CN106646585B - 准单能x射线标定平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种准单能X射线标定平台，包括防护箱、真空腔室和X射线谱仪，防护箱内设有X射线管，对应其射出窗口设置有荧光片，经荧光片激发形成的单能荧光X射线进入真空腔室，真空腔室的两个端壁上对称设置有第二通孔，两个第二通孔的位置均密封安装有隔窗，待标定物放置在真空腔室内，X射线谱仪安装在远离防护箱一端的第二通孔处。采用以上结构，比较容易获得单能状态的X射线，消除韧致辐射影响，单能荧光X射线约束后在发散对真空腔室的物体进行标定，减弱了X射线因远距离传播而衰减的影响程度，X射线谱仪紧贴真空腔室的隔窗进行测量，进一步有效提高所测源强的精度值，从而实现对物体进行精确标定，具有极大的科研应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及射线标定装置技术领域，具体涉及一种准单能X射线标定平台。
背景技术
实验室中，利用X射线源对X射线测量设备进行检测或标定是一项常规工作，通常使用的X射线源包括同位素放射源、X射线管、同步辐射等。然而，通常情况下，在实验室内不易获得放射源和同步辐射，则将X射线管作为实验室中能使用的最合适的X射线标定源。它通常由金属阳极和灯丝阴极组成，在负高压条件下，阴极产生的电子加速轰击阳极表面，会因能级跃迁和轫致辐射等物理过程产生X射线。
然而因为轫致辐射的存在，X射线管射出的X射线谱是连续谱。那么在需要单能X射线作为标定源的应用场合，轫致辐射则会影响测量精度。同时，对于标定过程来说，射线源的源强是必须监测的重要指标，由于X射线不易分束，必须使用一个合适的探测器对射线源发射强度进行监视。此外，较低能段的X射线在空气中的衰减较大，传统情况下因为X射线的衰减通常导致检测的源强度值不准确，从而对物体标定不准确。
发明内容
有鉴于此，为了能消除轫致辐射对测量精度的影响，同时减缓X射线的传播衰减，提高所测源强值的精度，使物体标定更准确，本发明提供了一种准单能X射线标定平台。
其技术方案如下：
一种准单能X射线标定平台，其关键在于，包括呈中空结构的防护箱、真空腔室和X射线谱仪，所述防护箱的一端设有第一通孔；
所述真空腔室呈密闭真空结构，该真空腔室的两个端壁上对称设置有第二通孔，所述真空腔室内壁上在两个所述第二通孔的位置密封安装有隔窗；
所述真空腔室的一端端壁紧贴防护箱设有第一通孔的外壁，且第二通孔与第一通孔同心正对设置；
所述X射线谱仪的测量管头伸入远离防护箱一端的第二通孔中，并紧贴对应的隔窗，所述测量管头与该第二通孔同心正对；
所述防护箱内设有X射线管，对应X射线管的出射窗口设有荧光片，从X射线管射出的X射线谱经荧光片处理后反射，通过第一通孔和第二通孔后进入真空腔室。
采用以上结构，X射线管产生射线通过荧光片可以轻易获得单能状态的荧光X射线，然后进入真空腔室，穿过放置在真空腔室的物体，而在真空腔室的另一端测得穿透后的单能荧光X射线值，实现对物体的标定，减弱X射线长距离传播衰减程度，并且提高了源强的测量精度，提高了标定质量。
作为优选：所述防护箱包括贴合在一起的内外两层，内层为铅板，外层为铁板。采用内外两层铅板和铁板组合结构，可以增加防护箱的辐射防护强度，同时相对减轻重量和制造成本。
作为优选：所述第一通孔处固定安装有准直铅孔，该准直铅孔包括一体成型的铅制直管道和铅制法兰盘；所述铅制直管道伸入第一通孔中，二者同心设置，且铅制直管道的长度大于第一通孔的长度；
所述铅制法兰盘上呈圆周阵列分布有安装孔，所述防护箱外端壁上对应位置设有螺孔，所述螺孔深度小于所述外层铁板的厚度，所述铅制法兰盘通过螺丝固设在防护箱的外壁上。
采用以上方案，可以将准直铅孔稳定的安装在第一通孔处，同时对从荧光片折射出的单能X射线进行约束，并且使通过准直铅孔射出的X射线沿铅孔的轴线进行发散性的传播，并且具有一定的发散角，能更全面的对物体进行标定。
作为优选：所述防护箱的外壁对应X射线管尾端的位置设有第三通孔，在该第三通孔外部设有铅制护罩，该铅制护罩的下方设有敞口。采用丝杆滑动机构，X射线管的线缆可以从第三通孔和敞口穿出，通过这种铅制的弯折迷宫型孔道设计，可以有效遮挡从通孔处的辐射，降低操作辐射危害。
作为优选：所述防护箱内竖直设有铝支架，所述X射线管可拆卸地安装在该铝支架上。采用以上方案，可以对X射线管夹持锁紧，保持其姿态稳定，并且减轻装置重量。
作为优选：所述X射线管的出射窗口朝下，在其正下方竖直设有荧光片支撑柱，该荧光片支撑柱上端具有与水平呈45°夹角的斜坡，所述荧光片放置在该斜坡上处于X射线管的出射窗口朝的正下方，且荧光片的中心高度与所述第一通孔的高度一致。
采用以上结构，因为荧光片的中线与第一通孔的中心高度一致，X射线管发射出的X射线经荧光片后产生的单能荧光X射线，可以绝大部分正对第一通孔射出，保证单能荧光X射线的量。
作为优选：所述真空腔室设有可拆卸密封安装的顶盖，所述顶盖上设有用于与真空泵和真空计连接的连接管。采用以上结构，方便将待标定物品放入真空腔室中，同时可以方便保持真空腔室的真空度，有效减弱X射线的传播衰减。
作为优选：所述真空腔室内设置有支撑调节平台，该支撑调节平台可在真空腔室内移动或锁紧。采用以上结构，方便放置待标定物，同时对标定物做位置细微调节，能充分受到单能荧光X射线的照射，提高标定精度。
为提高X射线管的密封强度，延长整个标定台的使用寿命，所述X射线管采用呈圆柱状的金属陶瓷管。
作为优选：所述真空腔室的内壁上设有两个环形凹槽，两个所述环形凹槽分别位于所述第二通孔的外侧，所述环形凹槽内嵌设有与其相适应的O型密封圈；所述隔窗为真空铍窗，该真空铍窗压实所述O型密封圈后通过螺丝固定在真空腔室的内壁上。采用以上结构，采用真空铍窗作为隔窗，能充分保证真空腔室的真空度，同时可以提高X射线的穿透度，降低X射线因隔窗而衰减的能量，提高测量精度。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
采用以上技术方案的准单能X射线标定平台，通过有效的结构获得单能状态的X射线，将单能的荧光X射线约束后对放置在真空腔室的物体进行标定，减弱了X射线因远距离传播而衰减的影响程度，X射线谱仪紧贴真空腔室的隔窗进行测量，可以进一步有效提高所测源强的精度值，从而实现对物体进行精确标定，具有极大的科研应用价值。
附图说明
图1为本发明一实施例结构示意图；
图2为图1所示实施例中防护箱的结构示意图；
图3为图1所示实施例中真空腔室的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
参考图1所示的准单能X射线标定平台，包括依次沿直线设置的防护箱1、真空腔室2和X射线谱仪3。
防护箱1呈长方体的中空结构，由外层的铁板和内层的铅板贴合制成，其上端盖子可以打开，防护箱1的前端壁上设有圆形的第一通孔11，后端壁上设有第三通孔12，防护箱1后端壁的外部对应第三通孔12的位置设有铅制护罩13，可以将第三通孔12完全遮挡住，在铅制护罩13的下部设有敞口14。
在第一通孔11位置同心安装有准直铅孔6，准直铅孔6包括铅制直管道60和铅制法兰盘61，铅制直管道60从外部伸入第一通孔11中，二者同心设置，在防护箱1内具有沿第一通孔轴线延伸的延伸段；防护箱1的外层铁板上对应铅制法兰盘61上的安装孔的位置设有螺孔，且螺孔的深度小于外层铁板的厚度，并用螺丝将铅制法兰盘61紧固，可以充分保证准直铅孔6的稳定性。
防护箱1内底壁上竖直设有铝支架15，铝支架15上设有夹持锁紧装置，其上端夹持有X射线管4，本实施例中，X射线管4采用中金属陶瓷管，可以有效增加其密封材质强度，保证整个装置的使用寿命。X射线管4尾端的线缆41从第三通孔12处穿出，然后再从护罩13下方敞口14处穿出与外部设备连接，可以有效减弱线缆41穿出处的放射源辐射，降低辐射危害，提高安全性。
X射线管4的出射窗口竖直朝下，在其正下方设有一个荧光片支撑柱7，荧光片支撑柱7的顶端具有一个与防护箱1底壁呈45°夹角的斜坡，且斜坡的正面朝向第一通孔11，在斜坡上放置有荧光片5，荧光片5为可替换的荧光片，可以根据需要进行更换，荧光片5处于X射线管4的出射窗口正下方，荧光片5的中心高度与准直铅孔6的中心高度保持一致，这样既可保证从X射线管4出来的X射线经荧光片5激发后消除了韧致辐射的影响，而形成单能的荧光X射线，绝大部分向前能进入准直铅孔6中，被约束前行。
真空腔室2为密封具有一定真空度的长方体中空结构箱体，为减轻重量，可采用铝材料焊接而成，顶盖23采用可拆卸的密封安装结构，顶盖23与端壁和侧壁接触地方采用橡胶圈进行密封，并采用螺钉进行固定，顶盖23上设有把手231，可以方便将顶盖23取放，顶盖23上还是设有连接管24，并与真空腔室2的内部连通，可以用来与真空泵和真空计连接，连接管24内具有盲板密封结构，当盲板关闭之后，则真空腔室2就形成一个密封的腔体结构。
真空腔室2的两端端壁上对称的设有两个圆形的第二通孔21，分别贯穿两个端壁，两个端壁内侧在第二通孔21的位置均设有环形的凹槽，环形凹槽位于第二通孔21的外侧，在每个环形凹槽内均嵌设有与其相适应的O型密封圈，真空腔室2内部的两端端壁上还设有隔窗22，隔窗22可以保证真空腔室2的真空密封度，同时还可以让荧光X射线能较容易穿过，衰减较少，本实施例中隔窗22采用焊接成圆形的真空铍窗，可以大大减少X射线穿过时的衰减量，真空铍窗压实紧贴O型密封圈将其压实后通过螺丝固定在真空腔室2的内端壁上，有效保证真空腔室2的真空密封度，而又增加了透射性，提高标定及测量精度。
真空腔室2的内部底壁上设有用于放置待标定物体的支撑调节平台8，支撑调节平台8可以在底壁上前后左右移动，并在达到理想位置时，进行固定锁止，这样更有利于实现对待标定物的位置调节。
真空腔室2的一端端壁紧贴准直铅孔6的铅制法兰盘61的外端面，并确保第二通孔21与铅制直管道60同心正对设置，使荧光片5的中心、铅制直管道60的中心、以及两个第二通孔21的中心处于同一直线上。
真空腔室2远离防护箱1的一端设有X射线谱仪3，本实施例中为提高测量精度，X射线谱仪3为高纯锗X射线谱仪，具有带液氮制冷罐的高纯度锗探测器，配合多道分析器则可以较为精确的测量进入其记录面的不同能点的X射线强度，其测量记录区域为圆形，高纯锗X射线谱仪的测量管头30呈圆柱形，测量记录区域处于圆柱形测量管头30的内部，二者同心设置，测量管头30伸入远离防护箱1一端的第二通孔21中，并与对应内壁上设置的真空铍窗紧贴，且测量管头30的中心与第二通孔21的中心对正，这样可以保证传播到高纯锗X射线谱仪的单能荧光X射线相比与进入真空腔室2时的衰减很少，提高测量精度。
本发明的工作过程如下：
将待标定物放置在真空腔室2的支撑调节平台8上，并移动支撑调节平台8达到合适的标定位置，在将真空腔室2的顶盖23密封安装好，并通过连接管24与外部的真空泵和真空计连通，对真空腔室2内部进行抽真空处理，达到一定的真空度后，封闭连接管24上的盲板密封结构，则使真空腔室2可以保持较好的真空度；
然后将X射线管的线缆41与外部设备连通，并激发X放射性线谱，X放射性线谱从出射窗口射出到荧光片5上，受激产生单能状态的荧光X射线，这些荧光X射线是任意方向射出，但是多数还是正对向前进入准直铅孔6内，受到铅制直管道60的约束，然后再具有一定发散角的状态进入真空腔室2中穿透待标定物后，为设置在最右侧的X射线谱仪3测得其记录区域所占立体角范围内的源强源强度值，此过程中因为长距离传播而衰减影响较小，测量标定结果更精确。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种准单能X射线标定平台，其特征在于：包括呈中空结构的防护箱（1）、真空腔室（2）和X射线谱仪（3），所述防护箱（1）的一端设有第一通孔（11）；
所述真空腔室（2）呈密闭真空结构，该真空腔室（2）的两个端壁上对称设置有第二通孔（21），所述真空腔室（2）内壁上在两个所述第二通孔（21）的位置密封安装有隔窗（22）；
所述真空腔室（2）的一端端壁紧贴防护箱（1）设有第一通孔（11）的外壁，且第二通孔（21）与第一通孔（11）同心正对设置；
所述X射线谱仪（3）的测量管头（30）伸入远离防护箱（1）一端的第二通孔（21）中，并紧贴对应的隔窗（22），所述测量管头（30）与该第二通孔（21）同心正对；
所述防护箱（1）内设有X射线管（4），对应X射线管（4）的出射窗口设有荧光片（5），从X射线管（4）射出的X射线谱经荧光片（5）处理后反射，通过第一通孔（11）和第二通孔（21）后进入真空腔室（2）；
所述防护箱（1）包括贴合在一起的内外两层，内层为铅板，外层为铁板；
所述第一通孔（11）处固定安装有准直铅孔（6），该准直铅孔（6）包括一体成型的铅制直管道（60）和铅制法兰盘（61）；
所述铅制直管道（60）伸入第一通孔（11）中，二者同心设置，且铅制直管道（60）的长度大于第一通孔（11）的长度；
所述铅制法兰盘（61）上呈圆周阵列分布有安装孔，所述防护箱（1）外端壁上对应位置设有螺孔，所述螺孔深度小于所述外层铁板的厚度，所述铅制法兰盘（61）通过螺丝固设在防护箱（1）的外壁上；
所述真空腔室（2）的一端端壁紧贴准直铅孔（6）的铅制法兰盘（61）的外端面，并确保第二通孔（21）与铅制直管道（60）同心正对设置，使荧光片（5）的中心、铅制直管道（60）的中心、以及两个第二通孔（21）的中心处于同一直线上；
所述真空腔室（2）的内壁上设有两个环形凹槽，两个所述环形凹槽分别位于所述第二通孔（21）的外侧，所述环形凹槽内嵌设有与其相适应的O型密封圈；
所述隔窗（22）为真空铍窗，该真空铍窗压实所述O型密封圈后通过螺丝固定在真空腔室（2）的内壁上。
2.根据权利要求1所述的准单能X射线标定平台，其特征在于：所述防护箱（1）的外壁对应X射线管（4）尾端的位置设有第三通孔（12），在该第三通孔（12）外部设有铅制护罩（13），该铅制护罩（13）的下方设有敞口（14）。
3.根据权利要求1所述的准单能X射线标定平台，其特征在于：所述防护箱（1）内竖直设有铝支架（15），所述X射线管（4）可拆卸地安装在该铝支架（15）上。
4.根据权利要求1所述的准单能X射线标定平台，其特征在于：所述X射线管（4）的出射窗口朝下，在其正下方竖直设有荧光片支撑柱（7），该荧光片支撑柱（7）上端具有与水平呈45°夹角的斜坡，所述荧光片（5）放置在该斜坡上处于X射线管（4）的出射窗口朝的正下方，且荧光片（5）的中心高度与所述第一通孔（11）的高度一致。
5.根据权利要求1所述的准单能X射线标定平台，其特征在于：所述真空腔室（2）设有可拆卸密封安装的顶盖（23），所述顶盖（23）上设有用于与真空泵和真空计连接的连接管（24）。
6.根据权利要求1所述的准单能X射线标定平台，其特征在于：所述真空腔室（2）内设置有支撑调节平台（8），该支撑调节平台（8）可在真空腔室（2）内移动或锁紧。
7.根据权利要求1所述的准单能X射线标定平台，其特征在于：所述X射线管（4）为呈圆柱状的金属陶瓷管。
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