K荧光x射线辐射装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种光学装置，尤其涉及一种K荧光X射线辐射装置。
【背景技术】
[0002] 近几十年来，核辐射探测器的发展十分迅猛，标志着核技术的快速进展，这得益于 电子技术飞跃发展和核探测技术的不断突破。探测器是进行实验的重要仪器设备，其精度 的不断提高才能最大限度的促进核技术的发展。核辐射探测器在低能区（8_100)keV内的 响应随能量变化很大，微小的能量差别都可能使仪器仪表出现较大的响应变化。因此，需要 建立能量准确已知的低能光子参考辐射，为仪表能量响应的准确测量提供计量保障。
[0003] 放射性同位素能适用于探测器能量和效率刻度，由于放射源无时无刻都在衰减， 长时间使用需要对半衰期系数修正；由于其体积较小，其保存、运输、管理较为复杂，时常有 关工业应用放射源丢失造成财产损失的报道。同步辐射源产生的辐射束大、剂量率高、能量 点多，但是建立同步辐射装置耗资巨大，设备维护也很昂贵，占地面积大，使用极其不方便。 利用布拉格原理，通过双晶体衍射分离出单能光子也可以应用于探测器计量刻度，其能量 点多、纯度也非常高，有一定应用范围，但其辐射束小、剂量率低，有一定的局限性。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种K荧光X射线辐射装置，采用紧凑 合理的结构设计可以最大化的利用材料，节约成本，使光子的路径最小化，保证了荧光产额 的最大化；同时，有效的降低了装置环境外部及自身内部引起的散射辐射对Ka荧光纯度的 影响。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供了一种K荧光X射线辐射装置，所述K荧光X射线辐 射装置包括：
[0006] X射线光机，产生X射线；
[0007] 荧光发生装置，接收所述X射线光机射出的X射线，并对所述X射线进行过滤，得 到福射质焚光射线；
[0008] 次级光阑，装设于所述荧光发生装置内，对所述辐射质荧光射线的射束发射角进 行限定，使出射的辐射质荧光射线的射束为锥形。
[0009] 优选的，所述K荧光X射线辐射装置还包括：
[0010] 屏蔽箱，所述X射线光机、荧光发生装置和次级光阑设置于所述屏蔽箱内，通过所 述屏蔽箱屏蔽外界的环境干扰；
[0011] 其中，所述屏蔽箱上设置有光孔，由所述荧光发生装置射出的辐射质荧光射线，经 由所述光孔射出。
[0012] 优选的，所述荧光发生装置包括：
[0013] 壳体，为四棱台结构，截面为直角梯形；其中，所述四棱台结构壳体的底面朝向初 级辐射源设置，使所述初级辐射源射出的射线束的射束中心方向垂直所述底面；所述壳体 的底面具有初级过滤安装孔；在垂直所述底面和顶面的侧面上具有出射孔；
[0014] 初级过滤器，设置于所述初级过滤安装孔内，所述初级辐射源射出的射线束通过 所述初级过滤器过滤后进入所述荧光发生装置；
[0015] 初级光阑，沿所述初级辐射源射线束的射束方向设置于所述初级过滤器之后，对 经初级过滤器过滤后的射线束进行限束，使所述辐射束的面积小于辐射体的面积；
[0016] 所述辐射体，设置于所述四棱台结构壳体的斜面内侧；所述辐射体在所述底面的 垂直投影与所述初级过滤安装孔的位置相重合；经过限束的射线束照射在辐射体上激发出 相应的特征射线束；所述特征射线束的射束中心方向与所述初级辐射源的射束中心方向相 垂直；
[0017] 次级过滤器，垂直所述壳体的顶面和底面设置于所述壳体之内；所述次级过滤器 对所述特征射线束中的特定能量范围内的射线进行吸收，得到所述辐射质荧光射线，由所 述出射孔射出。
[0018] 进一步优选的，所述福射体为Ge02M料制成，所述次级过滤器为Ga203材料制成。
[0019] 进一步优选的，所述特征射线束包括L、1^和Kp射线，所述特定能量范围内的射 线包括Kf^PL射线。
[0020] 进一步优选的，所述斜面与所述顶面和底面的夹角均为45°。
[0021] 进一步优选的，所述K荧光X射线辐射装置还包括：
[0022] 捕集器，沿所述初级过滤器过滤后的射线束的照射方向设置于所述辐射体之后， 对穿透所述辐射体泄漏出的射线进行捕集。
[0023] 本发明实施例提供的K荧光X射线辐射装置，采用紧凑合理的结构设计可以最大 化的利用材料，节约成本，使光子的路径最小化，保证了荧光产额的最大化；同时，有效的降 低了装置环境外部及自身内部引起的散射辐射对Ka荧光纯度的影响。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明实施例提供光子激发辐射体荧光原理图；
[0025] 图2为本发明实施例提供的K荧光X射线辐射装置的示意图；
[0026] 图3为本发明实施例提供的荧光发生装置的示意图；
[0027] 图4a为本发明实施例提供的未经初级过滤的光谱图；
[0028] 图4b为本发明实施例提供的经初级过滤的光谱图；
[0029] 图5为本发明实施例提供的Ga的质量衰减系数和质能吸收系数曲线图；
[0030]图6a为本发明实施例提供的辐射质Ge初级荧光注量谱图；
[0031] 图6b为本发明实施例提供的辐射质Ge次级荧光注量谱图。
【具体实施方式】
[0032] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0033] 为了更好的理解本发明的目的、意图和实现方式，首先对光子激发辐射体荧光原 理进行简要介绍。
[0034] 具体原理如图1所示。用初级辐射源激发次级靶，靶原子核接受能量使内层电子 向外层跃迀而形成空穴，使整个原子体系处于不稳定的激发态，促使外层电子自发地跃迀 到内层电子空位，当较外层的电子跃入内层空穴所释放的能量不在原子内吸收，而是以辐 射的形式放出，便产生荧光X射线，从外层跃迀到K层辐射的X射线被称为K荧光X射线。 其中L层跃迀到K层辐射的X射线被称Ka射线，从M层跃迀到K层被称为Ke射线。
[0035] K荧光辐射源，其有效实现的能量范围在（8. 64-98. 40)keV，满足探测器在低能段 计量刻度，相对于其它单能辐射源，K荧光有着纯度较高、辐射束大、能量点多、制作成本低， 可控性好等诸多优点。
[0036] 图2为本发明实施例提供的K荧光X射线辐射装置的示意图，如图2所示，本发明 实施例的K荧光X射线辐射装置包括：X射线光机1、荧光发生装置2、次级光阑3、捕集器4 和屏蔽箱5。
[0037]X射线光机1，产生X射线。
[0038] 具体的，以X射线机为初级辐射源，X射线管的靶为反射型靶材，靶面取向与轰击 电子方向的夹角小，散射低；X射线管高压要求稳定，其变化不超过预置电压的±5%，确保 产生荧光的稳定性。
[0039] 荧光发生装置2,接收X射线光机射出的X射线，并对所述X射线进行过滤，得到辐 射质荧光射线；
[0040] 具体的，荧光发生装置2可以如图3所示，包括壳体21、初级过滤器22、初级光阑 (图中未示出）、辐射体23和次级过滤器24。
[0041] 壳体21，为四棱台结构，截面为直角梯形。
[0042] 其中，所述四棱台结构壳体21的底面211朝向X射线光机1的射线射出方向设置， 使X射线光机1射出的射线束的射束中心方向垂直底面211。
[0043] 壳体21的底面211具有初级过滤安装孔201 ;在垂直底面211和顶面212的侧面 213上具有出射孔202。
[0044] 为了对壳体的屏蔽能力进行检测，可以在壳体21的外壁上设置监测单元，检测通 过所述壳体到达壳体之外的射线。
[0045] 初级过滤器22,设置于所述初级过滤安装孔201内。X射线光机1射出的射线束 通过初级过滤器22过滤后进入荧光发生装置2中。
[0046] 具体的，由于X射线光机1是以韧致辐射为背景产生光子，是一个连续的谱，使用 初级过滤器22过滤掉对产生荧光没有贡献的低能部分光子。
[0047] 初级过滤器22 -般为高纯度铝制片（纯度>99. 99% )，根据激发荧光能量不同， 厚度分别为〇. 5mm和1_，为了准确验证初级过滤的作用，通过MCNP模拟软件确定初级福 射源经过初级过滤的谱。模拟入射源选用德国联邦物理技术研宄院（PTB)实验室管电压为 100kV未经过滤的钨靶谱数据，所用初级过滤为ImmAl，模拟结果如图4a、图4b。由图中对 比可以看出，初级过滤器22能够有效地过滤掉能量在20keV以下的低能光子，是提高荧光 纯度不可或缺的重要组成部分。
[0048] 初级光阑，沿X射线光机1射线束的射束方向设置于初级过滤器22之后，对经初 级过滤器22过滤后的射线束进行限束，使辐射束的面积小于辐射体23的面积。
[0049] 具体的，初级光阑22将X射线光机1的射线束面积限定在辐射体面积之内，以便 将来自辐射体支撑物和荧光器件壁的外部散射辐射减到最小。初级光阑22可以采用高纯 度铅（纯度>99. 9% )材料制成。
[0050] 辐射体23,设置于四棱台结构壳体21的斜面214内侧；辐射体23在底面211的 垂直投影与初级过滤安装孔201的位置相重合。
[0051] 经过限束的射线束照射在辐射体23上激发出相应的特征射线束。斜面214与顶 面212和底面213的夹角均优选为45°，因此特征射线束的射束中心方向与X射线光机21 的射束中心方向相垂直。
[0052] 具体的，辐射体23是产生荧光的核心部件，不同材料被激发出相应的特征X射线， 辐射体材料的最低纯度应为99. 9%，防止杂质产生荧光二次污染。辐射体23可以是金属薄 片或是