本發(fā)明涉及同步輻射X射線衍射實驗中同步輻射X射線對面探測器的準(zhǔn)直技術(shù)，尤其涉及一種同步輻射X射線對面探測器的準(zhǔn)直方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

同步輻射是由大型加速器產(chǎn)生、強度大大高于常規(guī)X光源的一種電磁輻射，同步輻射X光衍射技術(shù)可用來測試各種形態(tài)物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)。使用面探測器適用于有取向結(jié)構(gòu)的樣品，同時相對于點探測器可大大縮短測試時間。測試原理是：同步輻射入射X光打在樣品上，穿過樣品的直通光束被放置在探測器前面的擋塊擋住，反映樣品結(jié)構(gòu)信息的衍射信號則被探測器測得。

使用面探測器進行衍射實驗測試前,需得先進行入射X光對面探測器的準(zhǔn)直，即：用擋塊擋住直通光束以保護面探測器不受損傷，但擋塊又必須足夠小不能擋住來自樣品的有用的衍射信號，因此必須精確地調(diào)整擋塊的位置。另外實驗中根據(jù)樣品的不同結(jié)構(gòu)要求獲得不同角度范圍的衍射信號，往往要多次改變樣品到探測器的距離，而入射光在垂直面上不是水平的。所以必須同時調(diào)節(jié)擋塊的位置才能實現(xiàn)上述目標(biāo)。

調(diào)節(jié)光束擋塊位置的通常做法是：每次根據(jù)曝光后探測器得到的信號圖中顯示的擋塊陰影位置手動移動擋塊，這樣逐步多次操作使得擋塊的位置達(dá)到要求。但由于同步輻射高輻射性，每次操作都必須按照程序操作人員離開實驗棚屋，并關(guān)門后才能通光采集衍射數(shù)據(jù)。這樣的操作不但增加了實驗人員的工作量，而且也浪費了寶貴的用光機時。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一是提供一種同步輻射X射線對面探測器的快速準(zhǔn)直方法，該方法可用于同步輻射X射線衍射實驗中同步輻射X射線對面探測器的準(zhǔn)直，準(zhǔn)直效果快速準(zhǔn)確。

根據(jù)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出了一種同步輻射X射線對面探測器的快速準(zhǔn)直方法，其用于同步輻射X射線衍射實驗中同步輻射X射線對面探測器的準(zhǔn)直，所述實驗中同步輻射X射線入射的樣品與面探測器之間設(shè)有一可移動的擋塊，該擋塊的可移動方向始終包括指向所述直通光束的路徑的方向，其中，所述方法包括以下步驟：

(1)在所述面探測器與擋塊之間的所述同步輻射X射線的直通光束的路徑上插入一光靶，所述直通光束在所述光靶上形成可見光斑；

(2)移動所述擋塊，同時判斷所述可見光斑是否消失，是則停止移動所述擋塊并進入步驟(3)，否則繼續(xù)移動所述擋塊；

(3)在所述面探測器與擋塊之間的所述同步輻射X射線的直通光束的路徑上移除所述光靶。

本發(fā)明所述的快速準(zhǔn)直方法中，所述可見光斑的可見是相對于步驟(2)中判斷所述可見光斑是否消失的主體而言的。通常所述判斷主體為人，相應(yīng)地所述可見光斑為人的肉眼直接/間接可見。當(dāng)然，所述判斷主體也可以為機器，相應(yīng)地所述可見光斑則為機器直接/間接可見。

本發(fā)明所述的快速準(zhǔn)直方法的原理是通過光靶捕捉直通光束以形成可見光斑，再通過移動擋塊至可見光斑消失，此時擋塊正好處于直通光束的路徑上將直通光束擋住，再移除光靶即可進行后續(xù)實驗，從而快速準(zhǔn)確地實現(xiàn)了準(zhǔn)直。當(dāng)所述判斷主體為人即實驗人員時，通常實驗人員可以通過設(shè)置在實驗棚屋外面的控制設(shè)備對所述光靶的插入/移除以及擋塊的移動進行控制，當(dāng)所述判斷主體為機器時，可以不需要實驗人員的參與，因此與現(xiàn)有技術(shù)中的手動移動擋塊并且每次操作要進出實驗棚屋相比，使得準(zhǔn)直過程更加快速，大大減少了實驗人員的工作量，同時也節(jié)約了寶貴的用光機時。

進一步地，本發(fā)明所述的快速準(zhǔn)直方法中，通過一攝像頭采集所述可見光斑區(qū)域的圖像信號，基于該圖像信號判斷所述可見光斑是否消失。

上述方案中，當(dāng)所述判斷主體為人即實驗人員時，實驗人員可以通過肉眼直接/間接觀察所述圖像信號，以判斷所述可見光斑是否消失；當(dāng)所述判斷主體為機器時，機器可以在不需要實驗人員參與的情況下用人工智能等方法基于所述圖像信號判斷所述可見光斑是否消失。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述的快速準(zhǔn)直方法中，所述光靶為熒光靶。

上述方案中，熒光靶將直通光束轉(zhuǎn)換為可見光斑的效果較好。

進一步地，本發(fā)明所述或上述的快速準(zhǔn)直方法中，所述光靶的插入和移除以及所述擋塊的移動由一控制系統(tǒng)控制，該控制系統(tǒng)包括用于驅(qū)動所述光靶的插入和移除以及所述擋塊的移動的執(zhí)行機構(gòu)，以及向所述執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制指令的控制設(shè)備，所述執(zhí)行機構(gòu)與所述控制設(shè)備之間信號連接。

上述方案中，所述控制設(shè)備可以是計算機，其通過運行軟件實現(xiàn)上述相應(yīng)的功能。當(dāng)所述判斷主體為人即實驗人員時，所述軟件提供實驗人員下達(dá)所述控制指令的接口。

本發(fā)明的另一目的是提供一種同步輻射X射線對面探測器的快速準(zhǔn)直系統(tǒng)，該系統(tǒng)可用于同步輻射X射線衍射實驗中同步輻射X射線對面探測器的準(zhǔn)直，準(zhǔn)直效果快速準(zhǔn)確。

根據(jù)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出了一種同步輻射X射線對面探測器的快速準(zhǔn)直系統(tǒng)，其用于同步輻射X射線衍射實驗中同步輻射X射線對面探測器的準(zhǔn)直，所述實驗中同步輻射X射線入射的樣品與面探測器之間設(shè)有一可移動的擋塊，該擋塊的可移動方向始終包括指向所述直通光束的路徑的方向，其中，所述系統(tǒng)包括：

光靶，其被配置為可在所述面探測器與擋塊之間的所述同步輻射X射線的直通光束的路徑上插入和移除，并且所述直通光束可在所述光靶上形成可見光斑；

控制系統(tǒng)，其被配置為控制所述光靶的插入和移除以及所述擋塊的移動，該控制系統(tǒng)包括用于驅(qū)動所述光靶的插入和移除以及所述擋塊的移動的執(zhí)行機構(gòu)，以及向所述執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制指令的控制設(shè)備，所述執(zhí)行機構(gòu)與所述控制設(shè)備之間信號連接。

本發(fā)明所述的快速準(zhǔn)直系統(tǒng)通過以下步驟實現(xiàn)準(zhǔn)直：(1)通過控制系統(tǒng)在所述面探測器與擋塊之間的所述同步輻射X射線的直通光束的路徑上插入所述光靶，所述直通光束在所述光靶上形成可見光斑；(2)通過控制系統(tǒng)移動所述擋塊，同時判斷所述可見光斑是否消失，是則停止移動所述擋塊并進入步驟(3)，否則繼續(xù)移動所述擋塊；(3)通過控制系統(tǒng)在所述面探測器與擋塊之間的所述同步輻射X射線的直通光束的路徑上移除所述光靶。相關(guān)原理前已描述，在此不再贅述。

進一步地，本發(fā)明所述的快速準(zhǔn)直系統(tǒng)中，還包括與所述控制設(shè)備信號連接的攝像頭，其采集所述可見光斑區(qū)域的圖像信號并將該圖像信號傳輸給所述控制設(shè)備。

優(yōu)選地，本發(fā)明所述的快速準(zhǔn)直系統(tǒng)中，所述光靶為熒光靶。

進一步地，本發(fā)明所述或上述的快速準(zhǔn)直系統(tǒng)中，所述執(zhí)行機構(gòu)包括用于驅(qū)動所述擋塊的移動的相互垂直且滑動連接的第一驅(qū)動機構(gòu)和第二驅(qū)動機構(gòu)，以及用于驅(qū)動所述光靶的插入和移除的第三驅(qū)動機構(gòu)。

上述方案中，所述第一驅(qū)動機構(gòu)和第二驅(qū)動機構(gòu)相互垂直且滑動連接時所在的平面若設(shè)置為和所述直通光束的路徑相交(通常是垂直相交)則可以保證擋塊的可移動方向始終包括指向所述直通光束的路徑的方向。

更進一步地，上述快速準(zhǔn)直系統(tǒng)中，所述第一驅(qū)動機構(gòu)、第二驅(qū)動機構(gòu)以及第三驅(qū)動機構(gòu)中的至少其中之一包括螺桿、步進馬達(dá)和滑塊，其中所述步進馬達(dá)驅(qū)動所述螺桿轉(zhuǎn)動，所述螺桿通過與滑塊的螺紋連接驅(qū)動所述滑塊滑動。

上述方案中，當(dāng)滑塊被設(shè)置為不可轉(zhuǎn)動時，螺桿旋轉(zhuǎn)時滑塊在螺桿的軸向方向上移動。

進一步地，本發(fā)明所述或上述的快速準(zhǔn)直系統(tǒng)中，所述控制設(shè)備為計算機。

本發(fā)明所述的同步輻射X射線對面探測器的快速準(zhǔn)直方法具有以下優(yōu)點和有益效果：

(1)準(zhǔn)直過程更加快速，準(zhǔn)直效果準(zhǔn)確。

(2)大大減少了實驗人員的工作量，同時也節(jié)約了寶貴的用光機時。

相應(yīng)地，本發(fā)明所述的同步輻射X射線對面探測器的快速準(zhǔn)直系統(tǒng)同樣具有上述優(yōu)點和有益效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的同步輻射X射線對面探測器的快速準(zhǔn)直方法在一種實施方式下的流程示意圖。

圖2為本發(fā)明所述的同步輻射X射線對面探測器的快速準(zhǔn)直系統(tǒng)在一種實施方式下的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2中的具體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合說明書附圖和具體的實施例對本發(fā)明所述的同步輻射X射線對面探測器的快速準(zhǔn)直方法和系統(tǒng)做進一步的詳細(xì)說明。

圖1示意了本發(fā)明所述的同步輻射X射線對面探測器的快速準(zhǔn)直方法在一種實施方式下的流程。

如圖1所示，該實施方式下的同步輻射X射線對面探測器的快速準(zhǔn)直方法，其用于同步輻射X射線衍射實驗中同步輻射X射線對面探測器的準(zhǔn)直，該實驗中同步輻射X射線入射的樣品與面探測器之間設(shè)有一可移動的擋塊，該擋塊的可移動方向始終包括指向直通光束的路徑的方向，上述快速準(zhǔn)直方法包括以下步驟：

步驟110：在面探測器與擋塊之間的同步輻射X射線的直通光束的路徑上插入一熒光靶，直通光束在熒光靶上形成可見光斑；

步驟120：移動擋塊，同時通過一攝像頭采集可見光斑區(qū)域的圖像信號，基于該圖像信號判斷可見光斑是否消失，是則停止移動擋塊并進入步驟130，否則繼續(xù)移動擋塊；

步驟130：在面探測器與擋塊之間的同步輻射X射線的直通光束的路徑上移除熒光靶。

上述實施方式中，熒光靶的插入和移除以及擋塊的移動由一控制系統(tǒng)控制，該控制系統(tǒng)包括用于驅(qū)動熒光靶的插入和移除以及擋塊的移動的執(zhí)行機構(gòu)，以及向該執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制指令的控制設(shè)備，執(zhí)行機構(gòu)與控制設(shè)備之間信號連接。

圖2示意了本發(fā)明所述的同步輻射X射線對面探測器的快速準(zhǔn)直系統(tǒng)在一種實施方式下的結(jié)構(gòu)，圖3示意了圖2中的具體結(jié)構(gòu)。

如圖2和圖3所示，該實施方式下的同步輻射X射線對面探測器的快速準(zhǔn)直系統(tǒng)，其用于同步輻射X射線衍射實驗中同步輻射X射線A對面探測器5的準(zhǔn)直，該實驗中同步輻射X射線A入射的樣品12與面探測器5之間設(shè)有一可移動的擋塊1，該擋塊1為與連桿11相連的圓形金屬片，其可移動方向始終包括指向直通光束的路徑B的方向，其中，上述快速準(zhǔn)直系統(tǒng)包括：

熒光靶2，其可在面探測器5與擋塊1之間的同步輻射X射線A的直通光束的路徑B上插入和移除，并且直通光束可在熒光靶2上形成可見光斑。

控制系統(tǒng)，其控制熒光靶2的插入和移除以及擋塊1的移動，該控制系統(tǒng)包括用于驅(qū)動熒光靶2的插入和移除以及擋塊1的移動的執(zhí)行機構(gòu)，以及向執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制指令的作為控制設(shè)備的計算機4，該計算機4設(shè)置在實驗棚屋14的外面，執(zhí)行機構(gòu)與計算機4之間信號連接。上述執(zhí)行機構(gòu)包括用于驅(qū)動擋塊1的移動的相互垂直且滑動連接的第一驅(qū)動機構(gòu)和第二驅(qū)動機構(gòu)，以及用于驅(qū)動熒光靶2的插入和移除的第三驅(qū)動機構(gòu)。其中，第一驅(qū)動機構(gòu)包括螺桿91、步進馬達(dá)9和滑塊8，第二驅(qū)動機構(gòu)包括螺桿71、步進馬達(dá)7和滑塊6，該滑塊6與連桿11相連，并且與滑塊8相互滑動連接，第三驅(qū)動機構(gòu)包括螺桿101、步進馬達(dá)10和滑塊102，熒光靶2設(shè)于滑塊102上，其中步進馬達(dá)驅(qū)動螺桿轉(zhuǎn)動，螺桿通過與滑塊的螺紋連接驅(qū)動滑塊滑動。步進馬達(dá)9、面探測器5固定在平臺13上，螺桿101可轉(zhuǎn)動地固定在平臺13上?；瑝K8的運動方向為水平方向C，滑塊6和滑塊102的運動方向為豎直方向D。

攝像頭3，其與計算機4信號連接，采集可見光斑區(qū)域的圖像信號并將該圖像信號傳輸給計算機4。攝像頭3固定在平臺13上。

請繼續(xù)參考圖2和圖3，上述實施方式的工作過程包括步驟：(1)實驗人員通過計算機4控制執(zhí)行機構(gòu)在面探測器5與擋塊1之間的同步輻射X射線A的直通光束的路徑B上豎直向下插入熒光靶2，直通光束在熒光靶2上形成可見光斑，攝像頭3采集可見光斑區(qū)域的圖像信號并將該圖像信號傳輸給計算機4。(2)實驗人員通過計算機4控制執(zhí)行機構(gòu)移動擋塊1，同時觀察可見光斑區(qū)域的圖像信號并判斷可見光斑是否消失，是則停止移動擋塊1并進入步驟(3)，否則繼續(xù)移動擋塊1。(3)實驗人員通過計算機4控制執(zhí)行機構(gòu)在面探測器5與擋塊1之間的同步輻射X射線A的直通光束的路徑B上豎直向上移除熒光靶2，之后即可進行后續(xù)的樣品衍射實驗。

要注意的是，以上列舉的僅為本發(fā)明的具體實施例，顯然本發(fā)明不限于以上實施例，隨之有著許多的類似變化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員如果從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。