脈沖X射線能譜測量裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及一種X射線能譜測量裝置，包括多個呈陣列排布的準直器，每個準直器內部均安裝有吸收片、隔離套筒和探測器；吸收片位于準直器一端，吸收片的接收端面朝向X射線入射方向，吸收片的出射端面朝向探測器；探測器位于準直器的另一端，與數據采集系統相連；隔離套筒位于吸收片和探測器之間。本實用新型專利技術適用于平均能量80～120keV的脈沖硬X射線能譜測量，解決了對低能量段脈沖X射線能譜進行測量的技術問題。本實用新型專利技術在充分考慮脈沖硬X射線在物質中的衰減規律的基礎上，采用12路PIN探測器按照二維均布結構組成探測陣列，具有極強的測量針對性，能夠更精細地測量出脈沖硬X射線能段的光子能量分布信息。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種X射線能譜測量裝置，具體涉及一種適用于平均能量80～120keV的脈沖硬X射線能譜測量裝置。
技術介紹
X射線能譜對于X射線源的研制、發展及應用研究具有重要的意義，重點應用在核物理的研究及與放射性同位素相關的工業、農業、醫療等諸多領域。近幾十年來，在脈沖功率
，國內外對X射線能譜測量有著比較深入的研究，特別是以吸收法、熒光法、康普頓散射法及透射系數法等測量原理為代表的測量系統種類繁多，測量手段豐富，在多個能段都有較大的進展。2004年，中國工程物理研究院流體物理研究所設計了基于X光感光底片的螺旋楔形測量裝置，給出了最高能量為12MeV的射線能譜，這種方式可以測量MeV級的射線能譜，無法測量較低能量范圍的X光；2010年，西北核技術研究所設計了基于電流型Si-PIN探測器的能譜儀，給出了最高能量為1.4MeV的射線能譜，平均能量約700keV，光子能量同樣偏高。可見，在國內對于脈沖寬度為幾十ns、最高能量600keV、平均能量80～120keV的脈沖X射線的能譜測量，由于受脈沖硬X射線源發展等諸多因素的限制，至今沒有一套適用于該能段范圍內的X射線能譜測量裝置。所以，迫切需要設計一套用于該能段的脈沖X射線能譜測量裝置，以適應脈沖硬X射線束流診斷技術發展的需求。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種脈沖X射線能譜測量裝置，解決了對低能量段脈沖X射線能譜進行測量的技術問題。本技術的技術解決方案是：所提供的脈沖X射線能譜測量裝置包括多個呈陣列排布的準直器，每個準直器內部均安裝有吸收片、隔離套筒和探測器；吸收片位于準直器一端，吸收片的接收端面朝向X射線入射方向，吸收片的出射端面朝向探測器；探測器位于準直器的另一端，與數據采集系統相連；隔離套筒位于吸收片和探測器之間。該裝置適用于測量平均能量為80～120keV的脈沖X射線。上述探測器設置有兩個數據接口；其中，接口一與數據采集系統相連，用于信號引出；接口二與供電電源相連，用于直流電壓的引入。上述探測器通過數據傳輸系統與數據采集系統相連；所述數據傳輸系統包括電纜座、同軸電纜和數據轉接口，可以滿足與各種數據采集設備的連接使用。上述數據采集系統包括示波器、計算機和軟件，其中軟件為Matlab程序編寫而成，用于數據的處理和能譜的求解。上述探測器為電流型Si-PIN探測器，體積小、使用方便、適合做成陣列。上述準直器由鉛制成；吸收片由銅和鋁制成；隔離套筒由銅制成。準直器和隔離套筒為圓筒狀，吸收片和探測器為圓柱狀，生產加工方便，有效工作面積大。上述準直器為12個，呈3×4的二維陣列均勻排布。可以精細地反應光子的能譜分布，同時結構緊湊，體積小，便于攜帶。上述吸收片的厚度為1～12mm；所述隔離套筒的厚度為1～30mm。二者厚度相配合可以把散射比例控制在5％以內本技術的優點在于：(1)本技術在充分考慮脈沖硬X射線在物質中的衰減規律的基礎上，采用12路PIN探測器按照二維均布結構組成探測陣列，具有極強的測量針對性，能夠更精細地測量出脈沖硬X射線能段的光子能量分布信息。(2)本技術公布的能譜測試裝置體積小，配合便捷高效的數據采集系統和計算軟件，達到了操作簡單、針對性強、能量分辨率高、便攜式強等有益效果。附圖說明圖1為本技術較佳實施例的單個準直器的連接示意圖；圖2為本技術實驗測得的脈沖X射線能譜結果。具體實施方式本技術的工作原理是：脈沖X射線經過不同材料、不同厚度的吸收片時，滿足指數衰減規律，會形成不同程度的衰減，衰減后的X射線入射到PIN探測器陣列的靈敏層上，產生電子-空穴對，這些電子-空穴對在外加電場的作用下分別向探測器的兩級漂移，形成電流，從而產生輸出信號，經過傳輸系統和數據采集系統被記錄下來。利用這些信號結合吸收片的衰減系數和探測器的能量響應，可以計算得到脈沖硬X射線的能譜。本技術較佳實施例包括多路呈陣列排布的準直器，每路準直器里面均依次嵌套著吸收片、隔離套筒和PIN探測器。其作用是限制光的來源，防止射線的互相串擾，增加信噪比。參見圖1，本技術較佳實施例的準直器的連接方式為：沿射線的入射方向依次設置吸收片、隔離套筒和探測器；吸收片位于準直器一端，吸收片的接收端面朝向X射線入射方向，吸收片的出射端面朝向探測器；探測器位于準直器的另一端，與數據采集系統相連；隔離套筒位于吸收片和探測器之間。準直器呈圓柱筒狀，使用鉛材料制作而成。由于鉛的密度較大，可以限制光的來源，而且可以防止探測器之間的信號互相串擾。吸收片是由銅或者鋁材料制作而成的圓柱體，其截面積稍大于探測器的面積，厚度視光源的強度和能譜儀與光源的距離而定，作用是使入射的脈沖硬X射線產生不同程度的衰減。隔離套筒放置在吸收片和探測器之間，用于控制光子散射比例，其長度與吸收片的厚度相對應。探測器是能譜儀的核心部件，用于探測經吸收片透射的X射線，探測器的尾部均有2個數據接口，一個與數據采集系統相連用于信號引出，另一個與供電電源相連用于直流電壓的引入。更多的探測器個數可以更精細地反應光子的能譜分布。準直器中心、吸收片的中心、探測器的中心的連線垂直于探測器的表面，與射線入射方向重合。本技術較為優選的設計參數為：整體呈長方體結構，長141mm，寬131mm，高100mm，包括12路呈陣列排布的準直器，陣列在二維方向上行數4列數3，準直器相互間距34mm。準直器呈圓柱筒狀，內徑29mm，由鉛材料制成。12個吸收片均呈圓柱形，直徑29mm，由銅或者鋁材料制成；其中，銅的厚度分別為1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、7mm、8mm、10mm和12mm，鋁的厚度分別為3mm、7mm和11mm。隔離套筒采用銅材料，套筒的外徑為29mm，內徑為27mm，目的是使吸收片和探測器拉開一定距離，減少散射比例，增加信噪比。其厚度依據吸收片的厚度理論計算得到，把散射控制在5％以內，每一種厚度的吸收片均對應一定長度的隔離套筒。隔離套筒的長度(即吸收片與探測器間的距離)分別為1mm、2mm、4mm、6mm、8mm、10mm、20mm、30mm、30mm、30mm、30mm和30mm。探測器為電流型Si-PIN探測器，共12路，結構和材料參數均相同，外徑為29mm，靈敏直徑為10mm，靈敏厚度為500μm。供電電源為直流電源，市電接入，輸出為直流3本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種脈沖X射線能譜測量裝置，其特征在于：包括多個呈陣列排布的準直器，每個準直器內部均安裝有吸收片、隔離套筒和探測器；所述吸收片位于準直器一端，吸收片的接收端面朝向X射線入射方向，吸收片的出射端面朝向探測器；所述探測器位于準直器的另一端，與數據采集系統相連；所述隔離套筒位于吸收片和探測器之間。

【技術特征摘要】
1.一種脈沖X射線能譜測量裝置，其特征在于：包括多個呈陣列排布的
準直器，每個準直器內部均安裝有吸收片、隔離套筒和探測器；
所述吸收片位于準直器一端，吸收片的接收端面朝向X射線入射方向，吸
收片的出射端面朝向探測器；
所述探測器位于準直器的另一端，與數據采集系統相連；
所述隔離套筒位于吸收片和探測器之間。
2.根據權利要求1所述的脈沖X射線能譜測量裝置，其特征在于：所述
探測器設置有兩個數據接口；其中，接口一與數據采集系統相連，接口二與供
電電源相連。
3.根據權利要求1或2所述的脈沖X射線能譜測量裝置，其特征在于：
所述探測器通過數據傳輸系統與數據采集系統相連；所述數據傳輸系統包括電
纜座、同軸電纜和數據轉接口。
4.根據權利要求3所述的脈沖X射線能譜測量裝置，其特征在于：所述
數據采集系統包括示波器、計算機和軟...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蘇兆鋒，來定國，邱孟通，任書慶，
申請(專利權)人：西北核技術研究所，
類型：新型
國別省市：陜西;61