X射线源辐射装置的制作方法

本发明涉及辐射仪器的技术领域，特别是涉及一种x射线源辐射装置。

背景技术：

目前主要的单能辐射源有放射性同位素、同步辐射、布拉格衍射和k荧光。放射性同位素在100kev以下能量分支种类少，能量不可调节，因此在低能量段只能用少数的几个能量点对探测器进行标定。同步辐射由于设备庞大，运行成本高，工作时间受到限制，所以不满足跨区域、长时间及大范围的探测器标定需求。k荧光虽然成本上相对较低，但是不能实现能量点的连续可调。通过晶体布拉格衍射所产生单能x射线，可以实现能量的连续可调，实验设备成本相对较低，能够为低能辐射计量仪器仪表提供计量保障，解决低能核辐射探测器量值溯源问题。

在传统的单能x射线源装置中，x光机所发射出的x射线包括两种：一种是通过轫致辐射所产生的连续谱，另一种则是特征x射线所得到的标识谱。然而，目前核辐射探测器的量值溯源以及低能辐射计量仪器仪表的检定，越来越需要单能x射线对其进行标定和检测。为了降低成本并且实现单能x射线能量的连续可调，大多单能x射线源辐射装置是采用双晶单色器进行x射线的单色化，这种设计往往都是采用支撑杆联动，通过控制联动杆的前后距离从而控制晶体的角度。

但是，这种双晶单能辐射装置，经过两次布拉格衍射所得到的单能x射线的光子数会大大的减少，并且需要满足双晶布拉格衍射，则必须保证两个晶体保持完全的平行，这就对加工和调节造成了很大的难度。而采用单晶作为单能x射线辐射装置的单色器，由于需要连续可调的单能x射线，则要调整出射x射线与晶体之间的入射角度，这样则可能导致单能x射线出射的位置发生变化，不利于辐射探测器和计量仪器仪表的标定和检定。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述问题，提供一种加工和调节难度较低，且单能x射线出射的位置发生不会变化的x射线源辐射装置。

一种x射线源辐射装置，包括：

基底；

旋转驱动机构，设置于所述基底上；

x射线机构，包括旋转平台及x光机，所述旋转平台与所述旋转驱动机构连接，所述x光机设置于所述旋转平台上；

单色器机构，包括晶体架及单晶单色器，所述晶体架与所述旋转驱动机构连接，所述单晶单色器设置于所述晶体架上；及

核辐射探测器，设置于所述基底上，且所述单晶单色器位于所述x光机和所述核辐射探测器之间；

其中，所述旋转驱动机构能够驱动所述旋转平台和所述晶体架同轴同向旋转，且使所述x光机的旋转角度为所述单晶单色器旋转角度的两倍。

上述一种x射线源辐射装置，x光机产生的x射线能够通过单色器布拉格衍射所形成单能x射线，然后单能x射线被核辐射探测器接收。旋转驱动机构能够驱动旋转平台和晶体架同轴同向旋转，旋转平台和晶体架旋转能够带动x光机和单色器的旋转，使x光机的旋转角度为单色器旋转角度的两倍，从而可以保证出射的x射线位置不变。单晶单色器采用一个晶体，避免了采用双晶单能辐射装置时，需要保证两个晶体保持完全的平行的情况，加工和调节难度较低。

在其中一个实施例中，所述旋转驱动机构包括箱体、旋转驱动件及连接组件，所述箱体设置于所述基底上，所述旋转驱动件设置于所述箱体内，所述连接组件包括转台及减速机，所述转台设置于所述箱体内，所述旋转驱动件驱动所述转台的转子旋转，所述转台的转子与所述旋转平台连接，所述减速器穿设于所述转台内，且所述减速器的外壳与所述转台的转子连接，所述减速器的输出盘与所述晶体架连接。

在其中一个实施例中，所述连接组件还包括辅助减速器，所述辅助减速器的输出轴固定于所述箱体上，所述辅助减速器的外壳与所述减速器的外壳连接。

在其中一个实施例中，所述旋转驱动机构还包括控制器及控制面板，所述控制器设置于所述箱体内，所述控制器与所述旋转驱动件电连接，所述控制面板设置于所述箱体的外壁上，所述控制面板与所述控制器电连接。

在其中一个实施例中，所述旋转驱动机构还包括光电传感器，所述光电传感器设置于所述箱体内，所述光电传感器与所述控制器电连接。

在其中一个实施例中，还包括前准直管，所述前准直管与所述x光机的出射口连接，所述前准直管远离所述x光机的端部安装有第一光阑。

在其中一个实施例中，还包括后准直管，所述后准直管通过调节支架安装于所述基底上，且所述后准直管位于所述单晶单色器和所述核辐射探测器之间。

在其中一个实施例中，所述调节支架包括架体、滑块、驱动螺杆及夹块，所述架体设置于基底上，所述驱动螺杆可转动地设置于所述架体上，所述滑块可滑动地设置于所述架体上，所述滑块与所述驱动螺杆螺纹连接，所述夹块安装于所述滑块上，两个所述夹块配合夹紧所述后准直管。

在其中一个实施例中，所述后准直管靠近所述核辐射探测器的端部安装有第二光阑。

在其中一个实施例中，所述单晶单色器包括支柱、底块、安装板及晶体，所述支柱与所述旋转驱动机构连接，所述底块设置于所述支柱上，所述安装板可滑动地安装于底块上，所述晶体安装于所述安装板上。

附图说明

图1为本发明x射线源辐射装置一实施例的结构示意图；

图2为图1所示x射线源辐射装置的局部结构示意图；

图3为图2中箱体的箱门打开后的结构示意图；

图4为本发明连接组件一实施例的结构示意图；

图5为图3中调节底座的结构示意图；

图6为图1中核辐射探测器安装于调节底架上的结构示意图；

图7为图1中后准直管安装于调节支架上的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

10、基底；20、旋转驱动机构；21、箱体；22、旋转驱动件；23、连接组件；231、转台；232、减速器；233、转子；234、辅助减速器；24、固定筒；25、控制器；26、控制面板；27、箱门；28、光电传感器；30、x射线机构；32、旋转平台；34、x光机；36、电源；38、调节底座；381、固定板；382、第一连杆；383、第二连杆；384、支撑板；385、调节旋钮；3851、螺杆；386、第一卡块；3861、第一限位槽；387、第二卡块；3871、第二限位槽；388、第一支杆；389、第二支杆；40、单色器机构；42、晶体架；44、单晶单色器；441、支柱；442、底块；443、安装板；444、晶体；50、核辐射探测器；52、调节底架；521、底座；522、调节板523；523、移动板；524、升降旋钮；525、平移旋钮；60、前准直管；62、第一光阑；70、后准直管；72、调节支架；721、架体；722、滑块；723、驱动螺杆；724、夹块；725、螺钉；74、第二光阑。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做清楚、完整的描述。显然，以下描述的具体细节只是本发明的一部分实施例，本发明还能够以很多不同于在此描述的其他实施例来实现。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参阅图1，在一实施例中，一种x射线源辐射装置包括基底10、旋转驱动机构20、x射线机构30、单色器机构40及核辐射探测器50。

基底10用于承受和安装x射线源辐射装置的其他零部件。旋转驱动机构20设置于基底10上，旋转驱动机构20用于驱动x射线机构30及单色器机构40旋转。

请一并参阅图2、图3及图4，在一具体实施方式中，旋转驱动机构20包括箱体21、旋转驱动件22及连接组件23。箱体21设置于基底10上，旋转驱动件22设置于箱体21内。一实施方式中，旋转驱动件22为电机。当然，旋转驱动件22也可以为其他结构，只要能够提供旋转运动即可，如旋转液压缸等。

连接组件23包括转台231及减速器232。转台231设置于箱体21内。具体地，箱体21内设有固定筒24，转台231安装于固定筒24的顶部。旋转驱动件22与转台231连接，旋转驱动件22能够驱动转台231的转子233旋转。减速器232穿设于转台231内，减速器232的外壳与转台231的转子233连接。转台231的转子233用于驱动x射线机构30旋转，减速器232的输出盘用于驱动单色器机构40旋转。

一实施方式中，减速器232的减速比为2:1，从而使得减速器232输出盘的转速为减速器232外壳转速的二分之一，进而使得单色器机构40的转速为x射线机构30的二分之一。减速器232的输出盘与转台231的转子233同轴，以实现x射线机构30与单色器机构40同轴同向转动。

在上述实施例的基础上，进一步地，驱动机构还包括辅助减速器234，辅助减速器234的输出轴固定于箱体21上。具体地，辅助减速器234的输出轴固定在固定筒24上，辅助减速器234的外壳与减速器232的外壳连接。辅助减速器234的外壳能够随着减速器232的外壳旋转，避免减速器232外壳远离转台231的端部在旋转的过程中摆动，保证减速器232外壳旋转的稳定。

可以理解的是，在其他实施方式中，连接组件23可以为其他结构，以实现x射线机构30和单色器机构40同轴同向旋转，如两组双齿轮啮合实现，或者双齿轮驱动同轴的两根轴实现，在此不再一一详述。

请再次参阅图2及图3，在一具体实施方式中，旋转驱动机构20还包括控制器25及控制面板26，控制器25设置于箱体21内，且控制器25位于旋转驱动件22的一侧，控制器25与旋转驱动件22电连接，控制器25用于控制旋转驱动件22的旋转。控制面板26安装于箱体21的外壁上，控制面板26与控制器25电连接，操控者可以通过控制面板26操控控制器25，进而实现旋转驱动件22的控制。箱体21上设有箱门27，箱门27可以方便旋转驱动件22及控制器25安装到箱体21内。

在上述实施例的基础上，进一步地，旋转驱动机构20还包括光电传感器28，光电传感器28安装于箱体21内，光电传感器28与减速器232相对设置，光电传感器28用于复位x射线机构30及单色器机构40的位置，以使x射线机构30和单色器机构40旋转后，x射线机构30和单色器机构40准确复位到原点。

x射线机构30用于产生x光，x射线机构30包括旋转平台32及x光机34。旋转平台32与旋转驱动机构20连接。一实施方式中，旋转平台32与转台231的转子233连接，减速器232的外壳与旋转平台32连接，且减速器232的输出盘穿过旋转平台32显露于外。x光机34设置于旋转平台32上。一实施方式中，x射线机构30还包括电源36，电源36设置于旋转平台32上，电源36用于为x光机34提供电能。

在一具体实施方式中，x射线机构30还包括调节底座38，x光机34通过调节底座38安装于旋转平台32上，调节底座38能够调节x光机34的高度。具体地，调节底座38包括固定板381、第一连杆382、第二连杆383、支撑板384及调节旋钮385。固定板381设置于旋转平台32上，第一连杆382与第二连杆383铰接且相互交叉，第一连杆382的一端与固定板381铰接，第一连杆382的另一端与支撑板384滑动连接。第二连杆383的一端与支撑板384铰接，第二连杆383的另一端与固定板381滑动连接。调节旋钮385设置于支撑板384上，调节旋钮385用于驱动第一连杆382移动，进而驱动第一连杆382和第二连杆383相对旋转，实现调节x光机34的高度。

请一并参阅图5，在上述实施例的基础上，进一步地，支撑板384上设有第一卡块386，第一卡块386向外凸起和支撑板384之间形成有第一限位槽3861。第一连杆382设有两个，两个第一连杆382分别位于第一卡块386的两侧，两个第一连杆382通过第一支杆388连接，第一支杆388滑动设置于第一限位槽3861内，从而将第一连杆382与支撑板384滑动连接。

固定板381上设有第二卡块387，第二卡块387向外凸起和固定板381之间形成第二限位槽3871。第二连杆383的数量为两个，两个第二连杆383分别位于第二卡块387的两侧，两个连杆通过第二支杆389连接，第二支杆389滑动设置于第二限位槽3871内，从而将第二连杆383与固定板381滑动连接。调节旋钮385设有螺杆3851，螺杆3851穿设于第一限位槽3861内，且螺杆3851的两端可转动地设置于第一卡块386上，第一支杆388螺合在螺杆3851上，通过旋转调节旋钮385，可以驱动螺杆3851转动，进而驱动第一支杆388在第一限位槽3861内移动，实现调节x光机34的高度。

请参阅图2及图3，在一具体实施方式中，x射线源辐射装置还包括前准直管60，前准直管60与x光机34的出射口连接，前准直管60用于对x光机34出射的x光进行准直。前准直管60远离x光机34的端部安装有第一光阑62，第一光阑62用于对准直后的x光进行限束，使出射的x光能够很好地打到单色器机构40上。

单色器机构40包括晶体架42及单晶单色器44。晶体架42与旋转驱动机构20连接。一实施方式中，晶体架42与减速器232的输出盘连接。单晶单色器44设置于晶体架42上，单晶单色器44用于将x光机34出射的x光分解成单色光。

在一具体实施方式中，单晶单色器44包括支柱441、底块442、安装板443及晶体444。支柱441与晶体架42相连接，底块442设置于支柱441上，安装板443可滑动地安装于底块442上。一实施方式中，底块442上开设有滑槽，安装板443可滑动地设置于滑槽内。晶体444安装于安装板443上，能够通过滑动安装板443，调节晶体444的位置，保证x射线能够入射到晶体444上产生布拉格衍射，避免由于晶体444的旋转，x光机34出射的x射线可能打出到晶体444外。

请参阅图1，核辐射探测器50设置于基底10上，单晶单色器44位于x光机34和核辐射探测器50之间。x光机34产生的x射线能够经过单晶单色器44布拉格衍射后，入射到核辐射探测器50上。

请一并参阅图6，一实施方式中，核辐射探测器50通过调节底架52设置于基底10上，调节底架52可以调节核辐射探测器50的高度和左右位置，保证单晶单色器44分出的x射线能够被核辐射探测器50接收。具体地，调节底架52包括底座521、调节板522及移动板523，底座521设置于基底10上，底座521上设有导柱。调节板522滑动套设于导柱上，且调节板522通过升降旋钮524调节调节板522的高度。移动板523滑动设置于调节板522上，核辐射探测器50设置于移动板523上，且移动板523通过平移旋钮525调节移动板523的左右位置。

请参阅图1及图7，在一具体实施方式中，x射线源辐射装置还包括后准直管70，后准直管70通过调节支架72安装于基底10上，后准直管70位于单晶单色器44和核辐射探测器50之间，后准直管70靠近核辐射探测器50的端部安装有第二光阑74。其中，后准直管70能够对单晶单色器44布拉格衍射后的x射线进行准直，然后第二光阑74对x射线进行限束，保证x射线被核辐射探测器50接收。调节支架72用于调节后准直管70的高度，保证x射线能够经过后准直管70。

在上述实施例的基础上，进一步地，调节支架72包括架体721、滑块722、驱动螺杆723及夹块724。架体721设置于基底10上，滑块722可滑动地设置于架体721上。具体地，架体721上设有滑轨，滑块722可滑动地设置于滑轨上。驱动螺杆723可转动地设置于架体721上，滑块722与驱动螺杆723螺纹连接，通过旋转驱动螺杆723，可以驱动滑块722沿着滑轨滑动。夹块724安装于滑块722上，两个夹块724配合夹紧后准直管70，两个夹块724之间通过螺钉725连接紧固，保证后准直管70夹持的稳固。

一实施方式中，x射线源辐射装置可以放置于真空环境下，以此来减少空气对低能x射线的影响。真空环境的成本过高，可以设计铅室，将该装置放置于铅室中以此来减少散射的x射线对周围环境的影响。根据所要测得的x射线，需要选用不同口径的第一光阑62及第二光阑74。

上述x射线源辐射装置的工作过程具体为：

x光机34产生的x射线经过前准直管60准直和第一光阑62限束，入射到单晶单色器44的晶体444上，晶体444能够将x射线布拉格衍射产生单能x射线。然后单能x射线经过后准直管70准直和第二光阑74限束后，被核辐射探测器50接收。

由于x射线源辐射装置所得到的每一个单能x射线都对应一个角度，当需要得到不同的单能x射线时，旋转驱动件22能够驱动转台231的转子233旋转，转子233的旋转能够带动旋转平台32和减速器232的外壳旋转，旋转平台32能够带动x光机34旋转，而减速器232的外壳旋转能够驱动减速器232的输出盘旋转，进而驱动晶体架42旋转。单晶单色器44的晶体444旋转θ角，而x光机34旋转2θ角，这样可以保证x光机34与衍射晶体444旋转过程中，始终保持出射x射线位置不变，从而可以得到不同的单能x射线。

旋转平台32和晶体架42每次旋转后，控制器25控制旋转驱动件22驱动旋转平台32和晶体架42复位，光电传感器28校准旋转平台32和晶体架42复位的位置。

上述x射线源辐射装置，通过控制旋转平台32和晶体架42同轴同向旋转，且使x光机34的旋转角度为单晶单色器44旋转角度的两倍，使得出射的单能x射线既能保证良好的光子通量，也能保证出射的位置不变。单晶单色器44仅具有一个晶体444，避免了采用双晶单能辐射装置时，需要保证两个晶体保持完全的平行的情况，加工和调节难度较低。同时，x光机34的出射口和经过晶体444布拉格衍射所得的单能x射线出光口距离很近，这就避免使用较长的准直管来达到准直的作用，从而更容易保证x射线能够不受准直管自身工艺的影响，从而达到更加水平的出射。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、替换及改进，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求为准。