CN1212525C - 光电二极管同步辐射x光束线探测方法 - Google Patents

光电二极管同步辐射x光束线探测方法 Download PDF

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Abstract

一种光电二极管同步辐射X光束线探测方法，其步骤如下：步骤1：首先发射一X光束；步骤2：使步骤1发射的X光束经过一光阑狭缝的限制，并穿过该光阑狭缝；步骤3：使穿过该光阑狭缝的X光束打到一碳膜上，使X光束穿过碳膜并产生散射；步骤4：散射的X光束分别由两个斜置的光电二极管接收；步骤5：测量该两个光电二极管的电流大小，从而得到X光散射强度，因为散射强度正比于入射X光强度，则电流信号表征了入射X光强度。

Description

光电二极管同步辐射X光束线探测方法
技术领域
本发明涉及一种同步辐射光束线的X射线探测方法。该探测器安装于同步辐射光束线上，在同步辐射光束路径上设置一固体薄膜(碳或铍等对X射线吸收小的材料)，当X射线通过该薄膜时，小部分X射线被薄膜散射，利用置于束线两侧的光电二极管探测散射信号，对探测到的散射信号分析处理，则可得到X射线光束的位置、强度及分布。利用该装置在束线调整时，通过测量探测信号的强度，可方便地将光阑与X射线光束中心位置准直，在束线运行期间又可以对光强及位置移动进行实时监测。
背景技术：
在同步辐射光束线设备中，束线探测器是十分重要的设备。在高真空束线管道中同步辐射光束不能用眼睛直接观察，只能依靠束线探测器探测同步辐射光束的位置、强度及分布。束线探测器根据其目地又有多种设计，但基本方法都是基于光电发射原理，当X射线轰击探测器的金属探头(丝或刀片)时，有光电流产生，将信号引出真空壳体并与放大器连接，根据探测信号的大小，则可判断X射线的强弱或其空间分布状况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光电二极管同步辐射X光束线探测方法，其具有结构简单、精度高、操作方便和成本低的优点。
本发明一种光电二极管同步辐射X光束线探测方法，其步骤如下：
步骤1：首先发射一X光束；
步骤2：使步骤1发射的X光束经过一光阑狭缝的限制，并穿过该光阑狭缝；
步骤3：使穿过该光阑狭缝的X光束打到一碳膜上，使X光束穿过碳膜并产生散射；
步骤4：散射的X光束分别由两个斜置的光电二极管接收；
步骤5：测量该两个光电二极管的电流大小，从而得到X光散射强度，因为散射强度正比于入射X光强度，则电流信号表征了入射X光强度。
其中步骤4所述的两个光电二极管斜置角度为30-60度之间。
附图说明
图1是本发明同步辐射光束线的X射线探测流程图；
图2是本发明的工作原理图；
图3是本发明X光束位置探测器工作原理图。
具体实施方式
首先请参阅图1并结合图2，本发明一种光电二极管同步辐射X光束线探测方法，其步骤如下：
步骤1：首先发射一X光束；
步骤2：使步骤1发射的X光束经过一光阑狭缝的限制，并穿过该光阑狭缝；
步骤3：使穿过该光阑狭缝的X光束打到一碳膜上，X光束穿过碳膜并产生散射；
步骤4：散射的X光束分别由两个斜置的光电二极管接收；
步骤5：测量该两个光电二极管的电流大小，从而得到X光散射强度，因为散射强度正比于入射X光强度，则电流信号表征了入射X光强度。
其中步骤4所述的斜置的两个光电二极管，其斜置角度为30-60度之间。
涉及同步辐射光束线的X射线探测方法具体实施过程如下：
在同步辐射光束线的真空环境中，在X光束路径上设置一薄膜，薄膜由碳或铍等对X射线吸收小的材料构成，其厚度一般小于0.1mm。当X射线通过该薄膜时，小部分X射线被薄膜散射，散射射线偏离原光束方向，呈4π空间立体角发射；
在入射X光路上下两侧(不在入射X光光路上)，各固定安装一个X射线范围光电二极管，接收部分散射光；
光电二极管产生信号电流，电流信号经由外接的弱电流放大器放大，再经过适当的信号处理即得到关于X射线的强弱或其空间分布状况等信息。
图1为该同步辐射光束线的X射线探测流程图。此探测方法仅适用于真空环境，非真空环境中，X射线在空气中也发生散射，造成背底噪声，影响了探测精度。根据本探测方法，可形成两种不同功能的同步辐射X射线探测器实施例。
实施例一：工作原理如图2所示。该探测器主要由固定大小的光阑狭缝20、碳膜30、及光路上下两侧的X射线范围光电二极管40构成。光电二极管40、碳膜30、光阑狭缝20都固定于图中的管道100上，因而X射线光束轰击碳膜30的位置固定不变。两光电二极管40并联，输出信号相加。管道100两端焊接法兰，经波纹管与同步辐射光束线连接(图中未示)，保持光束线内的真空环境。探测器管道可由外部电机驱动，使其在垂直方向移动。
由于光电二极管40、碳膜30和光阑狭缝20之间相对位置完全固定，所以光电二极管40所接收部分散射光大小与经过光阑限定后的光束强度成正比(光的频谱不变时)，测量光电二极管40的输出乘以一个系数即表征了入射X射线束的强度。这就构成了X射线束强度探测器。在同步辐射光束线运行时，测量光电二极管40的输出即可实现对束线强度的监测。
在光束线安装准直时，本装置还可方便准确地将光阑与光束垂直中心准直。同步辐射光束在垂直方向呈高斯分布。由电机驱动探测器垂直移动，监测光电二极管40输出信号，当输出信号为极大值时，表明光阑的狭缝20与光束中心即高斯分布中心点对准了，即完成了准直。
实施例二：其工作原理如图3所示(与图2相同的部件为同一标号)。其结构与实施例一的区别是：光阑狭缝20与后半部碳膜30、及光路上下两侧的X射线范围光电二极管40分成两部分，中间由同步辐射光束线管道100连接，管道长度L由所需探测精度而定。两光电二极管40分别输出，各外接一个的弱电流放大器(图中未示)，其输出信号分别为I1、I2。
在运行中，当光源点发生垂直飘移时，X射线光束轰击碳膜30的位置随之改变，如图3虚线所示，则两光电二极管40输出信号相应改变。对两光电二极管输出信号I1、I2进行处理，使V＝(I1-I2)/(I1+I2)。则V表征了光源点垂直飘移量。在同步辐射光束线运行时，测量V值，即可实现对束线垂直位置变化的监测。
本发明的优点在于：
1)以工作于X射线范围的新型光电二极管取代传统的光电发射极片构成X射线探测器的探测元件；
2)探测器原理不同于光电发射，而是用光电二极管接收X射线穿过薄膜时产生的散射光，由于散射光强度正比于入射X射线束的强度，则根据光电二极管接收的散射光信号经计算得到入射X射线束的强度；
3)根据束线两侧光电二极管接收的散射光信号差异经计算得到入射X射线束的位置。

Claims (2)

1、一种光电二极管同步辐射X光束线探测方法其步骤如下：
步骤1：首先发射一X光束；
步骤2：使步骤1发射的X光束经过一光阑狭缝的限制，并穿过该光阑狭缝；
步骤3：使穿过该光阑狭缝的X光束打到一碳膜上，使X光束穿过碳膜并产生散射；
步骤4：散射的X光束分别由两个斜置的光电二极管接收；
步骤5：测量该两个光电二极管的电流大小，从而得到X光散射强度，因为散射强度正比于入射X光强度，则电流信号表征了入射X光强度。
2、根据权利要求1所述的光电二极管同步辐射X光束线探测方法，其特征在于，其中步骤4所述的两个光电二极管斜置角度为30-60度之间。
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