晶体取向测定与晶粒缺陷(如小角晶界和杂晶)的检查。

国外在单晶高温合金部件的研制与生产中，通过专用的X射线衍射仪可以实现无损快速测量单晶高温合金的取向偏离角度，确保单晶高温合金部件在研制和服役过程中都具有高度的可靠性，并建立了相应的测试标准。但是，该设备在小角晶界角度的测试方面，还存在测试费时、自动化程度低、准确性不足等缺点。

基于上述背景，急需开发一种既能够进行取向偏离角度测试，又能进行小角晶界角度测试的晶体定向仪。

上述的晶体定向仪，需要用到X射线探测器，而现有的X射线探测器，在利用背反射进行晶体的取向偏离角度及小角晶界角度测试时，其信噪比低，不能提高上述测试的精度。

现有的X射线探测器尤其是大面积的X射线探测器价格昂贵，检测成本高，需要从国外高价采购。否则只能使用点探测器，检测效率低。

而使用传统的侧入射背反射衍射仪一般只能得到小于1/2数量的衍射斑点，其对称性较差，对于数据分析造成比较大的困难，而垂直入射背反射衍射技术得到的衍射斑点对称性好，再采用对比度高(暗噪声低)的探测器则可以得到清晰的衍射斑点。

因此，还需要开发一种能够用于晶体定向仪的对比度高的X射线探测器。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种X射线探测器，以提高对比度，得到清晰的衍射斑点。

本发明的另一目的，在于提供一种具有本发明X射线探测器的背反射结构数字化X射线晶体定向仪，既能够进行取向偏离角度测试，又能进行小角晶界角度测试，显著提高取向分析精度与效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种X射线探测器，所述X射线探测器包括闪烁屏、纤维光锥、感光元件、数字电路板、导热元件和射线准直器；闪烁屏，所述闪烁屏上开设有自所述闪烁屏的前侧延伸至所述闪烁屏的后侧的中心通孔；纤维光锥，连接于所述闪烁屏的后侧；感光元件，连接于所述纤维光锥的后侧；数字电路板，所述感光元件的后端连接于所述数字电路板的前表面；导热元件，连接于所述数字电路板的后表面，以为所述感光元件导热；以及射线准直器，所述射线准直器的后端连接于X光机的发射端，所述射线准直器的前端自所述中心通孔延伸至所述闪烁屏的前侧。

本发明的背反射结构数字化X射线晶体定向仪，具有本发明的X射线探测器。

本发明的有益效果在于，本发明的X射线探测器，在原有探测器的基础上实现劳厄(Laue)背反射衍射的测试，有效的替代了传统的胶片式劳厄成像仪，实现了劳厄背反射衍射的数字化；同时，本发明的X射线探测器，对比度高(暗噪声低)，可以得到清晰的衍射斑点。

本发明的背反射结构数字化X射线晶体定向仪，为可应用于单晶高温合金晶体取向和小角晶界检测的设备，并且是能够同时实现单晶高温合金单晶晶体取向和小角晶界测试的设备，可显著提高取向分析精度与效率。

进而，本发明的背反射结构数字化X射线晶体定向仪，利用可见光成像对被测样品进行定位和参数测量，在保证高精度测量的同时，可以直观的得到被测样品测试位置的图像信息。

附图说明

图1为本发明实施例的背反射结构数字化X射线晶体定向仪的示意图。

图2为本发明实施例的背反射结构数字化X射线晶体定向仪的样品台的示意图。

图3为本发明实施例的X射线探测器的示意图。

图4为本发明实施例的背反射结构数字化X射线晶体定向仪进行取向偏离角度测试的流程图。

图5为本发明实施例的背反射结构数字化X射线晶体定向仪进行小角晶界角度测试的流程图。

图6为本发明实施例的X射线探测器的闪烁体的针状阵列结构示意图。

附图标记说明如下：

1试验台

11机械支撑单元

12辐射屏蔽单元

13观察窗

14数据采集与控制单元

15指示灯

2X射线探测器

21闪烁屏

22纤维光锥

23感光元件

24导热元件

241半导体制冷器

242散热片

25数字电路板

26射线准直器

27X光机

28探测器平移台

3样品台

31样品载台

32旋转台

321第一旋转轴

33倾角台

331第二旋转轴

332凹台

333第一基板

334第一滑槽

34垂直平移台

341第一导轨

342第二基板

343第二滑槽

35水平平移台

351第二导轨

352第三基板

36水平激光准直器

37竖直激光准直器

38摄像头

39样品固定装置

具体实施方式

以下根据本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面介绍本发明实施例的背反射结构数字化X射线晶体定向仪：

本发明实施例的背反射结构数字化X射线晶体定向仪，是一种利用数字X射线对单晶高温合金的凝固缺陷进行定性和定量化检测的装置。本发明实施例的背反射结构数字化X射线晶体定向仪，具有本发明实施例的X射线探测器。

图1所示为本发明实施例的背反射结构数字化X射线晶体定向仪的示意图，如图1所示，本发明实施例的背反射结构数字化X射线晶体定向仪包括试验台1、X射线探测器2和样品台3。

其中，如图1所示，试验台1包括机械支撑单元11、辐射屏蔽单元12、观察窗13、数据采集与控制单元14和指示灯15等。其中，X射线探测器2和样品台3均设置在辐射屏蔽单元12内。

机械支撑单元11为整套晶体定向仪提供机械和稳定机构，包括为X射线探测器2提供高压发生器、真空系统、水冷系统以及为X射线探测器2和样品台3提供供电控制等关键部件，并在试验台1的前面板提供开关、报警以及关键数据和参数的控制和显示。

辐射屏蔽单元12对X射线进行防护，确保工作人员和实验室环境的辐射安全；观察窗13的作用在于在保证辐射安全的同时，为工作人员直观观察设备的运行状态提供方便；观察窗13还用来放入和取出试件，在开启观察窗13时，试验台1自动启动开机连锁防护，辐射屏蔽单元12内的X射线探测器自动停止工作。

数据采集与控制单元14主要通过电脑来完成，实现整个晶体定向仪的各测试过程中的参数条件、数据采集和分析的功能，数据采集与控制单元中还可包括遥控手柄，用于遥控样品台3中的样品载台31的三维运动(水平方向运动、垂直方向、变化倾角)和一维旋转功能。

指示灯15为上下分层的多层指示结构，用来指示测试过程中的不同状态。

而样品台3的具体结构如图2所示；样品台3包括样品载台31、旋转台32、倾角台33、垂直平移台34、水平平移台35、水平激光准直器36、竖直激光准直器37、摄像头38和试件固定装置39等。

本发明实施例的晶体定向仪，其样品台3包括由旋转台32、倾角台33、垂直平移台34、水平平移台35组成的自上而下的四层结构，可对被测样品进行水平位置调节、垂直位置调节、倾角调节和旋转调节的四维调节，通过四种调节方式中的至少一种调节方式，来对被测样品的姿态进行调节。

样品载台31设置在旋转台32上，旋转台32包括第一旋转轴321和第一驱动电机。在被测样品需要进行姿态调整时，首先可以对样品载台31进行旋转，样品载台31下方设置与样品载台31固定连接的第一旋转轴321，第一驱动电机带动第一旋转轴321旋转，从而带动样品载台31旋转，调整被测样品的姿态。

旋转台32的下方是倾角台33，倾角台33包括第二旋转轴331、凹台332、第一基板333、第一滑槽334和第二驱动电机。其中，凹台332设置于第一基板333的上表面，而第一滑槽334设置于第一基板333的下表面，第二旋转轴331穿设于凹台332的凹口上，上述第一驱动电机连接在第二旋转轴332上，第一旋转轴321可枢转的连接于第二旋转轴331，也就是说第一旋转轴321可在第二旋转轴331的带动下变换倾角，而在第二旋转轴331不旋转时，第一旋转轴321自身也可旋转。第二驱动电机连接在凹台332的一侧，第二驱动电机驱动第二旋转轴331旋转，从而带动旋转台32、样品载台31变化倾角。

倾角台33的下方是垂直平移台34，垂直平移台34包括第一导轨341、第二基板342、第二滑槽343和第三驱动电机。其中，第一导轨341设置于第二基板342的上表面，而第二滑槽343设置于第二基板342的下表面，驱动倾角台33在垂直方向运动的第三驱动电机固定连接在第二基板342上，倾角台33在第三驱动电机的带动下，通过第一滑槽334在第一导轨341上滑动，从而带动倾角台33、旋转台32及样品载台31调整在垂直方向上的位置。这里的垂直方向，与X射线探测器2的轴向方向一致。

垂直平移台34的下方是水平平移台35，水平平移台35包括第二导轨351、第三基板352和第四驱动电机。其中，第二导轨351设置于第三基板352的上表面，而第三基板352则在试验台1的辐射屏蔽单元12中固定，驱动垂直平移台34进行水平方向运动的第四驱动电机固定连接在第三基板352上，垂直平移台34在第四驱动电机的带动下，第二滑槽343在第二导轨351上滑动，从而带动垂直平移台34、倾角台33、旋转台32及样品载台31调整在水平方向上的位置。

除以上的四维调整以外，X射线探测器2在使用时，X光机27与X射线探测器2固定连接在一起形成装配体，并放置在探测器平移台28上，在探测器平移台28上可水平移动X光机27与X射线探测器2的装配体。

水平激光准直器36水平摆放，其所发射的激光与水平平移台35的平移方向相平行，竖直激光准直器37自下而上摆放，其所发射的激光的方向为竖直方向。

X光机27所产生的X射线经由穿过X射线探测器2的射线准直器26入射到被测样品上，并由水平激光准直器36和竖直激光准直器分别产生水平与竖直方向的激光，两束激光均与射线准直器26的轴线垂直相交，通过两束激光交叉组成的十字线实现在被测样品上的定位，并可由摄像头38对样品载台31进行观测。

如图3所示为本发明实施例的X射线探测器的示意图，本发明实施例的X射线探测器2，是一种平板探测器。

X射线探测器2包括闪烁屏21、纤维光锥22、感光元件23、导热元件24、数字电路板25和射线准直器26等。其中的纤维光锥22，又可称为光学纤维锥，简称光锥。

闪烁屏21，开设有自闪烁屏21的前侧延伸至闪烁屏21后侧的中心通孔；纤维光锥22，连接于闪烁屏22的后侧；感光元件23，连接于纤维光锥22的后侧；数字电路板25，可包括一竖直设置的数字电路板和一水平设置的数字电路板，感光元件23的后端连接于竖直设置的数字电路板25的前表面；导热元件24，则连接于数字电路板25的后表面，以为感光元件23导热；而射线准直器26的后端连接于X光机27的发射端，射线准直器26的前端自上述中心通孔延伸至闪烁屏21的前侧，并且，优选的是在闪烁屏21的前侧，伸出闪烁屏21一段距离。射线准直器26具有一定的厚度，因此射线准直器26具有不同的内孔直径径和外径，射线准直器26的中心是准直光阑细孔。这里所说的前与后，以X射线的射出方向为参照，X射线是自射线准直器26的后端经过射线准直器26的准直光阑细孔从射线准直器26的前端射出，照射向被测样品，经过被测样品反射后，射向闪烁屏21。

本实施例中，纤维光锥22和感光元件23均优选的为2×2阵列，射线准直器26从上述2×2阵列的几何中心穿过。组成2×2阵列的纤维光锥22在靠近上述2×2阵列的几何中心的角部，可以适当切削以让出射线准直器26穿过的空间。

其中，导热元件24包括半导体制冷器241和散热片242，半导体制冷器241设置于数字电路板25的后表面与散热片242之间，通过采用半导体制冷器241配合散热片242导热的方式，可降低CCD感光元件23的温度至零下20摄氏度以下，以降低噪声。

由X光机27产生的X射线从X射线探测器2的准直光阑细孔射入，照射在被测样品上，在满足布拉格公式的条件下，产生X射线衍射图像，然后对这些图像进行计算分析，可以了解被测样品的晶体内部结构。

射线准直器26采用单孔准直结构来实现，射线准直器26内孔直径经优化后使得X射线束斑在被测样品表面的直径小于0.8mm，外径在保证对X射线探测器2性能影响尽可能小的情况下进行优化。在背射劳厄法中，X射线穿过位于闪烁屏21中心的准直光阑细孔，照射在被测样品的晶体上，因此闪烁屏21所能接受的是从晶体背反射回来的部分衍射线。如果外径过小X射线会出现散射，外径过大则会有部分X射线直接被闪烁屏吸收，均会影响成像结果。

感光元件23，也即X射线成像传感器是本发明实施例的X射线探测器2的核心部件，本发明X射线探测器2是由CCD成像传感器采用2×2阵列拼接的方式实现，但并不局限是2×2阵列拼接的方式，也可以是4×4等其他规格的阵列拼接的方式。成像传感器的功能是将X射线转化为电子信号，且电子信号与相应位置的X射线强度成正比，从而实现对X射线在空间中二维平面分布的探测。

除X射线成像传感器之外，X射线探测器2还需要相应的电子电路和数据处理单元来完成成像所需的完整功能。

由于CCD成像传感器输出的电荷信号是模拟信号，需要经芯片外围电子电路做一定处理后由模数转换器(ADC)转化为数字信号。数据处理单元则负责实现对数字信号进行重新排列、存储、显示和图像处理等功能。其中的数据处理单元可以在X射线传感器2中单独设置，也可以利用数据采集与控制单元14中的数据处理单元进行数据处理。

X射线探测器2的整体工作过程如下：由X光机27产生的X射线在穿过被测物体后入射至X射线探测器2的闪烁屏21中，闪烁屏21吸收X射线并产生闪烁光，闪烁光的影像通过纤维光锥22被传导到CCD成像传感器23表面，CCD成像传感器23感光后输出一系列电荷信号，电子电路将这些电荷信号转化为数字信号并传送给计算机中的数据处理单元，得出测试所需的数据。

传统的X射线探测器多采用闪烁晶体作为探测材料，主要原因是闪烁晶体对射线的吸收强，量子效率高，但是射线所激发的闪烁光的传播方向为各向同性，导致探测器的空间分辨率不高。现有技术中，提高探测器空间分辨主要有两种方式。一种方法是减小闪烁晶体的厚度，然而闪烁晶体的加工难度大，难以将大面积的晶体厚度降到足够小以实现较高的空间分辨率。另一种方法是将闪烁体制成具有光纤结构的阵列，以此抑制闪烁光的横向扩散，采用机械加工的方法成本高昂且技术难度大，而空间分辨率受单块晶体尺寸(高于1mm)限制难以获得明显提升。

与传统的粉末状或者连续结构的闪烁体不同，如图6所示，本发明实施例的X射线探测器2，通过热蒸发沉积工艺制成的CsI闪烁屏21的晶体具备针状阵列结构，其单个针状晶体长度可达数百微米，而直径却不到10微米。这种分立式的微结构类似于光纤面板，能够有效抑制闪烁光的各项同性的发散，从而在不加大晶体厚度的同时提高成像的空间分辨率。

本发明实施例的X射线探测器，可进行的测试主要包括对于被测样品的晶体取向测试(或称取向偏离角度测试)和对被测样品的小角晶界两侧晶粒取向差测试两个方面。

如图4所示，为本发明实施例的背反射晶体定向仪进行晶体取向测试的流程示意图；被测样品的晶体取向或取向偏离角度测试流程如下：

步骤S101：X光机27预热，晶体定向仪进行系统自检。

步骤S102：调节X射线探测器2的位置，调整的目的是确保X射线探测器2的探测平面与被测样品的中心轴方向垂直；调整的方法是让X射线探测器2连同X光机27一起在探测器平移台28上平移。

步骤S103：通过样品固定装置39固定被测样品，并通过水平位置调节、垂直位置调节、倾角调节和旋转调节四种调节方式中的至少一种调节方式，调节被测样品的姿态，使被测样品的中心轴与X射线探测器2发出的X射线的方向重合；这里所说的被测样品的中心轴，也即参考轴，是被测样品的最大承载方向轴。需要指出的是，被测样品的中心轴与晶体的生长工艺有关，并不一定就是重力轴。

步骤S104：再通过水平方向调节和/或竖直方向调节，也即水平和/或竖直移动被测样品，并通过水平激光准直器36和竖直激光准直器37确定被测样品的一个测试位置。

步骤S105：启动摄像头38，并对被测样品进行摄像和拍照，通过水平激光准直器36和竖直激光准直器37在被测样品上的十字交叉线记录被测样品的测试位置。通过摄像头38进行摄像的好处是，在数据采集与控制单元14的电脑前控制测试的操作人员，可以清楚的了解到被测样品进行姿态调整的过程，而拍摄的照片则可使操作人员可以了解被测样品进行姿态调整的细节，综合上述视频和照片，操作人员可以确定被测样品的姿态是否已调整到位。

步骤S106：开启X光机27，在背反射模式下对测试样品进行测试，得到一个劳厄(Laue)斑点的图像；背反射模式是指X射线探测是在照射到被测样品后，反射到X射线探测器2的闪烁屏21而进行成像。

步骤S107：关闭X光机27。

步骤S108：通过图像识别技术，得到衍射图像中的劳厄斑点的坐标和强度信息，其中的强度信息也即亮度信息。

步骤S109：根据劳厄斑点信息进行分析，得到被测样品的三个晶轴[100]、[010]、[001]的方向。

步骤S110：根据上述分析得到的信息，计算出被测样品[001]取向与参考轴之间的夹角，即为取向偏离角度。其中，如果需要，对被测样品进行旋转操作，使被测样品的晶轴与X射线探测器2发出的X射线方向重合。

步骤S111：如果需要，这里所说的需要是指测试精度的要求，或者是测试委托方的测试要求，重新执行步骤S106至步骤S111，按照测试要求，对结果进行精细测试。

步骤S112：在符合测试精度要求后，得到测试结果，输出测试报告。

下面再介绍本发明实施例的背反射结构数字化X射线晶体定向仪进行小角晶界角度测试的过程，如图5所示为本发明实施例的晶体定向仪进行小角晶界两侧晶粒取向差测试的流程图。具体步骤如下所示：

步骤S201：移动被测样品至感兴趣的位置，这里所说的感兴趣的位置，是操作人员依照自己的经验，以肉眼的观察，来判断的被测样品上存在小角晶界角度的位置。

步骤S202：固定被测样品，并通过调节被测样品，使被测样品的中心轴，也即被测样品的参考轴，或最大承载方向轴，与X射线探测器2发出的X射线的方向重合。

步骤S203：通过水平方向调节和/或竖直方向调节，也即水平和/或竖直移动被测样品，并通过水平激光准直器36和竖直激光准直器37确定被测样品小角晶界一侧的第一个测试位置。

步骤S204：启动摄像头38，并对被测样品进行摄像和拍照，通过水平激光准直器36和竖直激光准直器37在被测样品上的十字交叉线记录被测样品的测试位置。

步骤S205：开启X光机27，在背反射模式下对测试样品进行测试，得到一个劳厄(Laue)斑点的图像。

步骤S206：关闭X光机27。

步骤S207：通过图像识别技术，得到衍射图像中的劳厄斑点的坐标和强度信息。

步骤S208：根据劳厄斑点信息进行分析，得到被测样品第一个测试位置的三个晶轴[100]、[010]、[001]的方向。

步骤S209：转换位置到晶界另一侧的第二个测试位置，重复上述步骤S203-步骤S208，得到被测样品第二个测试位置的三个晶轴[100]、[010]、[001]的方向。

步骤S210：根据两个晶粒的晶轴方向，计算两个晶粒之间的夹角，以得到小角晶界角度。

本发明实施例的晶体定向仪，为可应用于单晶高温合金晶体取向和小角晶界检测的设备，并且是能够同时实现单晶高温合金单晶晶体取向和小角晶界测试的设备。本发明利用可见光成像对测试样品进行定位和参数测量，在保证高精度测量的同时，可以直观的得到样品测试位置的图像信息。

X射线具有较强的穿透力，因此对仪器需要进行良好的防护设计以保障仪器操作和测试人员的安全。这就使得在X射线源开机过程中，需要减少工作人员的手动操作。在测试过程中，尤其是在小角晶界测试过程中，需要运动样品至不同的感兴趣位置和相邻的晶粒，同时也需要对样品、射线源和探测器的几何位置进行确定。这些都要求在测试过程中能够对射线的作用位置进行实时定位。

本发明利用可见光成像技术可以对样品进行实时观测，同时通过水平激光准直器36和竖直激光准直器37的二维的激光定位技术，可以确定X射线源在样品表面的作用位置，提高了测试的准确率。

本发明实施例的晶体定向仪，采用了垂直入射背反射设计，可以保障特种异形单晶的测试。本发明中的垂直入射背反射设计能够保证获得对称的衍射斑点，衍射斑点采集效率高，有利于后续的分析和处理。本发明实施例的晶体定向仪，尤其适用于异形结构的单晶晶体，其尺寸可以从几十毫米到几百毫米，而且随着单晶晶体尺寸和形状的变化，需要测试的位置也在不断的变化。本发明实施例的晶体定向仪，垂直入射背反射的结构设计，考虑到上述单晶结构、尺寸和形状等的变化，可以确保在测试过程中能够满足测试需求。对于一些特殊的测试位置，不会因为几何尺寸的影响而无法实现探测。

本发明实施例提供的用于单晶取向和小角晶界检测的背反射结构数字化X射线晶体定向仪，不同于传统分析方法检测时需采用破坏性方法，也不同于传统晶体定向仪不能进行小角晶界检测和实现取向检测的数字化，本发明的背反射结构数字化X射线晶体定向仪采用的是垂直入射背反射式晶体定向方式和数字化识别标定，不需要在分析试件，也即被测样品上切取被测样品，可以直接对分析试件进行无损检测分析，既避免了破坏被测样品和取样困难的问题，还能显著提高取向分析精度与效率。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离本发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在所附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为所附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种X射线探测器，其特征在于，所述X射线探测器包括：

闪烁屏，所述闪烁屏上开设有自所述闪烁屏的前侧延伸至所述闪烁屏的后侧的中心通孔；

纤维光锥，连接于所述闪烁屏的后侧；

感光元件，连接于所述纤维光锥的后侧；

数字电路板，所述感光元件的后端连接于所述数字电路板的前表面；

导热元件，连接于所述数字电路板的后表面，以为所述感光元件导热；射线准直器，所述射线准直器的后端连接于X光机的发射端，所述射线准直器的前端自所述中心通孔延伸至所述闪烁屏的前侧。

2.根据权利要求1所述的X射线探测器，其特征在于，所述纤维光锥和所述感光元件均为2×2阵列，所述射线准直器从所述2×2阵列的几何中心穿过。

3.根据权利要求2所述的X射线探测器，其特征在于，所述导热元件包括半导体制冷器和散热片，所述半导体制冷器设置于所述数字电路板的后表面与所述散热片之间，所述导热元件降低所述感光元件的温度以降低噪声。

4.根据权利要求1所述的X射线探测器，其特征在于，所述闪烁屏中的晶体为针状阵列结构，其中单个针状晶体长度大于100微米，直径小于10微米。

5.根据权利要求3所述的X射线探测器，所述射线准直器在所述闪烁屏的前侧伸出所述闪烁屏，所述射线准直器内孔直径优化为使得所述X射线束斑在被测样品表面的直径小于0.8mm。

6.一种背反射结构数字化X射线晶体定向仪，其特征在于，所述背反射结构数字化X射线晶体定向仪具有权利要求1-5任一所述的X射线探测器。

7.根据权利要求6所述的背反射结构数字化X射线晶体定向仪，其特征在于，所述背反射结构数字化X射线晶体定向仪还包括试验台与样品台；

所述试验台包括机械支撑单元、辐射屏蔽单元、观察窗和数据采集与控制单元；所述X射线探测器和所述样品台均设置在所述辐射屏蔽单元内；

所述样品台为自上而下包括旋转台、倾角台、垂直平移台和水平平移台的能够对承载被测样品的样品载台进行四维姿态调整的四层结构。

8.根据权利要求7所述的背反射结构数字化X射线晶体定向仪，其特征在于，所述样品载台设置在所述旋转台上，所述旋转台包括第一驱动电机和所述样品载台下方固定连接的第一旋转轴，所述第一驱动电机驱动所述第一旋转轴旋转，带动所述样品载台旋转；

所述旋转台下方的所述倾角台包括第二旋转轴、凹台、第一基板、第二驱动电机和第一滑槽，所述凹台设置于所述第一基板的上表面，所述第一滑槽设置于所述第一基板的下表面，所述第二旋转轴穿设于所述凹台的凹口上，所述第一旋转轴可枢转的连接于所述第二旋转轴，所述第二驱动电机驱动所述第二旋转轴旋转，带动所述旋转台变化倾角；

所述倾角台下方的所述垂直平移台包括第一导轨、第二基板、第二滑槽和第三驱动电机，所述第一导轨设置于所述第二基板的上表面，所述第二滑槽设置于所述第二基板的下表面，所述第三驱动电机固定连接在所述第二基板上，所述倾角台在所述第三驱动电机的带动下，通过所述第一滑槽在所述第一导轨上滑动，带动所述倾角台调整在垂直方向上的位置；

所述垂直平移台下方的所述水平平移台包括第二导轨、第三基板和第四驱动电机，所述第二导轨设置于所述第三基板的上表面，所述第三基板在所述辐射屏蔽单元中固定，所述第四驱动电机固定连接在第三基板上，所述垂直平移台在所述第四驱动电机的带动下，通过所述第二滑槽在所述第二导轨上滑动，带动所述垂直平移台调整在水平方向上的位置。

9.根据权利要求7所述的背反射结构数字化X射线晶体定向仪，其特征在于，所述样品台上还设置有水平激光准直器和竖直激光准直器，所述水平激光准直器与所述竖直激光准直器所发射的激光均与所述射线准直器的轴线垂直相交，通过两束激光交叉组成的十字线确定X射线在被测样品表面的作用位置。

10.根据权利要求8所述的背反射结构数字化X射线晶体定向仪，所述样品台上还设置有摄像头，以对固定在所述样品载台上的所述被测样品进行摄像和拍照。