[实用新型]X射线闪烁体光学成像系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及X射线闪烁体光学成像系统，更具体的涉及了将X射线通过铈激活钇铝石榴石单晶转化成可见光，可见光进入物镜、转向镜、管镜这个光路系统进行放大成像，最终成像在电荷耦合器(CCD)感应面上。

背景技术

 X射线成像在日常生活中起着重要的作用，从医疗X射线成像的应用到机场安检装置，X射线成像的探测器都起着重要作用。X射线成像系统的探测器通常可分成两类：基于化学方法的探测器，如胶片；电子探测器，如电荷耦合器(CCD)或成像板。

基于化学方法的探测器是传统的X射线成像探测器。化学探测器是最先运用于X线成像的，然而，基于化学方法的探测器无法重复利用，成像速度慢代价高。另外X射线胶片的分辨率约为10微米，主要取决于胶片感光颗粒的大小，高感光度胶片有比较大的感光颗粒，其分辨率在50-100微米。

 大多数电子探测器是基于电荷耦合器(CCD)相机或成像板的探测器有效地解决了基于化学方法的探测器的弊端，可以重复利用，电子探测器所记录的图像可以在曝光后立即读出。但是，这些电子探测器若直接感应X射线，电子探测器的门电路会受到辐射损伤。当然，如果门电路辐射损伤可以控制在一定范围内，电子探测器有较长的使用寿命。

 直接连成像电荷耦合器(CCD)的探测器，X射线直接辐射电荷耦合器(CCD)芯片使其产生电子空穴对。该系统的优点是有很高的转化效率，X线一般可以控制在100千电子伏以内，但是大多数的电荷耦合器(CCD)芯片的像素大小为6-20微米，所以探测的分辨率只能达到10微米左右。还有就是硬X射线的直接照射会造成CCD的损伤，大大的降低CCD的使用次数。

为了解决这种X线直接照射带来的损伤现可以采用闪烁体光纤锥耦合的电荷耦合器(CCD)探测器，光纤锥的一端与电荷耦合器(CCD)芯片相连，另一端则与闪烁体相接。该系统的分辨率为几个微米，光线转换效率通常相当高，一般有70%-80%。由于X射线辐射经闪烁体后通过光线锥到达电荷耦合器(CCD)，可以使电荷耦合器(CCD)以免受辐射损伤。但是，这样的系统存在光纤锥的失真，且这种失真会随着放大倍数的增大而增强。

 本系统为了得到较高的分辨率以及避免X线直接照射带来的电荷耦合器（CCD）使用寿命的降低，首先采用将闪烁体与显微物镜结合的探测器得到较高的分辨率，在最佳条件下其分辨率可达到1微米以上。通过采用光线转向装置避免X线的直接照射。本系统采用了显微物镜，所以其分辨率是最高的。也正是因为其高分辨率，选择没有纹理的单晶作为闪烁体材料。此外，使用高数值孔径使物镜系统光通量增加。通过操作结构改变物镜系统可以大范围的提高放大倍数和分辨率。

发明内容

技术问题：本实用新型要解决的技术问题是提出一种X射线闪烁体光学成像系统，该系统采用光子能量在20-70千电子伏特范围内的X射线，通过动态置换不同的物镜系统，可使该系统的分辨率可达到1微米以上。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型提出一种X射线闪烁体光学成像系统，该系统将X射线转化成可见光并成像在电荷耦合器探测器上，该系统包括：提供X射线的点源；闪烁体；设置在点源与闪烁体之间且具有旋转、上下平移、左右平移、前后平移四自由度的载物台；涂敷在闪烁体与载物台相对的一面的可见光反射涂层；与闪烁体连接的光学玻璃基底；与光学玻璃基底相连的显微物镜；与显微物镜相距一定距离的转向镜；与转向镜相距一定距离的管镜；与管镜相连的电荷耦合器探测器；其中，点源发射X射线，经过载物台上的物体的吸收，到达闪烁体，同时闪烁体吸收转化X射线成可见光，可见光通过光学玻璃基底折射后到达显微物镜的前端，显微物镜与转向镜的夹角等于管镜与转向镜的夹角，显微物镜将闪烁体发出的可见光线成像到无穷远处；该光线经转向镜后方向转变，管镜则将光线聚焦到可见光电荷耦合器探测器的感应面上，通过这样的将X射线转换成可见光并聚焦的过程获得图像。

优选的，所述的闪烁体材料是铈激活钇铝石榴石单晶。

优选的，所述的闪烁体的厚度因整个系统的放大倍数不同而不同。

优选的，可见光反射涂层为铝膜。

优选的，所述的管镜经过显微物镜的平行光线聚焦到电荷耦合器探测器感应面上。

优选的，所述的显微物镜像方视场范围为26mm×26mm。

优选的，所述的光学玻璃基底的折射率n为1.5。