一种闪烁体余辉测试装置的制作方法

本实用新型涉及但不限于射线检测领域，尤其涉及一种闪烁体余辉测试装置。

背景技术：

闪烁体(例如，碘化铯)可以在X射线等高能粒子的撞击下，将高能粒子所携带的部分能量转化为光能而发出脉冲可见光(即闪烁发光)。在X射线探测器中，闪烁体的余辉会对X射线探测器的成像造成干扰，特别是在被测物体高速运动或者被测物体较厚时，闪烁体的余辉会造成图像拖尾、细节模糊等问题。为了提高图像质量，在实际使用过程中，需要使用特定的算法对成像过程得到的图像数据中的余辉进行扣除，而这需要提前获取闪烁体的精确余辉数据。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种闪烁体余辉测试装置，可以实现对闪烁体的余辉进行高精度全方位的测试。

本实用新型实施例提供一种闪烁体余辉测试装置，包括：射线源、转动体以及射线探测器；转动体位于射线源与待测闪烁体之间；转动体包括转动轴以及与转动轴相连的至少两个叶片；转动轴带动至少两个叶片转动，以控制照射待测闪烁体的射线的通断；射线探测器适于采集待测闪烁体的余辉。

本实用新型实施例提供的闪烁体余辉测试装置包括转动体，转动体包括转动轴以及与转动轴相连的至少两个叶片，转动轴带动至少两个叶片转动，以控制照射待测闪烁体的射线的通断。通过上述转动体结构，可以提高转动体的转动速度，缩短射线源的射线窗口关闭过程的时间，从而降低过渡时间内待测闪烁体沉积射线能量的下降对余辉产生物理机制带来的影响。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。

图1为一种传统的闪烁体余辉测试装置的前视图；

图2为图1所示的闪烁体余辉测试装置的测试示意图，其中，图2(a) 所示为射线可以穿过出射孔，图2(b)所示为射线无法穿过出射孔；

图3为本申请实施例提供的一种闪烁体余辉测试装置的示意图；

图4为本申请实施例提供的闪烁体余辉测试装置的转动体的工作原理示例图，其中，图4(a)为0度基准位置的转动体的俯视图，图4(b)为转动体从0度基准位置顺时针转动90度后的俯视图。

附图标记说明：

101，30-射线源焦点；102，32，42-射线窗口；103-柱状转动体；104， 36-射线探测器；34-转动体；340，440-转动轴；342，442-叶片；443-连接杆； 444-屏蔽片；35-测速器；37-控制器；39-电机。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

图1为一种传统的闪烁体余辉测试装置的前视图。如图1所示，传统的闪烁体余辉测试装置包括：射线源(比如包括如图1所示的射线源焦点101 和射线窗口102)、高密度的柱状转动体103、带有待测闪烁体的射线探测器104以及计算机(图未示)。其中，柱状转动体103设置在射线源和待测闪烁体之间且设置有用于使射线源发出的射线穿过的出射孔，柱状转动体103相对于射线源匀速转动，以实现对待测闪烁体进行射线照射的通断控制，射线探测器104可以接收待测闪烁体的余辉。其中，W表示射线窗口的宽度。

图2为图1所示的闪烁体余辉测试装置的测试示意图。图2所示为柱状转动体在转动到不同位置时的横截面示意图。在图2(a)中，当柱状转动体转动至出射孔与射线源的射线窗口发出的射线在同一直线时，射线可以穿过出射孔照射待测闪烁体；在图2(b)中，当柱状转动体转动至出射孔与射线不在同一直线时，射线被柱状转动体遮挡，射线无法穿过出射孔照射待测闪烁体。

在图1和图2所示的闪烁体余辉测试装置中，可以通过柱状转动体的机械运动，快速遮挡之前开启的射线源的射线窗口，然后，计算在特定时长后剩余的响应，实现待测闪烁体的余辉测量。图1所示的闪烁体余辉测试装置的测量目标和对象基本上是闪烁体的慢余辉分量，例如碘化铯的余辉量级在 1％@30ms，即在射线窗口被柱状转动体完全遮挡30毫秒(ms)后，测量得到的剩余响应与射线窗口完全开启时(即没有被柱状转动体遮挡时)响应的百分比在1％左右。

上述传统的闪烁体余辉测试装置中，整个柱状转动体是由高密度材料制成，重量大，会影响转动速度和平衡能力。其中，转动速度越慢，射线窗口关闭(即柱状转动体遮挡射线窗口)所需的时间就越长，而且高速旋转时柱状转动体的平衡不佳，容易造成旋转运动不是匀速转动，从而导致射线窗口关闭时间的差异。由于碘化铯或者低余辉闪烁体(比如，CdWO4、Ceramic GOS) 的余辉需要在3ms甚至数百微秒进行测量，上述转动速度和平衡能力的问题会造成难以测量碘化铯余辉的快分量或者低余辉闪烁体。其次，传统的闪烁体余辉测试装置无法精确测量射线窗口打开和关闭的时刻(比如，柱状转动体未遮挡射线窗口的时刻和完全遮挡射线窗口的时刻)，使得采集余辉数据的射线探测器不能与柱状转动体的高速旋转运动同步。另外，在测量低余辉和高余辉的闪烁体时，需要离线对控制柱状转动体运动的电机的参数(例如电压、电流等)进行复杂的调整，从而会影响测试效率。

本申请实施例提供一种闪烁体余辉测试装置，通过降低转动体的重量，缩短射线窗口关闭的时间，实现对闪烁体的余辉进行高精度全方位的测试。

图3为本申请实施例提供的一种闪烁体余辉测试装置的示意图。图3所示为本实施例提供的闪烁体余辉测试装置的前视图。如图3所示，本申请实施例提供的闪烁体余辉测试装置，包括：射线源(例如，包括射线源焦点30 和射线窗口32)、转动体34以及射线探测器36；其中，转动体34位于射线源与待测闪烁体之间；待测闪烁体可以设置在射线探测器36处，射线探测器 36适于采集待测闪烁体的余辉。转动体34包括转动轴340以及与该转动轴 340相连的至少两个叶片342；转动体34的转动轴340带动至少两个叶片342 转动，以控制照射待测闪烁体的射线的通断。

在一示例性实施例中，转动体的材质可以为低密度高强度材质，比如，碳纤维。其中，通过采用主体为低密度轻质高强度材料制造的多叶片结构的转动体取代传统的高密度柱状转动体，可以降低转动体的重量，从而提高转动速度。其中，转动体的重量越轻，转动速度就越快，则射线窗口关闭过程的时间越短，越接近理想的物理过程；即射线由打开到关闭是瞬时的，降低过渡时间内闪烁体沉积射线能量的下降对余辉产生物理机制带来的影响。

在一示例性实施例中，至少一个叶片可以包括涂覆有高密度射线屏蔽材质的屏蔽部，屏蔽部可以对应射线源的射线窗口在该叶片上的投影区域。其中，屏蔽部的大小可以大于射线窗口在叶片上的投影大小。不同叶片上的屏蔽部的大小可以相同或不同，本申请对此并不限定。示例性地，高密度射线屏蔽材质可以包括但不限于铅、钨、或者包含两者的合金。本申请对于屏蔽部的形状并不限定，比如可以为矩形或其他规则形状。本申请对于屏蔽部的厚度并不限定，比如可以根据射线源发出的射线强度以及屏蔽部所采用的材质确定。

在一示例性实施例中，本实施例提供的闪烁体余辉测试装置还可以包括：至少一个屏蔽片，任一屏蔽片可以固定在一个叶片上，且对应射线源的射线窗口在该叶片上的投影区域；屏蔽片的材质可以为高密度射线屏蔽材质，比如，铅、钨、或者包含两者的合金。其中，屏蔽片与叶片可以为一一对应关系。然而，本申请对此并不限定。在其他实现方式中，可以仅在部分叶片上设置屏蔽片。另外，不同叶片上设置的屏蔽片的大小可以相同或不同，本申请对此并不限定。本申请对于屏蔽片的形状并不限定，比如可以为矩形或其他规则形状。本申请对于屏蔽片的厚度并不限定，比如可以根据射线源发出的射线强度以及屏蔽片所采用的材质确定。本申请对于屏蔽片在叶片上的固定方式并不限定，比如可以通过粘接、焊接、嵌入等方式固定在叶片上。

在一示例性实施例中，转动体的部分叶片上可以设置屏蔽部，其余的叶片上可以固定屏蔽片，即转动体的不同叶片上用于屏蔽射线窗口的区域可以采用不同的实现方式。

在一示例性实施例中，转动轴可以垂直于地面；且以该转动轴为圆心，任两个相邻叶片之间的夹角可以相等。换言之，转动轴垂直于地面时，叶片可以沿着转动轨道均匀布置，使得在任意时刻，整个转动体的重心都在转动轴上。如此，可以提高转动体运动时的平衡能力，从而实现高速的匀速旋转运动，以提升余辉测量精确度。

在一示例性实施例中，转动体的叶片可以呈扇形。然而，本申请对此并不限定，比如，叶片可以呈圆形或椭圆形。其中，转动体的叶片可以直接连接到转动轴，或者，可以通过连接杆连接到转动轴，本申请对此并不限定。

在一示例性实施例中，如图3所示，本实施例提供的闪烁体余辉测试装置还可以包括：测速器35，测速器35可以设置在转动体34的转动轴340上，且电性连接射线探测器36；测速器35输出的信号适于触发射线探测器36采集待测闪烁体的余辉。其中，精确确定射线窗口完全关闭的时刻是准确测量余辉的关键，在此时刻开始，在物理上已经没有射线源的射线能进入到待测闪烁体。传统的闪烁体余辉测试装置在测试30ms的碘化铯的余辉时，1ms的射线窗口关闭时刻的测量偏差，并不会带来可观测的余辉测量误差；然而，若测量低余辉的闪烁体的余辉(比如CdWO4闪烁体3ms的余辉)，1ms的射线窗口关闭时刻的测量偏差会导致测试结果偏差巨大，影响测试精确度。本示例性实施例中，通过在转动体上设置测速器，可以精确测量转动体的转动速度，得到精确的射线窗口关闭时刻(即转动体完全遮挡射线窗口的时刻)，使用测速器输出的信号来控制射线探测器进行积分采集数据，使得射线探测器与转动体的高速旋转运动同步，实现转速反馈机制。本示例性实施例可以采用独立的物理测量机制去精确确定射线窗口完全关闭时刻，而非依赖与余辉测量结果相关的射线响应的数据去判断射线窗口完全关闭时刻，从而提高余辉测量精确度。

在一示例性实施例中，测速器可以为旋转编码器，测速器的归零时刻可以为转动体的叶片将射线源的射线窗口完全关闭的时刻。

在一示例性实施例中，如图3所示，本实施例提供的闪烁体余辉测试装置还可以包括：控制器37以及电机39；电机39连接转动体34的转动轴340，适于驱动转动体34转动；控制器37电性连接电机39以及测速器35，控制器 37适于根据测速器35输出的信号，通过电机39控制转动体34的转动速度。其中，控制器37可以为个人计算机(Personal Computer，PC)。本示例性实施例中，可以通过控制器37控制转动体的转动速度，从而提高测试效率。通过控制器37和电机39调整转动速度，无需复杂的硬件调整，即可适用于快速测量不同余辉级别的闪烁体。

在一示例性实施例中，当叶片遮挡射线源的射线窗口，该叶片的转动方向可以与射线窗口的宽度方向平行，且垂直于射线窗口的长度方向。由于射线窗口的宽度一般都比长度小，因此，通过从宽度方向遮挡射线窗口，可以缩短转动体将射线窗口完全关闭的时间，从而提高余辉测量精度。

图4为本申请实施例提供的闪烁体余辉测试装置的转动体的工作原理示例图。本示例性实施例中，以转动体为高强度转动轴带动的双叶片结构为例进行说明。然而，本申请对此并不限定，在其他实现方式中，转动体可以为转动轴带动的三叶片结构或多叶片结构。

如图4所示，在叶片442上对应射线窗口42的投影位置固定有屏蔽片444，用于遮挡从射线源的射线窗口42发出的射线。其中，屏蔽片444的大小可以为射线窗口42在叶片442上的投影大小的N倍，N可以大于1。

本示例性实施例中，转动体可以包括转动轴440以及两个叶片442，其中，每个叶片442可以通过连接杆443连接到转动轴440，且以转动轴440为圆心，两个叶片442之间的夹角为180度。换言之，两个叶片442沿着旋转轨道均匀布置，从而可以确保高速运动时的平衡。

本示例性实施例中，转动体的材质可以为低密度高强度材料，比如，碳纤维。屏蔽片444的材质可以为铅、钨、或包含两者的合金。然而，本申请对此并不限定。本示例性实施例可以尽量减轻转动体的重量，从而提高转动速度，缩短射线窗口从开始关闭到完全关闭的时间。

本示例性实施例中，叶片442与屏蔽片444一一对应，即一个叶片442 上固定有一个屏蔽片444，且每个叶片442上的屏蔽片444的固定位置相同。叶片442可以为扇形，屏蔽片444可以为矩形。然而，本申请对于叶片和屏蔽片的形状并不限定。

本示例性实施例中，屏蔽片444的厚度可以由射线的强度和屏蔽片的材料决定。

本示例性实施例中，在转动体的转动轴440上设置有测速器，测速器可以与射线探测器和计算机(即上述实施例中的控制器)相连。测速器例如可以为旋转编码器，其归零时刻定位为叶片442上固定的屏蔽片444将射线窗口42完全关闭的时刻。其中，可以使用测速器输出的信号控制射线探测器进行积分采集数据。采用独立的物理测量机制去精确确定射线窗口42被完全关闭的时刻，而非依赖与余辉测量结果相关的射线响应的数据去判断射线窗口 42被完全关闭的时刻，从而可以得到精确的射线窗口关闭的时间，使得射线探测器的采集与转动体的运动同步。

在本示例性实施例中，可以通过布置转动体和射线窗口42的相对位置，使得当叶片442转动时，叶片442上固定的屏蔽片444刚完全关闭射线窗口 42的时刻，定位为转动体和测速器的0点。图4(a)所示为0度基准位置的转动体的俯视图，图4(b)所示为转动体从0度基准位置顺时针转动90度后的俯视图。在本示例性实施例中，转动体沿顺时针方向转动。通过测速器每次回到0点和与0点相差固定角度时(如双叶片结构是180度时)输出的触发信号，射线探测器就可以准确获取射线完全关闭的时刻待测的闪烁体的响应。双叶片结构的转动体可以在一次转动周期测量两次余辉，M叶片结构可以测量M次，M为大于2的整数。需要注意的是，叶片数量太多可能会影响旋转速度和稳定性。

在本示例性实施例中，转动体的转动轴440相连的电机上可以安装变频调速器，并与计算机相连，计算机可以通过软件控制电机，从而改变转动体的转动速度，进而改变本实施例提供的闪烁体余辉测试装置的测量范围。比如测试低余辉的闪烁体时，可以使用高速档，测试高余辉的闪烁体则可以使用低速档。电机的变频调速器与测速器可以构成反馈闭合，从而可以精确确定和调整转动体的转动速度。其中，计算机接收到测速器的输出信号后可以通过电机的变频调速器实时调整转动体的转动速度，使得转动体运动速度更加接近匀速，且方便对于不同余辉等级的闪烁体的测量。然而，本申请并不限定计算机调整转动体的转动速度的方式。本示例性实施例通过使用变频调速器和测速器，可以灵活调整和精确设定转动体的转动速度，从而可以提高不同余辉等级的闪烁体之间切换时余辉测试的效率。

在本示例性实施例中，如图4(a)所示，当叶片442旋转至遮住射线窗口42时，叶片442运动的切线方向与射线窗口442的宽度方向平行，跟其长度方向垂直。由于射线窗口42的宽度W一般都比长度L窄，典型地，例如 W为1毫米(mm)，L为20mm，因此，相较于从长度方向遮挡射线窗口42，从宽度方向遮挡射线窗口42使其被完全关闭的时间缩短了很多。

在本实用新型中的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、“边”、“相对”、“四角”、“周边”、““口”字结构”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“直接连接”、“间接连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；术语“安装”、“连接”、“固定连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。