[發明專利]X射線連續能譜儀

無效

• 申請號: 201310169784.6
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN104142354A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 高占軍
• 申請（專利權）人: 高占軍
• 主分類號: G01N23/087
• 分類號: G01N23/087
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

?本發明涉及一種測量X射線連續能量譜的能譜儀，具體地說，是涉及一種可以直觀、全面并且精確量化X射線品質的、專門測量連續譜的X射線能譜儀。

背景技術

由于高速電子在陽極靶上的軔致輻射作用，X光機發出的射線能譜主要是連續譜，強度隨能量連續變化，相應的光子波段較寬，這樣的X射線也被稱作白色X光（或復色X光），具有特定的品質。

不同能量的射線光子穿過物體時的衰減系數不同，使X射線的品質發生變化，從而影響X射線影像的清晰度。

因此，了解X射線的品質，對于提高影像質量有關鍵的作用。

X射線機的主要指標之一是管電壓，即X射線管中電子的加速電壓，以千伏（KV）來表示。管電壓限制了射線光子的最大能量，對應的最小波長即短波限。

目前X射線品質（簡稱線質）通常以半值層厚度(HVT)等指標來衡量，就是使X射線束的強度減弱到衰減前的一半所需的特定物質（如鋁、銅等）厚度（毫米），反映X射線束的穿透能力。

圖1是一種測量窄束X射線半值層的裝置的原理示意圖。圖中（1）是待測X射線束。X射線經限束器（2）和（4）變成近似的窄束射線。X射線經過衰減片（3）后到達傳感器（5），傳感器產生信號。當傳感器測量出射線強度減弱為未經衰減時的一半，這時候衰減片的厚度就是半值層厚度。

在相同的管電壓下，不同的X射線機產品的半值層并不相同，即線質有差異。

半值層等指標根據穿透能力來間接地估測X射線光子的平均能量，簡單但是不夠精確，尤其是只能在特定條件下使用，通用性不強，無法滿足整個行業不斷提高的需求。因此，整個行業需要更直觀、更全面和更精確的方法及產品。

線質差異的本質是能譜上的差異。因此測量能譜才是衡量X射線線質的根本辦法。

可見，現有的X射線線質的衡量方法存在上述缺陷，需要改進。本發明有效地彌補了上述缺陷。

發明內容

本發明針對上述現有X射線線質衡量方法的缺陷，提出了相應的改進方案，提供了一種能夠有效測量X射線能量分布的方法和裝置。

本發明為解決上述技術問題而采取的技術方案為：一種X射線連續能譜儀，由X射線衰減器、X射線傳感器、前置放大電路、模擬/數字轉換電路、接口電路和軟件等主要部分組成。

所述X射線衰減器可以由純銅等材料制成。厚度沿著垂直于射線照射方向的平面內連續變化，材料和厚度等參數按照系統設計的要求進行優化。

所述X射線傳感器是垂直于射線照射方向放置的X射線傳感器，包含N個獨立的單元。其中N是大于1的自然數。結合使用對應的衰減器，較多數量的單元可以形成較多不同配置的信號通道、更精細地反映X射線光子組合比例的信息。

各個單元分別連接到前置放大器上，產生的模擬信號輸入到模擬/數字轉換電路并轉換成數字信號，再通過接口電路輸入到計算機，由軟件按照一定算法得到X射線能譜曲線。

工作原理：材料成份和厚度確定的衰減器對單能射線衰減的比例是已知的。把未知的連續能譜近似為多個單能射線組成的能譜。根據各傳感器通道探測到的信號計算出相應的衰減器對X射線衰減的比例。設定一個初始能譜，在對應系統模型的算法軟件中模擬出衰減比例，與實際測得的衰減比例進行比較，計算偏差的二乘值，以二乘值減小為標準，對初始能譜進行修正，直到偏差符合系統要求，這時修正過的能譜就是待測能譜。

本發明所述X射線傳感器，其中N是大于1的自然數。

所述X射線傳感器是由對X射線敏感并輸出電信號的材料組成。

所述接口電路包含控制接口、數據接口及電源接口。

本發明一方面采用X射線傳感器來吸收經過衰減器衰減過的X射線，并直接給出衰減值；另一方面采用垂直于射線照射方向放置傳感器的方式，使射線同時作用于多個不同配置的單元，構成多個信號通道、得到更多關于不同能量X射線衰減的信息，從而得到較高的能量分辨率。

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附圖說明

圖1為常用的半值層測量裝置示意圖。

圖2為X射線連續能譜儀的工作原理示意圖。

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具體實施方式

參照圖2所示，本發明由以下六個主要部分組成：由X射線衰減器（2）、X射線傳感器(3)、前置放大電路（4）、模擬/數字轉換電路（5）、接口電路（6）和軟件（7）。圖中（1）為待測X射線束。

所述X射線衰減器可以由純度為99.9%以上的銅材料制成。厚度沿著垂直于射線照射方向的平面內連續變化，測量時放置在待測射線源與傳感器之間。