[发明专利]采用光学空间滤波器的便携X射线实时成像检测仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用光学空间滤波器的便携X射线实时成像检测仪，属于光电技术领域。

背景技术

便携X射线实时成像检测仪被用在名贵药材异物检测、电子器件及PCB版质量检测、安防部门特种检测等无损检测场合，实施显示检测图像。现有便携X射线实时成像检测仪由高压电源1、X射线管2、X射线像增强器3、CCD图像采集单元4、图像处理单元5和图像显示单元6组成，如图1所示。X射线管2阴极7灯丝加1～2V交流电压，阴极7灯丝被加热后释放热电子；这些热电子在真空中被由高压电源1提供的5～50kV高压电场加速，轰击X射线管2阳极8产生X射线，如图2所示。该X射线透射被检测物体9后由X射线像增强器3电子倍增并荧光成像。

然而，在X射线管2中，高速运动的热电子与阳极8碰撞时发生能量转换，热电子因运动受阻而失去动能，其中1%左右的能量转变为X射线，99%左右则转变为热能，使阳极8温度升高。为保证所述便携X射线实时成像检测仪工作正常，延长X射线管2的使用寿命，需要考虑散热问题。

自阴极7灯丝释放的热电子经聚焦加速后，在阳极8上的投射面为X射线管2的实际焦点。实际焦点的大小直接影响X射线管2的散热和X射线像增强器3荧光屏上的成像清晰度。在阳极8上的投影面的面积越大，实际焦点尺寸越大，其结果一是半影区越大，图像边缘越模糊，图像清晰度越低，二是越有利于X射线管2的散热。如果减小该投影面的面积，则实际焦点尺寸减小，其结果一是半影区减小，图像清晰度提高，二是电子密度增加，阳极8温度升高，X射线管2的工作时间和使用寿命缩短。

现有技术选取适当大小的实际焦点，配合散热系统设计，使X射线管2在稳定条件下工作，再在后续方面采取提高图像清晰度的技术改善成像。

现有便携X射线实时成像检测仪采取电子滤波技术提高分辨率，从而提高图像清晰度。所述电子滤波系统由CCD图像采集单元4采集该图像。X射线像增强器3位于X射线管2与CCD图像采集单元4之间，采用光学系统直接耦合，在焦点尺寸、焦距固定的情况下，调节CCD图像采集单元4与X射线像增强器3之间的位置，达到最佳耦合，改变焦物距大小，得到不同放大倍率的图像，根据被检测物体9的大小，来选择合适位置。根据数学算法设计图像处理单元5，对由CCD图像采集单元4采集并输出的数字图像进行处理，处理后的清晰图像在图像显示单元6实时显示。

然而，所述电子滤波系统使便携X射线实时成像检测仪又产生了新的问题：

1、由于加入了电子滤波系统，使得现有便携X射线实时成像检测仪结构复杂，体积增大、重量增加，成本提高。

2、所加入的电子滤波系统对外界干扰敏感，这使得便携X射线实时成像检测仪在一些工业和军事场合无法使用。比如图像显示单元6有液晶显示屏，而液晶材料对高温、低温非常敏感，使得图像显示单元6不能用高温、低温环境中；CCD图像采集单元4、图像处理单元5对电磁环境要求严格，在工业环境中会很容易受到外界电磁波的干扰。

发明内容

本发明的目的是在保证X射线管散热良好的前提下获得清晰的图像，并且便携X射线实时成像检测仪还应当具有必要的环境适应性，如高温、低温以及电磁波，同时还要简化便携X射线实时成像检测仪结构，减小体积，减轻重量，降低成本，为此，我们发明了一种采用光学空间滤波器的便携X射线实时成像检测仪。

本发明之采用光学空间滤波器的便携X射线实时成像检测仪包括高压电源1、X射线管2、X射线像增强器3，其特征在于，见图3、图4所示，在X射线像增强器3荧光屏一侧依次设置光学傅里叶变换系统10和光学滤波板11，所述X射线像增强器3荧光屏、光学傅里叶变换系统10、光学滤波板11三者光学同轴；光学傅里叶变换系统10与X射线像增强器3相距1～2f，f为光学傅里叶变换系统10的焦距；光学滤波板11与光学傅里叶变换系统10相距f，光学滤波板11中心区域为涂黑阻光区；当在光学滤波板11后增设光学目镜12时，光学傅里叶变换系统10与X射线像增强器3相距2f，光学目镜12与光学傅里叶变换系统10相距2f+0.8F，F为光学目镜12的焦距。