X射线能量的平场图像测量装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于核物理与辐射探测领域，涉及X射线能量的测量装置及方法，尤其涉 及X射线能量的平场图像测量装置及方法。
【背景技术】
[0002] 射线能量是X射线源和辐射场的主要参数之一，是X射线装置应用和辐射源物理 研宄中不可或缺的重要物理量。因此，射线能量的测量是辐射物理研宄的重要内容，而测量 单个光子或者单能射线束能量是辐射场能谱测量的基础。
[0003] 在核物理与辐射探测领域，测量射线能量常见的方法主要有三种：一是将射线全 部的能量沉积在探测器灵敏体积内，测量与所沉积能量对应的电信号或光信号来获得入射 射线能量，常见的探测器可分为电离室类型、半导体探测器类型、光电探测器类型等。X射线 能量通常采用探测器、前置放大器和主放大器构成的多道分析（计数）测量系统进行测量。 此种方法测量精度高，是目前核物理研宄中常用的能量测量系统。但受限于信号成型时间 的限制，此系统一般只适用于低强度（小于10 6/S)射线束的能量测量。对于脉冲源或高强 度射线束，这种能量测量方法存在很大局限。由于单位时间内发射大量射线，即使现代最快 的多道测量分析系统也无法给出单束射线的能量信息，探测系统记录通道将被大量粒子的 堆积效应堵塞，形成电流型工作模式，无法提供准确的射线能量信息。
[0004] 二是基于不同能量的射线在特定物质中具有不同的透射系数，通过探测器测量特 定物质的透射系数，从而获得射线能量信息。此种方法使用的探测器工作在电流型工作模 式，且测量系统相对比较简单，常被用于脉冲射线源能谱的测量。但由于物质的透射系数变 化较小，尤其在高能区域，测量精度较低，一般侧重于获得射线能谱变化趋势或区间特征。
[0005] 三是基于康普顿散射原理，通过电子磁谱仪测量特定角度的散射电子能量，反演 出入射射线的能量。此种方法测量精度较高，但探测效率低，且系统庞大，造价昂贵，目前普 通实验室中使用较少。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有的射线束能量测量方法及装置结构复杂、使用时受辐射场强度限制 等技术问题，本发明提供一种X射线能量的平场图像测量方法，能同时应用于稳态和脉冲 辐射场的射线能量测量方法。
[0007] 本发明的技术解决方案是：一种X射线能量的平场图像测量装置，其特殊之处在 于：包括射线探测组件与信号记录组件；上述射线探测组为(XD、CMOS、胶片、成像板或闪烁 体，用于将X射线转变成相应的平场图像；
[0008] 当射线探测组为C⑶或CMOS时，上述信号记录组件包括用于将平场图像电信号收 集、放大、量化的电信号读出系统；
[0009] 当射线探测组为胶片或成像板时，上述信号记录组件用于实现平场图像信号显影 过程；
[0010] 当射线探测组为闪烁体时，上述信号记录组件包括平场图像的光学成像系统；上 述光学成像系统包括反射镜、镜头和相机。
[0011] 一种X射线能量的平场图像测量方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：
[0012] 1)标定：
[0013] 1. 1)多个已知能量的X射线分别入射到阵列探测器；
[0014] 1. 2)阵列探测器探测并输出相应的平场图像；
[0015] 1. 3)对输出的平场图像进行记录；
[0016] 1.4)计算每个平场图像的噪声指数，获得X射线的能量与噪声指数的关系曲线； 所述噪声指数为方差与平均值的比值；
[0017] 2)待测X射线入射到阵列探测器；阵列探测器探测并输出一个平场图像；
[0018] 3)计算输出的平场图像的噪声指数，从步骤1. 4能量与噪声指数的关系曲线中获 得待测X射线的能量信息；
[0019] 上述X射线为脉冲源或大于106/s高强度射线束。
[0020] 本发明的优点是：
[0021] 1、本发明利用不同能量射线在阵列探测器中沉积能量分布的不同，来获得射线能 量信息；射线探测组件可以是CCD、CMOS、胶片、成像板或闪烁体等，种类丰富，且相比于全 沉积型探测器，减小了系统规模。
[0022] 2、本发明通过阵列探测器，创造性地将传统的时间分离转换为空间分离，该方法 可以解决高强度脉冲射线能量测量问题。
[0023] 3、本发明可以在一次测量中，同时获得射线的强度（对于某一特定阵列探测器， 在其线性响应范围内，其输出的平均值就对应入射射线强度）与能量。
[0024] 4、本发明同样适用于稳态射线源的能量测量。
[0025] 5、本发明可拓展应用于其他类型粒子的能量测量。
【附图说明】
[0026] 图1是本发明测量装置示意图；
[0027] 图2是阵列探测器CCD相机测得的几种不同能量射线的噪声指数，即方差与均值 的比值；
[0028] 图3是C⑶模拟模型；
[0029] 图4是噪声指数与入射射线能量的关系曲线；
[0030] 其中：1-平场平行入射射线场，2-阵列探测器。
【具体实施方式】
[0031] 参见图1-4, 一种X射线能量的平场图像测量装置，包括射线探测组件与信号记录 组件；射线探测组为CCD、CMOS、胶片、成像板或闪烁体，用于将X射线转变成相应的平场图 像；
[0032] 当射线探测组为C⑶或CMOS时，信号记录组件包括用于将平场图像电信号收集、 放大、量化的电信号读出系统；
[0033] 当射线探测组为胶片或成像板时，信号记录组件用于实现平场图像信号显影过 程；
[0034]当射线探测组为闪烁体时，信号记录组件包括平场图像的光学成像系统；光学成 像系统包括反射镜、镜头和相机。
[0035] 一种X射线能量的平场图像测量方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：
[0036] 1)标定：
[0037] 1. 1)多个已知能量的X射线分别入射到阵列探测器2 ;
[0038] 1. 2)阵列探测器2探测并输出相应的平场图像；
[0039] 1. 3)对输出的平场图像进行记录；
[0040] 1.4)计算每个平场图像的噪声指数，获得X射线的能量与噪声指数的关系曲线； 所述噪