[发明专利]一种X射线光栅干涉仪能谱特性测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种X射线光栅干涉仪能谱特性测量装置及测量方法，涉及核辐射探测技术领域，包括屏蔽套筒，屏蔽套筒内部安装有能谱探头，屏蔽套筒的端部安装有无损滤光片，无损滤光片上开设有小孔；屏蔽套筒安装在定位调节机构上；X射线光栅干涉仪拥有分析光栅和X射线面探测器，且具备扫描获取静态步进曲线的能力。具有检测精度高、制作成本低、且操作十分便捷的有点，能够测量各类X射线光栅干涉仪的能谱特性，测量的能段高，能够满足目前科研和工程上的需求。相较于现有的基于光子技术探测器的方法，大幅降低了使用的成本；通过特殊设计的无损滤光片，约束能谱探头的实际灵敏区域，降低了因角度错位等因素导致的能谱特性数据的劣化。

技术领域

本发明涉及核辐射探测技术领域，具体涉及一种X射线光栅干涉仪能谱特性测量装置及测量方法。

背景技术

在X射线光栅干涉成像技术的研究和应用中，能谱特性是一项十分重要的性能指标。一方面，使用X射线光栅干涉成像技术获得的多种衬度信息，特别是相位衬度信息和暗场衬度信息，具有独特的能谱性质。它们的能谱性质不仅和传统X射线成像一样，与光源出射能谱、探测器能谱响应特征有关，而且与X射线光栅干涉仪的能谱特性直接相关。另一方面，对于特定几何、结构和光栅组件的X射线光栅干涉仪而言，其能谱特性是相对稳定的，因而在与基于能谱的X射线成像、双能点/多能点成像等新技术结合的时候，X射线光栅干涉仪的能谱特性对于整个系统的设计、优化，乃至于后端的数据解算，都具有基础性的意义。

X射线光栅干涉仪能谱特性的实验/工程获取目前主要有两种方式。一种是使用以同步辐射为代表的单色/准单色光源来作为基准，测试干涉仪的可见度。另一种方式是使用光子计数探测器，通过能谱差分的方式，来获取步进曲线可见度关于X射线能量的函数，即能谱特性。

使用以同步辐射为代表的单色/准单色光源来作为基准，测试干涉仪的可见度的方式可以具有很高的精度，但代价非常高，不能普及应用到每一台成像系统，而且测试的能段偏低，不能满足应用需求。光子计数探测器相较普通平板探测器更加昂贵，用于能谱测量时，由于探测单元之间的串扰和探测单元本身的非一致性，存在精度低、效率差、可重复性差等短板，对能谱特性测量结果产生了极难修正的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是目前的X射线光栅干涉仪能谱特性测试方式存在测试的能段偏低、成本高或精度低、效率差、可重复性差、难修正等的问题，目的在于提供一种X射线光栅干涉仪能谱特性测量装置及测量方法，实现X射线光栅干涉仪能谱特性的宽能段、低成本、高精度、可重复、易修正的测量。

本发明通过下述技术方案实现：

一种X射线光栅干涉仪能谱特性测量装置，包括屏蔽套筒，所述屏蔽套筒内部安装有能谱探头，所述屏蔽套筒的端部安装有无损滤光片，所述无损滤光片上开设有小孔；所述屏蔽套筒安装在定位调节机构上；所述X射线光栅干涉仪拥有分析光栅和X射线面探测器，且具备扫描获取静态步进曲线的能力。

能谱探头负责获取入射X射线的能谱分布，不要求其具有面阵成像的能力。能谱探头与测试的能谱特性范围需要匹配，受到实验或者测试空间布置的约束。

无损滤光片负责对X射线进行限束准直，减小实际入射到能谱探头上的X射线光斑尺寸，进而提高能谱特性测量的准确性和信噪比。无损滤光片不改变X射线能谱分布，通过在滤光片上打小孔的方式来制作。本方法中，小孔只打一个，以在有限透光面积、较大的无损滤光片厚度情况下，增加单孔尺寸，降低小孔深宽比，从而降低测试对准难度。无损滤光片的厚度需要适中。厚度过小，非小孔区域的阻挡能力不足，能谱测试结果有畸变；厚度过大，会导致小孔的深度比过大，这样会提高测试对准的操作难度。

屏蔽套筒负责阻挡经由散射等途径入射到能谱探头灵敏区域和前端电子学部件的电离辐射，降低测试噪声。如果X射线光栅干涉仪处在较为开阔的地带，散射不显著的情况下，也可以不使用屏蔽套筒。

定位调节机构负责能谱特性测量装置移入和移出光路的切换，以及调整无损滤光片小孔，使其对准X射线入射方向。