一种用于X射线安检装置的双能量线阵探测器制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于X射线安检装置的双能量线阵探测器，包括多个通道板和一个通讯板；通道板设置有双能光电二极管阵列、信号调理模块、多路开关、AD转换模块和ARM处理器；双能光电二极管阵列包括高能光电二极管阵列和低能光电二极管阵列，高能光电二极管阵列和低能光电二极管阵列之间设置有铜滤波片；通讯板设置有FPGA，FPGA通过通讯总线与ARM处理器相连。本发明专利技术的双能量线阵探测器有较低的制造成本，提高了探测器抗干扰能力，抗潮湿环境的能力和探测灵敏度。同时，模块化的设计可根据探测需要方便的改变探测器的扫描宽度和扫描速度，可实现即插即用的功能。

【技术实现步骤摘要】
—种用于X射线安检装置的双能量线阵探测器
本专利技术属于安检设备
，具体是一种用于X射线安检装置的双能量线阵探测器。
技术介绍
目前，X射线探测技术已广泛应用于安检、医疗、探伤等领域的无损检测。X射线安检设备或系统，主要有双能量系统、背散射系统和CT系统。而双能量系统由于其较高的性价比成为当前的主流产品。其核心部件探测器子系统，存在如扫描速度慢，由于信号噪声等造成的图像质量差，探测精度低，可靠性差，制造成本高等缺点。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种用于X射线安检装置的双能量线阵探测器。本专利技术的技术方案是: 一种用于X射线安检装置的双能量线阵探测器，包括多个通道板和一个通讯板；所述通道板设置有双能光电二极管阵列、信号调理模块、多路开关、AD转换模块和ARM处理器； 所述双能光电二极管阵列包括高能光电二极管阵列和低能光电二极管阵列，高能光电二极管阵列和低能光电二极管阵列之间设置有铜滤波片； 高能光电二极管阵列包括多组高能闪烁晶体和第一光电二极管，高能闪烁晶体包有感光材料并与第一光电二极管通过光学耦合剂粘贴固定； 低能光电二极管阵列包括多组低能闪烁晶体和第二光电二极管，低能闪烁晶体与第二光电二极管通过光学耦合剂粘贴固定； 所述第一光电二极管的引脚、第二光电二极管的引脚分别与信号调理模块的输入端连接，信号调理模块的输出端与多路开关连接，多路开关还连接AD转换模块的输入端，AD转换模块的输出端连接ARM处理器的输入端，ARM处理器连接到通讯总线上； 所述通讯板设置有FPGA，FPGA通过通讯总线与ARM处理器相连。有益效果: 本专利技术的双能量线阵探测器有较低的制造成本，提高了探测器抗干扰能力，抗潮湿环境的能力和探测灵敏度。同时，模块化的设计可根据探测需要方便的改变探测器的扫描宽度和扫描速度，可实现即插即用的功能。【附图说明】图1是本专利技术【具体实施方式】的用于X射线安检装置的双能量线阵探测器结构框图； 图2是本专利技术【具体实施方式】的双能光电二极管阵列结构示意图，其中，1-第二光电二极管；2-低能闪烁晶体，3-铜滤波片，4-高能闪烁晶体，5-第一光电二极管，6-第二光电二极管的引脚，7-第一光电二极管的引脚； 图3是本专利技术【具体实施方式】的模拟电源LM317的电路原理图； 图4是本专利技术【具体实施方式】的模拟电源LM337的电路原理图； 图5是本专利技术【具体实施方式】的数字电源的电路原理图； 图6是本专利技术【具体实施方式】的基准电压源的电路原理图； 图7是本专利技术【具体实施方式】的滤波电路原理图； 图8是本专利技术【具体实施方式】的AD转换模块的电路原理图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】做详细说明。本实施方式的用于X射线安检装置的双能量线阵探测器，如图1所示，包括多个通道板和一个通讯板；通道板设置有双能光电二极管阵列、信号调理模块、多路开关、AD转换模块和ARM处理器。双能光电二极管阵列包括高能光电二极管阵列和低能光电二极管阵列。如图2所示，高能光电二极管阵列和低能光电二极管阵列之间设置有铜滤波片3 ；高能光电二极管阵列包括多组高能闪烁晶体4和第一光电二极管5，高能闪烁晶体包有感光材料并与第一光电二极管5通过光学耦合剂粘贴固定；低能光电二极管阵列包括多组低能闪烁晶体2和第二光电二极管1，低能闪烁晶体2与第二光电二极管I通过光学耦合剂粘贴固定。本实施方式所述高能为145KeV，低能为75KeV。闪烁晶体材料的探测效率在60%以上即可，根据不同厚度的闪烁晶体在75 KeV和145 KeV时的探测效率蒙特卡罗模拟仿真结果，最终本实施方式的高能闪烁晶体选择掺铊碘化铯(CsI(Tl))晶体，厚度为3mm，其发射波长为565nm,与半导体光电二极管匹配很好。低能闪烁体材料为硫氧化ILGd202S:Pr和Gd202S:Pr, Ce，F (均简称G0S)，厚度为0.3mm。GOS是很重要的新一代高性能多晶陶瓷闪烁体，发射波长为545nm与传统的CsI (Tl) XdffO4等单晶闪烁体相比，它具有较低的生产成本和较高的成像速度。CdWO4在300KeV高能下的探测效率仍然很高，是主要的高能闪烁晶体材料之一。第一光电二极管、第二光电二极管均采用硅光电二极管，闪烁晶体把入射的X射线转化为可见光，硅光电二极管感应可见光后转化为电信号，再由信号调理模块的电路读出，然后输入给ARM处理器。掺铊碘化铯(CsI(Tl))晶体的四周包有反光材料(如二氧化钛、铝箔、聚四氟乙烯带子等)，但第一光电二极管所在的面要透光，这样能使更多的光子被光电二极管收集。GOS周围不用包有反光材料。闪烁体和光电二极管之间，使用与闪烁体具有相同折射率的光学耦合流体(如:高粘滞性硅油)作为耦合剂，以提高光的收集效率。高能光电二极管阵列和低能光电二极管阵列内部分别由32个光电二极管构成，根据探测规模，也可设计成16个，64个等，每个光电二极管之间的距离为1.6mm，即像素宽度(间距)为1.6mm，像素高度为沿阵列方向的长度是51.2mm。等于光电二极管阵列的长度，因此可以将多个光电二极管排列在一起形成更大规模的阵列且中间没有“死区”。像素的有效宽度为1.175mm,像素高度为3.1mm,有效高度为2 mm。光电二极管是将闪烁体输出的极其微弱的闪烁脉冲信号变换成电信号的器件，将它与闪烁晶体封装在一起，构成一个探测模块。选择日本滨i松公司生产的S11212 (与CsI (Tl)匹配及GOS匹配)光电二极管作为光电转换器件。高能光电二极管阵列和低能光电二极管阵列上下叠加在一起，用铜滤波片将射线整形减少高能、低能射线的能量叠加，并被分别探测，从而得到高能投影数据和低能投影数据。铜滤波片为0.6mm厚。第一光电二极管的引脚7、第二光电二极管的引脚6分别与信号调理模块的输入端连接，信号调理模块的输出端与多路开关连接，多路开关还连接AD转换模块的输入端，AD转换模块的输出端连接ARM处理器的输入端，ARM处理器连接到通讯总线上； 通道板负责光电信号转换、模数转换，通讯板通过通讯总线控制多块通道板，并与ARM处理器配合负责数据采集与传输，实现与PC机通讯。通讯板设置有FPGA，FPGA通过通讯总线与ARM处理器相连。本实施方式中，双能量线阵探测器的电源分主电源和基准电压源两个板块。主电源使用由4NIC朝阳电源提供的线性电源(+5V:5A、_5V:3A)，模拟电源+1.5V使用美国国家半导体公司的三端可调正稳压器LM317 (如图3所示)、-2.5V使用了 LM337(如图4所示)。数字电源使用了低压差线性稳压器LDO芯片ASl117-2.5、AS1117_3.3，电路如图5所示。基准电压源使用德州仪器(Texas Instruments)生产的芯片REF3040与运算放大器0PA350配合使用为光电传感器S8559和模数转换器ADS8405提供稳定的参考电压，电路如图4所示。信号调理模块包括放大滤波模块和反向电压器跟随器，放大滤波模块包括前置放大电路、滤波电路和主放大电路，前置放大电路的输入端分别与第一半导体光电二极管的引脚、第二半导体光电二极管的引脚连接，前置放大电路的输出端连接滤波电路的输入端，滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于X射线安检装置的双能量线阵探测器，其特征在于：包括多个通道板和一个通讯板；所述通道板设置有双能光电二极管阵列、信号调理模块、多路开关、AD转换模块和ARM处理器；所述双能光电二极管阵列包括高能光电二极管阵列和低能光电二极管阵列，高能光电二极管阵列和低能光电二极管阵列之间设置有铜滤波片；高能光电二极管阵列包括多组高能闪烁晶体和第一光电二极管，高能闪烁晶体包有感光材料并与第一光电二极管通过光学耦合剂粘贴固定；低能光电二极管阵列包括多组低能闪烁晶体和第二光电二极管，低能闪烁晶体与第二光电二极管通过光学耦合剂粘贴固定；所述第一光电二极管的引脚、第二光电二极管的引脚分别与信号调理模块的输入端连接，信号调理模块的输出端与多路开关连接，多路开关还连接AD转换模块的输入端，AD转换模块的输出端连接ARM处理器的输入端，ARM处理器连接到通讯总线上；所述通讯板设置有FPGA，FPGA通过通讯总线与ARM处理器相连。

【技术特征摘要】
1.一种用于X射线安检装置的双能量线阵探测器，其特征在于:包括多个通道板和一个通讯板； 所述通道板设置有双能光电二极管阵列、信号调理模块、多路开关、AD转换模块和ARM处理器； 所述双能光电二极管阵列包括高能光电二极管阵列和低能光电二极管阵列，高能光电二极管阵列和低能光电二极管阵列之间设置有铜滤波片； 高能光电二极管阵列包括多组高能闪烁晶体和第一光电二极管，高能闪烁晶体包有感光材料并与第一光电二极管通过光学耦合剂粘贴固定； 低能光电二极管阵列包括多组低能闪烁晶体和第二光电二极管，低能闪烁晶体与第二光电二极管通过光学耦合剂粘贴固定； 所述第一光电二极管的引脚、第二光电二极管的引脚分别与信号调理模块的输入端连接，信号调理模块的输出端与多路开关连接，多路开关还连接AD转换模块的输入端，AD转换模块的输出端连接ARM处理器的输入端，ARM处理器连接到通讯总线上； 所述通讯板设置有FP...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙丽娜，谭俊，原培新，巴德纯，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21