本發(fā)明屬于x射線探測(cè)器件定量標(biāo)定領(lǐng)域，具體涉及一種x射線成像板的定量標(biāo)定系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

x射線成像板是慣性約束聚變（icf）中最重要的三種x射線成像探測(cè)器件之一，由于x射線成像板具有高于x射線膠片的信噪比和靈敏度，優(yōu)于x光ccd的可彎曲和靈敏面大的特點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于電子溫度測(cè)量、x射線發(fā)射成像觀測(cè)以及光譜測(cè)量等等定量探測(cè)領(lǐng)域。

采用x射線成像板進(jìn)行定量探測(cè)，首先需要對(duì)其靈敏度、衰減系數(shù)、線性響應(yīng)范圍以及吸收效率等進(jìn)行定量標(biāo)定。目前常用鎢x射線連續(xù)譜激發(fā)不同靶材kα線譜發(fā)射進(jìn)行不同能點(diǎn)的標(biāo)定，該方式存在著以下不足：1、由于該kα線是夾雜在軔致輻射連續(xù)譜基底中的，國(guó)際上通常采用吸收邊濾片提純光譜，然而吸收邊濾片會(huì)降低kα線透過(guò)率，卻相對(duì)地提高了高能x射線的透過(guò)率，因此能夠達(dá)到的該kα線標(biāo)定光源的光譜純度的下限僅是65%，由此引入的標(biāo)定誤差是顯著的。2、由于鎢x射線連續(xù)譜的發(fā)射需要一定時(shí)間才能穩(wěn)定，標(biāo)準(zhǔn)快門(mén)又難以完全阻擋高能x射線等原因，標(biāo)定光源即kα線發(fā)射譜的可重復(fù)性的誤差是1%，這對(duì)于精確標(biāo)定乃至icf精密物理實(shí)驗(yàn)中的精確測(cè)量需求（例如：靶丸內(nèi)爆驅(qū)動(dòng)不對(duì)稱性要求達(dá)到1%~2%），仍然有待減小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種x射線成像板的定量標(biāo)定系統(tǒng)。

本發(fā)明的一種x射線成像板的定量標(biāo)定系統(tǒng)，其特點(diǎn)是：所述的定量標(biāo)定系統(tǒng)包括鎢x射線管、金屬箔、準(zhǔn)直器、非標(biāo)快門(mén)、限孔、x射線成像板、高純鍺譜儀和電腦。鎢x射線管的x射線出射口中心和金屬箔的中心位于同一豎直直線ⅰ上。金屬箔與直線ⅰ的夾角是45°。金屬箔的中心、準(zhǔn)直器的中心線、非標(biāo)快門(mén)的擋塊的中心、限孔的中心、x射線成像板的中心和高純鍺譜儀的中心線在同一條水平直線ⅱ上。準(zhǔn)直器的前端是金屬箔，后端準(zhǔn)直孔受非標(biāo)快門(mén)的擋塊控制開(kāi)合。限孔、x射線成像板和高純鍺譜儀的前端面緊貼在一起。x射線成像板可拆卸。電腦控制非標(biāo)快門(mén)的開(kāi)合以及高純鍺譜儀的運(yùn)行。

鎢x射線管發(fā)射的鎢x射線連續(xù)譜經(jīng)出射口入射到金屬箔上，激發(fā)金屬的kα單能線譜發(fā)射，而后由準(zhǔn)直器進(jìn)行準(zhǔn)直，非標(biāo)快門(mén)通過(guò)控制準(zhǔn)直器的準(zhǔn)直孔的開(kāi)合進(jìn)行時(shí)間窗口截取，穿過(guò)限孔入射到x射線成像板或高純鍺譜儀并被二者記錄。

鎢x射線管為x射線二級(jí)管，陽(yáng)極材料為鎢。鎢x射線管的電壓值為金屬箔中的金屬的原子序數(shù)的兩倍，電壓?jiǎn)挝粸榍Х?/p>

所述的金屬箔厚度為40μm，直徑大于45mm，金屬箔中金屬的純度大于等于99.5%。

所述的金屬箔中的金屬采用銅、鐵或鉬中的一種。

所述的準(zhǔn)直器采用鉛材料制成。

所述的非標(biāo)快門(mén)的擋塊與準(zhǔn)直孔的大小相適配，擋塊采用厚度5mm~10mm的鉛材料。非標(biāo)快門(mén)中控制鉛塊運(yùn)動(dòng)的撥桿轉(zhuǎn)速大于45°/s。

所述的限孔采用鉛材料制成，限孔的直徑為3mm~5mm，厚度大于等于5mm。限孔與金屬箔的間距為90mm~110mm。

本發(fā)明的x射線成像板的定量標(biāo)定系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)將標(biāo)定光源光譜純度提升12%及以上，可重復(fù)性誤差減小一半及以上，從而將以上兩部分引入的標(biāo)定誤差減小12.5%及以上，對(duì)于x射線成像板的定量標(biāo)定及應(yīng)用具有廣闊且重要應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的x射線成像板的定量標(biāo)定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的x射線成像板的定量標(biāo)定系統(tǒng)測(cè)得的銅箔的kα線譜曲線；

圖3為本發(fā)明的x射線成像板的定量標(biāo)定系統(tǒng)獲得的x射線成像板的線性響應(yīng)范圍標(biāo)定結(jié)果；

圖中，1.鎢x射線管2.金屬箔3.準(zhǔn)直器4.非標(biāo)快門(mén)5.限孔6.x射線成像板7.高純鍺譜儀8.電腦。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明的一種x射線成像板的定量標(biāo)定系統(tǒng)包括鎢x射線管1、金屬箔2、準(zhǔn)直器3、非標(biāo)快門(mén)4、限孔5、x射線成像板6、高純鍺譜儀7和電腦8；所述的鎢x射線管1的x射線出射口中心和金屬箔2的中心位于同一豎直直線ⅰ上；所述的金屬箔2與直線ⅰ的夾角是45°；所述的金屬箔2的中心、準(zhǔn)直器3的中心線、非標(biāo)快門(mén)4的擋塊的中心、限孔5的中心、x射線成像板6的中心和高純鍺譜儀7的中心線在同一條水平直線ⅱ上；所述的準(zhǔn)直器3的前端是金屬箔2，后端準(zhǔn)直孔受非標(biāo)快門(mén)4的擋塊控制開(kāi)合；所述的限孔5、x射線成像板6和高純鍺譜儀7的前端面緊貼在一起；所述的x射線成像板6可拆卸；所述的電腦8控制非標(biāo)快門(mén)4的開(kāi)合以及高純鍺譜儀7的運(yùn)行；

所述的鎢x射線管1發(fā)射的鎢x射線連續(xù)譜經(jīng)出射口入射到金屬箔2上，激發(fā)金屬的kα單能線譜發(fā)射，而后由準(zhǔn)直器3進(jìn)行準(zhǔn)直，非標(biāo)快門(mén)4通過(guò)控制準(zhǔn)直器3的準(zhǔn)直孔的開(kāi)合進(jìn)行時(shí)間窗口截取，穿過(guò)限孔5入射到x射線成像板6或高純鍺譜儀7并被二者記錄。

所述的鎢x射線管1為x射線二級(jí)管，陽(yáng)極材料為鎢；鎢x射線管1的電壓值為金屬箔2中的金屬的原子序數(shù)的兩倍，電壓?jiǎn)挝粸榍Х?/p>

所述的金屬箔2厚度為40μm，直徑大于45mm，金屬箔2中金屬的純度大于等于99.5%。

所述的金屬箔2中的金屬采用銅、鐵或鉬中的一種。

所述的準(zhǔn)直器3采用鉛材料制成。

所述的非標(biāo)快門(mén)4的擋塊與準(zhǔn)直孔的大小相適配，擋塊采用厚度5mm~10mm的鉛材料；非標(biāo)快門(mén)4中控制鉛塊運(yùn)動(dòng)的撥桿轉(zhuǎn)速大于45°/s。

所述的限孔5采用鉛材料制成，限孔5的直徑為3mm~5mm，厚度大于等于5mm；限孔5與金屬箔2的間距為90mm~110mm。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中，鎢x射線管1的電壓值為金屬箔2中的金屬銅的原子序數(shù)29的兩倍，鎢x射線管1的電壓為58千伏;所述的金屬箔2直徑為47mm，金屬箔2中金屬的純度等于99.5%；金屬箔2中的金屬采用銅；非標(biāo)快門(mén)4的擋塊采用厚度5mm的鉛材料；非標(biāo)快門(mén)4中控制鉛塊運(yùn)動(dòng)的撥桿轉(zhuǎn)速為50°/s；限孔5的直徑為3mm，厚度等于5mm；限孔5與金屬箔2的間距為90mm。本實(shí)施例對(duì)x射線成像板線性響應(yīng)范圍進(jìn)行定量標(biāo)定，采用的x射線成像板6為ms型像板。

由于x射線成像板的制作差異明顯，掃描讀取數(shù)據(jù)過(guò)程區(qū)別顯著，因而對(duì)于x射線成像板的定量化應(yīng)用不能直接參考文獻(xiàn)上的標(biāo)定數(shù)據(jù)，需要對(duì)相應(yīng)的成像板進(jìn)行絕對(duì)標(biāo)定。盡管文獻(xiàn)上已報(bào)道x射線成像板的線性響應(yīng)范圍跨越5個(gè)量級(jí)，本實(shí)施例對(duì)線性響應(yīng)范圍進(jìn)行再次標(biāo)定的原因除了上述原因以外，另一個(gè)重要原因在于文獻(xiàn)上的5個(gè)量級(jí)是指光子數(shù)的數(shù)量級(jí)，如果對(duì)于icf中未知x射線源（尤其是靶丸內(nèi)爆過(guò)程中所產(chǎn)生的），我們是難以判斷該x射線是否在x射線成像板線性響應(yīng)范圍內(nèi)的。因此，基于x射線成像板的灰度值讀數(shù)，我們對(duì)其進(jìn)行線性響應(yīng)范圍進(jìn)行標(biāo)定并取得結(jié)果。換句話說(shuō)，根據(jù)這個(gè)標(biāo)定結(jié)果，對(duì)于任何未知x射線源輻照x射線成像板，只要掃描出x射線成像板的讀數(shù)，就可以判斷該x射線源是否在x射線成像板的線性響應(yīng)范圍內(nèi)，如果在，就可以結(jié)合其他標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行定量數(shù)據(jù)處理；如果不在，就不能進(jìn)行定量數(shù)據(jù)處理。另外，根據(jù)文獻(xiàn)，利用一種金屬材料的kα線進(jìn)行x射線成像板的線性范圍的測(cè)量，并外推到其他能點(diǎn)是合理的，這是因?yàn)閤射線成像板響應(yīng)靈敏度大能量范圍標(biāo)定結(jié)果形貌的可重復(fù)性。本實(shí)施例工作對(duì)于擴(kuò)展x射線成像板的定量化應(yīng)用范圍具有重要意義。

首先我們撤去x射線成像板6，根據(jù)實(shí)驗(yàn)累積經(jīng)驗(yàn)，將鎢x射線管1的控制器的電壓信號(hào)設(shè)定為金屬箔2的金屬材料銅原子序數(shù)29的兩倍，電壓為58kv，這樣能起到優(yōu)化光譜純度的作用。鎢x射線管1軔致輻射連續(xù)譜x射線激發(fā)金屬箔2即銅箔的kα熒光輻射單能線譜x射線，由準(zhǔn)直器3進(jìn)行準(zhǔn)直，非標(biāo)快門(mén)4進(jìn)行優(yōu)化時(shí)間窗口截取，這里主要截取鎢x射線管1的控制器電壓、電流信號(hào)穩(wěn)定之后的時(shí)間窗口，避免電壓加載上升過(guò)程對(duì)能譜的顯著影響。而后該kα線譜x射線經(jīng)限孔5進(jìn)行優(yōu)化區(qū)域選取，這里主要是選取高純鍺譜儀7測(cè)量閾值內(nèi)較合適的x射線總量。最后該x射線（即最終標(biāo)定光源）入射到高純鍺譜儀7的靈敏面并被記錄到電腦8中，高純鍺譜儀7的測(cè)譜結(jié)果即銅箔的kα線譜曲線，如圖2所示，圖中縱坐標(biāo)是高純鍺譜儀的計(jì)數(shù)，任意單位，代表光譜強(qiáng)度，是對(duì)數(shù)坐標(biāo)；圖中橫坐標(biāo)是x射線能量，單位是kev。

其次，安裝x射線成像板6，在相同條件下，kα線譜x射線先后入射到x射線成像板6和高純鍺譜儀7，并被二者分別記錄。通過(guò)掃描x射線成像板即可獲取其記錄的信號(hào)的灰度值而后進(jìn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理得到光致激發(fā)發(fā)光psl值，高純鍺譜儀7通過(guò)電腦8進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。這里由于x射線成像板對(duì)銅箔的kα線（8.05kev）吸收率為100%，因此高純鍺譜儀7沒(méi)有記錄到信號(hào)；

最后，重復(fù)第一個(gè)步驟，即完成標(biāo)定所需的數(shù)據(jù)單次采集。由于本實(shí)施例要確定整個(gè)線性響應(yīng)范圍，因此需多次重復(fù)以上步驟并通過(guò)改變鎢x射線管1的電流信號(hào)以及時(shí)間窗口大小予以x射線成像板探測(cè)灰度值調(diào)控，從而得到x射線成像板的線性響應(yīng)范圍標(biāo)定結(jié)果，如圖3所示，圖中黑色方塊為標(biāo)定結(jié)果，直線為線性擬合；圖中縱坐標(biāo)是光致激發(fā)發(fā)光psl，它是由x射線成像板的灰度值計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)化得到的參數(shù)，實(shí)際值需要在原值的基礎(chǔ)上乘以10⁴；圖中橫坐標(biāo)是高純鍺譜儀的計(jì)數(shù)，代表光子數(shù)，實(shí)際值需要在原值的基礎(chǔ)上乘以10⁶。

最后基于x射線成像板的灰度值計(jì)數(shù)的線性響應(yīng)范圍得以首次確定，為7819~64879，灰度值總范圍是0~65535。

本發(fā)明由于沒(méi)有采用吸收邊濾片進(jìn)行光譜提純，有效避免吸收邊濾片對(duì)kα線譜的吸收以及對(duì)高能x射線的透過(guò)率的相對(duì)提升，并且我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中也通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，如果采用吸收邊濾片，那么高于17kev的x射線光子數(shù)將超過(guò)總光子數(shù)的30%，這一結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果相符。同時(shí)結(jié)合鎢x射線管1的電壓值設(shè)定以及金屬箔2的相關(guān)參數(shù)等的優(yōu)化設(shè)置，因而本實(shí)施例獲得的標(biāo)定光源光譜純度的下限是77%，比已報(bào)道的65%高12%。另外，由于非標(biāo)快門(mén)4的使用，準(zhǔn)直器3的準(zhǔn)直孔開(kāi)合時(shí)間控制在0.12s以下，入射到x射線成像板6或高純鍺譜儀7上的光譜可重復(fù)性誤差小于0.5%，比已報(bào)道的可重復(fù)性誤差1%減小了一半，從而將以上兩部分引入的標(biāo)定誤差減小了12.5%。這對(duì)于x射線成像板的定量標(biāo)定及應(yīng)用具有廣闊且重要應(yīng)用前景。

實(shí)施例2

鎢x射線管1的電壓值為金屬箔2中的金屬鐵的原子序數(shù)26的兩倍，電壓為52千伏;金屬箔2直徑為55mm，金屬箔2中金屬的純度等于99.7%；金屬箔2中的金屬采用鐵；非標(biāo)快門(mén)4的擋塊采用厚度7mm的鉛材料；非標(biāo)快門(mén)4中控制鉛塊運(yùn)動(dòng)的撥桿轉(zhuǎn)速為55°/s；限孔5的直徑為4mm，厚度等于8mm；限孔5與金屬箔2的間距為105mm。本實(shí)施例對(duì)x射線成像板線性響應(yīng)系數(shù)進(jìn)行定量標(biāo)定，采用的x射線成像板6為sr型像板。本實(shí)施例獲得的標(biāo)定光源光譜純度的下限是78%比已報(bào)道的65%高13%。另外，由于非標(biāo)快門(mén)4的使用，準(zhǔn)直器3的準(zhǔn)直孔開(kāi)合時(shí)間控制在0.09s以下，入射到x射線成像板6或高純鍺譜儀7上的光譜可重復(fù)性誤差小于0.4%，比已報(bào)道的可重復(fù)性誤差1%減小一半以上，從而將以上兩部分引入的標(biāo)定誤差減小了13.4%。這對(duì)于x射線成像板的定量標(biāo)定及應(yīng)用具有廣闊且重要應(yīng)用前景。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。