[发明专利]密缝直栅式聚焦探测准直器

说明书

本发明涉及一种密缝直栅式聚焦探测准直器，适用于射线探测装置。

射线探测技术广泛应用于工业产品的评价，及机场、车站、港口、海关的安全检测。康普顿背散射技术是射线探测的一种应用方式，根据不同材料的背散射线强度不同进行探测。传统的康普顿背散射射线探测装置中的探测准直器为孔群状探测准直器或弧栅状探测准直器。其不足之处均在于可分辨的有效探测立体角小，常规产业难以制造或成本高昂，以致于无法达到获取足够的有效计数率，既造成空间分辨率低，密度分辨率低，探测深度浅。

本发明的目的在于提供一种密缝直栅式聚焦探测准直器，可以有效地缩小探测体积元以提高空间辨率，同时扩大探测立体角以提高有效计数率。

本发明所采用的技术方案是：该探测准直器是在锥台形腔体内设有多片栅条，利用各栅条之间的间隙构成多条锥台形窄长缝空腔，该锥台形窄长缝空腔沿康普顿散射方向指向被测物体中的检测区，将从检测区散射的康普顿散射线聚集于探测器上。在实际应用中，由于探测准直器中的窄长缝空腔指向特定的检测部位，因此从检测部位方向散射出来的射线能够通过探测准直器，其它杂散射线均被该探测准直器屏蔽掉，从而保证探测结果的准确性。根据实际需要，所述锥台形腔体可加工成锥台形、扇台形园柱形和多面体形以及端面为直栅群直折变变形的各种均布与非均布变形，以便于多枚组合并与各种配套系统装配。为消除杂散射线的干扰，可在该探测准直器周围设置重金属外壳并利用重金属材料制造所述锥台形腔体。

本发明的优点在于虽然因探测体积元略有角度变化而引起的增加以及探测器接收到的能谱略有展宽，然而，却大大提高了探测立体角，提高了有效计数率及信噪比，使得分辨率、探测深度或被测物体密度均提高几成。在相同有效计数的情况下放射源强度可以减弱，从而有利于整机结构的小型化，降低成本。扩大了康普顿备散射探测技术的应用范围和应用领域。另外本发明所述的技术方案可以适用于各种光子或粒子源产生的放射或反射应用。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1：本发明一种实施方案的结构示意图

图2：图1的A-A剖面图

图3：本发明的原理示意图

实施例：本例所述为一种用于康普顿背散射探测装置中的密缝直栅式聚焦探测准直器，其结构如图1、2所示，它是在由重金属材料制造的圆锥台形腔体41内设有多片栅板42，从散射束的横截方向剖视，该密缝直栅式聚焦探测隹直器4中的各栅板42为锥形条状，如图2所示，本例所述技术方案利用各栅板42之间的间隙构成多条近似锥台形窄长缝空腔，各锥台形窄长缝空腔的中线沿康普顿散射方向指向被测物体3中的检测区31，将从检测区31散射的康普顿散射线聚集于探测器5上。

本实施例所述密缝直栅式聚焦探测准直器的工作过程是：放射源1发出的射线经过源准直器2后到达被测物体3内的检测部位31，经被测物体散射后，其康普顿散射线通过探测准直器4后由探测器5接收。由于探测准直器4中的窄长缝空腔指向特定的检测部位31，因此只有从检测部位31散射出来的射线能够通过探测准直器4，其它杂散射线均被该探测准直器4屏蔽掉，从而保证探测结果的准确性。

为进一步消除杂散射线的干扰，本例所述密缝直栅式聚焦探测准直器中与探测器射线接收体相对应的锥台形腔体41是用重金属材料制成，且探测器5的外围均覆有重金属屏蔽材料。

本实施例所述的技术方案中，探测体积元31的大小是由源准直器2的准直孔所规范的锥形射线束与探测准直器4中的窄长缝空腔所张立体角相截而确定的，如图3所示。当锥形射线束的形状和散射角确定后，探测体积元的大小仅由探测准直器4中的窄长缝空腔沿散射角方向的切片厚度确定，根据CBS空间高精度分辨率指标对探测体积元的要求，可得如下方程：

n=(A+B)/A            (1)

(A+B-C)/a=(B-c)/b    (2)

C/nB=(A+B-c)/a       (3)确定A、B、b即可由上述三组方程求得：

a=2b(A+B)/B其中B值由放射源1产生的射束能量与探测准直器的重金属材料及结构确定，合理确定有关结构参数即可达到缩小探测体积元的目的。

当散射源产生的射束能量确定、散射角度确定、探测准直器的材料确定时，即可综合考虑探测准直器的长度以及探测器的利用率，考虑到探测准直器的光栏及栅板均为锥形，即沿长栅面有共同焦线。从而提高了空间分辨率和密度分辨率，加快了测量速度，由于有效计数率增大，提高了信噪比，使探测深度也为之增加。