X射線能量的平場圖像測量裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于核物理與輻射探測領(lǐng)域，涉及X射線能量的測量裝置及方法，尤其涉 及X射線能量的平場圖像測量裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 射線能量是X射線源和輻射場的主要參數(shù)之一，是X射線裝置應(yīng)用和輻射源物理 研宄中不可或缺的重要物理量。因此，射線能量的測量是輻射物理研宄的重要內(nèi)容，而測量 單個光子或者單能射線束能量是輻射場能譜測量的基礎(chǔ)。
[0003] 在核物理與輻射探測領(lǐng)域，測量射線能量常見的方法主要有三種：一是將射線全 部的能量沉積在探測器靈敏體積內(nèi)，測量與所沉積能量對應(yīng)的電信號或光信號來獲得入射 射線能量，常見的探測器可分為電離室類型、半導(dǎo)體探測器類型、光電探測器類型等。X射線 能量通常采用探測器、前置放大器和主放大器構(gòu)成的多道分析（計數(shù)）測量系統(tǒng)進行測量。 此種方法測量精度高，是目前核物理研宄中常用的能量測量系統(tǒng)。但受限于信號成型時間 的限制，此系統(tǒng)一般只適用于低強度（小于10 6/S)射線束的能量測量。對于脈沖源或高強 度射線束，這種能量測量方法存在很大局限。由于單位時間內(nèi)發(fā)射大量射線，即使現(xiàn)代最快 的多道測量分析系統(tǒng)也無法給出單束射線的能量信息，探測系統(tǒng)記錄通道將被大量粒子的 堆積效應(yīng)堵塞，形成電流型工作模式，無法提供準確的射線能量信息。
[0004] 二是基于不同能量的射線在特定物質(zhì)中具有不同的透射系數(shù)，通過探測器測量特 定物質(zhì)的透射系數(shù)，從而獲得射線能量信息。此種方法使用的探測器工作在電流型工作模 式，且測量系統(tǒng)相對比較簡單，常被用于脈沖射線源能譜的測量。但由于物質(zhì)的透射系數(shù)變 化較小，尤其在高能區(qū)域，測量精度較低，一般側(cè)重于獲得射線能譜變化趨勢或區(qū)間特征。
[0005] 三是基于康普頓散射原理，通過電子磁譜儀測量特定角度的散射電子能量，反演 出入射射線的能量。此種方法測量精度較高，但探測效率低，且系統(tǒng)龐大，造價昂貴，目前普 通實驗室中使用較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決現(xiàn)有的射線束能量測量方法及裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用時受輻射場強度限制 等技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種X射線能量的平場圖像測量方法，能同時應(yīng)用于穩(wěn)態(tài)和脈沖 輻射場的射線能量測量方法。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種X射線能量的平場圖像測量裝置，其特殊之處在 于：包括射線探測組件與信號記錄組件；上述射線探測組為(XD、CMOS、膠片、成像板或閃爍 體，用于將X射線轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的平場圖像；
[0008] 當射線探測組為C⑶或CMOS時，上述信號記錄組件包括用于將平場圖像電信號收 集、放大、量化的電信號讀出系統(tǒng)；
[0009] 當射線探測組為膠片或成像板時，上述信號記錄組件用于實現(xiàn)平場圖像信號顯影 過程；
[0010] 當射線探測組為閃爍體時，上述信號記錄組件包括平場圖像的光學(xué)成像系統(tǒng)；上 述光學(xué)成像系統(tǒng)包括反射鏡、鏡頭和相機。
[0011] 一種X射線能量的平場圖像測量方法，其特殊之處在于：包括以下步驟：
[0012] 1)標定：
[0013] 1. 1)多個已知能量的X射線分別入射到陣列探測器；
[0014] 1. 2)陣列探測器探測并輸出相應(yīng)的平場圖像；
[0015] 1. 3)對輸出的平場圖像進行記錄；
[0016] 1.4)計算每個平場圖像的噪聲指數(shù)，獲得X射線的能量與噪聲指數(shù)的關(guān)系曲線； 所述噪聲指數(shù)為方差與平均值的比值；
[0017] 2)待測X射線入射到陣列探測器；陣列探測器探測并輸出一個平場圖像；
[0018] 3)計算輸出的平場圖像的噪聲指數(shù)，從步驟1. 4能量與噪聲指數(shù)的關(guān)系曲線中獲 得待測X射線的能量信息；
[0019] 上述X射線為脈沖源或大于106/s高強度射線束。
[0020] 本發(fā)明的優(yōu)點是：
[0021] 1、本發(fā)明利用不同能量射線在陣列探測器中沉積能量分布的不同，來獲得射線能 量信息；射線探測組件可以是CCD、CMOS、膠片、成像板或閃爍體等，種類豐富，且相比于全 沉積型探測器，減小了系統(tǒng)規(guī)模。
[0022] 2、本發(fā)明通過陣列探測器，創(chuàng)造性地將傳統(tǒng)的時間分離轉(zhuǎn)換為空間分離，該方法 可以解決高強度脈沖射線能量測量問題。
[0023] 3、本發(fā)明可以在一次測量中，同時獲得射線的強度（對于某一特定陣列探測器， 在其線性響應(yīng)范圍內(nèi)，其輸出的平均值就對應(yīng)入射射線強度）與能量。
[0024] 4、本發(fā)明同樣適用于穩(wěn)態(tài)射線源的能量測量。
[0025] 5、本發(fā)明可拓展應(yīng)用于其他類型粒子的能量測量。
【附圖說明】
[0026] 圖1是本發(fā)明測量裝置示意圖；
[0027] 圖2是陣列探測器CCD相機測得的幾種不同能量射線的噪聲指數(shù)，即方差與均值 的比值；
[0028] 圖3是C⑶模擬模型；
[0029] 圖4是噪聲指數(shù)與入射射線能量的關(guān)系曲線；
[0030] 其中：1-平場平行入射射線場，2-陣列探測器。
【具體實施方式】
[0031] 參見圖1-4, 一種X射線能量的平場圖像測量裝置，包括射線探測組件與信號記錄 組件；射線探測組為CCD、CMOS、膠片、成像板或閃爍體，用于將X射線轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的平場圖 像；
[0032] 當射線探測組為C⑶或CMOS時，信號記錄組件包括用于將平場圖像電信號收集、 放大、量化的電信號讀出系統(tǒng)；
[0033] 當射線探測組為膠片或成像板時，信號記錄組件用于實現(xiàn)平場圖像信號顯影過 程；
[0034]當射線探測組為閃爍體時，信號記錄組件包括平場圖像的光學(xué)成像系統(tǒng)；光學(xué)成 像系統(tǒng)包括反射鏡、鏡頭和相機。
[0035] 一種X射線能量的平場圖像測量方法，其特殊之處在于：包括以下步驟：
[0036] 1)標定：
[0037] 1. 1)多個已知能量的X射線分別入射到陣列探測器2 ;
[0038] 1. 2)陣列探測器2探測并輸出相應(yīng)的平場圖像；
[0039] 1. 3)對輸出的平場圖像進行記錄；
[0040] 1.4)計算每個平場圖像的噪聲指數(shù)，獲得X射線的能量與噪聲指數(shù)的關(guān)系曲線； 所述噪