專利名稱：數(shù)字成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及射線無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及可應(yīng)用于加速器強(qiáng)輻射場(chǎng)下的一體化數(shù)字成像裝置。
背景技術(shù)：
在檢測(cè)體積較大或由原子序數(shù)較大的材料組成的工件的數(shù)字成像裝置中，常常要使用加速器輻射源。當(dāng)使用加速器輻射源，特別是加速器能量較高時(shí)，數(shù)字成像裝置中的X 射線圖像轉(zhuǎn)換器件往往處在強(qiáng)輻射的環(huán)境中。由于射線無(wú)損檢測(cè)中常用的X射線圖像轉(zhuǎn)換器件大多數(shù)對(duì)輻射敏感，因此在強(qiáng)輻射場(chǎng)下工作時(shí)，X射線圖像轉(zhuǎn)換器件內(nèi)部的電子元器件容易產(chǎn)生輻照損傷，這會(huì)迅速降低X射線圖像轉(zhuǎn)換器件的性能指標(biāo)并明顯縮短工作壽命。目前常見(jiàn)的用于強(qiáng)輻射場(chǎng)的X射線圖像轉(zhuǎn)換系統(tǒng)使用閃爍屏一反光鏡一圖像增強(qiáng)器的組合，將光路布置成L形即來(lái)自閃爍屏上的圖像的光線經(jīng)過(guò)與光路成45°的平面鏡，反射后射入與閃爍屏成90°的光學(xué)透鏡，聚焦到圖像增強(qiáng)器的光陰極上。這樣就可以避免對(duì)輻射敏感的圖像增強(qiáng)器遭受射線源的直接照射而損傷。但是上述結(jié)構(gòu)主要有下列缺點(diǎn)I.圖像增強(qiáng)器的固有噪聲水平較高，圖像質(zhì)量不理想。2.圖像增強(qiáng)器尺寸較大，難以設(shè)計(jì)輕便且緊湊的輻射防護(hù)結(jié)構(gòu)。3.由于第2項(xiàng)缺點(diǎn)，使得難以設(shè)計(jì)一體化結(jié)構(gòu)。這不僅使用上不便利，而且在工作過(guò)程中光路因調(diào)整或部件的搬動(dòng)而難以保證必要的精度，最終影響系統(tǒng)的成像質(zhì)量。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)，選用科研級(jí)CCD攝像機(jī)，采用一整套避免射線圖像轉(zhuǎn)換器件受到強(qiáng)輻射的措施，設(shè)計(jì)了一體化的結(jié)構(gòu)以保證成像光路的穩(wěn)定性，提出了一種可應(yīng)用于加速器強(qiáng)輻射場(chǎng)下的一體化數(shù)字成像裝置。作為本實(shí)用新型的實(shí)施例，提出了一種由射線發(fā)生器、成像屏、光學(xué)傳輸系統(tǒng)和圖像接收器組成的數(shù)字成像裝置，其中圖像接收器是CCD攝像機(jī)，與所述成像屏、光學(xué)傳輸系統(tǒng)和CXD攝像機(jī)形成一體化結(jié)構(gòu)。所述光學(xué)傳輸系統(tǒng)可以是類似潛望鏡的雙反射鏡系統(tǒng)或者是光纖傳輸系統(tǒng)，形成將CCD攝像機(jī)與成像屏分開(kāi)的光學(xué)耦合系統(tǒng)。本例中采用了雙反射鏡的形式。所述射線發(fā)生器可以是探傷用直線加速器。在CCD攝像機(jī)前方可以安裝有由重材料加工成的屏蔽層， 其中重材料是指諸如重金屬的高比重材料，例如鉛；C⑶攝像機(jī)可以被安放在屏蔽室中。數(shù)字成像裝置還可包括結(jié)構(gòu)框架，數(shù)字成像裝置的全部光學(xué)部件可以被集成在所述結(jié)構(gòu)框架上從而形成一體化結(jié)構(gòu)。所述一體化結(jié)構(gòu)可以被置于不透光的機(jī)箱中。CXD攝像機(jī)可以是科研級(jí)CXD攝像機(jī)。由此形成所述的數(shù)字成像裝置可應(yīng)用于加速器強(qiáng)輻射場(chǎng)下。該結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)描述如下I.數(shù)字成像裝置包括將X射線圖像轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光圖像的閃爍屏、光學(xué)耦合系統(tǒng)和工作于低溫下的科研級(jí)CCD攝像機(jī)。這種攝像機(jī)的固有統(tǒng)計(jì)漲落引起的噪聲水平低于圖像增強(qiáng)器，有可能得到質(zhì)量更優(yōu)的圖像。2.通過(guò)光學(xué)耦合系統(tǒng)將對(duì)于輻射敏感的科研級(jí)CXD攝像機(jī)與閃爍屏分開(kāi)，從而避免對(duì)輻射敏感的攝像機(jī)直接暴露在加速器強(qiáng)輻射照射之下。3.光學(xué)耦合系統(tǒng)可由比較耐受照射的反射鏡或光纖組成。在使用反光鏡的情況下，選用類似潛望鏡的二次反射鏡結(jié)構(gòu)比單次反射的L形結(jié)構(gòu)更易于屏蔽直射射線。4.將對(duì)于輻射敏感的攝像機(jī)安裝在用重材料加工成的屏蔽室中，使得攝像機(jī)所在位置的輻射強(qiáng)度降低到可以耐受的水平以下，保證攝像機(jī)長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。5.從閃爍屏到攝像機(jī)的全部光學(xué)部件被置于不透光的機(jī)箱中，對(duì)機(jī)箱內(nèi)壁做防反射處理，以減少雜散光對(duì)于有用信號(hào)的干擾。6.將全部光學(xué)部件集成為一體化結(jié)構(gòu)，可以保證它們之間的相對(duì)位置不致因?yàn)檎{(diào)整或搬動(dòng)而改變。

參看說(shuō)明書附圖。附圖I為可應(yīng)用于加速器強(qiáng)輻射場(chǎng)下的一體化數(shù)字成像裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。附圖2為該一體化數(shù)字成像裝置的三維示意圖。附圖標(biāo)記列表I :數(shù)字成像裝置2 :結(jié)構(gòu)框架3 :基準(zhǔn)平臺(tái)4 :擋板5 :鉛防護(hù)套6 :攝像機(jī)7 :鏡頭8 :大反射鏡9:成像屏(閃爍屏)10a、10b:光闌11 :小反射鏡12 :主束鉛屏蔽。
具體實(shí)施方式
圖I示出了可應(yīng)用于加速器強(qiáng)輻射場(chǎng)下的一體化數(shù)字成像裝置I的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖，圖2示出了該數(shù)字成像裝置I的三維示意圖。具體而言，數(shù)字成像裝置I可包括射線發(fā)生器(未示出)、成像屏(閃爍屏)9、光學(xué)傳輸系統(tǒng)和圖像接收器，其中該圖像接收器可以是CCD攝像機(jī)6。所述成像屏9、光學(xué)傳輸系統(tǒng)和CXD攝像機(jī)6可以形成一體化結(jié)構(gòu)。數(shù)字成像裝置I還可包括結(jié)構(gòu)框架2、基準(zhǔn)平臺(tái)3、擋板4、鉛防護(hù)套或屏蔽室5和主束鉛屏蔽12，其中基準(zhǔn)平臺(tái)3和擋板4位于結(jié)構(gòu)框架2上。光學(xué)傳輸系統(tǒng)包括至少兩個(gè)反射鏡以及光闌10a、10b。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，光學(xué)傳輸系統(tǒng)包括一個(gè)大反射鏡8和一個(gè)小反射鏡11。來(lái)自成像屏9的光束或射線經(jīng)過(guò)大反射鏡8和小反射鏡11的二次反射而被射入CCD攝像機(jī)6的鏡頭7中，使得來(lái)自射線發(fā)生器(加速器)的射線不會(huì)直接照射對(duì)輻射敏感的攝像機(jī)6。這樣，兩個(gè)反射鏡8、11構(gòu)成將CXD攝像機(jī)6與成像屏9分開(kāi)的光學(xué)耦合系統(tǒng)。作為替代方案，該光學(xué)耦合系統(tǒng)也可以是光纖傳輸系統(tǒng)。在攝像機(jī)6前方根據(jù)屏蔽計(jì)算來(lái)安置具有合理厚度和面積的主束鉛屏蔽12，從而防止加速器發(fā)出的直射射線引起攝像機(jī)6輻照損傷。鉛防護(hù)套5可置于CXD攝像機(jī)6的周圍以進(jìn)一步降低次級(jí)散射線對(duì)CCD攝像機(jī)6的影響。應(yīng)當(dāng)理解，所述主束鉛屏蔽12和鉛防護(hù)套5也可以相應(yīng)地替換為由其它重材料加工成的屏蔽和防護(hù)套。優(yōu)選地，數(shù)字成像裝置I的全部光學(xué)部件可以被集成在結(jié)構(gòu)框架2上從而形成一體化結(jié)構(gòu)。例如，可以將成像屏9、光學(xué)傳輸系統(tǒng)和CCD攝像機(jī)6 —體形成于結(jié)構(gòu)框架2的基準(zhǔn)平臺(tái)3上。這樣形成的整體式構(gòu)造可以保證各部件之間的相對(duì)位置不致因?yàn)檎{(diào)整或搬動(dòng)而改變。所述一體化結(jié)構(gòu)可以被置于不透光的機(jī)箱中。應(yīng)當(dāng)理解，光學(xué)傳輸系統(tǒng)和CCD 攝像機(jī)6在結(jié)構(gòu)框架2上的位置不限于如圖所示的位置，它們的位置可以根據(jù)具體應(yīng)用來(lái)確定，只要保證光學(xué)傳輸系統(tǒng)使得來(lái)自射線發(fā)生器的射線不直接照射CCD攝像機(jī)6即可。優(yōu)選地，從成像屏9到CXD攝像機(jī)6的全部光學(xué)部件可以被置于不透光的機(jī)箱中， 對(duì)機(jī)箱內(nèi)壁做防反射處理，以減少雜散光對(duì)于有用信號(hào)的干擾。優(yōu)選地，所使用的射線發(fā)生器是探傷用直線加速器，所述CCD攝像機(jī)可以是科研級(jí)CXD攝像機(jī)。上述構(gòu)造的數(shù)字成像裝置I能夠很好地應(yīng)用于加速器強(qiáng)輻射場(chǎng)。本實(shí)施方案中結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)描述如下I.成像裝置前方閃爍屏(成像屏)上的圖像經(jīng)類似潛望鏡的二次反射鏡反射到安裝在科研級(jí)CXD攝像機(jī)前的光學(xué)透鏡，CXD攝像機(jī)中的成像元件工作于低溫下，以降低統(tǒng)計(jì)噪聲。2.類似潛望鏡的二次反射鏡也可用比較耐受照射的光纖系統(tǒng)替代。3.除在攝像機(jī)前方安置有合理厚度和面積的鉛屏蔽材料以外，攝像機(jī)四周還要設(shè)計(jì)由重材料加工成的鉛屏蔽，進(jìn)一步減少直射線的照射，同時(shí)防止散射線對(duì)攝像機(jī)的照射。攝像機(jī)所在位置的輻射強(qiáng)度降低到可以耐受的水平以下，保證攝像機(jī)長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。4.將全部光學(xué)部件固定在公共的符合光學(xué)要求的牢固平臺(tái)上，集成為一體化結(jié)構(gòu)，從而保證它們之間的相對(duì)位置不致因?yàn)檎{(diào)整或搬動(dòng)而改變。5.從閃爍屏到攝像機(jī)的全部光學(xué)部件置于不透光的機(jī)箱中，對(duì)機(jī)箱內(nèi)壁做防反射處理，以減少雜散光對(duì)于有用信號(hào)的干擾。應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，可以對(duì)本實(shí)用新型作出各種改進(jìn)或變型。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字成像裝置，包括射線發(fā)生器、成像屏、光學(xué)傳輸系統(tǒng)和圖像接收器，其特征在于該圖像接收器是CCD攝像機(jī)，并且所述成像屏、光學(xué)傳輸系統(tǒng)和CCD攝像機(jī)形成一體化結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字成像裝置，其特征在于光學(xué)傳輸系統(tǒng)采用雙反射鏡的形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字成像裝置，其特征在于光學(xué)傳輸系統(tǒng)包括將CCD攝像機(jī)與成像屏分開(kāi)的光學(xué)耦合系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字成像裝置，其特征在于光學(xué)耦合系統(tǒng)是類似潛望鏡的雙反射鏡系統(tǒng)或者是光纖傳輸系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字成像裝置，其特征在于所述射線發(fā)生器是探傷用直線加速器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字成像裝置，其特征在于在CCD攝像機(jī)前方安裝有由重材料加工成的屏蔽層。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字成像裝置，其特征在于CCD攝像機(jī)被安放在屏蔽室中。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字成像裝置，其特征在于數(shù)字成像裝置還包括結(jié)構(gòu)框架， 數(shù)字成像裝置的全部光學(xué)部件被集成在所述結(jié)構(gòu)框架上從而形成所述一體化結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)字成像裝置，其特征在于所述一體化結(jié)構(gòu)被置于不透光的機(jī)箱中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的數(shù)字成像裝置，其特征在于所述CCD攝像機(jī)是科研級(jí)CCD攝像機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及數(shù)字成像裝置，該數(shù)字成像裝置包括射線發(fā)生器、成像屏、光學(xué)傳輸系統(tǒng)和圖像接收器，其中該圖像接收器是CCD攝像機(jī)，并且所述成像屏、光學(xué)傳輸系統(tǒng)和CCD攝像機(jī)形成一體化結(jié)構(gòu)。由此形成所述的數(shù)字成像裝置可應(yīng)用于加速器強(qiáng)輻射場(chǎng)下，能夠避免對(duì)輻射敏感的CCD攝像機(jī)直接暴露于加速器強(qiáng)輻射照射，從而獲得高質(zhì)量的圖像。此外，數(shù)字成像裝置的全部光學(xué)部件集成為一體化結(jié)構(gòu)，可以保證它們之間的相對(duì)位置不致因?yàn)檎{(diào)整或搬動(dòng)而改變。
文檔編號(hào)G01N23/20GK202351190SQ201120237419
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月7日
發(fā)明者葉青, 王 義, 王甲緒, 肖永順, 謝瑛 申請(qǐng)人:北京固鴻科技有限公司, 清華大學(xué)