本發(fā)明涉及x射線準(zhǔn)直定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種x射線準(zhǔn)直定位調(diào)節(jié)裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

從x射線管發(fā)出的x光一般以較大的角度呈圓錐狀射出，在照射到被分析物體之前，往往需要調(diào)整光線形狀，而這就是x射線準(zhǔn)直器的作用。在醫(yī)療設(shè)備中，如ct機(jī)，為了縮小照射面積，減少可能的輻射損害，需要對(duì)x射線準(zhǔn)直調(diào)節(jié)。在中國(guó)專利cn201310715096中，通過(guò)在第一插板和第二插板上形成通孔，將圓錐狀x射線變成了平行的線束。有時(shí)準(zhǔn)直器的作用僅限于調(diào)整光路的大小，如中國(guó)專利cn200510086456，通過(guò)設(shè)置上下、左右四個(gè)方向調(diào)整板的位置，改變x射線光路的形狀，但是對(duì)x射線的照射方向沒(méi)有影響。注意到中國(guó)專利cn201410113078提出了一種通過(guò)擋塊形狀設(shè)計(jì)，提高通孔對(duì)齊精度的方法。目前有關(guān)x射線準(zhǔn)直器的設(shè)計(jì)主要考慮對(duì)線束形狀的改變，以滿足醫(yī)療器械的需要。

xrd(x-raydiffraction,x射線衍射)是一種利用x射線的衍射現(xiàn)象分析物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)的儀器。當(dāng)一束x射線照射在粉末樣品上時(shí)，在光線的反射或透射光路上放置成像板，可以在成像板上觀測(cè)到衍射圖。衍射圖的成像規(guī)律與被測(cè)粉末樣品的晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)。因此通過(guò)分析衍射圖的特征信息就可以獲得待測(cè)樣品的物質(zhì)結(jié)構(gòu)信息。xrd廣泛應(yīng)用在材料、冶金、水泥、礦產(chǎn)等領(lǐng)域。

目前，xrd分析儀器主要工作在室內(nèi)環(huán)境下，其基本結(jié)構(gòu)包括x射線源、濾光片、載物臺(tái)、探測(cè)器和測(cè)角儀。一般情況下，探測(cè)器采用高靈敏度的半導(dǎo)體探測(cè)器，例如鋰漂移硅或鋰漂移鍺等。這些探測(cè)器屬于一維探測(cè)器，只能在一個(gè)固定角度的反射光路或透射光路上探測(cè)衍射光子。xrd分析需要獲得在不同反射角或透射角的衍射信息，這就需要測(cè)角儀的配合。當(dāng)xrd分析儀器工作時(shí)，探測(cè)器在測(cè)角儀的控制下，按照一定的步進(jìn)角度旋轉(zhuǎn)，從而可以獲得xrd分析所需的完整光譜信息。測(cè)角儀屬于精密的機(jī)械裝置，旋轉(zhuǎn)步進(jìn)的角度可以設(shè)置的非常小，獲得的圖譜信息量大，儀器的分辨率高。但是室內(nèi)用的xrd分析儀器體積大、重量比較重，不適合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種能夠調(diào)節(jié)x射線光通量且適合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的x射線準(zhǔn)直定位調(diào)節(jié)裝置及系統(tǒng)。

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種x射線準(zhǔn)直定位調(diào)節(jié)裝置，包括密封腔體、安裝于所述密封腔體的光路準(zhǔn)直調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、連接所述密封腔體和所述光路準(zhǔn)直調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的水平驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)以及豎直驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)；所述密封腔體的頂壁為固定板，所述光路準(zhǔn)直調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括在豎直方向上分開(kāi)設(shè)置的上鉛片和下鉛片，還包括上下設(shè)置的且能在所述水平驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的驅(qū)使下而相對(duì)運(yùn)動(dòng)的上xy移動(dòng)臺(tái)和下xy移動(dòng)臺(tái)，所述上xy移動(dòng)臺(tái)和所述下xy移動(dòng)臺(tái)分別設(shè)有上下貫通的上通孔和下通孔，所述上鉛片安裝于所述上通孔的上開(kāi)口端且處于所述上xy移動(dòng)臺(tái)和所述固定板之間，所述下鉛片安裝于所述下通孔的下開(kāi)口端且處于所述下xy移動(dòng)臺(tái)和所述密封腔體的底板之間，所述上鉛片和所述下鉛片的幾何中心處均開(kāi)設(shè)有供x射線通過(guò)的通光孔，所述下鉛片的通光孔的孔徑小于所述上鉛片的通光孔的孔徑，所述豎直驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)動(dòng)作而所述x射線準(zhǔn)直定位調(diào)節(jié)裝置上下運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述光路準(zhǔn)直調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)還包括安裝于所述固定板的上平面的用于控制x射線光路的開(kāi)啟或者關(guān)閉的快門，所述快門位于所述上通孔的上方。

進(jìn)一步地，所述快門包括安裝于所述固定板的支架、設(shè)于所述支架上的閘門和與所述閘門連接的用以驅(qū)動(dòng)所述閘門開(kāi)啟或者關(guān)閉的驅(qū)動(dòng)器，所述閘門由能防止x射線穿透的不銹鋼材料制成，包括若干葉片。

進(jìn)一步地，所述密封腔體包括連接所述固定板和所述底板的筒形或框形殼體，所述水平驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括相互垂直設(shè)置的x向調(diào)節(jié)桿和y向調(diào)節(jié)桿，所述x向調(diào)節(jié)桿和所述y向調(diào)節(jié)桿的一端均與所述下xy移動(dòng)臺(tái)連接，另一端則均向外延伸并穿出所述殼體分別與x向調(diào)節(jié)手柄和y向調(diào)節(jié)手柄連接。

進(jìn)一步地，所述x向調(diào)節(jié)桿和所述y向調(diào)節(jié)桿上均設(shè)有刻度。

進(jìn)一步地，所述殼體上設(shè)有分別讓所述x向調(diào)節(jié)桿和所述y向調(diào)節(jié)桿穿過(guò)的手柄調(diào)節(jié)孔，所述x向調(diào)節(jié)桿和所述y向調(diào)節(jié)桿和對(duì)應(yīng)的所述手柄調(diào)節(jié)孔之間設(shè)有防止x射線射出的密封蓋。

進(jìn)一步地，所述豎直驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)為對(duì)稱設(shè)置的四絲桿，每一所述絲桿的一端位于所述密封腔體內(nèi)，另一端則向上延伸并穿出所述固定板被一緊固件固定。

進(jìn)一步地，所述上鉛片的邊緣處設(shè)有密封圈，所述固定板和所述上xy移動(dòng)臺(tái)通過(guò)上緊固螺絲連接而夾緊所述上鉛片，所述下鉛片通過(guò)下緊固螺絲而固定于所述下xy移動(dòng)臺(tái)。

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種x射線準(zhǔn)直定位調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括x射線源、用于調(diào)節(jié)由所述x射線源發(fā)出的射線的發(fā)散角度和光子能量的初級(jí)濾波片、位于所述初級(jí)濾波片之后的上述的x射線準(zhǔn)直定位調(diào)節(jié)裝置、位于所述x射線準(zhǔn)直定位調(diào)節(jié)裝置之后的用于檢測(cè)x射線的ccd感光器件以及與所述ccd感光器件連接的光譜采集處理裝置，所述光譜采集處理裝置與所述快門連接用以控制所述快門的開(kāi)啟或者關(guān)閉進(jìn)而控制曝光時(shí)間。

本發(fā)明的實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是：為了獲得清晰的衍射圖譜，需要嚴(yán)格控制單位時(shí)間內(nèi)被所述ccd感光器件捕獲的光子數(shù)量，本發(fā)明的x射線準(zhǔn)直定位調(diào)節(jié)裝置及系統(tǒng)，通過(guò)所述水平驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)使所述上xy移動(dòng)臺(tái)和所述下xy移動(dòng)臺(tái)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以改變所述上通孔和所述下通孔的相對(duì)位置，進(jìn)而改變所述上鉛片和所述下鉛片允許x射線通過(guò)的有效孔徑，實(shí)現(xiàn)對(duì)x射線光通量的調(diào)節(jié)，即實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格控制單位時(shí)間內(nèi)被所述ccd感光器件捕獲的光子數(shù)量。所述ccd感光器件為二維探測(cè)器，使用所述ccd感光器件后則不必使用體積大、重量大的測(cè)角儀，便于現(xiàn)場(chǎng)使用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明x射線準(zhǔn)直定位調(diào)節(jié)裝置的主視圖；

圖2是圖1內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明x射線準(zhǔn)直定位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地描述。

請(qǐng)參考圖1、圖2和圖3，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種x射線準(zhǔn)直定位調(diào)節(jié)裝置16，適用于便攜式xrd分析儀器，包括密封腔體20、安裝于所述密封腔體20的光路準(zhǔn)直調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、連接所述密封腔體20和所述光路準(zhǔn)直調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的水平驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)以及豎直驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。

請(qǐng)參考圖2，所述光路準(zhǔn)直調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括在豎直方向上分開(kāi)設(shè)置的上鉛片9和下鉛片13，還包括上下設(shè)置的且能在所述水平驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的驅(qū)使下而相對(duì)運(yùn)動(dòng)的上xy移動(dòng)臺(tái)11和下xy移動(dòng)臺(tái)12。所述上xy移動(dòng)臺(tái)11為固定臺(tái)，其中心區(qū)域開(kāi)設(shè)有一貫穿所述上xy移動(dòng)臺(tái)的上下表面的上通孔，所述上鉛片9位于所述上xy移動(dòng)臺(tái)11的上表面且覆蓋于所述上通孔的上開(kāi)口端處，所述上鉛片9的幾何中心處開(kāi)設(shè)有一通光孔，所述通光孔為孔徑大約為400微米的圓孔。所述下xy移動(dòng)臺(tái)12為可移動(dòng)臺(tái)，其中心區(qū)域開(kāi)設(shè)有一貫穿所述下xy移動(dòng)臺(tái)12的上下表面的下通孔，所述下鉛片13位于所述下xy移動(dòng)臺(tái)12的下表面且覆蓋于所述下通孔的下開(kāi)口端處，所述下鉛片13的幾何中心處亦開(kāi)設(shè)有一通光孔，所述下鉛片的通光孔的孔徑小于所述上鉛片9的通光孔的孔徑，目的是阻擋非平行于x射線光路的x射線的反射光和散射光通過(guò)，起到減少x射線的反射光和散射光對(duì)x射線的入射光的干擾作用。

請(qǐng)參考圖1和圖2，所述光路準(zhǔn)直調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)還包括用于控制x射線光路的開(kāi)啟或者關(guān)閉以控制x射線曝光時(shí)間的快門8。所述快門8位于所述上通孔的上方，包括支架、設(shè)于所述支架上的閘門和與所述閘門連接的用以驅(qū)動(dòng)所述閘門開(kāi)啟或者關(guān)閉的驅(qū)動(dòng)器，所述閘門由能防止x射線穿透的不銹鋼材料制成，包括若干葉片，通過(guò)改變所述若干葉片的位置，實(shí)現(xiàn)所述閘門的張開(kāi)或者閉合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)允許x射線通過(guò)或者阻擋x射線通過(guò)。

所述密封腔體20包括位于上端的頂壁6、位于下端的底板7和連接所述頂壁6和所述底板7的的殼體2，所述殼體2為圓筒形或者框性，所述密封腔體20的頂壁為固定板6，所述快門8的支架安裝于所述固定板6的上平面，所述上鉛片9的厚度較薄，將薄鉛片切割成所述上鉛片9時(shí)，所述上鉛片9的邊緣容易出現(xiàn)變形，在所述上鉛片9的幾何中心處打通光孔的時(shí)候，也容易造成所述通光孔的邊緣變形，這些變形都會(huì)對(duì)x射線光路的準(zhǔn)直造成較大的影響。因此在安裝上，所述上鉛片9位于所述固定板6和所述上xy移動(dòng)臺(tái)11之間，所述固定板6和所述上xy移動(dòng)臺(tái)11通過(guò)上緊固螺絲10連接而夾緊、夾平所述上鉛片9，且所述上鉛片9的邊緣處設(shè)有密封圈，通過(guò)旋緊所述上緊固螺絲10，可以防止x射線的反射光和散射光從上方射出所述上xy移動(dòng)臺(tái)11。所述下鉛片13安裝于所述下通孔的下開(kāi)口端且處于所述下xy移動(dòng)臺(tái)12和所述密封腔體20的底板7之間，且所述下鉛片13通過(guò)下緊固螺絲14而固定于所述下xy移動(dòng)臺(tái)12。

請(qǐng)參考圖1和圖2，所述水平驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括相互垂直設(shè)置的x向調(diào)節(jié)桿(未圖示)和y向調(diào)節(jié)桿22，所述x向調(diào)節(jié)桿和所述y向調(diào)節(jié)桿22的一端均與所述下xy移動(dòng)臺(tái)12連接，另一端則均向外延伸并穿出所述殼體2分別與x向調(diào)節(jié)手柄4和y向調(diào)節(jié)手柄5連接。所述殼體2上設(shè)有分別讓所述x向調(diào)節(jié)桿和所述y向調(diào)節(jié)桿22穿過(guò)的手柄調(diào)節(jié)孔，所述x向調(diào)節(jié)桿和所述y向調(diào)節(jié)桿22和對(duì)應(yīng)的所述手柄調(diào)節(jié)孔之間設(shè)有防止x射線射出的密封蓋21，使用本發(fā)明所述的x射線準(zhǔn)直定位調(diào)節(jié)裝置16時(shí)，取下所述所述密封蓋21，露出所述x向調(diào)節(jié)手柄4和所述y向調(diào)節(jié)手柄5，所述x向調(diào)節(jié)手柄4和所述y向調(diào)節(jié)手柄5上均設(shè)有刻度，便于定量調(diào)控，使用完畢本發(fā)明所述的x射線準(zhǔn)直定位調(diào)節(jié)裝置16后，套上所述密封蓋21，所述密封蓋21能夠防止殘留的x射線射從所述密封腔體20中射出。通過(guò)手動(dòng)操作所述x向調(diào)節(jié)手柄4和所述y向調(diào)節(jié)手柄5來(lái)調(diào)節(jié)所述x向調(diào)節(jié)桿和所述y向調(diào)節(jié)桿22，就可以驅(qū)動(dòng)所述下xy移動(dòng)臺(tái)12在x向和/或與所述x向垂直的y向上運(yùn)動(dòng)，使所述下xy移動(dòng)臺(tái)12與所述上xy移動(dòng)臺(tái)11之間的位置關(guān)系改變，就可以改變所述上鉛片9和所述下鉛片13的通光孔之間的位置關(guān)系，使所述上鉛片9和所述下鉛片13的通光孔的中心線重合或者錯(cuò)開(kāi)，進(jìn)而改變x射線的有效通光孔經(jīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光通量的調(diào)節(jié)，簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)，降低了對(duì)各組件加工工藝的要求，克服了因鉛片厚度較薄而造成的通光孔變形對(duì)光路的影響，同時(shí)采用手動(dòng)調(diào)節(jié)模式，而不是電動(dòng)模式，避免了因采用高精度驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)帶來(lái)的成本明顯增加問(wèn)題，減小了對(duì)安裝空間的要求，符合便攜式設(shè)備的要求。

所述豎直驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)為對(duì)稱設(shè)置的四絲桿1，每一所述絲桿1的一端位于所述密封腔體20內(nèi)，另一端則向上延伸并穿出所述固定板6被一緊固件3固定。所述豎直驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)動(dòng)作而所述x射線準(zhǔn)直定位調(diào)節(jié)裝置16上下運(yùn)動(dòng)。該上下運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)閦向，所述z向、所述x向和所述y向兩兩垂直，所述z向平行于x射線的光路方向。調(diào)節(jié)所述豎直驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明所述的x射線準(zhǔn)直定位調(diào)節(jié)裝置16整體在所述z向上運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)入射的x射線穿過(guò)所述快門8、所述上鉛片9的通光孔和所述下鉛片13的通光孔后，輸出的x射線的方向和光通量由所述上鉛片9和所述下鉛片13的通光孔的大小和相對(duì)位置決定，滿足了便攜式xrd分析儀器對(duì)光路的準(zhǔn)直要求。所述上鉛片9和所述下鉛片13分別安裝在所述上xy移動(dòng)臺(tái)11和所述下xy移動(dòng)臺(tái)12，降低了對(duì)各組件加工工藝的要求，克服了因鉛片厚度較薄而造成的通光孔變形對(duì)光路的影響。

請(qǐng)參考圖3，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種x射線準(zhǔn)直定位調(diào)節(jié)系統(tǒng)，為攜式xrd分析儀器，包括x射線源、用于調(diào)節(jié)由所述x射線源發(fā)出的射線的發(fā)散角度和光子能量的初級(jí)濾波片15、位于所述初級(jí)濾波片15之后的上述的x射線準(zhǔn)直定位調(diào)節(jié)裝置16、位于所述x射線準(zhǔn)直定位調(diào)節(jié)裝置16之后的用于檢測(cè)x射線的ccd感光器件17以及與所述ccd感光器件17連接的光譜采集處理裝置23，所述光譜采集處理裝置23與所述快門8連接用以控制所述快門8的開(kāi)啟或者關(guān)閉進(jìn)而控制曝光時(shí)間。

從x射線源射出的入射的x射線在所述初級(jí)濾光片15的作用下，發(fā)生了兩點(diǎn)變化：一是入射的x射線的發(fā)散角度變的更??；二是入射x射線光子的能量被限制在一個(gè)更小的范圍內(nèi)。x射線經(jīng)過(guò)本發(fā)明所述的x射線準(zhǔn)直定位調(diào)節(jié)裝置16后，在所述ccd感光器件17的真空腔中，所述ccd感光器件17將光子能量轉(zhuǎn)化為電荷，光子的能量越強(qiáng)或光子的數(shù)量越多，轉(zhuǎn)化后生產(chǎn)的電荷數(shù)量越多。所述光譜采集處理裝置23中的光譜采集器18通過(guò)控制所述快門8的開(kāi)啟和關(guān)閉，調(diào)節(jié)曝光時(shí)間。在一個(gè)采集周期內(nèi)，所述光譜采集器18將所述ccd感光器件17中的每個(gè)像素的電荷讀出，并傳輸?shù)剿龉庾V采集處理裝置23中的光譜處理器19中。所述光譜處理器19根據(jù)接收到的光譜圖像計(jì)算最亮光斑的直徑和中心：(1)當(dāng)最亮光斑不存在時(shí)，簡(jiǎn)稱無(wú)亮斑模式，表示所述上鉛片9的通光孔和所述下鉛片13通光孔之間的幾何中心線與入射的x射線中心校偏差較大，這種情況，直接更換所述下鉛片13，使更換后的下鉛片的通光孔的孔徑大于更換前的所述下鉛片13的通光孔的孔徑，直到能夠觀測(cè)到明顯光斑為止；(2)最亮光斑的直徑小于所述下鉛片13的通光孔的孔徑時(shí)，簡(jiǎn)稱粗調(diào)模式，計(jì)算光斑中心與理想光斑參考點(diǎn)的偏移量，然后旋轉(zhuǎn)所述x向調(diào)節(jié)桿和所述y向調(diào)節(jié)桿22，實(shí)現(xiàn)位置補(bǔ)償；重復(fù)以上步驟，直到獲得的光斑直徑大于或等于所述下鉛片13的通光孔的孔徑；(3)最亮光斑的直徑大于或等于所述下鉛片13的通光孔的孔徑時(shí)，簡(jiǎn)稱細(xì)調(diào)模式，這種模式下光斑中心已經(jīng)接近理想光斑參考點(diǎn)，而且所述上xy移動(dòng)臺(tái)11和所述下xy移動(dòng)臺(tái)12的手動(dòng)調(diào)節(jié)精度一般為10微米。當(dāng)連續(xù)兩次調(diào)節(jié)后，偏移量并沒(méi)有得到改善時(shí)，停止操作，此時(shí)可以認(rèn)為光路準(zhǔn)直調(diào)節(jié)已經(jīng)完成。

本發(fā)明的實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是：為了獲得清晰的衍射圖譜，需要嚴(yán)格控制單位時(shí)間內(nèi)被所述ccd感光器件捕獲的光子數(shù)量，本發(fā)明的x射線準(zhǔn)直定位調(diào)節(jié)裝置16及系統(tǒng)，通過(guò)所述水平驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)使所述上xy移動(dòng)臺(tái)11和所述下xy移動(dòng)臺(tái)12相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以改變所述上通孔和所述下通孔的相對(duì)位置，進(jìn)而改變所述上鉛片9和所述下鉛片13允許x射線通過(guò)的有效孔徑，實(shí)現(xiàn)對(duì)x射線光通量的調(diào)節(jié)，即實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格控制單位時(shí)間內(nèi)被所述ccd感光器件17捕獲的光子數(shù)量。所述ccd感光器件17為二維探測(cè)器，使用所述ccd感光器件后則不必使用體積大、重量大的測(cè)角儀，便于現(xiàn)場(chǎng)使用。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位詞是以附圖中零部件位于圖中以及零部件相互之間的位置來(lái)定義的，只是為了表達(dá)技術(shù)方案的清楚及方便。應(yīng)當(dāng)理解，所述方位詞的使用不應(yīng)限制本申請(qǐng)請(qǐng)求保護(hù)的范圍。

在不沖突的情況下，本文中上述實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互結(jié)合。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。