用于提供恒定准直效果的准直器制造技术

一种采用长球体(40)形式的准直器包括辐射衰减材料并以包括辐射透射材料的扭曲狭缝为特征。该扭曲狭缝以第一孔(43)和第二孔(44)为特征，第一孔(43)和第二孔(44)被布置成使得对于所述孔中的一个孔中的每个入口点，存在以预定角度通过长球体(40)的主轴‘B’到另一个孔中的点的直接路径，使得形成复合孔。对于每个复合孔，通过长球体(40)的直接路径的长度是恒定的。准直器绕主轴‘B’相对于第一孔(43)处的静止点的旋转在角度上操纵从所述静止点穿过准直器的复合孔。这样的布置允许来自位于所述点处的源的辐射被准直成波束，所得到的波束在角度上被扫描，并且所得到的准直效果跨扫描的整个角度范围是恒定的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于提供恒定准直效果的准直器
本专利技术涉及准直领域，并且更具体地涉及结合简单的设计、用于在多个波束角度上提供恒定准直效果的准直器。
技术介绍
准直器被用于许多应用中，以便限定辐射(其可以是电磁波或粒子束)的形状和对准。例如，可以使用准直器来创建二维扇形辐射束或一维笔状辐射束。在准直的特定应用中，诸如那些使用可见或近可见光谱中的电磁辐射的应用，可以使用反射镜和透镜来产生准直波束。然而，对于具有显著较短波长并因此具有较高能量的电磁辐射(诸如X射线和伽玛射线)或者对于粒子束形式的辐射来说，需要用作辐射过滤器的准直器，使得仅沿期望方向行进的辐射能够无阻碍地通过准直器。准直是物理学和医学的其中希望将辐射的发散源限制在有用的、明确限定的波束中的许多领域所必需的。准直的辐射束的使用使得能够执行许多不同的分析技术，并且通过使与未接受测试的材料相互作用的辐射量最小化来导致一些成像应用中的提高的分辨率。可能需要准直的辐射束的示例应用包括X射线和伽玛射线照相术、放射治疗和中子成像。准直器还可以用于过滤来自场景的辐射，使得只有来自特定方向的辐射被允许通过例如检测器。检测来自特定方向的辐射的能力可能是有用的另外的示例应用是对空间的伽马射线观察以及对放射性材料的分析。通常，用于高能电磁辐射的准直器由诸如钨或铅的高原子序数的材料制成，并且限定了多个孔，辐射可以通过所述孔向目标或检测器行进。入射到准直器主体上的辐射被衰减，使得只有与所述孔对准的射线才能无阻碍地通过。准直技术的一个常见问题是由于大多数源波被准直器的主体阻挡，所以目标处的通量大大降低。这由于降低性能和图像清晰度或通过增加在相同穿透率下获得相同图像清晰度所需的源功率而阻碍了成像和分析技术。此外，准直效果的不一致性(例如，不同的波束角度)可能进一步使成像和分析技术复杂化。某些成像应用(诸如，X射线反向散射)需要使用辐射的扫描束来建立对象或视场的二维图像。扫描束可以通过在一个维度上引入辐射源与准直器之间的相对运动来实现以产生一条图像。如果这种一维扫描与正交方向上的对象与源之间的相对移动相结合，则可以组合多个一维条图像以形成二维图像。已知为了创建扫描笔状束，可以将辐射源放置在设置有径向孔的、大型转盘形式的准直器的中心。当盘旋转时，波束被发射穿过每个孔并跨整个视场扫描。然而，这样的盘必然大且重。这会影响整个设备的重量和便携性，需要大量的功率来维持正确的旋转速度，并且需要多个移动部件，所有这些都会增加设备因破损而发生故障的风险。在US2014/0010351(Rommel)中公开的另选准直器设计利用了间隔开距离d的两个平行板。每个板都包括槽，其中，槽按交叉布置来布置以形成“X”或“+”形。对于从给定角度接近的辐射，只存在穿过两个槽的单个复合孔，然而，当在一个维度上引入源与准直器之间的相对运动时，单个复合孔在横向维度上“移动”。因此，通过上下移动源或准直器，可以创建横向扫描束。在平行板准直器示例中，通过复合孔的路径长度随着沿所述孔的长度的位移而变化。这导致准直效果的变化以及从准直器射出的波束的尺寸和形状的变化，这两者都对最终图像的质量具有负面影响。该后一个问题在US2014/0010351(Rommel)中通过操纵槽的形状得以解决。通过增加槽朝向障碍物的边缘的宽度，能够保持恒定的波束横截面面积而独立于波束角。然而，路径长度的变化仍然存在，从而影响准直的质量。准直器的另一设计是立方体扭曲狭缝准直器(solidcuboidtwistedslitcollimator)。EP2124231(BAM)中例示了这种准直器。对于该准直器，穿过复合孔的路径长度随沿着狭缝的长度的位移而变化，从而导致可行的准直效果。此外，在需要扫描辐射束的应用中，立方体扭曲狭缝准直器需要往复旋转，而不是连续旋转，由此限制了可实现的扫描速度。因此，本专利技术的目的是提供一种结合简单的设计、用于在多个波束角度上提供恒定准直效果的准直器。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于提供来自至少一个辐射源的辐射的准直的准直器，该准直器包括辐射衰减材料并且以包括辐射透射材料的扭曲狭缝为特征，其中，所述扭曲狭缝包括第一孔和第二孔，所述第一孔和所述第二孔被配置为提供从一个孔中的辐射入口点到另一个孔中的辐射出口点的一系列复合孔，其中，该准直器基本上采用具有穿过其最长维度的主轴的长球体的形式，所述第一孔在与主轴正交的平面内至少部分地围绕长球体延伸，并且所述第二孔相对于主轴以螺旋形式至少部分地围绕长球体延伸，使得从入口点到出口点并以预定角度穿过主轴的所有直接路径具有恒定的长度，以便提供恒定的准直效果。根据本专利技术的第二方面，提供了一种产生扫描辐射束的方法，该方法包括以下步骤：提供根据本专利技术的第一方面的准直器；提供至少一个发散辐射源，所述至少一个发散辐射源相对于准直器静止地固定并且基本上被定位在第一孔内；以及绕主轴旋转准直器，使得从至少一个发散辐射源的位置通过准直器的复合孔改变，由此产生扫描束。术语“辐射”在广义上用于包括波或亚原子粒子形式的能量，并且不限于电磁辐射。在本专利技术的一些实施方式中，准直器用于对来自单个发散辐射源的辐射进行准直。在本专利技术的其它实施方式中，准直器用于对来自空间源的辐射进行准直，该空间源包括多个发散辐射源或由其近似。术语“长球体”用于描述具有两个相等的半直径(半轴a和半轴b)的三轴椭圆体。因此，长球体在平行于两个半直径的任何平面中都具有圆形横截面。长球体的第三个半轴长于两个相等的半直径并且被称为半轴c。本专利技术上下文中的主轴是穿过长球体的最长维度(沿着半轴c)的轴线。由绕穿过交叉点的轴旋转的两个重叠相等大小的圆之间的交叉提供长球体的特定示例。当那些相等大小的圆各自剖开另一个圆的中心时提供更具体的示例。本专利技术提供了基本上采用长球体形式的准直器。在本专利技术的一些实施方式中，准直仪采用整体长球体的形式。在本专利技术的其它实施方式中，准直器采用长球体的一部分的形式(例如，在准直器必须符合特定形式因子的情况下)。辐射衰减材料用于减少入射到其上或穿过它行进的辐射的能量。衰减材料可以是到特定形式的辐射的衰减。衰减材料可以是对于特定形式的辐射完全不透明的。当辐射进入并通过衰减材料时，能量可能会损失，使得辐射不能完全穿过该材料，或者以足够小的能量从该材料中出现，从而可以忽略它。例如，辐射衰减材料可以包括钨。入射在辐射透射材料上的辐射能够无阻碍地进入并穿过材料。无阻碍用于表示辐射不与辐射透射材料相互作用，或者相互作用达到最小程度，使得为了本专利技术的目的可以忽略相互作用。辐射透射材料可以是空气，或者可以包括其它合适的材料。扭曲狭缝可以被描述为通过长球体结构钻出的一系列孔的伪螺旋或螺旋。每个孔都在长球体的外周处开始-外周是包含“半轴a”和“半轴b”的平面(也被称为xy平面)中长球体的圆形横截面的边缘。钻孔虽然与水平xy平面成一定角度φ，同时与水平xy平面中的垂直轴成一定角度θ-相对于第一孔的方向的角度。第一孔具有角度φ0＝+φmax和θ0＝0；每个连续的孔具有角度：φn＝φn-1+dφ到φn＝-φmax的极限值以及φn＝θn-1+dθ到θn＝2π-dθ的极限值。根据本专利技术，准直器包括辐射衰减材料并且以扭曲狭缝为特征。术语“第一孔”是指辐射衰减本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提供来自至少一个辐射源的辐射的准直的准直器，所述准直器包括辐射衰减材料并且以包括辐射透射材料的扭曲狭缝为特征，其中，所述扭曲狭缝包括第一孔和第二孔，所述第一孔和所述第二孔被配置为提供从一个孔中的辐射入口点到另一个孔中的辐射出口点的一系列复合孔，其中，所述准直器基本上采用具有穿过所述准直器的最长尺寸的主轴的长球体的形式，所述第一孔在与所述主轴正交的平面中至少部分地绕所述长球体延伸，并且所述第二孔相对于所述主轴以螺旋形式至少部分地绕所述长球体延伸，使得从入口点到出口点并以预定角度穿过所述主轴的所有直接路径具有恒定的长度，以便提供恒定的准直效果。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.04 GB 1515666.41.一种用于提供来自至少一个辐射源的辐射的准直的准直器，所述准直器包括辐射衰减材料并且以包括辐射透射材料的扭曲狭缝为特征，其中，所述扭曲狭缝包括第一孔和第二孔，所述第一孔和所述第二孔被配置为提供从一个孔中的辐射入口点到另一个孔中的辐射出口点的一系列复合孔，其中，所述准直器基本上采用具有穿过所述准直器的最长尺寸的主轴的长球体的形式，所述第一孔在与所述主轴正交的平面中至少部分地绕所述长球体延伸，并且所述第二孔相对于所述主轴以螺旋形式至少部分地绕所述长球体延伸，使得从入口点到出口点并以预定角度穿过所述主轴的所有直接路径具有恒定的长度，以便提供恒定的准直效果。2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·G·卡朋特，R·M·莫斯，
申请(专利权)人：英国国防部，
类型：发明
国别省市：英国,GB