CN115134983A - 用于输出x射线的装置、方法和计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于输出X射线的装置、方法和计算机可读存储介质。所述装置包括:X射线产生系统,其配置用于产生X射线;信号检测反馈系统,其配置用于采集并检测来自所述X射线产生系统的X射线,以获得并反馈关于X射线的强度信号;以及控制系统,其配置用于:接收所述信号检测反馈系统反馈的所述关于X射线的强度信号;以及基于所述强度信号对所述X射线产生系统进行参数控制,以便实现对所述X射线产生系统产生的X射线的反馈调节。本发明的方案通过直接获取并反馈X射线的强度信息以及根据该强度信息调整X射线源的参数,从而使得利用本发明的装置发射的X射线更加稳定。
Description
技术领域
本发明一般地涉及半导体应用领域。更具体地,本发明涉及一种用于输出X射线的装置、方法和计算机可读存储介质。
背景技术
X射线管是在高电压下利用高速电子撞击金属靶面进而产生X射线的真空电子器件。X射线管通常包括两个电极,其中一个电极是作为阴极的用于发射电子的灯丝,而另一电极是作为阳极的用于接受电子轰击的靶材。这两个电极均被密封在高真空的玻璃或陶瓷外壳内。在X射线管工作的过程中,由于靶材温度、射线管形状、空气湿度以及内部传输损耗等因素的影响,均会导致X射线从产生到从窗口输出这个过程中产生损耗。因此,即使X射线源的工作电压与靶电流稳定,其实际的输出强度也存在波动。为了便于理解,下面对X射线管的现有技术予以介绍。
2016年,李舒等人设计了一种封装式X射线管,通过在该X射线管外壳外表面上设置温度控制传感器,可以及时监测X射线管外表面壳体的温度,进而根据检测得到的温度数据来控制X射线管的启闭,最终实现对其进行保护,提高了封装式X射线管的安全和性能。2017年,P·K·刘易斯等人发明了一种用于X射线管阳极的散热器。该散热器通过热结构与阳极直接接合,并且应用导热多孔基质来设计接收和循环冷却剂的流体通路,进而达到对射线管阳极散热的效果。该发明解决了由于射线管阳极积热引起的灯丝内阻变化,从而导致射线管输出不稳定的问题。
2018年,张伟等人提出了一种X射线管数控恒功率灯丝电源的设计方法。该设计能够减小X射线管由于灯丝阻抗变化引起的性能不稳定性,并且应用数控电源来满足X射线管输出的精度需求,从而克服了射线管温度随时间不断升高而引起的灯丝阻抗变化进而导致射线管输出不稳定的问题。2019年,翟娟等人公开了一种X射线管稳定性校正方法。该方法在X射线管出口处设置滤片,当发出经过该滤片的原级X射线时,通过控制器将样品照射结果与校准标样结果传送到分析处理单元进行分析和处理。同时,该方法还增加一个监控通道以便进行同步校正X射线管的稳定性问题。通过上述技术手段,该方法提高了元素分析精度并增加了仪器工作的稳定性。
2021年,A·T·克罗斯等人提出了X射线管的具有改善的热管理的偏置阴极组件及其制造方法。该方法通过增加发射器与偏置绝缘体的距离进而实现热解耦。同时,该方法还通过优化热传导路径进而实现阴极组件热控制。通过上述技术手段,该方法最终实现了X射线管输出的稳定性。2021年,赵颖异等人针对X射线管输出信号不稳定的问题研究了射线管的供电系统。具体地,其通过设计X射线管的高压电源及灯丝电源电路,并且引入电压与灯丝电流反馈,从而使得供电系统的高压电源与灯丝电源部分能够输出稳定的额定电压与电流。最终,该方案解决了高压电源供电不稳而引起的X射线管输出射线功率不稳定的问题。
从上述的现有技术对于X射线管性能的改进的多个方法来看,为实现X射线管输出强度的稳定性,其引入的反馈基本上都是通过测量电压与电流等过程参数来进行间接反馈调节,即当电压与电流按照预设值达到稳定状态时即被认为输出射线的辐射强度达到稳定。然而,通过过程控制以电流和电压的测量结果来反馈射线强度,虽然对于稳定X射线管的输出具有一定的效果,但其实际输出并不稳定,会对后续元素的微量、痕量检测与分析不利。另外,现阶段的技术还试图通过提升高压电源和灯丝电流的稳定性来稳定X射线管的输出。然而,这些技术手段对于射线强度的稳定调节均属于间接控制,其具有调节速度慢、调节不精确以及稳定性差等缺点。
发明内容
为解决上述背景技术中的一个或多个问题,本发明提供了一种用于输出X射线的装置、方法和计算机可读存储介质。由此,可以实现当产生X射线时,通过检测手段直接获取该X射线的强度信息,并将该强度信息反馈给控制系统,以便进行分析和处理。进一步,控制系统根据处理结果来改变X射线发射的参数,从而最终实现X射线输出的稳定性。为此,本发明在如下的多个方面提供解决方案。
具体地,一方面,本发明公开了一种用于输出X射线的装置。该装置包括:X射线产生系统,其配置用于产生X射线;信号检测反馈系统,其配置用于采集并检测来自所述X射线产生系统的X射线,以获得并反馈关于X射线的强度信号;以及控制系统,其配置用于:接收所述信号检测反馈系统反馈的所述关于X射线的强度信号;以及基于所述强度信号对所述X射线产生系统进行参数控制,以便实现对所述X射线产生系统产生的X射线的反馈调节。
在一个实施例中,所述装置还包括分光系统,其用于将所述X射线产生系统产生的X射线进行汇聚与分离。
在另一个实施例中,所述分光系统包括:准直器,其用于将经过所述X射线产生系统产生的X射线进行汇聚和处理;以及分光晶体,其用于:将特定波长的X射线分离并反射输出给所述信号检测反馈系统;以及将其余波长的X射线进行透传并输出。
在又一个实施例中,所述准直器包括:第一准直器,其用于接收并汇聚所述X射线产生系统产生的X射线;以及第二准直器,其用于将经过所述分光晶体分离并反射输出的X射线进行汇聚处理。
在一个实施例中,所述信号检测反馈系统包括:滤光片,其用于将所述分光晶体分离出的X射线进行解耦合;以及探测器系统,其配置用于将经过所述滤光片解耦合的X射线进行处理,以便输出与所述X射线的强度相关的电信号。
在另一个实施例中,所述探测器系统包括:探测器,其配置用于接收所述滤光片解耦合的X射线,并通过光电效应输出所述电信号;以及前置放大器,其配置用于对所述电信号进行放大处理。
在又一个实施例中,所述探测器为闪烁计数器,其包括:闪烁体,所述闪烁体用于接收经过所述滤光片解耦合的X射线并产生荧光;以及光电倍增管,其用于接收所述闪烁体产生的荧光并将其转换成所述电信号。
在一个实施例中,所述X射线产生系统包括:X射线管,其配置用于激发X射线;电源,其用于为所述X射线管提供工作电压;以及制冷系统,其用于对所述X射线管进行热平衡。
在另一个实施例中,所述装置还包括监控系统,其与所述X射线产生系统、信号检测反馈系统和控制系统电连接,并且配置用于监控所述装置是否正常工作。
在又一个实施例中,所述装置还包括对外接口,其用于所述装置与外部设备进行通信。
另一方面,本发明还公开了一种用于输出X射线的方法。该方法包括:生成待输出的X射线;采集并检测所述X射线,以获得关于待输出的X射线的强度信号;基于所述强度信号对所述X射线的生成进行参数控制,以便实现所述X射线的反馈调节;以及输出经反馈调节后的X射线。
又一方面,本发明还公开了一种计算机可读存储介质,其上存储有用于输出X射线的程序指令,当所述程序指令由处理器执行时,使得实现上述的方法。
通过上述多个方面及其实施例所描述的方案可以看出,本发明通过在X射线源的输出端采用直接反馈系统,并且在直接对信号强度进行监测的过程中引入传输等因素,因此相较于通过电压和电流进行稳定和反馈这类间接控制方式,本发明的方案对输出结果的监测更加直接和准确,从而对电压和电流以外的强度非稳定因素的影响有更好的抑制效果。
进一步地,本发明的装置相对于现有X射线源的电源、电压反馈系统,其对于由于温度、湿度等外部因素影响而导致的输出信号波动的抑制效果更好,并且时效性更强,稳定精度更高。正是由于本发明能够使X射线管输出更稳定的X射线,因此其在多个领域有更好的应用。例如在荧光光谱测定等领域,强度可反馈射线源能够使仪器获得更稳定的采样光谱,从而获得更准确的定性分析与定量分析数据。另外,对于ED-XRF、WD-XRF等对光源敏感的试验系统,由于本发明的方案可以提供更为稳定的射线源,因此提高了探测数据的准确性。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述,本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中,以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式,并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分,其中:
图1是示出根据本发明实施例的用于输出X射线的装置的结构框图;
图2是示出根据本发明实施例的用于输出X射线的装置的详细结构框图;
图3是示出根据本发明实施例的装置的分光系统的结构图;
图4是示出根据本发明实施例的闪烁体探测器系统的结构图;
图5是示出根据本发明实施例的用于输出X射线的装置的结构示意图;以及
图6是示出根据本发明实施例的用于输出X射线的方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合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,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
图1是示出根据本发明实施例的用于输出X射线的装置100的结构框图。
如图1所示,本发明的用于输出X射线的装置100可以包括X射线产生系统110、信号检测反馈系统120和控制系统130。具体地,所述X射线产生系统例如可以是X射线管,其可以在高压电源的驱动下产生X射线,以满足工业生产和医疗等各领域的需求。进一步地,所述信号检测反馈系统用于采集并检测来自前述X射线产生系统的X射线,以获得并反馈关于X射线的强度信号。所述控制系统可以兼具设备交互与反馈控制的功能,并可以设置有外部接口,以便能够输出探测器采样信号,在方便用户实时监控的同时,还可以根据不同的需求而更改系统的参数。
正如本领域技术人员所知悉的,基于温度、湿度和供电电源等因素的影响,X射线管产生的原始X射线性能并不稳定。因此,本发明设计了信号检测反馈系统,以此来接收并检测原始X射线,进而获取其性能信息,例如获取该X射线的强度信息,并将该强度信息反馈给控制系统。接着,本发明的控制系统接收到信号检测反馈系统反馈的关于X射线的强度信号,并基于该强度信号对X射线产生系统进行参数控制,例如调整X射线管的发射功率等,从而实现对X射线产生系统产生的X射线的反馈调节。最终,本发明的装置将经过反馈调节后的X射线发送给外部应用系统,以便执行后续的进一步处理和/或应用。
图2是示出根据本发明实施例的用于输出X射线的装置200的详细结构框图。可以理解的是,图2中所示的用于输出X射线的装置200的详细结构框图是图1中所示用于输出X射线的装置100的结构框图的进一步细化的实施方式,并且图2中的相关结构与图一形成对应关系,因此图1中对其组成结构的描述同样也适用于图2中相关结构的描述。例如,图2中的X射线产生系统210、信号检测反馈系统220和控制系统230可以分别对应于图1中的X射线产生系统110、信号检测反馈系统120和控制系统130。除此之外,相对于图1,图2中还进一步包括监控系统240和分光系统250。
如图2所示,本发明的用于输出X射线的装置200可以包括X射线产生系统210、信号检测反馈系统220、控制系统230、监控系统240和分光系统250。进一步地,所述X射线产生系统可以包括X射线管、电源和制冷系统。具体地,所述X射线管用于激发产生X射线,其可以包括阴极、阳极、阴极头和阳极体,其中阴极是用于发射电子的灯丝,而阳极则是用于接受电子轰击的靶材,其可以遏制电子,进而发出X射线。作为一个实施方式,X射线管的阴极头可以作为灯丝的支座,并且具有保护灯丝和聚焦电子的功能;而阳极体则可以用于支承靶材,并且传递靶的热量。X射线管根据不同的分类方法具有不同的种类。具体地,如果按照产生电子的方式不同,X射线管可分为充气管和真空管两类;而如果根据密封材质不同,其可分为玻璃管、陶瓷管和金属陶瓷管;另外,还可以根据用途不同,将X射线管分为医疗X射线管和工业X射线管。
在一个实施例中,X射线产生系统的电源用于为所述X射线管提供工作电压。特别地,该电源可以是高压电源,其正极连接X射线管的阳极,而阴极则连接X射线管的阴极。进一步地,为了对X射线产生系统进行温度控制,本发明的X射线产生系统还可以包括用于对X射线管进行热平衡的制冷系统。优选地,该制冷系统例如可以是水冷系统。
在一个实施例中,本发明的信号检测反馈系统220可以包括滤光片221和探测器系统,其中所述探测器系统可以包括探测器222和前置放大器223。进一步地,所述滤光片用于将分光系统分离出的X射线进行解耦合。具体地,本发明采用两路滤光片并配合光谱压缩曲线技术来实现对采样信号的解耦合,其中滤光片根据所需频谱而设计为不同厚度,以此来改善峰背比、提高分析灵敏度,从而达到最优的采样效果。
在另一个实施例中,所述探测器配置用于接收滤光片解耦合出的X射线,并通过光电效应输出与X射线的强度相关的电信号。作为一个具体的实施方式,本发明的探测器例如可以是闪烁计数器,其可以包括闪烁体和光电倍增管,其中所述闪烁体用于接收经过滤光片解耦合的X射线并产生荧光;而光电倍增管则用于接收闪烁体产生的荧光并将其转换成上述的与X射线的强度相关的电信号。关于闪烁计数器的结构和工作原理将在下文结合图4予以描述。为了增加输出上述电信号的稳定性,本发明的探测器系统在探测器之后还配置有前置放大器,以用于对探测器产生的电信号进行放大处理,从而提升输出电信号的稳定性。
在一些应用场景中,本发明的用于输出X射线的装置还可以包括监控系统,其与X射线产生系统、信号检测反馈系统和控制系统电连接,并且配置用于监控本发明的装置及其各结构单元是否正常工作。具体地,所述监控系统可以包括处理器和显示屏,当X射线产生系统、信号检测反馈系统、分光系统以及控制系统中的一个或多个发生故障时,监控系统可以向控制系统发出告警信号,以便控制系统根据告警信号停止系统工作。同时,监控系统也可以将该告警信号以图文或音视频的形式在屏幕上显示,以方便用户查看。在一个实施例中,本发明的用于输出X射线的装置还可以包括分光系统,其用于将所述X射线产生系统产生的X射线进行汇聚与分离。关于分光系统的结构和工作原理将在下文结合图3予以描述。
图3是示出根据本发明实施例的装置的分光系统300的结构图。需要说明的是,为了便于理解分光系统的工作原理,图3中还绘出了X射线源304和X射线探测器305。
如图3所示,本发明实施例的分光系统300可以包括准直器和分光晶体。进一步地,所述准直器用于将经过X射线产生系统产生的X射线进行汇聚和处理;而分光晶体则用于将特定波长的X射线分离并反射输出给滤光片;同时,分光晶体还可以将其余波长的X射线进行透传以便进行输出。
在一个实施例中,本发明的分光系统300可以包括第一准直器301、第二准直器302和分光晶体303。进一步地,所述第一准直器用于接收并汇聚X射线产生系统产生的X射线;而第二准直器则用于将经过分光晶体分离并反射输出的X射线进行汇聚处理。所述分光晶体例如可以采用厚度较薄的分光薄片。由于本发明的方案仅需采集部分射线,因此采用较薄的分光薄片可以减少X射线的能量损失。同时,通过使用较薄的分光薄片,也有利于在X射线荧光光谱测定领域中减少测量误差。
在工作过程中,分光系统利用第一准直器将X射线源输出的X射线进行汇聚,并通过晶体衍射原理,将特定波长的X射线分离并反射给X射线探测器,而其余波长的射线则穿透分光薄片进行输出,以便做进一步处理。如图3所示,X射线源输出的X射线经过第一准直器汇聚后以与分光薄片成θ角度入射分光薄片,并且被其以相同的角度将部分X射线反射给第二准直器,接着经过第二准直器对该部分反射波进行汇聚之后,最终被X射线探测器接收。
图4是示出根据本发明实施例的闪烁体探测器系统400的结构图。可以理解的是,这里所示出的闪烁体探测器系统仅仅是示例性的而非限制性的,本领域技术人员根据本发明的教导,也可以想到增加、减少或替换图中所示出的组件。
如图4所示,本发明的用于输出X射线的装置的探测器系统400可以为包括闪烁计数器构成的反馈X射线探测器系统。该闪烁计数器可以包括闪烁体401、反射层402、窗403、半透明光阴极404、聚焦电极405、打拿极406、真空壳体407、阳极408、管座409、分压器410、前置放大器411和暗盒412。探测器系统整体由暗盒412包围,其中上述的窗、半透明光阴极、聚焦电极、打拿极、真空壳体、阳极和管座等部件构成光电倍增管,其用于接收所述闪烁体产生的荧光并将其转换成电信号。另外,为了更好地说明闪烁计数器的工作原理,图4中还绘出了光电子轨迹413和激发电子414。下面简要描述该探测器系统的工作原理。
首先,X射线管发射的X射线经过分光系统和滤光片进入闪烁体,入射的X射线使得闪烁体原子电离或激发。进一步地,受激原子退激而发出波长在可见光范围内的荧光。接着,荧光光子被收集到光电倍增管的光阴极,并且通过光电效应发射光电子,其运动轨迹可以如图4所示的光电子轨迹413。之后,光电子在光电倍增管内运动,相互碰撞并倍增。最终在光电倍增管的阳极输出回路输出电信号。另外,为了增加输出电信号的稳定性,还可以在光电倍增管尾部设置前置放大器,以便对电信号进行放大处理之后从多道或单道输出口进行输出。基于上述对于探测器系统的描述可以理解,本发明采用的探测器系统具有线性好、时间特性良好和探测效率高等优点。
图5是示出根据本发明实施例的用于输出X射线的装置500的结构示意图。可以理解的是,这里所示出的装置500仅仅是示例性的而非限制性的,本领域技术人员根据本发明的教导,也可以想到增加、减少或替换图中所示出的组件。
如图5所示,本发明的用于输出X射线的装置500可以包括X射线管501、高压电源502、分光片503、滤光片504、探测器系统505(内部包括闪烁体、光电倍增管和前置放大器等部件)、控制系统506、外部接口507、监控系统508、分光片控制台509、滤光片控制台510、高压电缆511、反馈线路512、数据传输线路513和外壳514。下面结合图5,简要描述本发明的用于输出X射线的装置500的工作原理。
首先,X射线管在高压电源的激励下发射X射线。接着,分光片接收到该X射线,并将特定波长的X射线进行分离并反射给探测器系统。同时,分光片将其余波长的射线进行透传而输出,以便做进一步处理。随后,滤光片将分光片反射的X射线进行解耦合之后将其发送到探测器系统。接下来,探测器系统的闪烁体在X射线的激励下产生受激原子,进而发出可见光范围的荧光,荧光光子在相互碰撞并倍增之后,在光电倍增管的阳极输出与X射线强度信息相关联的电信号(也即本发明的一种形式的强度信号)。该电信号经过前置放大器放大稳定之后,通过反馈线路反馈给控制系统。
接下来,控制系统对其接收到的电信号进行分析和处理,以便根据处理结果调节高压电源,进而控制X射线管的发射强度。进一步地,控制系统还可以根据处理结果通过分光片控制台和滤光片控制台来控制分光片和滤光片的性能参数,从而实现控制输出X射线。在上述装置工作的过程中,监控系统始终对该装置的各个部分和单元进行监控,当发现故障时,向客户发出告警信息,以便及时通知客户。
在一个实施例中,本发明的用于输出X射线的装置还可以包括对外接口,其用于所述发射装置与外部设备进行通信。进一步地,所述对外接口可以但不限于是USB接口、串行接口、同轴电缆接口、蓝牙接口和WIFI接口等有线或无线接口。通过上述接口,本发明的装置可以与个人电脑、服务器和上位机等多种设备进行互联互通。
图6是示出根据本发明实施例的用于输出X射线的方法600的流程图。
如图6所示,本发明的用于输出X射线的方法600的流程开始于步骤S601。在该步骤处,生成待输出的X射线。具体地,可以通过前述的X射线产生系统来生成X射线,其中X射线产生系统的X射线管在高压电源的驱动下发射出X射线。接着,方法600的流程前进到步骤S602。在该步骤处,采集并检测所述X射线,以获得关于待输出的X射线的强度信号。具体地,可以利用前述的信号检测反馈系统来采集并检测来自X射线产生系统的X射线,以获得并向控制系统反馈关于X射线的强度信号。
随后,方法600执行步骤S603。在该步骤处,基于所述强度信号对所述X射线的生成进行参数控制,以便实现所述X射线的反馈调节。具体地,可以利用前述的控制系统对其接受到的强度信号进行分析和处理,并且根据处理结果来控制高压电源、分光片控制台和/或滤光片控制台,进而控制电源电压、分光片和/或滤光片的性能参数,从而实现控制输出X射线。最终,方法600的流程终止于步骤S604。在该步骤处,输出经反馈调节后的X射线,以便在医学或者工业等领域做进一步处理。
基于上文的描述,可以理解的是本发明的用于输出X射线的装置,由于在X射线出射前设计了直接的强度反馈回路,并采用两路滤光片结合快速探测器技术,从而实现了对X射线强度的直接探测。进一步地,该装置通过前置放大器快速采集模拟信号,并经过精准解耦合和控制流程,进而分析出是通过电压还是通过靶流来调节输出X射线的强度。接下来,该装置通过反馈结果来调节高压电源和/或靶电流,从而实现X射线强度的稳定输出。
上文仅为了示例和简明的目的而描述了方法600的简要步骤,但根据不同的应用场景,方法600还可以附加地包括其他的步骤,例如方法600可以包括用于对采集到的X射线进行检测和处理的具体步骤等。换句话说,方法600还可以包括结合图1-图5所描述的各种具体操作步骤。另外,基于上文的描述,本领域技术人员可以理解本发明的上述方法也可以通过软件指令来辅助完成,因此本发明也公开了一种计算机可读存储介质,其上可以存储有用于输出X射线的程序指令,当所述程序指令由处理器执行时,使得实现方法600及其附加的各种步骤。
应当理解,当本发明的权利要求、说明书及附图使用术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等时,其仅是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。本发明的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解,在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的,而并不意在限定本发明。如在本发明说明书和权利要求书中所使用的那样,除非上下文清楚地指明其它情况,否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解,在本发明说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包括这些组合。
如在本说明书和权利要求书中所使用的那样,术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地,短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
虽然本发明的实施方式如上,但所述内容只是为便于理解本发明而采用的实施例,并非用以限定本发明的范围和应用场景。任何本发明所述技术领域内的技术人员,在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化,但本发明的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (12)
1.一种用于输出X射线的装置,包括:
X射线产生系统,其配置用于产生X射线;
信号检测反馈系统,其配置用于采集并检测来自所述X射线产生系统的X射线,以获得并反馈关于X射线的强度信号;以及
控制系统,其配置用于:
接收所述信号检测反馈系统反馈的所述关于X射线的强度信号;以及
基于所述强度信号对所述X射线产生系统进行参数控制,以便实现对所述X射线产生系统产生的X射线的反馈调节。
2.根据权利要求1所述的装置,还包括分光系统,其用于将所述X射线产生系统产生的X射线进行汇聚与分离。
3.根据权利要求2所述的装置,其中所述分光系统包括:
准直器,其用于将经过所述X射线产生系统产生的X射线进行汇聚和处理;以及
分光晶体,其用于:
将特定波长的X射线分离并反射输出给所述信号检测反馈系统;以及
将其余波长的X射线进行透传并输出。
4.根据权利要求3所述的装置,其中所述准直器包括:
第一准直器,其用于接收并汇聚所述X射线产生系统产生的X射线;以及
第二准直器,其用于将经过所述分光晶体分离并反射输出的X射线进行汇聚处理。
5.根据权利要求3所述的装置,其中所述信号检测反馈系统包括:
滤光片,其用于将所述分光晶体分离并反射的X射线进行解耦合;以及
探测器系统,其配置用于将经过所述滤光片解耦合的X射线进行处理,以便输出与所述X射线的强度相关的电信号。
6.根据权利要求5所述的装置,其中所述探测器系统包括:
探测器,其配置用于接收所述滤光片解耦合的X射线,并通过光电效应输出所述电信号;以及
前置放大器,其配置用于对所述电信号进行放大处理。
7.根据权利要求6所述的装置,其中所述探测器为闪烁计数器,其包括:
闪烁体,其用于接收经过所述滤光片解耦合的X射线并产生荧光;以及
光电倍增管,其用于接收所述闪烁体产生的荧光并将其转换成所述电信号。
8.根据权利要求1所述的装置,其中所述X射线产生系统包括:
X射线管,其配置用于激发X射线;
电源,其用于为所述X射线管提供工作电压;以及
制冷系统,其用于对所述X射线管进行热平衡。
9.根据权利要求1所述的装置,还包括监控系统,其与所述X射线产生系统、信号检测反馈系统和控制系统电连接,并且配置用于监控所述装置是否正常工作。
10.根据权利要求1~9中任意一项所述的装置,还包括对外接口,其用于所述装置与外部设备进行通信。
11.一种用于输出X射线的方法,包括:
生成待输出的X射线;
采集并检测所述X射线,以获得关于待输出的X射线的强度信号;
基于所述强度信号对所述X射线的生成进行参数控制,以便实现所述X射线的反馈调节;以及
输出经反馈调节后的X射线。
12.一种计算机可读存储介质,其上存储有用于输出X射线的程序指令,当所述程序指令由处理器执行时,使得实现根据权利要求11所述的方法。
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---|---|---|---|---|
US20040109536A1 (en) * | 2002-09-10 | 2004-06-10 | Shefer Ruth E. | X-ray detector for feedback stabilization of an X-ray tube |
JP2010286288A (ja) * | 2009-06-09 | 2010-12-24 | Shimadzu Corp | X線分光器の制御方法及び該制御方法を用いたx線分光器 |
CN106949961A (zh) * | 2017-03-22 | 2017-07-14 | 精微视达医疗科技(武汉)有限公司 | 光功率实时监测与反馈方法及装置 |
CN108670172A (zh) * | 2018-03-20 | 2018-10-19 | 广东欧谱曼迪科技有限公司 | 基于测光反馈的荧光导航系统及其术中荧光导航调整方法 |
-
2022
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040109536A1 (en) * | 2002-09-10 | 2004-06-10 | Shefer Ruth E. | X-ray detector for feedback stabilization of an X-ray tube |
JP2010286288A (ja) * | 2009-06-09 | 2010-12-24 | Shimadzu Corp | X線分光器の制御方法及び該制御方法を用いたx線分光器 |
CN106949961A (zh) * | 2017-03-22 | 2017-07-14 | 精微视达医疗科技(武汉)有限公司 | 光功率实时监测与反馈方法及装置 |
CN108670172A (zh) * | 2018-03-20 | 2018-10-19 | 广东欧谱曼迪科技有限公司 | 基于测光反馈的荧光导航系统及其术中荧光导航调整方法 |
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