CN200972460Y - 基于单能谱伽马射线发生器的成像和成份分析装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及基于单能谱伽马射线发生器的成像和成份分析装置，该装置包括伽马射线发生器、成像仪、成份分析仪；所述的伽马射线发生器为单能谱伽马射线发生器；所述单能谱伽马射线发生器通过所产生的单能谱伽马射线穿过被测物质与成像仪和成份分析仪相关连；所述单能谱伽马射线发生器包括，离子源、质子加速段和伽马射线发生靶；所述离子源连接在所述质子加速段一端，所述伽马射线发生靶连接在所述质子加速段的另一端。本实用新型对现有技术的贡献是，1.产生伽马射线无需使用放射性物质，因此使用本实用新型安全可靠；2.使分析装置做到小型化，进而降低成本；3.能产生不同单能谱的伽马射线，通过成份分析仪可以实现对被检测物成份的分析。
Description
技术领域
本实用新型涉及透视检测分析装置，特别涉及基于单能谱伽马(γ)射线发生器的成像和成份分析装置，该装置利用单能谱伽马射线实现对物体的检测与成份分析。
背景技术
目前，x射线透视设备被广泛用于医疗设备，但在货物检测方面由于x射线的穿透能力问题而受到了局限。伽马射线是一种穿透力很强的高能光子，它可以用来“透视”很厚物质的内部情况。利用放射性物质如钴-60，或电子加速器，都能获得伽马射线，而且已经被广泛应用在了医疗、材料探伤、封闭物体(如集装箱)检测等方面。然而，由于放射性同位素物质如钴-60它的伽马(γ)射线的发射是不受控的，对其只能做屏蔽阻挡，因此对它的管理比较复杂，使得它的应用还是受到了限制；电子加速器不存在放射性物质问题，但是它发出的是能量范围很宽的连续多能谱伽马(γ)射线，虽然可以透视物体，但用于物体材料的分析比较困难；同时受电子加速器所产生伽马射线受发射角度的限制，它不容易做到小型化，且加速器本身维修复杂，目前世界所用的以加速器作放射源的集装箱检测装置都存在这样的问题；目前，世界上无放射性物质污染的基于单能谱伽马射线发生器的成像和成份分析还是一个空白。
发明内容
本实用新型的目的，是利用单能谱伽马射线发生原理提出的一种基于单能谱伽马射线发生器的成像和成份分析装置，该装置不使用放射性物质，所产生的单普能伽马射线不但可以“透视”检验物质的内部几何形状，还可以进行该物质的成份分析。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种基于单能谱伽马射线发生器的成像和成份分析装置，包括伽马射线发生器，成像仪；该装置还包括成份分析仪，所述的伽马射线发生器为单能谱伽马射线发生器；所述单能谱伽马射线发生器通过所产生的单能谱伽马射线穿过被测物质与成像仪和成份分析仪相关连；所述单能谱伽马射线发生器包括，离子源、质子加速段和伽马射线发生靶；所述离子源连接在所述质子加速段一端，所述伽马射线发生靶连接在所述质子加速段的另一端。
所述质子加速段包括陶瓷绝缘管、电极环以及加速高压电源，陶瓷绝缘管与电极环间隔封装、焊接，加速高压电源接至所述离子源与所述伽马射线发生靶之间。
所述质子加速段还包括分压电阻，分压电阻将所述加速高压电源电压分配至电极环上。
所述加速高压电源电压在100KV至800KV之间。
所述加速高压电源电压为150KV。
所述加速高压电源电压为350KV。
所述伽马射线发生靶是由化学元素化合物组成。
所述化学元素化合物是氟元素化合物。
所述化学元素化合物是硼元素化合物。
本实用新型对现有技术的贡献是，
1.产生伽马射线无需使用放射性物质，伽马射线的发生与消失是可控的，因此使用本实用新型安全可靠。
2.由于本实用新型采用质子加速方案产生单能谱伽马射线，且射线呈360度立体角向外发射。因此，使得伽马射线发生器根据使用需要可小型化和结构简单化，使分析装置做到小型化，进而降低成本。
3.质子加速方案产生单能谱伽马射线，改变伽马射线发生靶的化合物元素成分及配合适当的加速电压就能产生不同单能谱的伽马射线，单能谱伽马射线一个显著的特点是具有特征共振峰，利用单能谱的伽马射线的特征共振峰，通过成份分析仪可以实现对被检测物成份的分析。
下面结合附图和实施例对本实用新型作一详细描述。
附图说明
图1为本实用新型示意图；
图2为单能谱伽马射线发生器结构示意图；
图3为便携式单能谱伽马射线发生器结构示意图；
图4为固定式单能谱伽马射线发生器结构示意图。
具体实施方式
参见图1至图4，其中，伽马射线发生器1，离子源1-1，放电室1-1-1，磁场线圈1-1-2，微波源1-1-3，磁场线圈电源1-1-4，氢气源1-1-5，质子加速段1-2，陶瓷绝缘管1-2-1，电极环1-2-2，伽马射线发生靶1-3，伽马射线发生靶冷却泵1-3-1，水冷管1-3-2，加速高压电源1-4，分压电阻1-4-1，接地外壳1-5，冷却液循环泵1-6，冷却液管1-7，离子源电源线1-8，加速电源线1-9，抑制电源1-10，真空泵1-11，成分分析仪2，成像仪3，单能谱伽马射线4，被测物体5，特征共振峰伽马射线6。
实施例1：
参见图1和图2，本实用新型分析装置包括伽马射线发生器1，成份分析仪2，成像仪3；其中，伽马射线发生器1是单能谱伽马射线发生器，所述单能谱伽马射线发生器通过所产生的单能谱伽马射线4穿过被测物体5与成像仪3和成份分析仪2相关连；进一步说，就是单能谱伽马射线发生器所产生的单能谱伽马射线4，穿过被测物体5时所产生的特征共振峰伽马射线6被成像仪系统3和成份分析仪系统2的探头测得，测得的信号被用于成像仪3的被测物体成像，以及用于成份分析仪2的成份分析；单能谱伽马射线一个显著的特点是具有特征共振峰，如6.13兆电子伏(MeV)单能伽马射线，该射线可与氧原子产生共振吸收并发出次级射线，用于检查含氧高的物质(如炸药)有着很高的灵敏度；
成像仪系统3一般是由多组探测器组件(可以是半导体探测器或晶体、光电倍增管组成的探测器)及一系列核电子学、成像显示电路等组成，最后在一般的CT机上显示；成份分析仪2一般是由探测器组件，经过相关的核电子学电路如：前置放大器、放大器及多道脉冲分析器等核电子学电路来完成被测物成份谱的分析。各种电路的品种、型号繁多各家有不同的选择这里就不一一列举了。
所述单能谱伽马射线发生器1包括离子源1-1，质子加速段1-2和伽马射线发生靶1-3，所述离子源1-1连接在质子加速段1-2一端，伽马射线发生靶1-3连接在质子加速段1-2的另一端。
所述的离子源1-1是将氢气电离产生质子的离子源，它是一般型的冷阴极弧放电型电离源或是高频电离源也可以是高效的微波型电离源。
所述质子加速段1-2包括形成一个真空内腔的陶瓷绝缘管1-2-1，电极环1-2-2，以及加速高压电源1-4；陶瓷绝缘管1-2-1与电极环1-2-2间隔封装、焊接，在电极环1-2-2与电极环1-2-2之间设有分压电阻1-4-1，加速高压电源1-4接至离子源1-1与伽马射线发生靶1-3之间，为了实现质子流的平稳加速，质子加速段1-2还包括分压电阻1-4-1，高压电源1-4通过分压电阻1-4-1接至质子加速段1-2中间的电极环1-2-2上。
所述的伽马射线发生靶1-3是由化学元素化合物组成，它可以是氟元素化合物或者是硼元素化合物；形状为圆扁状、半球状等，不同的化学元素化合物经质子加速撞击后，就会产生不同能谱的伽马射线。
根据所需单能谱的伽马射线要求，离子源1-1引出的质子束，是用100千伏(KV)至800KV的加速电压将质子加速到一个特定的千电子伏(KeV)后打到特定化合物靶上，才能产生相应能量的单能谱伽马射线；如果用350KV加速电压将质子加速到350KeV后打到氟靶上，就能产生6.13MeV的单能谱伽马射线；用150KV加速电压将质子加速到150KeV后打到硼靶上则能产生4.43MeV的单能谱伽马射线，单能量的伽马射线的强弱取决于质子束的密度及电离质量；伽马射线发生靶1-3的伽马射线呈360度立体角向外发射。
实施例2：
参见图1，图2和图3，本实施例是利用便携式单能谱伽马射线发生器组成的基于单能谱伽马射线发生器的成像和成份分析装置，该装置的单能谱伽马射线发生器在实施例1的基础上，单能谱伽马射线发生器1还包括了接地外壳1-5和冷却液循环泵1-6，在接地外壳1-5中充满了冷却液，本实施例冷却液为绝缘油，其绝缘效果达到350KV以上，冷却液循环泵1-6经冷却液管1-7连接到接地外壳1-5上；离子源1-1、质子加速段1-2和伽马射线发生靶1-3浸泡在冷却液中；该冷却液用于对伽马射线发生靶1-3的冷却；本实施例用于产生1居里左右的单能谱伽马射线放射源强度的成像和成份分析装置。
本实施例的便携式单能谱伽马射线发生器质子流为100微安，加速高压电源电压为150KV或350KV；该装置由于剂量小，可以用来透视检测体积较小的物体如汽车等，对人体基本没有伤害，可以开车检查。
实施例3：
参见图1，图2和图4，本实施例是利用固定式单能谱伽马射线发生器组成的基于单能谱伽马射线发生器的成像和成份分析装置，该装置的单能谱伽马射线发生器在实施例1的基础上，单能谱伽马射线发生器1还包括抑制电源1-10、真空泵系统1-11和伽马射线发生靶冷却泵1-3-1。
抑制电源1-10连接到电极环1-2-2上用于抑制二次电子。
真空泵系统1-11连接到质子加速段1-2，用于控制质子加速段1-2的腔内的真空。
本实施例伽马射线发生靶1-3的冷却为水冷，所述伽马射线发生靶1-3设为固定式或旋转式，旋转式靶的面积大，冷却条件好且寿命长，适用于在质子大束流速下长期工作；伽马射线发生靶冷却泵1-3-1通过水冷管1-3-2连接到伽马射线发生靶1-3上用于冷却伽马射线发生靶1-3。
本实施例中所述的离子源1-1为微波型电离源，所述微波型电离源包括放电室1-1-1，磁场线圈1-1-2，微波源1-1-3，磁场线圈电源1-1-4，氢气源1-1-5；其中，微波源1-1-3连接放电室1-1-1，放电室1-1-1连接质子加速段1-2，磁场线圈1-1-2设置在放电室1-1-1的外侧，磁场线圈电源1-1-4为磁场线圈1-1-2提供电源，氢气源1-1-5将氢气输送到放电室1-1-1中。
本实施例由于是固定式单能谱伽马射线发生器，离子源1-1产生的质子流可做到几百微安或几千微安，本实施例产生的质子流及为它提供能量的加速电压为150KV或350KV，产生的伽马射线便可达到相当于几居里或几十居里的放射源强度。其强度比利用便携式单能谱伽马射线发生器要大数十至数百倍，该装置特别适用于大型物体的“透视”检查，以及大型集装检测系统等流水线检查装备上。
Claims (9)
1.基于单能谱伽马射线发生器的成像和成份分析装置，包括伽马射线发生器，成像仪；其特征在于，该装置还包括成份分析仪，所述的伽马射线发生器为单能谱伽马射线发生器；所述单能谱伽马射线发生器通过所产生的单能谱伽马射线穿过被测物质与成像仪和成份分析仪相关连；所述单能谱伽马射线发生器包括，离子源、质子加速段和伽马射线发生靶；所述离子源连接在所述质子加速段一端，所述伽马射线发生靶连接在所述质子加速段的另一端。
2.根据权利要求1所述的基于单能谱伽马射线发生器的成像和成份分析装置，其特征在于，所述质子加速段包括陶瓷绝缘管、电极环以及加速高压电源，陶瓷绝缘管与电极环间隔封装、焊接，加速高压电源接至所述离子源与所述伽马射线发生靶之间。
3.根据权利要求1所述的基于单能谱伽马射线发生器的成像和成份分析装置，其特征在于，所述质子加速段还包括分压电阻，分压电阻将所述加速高压电源电压分配至电极环上。
4.根据权利要求2或3所述的基于单能谱伽马射线发生器的成像和成份分析装置，其特征在于，所述加速高压电源电压在100KV至800KV之间。
5.根据权利要求2或3所述的基于单能谱伽马射线发生器的成像和成份分析装置，其特征在于，所述加速高压电源电压为150KV。
6.根据权利要求2或3所述的基于单能谱伽马射线发生器的成像和成份分析装置，其特征在于，所述加速高压电源电压为350KV。
7.根据权利要求1所述的基于单能谱伽马射线发生器的成像和成份分析装置，其特征在于，所述伽马射线发生靶是由化学元素化合物组成。
8.根据权利要求7所述的基于单能谱伽马射线发生器的成像和成份分析装置，其特征在于，所述化学元素化合物是氟元素化合物。
9.根据权利要求7所述的基于单能谱伽马射线发生器的成像和成份分析装置，其特征在于，所述化学元素化合物是硼元素化合物。
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| CN111289545A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-06-16 | 中国工程物理研究院流体物理研究所 | 一种基于相衬成像的高能x射线ct装置及成像方法 |
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