CN105759298B - 组合式切片x射线调控器件 - Google Patents

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Abstract

组合式切片X射线调控器件，属于调控器件装置技术领域。本发明组合式切片X射线调控器件由多片其外形尺寸依次减小且依次排列切片组成，每一片切片中均包含相同数量的孔通道且排列方式一致，起始排列的切片上的孔通道截面横向跨度大于结尾排列的切片上的孔通道横向截面横向宽度，X射线由起始切片孔通道入口端入射，在孔通道中经由多次全反射传输至结尾切片的孔通道出口端出射。本发明能够将大面积范围内的X光传输至较小面积上，并保证传输过程中的光强损失在可接受的范围内，该器件与位置灵敏X射线探测器结合使用，能够实现大面积的高分辨率X射线成像，从而满足该类器件在医学、空间探测等领域的应用要求。

Description

组合式切片X射线调控器件
技术领域
本发明属于调控器件装置技术领域，尤其与一种组合式切片X射线调控器件。
背景技术
位置灵敏X射线探测器能够获取单个光子的空间位置，长时间探测可实现微弱信号成像，在军事、物理学和空间探测等领域已有诸多应用。相对于像增强器，位置灵敏探测器不仅灵敏度较高，且能获得数字化图像。由于工作于计数模式，该类探测器具有超低噪声的优点，具有比一般像增强器更高的灵敏度和更大的动态范围。但现有位置灵敏探测器的有效探测面积较小，无法适应空间探测、医学成像等需要大面积探测的领域。若能采用X射线聚束装置将较大范围内的X射线汇聚至位置灵敏探测器，则可实现X射线的大面积探测。现有的诸如多毛细管X射线透镜、KB镜、多层膜光学器件等X射线光学器件均可以实现X射线汇聚功能，但经上述器件汇聚之后的X射线光束要么无法与位置灵敏探测器配合使用，要么无法还原入口X射线信息。针对上述问题，本专利本申请人研究开发了一种组合式切片X射线调控器件解决上述问题。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有的位置灵敏探测器存在的有效探测面积较小而无法适应空间探测、医学成像等需要大面积探测领域的问题，提供一种使器件成像区域大型化并保证其精确度的组合式切片X射线调控器件。
为此，本发明采用以下技术方案：
组合式切片X射线调控器件，由多片其外形尺寸依次减小且依次排列切片组成，每一片切片中均包含相同数量的孔通道且排列方式一致，起始排列的切片上的孔通道截面横向跨度大于结尾排列的切片上的孔通道横向截面横向宽度，X射线由起始切片孔通道入口端入射，在孔通道中经由多次全反射传输至结尾切片的孔通道出口端出射。
一种切片的制作方法，步骤1、由方形玻璃管添加填充材料之后通过拉丝机拉制出实心的方形子管；
步骤2、通过模具将方形子管按行上下依次排列并通过拉丝机拉制出实心的复合方形子管；
步骤3、通过模具将复合方形子管按行整齐排列并通过拉丝机拉制二次复合方形椎体；
步骤4、将拉制成形的二次复合的椎体切割成方形切片；
步骤5、最后将切割出的方形切片放入化学试剂腐蚀掉填充材料，得到方形孔切片。
使用本发明可以达到以下有益效果：本发明能够将大面积范围内的X光传输至较小面积上，并保证传输过程中的光强损失在可接受的范围内，该器件与位置灵敏X射线探测器结合使用，能够实现大面积的高分辨率X射线成像，从而满足该类器件在医学、空间探测等领域的应用要求。
附图说明
图1为本发明的纵向截面布局结构示意图。
图2为本发明切片的横向截面结构示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。
实施例：如图1～图2所示，本发明组合式切片X射线调控器件由多片其外形尺寸依次减小且依次排列的切片1组成，每一片切片1中均包含相同数量的孔通道11且排列方式一致，起始排列的切片上的孔通道截面横向跨度大于结尾排列的切片上的孔通道横向截面横向宽度，X射线由起始切片孔通道入口端入射，在孔通道11中经由多次全反射传输至结尾切片的孔通道出口端出射。
进一步地，孔通道11的截面和所述切片1的截面均为方形；切片1的纵向截面呈等腰梯形。进一步地，孔通道11自上而下按行依次排列。
进一步地，起始排列的切片上的孔通道截面横向跨度为结尾排列的切片上的孔通道横向截面横向宽度的10倍以上，可将成像面积扩大至100倍以上。同时为了满足x射线的全反射条件，器件中方形微孔切片的数量也相应增加，以保证相邻方形微孔切片的外形差异较小，这样既不会有传输效率上的损失，又可以得到探测面积的放大。该器件对X射线有很好的传输效率，对x射线入射位置的判断能力很强，进过一系列X射线强度和分布的修正，能很好的还原经X射线位置灵敏探测器探测得到的X射线图像，且能很好的识别空间中X射线点源，获取X射线点源的空间位置、能量和强度信息。
进一步地，组合式切片X射线调控器件还包括位置灵敏X射线探测器2，位置灵敏X射线探测器2靠近放置于结尾排列的切片孔通道出口端，切片1中的孔通道的排列方式与位置灵敏X射线探测器2探测微元的排列方式一致。优选地，位置灵敏X射线探测器2贴合靠近于结尾排列的切片孔通道出口端1-2mm处。位置灵敏X射线探测器2可以直接获得出射X射线光子的位置、能量信息。通过出口端微孔和入口端微孔的位置对应关系，可以确定入射X射线光子的入射位置。通过一系列的X射线强度和分布的修正，可以还原经组合式切片X射线调控器件入口端入射的X射线图像。
本发明切片的制作方法，
步骤1、由方形玻璃管添加填充材料之后通过拉丝机拉制出实心的方形子管；
步骤2、通过模具将方形子管按行上下依次排列并通过拉丝机拉制出实心的复合方形子管；
步骤3、通过模具将复合方形子管按行整齐排列并通过拉丝机拉制二次复合方形椎体；
步骤4、将拉制成形的二次复合的椎体切割成厚度为3mm的方形切片；
步骤5、最后将切割出的方形切片放入化学试剂腐蚀掉填充材料，得到方形孔切片。
组合式方形微孔切片X光调控器件是一种新型多毛细管X光调控器件，由多片尺寸依次减小的方形微孔切片组合而成。每一片方形微孔切片中均包含相同数量的微孔通道且排列方式一致，微孔通道截面和切片截面均为方形。方形切片中的微孔的排列方式与位置灵敏探测器探测微元的排列方式一致，可实现微孔与探测微元的对应。方向微孔切片之间的位置通过计算确定，以保证前一片微孔切片中的第(i,j)个微孔出射的X射线只会进入相邻下一片微孔切片中的第(i,j)个微孔中，而不会干扰其他位置微孔接收到的X射线。按照这种组合方式依次排列多片方形微孔切片构成组合式方形微孔切片X光调控器件，便可以保证由器件入口端第(i，j)个微孔入射的X射线只会从器件出口端第(i，j)个微孔出射，对应微孔之间的X射线在传输过程中不会相互干扰。利用一个入口端尺寸远大于出口端尺寸的组合式方形微孔切片X光调控器件，可将大面积范围内的X射线汇聚至较小面积范围内。将位置灵敏探测器安装在组合式方形微孔切片X光调控器件出口端，利用位置灵敏探测器定位每一个微孔出射的光子。由于组合式方形微孔切片X光调控器件中每一片微孔切片中微孔的信息均是通过对应位置的微孔传输的，微孔之间的X射线信息并无干扰，因此出口端的X射线信息相对于入口端并无改变，仅仅是出口端的X射线成像变为入口端的Sout/Sin倍(Sout和Sin分别为器件出口端和入口端的面积)。通过数学计算还原组合式方形微孔切片X光调控器件入口端的X射线信息，便可以实现大面积X射线成像。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.组合式切片X射线调控器件，其特征在于：由多片其外形尺寸依次减小且依次排列的切片(1)组成，每一片切片(1)中均包含相同数量的孔通道(11)且排列方式一致，起始排列的切片上的孔通道截面横向跨度大于结尾排列的切片上的孔通道横向截面横向宽度，X射线由起始切片孔通道入口端入射，在孔通道(11)中经由多次全反射传输至结尾切片的孔通道出口端出射；
所述的组合式切片X射线调控器件还包括位置灵敏X射线探测器(2)，位置灵敏X射线探测器(2)靠近放置于结尾排列的切片孔通道出口端，切片(1)中的孔通道的排列方式与位置灵敏X射线探测器(2)探测微元的排列方式一致。
2.根据权利要求1所述的组合式切片X射线调控器件，其特征在于：所述孔通道(11)的横向截面和所述切片(1)的横向截面均为方形；切片(1)的纵向截面呈等腰梯形。
3.根据权利要求2所述的组合式切片X射线调控器件，其特征在于：起始排列的切片上的孔通道截面横向跨度为结尾排列的切片上的孔通道横向截面横向宽度的10倍以上。
4.根据权利要求3所述的组合式切片X射线调控器件，其特征在于：所述的孔通道(11)自上而下按行依次排列。
5.根据权利要求4所述的组合式切片X射线调控器件，其特征在于：所述的位置灵敏X射线探测器(2)贴合靠近于结尾排列的切片孔通道出口端1-2mm处。
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