一种X射线光束挡光器及其使用方法技术

本发明专利技术提供一种X射线光束挡光器及其使用方法，该挡光器包括本体、散射腔、光电转换装置收容腔、光电转换装置、支架及电流接收装置，其中，散射腔包括直通段与散射段，直通段与散射段的过渡处设有一散射面，用以阻挡来自直通段的入射光束，并产生次级荧光信号进入散射段；光电转换装置装设于光电转换装置收容腔内，用以接收来自散射面的次级荧光信号并转换为电流信号；支架连接于本体并遮盖光电转换装置收容腔；电流接收装置通过信号线与光电转换装置连接，用于将光电转换装置输出的模拟信号转换为数字信号。本发明专利技术可用于光束线站进行入射光束的光强监测，具有较小的尺寸及较高的光电二极管使用寿命，并可以自动寻找入射光束中心。

A X-ray beam shield and its application

【技术实现步骤摘要】
一种X射线光束挡光器及其使用方法
本专利技术属于同步辐射领域，涉及一种X射线光束挡光器及其使用方法。
技术介绍
生物大分子(主要是蛋白质)的结构与功能的关系，是当今分子生物学的核心问题之一。利用同步辐射小角X射线散射技术，人们可以对溶液状态下分子量从几KDa到几MDa范围内的样品进行研究，并得到其结构信息。这就为研究蛋白分子在生理状态下的性质、构象变化以及蛋白分子与其他底物的结合提供了有力工具。因此，同步辐射小角X射线散射技术以其独特的优点在近年来受到了越来越多的关注。生物样品小角X射线散射具有散射信号弱，且极易受到样品环境的影响。这些影响会引起样品对X射线的吸收，进入引起散射光强的变化。因此在实验过程中需要对透射光强进行精确测量，并利用该强度实现数据归一化。同时，由于直通光的强度远远大于散射强度，需要利用挡光器阻挡直通光。目前国际上同步辐射装置主要采用在光束挡光器中内置光电二极管来进行实验过程中光强的测量。利用闪烁体将X射线转换为可见光，然后通过光电二极管进行测量。这样不需要额外的测量装置，比如电离室，避免了杂散射的产生。但是这种方法制造出来的光束挡光器的尺寸受限于光电二极管的大小，难以做到4mm以下。同时由于第三代同步辐射装置产生的高强度的X光束，直接照射很容易打坏光电二极管，使得使用寿命变短。通过在闪烁体前加金属片衰减部分光强可以改善这一问题，但会引入新的测量误差。Xu等人利用光电效应来监测直通光的强度，这样不需要利用光电二极管来进行强度测量，有效降低了挡光器的尺寸。不过测量过程中需要添加额外的驱动电压。Blanchet等人通过侧面放置光电二极管，接受挡光器的光电子实现了光强的测量，既降低了挡光器的尺寸，又不需要施加额外的电压。由于同步辐射光束线站的特殊性，光束挡光器并没有通用结构。需要与线站的具体布局以及控制系统结合，重新设计。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种X射线光束挡光器及其使用方法，用于解决现有技术中的X射线光束挡光器尺寸较大、寄生散射较高的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种X射线光束挡光器，包括：本体；散射腔，包括直通段与散射段，所述直通段自所述本体一侧面开口，并往第一方向延伸至所述本体内部，所述散射段接续所述直通段，并在所述本体内部往第二方向延伸，所述第二方向与所述第一方向交叉，所述直通段与所述散射段的过渡处设有一相对于所述直通段的延伸方向倾斜的散射面，所述散射面用以阻挡来自所述直通段的入射光束，并产生次级荧光信号进入所述散射段；光电转换装置收容腔，位于所述本体内部，并与所述散射段连通；光电转换装置，装设于所述光电转换装置收容腔内，用以接收来自所述散射面的所述次级荧光信号并转换为电流信号；支架，连接于所述本体并遮盖所述光电转换装置收容腔；电流接收装置，通过信号线与所述光电转换装置连接，用于将所述光电转换装置输出的模拟信号转换为数字信号。可选地，所述支架中设有一信号线收容腔及一与所述信号线收容腔连通的信号线穿孔，所述信号线收容腔的宽度大于所述信号线穿孔的宽度，所述信号线由所述光电转换装置起始，经过所述信号线收容腔，并穿过所述信号线穿孔到达所述支架外部。可选地，所述支架与所述本体之间通过紧固件连接。可选地，所述X射线光束挡光器还包括二维移动平台，所述二维移动平台连接于所述支架或所述主体，用以调整所述X射线光束挡光器的位置，使所述散射腔的入口对准入射光束。可选地，所述X射线光束挡光器还包括一控制装置，所述控制装置用于读取所述电流接收装置输出的数字信号，并控制所述二维移动平台的运动。可选地，所述二维移动平台包括支撑杆、垂直电机、垂直电机丝杆、垂直电机滑块、垂直电机基座、水平电机、水平电机丝杆、水平电机滑块及水平电机基座，其中，所述支撑杆的第一端连接于所述支架或所述本体，所述支撑杆的第二端连接于所述水平电机滑块，所述水平电机滑块装设于所述水平电机丝杆上，所述水平电机丝杆的两端分别连接于所述水平电机基座与所述垂直电机滑块，所述水平电机通过所述水平电机基座连接于所述水平电机丝杆，用以根据调节信号驱动所述水平电机丝杆，进而驱动所述水平电机滑块，所述水平电机基座还连接于所述垂直电机滑块，所述垂直电机滑块装设于所述垂直电机丝杆上，所述垂直电机丝杆的两端分别连接于所述垂直电机基座的相对两侧，所述垂直电机通过所述垂直电机基座连接于所述垂直电机丝杆，用以根据调节信号驱动所述垂直电机丝杆，进而驱动所述垂直电机滑块。可选地，所述直通段的管径小于1mm。可选地，所述本体的材质包括钨、铅、镉及铜中的至少一种。可选地，所述光电转换装置包括光电二极管。可选地，所述电流接收装置包括皮安表。可选地，所述散射面相对于所述直通段的延伸方向的倾斜角度范围是30°-60°。可选地，所述散射腔的入口处具有倾斜侧壁，所述倾斜侧壁相对于所述直通段的延伸方向的倾斜角度范围是30°-60°。可选地，所述X射线光束挡光器的挡光面直径小于7mm。本专利技术还提供一种X射线光束挡光器的使用方法，包括以下步骤：标定光束线站的坐标及所述X射线光束挡光器的坐标，确定相对零点及所述X射线光束挡光器的移动方向；通过所述X射线光束挡光器检测入射光束的光强，并移动所述X射线光束挡光器以得到入射光束的光强分布；记录光强最大值处作为入射光束中心，并使所述X射线光束挡光器对准入射光束中心；调节光束线站狭缝开口位置及开口大小以调节入射光束的光强。可选地，所述X射线光束挡光器的移动方向包括相对于入射光束垂直的X方向及相对于入射光束垂直的Y方向，且所述X方向与所述Y方向相互垂直。如上所述，本专利技术的X射线光束挡光器可用于光束线站进行入射光束的光强监测，该挡光器针对生物小角散射线站的光路布局，采用重金属作为挡光材料，可以有效遮挡直通光，并利用重金属的背散射原理实现X射线光强的快速准确测量，光电二极管安装在直通光的侧面，可以有效降低挡光器的尺寸，挡光面的直径可从现有装置的7mm降低到3mm，并可进一步减少到2mm。由于光电二极管不直接面对X射线，可以极大提高光电二极管的使用寿命。本专利技术还可以利用二维移动平台自动寻找光斑(光束)中心位置，结合控制系统，可以实现光束线站自动狭缝调节，从而实现入射光束光强的自动调节，以得到理想的实验状态。此外，本专利技术的X射线光束挡光器的光束入口采用斜角，可有效降低寄生散射。附图说明图1显示为本专利技术的X射线光束挡光器的结构示意图。图2-图3显示为本专利技术的X射线光束挡光器中所述本体的示意图。图4显示为本专利技术的X射线光束挡光器中所述支架的示意图。图5显示为本专利技术的X射线光束挡光器中所述二维移动平台的示意图。图6显示为本专利技术的X射线光束挡光器挡光时的示意图。图7显示为一种较大尺寸X射线光束挡光器挡光时的示意图。图8显示为本专利技术的X射线光束挡光器沿X方向扫描得到的光强分布。图9显示为本专利技术的X射线光束挡光器沿Y方向扫描得到的光强分布。图10显示为本专利技术的X射线光束挡光器的使用方法的流程图。元件标号说明1本体2散射腔2a直通段2b散射段3散射面4入射光束5次级荧光信号6光电转换装置收容腔7光电转换装置8支架9紧固件10信号线收容腔11信号线穿孔12电流接收装置13二维移动平台13a支撑杆13b垂直电机13c垂直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种X射线光束挡光器，其特征在于，包括：本体；散射腔，包括直通段与散射段，所述直通段自所述本体一侧面开口，并往第一方向延伸至所述本体内部，所述散射段接续所述直通段，并在所述本体内部往第二方向延伸，所述第二方向与所述第一方向交叉，所述直通段与所述散射段的过渡处设有一相对于所述直通段的延伸方向倾斜的散射面，所述散射面用以阻挡来自所述直通段的入射光束，并产生次级荧光信号进入所述散射段；光电转换装置收容腔，位于所述本体内部，并与所述散射段连通；光电转换装置，装设于所述光电转换装置收容腔内，用以接收来自所述散射面的所述次级荧光信号并转换为电流信号；支架，连接于所述本体并遮盖所述光电转换装置收容腔；电流接收装置，通过信号线与所述光电转换装置连接，用于将所述光电转换装置输出的模拟信号转换为数字信号。

【技术特征摘要】
1.一种X射线光束挡光器，其特征在于，包括：本体；散射腔，包括直通段与散射段，所述直通段自所述本体一侧面开口，并往第一方向延伸至所述本体内部，所述散射段接续所述直通段，并在所述本体内部往第二方向延伸，所述第二方向与所述第一方向交叉，所述直通段与所述散射段的过渡处设有一相对于所述直通段的延伸方向倾斜的散射面，所述散射面用以阻挡来自所述直通段的入射光束，并产生次级荧光信号进入所述散射段；光电转换装置收容腔，位于所述本体内部，并与所述散射段连通；光电转换装置，装设于所述光电转换装置收容腔内，用以接收来自所述散射面的所述次级荧光信号并转换为电流信号；支架，连接于所述本体并遮盖所述光电转换装置收容腔；电流接收装置，通过信号线与所述光电转换装置连接，用于将所述光电转换装置输出的模拟信号转换为数字信号。2.根据权利要求1所述的X射线光束挡光器，其特征在于：所述支架中设有一信号线收容腔及一与所述信号线收容腔连通的信号线穿孔，所述信号线收容腔的宽度大于所述信号线穿孔的宽度，所述信号线由所述光电转换装置起始，经过所述信号线收容腔，并穿过所述信号线穿孔到达所述支架外部。3.根据权利要求1所述的X射线光束挡光器，其特征在于：所述支架与所述本体之间通过紧固件连接。4.根据权利要求1所述的X射线光束挡光器，其特征在于：所述X射线光束挡光器还包括二维移动平台，所述二维移动平台连接于所述支架或所述主体，用以调整所述X射线光束挡光器的位置，使所述散射腔的入口对准入射光束。5.根据权利要求4所述的X射线光束挡光器，其特征在于：所述X射线光束挡光器还包括一控制装置，所述控制装置用于读取所述电流接收装置输出的数字信号，并控制所述二维移动平台的运动。6.根据权利要求4所述的X射线光束挡光器，其特征在于：所述二维移动平台包括支撑杆、垂直电机、垂直电机丝杆、垂直电机滑块、垂直电机基座、水平电机、水平电机丝杆、水平电机滑块及水平电机基座，其中，所述支撑杆的第一端连接于所述支架或所述本体，所述支撑杆的第二端连接于所述水平电机滑块，所述水平电机滑块装设于所述水平电机丝杆上，所述水平电机丝杆的两端...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘广峰，李娜，吴洪金，李怡雯，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：上海,31