專利名稱：排筆式輻射成象氣體探測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種真正線陣列的排筆式輻射成象氣體探測(cè)裝置，屬輻射檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
目前對(duì)大型物體進(jìn)行輻射檢測(cè)的數(shù)字照像系統(tǒng)，通常用陣列探測(cè)器來(lái)實(shí)現(xiàn)掃描成象，如中國(guó)專利“氣體電離型高能X、γ輻射成象陣列探測(cè)裝置”，專利號(hào)9310272814。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中，1是射線入射窗，2是耐壓密封外殼，3是電極片支撐體，4是電極片，5是絕緣子，6是導(dǎo)氣管。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在于模塊外殼是一個(gè)高壓氣密的整體結(jié)構(gòu)，通過導(dǎo)氣管對(duì)整個(gè)模塊充氣。模塊內(nèi)部由電極片將有效空間分隔成相互平行且緊挨排列的條形電離室，構(gòu)成以模塊為單位的電離室陣列。電極片以負(fù)高壓片和收集極片間隔排列，每個(gè)收集極片與一個(gè)絕緣子相連，保證電荷信號(hào)的輸出。采用該種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是使模塊邊緣存在引起象素丟失的死區(qū)(高壓氣密外殼在該處的厚度)，從而使多探測(cè)器模塊排列時(shí)無(wú)法形成真正的探測(cè)器線性陣列而需左右交替排列。另外，為提高探測(cè)效率，需充氣到幾十個(gè)大氣壓，因而模塊盒的室壁較厚(厘米量級(jí))，左右排列的距離大，使掃描成象中存在錯(cuò)位現(xiàn)象。由于輻射源是點(diǎn)源，左右探測(cè)模塊和輻射源形成一定夾角，使得在集裝箱厚度方向的不同位置具有不同的圖象錯(cuò)位，因此整個(gè)掃描圖象的錯(cuò)位不可能用圖象處理方法完全消除。法國(guó)的相似系統(tǒng)采用壁厚較薄的正比室，但仍無(wú)法排列成真正的線陣列。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種真正線陣列的排筆式輻射成象氣體探測(cè)裝置，采用分立的筆型薄壁氣體電離室組成排筆式模塊結(jié)構(gòu)。由于每個(gè)電離室單元的截面僅幾毫米見方，在充氣到幾十個(gè)大氣壓時(shí)，壁厚也僅需零點(diǎn)幾毫米，因此可以一個(gè)緊挨一個(gè)排列成真正的直線陣列，從根本上消除掃描成象時(shí)的錯(cuò)位問題，又保留氣體探測(cè)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)和噪聲小的優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的排筆式輻射成象氣體探測(cè)裝置，包括入射窗口、信號(hào)處理模塊、電離室母板、側(cè)板、筆型氣體電離室。筆型氣體電離室的截面可以是矩形的，也可以是圓形或其他多邊形。入射窗口位于探測(cè)裝置的前端，信號(hào)處理模塊置于另一端，筆型氣體電離室單行排列于探測(cè)裝置的中部。電離室的排列方式當(dāng)截面為矩形時(shí)是直線的，當(dāng)截面為圓形時(shí)，其排列方式可以是直線的，也可以是鋸齒形的。電離室通過其上的安裝件固定在電離室母板上，電離室母板通過固定柱于探測(cè)裝置的側(cè)板相對(duì)固定。上述的筆型氣體電離室由入射窗、電離室薄壁外筒、導(dǎo)氣管、絕緣子陶瓷頭和絕緣子頂蓋組成。入射窗口位于端部，與探測(cè)裝置的入射窗口相對(duì)，導(dǎo)氣管的一端通過固定環(huán)與電離室外筒相對(duì)固定，導(dǎo)氣管的另一端伸出電離室外，導(dǎo)氣管與外筒之間位置為絕緣子陶瓷管和絕緣子封頭，絕緣子陶瓷管端部為絕緣子頂蓋，電離室外筒的外壁上設(shè)有安裝件。
由于采用薄壁分立結(jié)構(gòu)，可實(shí)行排筆式的緊密排列，組成真正排成一條直線的輻射探測(cè)器陣列，所得圖象沒有任何錯(cuò)位現(xiàn)象。這種陣列可以連續(xù)上下擴(kuò)展，任意增加筆型探測(cè)器單元而無(wú)任何象素死區(qū)。在空間分辨能力方面，在實(shí)用中已可檢測(cè)到直徑為0.8毫米的鐵絲和厚度為0.3毫米的薄鐵片，滿足大型物體的輻射成象要求。而國(guó)內(nèi)外目前已有的氣體探測(cè)器陣列，都為模塊式結(jié)構(gòu)，由于壁厚，如排成一直線，在兩模塊間將存在相當(dāng)大的象素死區(qū)。為使象素連續(xù)，不得不左右前后交叉排列來(lái)躲開死區(qū)，從而引起無(wú)法校正的圖象錯(cuò)位。而且，為了使被測(cè)物體通過左右交叉排列的兩列探測(cè)器的時(shí)間嚴(yán)格與輻射脈沖頻率匹配，還要求龐大的傳送系統(tǒng)的速度準(zhǔn)確到1％量級(jí)，造價(jià)昂貴。本實(shí)用新型由于能排列成真正的直線陣列，掃描被測(cè)物體時(shí)可嚴(yán)格同時(shí)透視同一截面上的所有象素，不要求被測(cè)物體的傳送速度與輻射脈沖頻率同步。傳送系統(tǒng)的速度準(zhǔn)確度只要求達(dá)到10％量級(jí)，大大降低了大型物體掃描成象系統(tǒng)的造價(jià)。


圖1是已有技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的氣體探測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是專用于本探測(cè)裝置的筆型氣體電離室結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是圖3的俯視圖。
圖5是本實(shí)用新型與已有技術(shù)效果對(duì)比。
圖6是本實(shí)用新型中圓形截面的筆型氣體電離室的兩種排列方式。
以下結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本實(shí)用新型的內(nèi)容。圖2、圖3中，21是入射窗板，22是筆型氣體電離室，23是信號(hào)處理模塊，24是固定柱，25是探測(cè)裝置側(cè)板，26是組裝電離室的母板，27是安裝件。每個(gè)筆型氣體電離室的結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4中，31是導(dǎo)氣管兼電離室收集極，32是絕緣子頂蓋，33是絕緣子陶瓷管，34是絕緣子封頭，35是電離室外筒，36是導(dǎo)氣管固定環(huán)，37是入射窗。
如圖所示，筆型氣體電離室22一個(gè)緊挨一個(gè)排列成探測(cè)器陣列，固定于由絕緣材料制成的母板26上。入射窗板21、二個(gè)側(cè)板25和四個(gè)固定柱24構(gòu)成探測(cè)裝置的保護(hù)殼，電離室母板固定于與之接觸的兩個(gè)固定柱上。采用這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是可以使保護(hù)殼側(cè)板的高度與探測(cè)器陣列的高度一致，而在保護(hù)殼的上下端不用加任何保護(hù)板。這樣當(dāng)采用多個(gè)模塊構(gòu)成真正連續(xù)的探測(cè)器直線陣列時(shí)，由于模塊之間沒有引起象素丟失的死區(qū)空間，在模塊銜接處同樣可以實(shí)現(xiàn)探測(cè)器的緊挨排列。探測(cè)器模塊工作時(shí)，探測(cè)裝置中的筆型氣體電離室的外筒加負(fù)高壓，而探測(cè)裝置的保護(hù)殼處于零電位。信號(hào)處理模塊23的作用是處理筆型氣體電離室收集極輸出的電荷信號(hào)，將其轉(zhuǎn)化為后級(jí)數(shù)據(jù)采集電路可以分析的平頂電壓信號(hào)。
筆型氣體電離室的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理如下電離室中的導(dǎo)氣管兼收集極31、絕緣子頂蓋32、絕緣子陶瓷管33和絕緣子封頭34構(gòu)成絕緣子，與電離室外筒35和電離室入射窗37一起保證電離室內(nèi)部的氣密性，同時(shí)使導(dǎo)氣管兼收集極與電離室外筒保持良好的電絕緣。陶瓷材料的導(dǎo)氣管固定環(huán)36使導(dǎo)氣管的位置保持固定，同時(shí)也保證了導(dǎo)氣管與外筒的電絕緣。安裝件27使筆型電離室可以精確地安裝在母板26上。電離室工作時(shí)，內(nèi)部充上一定氣壓的工作氣體，電離室外筒加負(fù)高壓，并使電離室的軸線方向與射線束的方向一致。對(duì)被測(cè)物體掃描后的射線束穿過電離室入射窗，在電離室內(nèi)部的工作氣體中引起電離，電離電荷在收集極和外筒之間電場(chǎng)的作用下發(fā)生漂移，從而在收集極上形成大小與入射射線束強(qiáng)度成正比的電荷信號(hào)，經(jīng)信號(hào)處理，得到被測(cè)物體圖象。
圖5是本實(shí)用新型與已有技術(shù)掃描圖象對(duì)比。其中A是已有盒式整體氣體探測(cè)器掃描圖象，存在錯(cuò)位現(xiàn)象；B是本實(shí)用新型的排筆式輻射成象氣體探測(cè)裝置所得的掃描圖象。
本實(shí)用新型的筆型氣體電離室除采用矩形截面外，也可采用圓形或其他多邊形截面。圓形截面(圖6A)的筆型氣體電離室生產(chǎn)工藝最簡(jiǎn)單，但探測(cè)窗面積為矩形的π/4，探測(cè)效率稍低。采用圖6B的鋸齒形排列，在同樣象素間距時(shí)可擴(kuò)大探測(cè)器面積。鋸齒形排列時(shí)，相鄰兩電離室相距僅約1/2個(gè)象素，對(duì)輻射源的張角僅0.016度，在集裝箱兩側(cè)引起的圖象錯(cuò)位不大于1/5個(gè)象素，實(shí)用中可以忽略。
權(quán)利要求1.一種排筆式輻射成象氣體探測(cè)裝置，包括入射窗口、信號(hào)處理模塊、電離室母板、側(cè)板，其特征在于還包括筆型氣體電離室；入射窗口位于探測(cè)裝置的前端，信號(hào)處理模塊置于另一端，筆型氣體電離室單行排列于探測(cè)裝置的中部，通過電離室上的安裝件固定在電離室母板上，電離室母板通過固定柱與探測(cè)裝置的側(cè)板相對(duì)固定；所述的筆型氣體電離室由入射窗、電離室薄壁外筒、導(dǎo)氣管、絕緣子陶瓷頭和絕緣子頂蓋組成；入射窗口位于端部，與探測(cè)裝置的入射窗口相對(duì)，導(dǎo)氣管的一端通過固定環(huán)與電離室外筒相對(duì)固定，導(dǎo)氣管的另一端伸出電離室外，導(dǎo)氣管與外筒之間位置為絕緣子陶瓷管和絕緣子封頭，絕緣子陶瓷管端部為絕緣子頂蓋，電離室外筒的外壁上設(shè)有安裝件。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種排筆式輻射成象氣體探測(cè)裝置，包括筆型氣體電離室、入射窗口、電離室母板、側(cè)板。入射窗口位于前端，筆型氣體電離室單行排列于探測(cè)裝置的內(nèi)部。排筆式的電離室模塊可以緊密單行排列成真正的直線陣列，根本上消除已有技術(shù)的掃描成象錯(cuò)位現(xiàn)象。筆型氣體電離室由入射窗、電離室薄壁外筒、導(dǎo)氣管、絕緣子陶瓷頭和絕緣子頂蓋組成。入射窗位于端部，與探測(cè)裝置的入射窗口相對(duì)，導(dǎo)氣管與外筒之間為絕緣子陶瓷管和絕緣子封頭。
文檔編號(hào)G01N27/00GK2240725SQ95219469
公開日1996年11月20日 申請(qǐng)日期1995年8月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月18日
發(fā)明者李文, 張靜懿, 王經(jīng)瑾, 莊人遴, 錢永庚 申請(qǐng)人:清華大學(xué)