一种闪烁体光束准直系统

本发明涉及光束整形领域，特别是涉及一种闪烁体光束准直系统。

背景技术：

1、闪烁体是一种能够将入射的x射线、γ射线或其它高能粒子转化成可见光或紫外光的功能材料，在辐射探测领域发挥着十分重要的作用。在医学上，闪烁体是核医学影像设备的核心部件，可以快速诊断出人体各器官的病变并进行治疗。闪烁体还可以捕捉核反应后产生的各种粒子的信息，用于高能粒子的探测。其在安检、无损探伤、放射性探测、环境监测等领域也发挥着不可替代的作用。由于闪烁体受激发后产生的光发散角较大且其发光面积较大，并且侧面也发光，因此难以实现对辐射的光能量的高效收集和利用。因此目前对闪烁体的探测大多利用探测系统的孔径对较小范围的光进行收集。同时，由于其光能利用率较低，要想实现较高的成像质量及治疗效果，需要较大剂量射线的射线，这对人体有较大的损伤，进一步限制了闪烁体在医疗方面的应用。因此对闪烁体发出的光进行准直是闪烁体光束整形设计中的重要环节。

2、高能粒子照射到闪烁体上使其发光，闪烁体的发光面可以看成一个大尺寸的面光源。对于大尺寸的面光源，若将其看成点光源，采用自由度较低的球面或非球面透镜则难以实现较好的准直效果。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种闪烁体光束准直系统，可提高闪烁体的光束准直效果。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种闪烁体光束准直系统，包括：椭球反射镜、自由曲面准直反光杯和自由曲面准直透镜；

4、闪烁体设置在所述椭球反射镜的第一焦点处；所述椭球反射镜用于将所述闪烁体的侧面发出的光线汇聚于所述椭球反射镜的第二焦点处；所述自由曲面准直反光杯与所述椭球反射镜连接；所述自由曲面准直反光杯用于对所述闪烁体发出的超过分界角度的光和所述椭球反射镜汇聚的光进行准直；所述自由曲面准直透镜用于对所述闪烁体发出的小于所述分界角度的光和所述椭球反射镜汇聚的光进行准直。

5、可选地，所述椭球反射镜、所述闪烁体、所述自由曲面准直反光杯和所述自由曲面准直透镜位于同一光轴上。

6、可选地，所述椭球反射镜远离所述闪烁体的一侧设置小孔；所述小孔用于激发光的入射。

7、可选地，所述分界角度为光线与光轴之间的角度；所述分界角度为30度。

8、可选地，所述自由曲面准直透镜靠近所述闪烁体的一侧为球面；所述球面的球心为椭球反射镜的第二焦点。

9、可选地，所述闪烁体为长方体光源。

10、可选地，所述自由曲面准直透镜是通过空心正方体对准直透镜自由曲面母线的旋转体进行切割得到的；所述空心正方体的面对角线尺寸为准直透镜自由曲面母线的端点间距；所述准直透镜自由曲面母线是通过第一直线和透射自由曲面母线的交点进行加权叠加得到的；所述第一直线是根据所述分界角度确定的；所述透射自由曲面母线是通过所述闪烁体和折射定律确定的。

11、可选地，所述自由曲面准直透镜是通过空心正方体对合并体进行切割得到的；所述空心正方体的棱长尺寸为准直透镜自由曲面母线的端点间距；所述合并体是通过多个自由曲面准直柱透镜实体合并得到的；所述自由曲面准直柱透镜实体是将透射自由曲面母线沿与设计单元角度垂直的方向平移得到的；所述透射自由曲面母线是通过所述闪烁体和折射定律确定的；所述设计单元为沿所述闪烁体设定角度的一行点光源。

12、可选地，所述自由曲面准直反光杯是将准直发光杯自由曲面母线绕光轴旋转得到的；所述准直发光杯自由曲面母线是通过第二直线和反射自由曲面的交点加权叠加得到的；所述第二直线是根据所述分界角度确定的；所述反射自由曲面是通过所述闪烁体和反射定律确定的。

13、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

14、本发明闪烁体设置在所述椭球反射镜的第一焦点处；所述椭球反射镜用于将所述闪烁体的侧面发出的光线汇聚于所述椭球反射镜的第二焦点处；所述自由曲面准直反光杯与所述椭球反射镜连接；所述自由曲面准直反光杯用于对所述闪烁体发出的超过分界角度的光和所述椭球反射镜汇聚的光进行准直；所述自由曲面准直透镜用于对所述闪烁体发出的小于所述分界角度的光和所述椭球反射镜汇聚的光进行准直。通过椭球反射镜、自由曲面准直反光杯和自由曲面准直透镜对闪烁体各个方向的光进行准直，从而提高闪烁体的光束准直效果。

技术特征：

1.一种闪烁体光束准直系统，其特征在于，包括：椭球反射镜、自由曲面准直反光杯和自由曲面准直透镜；

2.根据权利要求1所述的闪烁体光束准直系统，其特征在于，所述椭球反射镜、所述闪烁体、所述自由曲面准直反光杯和所述自由曲面准直透镜位于同一光轴上。

3.根据权利要求1所述的闪烁体光束准直系统，其特征在于，所述椭球反射镜远离所述闪烁体的一侧设置小孔；所述小孔用于激发光的入射。

4.根据权利要求1所述的闪烁体光束准直系统，其特征在于，所述分界角度为光线与光轴之间的角度；所述分界角度为30度。

5.根据权利要求1所述的闪烁体光束准直系统，其特征在于，所述自由曲面准直透镜靠近所述闪烁体的一侧为球面；所述球面的球心为椭球反射镜的第二焦点。

6.根据权利要求1所述的闪烁体光束准直系统，其特征在于，所述闪烁体为长方体光源。

7.根据权利要求6所述的闪烁体光束准直系统，其特征在于，所述自由曲面准直透镜是通过空心正方体对准直透镜自由曲面母线的旋转体进行切割得到的；所述空心正方体的面对角线尺寸为准直透镜自由曲面母线的端点间距；所述准直透镜自由曲面母线是通过第一直线和透射自由曲面母线的交点进行加权叠加得到的；所述第一直线是根据所述分界角度确定的；所述透射自由曲面母线是通过所述闪烁体和折射定律确定的。

8.根据权利要求6所述的闪烁体光束准直系统，其特征在于，所述自由曲面准直透镜是通过空心正方体对合并体进行切割得到的；所述空心正方体的棱长尺寸为准直透镜自由曲面母线的端点间距；所述合并体是通过多个自由曲面准直柱透镜实体合并得到的；所述自由曲面准直柱透镜实体是将透射自由曲面母线沿与设计单元角度垂直的方向平移得到的；所述透射自由曲面母线是通过所述闪烁体和折射定律确定的；所述设计单元为沿所述闪烁体设定角度的一行点光源。

9.根据权利要求6所述的闪烁体光束准直系统，其特征在于，所述自由曲面准直反光杯是将准直发光杯自由曲面母线绕光轴旋转得到的；所述准直发光杯自由曲面母线是通过第二直线和反射自由曲面的交点加权叠加得到的；所述第二直线是根据所述分界角度确定的；所述反射自由曲面是通过所述闪烁体和反射定律确定的。

技术总结
本发明公开一种闪烁体光束准直系统，涉及光束整形领域，系统包括椭球反射镜、自由曲面准直反光杯和自由曲面准直透镜；闪烁体设置在所述椭球反射镜的第一焦点处；所述椭球反射镜用于将所述闪烁体的侧面发出的光线汇聚于所述椭球反射镜的第二焦点处；所述自由曲面准直反光杯与所述椭球反射镜连接；所述自由曲面准直反光杯用于对所述闪烁体发出的超过分界角度的光和所述椭球反射镜汇聚的光进行准直；所述自由曲面准直透镜用于对所述闪烁体发出的小于所述分界角度的光和所述椭球反射镜汇聚的光进行准直。本发明能提高闪烁体的光束准直效果。

技术研发人员：王晓雷,马欣茹,胡晓雪,胡浩
受保护的技术使用者：南开大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15