本发明专利技术公开了一种用于测量高通量X射线能谱的吸收体阵列装置及方法，包括：铅准直体、吸收体阵列、光电探测器，在铅准直体内部有一排孔，一排孔的前部分为准直孔，用于放置吸收体阵列，一排孔的后部分为光电探测器安置孔，用于安装光电探测器，准直孔和光电探测器安置孔是共轴且相连的，但是孔直径大小不一样，吸收体阵列与光电探测器是紧挨着放置；X射线通过准直孔同时被内置的吸收体阵列部分衰减，出射的X射线被光电探测器探测到。本发明专利技术集准直孔、吸收体、探测器安置于一体，采用等能量间隔的设计原则，使得测量的一组数据比较离散，相互影响小，从而解谱更精确。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于测量高通量X射线能谱的吸收体阵列的装置及方法，属于X 射线能谱测量
技术介绍
目前国内测量高通量中能X射线的能谱有多种方法，其中有MLS(Mu11i-Layer Stack)法，滤波荧光法等。 MLS法是一层介质与一个探测器组成一个探测节，多个探测节沿测量轴直线分布 即组成测量装置。多层介质对X射线的强度进行多次衰减，通过响应函数，解出射线能谱 (参见《用于高能量X射线能谱测量的MLS法》陈楠，荆晓兵，高峰，章林文，阴泽杰，李世平， 中国工程物理研究院流体物理研究所，中国科学技术大学近代物理系）。如图1所示，一层 介质和一个探测器交替放置，每层介质后都有一个探测器，从而可以得到一系列被介质吸 收后的X射线强度，通过一定的反解算法，计算出X射线能谱。 滤波荧光法是入射的X射线经过滤片后转变为荧光，被探测器接收到，通过荧光 谱线计算公式，计算出X射线的能谱。（参见《滤波一荧光法测量X光能谱的模拟计算》王 栋，核物理与化学研究所） 现有技术装置在结构上的缺点是体积大，操作不方便；在技术上缺点是，经过吸收 体或者滤片后的数据，彼此之间不可避免的存在一定的串扰，影响最终反解能谱的精确度。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服高通量X射线能谱测量装置体积大，操作不方便， 数据之间的串扰，解谱不精确的不足，提供一种用于测量高通量X射线能谱的吸收体阵列 的装置及方法，它集准直孔、吸收体、探测器安置于一体，采用等能量间隔的设计原则，使得 测量的一组数据比较离散，相互影响小，从而解谱更精确。 本专利技术的技术解决方案：一种用于测量高通量X射线能谱的吸收体阵列装置，包 括：铅准直体、光电探测器，吸收体阵列。在铅准直体内部有一排孔，孔的前部分为准直孔， 用于放置吸收体阵列，孔的后部分为光电探测器安置孔，用于安装光电探测器，准直孔和光 电探测器安置孔是连接在一起的共轴的，但是孔直径大小不一样。X射线通过准直孔，同时 被内置的不同长度的吸收体阵列部分衰减，出射的X射线被光电探测器探测到。 吸收体阵列由不同长度的吸收体构成，吸收体置于准直孔内，光电探测器置于光 电探测器安置孔内，因为两个孔在空间上是紧挨的，所以吸收体阵列与光电探测器是紧挨 的。吸收体阵列的长度设计原则为等能量间隔衰减原则，即当入射的X射线能量在被测能 量范围内是均匀分布时，经过吸收体阵列衰减后，出射的X射线的能量衰减是等间隔的。 当入射的X射线能量在被测能量范围内是均匀分布时，出射能量分别为入射总能 量的 100% -X，100% -2x，100% -3x··· 100% -ηχ，（0〈χ〈1/η)，η表示吸收体阵列个数，X表 示衰减百分比。 准直孔为紧挨的阵列型准直孔，相互距离较近，但彼此之间又不发生串扰，准直孔 的直径根据入射X射线的通量和所需要的空间分辨率而定。 所述准直孔为紧挨的阵列型准直孔，相互距离较近，但彼此之间又不发生串扰，例 如在最高能量为200K时，相邻孔壁之间的间距为4. 7mm可以保证孔之间没有串扰。准直孔 的直径根据入射X射线的通量和所需要的空间分辨率而定，例如要求〇. 6m外空间分辨率 2cm时，此时孔的直径为2mm长度为80mm。所述阵列型准直孔的排列方式的为圆形的排列 或者若干排的排列。 -种用于测量高通量X射线能谱的吸收体阵列方法，实现步骤如下： (1)入射X射线经过准直孔被准直，同时被内置在准直孔内的吸收体阵列部分衰 减； ⑵出射的X射线被光电探测器探测到，传出到外面的电子学系统； (3)主电子学系统探测到一组出射的X射线的强度； (4)通过吸收体阵列的响应函数，结合一定算法，反解出入射X射线的能谱。 本专利技术与现有技术相比的优点在于： (1)本专利技术装置集准直体、吸收体、探测器安置为一体，结构巧妙，体积小巧，使用 方便。现有的各种装置，准直体、吸收体阵列、探测器安置分离，体积大使用不方便。 (2)不同长度的吸收体选取原则为等能量间隔，这种全新的设计思想，优点是测量 数据比较分散，相互不干扰，因此误差小，由此得到的X射线能谱更精确，测量能谱范围更 大。现有的测量方法，不可避免的存在数据之间的相互串扰，影响测量精度和测量能谱的范 围。【附图说明】 图1为MLS法测量X射线能谱； 图2为本专利技术方法中的吸收体阵列测量装置整体示意图； 图3为本专利技术中准直体正面示意图； 图4为本专利技术中准直体背面示意图； 图5为本专利技术中吸收体阵列示意图； 图6为透射X射线能量和吸收体长度的关系曲线。【具体实施方式】如图2所示，本专利技术装置包括准直体1，准直孔2,探测器安置孔3,内置的吸收体阵 列4,探测器5。 图3所示为铅质准直体正面，其上有一排直径为2mm深度为80mm的准直孔2,用于 放置铝质吸收体阵列4。 图4所示准直体背面为探测器安置孔3,直径为6. 3mm深度为20mm。相邻孔轴之 间的间距为11_。铅质准直体，不仅可以准直入射的X射线，还可以屏蔽外界干扰和各个通 道之间的串扰。 图5所示为不同长度的铝质吸收体构成的一个阵列4,吸收体阵列的长度设计原 则为等能量间隔衰减原则，长度分别为3mm，6mm，9mm，13mm，19mm，25mm，36mm，54mm即经过 吸收体衰减后，出射的X射线的能量衰减是等间隔的。当入射的X射线能量在被测能量范围 内是均匀分布时，出射能量分别为入射总能量的80 %，70 %，60 %，50 %，40 %，30 %，20 %， 10%，如图6所示。 X射线通过准直孔，同时被内置的不同长度的吸收体部分衰减，出射的X射线被光 电探头探测到，经过后端电子学系统处理得到一系列衰减后的X射线的不同强度，再结合 吸收体的响应函数，利用反解算法，反解出高通量时X射线的能谱。 反解算法如下：设X射线能谱为#￡)，将能量E离散化，可以得到Q个离散能量点Ek，则X射线离 散能谱可以表示为#尽），也就是能量为Ek的X射线的强度份额，其中K= 1，2, . ..，Q; 一共有8个探测器，第i个探测器对应的吸收体厚度为山，i= 1，2, ...，8,对 于能量为Ek的X射线，设其未被吸收体衰减前的强度为I。(Ek)，并设吸收体的吸收系数为 μ(Ek)，则第i个探测器对应的吸收体对X射线的衰减为： 其中UEk)为能量为Ek的父射线经过厚度为山的吸收体后的透射强度，i= 1，...，8,所以第i个探测器接收到的X射线的总强度为：ε(Ek)是探测器对能量为Ek的X射线的探测效率。其中，ε(Ek)，μ(Ek)，山是已知量，可由探测器结合电子学系统测量得到。 因此仅有I<：(Ek)是未知数，相当于一个Q元一次方程组。 所测得弦数少于脉冲高度量化个数Q，需要采用迭代结合MC的方法来解此方程 组。 目前该测量方法已用于中能X射线等离子体测量系统，测量得到高通量X射线能 谱，取得了很好的效果。 提供以上实施例仅仅是为了描述本专利技术的目的，而并非要限制本专利技术的范围。本 专利技术的范围由所附权利要求限定。不脱离本专利技术的精神和原理而做出的各种等同替换和修 改，均应涵盖在本专利技术的范围之内。【主权项】1. 一种用于测量高通量X射线能谱的吸收体阵列装置，其特征在于包括：铅准直体 (1)、吸收体阵列（4)、光电探测器（5本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于测量高通量X射线能谱的吸收体阵列装置，其特征在于包括：铅准直体(1)、吸收体阵列(4)、光电探测器(5)，在铅准直体(1)内部有一排孔，一排孔的前部分为准直孔(2)，用于放置吸收体阵列(4)，一排孔的后部分为光电探测器安置孔(3)，用于安装光电探测器(5)，准直孔(2)和光电探测器安置孔(3)是共轴且相连的，但是孔直径大小不一样，吸收体阵列(4)与光电探测器(5)是紧挨着放置；X射线通过准直孔(2)同时被内置的吸收体阵列(4)部分衰减，出射的X射线被光电探测器(5)探测到。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：阴泽杰，蒋春雨，曹靖，杨青巍，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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