[发明专利]一种X射线快门控制系统及方法、控制装置和应用

说明书

本发明属于X射线激发技术领域，公开了一种X射线快门控制系统及方法、控制装置和应用，初始化模块用于自动完成控制器和X射线源的连接操作，设定X射线源的电压、电流和输出频率；频率自动转换模块用于自动将频率转换为有孔转盘转速；驱动信息处理模块用于调用DLL库中运动函数，向控制器发送控制指令，控制器根据控制指令发出驱动信号给驱动器，驱动器驱动电机旋转，该模块同时控制X射线源的状态，联合电机带动的有孔转盘形成指定频率下的X射线周期性输出信号。本发明可实现高功率、稳定、频率可调、长时曝光的X射线周期信号输出；且具有成本低、结构简单、灵活可扩展的优势，用于X线激发光遗传学或X线激发光学成像。

技术领域

本发明属于X射线激发技术领域，尤其涉及一种X射线快门控制系统及方法、控制装置和应用。

背景技术

目前，最接近的现有技术：近几年由于纳米发光材料的快速发展，借助于可被X射线激发的纳米发光材料，X线激发荧光成像、X线激发光遗传学等成为新的研究热点和潜在应用方向。由于X射线的高准直、高穿透性，可以克服激发光穿透有限和光散射的影响，对生物深部组织区域进行激发，有利于深部组织的X线激发荧光分子成像或X线激发光遗传学研究。当X射线为周期性发射时，进行特定模式下的荧光成像或光遗传学研究是一个重要方向。例如在光遗传学研究中，通常要改变激发源的光照频率、脉冲宽度、光照强度等，进而探索不同光照模式下的神经功能。

在传统临床或工业领域成像需求的驱使下，现有的X射线源主要分为四种，一种为连续式X射线源，该种类型的源输出为连续X射线，曝光时间长，使用范围最广，但是，无法输出频率可调光强，难以完成特定模式下的X线激发应用需求。第二种为摄影用X射线源，可发射脉冲X射线，但是由于存在射线上升和下降沿，导致光强不稳定，实际使用中通常采用单次曝光，较少使用周期性曝光功能。某些X射线源可兼顾以上两种功能。第三种为脉冲X射线源，具有脉冲发射功能，但是往往频率、脉宽等固定，调节不灵活，同时曝光时间较短，难以满足现实需要。第四种为新型碳纳米管X射线源，虽然可实现较高和可调频率的射线发射，但是目前功率较小，且信号占空比较小，光强较弱，目前应用还面临较大挑战。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有的连续式X射线源输出为连续X射线，无法输出频率可调光强。

(2)现有摄影用X射线源光强不稳定，实际使用中通常采用单次曝光，较少使用周期性曝光功能。

(3)具有脉冲发射功能的脉冲X射线源往往频率、脉宽等调节不灵活，同时曝光时间较短，难以满足现实需要。

(4)现有新型碳纳米管X射线源可实现较高和可调频率发射，但是目前功率较小，且信号占空比较小，光强较弱，目前应用还面临较大挑战。

解决上述技术问题的难度：现有的X射线源无法同时满足高功率、稳定、频率可调、长时曝光的X射线周期信号输出。传统的连续式X射线源或摄影用X射线源由于固有的射线上升沿和下降沿的存在，导致发射时间窗内的X射线难以做到光强一致，不稳定；而市面上仅有的几款脉冲X射线源曝光时间仅几分钟，时间短且可选择性较少；碳纳米管X射线源在发射电流很高时容易打火，目前技术难以实现较高功率。可见，克服现有技术壁垒，开发可满足以上要求的新型X射线源存在较大瓶颈。

解决上述技术问题的意义：周期性X射线是深部组织X线激发荧光分子成像或X线激发光遗传学研究领域面临的一个难题。在实际研究中，需要周期性X射线的参数调节灵活且性能好，包括X射线的功率要高、频率可调、光强稳定且可长时曝光，以满足不同光照模式下的研究需求，为特定X线激发模式的定制及探索相关的神经科学、肿瘤学、代谢功能等奠定基础。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种X射线快门控制系统及方法、控制装置和应用。

本发明是这样实现的，一种X射线快门控制系统，所述X射线快门控制系统包括：