一种具有距离传感功能的X射线探测器

本发明涉及x射线探测器领域，具体为一种具有距离传感功能的x射线探测器。

背景技术：

1、x射线安检仪是一种常见的安全检测电子设备，由x射线发生器、x射线探测器、图像处理系统等部分组成，由于x射线安检仪可以通过x射线扫描成像技术对输送带送入x射线辐射区域的行李进行检测，因此目前已经被广泛应用于地铁、机场、博物馆等场所。

2、现有的x射线安检仪在使用的过程中，为了适配多种尺寸探测物，均将x射线探测器与传送带之间留存较大的冗余空间，但是当探测较小的物体时，导致x射线探测器与探测物之间的间距过大，在一定程度上降低了对探测物的探测质量，降低了探测器的实用性。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的是提供一种具有距离传感功能的x射线探测器，以解决x射线探测器与探测物之间的间距过大，在一定程度上降低了对探测物的探测质量的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有距离传感功能的x射线探测器，其特征在于：包括传送机构、探测装置主体，所述探测装置主体的内部开设有探测腔，所述探测腔的内部设置有距离传感器和x射线探测器，距离传感器和x射线探测器固定在同一基板上，所述基板顶部设置有升降机构；所述传送机构包括传送带，用于向探测腔传送探测物，以及位于传送带下方的x射线发射器；距离传感器探测与探测物之间的间距。

3、通过采用上述技术方案，利用传送机构，可将探测物放置在传送机构的顶部，接着，利用传送机构将探测物运移至探测腔的内部，有利于提升探测物的位置移动便捷性，提高探测器的探测效率。x射线发射器从下往上发射x射线，x射线经过探测物后，被上方的x射线探测器矩阵采集，x射线探测器矩阵将光信号转换成电信号进行输出，通过现有的成像软件即可输出x射线图像。距离传感器探测与探测物之间的间距，根据该距离可以调整基板高度，从而调整x射线探测器的位置，提高检测质量。

4、本发明中，x射线探测器矩阵的像素单元为石墨烯-半导体异质结探测阵列，所述石墨烯-半导体异质结探测阵列由n*n块石墨烯-半导体异质结探测单元组成；所述石墨烯-半导体异质结探测单元包括硅半导体层、石墨烯层和金增强层，硅半导体层厚度为200nm，石墨烯层厚度为50nm，金增强层厚度为20nm；所述石墨烯层为ab结构，且id/ig为1％。在制备过程中，可以采用顶硅200nm厚的soi衬底作为基底，转移厚度为50nm的cvd(化学气相沉积)生长的石墨烯纳米膜(id/ig为1％)至刻蚀好的硅窗口后，再在石墨烯纳米膜上的窗口区域上，利用光刻工艺进行图形化，再通过磁控溅射或热蒸发的方式蒸镀20nm的金，然后通过金属剥离工艺，只保留窗口上的金作为光子吸收层，得到金(20nm厚)+石墨烯纳米膜层(50nm厚)/硅(200nm厚)探测单元。

5、一般认为，材料在x射线波段的吸收截面和原子序数的四次方成正比，而传统的单层石墨烯或碳材料由于原子序数很低，对高能射线的吸收很弱，被认为不能用于x射线的探测；而金属材料由于其超强的电子声子相互作用，对光生载流子具有极强的散射效应，将光子能量快速演变成声子振动的热能，而不是可探测的电信号，也被认为不能用于x射线的探测。本申请克服上述两个技术偏见，并将石墨烯和金属结合半导体基材，实现了x射线的高灵敏度探测。具体的，石墨烯-半导体异质结探测单元包括半导体层、石墨烯层和增强层，增强层吸收的高能光子演变成材料中的高能热电子，在增强层中短暂库仑散射后，发生部分电子数量增益，同时发生电子-声子散射，消除电子；但是在金属增强层的电子自由程范围内，电子-声子散射不足以完全复合掉热电子，此时，电子库仑散射主导，在外电场作用下，所增益的热电子可以快速转移到石墨烯层中；石墨烯纳米膜中电子-声子相互作用弱，可以稳定住金属中转移的热电子，同时，石墨烯中电子电子库仑散射也非常强，可进一步的放大载流子数量；这些电子最终经过具有超长自由程的石墨烯纳米膜，最终越过异质结势垒，到达半导体层，形成电信号。

6、进一步地，距离传感器由一个或多个子传感器组成，子传感器可以是同类型距离传感器，通过多个组合提高距离检测的精度；也可以是不同类型的距离传感器，例如激光传感器和声波传感器的组合，两者结合提高距离检测的精度。

7、考虑到同时检测的探测物有多个，且高度各不相同，在本发明优选的方案中，包含多个基板，以及固定在基板上的距离传感器和x射线探测器；一个基板上的距离传感器和x射线探测器对应一个探测区域；所述传送带与距离传感器为平行结构，且传送带表面具有标识线，以标识探测物的放置区域，使得一个放置区域、一个探测物对应一个探测区域，由此，构建了探测物的一一对应关系，保证了探测质量。

8、进一步地，所述探测装置主体的顶部设置有工控箱，所述工控箱与外部电源电性连接，工控箱根据每个距离传感器测得的距离数据控制所述基板的升降，以使得基板与探测物顶部的距离为10cm，有利于提高距离传感器对探测物的探测质量。

9、本发明中，升降机构为两种或不止为两种表现形式，如：剪式升降机构、电推杆式升降机构、丝杆升降机构等，利用剪式升降机构有利于提升距离传感器的位置一定平稳性，利用丝杆升降机构有利于提高对距离传感器的位置移动精准性。

10、进一步地，所述探测装置主体的一侧设置有工作台，所述工作台的顶部设置有显示机构。

11、通过采用上述技术方案，利用显示机构可将探测物的透视图像投射至显示机构上，有利于提升对探测物透视图像的便于观察性，有利于提升探测器的功能实用性。

12、进一步地，所述探测装置主体和工控箱外壳的材质均为防x射线辐射材质。

13、通过采用上述技术方案，有利于防止x射线探测器所发射的x射线透过探测装置主体辐射至外界，有利于提升对外界人员的防护性能，提升探测器的使用安全性，进一步提高探测器的结构实用性。

14、进一步地，所述传送带的两端均为斜面设置，且两个斜面呈镜像设置。

15、通过采用上述技术方案，当需要放置较重的探测物时，可将探测物先放置在斜面上，接着推动探测物，致使探测物移动至传送机构的顶部，有利于节省人力输出。

16、综上所述，本发明主要具有以下有益效果：

17、本发明通过升降机构和距离传感器，利用升降机构对x射线探测器进行纵向位置调节，直至将x射线探测器与探测物之间的间距调节为100mm，有利于提高距离传感器对探测物的探测质量；

技术特征：

1.一种具有距离传感功能的x射线探测器，其特征在于：包括传送机构(1)、探测装置主体(2)，所述探测装置主体(2)的内部开设有探测腔(6)，所述探测腔(6)的内部设置有距离传感器(7)和x射线探测器，距离传感器(7)和x射线探测器固定在同一基板上，所述基板顶部设置有升降机构(8)；

2.根据权利要求1所述的具有距离传感功能的x射线探测器，其特征在于：距离传感器(7)由一个或多个子传感器组成。

3.根据权利要求1所述的具有距离传感功能的x射线探测器，其特征在于：包含多个权利要求1所述的基板，以及固定在基板上的距离传感器(7)和x射线探测器；一个基板上的距离传感器(7)和x射线探测器对应一个探测区域；所述传送带与距离传感器(7)为平行结构，且传送带表面具有标识线，以标识探测物(9)的放置区域，使得一个放置区域对应一个探测区域。

4.根据权利要求1所述的具有距离传感功能的x射线探测器，其特征在于：所述升降机构(8)为剪式升降机构。

5.根据权利要求1所述的具有距离传感功能的x射线探测器，其特征在于：所述探测装置主体(2)的顶部设置有工控箱(3)，所述工控箱(3)与外部电源电性连接，工控箱(3)根据距离传感器测得的距离数据控制所述基板的升降，以使得x射线探测器与探测物(9)顶部的距离为10cm。

6.根据权利要求1所述的具有距离传感功能的x射线探测器，其特征在于：所述探测装置主体(2)的一侧设置有工作台(4)，所述工作台(4)的顶部设置有显示机构(5)。

7.根据权利要求5所述的具有距离传感功能的x射线探测器，其特征在于：所述探测装置主体(2)和工控箱(3)外壳的材质均为防x射线辐射材质。

8.根据权利要求1所述的具有距离传感功能的x射线探测器，其特征在于：所述传送带的两端均为斜面设置，且两个斜面呈镜像设置。

技术总结
本发明公开了一种具有距离传感功能的X射线探测器，涉及X射线探测器领域。本发明包括传送机构、探测装置主体，所述探测装置主体的内部开设有探测腔，所述探测腔的内部设置有距离传感器，本发明通过升降机构和距离传感器，利用升降机构进行纵向位置调节，直至将传感器与探测物之间的间距调节为10cm，有利于提高传感器对探测物的探测质量。

技术研发人员：沈颖,高超,彭蠡,方文章
受保护的技术使用者：浙江大学绍兴研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17