CN115793031A - 一种用于x光机能谱测量的限束调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及X光机技术领域，具体地说是一种用于X光机能谱测量的限束调节装置，包括光阑与三维调节平台，三维调节平台包括底座、探测器固定装置、光阑固定装置和光阑旋转装置，将探测器和限束光阑作为一个整体，通过高精度三维调节装置实现光路、探测器和限束光阑的准直，通过改变限束光阑孔径大小调节X射线进入到探测器晶体的强度，降低死时间，提高探测效率和准确测量X射线能谱，解决了目前对于高通量X射线光机注量的准确测量问题，为测量得到的脉冲高度谱解谱为注量谱提供基础。

Description

一种用于X光机能谱测量的限束调节装置

技术领域

本发明涉及X光机技术领域，具体地说是一种用于X光机能谱测量的限束调节装置。

背景技术

根据X射线产生的原理分析，工业X射线光机产生的X射线是连续谱，且不同靶材、不同管电压下产生的X射线能谱差异很大。通常为了得到特定辐射质，需要添加不同的附加过滤得到过滤X射线，满足测量需求，因此对X射线能谱进行测量是非常必要的。

X射线能谱是表征X射线特征参数的重要手段，目前对于工业X射线光机能谱的测量主要利用高纯锗、碘化钠、碲化镉等探测器，根据可探测的光子能量范围，以及对于能谱分辨率的要求，对于100keV以下通常使用碲化镉探测器，50keV～3MeV范围内通常使用高纯锗和碘化钠探测器。通常为了准确获取能谱信息，常用分辨率较高的高纯锗探测器进行探测，得到脉冲高度谱，为了进一步获取X射线注量谱，需要对探测器进行响应矩阵的构建，通过反解得到实际注量谱。

在X射线计量学中对于X射线能谱的测量通常采用分辨率较高的高纯锗探测器。但是由于X射线强度大，计数率高，容易造成探测器“堵死”现象。为了降低探测器死时间，通常采用降低管电流、增大探测距离和使用限束光阑准直器等方式。由于高纯锗探测器具有较高的能量分辨率、较大的射线能量探测范围，因此在各类物理量测量中也应用广泛，通常采用高纯锗探测器对不同辐射质下的X射线进行探测。然而高纯锗探测器在实际测量能谱时常常会受到周围环境以及探测器本身防护材料的影响，如K壳层X射线逃逸和康普顿散射，造成很多杂散成分被探测器收集到，因而不能准确地反映真实的X射线能谱。为了降低散射影响，减少散射光子被记录的几率，得到更好的能谱，通常在高纯锗探测器前端增加一个准直器，通常为铅或者钨合金材料，其主要功能是对X射线进行限束，降低探测器死时间，尽可能减少散射，降低散射光子到达记录面的几率，使到达探测器的X射线更多来自于X射线光机主射束。

高纯锗探测器的探测效率并不高，当光子计数较高时，探测器会出现堵死现象，造成死时间增大，影响探测谱形。通常为了减少死时间，通过增大与光机焦斑的距离以及降低光机管电流方式进行，并在探测器前段放置一个限束光阑，使得进入探测器的光子数尽可能的少。

现有的用于高纯锗探测器限束准直的光阑一般是外置的，一般为了尽可能降低死时间，通常减小光阑孔径，且当光子能量增加时，为了完全屏蔽主射束光子，需要增加光阑的厚度。由于光阑孔径通常较小，且每次测量都需要人为主观判断是否准直，即在测量过程中因为定位的问题导致X射线无法垂直入射，使得部分光子照射在光阑内径壁上，产生散射，使得最终的能谱出现较大的低能散射平台。

因此，为了解决上述问题，本申请提出了一种用于X光机能谱测量的限束调节装置，结合限束光阑和调节机构，将二者结合起来，通过改变限束光阑孔径大小来测量不同注量强度的X射线，以及调节结构实现左右、旋转和俯仰的调节，降低死时间，提高测量效率和准确测量X射线能谱。

发明内容

本发明的目的是填补现有技术的空白，提供了一种用于X光机能谱测量的限束调节装置，结合限束光阑和调节机构，将二者结合起来，通过改变限束光阑孔径大小来测量不同注量强度的X射线，以及调节结构实现左右、旋转和俯仰的调节，降低死时间，提高探测效率和准确测量X射线能谱。

为了达到上述目的，本发明提供一种用于X光机能谱测量的限束调节装置，包括光阑与三维调节平台，三维调节平台包括底座、探测器固定装置、光阑固定装置和光阑旋转装置。

光阑旋转装置可左右移动，旋转和前后俯仰三个方向的调节，左右移动距离精度为0.01mm，旋转精度为0.01°。

主屏蔽层根据探测器晶体尺寸设计，用于完全包裹住探测器晶体，限束层采用内插式设计，根据所测量的X射线光子强度，采用不同孔径的限束。

孔径为0.5mm、1mm和2mm。

限束调节装置采用钨合金材料制备。

主屏蔽层射线通道的内径与限束层的外径一致。

本发明同现有技术相比，具备以下有益效果：

将探测器和限束光阑作为一个整体，通过高精度三维调节装置实现光路、探测器和限束光阑的准直，通过改变限束光阑孔径大小调节X射线进入到探测器晶体的强度，降低死时间，提高探测效率和准确测量X射线能谱，解决了目前对于高通量X射线光机注量的准确测量问题，为测量的得到脉冲高度谱解谱为注量谱提供基础。

附图说明

图1为本发明钨合金光阑示意图。

图2为本发明三维调节平台主视图。

图3为本发明三维调节平台立体图。

图4为本发明三维调节平台俯视图。

具体实施方式

现结合附图对本发明做进一步描述。

请参阅图1～4，本发明提出了一种用于X光机能谱测量的限束调节装置，包括光阑与三维调节平台，三维调节平台包括底座、探测器固定装置、光阑固定装置和光阑旋转装置。

根据限束光阑的尺寸以及所探测光子的能量和注量等条件，为了确保主射束的光子能够为安全进入到探测器中，且不因光子入射到限束光阑内壁的影响，需要准确调节光路与限束光阑和探测器的准直，确保三点一线。

用于固定探测器和限束光阑，在实际使用过程中只需要调节光阑和探测器的位置，使之与X射线光路在同一条直线上。

光阑旋转装置可左右移动，旋转和前后俯仰三个方向的调节，左右移动距离精度为0.01mm，旋转精度为0.01°。

光阑包括主屏蔽层和限束层，主屏蔽层根据探测器晶体尺寸设计，用于完全包裹住探测器晶体，限束层采用内插式设计，根据所测量的X射线光子强度，采用不同孔径的限束。

孔径为0.5mm、1mm和2mm。

这样设计的好处是在测量过程中只需要根据光子强度更换不同的限束层，而不需要对限束光阑整体更换，避免了探测器与光阑的位置移动，减少了光阑与探测器的接触，也保护了探测器晶体，由于限束光阑通常较重，这样的设计可以提高实验效率。

限束调节装置采用钨合金材料制备。

主屏蔽层射线通道的内径与限束层的外径一致。

本发明从整体上解决了现有技术中因高纯锗探测器的探测效率并不高，当光子计数较高时，探测器会出现堵死现象，造成死时间增大，影响探测谱形的问题，且现有的用于高纯锗探测器限束准直的光阑一般是外置的，一般为了尽可能降低死时间，通常减小光阑孔径，且当光子能量增加时，为了完全屏蔽主射束光子，需要增加光阑的厚度。由于光阑孔径通常较小，且每次测量都需要人为主观判断是否准直，即在测量过程中因为定位的为题导致X射线无法垂直入射，使得部分光子照射在光阑内径壁上，产生散射，使得最终的能谱出现较大的低能散射平台的问题，通过结合限束光阑和调节机构，将二者结合起来，一方面可以通过改变限束光阑孔径大小来测量不同注量强度的X射线，另一方面可以通过调节结构实现左右、旋转和俯仰的调节，调节精度高，方便在X射线光机打开的情况下通过软件自动调节，避免了认为旋转调节所带来的精度误差以及每次调节需要关闭光源的问题。

Claims (6)

1.一种用于X光机能谱测量的限束调节装置，其特征在于，包括光阑与三维调节平台，所述三维调节平台包括底座、探测器固定装置、光阑固定装置和光阑旋转装置。

2.一种用于X光机能谱测量的限束调节装置，其特征在于，所述光阑旋转装置可左右移动，旋转和前后俯仰三个方向的调节，所述左右移动距离精度为0.01mm，旋转精度为0.01°。

3.一种用于X光机能谱测量的限束调节装置，其特征在于，所述光阑包括主屏蔽层和限束层，所述主屏蔽层根据探测器晶体尺寸设计，用于完全包裹住探测器晶体，所述限束层采用内插式设计，根据所测量的X射线光子强度，采用不同孔径的限束。

4.根据权利要求3所述的用于X光机能谱测量的限束调节装置，其特征在于，所述孔径为0.5mm、1mm和2mm。

5.根据权利要求3所述的用于X光机能谱测量的限束调节装置，其特征在于，所述限束调节装置采用钨合金材料制备。

6.根据权利要求3所述的用于X光机能谱测量的限束调节装置，其特征在于，所述主屏蔽层射线通道的内径与所述限束层的外径一致。

Images