[發明專利]采用光學空間濾波器的便攜X射線實時成像檢測儀

無效

• 申請號: 201310405124.3
• 申請日: 2013-09-09
• 公開（公告）號: CN103512912A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 母一寧;李鑫偉;李野;秦旭磊
• 申請（專利權）人: 長春理工大學;長春云野光電科技有限責任公司
• 主分類號: G01N23/223
• 分類號: G01N23/223
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 陶尊新

技術領域

本發明涉及一種采用光學空間濾波器的便攜X射線實時成像檢測儀，屬于光電技術領域。

背景技術

便攜X射線實時成像檢測儀被用在名貴藥材異物檢測、電子器件及PCB版質量檢測、安防部門特種檢測等無損檢測場合，實施顯示檢測圖像。現有便攜X射線實時成像檢測儀由高壓電源1、X射線管2、X射線像增強器3、CCD圖像采集單元4、圖像處理單元5和圖像顯示單元6組成，如圖1所示。X射線管2陰極7燈絲加1～2V交流電壓，陰極7燈絲被加熱后釋放熱電子；這些熱電子在真空中被由高壓電源1提供的5～50kV高壓電場加速，轟擊X射線管2陽極8產生X射線，如圖2所示。該X射線透射被檢測物體9后由X射線像增強器3電子倍增并熒光成像。

然而，在X射線管2中，高速運動的熱電子與陽極8碰撞時發生能量轉換，熱電子因運動受阻而失去動能，其中1%左右的能量轉變為X射線，99%左右則轉變為熱能，使陽極8溫度升高。為保證所述便攜X射線實時成像檢測儀工作正常，延長X射線管2的使用壽命，需要考慮散熱問題。

自陰極7燈絲釋放的熱電子經聚焦加速后，在陽極8上的投射面為X射線管2的實際焦點。實際焦點的大小直接影響X射線管2的散熱和X射線像增強器3熒光屏上的成像清晰度。在陽極8上的投影面的面積越大，實際焦點尺寸越大，其結果一是半影區越大，圖像邊緣越模糊，圖像清晰度越低，二是越有利于X射線管2的散熱。如果減小該投影面的面積，則實際焦點尺寸減小，其結果一是半影區減小，圖像清晰度提高，二是電子密度增加，陽極8溫度升高，X射線管2的工作時間和使用壽命縮短。

現有技術選取適當大小的實際焦點，配合散熱系統設計，使X射線管2在穩定條件下工作，再在后續方面采取提高圖像清晰度的技術改善成像。

現有便攜X射線實時成像檢測儀采取電子濾波技術提高分辨率，從而提高圖像清晰度。所述電子濾波系統由CCD圖像采集單元4采集該圖像。X射線像增強器3位于X射線管2與CCD圖像采集單元4之間，采用光學系統直接耦合，在焦點尺寸、焦距固定的情況下，調節CCD圖像采集單元4與X射線像增強器3之間的位置，達到最佳耦合，改變焦物距大小，得到不同放大倍率的圖像，根據被檢測物體9的大小，來選擇合適位置。根據數學算法設計圖像處理單元5，對由CCD圖像采集單元4采集并輸出的數字圖像進行處理，處理后的清晰圖像在圖像顯示單元6實時顯示。

然而，所述電子濾波系統使便攜X射線實時成像檢測儀又產生了新的問題：

1、由于加入了電子濾波系統，使得現有便攜X射線實時成像檢測儀結構復雜，體積增大、重量增加，成本提高。

2、所加入的電子濾波系統對外界干擾敏感，這使得便攜X射線實時成像檢測儀在一些工業和軍事場合無法使用。比如圖像顯示單元6有液晶顯示屏，而液晶材料對高溫、低溫非常敏感，使得圖像顯示單元6不能用高溫、低溫環境中；CCD圖像采集單元4、圖像處理單元5對電磁環境要求嚴格，在工業環境中會很容易受到外界電磁波的干擾。

發明內容

本發明的目的是在保證X射線管散熱良好的前提下獲得清晰的圖像，并且便攜X射線實時成像檢測儀還應當具有必要的環境適應性，如高溫、低溫以及電磁波，同時還要簡化便攜X射線實時成像檢測儀結構，減小體積，減輕重量，降低成本，為此，我們發明了一種采用光學空間濾波器的便攜X射線實時成像檢測儀。

本發明之采用光學空間濾波器的便攜X射線實時成像檢測儀包括高壓電源1、X射線管2、X射線像增強器3，其特征在于，見圖3、圖4所示，在X射線像增強器3熒光屏一側依次設置光學傅里葉變換系統10和光學濾波板11，所述X射線像增強器3熒光屏、光學傅里葉變換系統10、光學濾波板11三者光學同軸；光學傅里葉變換系統10與X射線像增強器3相距1～2f，f為光學傅里葉變換系統10的焦距；光學濾波板11與光學傅里葉變換系統10相距f，光學濾波板11中心區域為涂黑阻光區；當在光學濾波板11后增設光學目鏡12時，光學傅里葉變換系統10與X射線像增強器3相距2f，光學目鏡12與光學傅里葉變換系統10相距2f+0.8F，F為光學目鏡12的焦距。