[實用新型]X射線閃爍體光學成像系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120123335.4
• 申請日: 2011-04-25
• 公開（公告）號: CN202049238U
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顧寧;李光;羅守華
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: G01T1/202
• 分類號: G01T1/202;G01T1/24;G01N23/083;A61B6/00;G02B21/36;G02B17/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及X射線閃爍體光學成像系統(tǒng)，更具體的涉及了將X射線通過鈰激活釔鋁石榴石單晶轉(zhuǎn)化成可見光，可見光進入物鏡、轉(zhuǎn)向鏡、管鏡這個光路系統(tǒng)進行放大成像，最終成像在電荷耦合器(CCD)感應(yīng)面上。

背景技術(shù)

?X射線成像在日常生活中起著重要的作用，從醫(yī)療X射線成像的應(yīng)用到機場安檢裝置，X射線成像的探測器都起著重要作用。X射線成像系統(tǒng)的探測器通常可分成兩類：基于化學方法的探測器，如膠片；電子探測器，如電荷耦合器(CCD)或成像板。

基于化學方法的探測器是傳統(tǒng)的X射線成像探測器。化學探測器是最先運用于X線成像的，然而，基于化學方法的探測器無法重復利用，成像速度慢代價高。另外X射線膠片的分辨率約為10微米，主要取決于膠片感光顆粒的大小，高感光度膠片有比較大的感光顆粒，其分辨率在50-100微米。

?大多數(shù)電子探測器是基于電荷耦合器(CCD)相機或成像板的探測器有效地解決了基于化學方法的探測器的弊端，可以重復利用，電子探測器所記錄的圖像可以在曝光后立即讀出。但是，這些電子探測器若直接感應(yīng)X射線，電子探測器的門電路會受到輻射損傷。當然，如果門電路輻射損傷可以控制在一定范圍內(nèi)，電子探測器有較長的使用壽命。

?直接連成像電荷耦合器(CCD)的探測器，X射線直接輻射電荷耦合器(CCD)芯片使其產(chǎn)生電子空穴對。該系統(tǒng)的優(yōu)點是有很高的轉(zhuǎn)化效率，X線一般可以控制在100千電子伏以內(nèi)，但是大多數(shù)的電荷耦合器(CCD)芯片的像素大小為6-20微米，所以探測的分辨率只能達到10微米左右。還有就是硬X射線的直接照射會造成CCD的損傷，大大的降低CCD的使用次數(shù)。

為了解決這種X線直接照射帶來的損傷現(xiàn)可以采用閃爍體光纖錐耦合的電荷耦合器(CCD)探測器，光纖錐的一端與電荷耦合器(CCD)芯片相連，另一端則與閃爍體相接。該系統(tǒng)的分辨率為幾個微米，光線轉(zhuǎn)換效率通常相當高，一般有70%-80%。由于X射線輻射經(jīng)閃爍體后通過光線錐到達電荷耦合器(CCD)，可以使電荷耦合器(CCD)以免受輻射損傷。但是，這樣的系統(tǒng)存在光纖錐的失真，且這種失真會隨著放大倍數(shù)的增大而增強。

?本系統(tǒng)為了得到較高的分辨率以及避免X線直接照射帶來的電荷耦合器（CCD）使用壽命的降低，首先采用將閃爍體與顯微物鏡結(jié)合的探測器得到較高的分辨率，在最佳條件下其分辨率可達到1微米以上。通過采用光線轉(zhuǎn)向裝置避免X線的直接照射。本系統(tǒng)采用了顯微物鏡，所以其分辨率是最高的。也正是因為其高分辨率，選擇沒有紋理的單晶作為閃爍體材料。此外，使用高數(shù)值孔徑使物鏡系統(tǒng)光通量增加。通過操作結(jié)構(gòu)改變物鏡系統(tǒng)可以大范圍的提高放大倍數(shù)和分辨率。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本實用新型要解決的技術(shù)問題是提出一種X射線閃爍體光學成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用光子能量在20-70千電子伏特范圍內(nèi)的X射線，通過動態(tài)置換不同的物鏡系統(tǒng)，可使該系統(tǒng)的分辨率可達到1微米以上。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出一種X射線閃爍體光學成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)將X射線轉(zhuǎn)化成可見光并成像在電荷耦合器探測器上，該系統(tǒng)包括：提供X射線的點源；閃爍體；設(shè)置在點源與閃爍體之間且具有旋轉(zhuǎn)、上下平移、左右平移、前后平移四自由度的載物臺；涂敷在閃爍體與載物臺相對的一面的可見光反射涂層；與閃爍體連接的光學玻璃基底；與光學玻璃基底相連的顯微物鏡；與顯微物鏡相距一定距離的轉(zhuǎn)向鏡；與轉(zhuǎn)向鏡相距一定距離的管鏡；與管鏡相連的電荷耦合器探測器；其中，點源發(fā)射X射線，經(jīng)過載物臺上的物體的吸收，到達閃爍體，同時閃爍體吸收轉(zhuǎn)化X射線成可見光，可見光通過光學玻璃基底折射后到達顯微物鏡的前端，顯微物鏡與轉(zhuǎn)向鏡的夾角等于管鏡與轉(zhuǎn)向鏡的夾角，顯微物鏡將閃爍體發(fā)出的可見光線成像到無窮遠處；該光線經(jīng)轉(zhuǎn)向鏡后方向轉(zhuǎn)變，管鏡則將光線聚焦到可見光電荷耦合器探測器的感應(yīng)面上，通過這樣的將X射線轉(zhuǎn)換成可見光并聚焦的過程獲得圖像。

優(yōu)選的，所述的閃爍體材料是鈰激活釔鋁石榴石單晶。

優(yōu)選的，所述的閃爍體的厚度因整個系統(tǒng)的放大倍數(shù)不同而不同。

優(yōu)選的，可見光反射涂層為鋁膜。

優(yōu)選的，所述的管鏡經(jīng)過顯微物鏡的平行光線聚焦到電荷耦合器探測器感應(yīng)面上。

優(yōu)選的，所述的顯微物鏡像方視場范圍為26mm×26mm。

優(yōu)選的，所述的光學玻璃基底的折射率n為1.5。