CN109037012B - 一种位置灵敏电离室 - Google Patents

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Abstract

本发明基于一种信号电极板参数设计方法设计一种位置灵敏电离室，电离室包括壳体、电离室芯结构、法兰盖板、窗口封膜压板、窗口封膜、垫片、高压插座、信号插座、快接气嘴，电离室芯结构安装在壳体内部，壳体两端分别安装有法兰盖板，每个法兰盖板的窗口内安有垫片，垫片上方放置有窗口封膜，窗口封膜压板将窗口封膜密封在法兰盖板内，快接气嘴、高压插座和信号插座安装在壳体上。本发明提出的极板结构设计原则可以优化信号电极极板的机械参数设计。电离室采用了创新的内部结构，消除了高压电极对信号电极的漏电，消除了高压对信号输出的影响，保证了位置灵敏电离室测量的精确度及稳定性。

Description

一种位置灵敏电离室
技术领域
本发明属于X射线探测领域，尤其是一种位置灵敏电离室。
背景技术
位置灵敏电离室是一种特殊形式的电离室，其信号电极是由相互绝缘，呈锯齿状互相咬合的两部分极板组成。当X射线通过电离室，两电极板各自产生电流信号输出，而两电极板各自产生电流信号的大小比例与X射线通过极板的位置相关，配合专用的电子学读出系统处理信号，则可以同时获得X光束线的强度及一维空间位置信息。
发明内容
本发明提出一种位置灵敏电离室，采用的技术方案如下：
一种位置灵敏电离室，其特征在于，包括壳体、电离室芯结构、法兰盖板、窗口封膜压板、窗口封膜、垫片、高压插座、信号插座、快接气嘴，电离室芯结构安装在壳体内部，壳体两端分别安装有法兰盖板，每个法兰盖板的窗口内安有垫片，垫片上方放置有窗口封膜，窗口封膜压板将窗口封膜密封在法兰盖板内，快接气嘴、高压插座和信号插座安装在壳体上。
进一步的，电离室芯结构包括两块锯齿状信号电极、高压电极、保护环、绝缘支撑架、第一支撑架、第二支撑架，两块锯齿状信号电极相互咬合，外边安有保护环，这三者构成信号电极组合，绝缘支撑架安装在信号电极组合上，第一支撑架和第二支撑架用于固定高压电极和信号电极组合。
进一步的，信号电极组合中的第一信号电极、第二信号电极和保护环三者之间相互绝缘。
进一步的，所述电离室整体结构密封。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：信号极板及高压极板卡接在固定于金属壳体内的绝缘支撑架上，消除了高压电极对信号电极的漏电，从而消除了高压对信号输出的影响，保证了位置灵敏电离室测量的精确度及稳定性。
本发明的另一目的在于提出一种设计电离室锯齿状信号电极板参数的方法，包括步骤：
步骤1.确定X射线的能量、工作气体的种类和工作气体的吸收系数；
步骤2.计算电极板的长度；
步骤3.基于气体吸收定律结合三角形数目与信号响应一致性两者之间的关系，确定锯齿状信号电极板上三角形的数量；
步骤4.确定三角形的高度。
进一步的，计算电极板长度利用的公式为：
其中It为透射光强，I0为入射光强，γ为透射率，μ为吸收系数，x为极板的长度。
进一步的，三角形的高度由探测范围确定。
进一步的，三角形的高度与探测范围相同。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明依据X射线的能量、工作气体的种类和工作气体的吸收系数，并结合锯齿状信号板的电极信号响应一致性分析结果，进行信号电极板设计，优化了信号电极板的机械设计参数，提高了设备整体的性能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明内部结构俯视图；
图3是本发明外观示意图；
图4是本发明电离室芯示意图；
图5是本发明信号电极组合示意图。
附图标记说明：
壳体-1，法兰盖板-2，电离室芯结构-3，第一支撑架-4，第二支撑架-5，高压电极-6，窗口封膜压板-7，窗口封膜-8，垫片-9，高压插座-10，信号插座-11，快接气嘴-12，绝缘支撑架-13，锯齿状信号电极-14，保护环15。
具体实施方式
如图1至5所示，本发明一种位置灵敏电离室，包括壳体1、电离室芯结构、法兰盖板2、窗口封膜压板7、窗口封膜8、垫片9、高压插座10、信号插座11、快接气嘴12，电离室芯结构安装在壳体1内部，壳体1两端分别安装有法兰盖板2，为使电离室结构密封，壳体1与法兰盖板2之间还设有橡胶圈，每个法兰盖板2的窗口内安有垫片9，垫片9上方放置有窗口封膜8，窗口封膜压板7将窗口封膜8密封在法兰盖板2内，快接气嘴12、高压插座10和信号插座11密封的安装在壳体1上。
电离室芯结构包括两块锯齿状信号电极14、高压电极6、保护环15、绝缘支撑架13、第一支撑架4、第二支撑架5，两块锯齿状信号电极相互咬合，外边安有保护环15，这三者构成信号电极组合，绝缘支撑架13安装在信号电极组合上，第一支撑架4和第二支撑架5用于固定高压电极6和信号电极组合。
本发明提出了一种设计锯齿状信号电极板参数的方法，包括步骤：
步骤1.确定X射线的能量、工作气体的种类和工作气体的吸收系数；
步骤2.计算电极板的长度；
步骤3.基于锯齿状信号板电极信号响应一致性的分析结果，确定锯齿状信号电极板上三角形的数量；
步骤4.确定三角形的高度。
其中，计算电极板长度利用的公式为：
式中It为透射光强，I0为入射光强，γ为透射率，μ为吸收系数，x为极板的长度。三角形的高度由探测范围确定。
本发明的一个实施例中，设计设备的透射率为80％，X光能量的范围为10～20KeV，工作气体选为氩气，压力为1标准大气压，设定X射线束探测范围为5mm。则依据本方法设计的锯齿状信号电极板的几何参数为：电极板长度100mm；三角形数目5.5个；锯齿三角形的高度为5mm。
该设备工作的原理为，当X射线通过电离室，两电极板各自产生电流信号输出，而两电极板各自产生电流信号的大小比例与X射线通过极板的位置相关，配合专用的电子学读出系统处理信号，则可以同时获得X光束线的强度及一维空间位置信息。
在本实施例中计算位置使用的公式为：
其中i1、i2分别为两信号电极板各自产生电流信号。
灵敏度的计算公式为：
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种位置灵敏电离室，其特征在于，包括壳体、电离室芯结构、两块法兰盖板、两块窗口封膜压板、两张窗口封膜、两个垫片、高压插座、信号插座和两个快接气嘴，电离室芯结构安装在壳体内部，壳体两端分别安装有法兰盖板，每个法兰盖板的窗口内安有垫片，垫片上方放置有窗口封膜，窗口封膜压板将窗口封膜密封在法兰盖板内，快接气嘴、高压插座和信号插座安装在壳体上；
电离室芯结构包括两块锯齿状信号电极板、高压电极、保护环、绝缘支撑架、第一支撑架、第二支撑架，两块锯齿状信号电极板相互咬合，外边安有保护环，两块锯齿状信号电极板与保护环构成信号电极组合，绝缘支撑架安装在信号电极组合上，第一支撑架和第二支撑架用于固定高压电极和信号电极组合；
信号电极组合中的第一信号电极板、第二信号电极板和保护环三者之间相互绝缘；
所述锯齿状信号电极板的设计方法，具体包括如下步骤：
步骤1.确定X射线的能量、工作气体的种类和工作气体的吸收系数；
步骤2.计算电极板的长度；
步骤3.基于气体吸收定律结合三角形数目与信号响应一致性两者之间的关系，确定锯齿状信号电极板上三角形的数量；
步骤4.确定三角形的高度。
2.如权利要求1所述的一种位置灵敏电离室，其特征在于，计算电极板长度利用的公式为：
其中It为透射光强，I0为入射光强，γ为透射率，μ为吸收系数，x为电极板的长度。
3.如权利要求2所述的一种位置灵敏电离室，其特征在于，三角形的高度由探测范围确定。
4.如权利要求3所述的一种位置灵敏电离室，其特征在于，三角形的高度与探测范围相同。
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