CN111508633B - 单能x射线辐射装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单能X射线辐射装置，包括底座、角度仪、X射线光管及单晶单色器。角度仪包括支撑架、动力源、转台及减速器，支撑架设置于底座上，动力源设置于支撑架上，转台安装于支撑架的顶端，动力源驱动转台的转子旋转，减速器设置于支撑架内，减速器的外壳与转台的转子连接。X射线光管设于支撑架的一侧，X射线光管通过光机架与转台的转子连接。单晶单色器与减速器的输出盘连接。这种单能X射线辐射装置，X射线光管和单晶单色器能够同向旋转，根据布拉格衍射原理中能量和角度的关系，其他条件一定，改变不同的角度就可以得到不同能量点的单能X射线，能够简单地得到能量连续可调的单能X射线，从而对实现单能X射线的不同用途。

Description

单能X射线辐射装置

技术领域

本发明涉及辐射仪器技术领域，特别是涉及一种单能X射线辐射装置。

背景技术

单能X射线广泛的应用于光学、生物、天体物理学、无损检测、工业应用和医学等各个方面，相比于连续谱，单能X射线有独特的优势，主要有以下两点：(1)单能X射线数字减影技术应用于医学诊断和工业无损检测中，可以得到比连续谱X射线更加清晰、准确及分辨率高的影像；(2)利用单能X射线可以开展各类X射线探测器能量线性、能量分辨率、探测效率和能量响应矩阵等研究。

但是，常规X射线光机产生X射线，来源于高速电子流轰击金属靶时发生的轫致辐射，轫致辐射X射线为连续谱，能量宽度约几十keV，想要的得到能量连续可调的单能X射线十分困难。

发明内容

基于此，有必要针对常规X射线光机想要的得到能量连续可调的单能X射线十分困难的问题，提供一种单能X射线辐射装置。

一种单能X射线辐射装置，包括：

底座；

旋转驱动机构，包括支撑架、动力源、转台及减速器，所述支撑架设置于所述底座上，所述动力源设置于所述支撑架上，所述转台安装于所述支撑架的顶端，所述动力源驱动所述转台的转子旋转，所述减速器设置于所述支撑架内，所述减速器的外壳与所述转台的转子连接；

X射线光机光管，设于所述支撑架的一侧，所述X射线光机光管通过光机架与所述转台的转子连接；及

单晶单色器，与所述减速器的输出端连接。

上述单能X射线辐射装置，X射线光管过韧致辐射产生连续谱，然后产生的X射线打到单晶单色器上，通过单晶单色器的分光，就可以得到单能X射线。动力源能够驱动转子旋转，转子的旋转能够带动光机架旋转，实现驱动X射线光管转动。同时，转子的旋转能够驱动减速器的外壳旋转，从而使得减速器的输出盘驱动单晶单色器转动，X射线光管和单晶单色器能够同向旋转，根据布拉格衍射原理中能量和角度的关系，其他条件一定，改变不同的角度就可以得到不同能量点的单能X射线，能够简单地得到能量连续可调的单能X射线，从而对实现单能X射线的不同用途。

在其中一个实施例中，所述角度仪还包括辅助减速器，所述支撑架内设有安装板，所述辅助减速器的输出轴固定在所述安装板上，所述辅助减速器的外壳与所述减速器的外壳连接。

在其中一个实施例中，所述安装板上设有光电传感器，所述辅助减速器的外壳上设有与所述光电传感器相配合的转盘。

在其中一个实施例中，所述转盘上开设有定位缺口。

在其中一个实施例中，所述角度仪还包括操控面板和控制器，所述操控面板设置于所述支撑架的侧壁上，所述控制器设置于所述支撑架内，所述操控面板与所述控制器电连接，所述控制器与所述动力源电连接。

在其中一个实施例中，所述角度仪还包括晶体架，所述晶体架与所述减速器的输出盘连接，所述单晶单色器安装于所述晶体架上。

在其中一个实施例中，所述单晶单色器包括立柱、底板、调节板及晶体，所述立柱安装于所述晶体架上，所述底板安装于所述立柱上，所述调节板可滑动地安装于所述底板上，所述晶体安装于所述调节板上。

在其中一个实施例中，还包括准直管，所述准直管安装于所述X射线光管的出光口处，且所述准直管位于所述X射线光管和所述单晶单色器之间。

在其中一个实施例中，所述准直管靠近所述单晶单色器的端部安装有光阑。

在其中一个实施例中，所述减速器的输出盘与所述转子同轴设置，所述减速器的减速比为2:1。

附图说明

图1为本发明单能X射线辐射装置一实施例的结构示意图；

图2为图1所示单能X射线辐射装置局部结构的爆炸图；

图3为图1所示单能X射线辐射装置的半剖视图；

图4为图2中减速器与辅助减速器相连接的结构示意图；

图5为图1中单晶单色器的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

10、底座；12、支脚；20、角度仪；21、支撑架；22、动力源；23、转台；231、转子；24、减速器；242、输出盘；25、辅助减速器；251、安装板；252、转盘；253、定位缺口；26、光电传感器；27、操控面板；28、控制器；29、电源；30、X射线光管；32、光机架；34、固定套；36、连接架；40、单晶单色器；41、晶体架；42、立柱；43、底板；432、滑槽；44、调节板；45、晶体；50、准直管；60、光阑。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做清楚、完整的描述。显然，以下描述的具体细节只是本发明的一部分实施例，本发明还能够以很多不同于在此描述的其他实施例来实现。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参阅图1，在一实施例中，一种单能X射线辐射装置，包括底座10、角度仪20、X射线光管30及单晶单色器40。

底座10用于承载单能X射线辐射装置的其他零部件。底座10的底部设有支脚12，可以方便单能X射线辐射装置放置于地面或者其他平面上。底座10可以为铅制的屏蔽底座，铅制的底座10可以对X射线光管30进行有效的屏蔽，减少环境对单能X射线的干扰。

请一并参阅图2及图3，角度仪20设置于底座10上，角度仪20用于驱动X射线光管30和单晶单色器40同向旋转。在一具体实施方式中，角度仪20包括支撑架21、动力源22、转台23及减速器24。支撑架21设置于底座10上，动力源22设置于支撑架21上。具体地，动力源22设置于支撑架21的侧壁上，动力源22为伺服电机，以精确控制X射线光管30和单晶单色器40的旋转角度。转台23安装于支撑架21的顶端，转台23设有能够相对其转动的转子231，动力源22能够驱动转台23的转子231旋转，转子231用于与X射线光管30连接，实现驱动X射线光管30转动。

减速器24设置于支撑架21内，减速器24的外壳与转台23的转子231连接，转台23转子231的转动能够带动减速器24的外壳旋转，从而使减速器24的输出盘242旋转。一实施方式中，减速器24的减速比为2:1，从而使得输出盘242的转速为外壳转速的二分之一。减速器24的输出盘242穿过转台23伸出到转台23外与单晶单色器40连接。减速器24的输出盘242与转台23的转子231同轴，以实现X射线光管30与单晶单色器40同轴转动。

在上述实施例的基础上，进一步地，角度仪20还包括辅助减速器25，支撑架21内设有安装板251，辅助减速器25的输出轴固定在安装板251上，辅助减速器25的外壳与减速器24的外壳连接。辅助减速器25的外壳能够随着减速器24的外壳旋转，避免减速器24外壳远离转台23的端部旋转的过程中摆动，保证减速器24外壳旋转的稳定。

请一并参阅图4，在一具体实施方式中，安装板251上设有光电传感器26，辅助减速器25的外壳上设有转盘252，转盘252与光电传感器26相配合，保证机械原点和正负限位。进一步地，光电传感器26设有两组，两组光电传感器26关于转盘252的轴向对称设置，定位缺口253设有两个，两个定位缺口253之间的夹角为90°。当任一光电传感器26与定位缺口253相对时，此时X射线光管30及单晶单色器40的复位到原点，便于X射线光管30及单晶单色器40的复位。

请再次参阅图2及图3，在一具体实施方式中，角度仪20还包括操控面板27和控制器28，操控面板27设置于支撑架21的侧壁上，控制器28设置于支撑架21内，且控制器28位于支撑架21的底部。操控面板27与控制器28电连接，控制器28与动力源22电连接。操作者通过操控面板27控制控制器28，控制器28控制动力源22的工作过程。具体地，控制器28为伺服电机驱动器。支撑架21内还设有电源29，电源29用于为整个装置供电。

请参阅图1及图2，X射线光管30设置于支撑架21的一侧，X射线光管30通过光机架32与转台23的转子231连接。动力源22能够驱动转台23的转子231旋转，转子231的旋转能够带动光机架32转动，进而旋转调整X射线光管30的位置。在一具体实施方式中，减速器24的外壳直接与光机架32连接。X射线光管30的两端安装有固定套34，固定套34通过连接架36与光机架32连接，从而将X射线光管30安装到光机架32上。

单晶单色器40与减速器24的输出盘242连接，减速器24的输出盘242能够驱动单晶单色器40旋转。在一具体实施方式中，角度仪20还包括晶体架41，晶体架41与减速器24的输出盘242连接，单晶单色器40安装于晶体架41上。

请一并参阅图5，在上述实施例的基础上，进一步地，单晶单色器40包括立柱42、底板43、调节板44及晶体45。立柱42安装于晶体架41上，底板43安装于立柱42上，调节板44可滑动地安装于底板43上。具体地，底板43上开设有滑槽432，调节板44可滑动地设置于滑槽432内。晶体45安装于调节板44上。通过移动调节板44，可以调节晶体45的位置，避免由于晶体45和X射线光管30的旋转，导致X射线光管30射出的X射线可能打出到晶体45外。

请参阅图1，在一具体实施方式中，单能X射线辐射装置还包括准直管50，准直管50安装于X射线光管30的出光口处，准直管50用于对X射线光管30出射的X射线进行准直。准直管50靠近单晶单色器40的端部安装有光阑60，光阑60用于对准直后的X光进行限束，使出射的X光能够很好地打到单晶单色器40上。

上述单能X射线辐射装置的工作过程具体为：

X射线光管30出射的X射线经过准直管50准直和光阑60限束，然后入射到单晶单色器40的晶体45上，晶体45能够将X射线布拉格衍射产生单能X射线。

动力源22能够驱动转台23的转子231旋转，转子231的旋转能够带动光机架32旋转，从而使得X射线光管30旋转。同时，减速器24的外壳在光机架32的带动下旋转，从而使得减速器24的输出盘242带动晶体架41旋转，且由于减速器24的减速比为2:1，因此晶体架41的旋转速度为光机架32旋转速度的二分之一。

晶体架41的旋转能够带动单晶单色器40旋转，X射线光管30和单晶单色器40能够同轴同向旋转。根据布拉格衍射原理中能量和角度的关系，其他条件一定，改变不同的角度就可以得到不同能量点的单能X射线，从而对实现单能X射线的不同用途。

上述单能X射线辐射装置，角度仪20能够分别驱动X射线光管30和单晶单色器40同轴同向旋转，从而可以得到不同能量点的单能X射线，能够简单地得到能量连续可调的单能X射线，从而对实现单能X射线的不同用途。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、替换及改进，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求为准。

Claims (10)

1.一种单能X射线辐射装置，其特征在于，包括：

底座；

角度仪，包括支撑架、动力源、转台及减速器，所述支撑架设置于所述底座上，所述动力源设置于所述支撑架上，所述转台安装于所述支撑架的顶端，所述动力源驱动所述转台的转子旋转，所述减速器设置于所述支撑架内，所述减速器的外壳与所述转台的转子连接；转子的旋转能够驱动减速器的外壳旋转，从而使得减速器的输出盘驱动单晶单色器转动，减速器的外壳转速与输出盘的转速不同；

X射线光管，设于所述支撑架的一侧，所述X射线光管通过光机架与所述转台的转子连接；及

单晶单色器，与所述减速器的输出盘连接。

2.根据权利要求1所述的单能X射线辐射装置，其特征在于，所述角度仪还包括辅助减速器，所述支撑架内设有安装板，所述辅助减速器的输出轴固定在所述安装板上，所述辅助减速器的外壳与所述减速器的外壳连接。

3.根据权利要求2所述的单能X射线辐射装置，其特征在于，所述安装板上设有光电传感器，所述辅助减速器的外壳上设有与所述光电传感器相配合的转盘。

4.根据权利要求3所述的单能X射线辐射装置，其特征在于，所述转盘上开设有定位缺口。

5.根据权利要求1所述的单能X射线辐射装置，其特征在于，所述角度仪还包括操控面板和控制器，所述操控面板设置于所述支撑架的侧壁上，所述控制器设置于所述支撑架内，所述操控面板与所述控制器电连接，所述控制器与所述动力源电连接。

6.根据权利要求1所述的单能X射线辐射装置，其特征在于，所述角度仪还包括晶体架，所述晶体架与所述减速器的输出盘连接，所述单晶单色器安装于所述晶体架上。

7.根据权利要求6所述的单能X射线辐射装置，其特征在于，所述单晶单色器包括立柱、底板、调节板及晶体，所述立柱安装于所述晶体架上，所述底板安装于所述立柱上，所述调节板可滑动地安装于所述底板上，所述晶体安装于所述调节板上。

8.根据权利要求1所述的单能X射线辐射装置，其特征在于，还包括准直管，所述准直管安装于所述X射线光管的出光口处，且所述准直管位于所述X射线光管和所述单晶单色器之间。

9.根据权利要求8所述的单能X射线辐射装置，其特征在于，所述准直管靠近所述单晶单色器的端部安装有光阑。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的单能X射线辐射装置，其特征在于，所述减速器的输出盘与所述转子同轴设置，所述减速器的减速比为2:1。

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