[發明專利]中子和X射線雙譜段成像相機

有效

• 申請號: 201711059696.5
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107748170B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 易濤;鄭萬國;江少恩
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04;G01N23/05
• 代理公司: 重慶為信知識產權代理事務所(普通合伙) 50216
• 代理人: 蔡冬彥

技術領域

本發明屬于輻射探測技術領域，具體涉及一種中子和X射線雙譜段成像相機。

背景技術

聚變或裂變反應中產生的輻射源會發射X射線輻射和中子輻射兩種輻射，這兩種電離輻射來源于輻射源內部的不同階段的物理反應。從同一個角度記錄輻射源不同譜段的輻射圖像，能夠提供輻射源內的不同反應過程或物質狀態的空間分布信息，有助于人們準確掌握輻射源的物理狀態。

但是，由于不同電離輻射的穿透能力不同，其采用的成像元件和輻射探測材料也有所差異。中子輻射由于其穿透力極強，通常采用半影孔作為成像元件，以獲得高信噪比的圖像。而X射線輻射其穿透能力相對中子輻射較弱，通常使用較薄的針孔板便可以獲得高信噪比的圖像。如果采用兩種不同的記錄裝置分別對輻射源進行中子輻射成像和X射線輻射成像，會因為記錄裝置放置的視角不同導致記錄的圖像在空間上不具有可對比性，無法提供輻射源內部準確的空間信息，解決以上問題成為當務之急。

發明內容

為解決以上技術問題，本發明提供一種可以在某一方向上同時記錄X射線輻射和中子輻射的中子和X射線雙譜段成像相機。

為實現上述目的，本發明技術方案如下：

一種中子和X射線雙譜段成像相機，包括飛行管，其要點在于：所述飛行管包括主體部以及均與主體部連通的第一分支部和第二分支部，其中，所述主體部和第二分支部同軸設置，所述第一分支部的軸線與第二分支部的軸線之間具有夾角；在所述主體部、第一分支部和第二分支部的外端分別設有復合成像組件、第一光學圖像傳感器和第二光學圖像傳感器，在所述飛行管內設有光學元件、X射線閃爍體和中子閃爍體，其中，所述X射線閃爍體位于光學元件的前部，所述中子閃爍體位于光學元件的后部；從復合成像組件引入沿同一光軸方向傳播的X射線輻射和中子輻射，其中，X射線輻射由X射線閃爍體轉換為X射線熒光圖像信號，該X射線熒光圖像信號由光學元件引入第一分支部后由第一光學圖像傳感器記錄，中子輻射依次透過X射線閃爍體和光學元件后由中子閃爍體轉換為中子熒光圖像信號，該中子熒光圖像信號由第二分支部的第二光學圖像傳感器記錄。

采用以上結構，先通過復合成像能夠對輻射源的某個方向上對X射線輻射和中子輻射成像，再通過X射線閃爍體和中子閃爍體分別將X射線輻射和中子輻射轉換為X射線熒光圖像信號和中子熒光圖像信號，并將X射線熒光圖像信號和中子熒光圖像信號分別傳遞至第一分支部內和第二分支部內，最終分別成像并記錄于對應的光學圖像傳感器上，實現同時記錄輻射源某方向發射的中子輻射和X射線輻射兩個譜段圖像，對X射線信號和中子輻射信號進行合理的分離，成像圖像信噪比高。

作為優選：在所述第一分支部內設有與第一光學圖像傳感器相適應的第一成像透鏡，該第一成像透鏡位于光學元件和第一光學圖像傳感器之間；在所述第二分支部內設有與第二光學圖像傳感器相適應的第二成像透鏡，該第二成像透鏡位于中子閃爍體和第二光學圖像傳感器之間。采用以上結構，通過成像透鏡使熒光信號準確成像于光學圖像傳感器上，并被光學圖像傳感器記錄。

作為優選：所述光學元件為反射鏡。采用以上結構，結構簡單可靠，易于實現，便于調節。

作為優選：所述反射鏡為銀材質或鋁材質的平面反射鏡。采用以上結構，不僅能夠盡可能多地反射X射線閃爍體轉換的熒光，而且利于中子輻射則穿透。

作為優選：所述第一分支部的軸線與第二分支部的軸線垂直，所述反射鏡的軸線與第一分支部的軸線之間的夾角為45°。采用以上結構，結構簡單、合理，便于各個部件的安裝與調試。

作為優選：所述復合成像組件包括均與主體部同軸設置的針孔板和半影孔，所述針孔板位于主體部的外端，所述半影孔位于針孔板的內側。采用以上結構，結構簡單可靠，針孔板能夠對X射線輻射進行小孔成像，半影孔能夠對中子輻射成像，實現對輻射源的某個方向上對X射線輻射和中子輻射成像。

作為優選：所述針孔板采用鉛或鉭材質，其厚度為幾十個微米到幾百微米之間。采用以上結構，以對其它方向上的X射線輻射和中子輻射進行有效地屏蔽。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

采用本發明提供的中子和X射線雙譜段成像相機，結構新穎，易于實現，能夠同時記錄輻射源某方向發射的中子輻射和X射線輻射兩個譜段圖像，對X射線信號和中子輻射信號進行合理的分離，成像圖像信噪比高。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合實施例和附圖對本發明作進一步說明。