一种硬X射线灵敏的分幅相机制造技术

本发明专利技术公开了一种硬X射线灵敏的分幅相机，包括光学CCD相机主体和设置于光学CCD相机主体上的变象管，变象管外表面设有窄带滤光片，窄带滤光片外表面设有闪烁体，闪烁体外表面设有一层铝膜，变象管两侧还通过选通脉冲馈入组件连接有光电子倍增组件。本发明专利技术采用高速阵列式闪烁体将X射线图像转换为荧光图像，灵敏碱阴极对荧光进行光电转换，提高了相机灵敏度，光纤面板吸收硬X射线，降低了X射线直穿产生的干扰，提高了信噪比。本发明专利技术可对硬X射线进行高时空分辨诊断，在脉冲X射线辐射探测领域具有广泛的应用前景。具有广泛的应用前景。具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种硬X射线灵敏的分幅相机


[0001]本专利技术属于辐射探测
，尤其涉及一种硬X射线灵敏的分幅相机。

技术介绍

[0002]在现有技术中，目标发射的X射线直接成像于MCP板的微带阴极上产生光电子，微带上高速行进的短脉宽高压脉冲对光电子在MCP微通道内的增益进行高速选通，实现短曝光时间的高速照相(J.A.Oertel et al.,“Gated X
‑
Ray Detector for the National Ignition Facility,”Rev.Sci.Instrum.,77,10E308(2006))。
[0003]上述技术中，MCP板前表面的金微带既是高压门脉冲传输线，也是光阴极，其厚度一般在100nm左右，对硬X射线的光电转换效率很低，这种结构的分幅相机对6keV以上的X射线不灵敏。另外，这种技术中，硬X射线会穿过MCP板的多个微通道，在多个微通道的内壁上产生光电子，且被倍增，会降低相机的空间分辨。硬X射线还会穿过MCP板直接激发荧光屏发光，产生均匀的直流背景信号，进一步降低了相机的时间分辨和空间分辨。
[0004]还有一种技术，采用微通道阴极，其内壁镀有碱金属作为光电转换材料提高相机对硬X射线的灵敏度，后接通用的选通型分幅相机实现时空分辨成像(一种硬X射线分幅相机及其探测硬X射线方法CN 107765506 A和一种硬X射线分幅相机CN 207440514 U)。
[0005]该型硬X射线分幅相机所采用的碱阴极对硬X射线仍然不灵敏，光电子在阴极通道内倍增过程中导致时间弥散，会大幅度降低相机的时间分辨，这种方案还是无法避免硬X射线穿过阴极和MCP板后激发荧光屏所形成的直穿光干扰。
[0006]展宽型分幅照相技术中采用Au和CsI阴极作为光电转换器件，磁漂移管对电子脉冲展宽，展宽后的电子脉冲采用分幅相机记录，可使相机的曝光时间降低到10ps以下(S.R.Nagel et al.,“Dilation X
‑
Ray Imager a New/Faster Gated X
‑
Ray Imager for the NIF,”Rev.Sci.Instrum.)。
[0007]展宽型分幅照相技术中，所采用的Au和CsI透射式阴极厚度一般也在100nm左右，对硬X射线的光电效率仍然很低，所采用的磁聚焦电子光学系统在MCP板前无焦点，无法对直穿的X射线进行屏蔽，很难避免直穿光的干扰。
[0008]最近还出现了另外的一种技术，该技术采用水热法生长的ZnO：Ga单晶作为闪烁体，将硬X射线转换为荧光图像，经镜头成像于门控ICCD相机，实现对硬X射线时空分辨测量(Transient Radiation Imaging Based on a ZnO:Ga Single
‑
Crystal Image Converter，Mengxuan Xu,Liang Chen,Zhiming Yao,et al.Scientific Reports 8,4178(2018))。
[0009]第四种技术中，采用直径40mm，厚度为1mm的单晶闪烁体作为转换器件，X射线能量沉积位置发射的荧光会传输到邻近区域，造成串扰，因此空间分辨不足，仅1.5lp/mm。纳秒门控ICCD相机用于图像记录，曝光时间仅能达到5ns，时间分辨不高。该技术采用折转光路，避免直穿光透过闪烁体到达像增强器所形成的干扰，这一设计降低了荧光利用效率，并增加了探测系统占用的空间。在激光聚变物理实验中，为了提高信号强度和成像系统的空间
分辨，分幅相机应尽可能接近观测目标，相机常常需设计成气室型，使其能在高真空环境中工作。折转光路不适合这种气室型分幅相机。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种硬X射线灵敏的分幅相机,采用高速阵列式闪烁体将X射线图像转换为荧光图像，灵敏碱阴极对荧光进行光电转换，提高了相机灵敏度，光纤面板吸收硬X射线，降低了X射线直穿产生的干扰，提高了信噪比。本专利技术可对硬X射线进行高时空分辨诊断，在脉冲X射线辐射探测领域具有广泛的应用前景。
[0011]本专利技术目的通过下述技术方案来实现：
[0012]一种硬X射线灵敏的分幅相机，包括：光学CCD相机主体和设置于光学CCD相机主体上的变象管，变象管外表面设有窄带滤光片，窄带滤光片外表面设有闪烁体，闪烁体外表面设有一层铝膜，变象管一侧通过选通脉冲馈入组件连接有光电子倍增组件,闪烁体接收经过成像组件成像后的X射线并转化为荧光图像。
[0013]进一步的，闪烁体采用阵列式超快闪烁体。
[0014]进一步的，阵列式超快闪烁体采用具有超快响应速度的短余辉、中高Z元素无机闪烁体，余辉时间小于1ns。
[0015]进一步的，光电子倍增组件包括通过宽带射频电缆与选通脉冲馈入组件连接的选通脉冲发生器。
[0016]进一步的，变象管包括光纤面板、碱阴极、栅极、Au微带、MCP板和荧光屏；其中，光纤面板位于靠近闪烁体的一侧，光纤面板与碱阴极紧贴，碱阴极另一侧与栅极相邻，栅极另一侧与MCP板相邻，MCP板朝向栅极的一面表面设有AU微带，MCP板另一面与荧光屏相邻。
[0017]进一步的，碱阴极为对超快闪烁体辐射荧光灵敏的双碱阴极或多碱阴极。
[0018]进一步的，变像管采用铟封技术进行高真空密封焊接。
[0019]进一步的，窄带滤光片长波截止波长为400nm，带宽为100nm，厚度小于0.2mm，直径小于50mm，对超快闪烁体辐射的紫外荧光透过率高于50％。
[0020]进一步的，变象管还通过高压同轴电缆连接有高压电源。
[0021]进一步的，选通脉冲馈入组件包括PCB板、传输阻抗渐变线和微带传输线。
[0022]本专利技术的有益效果在于：
[0023](1)本专利技术能够将X射线图像转换为荧光图像，使硬X射线能量沉积位置发射的荧光局域化，避免其传输到邻近区域形成串扰，提高了闪烁体对硬X射线图像显示的空间分辨能力。
[0024](2)本专利技术采用的中高Z元素制备的无机高速闪烁体对硬X射线具有强的吸收和荧光转换能力，结合对荧光灵敏的碱阴极，增加了光电转换效率，从而使相机对硬X射线灵敏。
[0025](3)本专利技术采用的光纤面板对硬X射线有较强的吸收，大幅度降低了硬X射线直穿形成的背景信号的干扰，提高了信噪比。
[0026](4)本专利技术中变像管采用铟封技术进行高真空密封焊接，降低了环境对阴极、电极和MCP板等敏感元件的影响，提高了相机工作的稳定性。
[0027](5)本专利技术可对硬X射线进行时空分辨的测量，在脉冲辐射探测领域具有广泛的应用前景。
附图说明
[0028]图1是本专利技术实施例1提供的一种硬X射线灵敏的分幅相机结构示意图；
[0029]图2是本专利技术实施例1提供的一种硬X射线灵敏的分幅相机选通脉冲馈入组件结构示意图；
[0030]图3是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硬X射线灵敏的分幅相机，其特征在于，包括：光学CCD相机主体和设置于光学CCD相机主体上的变象管，变象管外表面设有窄带滤光片，窄带滤光片外表面设有闪烁体，闪烁体外表面设有一层铝膜，变象管一侧通过选通脉冲馈入组件连接有光电子倍增组件,闪烁体接收经过成像组件成像后的X射线并转化为荧光图像。2.如权利要求1所述的一种硬X射线灵敏的分幅相机，其特征在于，所述闪烁体采用阵列式超快闪烁体。3.如权利要求2所述的一种硬X射线灵敏的分幅相机，其特征在于，所述阵列式超快闪烁体采用具有超快响应速度的短余辉、中高Z元素无机闪烁体，余辉时间小于1ns。4.如权利要求1所述的一种硬X射线灵敏的分幅相机，其特征在于，所述光电子倍增组件包括通过宽带射频电缆与选通脉冲馈入组件连接的选通脉冲发生器。5.如权利要求1所述的一种硬X射线灵敏的分幅相机，其特征在于，所述变象管包括光纤面板、碱阴极、栅极、Au微带、MCP板和荧光屏；其中，光纤面板位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘慎业，杨志文，谢旭飞，李晋，车兴森，张兴，陈黎，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：