[发明专利]一种用于测量诊断X射线机质量的剂量仪及其测量方法

权利要求书

1.一种用于测量诊断X射线机质量的剂量仪，其特征在于：包括半导体探测器阵列（1）、前置电流放大器（2）、通道切换模块（3）、可调增益放大器（4）、模数转换器（5）、测量触发电路（6）、单片机控制器（7）、电源电路（8）和蓝牙无线传输模块（9），其中

所述半导体探测器阵列（1）用于探测诊断X射线强度，半导体探测器阵列（1）上有八个通道，每一通道具有不同厚度的过滤片，半导体探测器阵列（1）将经过一定厚度的过滤片的射线强度转换成微弱的电流信号；

所述前置电流放大器（2）用于对微弱的电流信号进行放大，将所述半导体探测器阵列（1）输出的经过不同厚度过滤片后具有不同射线强度的信号转变成电压信号，所述前置电流放大器（2）输出具有八个通道的信号；

所述采用通道切换模块（3）将八个通道中适合量程的有用的通道的信号切换至所述可调增益放大器（4）；

所述单片机控制器（7）用于量程的设置、获取模数转换的数字信号、判断测量的起止及与外部设备的数据交换，即单片机控制器（7）根据通道切换模块（3）输出的信号大小，控制可调增益放大器（4）对输入信号进行放大处理；

所述模数转换器（5）将放大后的射线强度电压模拟信号转变成数字信号，提供给单片机控制器（7）处理；

所述测量触发电路（6）用于经过可调增益放大器（4）放大处理后的输出信号，当输出信号超过预设的测量阈值，则测量触发电路（6）认为有X射线曝光，输出测量起始信号给单片机控制器（7），当输出信号低于测量阈值，则输出测量停止信号至单片机控制器（7）；

电源电路（8）连接电源提供给前述各模块电路所需的直流电压；

蓝牙无线传输模块（9）用于单片机控制器（7）与计算机之间进行数据交换。

2.根据权利要求1所述的一种用于测量诊断X射线机质量的剂量仪，其特征在于：所述蓝牙无线传输模块（9）通过和USB蓝牙无线适配器（10）和笔记本电脑（11）进行蓝牙配对，实现测量控制数据的交换。

3.根据权利要求1所述的一种用于测量诊断X射线机质量的剂量仪，其特征在于：所述半导体探测器阵列（1）由射线衰减准直器（1-1）、过滤片（1-2）和半导体探测器（1-3）组成，所述半导体探测器（1-3）有八个，均是由经过避光处理后的Si-PIN二极管制成并封装在射线衰减准直器（1-1）内，所述过滤片（1-2）是由八个厚度不同的铜片或铝片组成，分别设置在八个半导体探测器（1-3）上。

4.根据权利要求3所述的一种用于测量诊断X射线机质量的剂量仪，其特征在于：所述半导体探测器（1-3）是型号为NTD34S的诊断X射线探测器，分为四组，分别测量22kV-30kV、30kV-39kV、50kV-90kV及90-150kV的管电压。

5.根据权利要求1所述的一种用于测量诊断X射线机质量的剂量仪，其特征在于：所述前置电流放大器（2）为低偏置电流及低失调电压的精密JFET输入低噪声放大器AD8626。

6.根据权利要求1所述的一种用于测量诊断X射线机质量的剂量仪，其特征在于：所述模数转换器（5）是由电压/频率转换器AD7741结合STM32单片机计数器构成。

7.根据权利要求1所述的一种用于测量诊断X射线机质量的剂量仪，其特征在于：所述单片机控制器（7）为STM32F103微控制器。

8.根据权利要求1所述的一种用于测量诊断X射线机质量的剂量仪，其特征在于：所述蓝牙无线传输模块（9）为Class 1的远程蓝牙模块BT1800。

9.一种测量诊断X射线机质量的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，将剂量仪放置在诊断X射线机的诊断床上，调整诊断X射线机为垂直投射状态，将光野覆盖半导体探测器阵列（1），半导体探测器阵列（1）的中心与光野的中心一致；调整诊断X射线机机头或剂量仪的位置，使球管中心与剂量仪之间的距离在40-60（50）cm；根据测量诊断X射线机的管电压范围及拍片或透视模式，单片机控制器（7）设置模数转换器（5），选取合适的半导体探测器通道，并设置可调增益放大器（4）的放大倍数；

步骤二，诊断X射线机曝光后，半导体探测器阵列（1）将经过不同厚度的过滤片后射线的强度转变成微弱的电流信号，电流的大小为nA级别；

步骤三，微弱的电流信号经过前置电流放大器（2），转换成电压信号，半导体探测器输出的电流大小在nA级别，经过前置电流放大器将电流转电压并放大，使输出的电压信号在mV级别；

步骤四，通道切换在八个通道中选取其中合适的两个通道信号输送至可调增益放大器进行电压信号放大；选取了放大后的幅度较小的一道信号送至测量触发电路（6），设置测量触发阈值中的射线起始阈值和射线停止阈值，当射线信号大于预设射线起始阈值时，测量触发电路（6）输出曝光开始信号至单片机控制器（7），单片机控制器（7）开始计时，并启动模数转换器（5），模数转换器（5）将两个通道的电压信号转换成频率信号送至单片机控制器（7）的计数器输入端口，单片机控制器（7）对频率信号进行脉冲计数，当诊断X射线机曝光结束，放大后的信号小于射线停止阈值，测量触发电路（6）输出曝光停止信号至单片机控制（7），单片机控制器（7）停止计时，并停止两个通道的脉冲计数，单片机控制器（7）通过脉冲总计数及测量时间，计算出两个通道的累计电压及测量时间内的平均电压，通过蓝牙无线传输模块（9）块将两个通道的测量数据传输至计算机终端；

步骤五，计算机终端通过USB蓝牙无线适配器与剂量仪主机进行通讯，接受射线测量过程中传输来的两个通道测量数据，确定诊断X射线的管电压、剂量、剂量率、曝光时间及半值层。