一種用于測量高通量x射線能譜的吸收體陣列的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于測量高通量X射線能譜的吸收體陣列，屬于X射線能譜測量
技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前國內(nèi)測量高通量中能X射線的能譜有多種方法，其中有MLS(Mu11i-Layer Stack)法，濾波熒光法等。
[0003] MLS法是一層介質(zhì)與一個探測器組成一個探測節(jié)，多個探測節(jié)沿測量軸直線分布 即組成測量裝置。多層介質(zhì)對X射線的強(qiáng)度進(jìn)行多次衰減，通過響應(yīng)函數(shù)，解出射線能譜 (參見《用于高能量X射線能譜測量的MLS法》陳楠，荊曉兵，高峰，章林文，陰澤杰，李世平， 中國工程物理研究院流體物理研究所，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代物理系）。如圖1所示，一層 介質(zhì)和一個探測器交替放置，每層介質(zhì)后都有一個探測器，從而可以得到一系列被介質(zhì)吸 收后的X射線強(qiáng)度，通過一定的反解算法，計算出X射線能譜。
[0004] 濾波熒光法是入射的X射線經(jīng)過濾片后轉(zhuǎn)變?yōu)闊晒猓惶綔y器接收到，通過熒光 譜線計算公式，計算出X射線的能譜。（參見《濾波一熒光法測量X光能譜的模擬計算》王 棟，核物理與化學(xué)研究所）
[0005] 現(xiàn)有裝置獲得一系列數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)之間存在相互串?dāng)_，影響解譜精度。吸收體陣列設(shè) 計采用等能量間隔的原則，數(shù)據(jù)之間彼此離散，串?dāng)_減小，解譜精度提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)據(jù)之間相互串?dāng)_，解譜精度差，提供 一種用于測量高通量X射線能譜的吸收體陣列，此陣列采用等能量間隔的設(shè)計原則，數(shù)據(jù) 之間彼此離散，串?dāng)_減小，解譜精度提高。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案：一種用于測量高通量X射線能譜的吸收體陣列，其特點(diǎn) 在于：所述吸收體陣列由一系列圓柱形的不同長度的吸收體構(gòu)成一個陣列，圓柱形的不同 長度的吸收體的軸平行排列；所述不同長度的吸收體的設(shè)計原則為等能量間隔衰減原則， 即當(dāng)入射的X射線能量在被測能量范圍內(nèi)是均勻分布時，經(jīng)過吸收體陣列衰減后，出射的X 射線的能量衰減是等間隔的。
[0008] 當(dāng)入射的X射線能量在被測能量范圍內(nèi)是均勻分布時，所述出射的X射線能量分 別為入射總能量的100%-X，100% -2x，100% _3χ···100% -ηχ，0〈χ〈1/η，η表示吸收體陣列 個數(shù)，X表示衰減百分比。
[0009] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：不同長度的吸收體選取原則為等能量間隔， 這種全新的設(shè)計思想，優(yōu)點(diǎn)是測量數(shù)據(jù)比較分散，相互不干擾，因此誤差小，由此得到的X 射線能譜更精確，測量能譜范圍更大?，F(xiàn)有的測量方法，不可避免的存在數(shù)據(jù)之間的相互串 擾，影響測量精度和測量能譜的范圍。
【附圖說明】
[0010] 圖1為本發(fā)明的吸收體陣列示意圖；
[0011] 圖2為透射X射線能量和吸收體長度的關(guān)系曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 如圖1所示為圓柱形的不同長度的鋁質(zhì)吸收體構(gòu)成的一個陣列，圓柱形的不同長 度的吸收體的軸平行排列；吸收體陣列的長度設(shè)計原則為等能量間隔衰減原則，長度分別 為3mm，6mm，9mm, 13mm, 19mm, 25mm, 36mm, 54mm即經(jīng)過吸收體衰減后，出射的X射線的能量衰 減是等間隔的。當(dāng)入射的X射線能量在被測能量范圍內(nèi)是均勻分布時，出射能量分別為入 射總能量的 80%，70%，60%，50%，40%，30%，20%，10%。
[0013] X射線通過準(zhǔn)直孔，同時被內(nèi)置的不同長度的吸收體部分衰減，出射的X射線被光 電探頭探測到，經(jīng)過后端電子學(xué)系統(tǒng)處理得到一系列衰減后的X射線的不同強(qiáng)度，如圖2所 示，再結(jié)合吸收體的響應(yīng)函數(shù)，利用反解算法，反解出高通量時X射線的能譜。
[0014] 反解算法如下：
[0015] 設(shè)X射線能譜為<?，將能量E離散化，可以得到Q個離散能量點(diǎn)Ek，則X射線離 散能譜可以表示為#乓），也就是能量為Ek的X射線的強(qiáng)度份額，其中K= 1，2, . . .，Q;
[0016] -共有8個探測器，第i個探測器對應(yīng)的吸收體厚度為山，i= 1，2, ...，8,對 于能量為Ek的X射線，設(shè)其未被吸收體衰減前的強(qiáng)度為I。(Ek)，并設(shè)吸收體的吸收系數(shù)為 μ(Ek)，則第i個探測器對應(yīng)的吸收體對X射線的衰減為：
[0017]
[0018] 其中UEk)為能量為Ek的父射線經(jīng)過厚度為山的吸收體后的透射強(qiáng)度，i= 1，· · ·，8
[0019] 所以第i個探測器接收到的X射線的總強(qiáng)度為：
[0020]
[0021]ε(Ek)是探測器對能量為Ek的X射線的探測效率。
[0022] 其中，ε(Ek)，μ(Ek)，山是已知量，可由探測器結(jié)合電子學(xué)系統(tǒng)測量得到。 因此僅有I<：(Ek)是未知數(shù)，相當(dāng)于一個Q元一次方程組。
[0023] 所測得弦數(shù)少于脈沖高度量化個數(shù)Q，需要采用迭代結(jié)合MC的方法來解此方程 組。
[0024] 目前本發(fā)明已用于中能X射線等離子體測量系統(tǒng)，測量得到高通量X射線能譜， 取得了很好的效果。
[0025] 提供以上實(shí)施例僅僅是為了描述本發(fā)明的目的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。本 發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。不脫離本發(fā)明的精神和原理而做出的各種等同替換和修 改，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于測量高通量X射線能譜的吸收體陣列，其特征在于：所述吸收體陣列由一 系列圓柱形的不同長度的吸收體構(gòu)成一個陣列，圓柱形的不同長度的吸收體的軸平行排 列；所述不同長度的吸收體的設(shè)計原則為等能量間隔衰減原則，即當(dāng)入射的X射線能量在 被測能量范圍內(nèi)是均勻分布時，經(jīng)過吸收體陣列衰減后，出射的X射線的能量衰減是等間 隔的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸收體陣列，其特征在于：當(dāng)入射的X射線能量 在被測能量范圍內(nèi)是均勻分布時，所述出射的X射線能量分別為入射總能量的 100%-X,100% -2x, 100% -3χ··· 100% -ηχ, 0〈χ〈1/η，η表示吸收體陣列個數(shù)，X表示衰減 百分比。
【專利摘要】一種用于測量高通量X射線能譜的吸收體陣列，由不同長度的吸收體構(gòu)成，所述不同長度的吸收體的設(shè)計原則為等能量間隔衰減原則，即當(dāng)入射的X射線能量在被測能量范圍內(nèi)是均勻分布時，經(jīng)過吸收體陣列衰減后，出射的X射線的能量衰減是等間隔的。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)之間彼此離散，串?dāng)_減小，解譜精度提高。
【IPC分類】G01T1/36, G01T1/40
【公開號】CN105425272
【申請?zhí)枴緾N201410476440
【發(fā)明人】陰澤杰, 蔣春雨, 曹靖, 楊青巍
【申請人】中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2014年9月17日