CN115524736A - 射线准直器、射线源焦点尺寸测量装置以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种射线准直器、射线源焦点尺寸测量装置以及方法，射线准直器包括多个约束件，所述多个约束件共同围设出射线通道，射线源设于所述射线通道的一端，探测器设于所述射线通道的另一端，所述射线源发出的射线适于穿过所述射线通道被所述探测器接收。通过多个约束件可以围设出射线通道，通过射线通道可以便于约束射线，使得射线信号能够被探测器很好地接收，而不受加速器的射线散射性强的特征影响，从而探测器可以提供准确的采样数据给数据处理软件，由此便于准确地计算出射线源焦点的尺寸；同时，与加工针孔相比，本发明的射线通道由多个约束件围设而成，结构简单，易于加工，可以节约制造成本和测量成本。

Description

射线准直器、射线源焦点尺寸测量装置以及方法

技术领域

本发明涉及探测技术领域，更具体地，涉及一种射线准直器、射线源焦点尺寸测量装置以及方法。

背景技术

相关技术中，射线源焦点的尺寸对射线照相、实时成像、工业CT检测图像的清晰度和空间分辨率都有重要影响。常见的射线源包括X射线机以及加速器等类型。其中，X射线机的射线源焦点尺寸测量方法相对完善，而加速器由于射线能量高和焦点尺寸小等原因，目前所采用的测量方法存在很大的误差，难以满足测量要求。

关于X射线机的射线源焦点尺寸测量方法，常采用针孔相机射线照相、狭缝相机射线照相、扫描法和边缘法等。

针孔相机射线照相和狭缝相机射线照相这两种方法为直接方法，采用传统的小孔成像原理，直接得到光源完整的强度分布图像，并在图像上测量尺寸，图像模糊小，计算测量简单。

扫描法为采用双缝准直器、辐射探测器和X/Y双坐标精密扫描台，通过扫描台步进移动，获得不同(X，Y)平移位置的穿透准直孔(两正交狭缝拼成)的射线信号，从而获得焦点强度的二维分布的方法。

边缘法是一种通过测量几何不清晰度的间接测量方法。通过对外表由铅覆盖的圆柱钢管边缘进行照射成像测量X射线管的几何不清晰度，利用相应公式计算射线源焦点尺寸。边界法通过绘制强度轮廓线，并取5％到95％的强度区间作为几何不清晰度。焦点尺寸按照如下公式进行计算：w＝Ug×(f/s)，其中w表示射线源焦点的宽度，Ug表示底片或图像上宽度方向的几何不清晰度，f表示射线源焦点到透射物体的边缘距离，s表示物体边缘到底片或者探测器的距离。

由于加速器的射线能量高，使用上述的X射线机的射线源焦点尺寸测量方法并不十分有效，目前行业内，对于加速器的射线源焦点的尺寸测量方法主要采用“三明治”叠块，叠块由一系列薄铅箔/铜箔和塑胶片平行堆叠而成，铅箔/铜箔和塑胶片的厚度通常比射线源焦点的尺寸小一个量级，将叠块前表面靠近靶点，后表面贴紧胶片，并出束曝光。叠块法的原理是只有透过塑胶片的X光子用于成像，其余的都被铅衰减，最终在底片上得到一系列明暗相间的条纹。结合条纹的个数、各层厚度计算得到射线源焦点尺寸。计算公式如下：w＝(h1+h2)×n，其中h1为铅或铜箔厚度，h2为塑胶片厚度，n为黑度大于中央黑度50％的黑条数。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本发明实施例提出一种结构简单、成本低、测量精确的射线准直器、射线源焦点尺寸测量装置以及方法。

本发明的一个方面提供了一种射线准直器，包括多个约束件，所述多个约束件共同围设出射线通道，射线源设于所述射线通道的一端，探测器设于所述射线通道的另一端，所述射线源发出的射线适于穿过所述射线通道被所述探测器接收。

根据本发明实施例的射线准直器，通过多个约束件可以围设出射线通道，通过射线通道可以便于约束射线，使得射线信号能够被探测器很好地接收，而不受加速器的射线散射性强的特征影响，从而探测器可以提供准确的采样数据给数据处理软件，由此便于准确地计算出射线源焦点的尺寸；同时，与加工针孔相比，本发明的射线通道由多个约束件围设而成，结构简单，易于加工，可以节约制造成本和测量成本。

在一些实施例中，所述多个约束件包括：第一约束件；第二约束件，所述第二约束件与所述第一约束件间隔设置，所述第二约束件与所述第一约束件之间的第一间隔距离为H，H为大于0的实数；第三约束件，所述第三约束件设于所述第二约束件与所述第一约束件之间；以及第四约束件，所述第四约束件设于所述第二约束件与所述第一约束件之间，且与所述第三约束件之间的第二间隔距离为F，F为大于0的实数，其中，所述第一约束件、所述第二约束件、所述第三约束件和所述第四约束件共同围设出所述射线通道，H为所述射线通道的高度，F为所述射线通道的宽度。

在一些实施例中，H＞F。

在一些实施例中，所述第二间隔距离为可调间隔距离。

在一些实施例中，所述第三约束件固定连接于所述第二约束件与所述第一约束件之间，所述第四约束件活动连接于所述第二约束件与所述第一约束件之间，所述第四约束件适于沿朝向和远离所述第三约束件的方向运动。

在一些实施例中，所述第四约束件与所述第一约束件通过导轨连接，所述第四约束件与所述第二约束件通过导轨连接。

在一些实施例中，所述导轨为交叉滚子导轨。

在一些实施例中，连接所述第四约束件与所述第一约束件的导轨有多个，且沿所述第四约束件的延伸方向间隔开；连接所述第四约束件与所述第二约束件的导轨有多个，且沿所述第四约束件的延伸方向间隔开。

在一些实施例中，所述第四约束件与所述第一约束件的延伸方向的两端分别通过导轨连接，所述第四约束件与所述第二约束件的延伸方向的两端分别通过导轨连接。

在一些实施例中，所述的射线准直器还包括调节件，所述调节件设于所述第四约束件的远离所述第三约束件的一侧，且所述调节件的部分与所述第四约束件止抵。

在一些实施例中，所述调节件包括：固定座，所述固定座的一端连接于所述第一约束件，所述固定座的另一端连接于所述第二约束件，所述固定座上开设有安装孔；调节螺杆，所述调节螺杆可活动地设于所述安装孔，适于与所述第四约束件止抵；以及调节螺母，所述调节螺母可转动地套设于所述调节螺杆，当所述调节螺杆压紧所述第四约束件时，所述调节螺母拧紧所述调节螺杆。

在一些实施例中，所述第四约束件上设有把手件。

在一些实施例中，所述的射线准直器还包括调缝件，所述调缝件设于所述射线通道，所述调缝件的厚度为F，高度小于等于H。

在一些实施例中，所述调缝件为薄膜或纸片。

本发明的另一个方面提供了一种射线源焦点尺寸测量装置，包括：射线准直器，所述射线准直器为根据如上所述的射线准直器；工作台，所述工作台可活动地设于地面，所述射线准直器设于所述工作台，所述射线通道的一端开口朝向射线源；以及探测器，所述探测器设于所述工作台，且位于所述射线通道的另一端。

根据本发明实施例的射线源焦点尺寸测量装置，包括射线准直器、工作台和探测器，通过多个约束件可以围设出射线通道，通过射线通道可以便于约束射线，使得射线信号能够被探测器很好地接收，而不受加速器的射线散射性强的特征影响，从而探测器可以提供准确的采样数据给数据处理软件，由此便于准确地计算出射线源焦点的尺寸；同时，与加工针孔相比，本发明的射线通道由多个约束件围设而成，结构简单，易于加工，可以节约制造成本和测量成本。工作台可以实现带动射线准直器和探测器运动，从而便于采集射线信号。

在一些实施例中，所述射线准直器和所述探测器均为两个，所述两个射线准直器的射线通道的高度的延伸方向垂直，所述两个探测器分别位于所述两个射线准直器的射线通道的另一端。

在一些实施例中，所述工作台包括：第一活动件，所述第一活动件设于地面，所述第一活动件可沿水平方向移动；第二活动件，所述第二活动件设于所述第一活动件，所述第二活动件可沿竖直方向移动；以及支撑件，所述射线准直器设于所述支撑件，所述支撑件设于所述第二活动件。

在一些实施例中，所述工作台包括：第一活动件，所述第一活动件设于地面，所述第一活动件可沿水平面上的第一方向移动；第二活动件，所述第二活动件设于所述第一活动件，所述第二活动件相对于所述第一活动件可沿水平面上的第二方向移动，所述第二活动件可沿竖直面上的第三方向移动，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两之间相互垂直；以及支撑件，所述射线准直器设于所述支撑件，所述支撑件设于所述第二活动件。

在一些实施例中，所述的射线源焦点尺寸测量装置还包括屏蔽件，所述屏蔽件罩设于所述射线准直器，所述屏蔽件具有避让口，所述避让口与所述射线通道的开口正对。

本发明的另一个方面提供了一种射线源焦点尺寸测量方法，应用于根据如上所述的射线源焦点尺寸测量装置，包括：调整所述射线准直器在竖直面上的位置，以使所述射线通道与所述射线源焦点位于同一水平面；根据所述射线源焦点发射出的射线束的张角，确定所述工作台的起点和终点；所述工作台移动到所述起点；根据预期的所述射线准直器的采样间隔ΔS，设置所述工作台的活动速度，ΔS为大于0的实数；根据预期的所述射线准直器的采样间隔ΔS，设置所述探测器的探测频率；启动所述工作台和所述探测器，所述工作台从所述起点运动至所述终点，所述探测器根据所述探测频率采集所述射线源焦点发射的射线信号；根据所述射线信号，确定对于所述射线信号的响应曲线的行数；以及根据所述行数和所述采样间隔ΔS计算所述射线源焦点的尺寸。

在一些实施例中，所述射线源焦点的尺寸为所述行数与所述采样间隔ΔS的乘积。

根据本发明实施例的射线源焦点尺寸测量方法，通过利用射线源焦点尺寸测量装置，可以简便、准确以及高效地测量出射线源焦点的尺寸。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：

图1是根据本发明一些实施例的射线准直器设于支撑件的结构的示意图；

图2是图1中沿A-A的剖视图；

图3是根据本发明一些实施例的射线准直器的爆炸图；

图4是根据本发明一些实施例的射线准直器的结构的示意图；

图5是根据本发明一些实施例的射线源焦点尺寸测量装置的结构的示意图；

图6是根据本发明一些实施例的射线源焦点尺寸测量的原理示意图；

图7是根据本发明一些实施例的射线源焦点尺寸测量方法的流程图；

图8是根据本发明一些实施例的响应曲线的示意图。

附图标记：

射线源焦点尺寸测量装置1000，射线源焦点2000，

射线准直器100，

第一约束件11，第二约束件12，第三约束件13，第四约束件14，把手件141，射线通道15，导轨16，调节件17，固定座171，调节螺杆172，调节螺母173，

工作台200，

第一活动件21，第二活动件22，支撑件23，

探测器300，

第一方向F1，第二方向F2，第三方向F3。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本发明的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。另外，本发明以下提供的各个实施例以及实施例中的技术特征可以以任意方式相互组合。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。此外，在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

相关技术中，射线源焦点的尺寸对射线照相、实时成像、工业CT检测图像的清晰度和空间分辨率都有重要影响。常见的射线源包括X射线机以及加速器等类型。其中，X射线机的射线源焦点尺寸测量方法相对完善，而加速器由于射线能量高和焦点尺寸小等原因，目前所采用的测量方法存在很大的误差，难以满足测量要求。

关于X射线机的射线源焦点尺寸测量方法，常采用针孔相机射线照相、狭缝相机射线照相、扫描法和边缘法等。

针孔相机射线照相和狭缝相机射线照相这两种方法为直接方法，采用传统的小孔成像原理，直接得到光源完整的强度分布图像，并在图像上测量尺寸，图像模糊小，计算测量简单。但该方法应用于加速器焦点尺寸测量时，由于加速器的射线能量高，且穿透力强，需要孔板或狭缝准直器足够厚以屏蔽无用射线，这导致针孔加工难度大大增加。同时由于孔深度增加，立体角缩小，大大限制透过小孔的光子数目，信号探测变得困难。另外，孔或狭缝立体角的缩小，导致难以对准焦斑，成像困难。

扫描法为采用双缝准直器、辐射探测器和X/Y双坐标精密扫描台，通过扫描台步进移动，获得不同(X，Y)平移位置的穿透准直孔(两正交狭缝拼成)的射线信号，从而获得焦点强度的二维分布的方法。若将这种方法应用于加速器焦点尺寸测量，由于加速器的散射线强，很容易湮没穿过准直孔的射线信号，测量精度受影响。

边缘法是一种通过测量几何不清晰度的间接测量方法。通过对外表由铅覆盖的圆柱钢管边缘进行照射成像测量X射线管的几何不清晰度，利用相应公式计算射线源焦点尺寸。边界法通过绘制强度轮廓线，并取5％到95％的强度区间作为几何不清晰度。焦点尺寸按照如下公式进行计算：w＝Ug×(f/s)，其中w表示射线源焦点的宽度，Ug表示底片或图像上宽度方向的几何不清晰度，f表示射线源焦点到透射物体的边缘距离，s表示物体边缘到底片或者探测器的距离。

由于加速器的射线能量高，使用上述的X射线机的射线源焦点尺寸测量方法并不十分有效，目前行业内，对于加速器的射线源焦点的尺寸测量方法主要采用“三明治”叠块，叠块由一系列薄铅箔/铜箔和塑胶片平行堆叠而成，铅箔/铜箔和塑胶片的厚度通常比射线源焦点的尺寸小一个量级，将叠块前表面靠近靶点，后表面贴紧胶片，并出束曝光。叠块法的原理是只有透过塑胶片的X光子用于成像，其余的都被铅衰减，最终在底片上得到一系列明暗相间的条纹。结合条纹的个数、各层厚度计算得到射线源焦点尺寸。计算公式如下：w＝(h1+h2)×n，其中h1为铅或铜箔厚度，h2为塑胶片厚度，n为黑度大于中央黑度50％的黑条数。

上述对于加速器的射线源焦点尺寸测量方法不能获得焦点强度分布的定量信息，测量结果为离散值，且受胶片照相曝光工艺影响较大，射线源焦点尺寸测量误差很大。

下面参考图1-图8描述根据本发明实施例的射线准直器100、射线源焦点尺寸测量装置1000以及方法。

如图1-图4所示，根据本发明实施例的射线准直器100，包括多个约束件，多个约束件共同围设出射线通道15，射线源设于射线通道15的一端，探测器300设于射线通道15的另一端，射线源发出的射线适于穿过射线通道15被探测器300接收。

可以理解的是，这里的射线源可以为X射线机的射线源，也可以为加速器的射线源，还可以为除X射线机和加速器以外的其它射线源，这里对射线源的具体类型不做限制。下面以射线源为加速器的射线源为例说明，测量射线源的焦点尺寸的原理如下。

扫描前，探测器300可以设置固定频率的内触发工作模式，并输出触发信号。加速器接收来自探测器300的触发信号，产生射线束，探测器300开始采集，同时承载射线准直器100的工作台200单轴开始平移，在射线准直器100的移动过程中，不同位置的射线束可以通过射线准直器100的射线通道15照射到探测器300上，探测器300每隔一个固定距离，也即采样间隔Δs，采集一次射线信号，直至把加速器的整个射线源焦点2000扫描完后，停止采集，并保存探测器300数据。利用数据处理软件得到射线源焦点2000沿第一方向F1或第二方向F2的强度分布曲线行数，根据行数和采样间隔ΔS计算得到射线源焦点2000的尺寸。

根据本发明实施例的射线准直器100，通过多个约束件可以围设出射线通道15，通过射线通道15可以便于约束射线，使得射线信号能够被探测器300很好地接收，而不受加速器的射线散射性强的特征影响，从而探测器300可以提供准确的采样数据给数据处理软件，由此便于准确地计算出射线源焦点2000的尺寸；同时，与加工针孔相比，本发明的射线通道15由多个约束件围设而成，结构简单，易于加工，可以节约制造成本和测量成本。

根据本发明的一些实施例，如图1～图3所示，多个约束件可以包括第一约束件11、第二约束件12、第三约束件13和第四约束件14。其中，第二约束件12与第一约束件11间隔设置，第二约束件12与第一约束件11之间的第一间隔距离为H，H为大于0的实数；第三约束件13设于第二约束件12与第一约束件11之间；第四约束件14设于第二约束件12与第一约束件11之间，且与第三约束件13之间的第二间隔距离为F，F为大于0的实数，其中，第一约束件11、第二约束件12、第三约束件13和第四约束件14共同围设出射线通道15，H为射线通道15的高度，F为射线通道15的宽度。由此，通过第一约束件11、第二约束件12、第三约束件13和第四约束件14可以便于围设出射线通道15，且实现方式简单，加工组装方式简单。

在一些具体的示例中，结合图2，H＞F，由此，射线通道15可以为一狭长的窄缝，狭长的窄缝可以更有针对性地约束射线，使得探测器300接收的射线信号更加清晰准确。

在一些具体的示例中，第二间隔距离为可调间隔距离。由此，可以便于本发明的射线准直器100设置不同的采样间隔，以适应多种实验和测量需求。

在本发明的一些实施例中，如图1～图3所示，第三约束件13固定连接于第二约束件12与第一约束件11之间，第四约束件14活动连接于第二约束件12与第一约束件11之间，第四约束件14适于沿朝向和远离第三约束件13的方向运动。由此，通过第四约束件14沿朝向和远离第三约束件13的方向运动可以便于实现第二间隔距离为可调间隔距离。

在本发明的另一些实施例中，第三约束件13和第四约束件14可以均可活动连接于第二约束件12与第一约束件11之间，第三约束件13和第四约束件14适于沿朝向和远离彼此的方向运动。由此，同样可以实现第二间隔距离为可调间隔距离。

根据本发明的一些实施例，如图3所示，第四约束件14与第一约束件11通过导轨16连接，第四约束件14与第二约束件12通过导轨16连接。由此，通过导轨16可以实现第四约束件14活动连接于第二约束件12与第一约束件11之间。

在一些具体的示例中，导轨16可以为交叉滚子导轨。

在一些具体的示例中，如图3所示，连接第四约束件14与第一约束件11的导轨16有多个，且沿第四约束件14的延伸方向间隔开；连接第四约束件14与第二约束件12的导轨16有多个，且沿第四约束件14的延伸方向间隔开。由此，第四约束件14在第一约束件11和第二约束件12之间的移动更加稳定，便于对第二间隔距离的调节。

进一步地，结合图3，第四约束件14与第一约束件11的延伸方向的两端分别通过导轨16连接，第四约束件14与第二约束件12的延伸方向的两端分别通过导轨16连接。由此，第四约束件14在第一约束件11和第二约束件12之间的移动更加稳定的同时，无需比4个更多的导轨16，从而可以节约成本。

根据本发明的另一些实施例，第四约束件14与第一约束件11配合的一侧可以具有滑槽和滑轨中的一个，第一约束件11可以具有滑槽和滑轨中的另一个，滑槽和滑轨滑动配合；第四约束件14与第二约束件12配合的一侧可以具有滑槽和滑轨中的一个，第二约束件12可以具有滑槽和滑轨中的另一个，滑槽和滑轨滑动配合。由此，可以实现第四约束件14活动连接于第二约束件12与第一约束件11之间。

在本发明的一些实施例中，如图2～图4所示，射线准直器100还可以包括调节件17，调节件17设于第四约束件14的远离第三约束件13的一侧，且调节件17的部分与第四约束件14止抵。

作为一种可能实施的方式，如图2～图4所示，调节件17可以包括固定座171、调节螺杆172和调节螺母173。其中，固定座171的一端连接于第一约束件11，固定座171的另一端连接于第二约束件12，固定座171上开设有安装孔；调节螺杆172可活动地设于安装孔，适于与第四约束件14止抵；调节螺母173可转动地套设于调节螺杆172，当调节螺杆172压紧第四约束件14时，调节螺母173拧紧调节螺杆172。由此，在第二间隔距离调节完成，也即将第二间隔距离调节为采样间隔ΔS后，可以使调节螺杆172顶紧第四约束件14，调节螺母173可以拧紧调节螺杆172，使得调节螺杆172固定在可以顶紧第四约束件14的位置，从而使得采样间隔稳定，不会忽大忽小影响测量结果。同时固定座171还可以实现固定第一约束件11和第二约束件12的作用，使得射线准直器100的整体结构强度更高。

当然，调节件17还可以为其它在第二间隔距离调整完成后能够固定第四约束件14的结构，并不限于固定座171、调节螺杆172和调节螺母173，固定座171、调节螺杆172和调节螺母173仅为举例说明，并不能理解为对本发明的限制。

在本发明的一些实施例中，如图4所示，调节件17可以为两个，分别设于第四约束件14的两端，由此在顶紧第四约束件14的同时，还可以保证射线通道15的宽度的一致性。

根据本发明的一些实施例，如图1所示，第四约束件14上设有把手件141，由此，把手件141可以便于抓取第四约束件14，从而便于调节第四约束件14的运动。

在本发明的一些实施例中，射线准直器100还包括调缝件，调缝件设于射线通道15，调缝件的厚度为F，高度小于等于H。

在一些示例中，调缝件可以为薄膜或纸片，当然，调缝件还可以为其它材质薄片。通过调缝件可以精确地调整第二间隔距离，使得采样间隔ΔS更加精确，从而使得射线源焦点2000的尺寸的测量更加准确，同时，在射线通道15设置调缝件还可以使得采样间隔ΔS比较稳定，不会在测量过程中发生变化影响测量结果。

如图5和图6所示，根据本发明实施例的射线源焦点尺寸测量装置1000，包括射线准直器100、工作台200和探测器300，射线准直器100为根据如上所述的射线准直器100；工作台200可活动地设于地面，射线准直器100设于工作台200，射线通道15的一端开口朝向射线源；探测器300设于工作台200，且位于射线通道15的另一端。

可以理解的是，探测器300可以设置固定频率的内触发工作模式，并输出触发信号。加速器接收来自探测器300的触发信号，产生射线束，探测器300开始采集，同时承载射线准直器100的工作台200开始平移，在射线准直器100的移动过程中，不同位置的射线束可以通过射线准直器100的射线通道15照射到探测器300上，探测器300每隔一个固定距离，也即采样间隔Δs，采集一次射线信号，直至把加速器的整个射线源焦点扫描完后，停止采集，并保存探测器300数据。利用数据处理软件得到射线源焦点2000在第一方向F1的强度分布曲线行数，根据行数和采样间隔ΔS计算得到射线源焦点2000的尺寸。

根据本发明实施例的射线源焦点尺寸测量装置1000，包括射线准直器100、工作台200和探测器300，通过多个约束件可以围设出射线通道15，通过射线通道15可以便于约束射线，使得射线信号能够被探测器300很好地接收，而不受加速器的射线散射性强的特征影响，从而探测器300可以提供准确的采样数据给数据处理软件，由此便于准确地计算出射线源焦点2000的尺寸；同时，与加工针孔相比，本发明的射线通道15由多个约束件围设而成，结构简单，易于加工，可以节约制造成本和测量成本。工作台200可以实现带动射线准直器100和探测器300运动，从而便于采集射线信号。

根据本发明的一些实施例，如图5所示，射线准直器100和探测器300均为两个，两个射线准直器100的射线通道15的高度H的延伸方向垂直，两个探测器300分别位于两个射线准直器100的射线通道15的另一端。由于加速器发射的射线为锥形射线，由此，两个射线准直器100的射线通道15的高度H的延伸方向垂直可以在两个方向同时测量射线源焦点2000的尺寸，使得对射线源焦点2000的尺寸的测量更加准确。相比于只有一个射线准直器100和探测器300，需要换方向时，无需将射线准直器100和探测器300拆下调整方向，从而提高了测量效率，节约了拆卸成本。

根据本发明的一些实施例，如图5所示，工作台200可以包括第一活动件21、第二活动件22和支撑件23，第一活动件21设于地面，第一活动件21可沿水平方向移动；第二活动件22设于第一活动件21，第二活动件22可沿竖直方向移动；射线准直器100设于支撑件23，支撑件23设于第二活动件22。由此，通过第一活动件21在水平方向的移动可以带动射线准直器100在水平方向移动，以调整射线准直器100在水平方向的位置；通过第二活动件22在竖直方向的移动可以带动射线准直器100在竖直方向移动，以调整射线准直器100在竖直方向的位置，从而便于射线源焦点尺寸测量装置1000对射线源焦点2000的尺寸的测量。

根据本发明的一些实施例，如图5所示，工作台200可以包括第一活动件21、第二活动件22和支撑件23，第一活动件21设于地面，第一活动件21可沿水平面上的第一方向F1移动；第二活动件22设于第一活动件21，第二活动件22相对于第一活动件21可沿水平面上的第二方向F2移动，第二活动件22可沿竖直面上的第三方向F3移动，第一方向F1、第二方向F2和第三方向F3两两之间相互垂直；射线准直器100设于支撑件23，支撑件23设于第二活动件22。由此，通过第一活动件21、第二活动件22和支撑件23，可以带动射线准直器100实现在第一方向F1、第二方向F2和第三方向F3上的移动，从而便于射线源焦点尺寸测量装置1000对射线源焦点2000的尺寸的测量。

根据本发明的一些实施例，如图5所示，射线源焦点尺寸测量装置1000还可以包括屏蔽件，屏蔽件罩设于射线准直器100，屏蔽件具有避让口，避让口与射线通道15的开口正对。由此，避让口可以让射线照入射线通道15，屏蔽件可以遮挡射入射线通道15以外的多余射线，保证射线源焦点2000尺寸测量的准确性。

如图7所示，根据本发明实施例的射线源焦点尺寸测量方法，应用于根据如上所述的射线源焦点尺寸测量装置，包括操作S210～操作S280。

在操作S210，调整射线准直器在竖直面上的位置，以使射线通道与射线源焦点位于同一水平面；同时，调整射线源焦点发射出的射线束的张角。

在操作S220，根据射线源焦点发射出的射线束的张角，确定工作台的起点和终点。

在操作S230，工作台移动到起点。

在操作S240，根据预期的射线准直器的采样间隔ΔS，设置工作台的活动速度，ΔS为大于0的实数。

在操作S250，根据预期的射线准直器的采样间隔ΔS，设置探测器的探测频率。

在操作S260，启动工作台和探测器，工作台从起点运动至终点，探测器根据探测频率采集射线源焦点发射的射线信号。

在操作S270，根据射线信号，确定对于射线信号的响应曲线的行数。

在操作S280，根据行数和采样间隔ΔS计算射线源焦点的尺寸。

可以理解的是，在测量射线源焦点的尺寸前，需要安装射线源焦点尺寸测量装置，也即将射线源焦点尺寸测量装置中的工作台安装到射线源前，使射线准直器和探测器尽量靠近射线源焦点。调整工作台高度及水平位置，使射线通道的左右/高度方向尽可能对正射线源焦点，射线通道移动扫描的范围可覆盖射线源焦点。

还需要调整射线束张角，具体地，可调整射线源准直器，缩小照射场，减少散射。还可以根据需要在射线准直器的左右两侧及上方放置铅砖，以遮挡射线通道范围以外的多余射线。

例如，工作台可以由控制软件控制，启动控制软件，可以设置射线准直器的扫描平移距离(从起点到终点的距离)和运动速度；还可以设置探测器的采集触发频率。其中，工作台的在第一方向平移的速度与探测器的触发频率共同决定了扫描的采样间隔。因此，在扫描测量时，需要设置工作台的平移速度和设置探测器的触发频率等参数。

例如，希望平移扫描采样间隔＝0.05mm，如探测器的触发频率20Hz，则工作台沿第一方向的平移速度应设为1mm/s。具体为采样间隔ΔS＝速度V/频率f＝(1mm/s)/(20Hz)＝0.05mm，即每1秒钟，探测器信号采集20次，射线准直器平移了1mm，每隔0.05mm采集一次射线信号。

下面有两种可选则的扫描方法，分别为连续扫描方法和步进式扫描方法。连续扫描方法为工作台连续平移，通过工作台平移速度与探测器触发频率的配合，确定了扫描的采样间隔。步进式扫描方法为工作台在某一位置停止后，探测器采集该位置下的射线信号；工作台再移动到间隔为Δs的下一个位置并停止，重复采集过程。

开始测量时，工作台移动到射线焦点某一侧的初始位置。启动加速器射线源出束。启动扫描，工作台沿第一方向作平移运动，探测器开始实时采集射线信号。待工作台移动到最终位置后，结束采集，并保存射线信号数据。射线源焦点停束。

利用数据处理软件打开保存的射线信号数据，图像中每行表示一个平移扫描位置下的探测器采集的射线信号，相邻两行数据所对应的两次射线信号的采样位置间隔为Δs。对探测器信号通道画一竖线，测量信号响应曲线半高宽，半高宽可以理解为对于射线信号的响应曲线的行数，响应曲线如图8所示。根据半高宽值可以计算出射线源焦点尺寸的结果。

作为一些具体的示例，射线源焦点的尺寸为行数(半高宽值)与采样间隔ΔS的乘积。

需要说明的是，操作S210～操作S280中的序号并不能理解为操作的先后顺序，操作的先后顺序可以根据需要使得操作S210～操作S280任意排序，因此，操作S210～操作S280中的序号不能理解为对本发明的射线源焦点尺寸测量方法的顺序的限制。

根据本发明实施例的射线源焦点尺寸测量方法，通过利用射线源焦点尺寸测量装置，可以简便、准确以及高效地测量出射线源焦点的尺寸。

下面详细描述根据本发明实施例的射线源焦点尺寸测量装置。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本发明的具体限制。

本发明的装置测量精度高，并可提供射线源焦点的射线强度的空间分布情况。本发明的装置由射线探测器、射线准直器、二维工作台及运动控制器、屏蔽装置等硬件组成。工作时连接计算机，扫描采集数据。

探测器，采用固体探测器采集射入探测器的射线信号。探测器包括探测器模块、控制模块、电源模块及线缆。探测器模块接收入射的X射线，转换为模拟电信号，并进行A/D转换；控制模块控制探测器模块工作，并实现信号采集与加速器射线源的出束同步控制，将探测器信号传输给上位计算机。

射线准直器，射线准直器安装于探测器和射线源焦点之间，射线准直器包括多个长准直块(约束件)，长准直块采用高密度金属材质，如钨合金制成，多个长准直块形成一个准直缝(射线通道)。射线准直器将射线源焦点向各方向发射的锥形X射线束约束为狭缝型X射线束，通过准直缝的射线被探测器接收探测，其他路径方向的射线则被准直块阻挡屏蔽。上下准直块与中间层一个准直块固定安装，中间层另一准直块可横向开合调整。夹在中间层两准直块之间的低密度薄膜或纸片的厚度决定了准直缝的宽度。可通过螺栓、螺母调整，张开准直缝，更换薄膜或纸片，实现准直缝宽的调整；然后压紧准直钨块，以保证缝宽的一致性。

垂直狭缝可用于射线源焦点的水平方向尺寸扫描测量；水平狭缝则可实现射线源焦点垂直方向尺寸扫描测量。可通过将射线准直器翻转90°，改变准直缝的方向(水平/垂直)。装置也可集成两套射线准直器及探测器，准直缝的方向分别为水平、垂直。二维工作台安装射线准直器、探测器，实现二者沿水平/垂直方向的匀速平移运动。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

本领域技术人员可以理解，本发明的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本发明中。特别地，在不脱离本发明精神和教导的情况下，本发明的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本发明的范围。

尽管已经参照本发明的特定示例性实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行形式和细节上的多种改变。因此，本发明的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。

Claims (21)

1.一种射线准直器，其特征在于，包括：

多个约束件，所述多个约束件共同围设出射线通道，射线源设于所述射线通道的一端，探测器设于所述射线通道的另一端，所述射线源发出的射线适于穿过所述射线通道被所述探测器接收。

2.根据权利要求1所述的射线准直器，其特征在于，所述多个约束件包括：

第一约束件；

第二约束件，所述第二约束件与所述第一约束件间隔设置，所述第二约束件与所述第一约束件之间的第一间隔距离为H，H为大于0的实数；

第三约束件，所述第三约束件设于所述第二约束件与所述第一约束件之间；以及

第四约束件，所述第四约束件设于所述第二约束件与所述第一约束件之间，且与所述第三约束件之间的第二间隔距离为F，F为大于0的实数，

其中，所述第一约束件、所述第二约束件、所述第三约束件和所述第四约束件共同围设出所述射线通道，H为所述射线通道的高度，F为所述射线通道的宽度。

3.根据权利要求2所述的射线准直器，其特征在于，H＞F。

4.根据权利要求2所述的射线准直器，其特征在于，所述第二间隔距离为可调间隔距离。

5.根据权利要求4所述的射线准直器，其特征在于，所述第三约束件固定连接于所述第二约束件与所述第一约束件之间，所述第四约束件活动连接于所述第二约束件与所述第一约束件之间，所述第四约束件适于沿朝向和远离所述第三约束件的方向运动。

6.根据权利要求5所述的射线准直器，其特征在于，所述第四约束件与所述第一约束件通过导轨连接，所述第四约束件与所述第二约束件通过导轨连接。

7.根据权利要求6所述的射线准直器，其特征在于，所述导轨为交叉滚子导轨。

8.根据权利要求6所述的射线准直器，其特征在于，连接所述第四约束件与所述第一约束件的导轨有多个，且沿所述第四约束件的延伸方向间隔开；连接所述第四约束件与所述第二约束件的导轨有多个，且沿所述第四约束件的延伸方向间隔开。

9.根据权利要求6所述的射线准直器，其特征在于，所述第四约束件与所述第一约束件的延伸方向的两端分别通过导轨连接，所述第四约束件与所述第二约束件的延伸方向的两端分别通过导轨连接。

10.根据权利要求2所述的射线准直器，其特征在于，还包括：

调节件，所述调节件设于所述第四约束件的远离所述第三约束件的一侧，且所述调节件的部分与所述第四约束件止抵。

11.根据权利要求10所述的射线准直器，其特征在于，所述调节件包括：

固定座，所述固定座的一端连接于所述第一约束件，所述固定座的另一端连接于所述第二约束件，所述固定座上开设有安装孔；

调节螺杆，所述调节螺杆可活动地设于所述安装孔，适于与所述第四约束件止抵；以及

调节螺母，所述调节螺母可转动地套设于所述调节螺杆，当所述调节螺杆压紧所述第四约束件时，所述调节螺母拧紧所述调节螺杆。

12.根据权利要求2所述的射线准直器，其特征在于，所述第四约束件上设有把手件。

13.根据权利要求2～12中任一项所述的射线准直器，其特征在于，还包括：

调缝件，所述调缝件设于所述射线通道，所述调缝件的厚度为F，高度小于等于H。

14.根据权利要求13所述的射线准直器，其特征在于，所述调缝件为薄膜或纸片。

15.一种射线源焦点尺寸测量装置，其特征在于，包括：

射线准直器，所述射线准直器为根据权利要求1～14中任一项所述的射线准直器；

工作台，所述工作台可活动地设于地面，所述射线准直器设于所述工作台，所述射线通道的一端开口朝向射线源；以及

探测器，所述探测器设于所述工作台，且位于所述射线通道的另一端。

16.根据权利要求15所述的射线源焦点尺寸测量装置，其特征在于，所述射线准直器和所述探测器均为两个，所述两个射线准直器的射线通道的高度的延伸方向垂直，所述两个探测器分别位于所述两个射线准直器的射线通道的另一端。

17.根据权利要求15所述的射线源焦点尺寸测量装置，其特征在于，所述工作台包括：

第一活动件，所述第一活动件设于地面，所述第一活动件可沿水平方向移动；

第二活动件，所述第二活动件设于所述第一活动件，所述第二活动件可沿竖直方向移动；以及

支撑件，所述射线准直器设于所述支撑件，所述支撑件设于所述第二活动件。

18.根据权利要求15所述的射线源焦点尺寸测量装置，其特征在于，所述工作台包括：

第一活动件，所述第一活动件设于地面，所述第一活动件可沿水平面上的第一方向移动；

第二活动件，所述第二活动件设于所述第一活动件，所述第二活动件相对于所述第一活动件可沿水平面上的第二方向移动，所述第二活动件可沿竖直面上的第三方向移动，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两之间相互垂直；以及

支撑件，所述射线准直器设于所述支撑件，所述支撑件设于所述第二活动件。

19.根据权利要求15所述的射线源焦点尺寸测量装置，其特征在于，还包括：

屏蔽件，所述屏蔽件罩设于所述射线准直器，所述屏蔽件具有避让口，所述避让口与所述射线通道的开口正对。

20.一种射线源焦点尺寸测量方法，应用于根据权利要求15～19中任一项所述的射线源焦点尺寸测量装置，其特征在于，包括：

调整所述射线准直器在竖直面上的位置，以使所述射线通道与所述射线源焦点位于同一水平面；

根据所述射线源焦点发射出的射线束的张角，确定所述工作台的起点和终点；

所述工作台移动到所述起点；

根据预期的所述射线准直器的采样间隔ΔS，设置所述工作台的活动速度，ΔS为大于0的实数；

根据预期的所述射线准直器的采样间隔ΔS，设置所述探测器的探测频率；

启动所述工作台和所述探测器，所述工作台从所述起点运动至所述终点，所述探测器根据所述探测频率采集所述射线源焦点发射的射线信号；

根据所述射线信号，确定对于所述射线信号的响应曲线的行数；以及

根据所述行数和所述采样间隔ΔS计算所述射线源焦点的尺寸。

21.根据权利要求20所述的射线源焦点尺寸测量方法，其特征在于，所述射线源焦点的尺寸为所述行数与所述采样间隔ΔS的乘积。

Images