CN204086560U

CN204086560U - 一种用于测量高通量x射线能谱的吸收体阵列的装置

Info

Publication number: CN204086560U
Application number: CN201420536279.0U
Authority: CN
Inventors: 阴泽杰; 蒋春雨; 曹靖; 杨青巍
Original assignee: University of Science and Technology of China USTC
Current assignee: University of Science and Technology of China USTC
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2024-09-17

Abstract

本实用新型公开了一种用于测量高通量X射线能谱的吸收体阵列装置，包括：铅准直体、吸收体阵列、光电探测器，在铅准直体内部有一排孔，一排孔的前部分为准直孔，用于放置吸收体阵列，一排孔的后部分为光电探测器安置孔，用于安装光电探测器，准直孔和光电探测器安置孔是共轴且相连的，但是孔直径大小不一样，吸收体阵列与光电探测器是紧挨着放置；X射线通过准直孔同时被内置的吸收体阵列部分衰减，出射的X射线被光电探测器探测到。本实用新型集准直孔、吸收体、探测器安置于一体，采用等能量间隔的设计原则，使得测量的一组数据比较离散，相互影响小，从而解谱更精确。

Description

一种用于测量高通量X射线能谱的吸收体阵列的装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于测量高通量X射线能谱的吸收体阵列的装置，属于X射线能谱测量技术领域。

背景技术

目前国内测量高通量中能X射线的能谱有多种方法，其中有MLS(Multi-Layer Stack)法，滤波荧光法等。

MLS法是一层介质与一个探测器组成一个探测节，多个探测节沿测量轴直线分布即组成测量装置。多层介质对X射线的强度进行多次衰减，通过响应函数，解出射线能谱(参见《用于高能量X射线能谱测量的MLS法》陈楠，荆晓兵，高峰，章林文，阴泽杰，李世平，中国工程物理研究院流体物理研究所，中国科学技术大学近代物理系)。如图1所示，一层介质和一个探测器交替放置，每层介质后都有一个探测器，从而可以得到一系列被介质吸收后的X射线强度，通过一定的反解算法，计算出X射线能谱。

滤波荧光法是入射的X射线经过滤片后转变为荧光，被探测器接收到，通过荧光谱线计算公式，计算出X射线的能谱。(参见《滤波一荧光法测量X光能谱的模拟计算》王栋，核物理与化学研究所)

现有技术装置在结构上的缺点是体积大，操作不方便；在技术上缺点是，经过吸收体或者滤片后的数据，彼此之间不可避免的存在一定的串扰，影响最终反解能谱的精确度。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题是：克服高通量X射线能谱测量装置体积大，操作不方便，数据之间的串扰，解谱不精确的不足，提供一种用于测量高通量X射线能谱的吸收体阵列的装置，它集准直孔、吸收体、探测器安置于一体，采用等能量间隔的设计原则，使得测量的一组数据比较离散，相互影响小，从而解谱更精确。

本实用新型的技术解决方案：一种用于测量高通量X射线能谱的吸收体阵列装置，包括：铅准直体、光电探测器，吸收体阵列。在铅准直体内部有一排孔，孔的前部分为准直孔，用于放置吸收体阵列，孔的后部分为光电探测器安置孔，用于安装光电探测器，准直孔和光电探测器安置孔是连接在一起的共轴的，但是孔直径大小不一样。X射线通过准直孔，同时被内置的不同长度的吸收体阵列部分衰减，出射的X射线被光电探测器探测到。

吸收体阵列由不同长度的吸收体构成，吸收体置于准直孔内，光电探测器置于光电探测器安置孔内，因为两个孔在空间上是紧挨的，所以吸收体阵列与光电探测器是紧挨的。吸收体阵列的长度设计原则为等能量间隔衰减原则，即当入射的X射线能量在被测能量范围内是均匀分布时，经过吸收体阵列衰减后，出射的X射线的能量衰减是等间隔的。

当入射的X射线能量在被测能量范围内是均匀分布时，出射能量分别为入射总能量的100％-x，100％-2x，100％-3x…100％-nx，(0<x<1/n)，n表示吸收体阵列个数，x表示衰减百分比。

准直孔为紧挨的阵列型准直孔，相互距离较近，但彼此之间又不发生串扰，准直孔的直径根据入射X射线的通量和所需要的空间分辨率而定。

所述准直孔为紧挨的阵列型准直孔，相互距离较近，但彼此之间又不发生串扰，例如在最高能量为200K时，相邻孔壁之间的间距为4.7mm可以保证孔之间没有串扰。准直孔的直径根据入射X射线的通量和所需要的空间分辨率而定，例如要求0.6m外空间分辨率2cm时，此时孔的直径为2mm长度为80mm。所述阵列型准直孔的排列方式为圆形的排列或者若干排的排列。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：

(1)本实用新型装置集准直体、吸收体、探测器安置为一体，结构巧妙，体积小巧，使用方便。现有的各种装置，准直体、吸收体阵列、探测器安置分离，体积大使用不方便。

(2)不同长度的吸收体选取原则为等能量间隔，这种全新的设计思想，优点是测量数据比较分散，相互不干扰，因此误差小，由此得到的X射线能谱更精确，测量能谱范围更大。现有的测量方法，不可避免的存在数据之间的相互串扰，影响测量精度和测量能谱的范围。

附图说明

图1为MLS法测量X射线能谱；

图2为本实用新型方法中的吸收体阵列测量装置整体示意图；

图3为本实用新型中准直体正面示意图；

图4为本实用新型中准直体背面示意图；

图5为本实用新型中吸收体阵列示意图；

图6为透射X射线能量和吸收体长度的关系曲线。

具体实施方式

如图2所示，本实用新型装置包括准直体1，准直孔2，探测器安置孔3，内置的吸收体阵列4，探测器5。

图3所示为铅质准直体正面，其上有一排直径为2mm深度为80mm的准直孔2，用于放置铝质吸收体阵列4。

图4所示准直体背面为探测器安置孔3，直径为6.3mm深度为20mm。相邻孔轴之间的间距为11mm。铅质准直体，不仅可以准直入射的X射线，还可以屏蔽外界干扰和各个通道之间的串扰。

图5所示为不同长度的铝质吸收体构成的一个阵列4，吸收体阵列的长度设计原则为等能量间隔衰减原则，长度分别为3mm，6mm，9mm，13mm，19mm，25mm，36mm，54mm即经过吸收体衰减后，出射的X射线的能量衰减是等间隔的。当入射的X射线能量在被测能量范围内是均匀分布时，出射能量分别为入射总能量的80％，70％，60％，50％，40％，30％，20％，10％，如图6所示。

X射线通过准直孔，同时被内置的不同长度的吸收体部分衰减，出射的X射线被光电探头探测到，经过后端电子学系统处理得到一系列衰减后的X射线的不同强度，再结合吸收体的响应函数，利用反解算法，反解出高通量时X射线的能谱。

所测得弦数少于脉冲高度量化个数Q，需要采用迭代结合MC的方法来解此方程组。

目前该测量方法已用于中能X射线等离子体测量系统，测量得到高通量X射线能谱，取得了很好的效果。

提供以上实施例仅仅是为了描述本实用新型的目的，而并非要限制本实用新型的范围。本实用新型的范围由所附权利要求限定。不脱离本实用新型的精神和原理而做出的各种等同替换和修改，均应涵盖在本实用新型的范围之内。

Claims

1.一种用于测量高通量X射线能谱的吸收体阵列装置，其特征在于包括：铅准直体(1)、吸收体阵列(4)、光电探测器(5)，在铅准直体(1)内部有一排孔，一排孔的前部分为准直孔(2)，用于放置吸收体阵列(4)，一排孔的后部分为光电探测器安置孔(3)，用于安装光电探测器(5)，准直孔(2)和光电探测器安置孔(3)是共轴且相连的，但是孔直径大小不一样，吸收体阵列(4)与光电探测器(5)是紧挨着放置；X射线通过准直孔(2)同时被内置的吸收体阵列(4)部分衰减，出射的X射线被光电探测器(5)探测到。

2.根据权利要求1所述的用于测量高通量X射线能谱的吸收体阵列装置，其特征在于：所述吸收体阵列(4)由不同长度的吸收体构成，每个吸收体置于准直孔(2)内。

3.根据权利要求1所述的用于测量高通量X射线能谱的吸收体阵列装置，其特征在于：所述吸收体阵列(4)的长度设计原则为等能量间隔衰减原则，即当入射的X射线能量在被测能量范围内是均匀分布时，经过吸收体阵列衰减后，出射的X射线的能量衰减是等间隔的。

4.根据权利要求1所述的用于测量高通量X射线能谱的吸收体阵列装置，其特征在于：当入射的X射线能量在被测能量范围内是均匀分布时，所述出射的X射线能量分别为入射总能量的100％-x，100％-2x，100％-3x…100％-nx，0<x<1/n，n表示吸收体阵列个数，x表示衰减百分比。

5.根据权利要求1所述的用于测量高通量X射线能谱的吸收体阵列装置，其特征在于：所述准直孔(2)为紧挨的阵列型准直孔即准直孔相互距离较近，在最高能量为200K时，相邻孔壁之间的间距为4.7mm，保证孔之间没有串扰；准直孔(2)的直径根据入射X射线的通量和所需要的空间分辨率而定，要求0.6m外空间分辨率2cm时，此时孔的直径为2mm长度为80mm。

6.根据权利要求4所述的用于测量高通量X射线能谱的吸收体阵列装置，其特征在于：所述阵列型准直孔的排列方式为圆形的排列或者若干排的排列。