[发明专利]X射线连续能谱仪

说明书

技术领域

 本发明涉及一种测量X射线连续能量谱的能谱仪，具体地说，是涉及一种可以直观、全面并且精确量化X射线品质的、专门测量连续谱的X射线能谱仪。

背景技术

由于高速电子在阳极靶上的轫致辐射作用，X光机发出的射线能谱主要是连续谱，强度随能量连续变化，相应的光子波段较宽，这样的X射线也被称作白色X光（或复色X光），具有特定的品质。

不同能量的射线光子穿过物体时的衰减系数不同，使X射线的品质发生变化，从而影响X射线影像的清晰度。

因此，了解X射线的品质，对于提高影像质量有关键的作用。

X射线机的主要指标之一是管电压，即X射线管中电子的加速电压，以千伏（KV）来表示。管电压限制了射线光子的最大能量，对应的最小波长即短波限。

目前X射线品质（简称线质）通常以半值层厚度(HVT)等指标来衡量，就是使X射线束的强度减弱到衰减前的一半所需的特定物质（如铝、铜等）厚度（毫米），反映X射线束的穿透能力。

图1是一种测量窄束X射线半值层的装置的原理示意图。图中（1）是待测X射线束。X射线经限束器（2）和（4）变成近似的窄束射线。X射线经过衰减片（3）后到达传感器（5），传感器产生信号。当传感器测量出射线强度减弱为未经衰减时的一半，这时候衰减片的厚度就是半值层厚度。

在相同的管电压下，不同的X射线机产品的半值层并不相同，即线质有差异。

半值层等指标根据穿透能力来间接地估测X射线光子的平均能量，简单但是不够精确，尤其是只能在特定条件下使用，通用性不强，无法满足整个行业不断提高的需求。因此，整个行业需要更直观、更全面和更精确的方法及产品。

线质差异的本质是能谱上的差异。因此测量能谱才是衡量X射线线质的根本办法。

可见，现有的X射线线质的衡量方法存在上述缺陷，需要改进。本发明有效地弥补了上述缺陷。

发明内容

本发明针对上述现有X射线线质衡量方法的缺陷，提出了相应的改进方案，提供了一种能够有效测量X射线能量分布的方法和装置。

本发明为解决上述技术问题而采取的技术方案为：一种X射线连续能谱仪，由X射线衰减器、X射线传感器、前置放大电路、模拟/数字转换电路、接口电路和软件等主要部分组成。

所述X射线衰减器可以由纯铜等材料制成。厚度沿着垂直于射线照射方向的平面内连续变化，材料和厚度等参数按照系统设计的要求进行优化。

所述X射线传感器是垂直于射线照射方向放置的X射线传感器，包含N个独立的单元。其中N是大于1的自然数。结合使用对应的衰减器，较多数量的单元可以形成较多不同配置的信号通道、更精细地反映X射线光子组合比例的信息。

各个单元分别连接到前置放大器上，产生的模拟信号输入到模拟/数字转换电路并转换成数字信号，再通过接口电路输入到计算机，由软件按照一定算法得到X射线能谱曲线。

工作原理：材料成份和厚度确定的衰减器对单能射线衰减的比例是已知的。把未知的连续能谱近似为多个单能射线组成的能谱。根据各传感器通道探测到的信号计算出相应的衰减器对X射线衰减的比例。设定一个初始能谱，在对应系统模型的算法软件中模拟出衰减比例，与实际测得的衰减比例进行比较，计算偏差的二乘值，以二乘值减小为标准，对初始能谱进行修正，直到偏差符合系统要求，这时修正过的能谱就是待测能谱。

本发明所述X射线传感器，其中N是大于1的自然数。

所述X射线传感器是由对X射线敏感并输出电信号的材料组成。

所述接口电路包含控制接口、数据接口及电源接口。

本发明一方面采用X射线传感器来吸收经过衰减器衰减过的X射线，并直接给出衰减值；另一方面采用垂直于射线照射方向放置传感器的方式，使射线同时作用于多个不同配置的单元，构成多个信号通道、得到更多关于不同能量X射线衰减的信息，从而得到较高的能量分辨率。

 

附图说明

图1为常用的半值层测量装置示意图。

图2为X射线连续能谱仪的工作原理示意图。

 

具体实施方式

参照图2所示，本发明由以下六个主要部分组成：由X射线衰减器（2）、X射线传感器(3)、前置放大电路（4）、模拟/数字转换电路（5）、接口电路（6）和软件（7）。图中（1）为待测X射线束。

所述X射线衰减器可以由纯度为99.9%以上的铜材料制成。厚度沿着垂直于射线照射方向的平面内连续变化，测量时放置在待测射线源与传感器之间。