一种X射线小角度散射成像系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种X射线小角度散射成像系统，X射线光源布置在待检测电缆一侧，X射线探测器布置在待检测电缆另一侧，对称光栅位于待检测电缆和X射线探测器之间，X射线探测器、检测电缆和对称光栅位于同一水平线上；所述对称光栅由两组两个位置交错布置空间互补的吸收光栅组成，X射线光源发射的主X射线和康普顿散射光子能被对称光栅挡住，小角度散射X射线通过对称光栅到达光栅后面的X射线探测器，能够有效地检测小角度散射信号，提升X射线无损检测成像中的图像清晰度。

【技术实现步骤摘要】
一种X射线小角度散射成像系统
本技术属于电缆检修技术，具体涉及一种X射线小角度散射成像系统。
技术介绍
X射线成像硬件的最新发展，极大地提高了X射线和计算机断层成像(CT)的空间分辨率、时间分辨率和图像对比度。具体来说，具有较高通量和较小焦点的X射线源提供了更高的空间分辨率。新型X射线探测器能够提供高信噪比和光谱信息。在过去的几年中，新型的X射线成像模式成功地应用于电缆无损检测的研究中。但在成像过程中，X射线无损检测成像仍有很大的改进空间。小角散射或暗场成像对于提取与电缆缺陷成像直接相关的显微结构特征尤为重要。小角度散射信号包含与衰减和相位对比度图像中的临界信息互补的信息。不同材料的对于小角散射X射线的衰减程度与该材料原子序数的四次方拥有良好的线性正相关关系即小角度散射成像与电缆缺陷的存在呈正相关，针对不同的缺陷类型，成像中有相当明显的相干散射剖面和明显的散射峰。然而，通过传统方法获得的小角度散射或暗场信息是一种混合信号，在这种混合信号中，无法精确地了解散射数据。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本技术目的在于提供一种X射线小角度散射成像系统，提升X射线无损检测成像中的图像清晰度。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种X射线小角度散射成像系统包括X射线光源、对称光栅和X射线探测器；所述X射线光源布置在待检测电缆一侧，X射线探测器布置在待检测电缆另一侧，对称光栅位于待检测电缆和X射线探测器之间，X射线探测器、检测电缆和对称光栅位于同一水平线上；所述对称光栅由两组两个位置交错布置空间互补的吸收光栅组成，X射线光源发射的主X射线和康普顿散射光子能被对称光栅挡住，小角度散射X射线通过对称光栅到达光栅后面的X射线探测器。进一步，所述吸收光栅中每个光栅的占空比为50％，光栅宽度和间隙宽度相同。进一步，所述吸收光栅的高度为几十微米。进一步，所述X射线光源为陶瓷X射线管。进一步，所述X射线探测器为半导体X射线探测器。进一步，所述吸收光栅由钨或铅制成。本技术的在待检测电缆和X射线探测器之间设置对称光栅，X射线光源发射的主X射线和康普顿散射光子能被对称光栅挡住，小角度散射X射线通过对称光栅到达光栅后面的X射线探测器，能够有效地检测小角度散射信号，检测缺陷电缆时，可以在小角度成像中，电缆的内部结构完整清晰，对材料的敏感度高，提升X射线无损检测成像中的图像清晰度。所述吸收光栅中每个光栅的占空比为50％，光栅宽度和间隙宽度相同，光栅的高度与材料的密度成反比，吸收光栅的高度为几十微米，准确反应电缆结构。X射线光源为陶瓷X射线管，X射线探测器为半导体X射线探测器，装置整体结构简单，安全可靠，提升电缆检测工作效率。附图说明图1为本技术的原理图图2为本技术的系统结构示意图图3为本技术的参数坐标图图4a为现有X射线成像系统成像效果图图4b为本实用新X射线成像系统成像效果图图中：1-X射线光源、2-对称光栅、3-X射线探测器、4-待检测电缆。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术作进一步详细描述，但不作为对本技术的限定。本技术中小角度散射成像方案由两个交错光栅组成。设计的关键思想是阻挡主X射线和康普顿散射光子，只有小角度散射X射线才能通过配对栅，然后到达光栅后面的探测器。本技术的新型小角度散射成像方案，从平行光束的几何结构出发，验证了该方案的可行性。如图1和图2所示，本技术的X射线小角度散射成像系统，包括X射线光源1、对称光栅2和X射线探测器3；X射线光源1布置在待检测电缆4一侧，X射线探测器3布置在待检测电缆另一侧，对称光栅2位于待检测电缆和X射线探测器3之间，X射线探测器3、检测电缆4和对称光栅2位于同一水平线上；所述对称光栅2由两组两个位置交错布置空间互补的吸收光栅组成。本技术的系统最重要的组成部分是由钨或铅制成的两个吸收光栅的组合，两个光栅互补，X射线光源1发射的主X射线和康普顿散射光子能被对称光栅2挡住，小角度散射X射线通过对称光栅2到达光栅后面的X射线探测器3。所有初级的平行X射线都被完全阻断，只有那些穿过物体并以较小的/特定的角度散射的射线，才能被光栅后面的探测器探测到。通过调节两层光栅之间的间隙来控制散射小角度X射线的入射角。实际中因为散射光子的随机扩散，常常被认为是噪声，技术的检测方案可以有针对性地提取具有适当几何参数的小角度散射信号。如图3所示，光栅由两个部分组成：固定格子和空心格子。每个单元的高度和宽度分别为h1和2w1，固态单元和空心单元的宽度均等于w1。两层之间的间隙长度为l1。吸收光栅中每个光栅的占空比为50％，光栅宽度和间隙宽度相同。如图3所示，对于从O＝(x,y)点散射到探测器上的p0＝(a，0)点的光子，它必须通过图3所示的三个表面，且不被光栅金属衰减。光栅的高度h1与材料的密度成反比。在实践中，h1必须足够大以阻挡所有主光束，通常范围控制在几十微米。对电缆进行人工模拟缺陷后，对X射线无损检测成像和X射线小角度散射成像对比图如图4a和图4b所示，可以明显看出，传统X射线成像对材料相近的部分成像不清晰，在小角度成像中，电缆的内部结构完整清晰，对材料的敏感度高，更适用于电缆无损检测。X射线光源1为陶瓷X射线管，X射线探测器3为半导体X射线探测器，利用小角度散射X射线对材料的敏感度，提升X射线无损检测成像中的图像清晰度。最后应该说明的是：以上实施例仅用于说明本技术的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本技术进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本技术的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本技术精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种X射线小角度散射成像系统，其特征在于：包括X射线光源(1)、对称光栅(2)和X射线探测器(3)；/n所述X射线光源(1)布置在待检测电缆(4)一侧，X射线探测器(3)布置在待检测电缆另一侧，对称光栅(2)位于待检测电缆和X射线探测器(3)之间，X射线探测器(3)、检测电缆(4)和对称光栅(2)位于同一水平线上；所述对称光栅(2)由两组两个位置交错布置空间互补的吸收光栅组成，X射线光源(1)发射的主X射线和康普顿散射光子能被对称光栅(2)挡住，小角度散射X射线通过对称光栅(2)到达光栅后面的X射线探测器(3)。/n

【技术特征摘要】
1.一种X射线小角度散射成像系统，其特征在于：包括X射线光源(1)、对称光栅(2)和X射线探测器(3)；
所述X射线光源(1)布置在待检测电缆(4)一侧，X射线探测器(3)布置在待检测电缆另一侧，对称光栅(2)位于待检测电缆和X射线探测器(3)之间，X射线探测器(3)、检测电缆(4)和对称光栅(2)位于同一水平线上；所述对称光栅(2)由两组两个位置交错布置空间互补的吸收光栅组成，X射线光源(1)发射的主X射线和康普顿散射光子能被对称光栅(2)挡住，小角度散射X射线通过对称光栅(2)到达光栅后面的X射线探测器(3)。


2.根据权利要求1所述的一种X射线小角度散射成像系...

【专利技术属性】
技术研发人员：李程，刘俊华，李强，郭磊，师雅斐，张启超，林涛，李志忠，赵学风，李义仓，廖强强，陈晓丽，张军，邱欣，
申请(专利权)人：国网陕西省电力公司汉中供电公司，国网陕西省电力公司，国网陕西省电力公司电力科学研究院，
类型：新型
国别省市：陕西;61