一种用于测量高通量x射线能谱的吸收体阵列的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于测量高通量X射线能谱的吸收体阵列，属于X射线能谱测量
技术领域。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 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）
[0005] 现有装置获得一系列数据，数据之间存在相互串扰，影响解谱精度。吸收体阵列设 计采用等能量间隔的原则，数据之间彼此离散，串扰减小，解谱精度提高。
【发明内容】
[0006] 本发明的技术解决问题是：克服现有技术的数据之间相互串扰，解谱精度差，提供 一种用于测量高通量X射线能谱的吸收体阵列，此阵列采用等能量间隔的设计原则，数据 之间彼此离散，串扰减小，解谱精度提高。
[0007] 本发明的技术解决方案：一种用于测量高通量X射线能谱的吸收体阵列，其特点 在于：所述吸收体阵列由一系列圆柱形的不同长度的吸收体构成一个阵列，圆柱形的不同 长度的吸收体的轴平行排列；所述不同长度的吸收体的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。
[0008] 当入射的X射线能量在被测能量范围内是均匀分布时，所述出射的X射线能量分 别为入射总能量的100%-X，100% -2x，100% _3χ···100% -ηχ，0〈χ〈1/η，η表示吸收体阵列 个数，X表示衰减百分比。
[0009] 本发明与现有技术相比的优点在于：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】
[0010] 图1为本发明的吸收体阵列示意图；
[0011] 图2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】
[0012] 如图1所示为圆柱形的不同长度的铝质吸收体构成的一个阵列，圆柱形的不同长 度的吸收体的轴平行排列；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%。
[0013] 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，如图2所 示，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。
[0014] 反解算法如下：
[0015] 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#乓），也就是能量为Ek的X射线的强度份额，其中K= 1，2, . . .，Q;
[0016] -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：
[0017]
[0018] 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
[0019] 所以第i个探测器接收到的X射线的总强度为：
[0020]
[0021]ε(Ek)是探测器对能量为Ek的X射线的探测效率。
[0022] 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。
[0023] 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。
[0024] 目前本发明已用于中能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。
[0025] 提供以上实施例仅仅是为了描述本发明的目的，而并非要限制本发明的范围。本 发明的范围由所附权利要求限定。不脱离本发明的精神和原理而做出的各种等同替换和修 改，均应涵盖在本发明的范围之内。
【主权项】
1. 一种用于测量高通量X射线能谱的吸收体阵列，其特征在于：所述吸收体阵列由一 系列圆柱形的不同长度的吸收体构成一个阵列，圆柱形的不同长度的吸收体的轴平行排 列；所述不同长度的吸收体的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。2.根据权利要求1所述的吸收体阵列，其特征在于：当入射的X射线能量 在被测能量范围内是均匀分布时，所述出射的X射线能量分别为入射总能量的 100%-X,100% -2x, 100% -3χ··· 100% -ηχ, 0〈χ〈1/η，η表示吸收体阵列个数，X表示衰减 百分比。
【专利摘要】一种用于测量高通量X射线能谱的吸收体阵列，由不同长度的吸收体构成，所述不同长度的吸收体的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。本发明的优点是数据之间彼此离散，串扰减小，解谱精度提高。
【IPC分类】G01T1/36, G01T1/40
【公开号】CN105425272
【申请号】CN201410476440
【发明人】阴泽杰, 蒋春雨, 曹靖, 杨青巍
【申请人】中国科学技术大学
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2014年9月17日