一种微焦斑光源参数测量透镜、以及测量系统和方法技术方案

本公开披露一种微焦斑光源参数测量透镜、以及测量系统和方法，该系统包括：X射线聚焦镜，设置于待测量的X射线光源之后，并使所述X射线在其中进行单次全反射；X射线探测器，设置于所述X射线聚焦镜之后，配置有用于调节器件同轴的多维度调节架；所述X射线探测器用于探测经所述X射线聚焦镜全反射的X射线的能量；光束阻挡器，设置于所述X射线探测器之前，用于阻挡通过所述X射线聚焦镜的直通光；数据处理器，与所述X射线探测器连接，用于获取所述X射线探测器的测量数据，并结合测量系统的基础参数数据，调用预设的参数计算公式，计算得到微焦斑光源参数。通过实施本公开的技术方案，能够同时、并且准确地测量及计算得到光源焦斑和焦深。

【技术实现步骤摘要】
一种微焦斑光源参数测量透镜、以及测量系统和方法
本公开涉及X射线
，特别涉及一种微焦斑光源参数测量透镜、以及测量系统和方法。
技术介绍
X射线光源在X射线科学和技术应用的诸多领域有着广泛的应用，有效表征X射线光源的特征参数对X射线光源的设计、生产和发展，起着至关重要的作用。本申请的专利技术人经过大量调研，发现业内较为常用的测量X射线光源的焦斑大小的方法主要有这样几种，分别说明如下：1、小孔成像方法小孔成像方法是目前测量焦斑大小的常用方法，但是，由于这种方法要求小孔尺寸小于焦斑尺寸，因此在测量微米或亚微米级别的微焦斑光源尺寸时，对小孔直径尺寸有极高的要求，因而很难通过小孔成像方法，对微焦斑光源的焦斑尺寸进行准确的测量。2、多毛细管准直器测量法利用多毛细管准直器的方法，可以有效地对微焦斑X射线光源的焦斑尺寸测量。但是，多毛细管准直器的制作工艺比较复杂，且成本较高。此外，这种方法只能测量焦斑尺寸，不能测量焦深。3、椭球单玻璃毛细管X射线聚焦镜测量法利用椭球单玻璃毛细管X射线聚焦镜，可以在测量微焦斑光源焦斑尺寸的同时，测量出光源的焦深，但是，在制作上很难达到理想的椭球面型，并且在使用椭球单玻璃毛细管X射线聚焦镜测量焦斑尺寸时，需要准确寻找到聚焦镜焦点，这一步骤使得测量过程变得相对复杂很多。另外，测算焦深和焦斑尺寸还要用到面型误差这个参数，而对面型误差的测量本身就会产生一定的偏差，从而将更多的误差引入测算结果。为解决上述难题，本申请的专利技术人一直在研究和开发单玻璃X射线聚焦镜的相关技术和应用，致力于设计出一种新的测量X射线光源焦深和焦斑尺寸的方法，从而能够准确、有效地测量出X射线光源的焦深和焦斑尺寸等特征参数。
技术实现思路
有鉴于此，本公开实施例提出一种微焦斑光源参数测量透镜、以及测量系统和方法，能够同时、并且准确地测量及计算得到光源焦斑和焦深。在一可选实施方案中，本公开披露的一种微焦斑光源参数测量系统，包括：X射线聚焦镜，设置于待测量的X射线光源之后，并使所述X射线在其中进行单次全反射；X射线探测器，设置于所述X射线聚焦镜之后，配置有用于调节器件同轴的多维度调节架；所述X射线探测器用于探测经所述X射线聚焦镜全反射的X射线的能量；光束阻挡器，设置于所述X射线探测器之前，用于阻挡通过所述X射线聚焦镜的直通光；数据处理器，与所述X射线探测器连接，用于获取所述X射线探测器的测量数据，并结合测量系统的基础参数数据，调用预设的参数计算公式，计算得到微焦斑光源参数。在一些可选实施例中，上述微焦斑光源参数测量系统中，所述光束阻挡器，设置于所述X射线聚焦镜之后，所述X射线探测器之前；或者，所述光束阻挡器，设置于所述X射线聚焦镜之前，所述X射线光源之后。在一些可选实施例中，上述微焦斑光源参数测量系统还可包括：存储器，与所述处理器连接，用于存储测量数据、以及所述微焦斑光源的参数；显示器，与所述处理器和存储器连接，用于显示数据和人机交互操作。在一些可选实施例中，上述微焦斑光源参数测量系统可为一种便携式设备，该设备还包括外壳。其中，该外壳开设有以下结构：接收端开口，开设于所述外壳前端，用于嵌接所述X射线聚焦镜，所述X射线聚焦镜的入口端紧贴所述外壳前端外壁；探测器卡槽，开设于所述外壳后端，用于卡接所述X射线探测器；阻挡器卡槽，开设于所述外壳底部，靠近所述X射线探测器，用于卡接所述光束阻挡器；其中，所述接收端开口至所述探测器卡槽之间形成射线接收室；所述X射线聚焦镜的出口紧贴所述射线接收室的前端。在一些可选实施例中，上述微焦斑光源参数测量系统中，所述外壳由可阻挡X射线辐射的铅制材料制成；和/或，所述射线接收室的长度设置可使反射线与直通射线在光路上分开；和/或，所述光束阻挡器卡槽设置于所述射线接收室后端，以阻挡直通光；和/或，所述探测器卡槽为活动式卡槽，根据所述X射线探测器的探头面积可调节。在一些可选实施例中，上述微焦斑光源参数测量系统中，所述射线接收室的长度约为20cm，高为2cm；和/或，所述光束阻挡器的长度为1.2～1.5cm；所述光束阻挡器卡槽距所述射线接收室前端约15cm；和/或，所述探测器卡槽活动的范围为2cm～10cm；所述X射线探测器与所述X射线光源同轴且二者相距大于10cm。在一些可选实施例中，上述微焦斑光源参数测量系统中，所述X射线聚焦镜的入口到所述微焦斑光源铍窗的距离F的最小值Fm，为：上述公式中，L为所述X射线聚焦镜的长度，ID为所述X射线聚焦镜的入口直径，OD为所述X射线聚焦镜的出口直径，S为所述X射线聚焦镜的倾斜角。在一些可选实施例中，上述微焦斑光源参数测量系统中，所述微焦斑光源参数包括微焦斑光源的光源焦深D和焦斑尺寸Z，所述处理器根据获取的测量参数，调用预设的参数计算公式计算得到微焦斑光源的光源焦深D和焦斑尺寸Z；该参数计算公式为：其中，ρ为反射面物质的密度，Es为X射线聚焦镜对于微焦斑光源发出的可聚焦的最大能量的射线的能量。另外，本公开披露一种微焦斑光源参数测量透镜，该测量透镜用于前述任一种微焦斑光源参数测量系统，所述测量透镜为一种斜率一定的锥形单玻璃毛细管。在一些可选实施例中，上述微焦斑光源参数测量透镜中，X射线聚焦镜的斜率设置的数值范围约为：0.05mrad到0.5mrad；和/或，X射线聚焦镜的长度范围约为：5cm到10cm；和/或，X射线聚焦镜的出、入口直径范围约为：300μm到1000μm；和/或，拉制锥形单玻璃毛细管X射线聚焦镜的过程中，通过激光测距仪检测聚焦镜外形，实时调整拉制过程以使其面型误差控制在1μrad以下。此为，本公开披露一种微焦斑光源参数测控方法，该方法使用前述任一种所述的微焦斑光源参数测量系统，该方法包括：步骤一、准直调节：将所述X射线探测器放置并固定于所述探测器卡槽，调节所述X射线光源与所述X射线探测器同轴；然后打开所述X射线光源，保持二者水平位置不变，利用所述多维度调节架调节所述X射线探测器和所述X射线光源的相对位置，直到所述X射线探测器计数率最大时，完成对微焦斑光源参数测量系统的准直调节；步骤二、数据测量：将所述光束阻挡器放置在所述阻挡器卡槽内，移动所述X射线探测器，测量多组不同位置处的X射线能谱，确定测量得到的最高能量；步骤三：参数计算：根据所述参数计算公式，结合各测量点的相对位置数据，计算光源焦斑和焦深。通过实施本公开的技术方案，本公开披露的技术方案与现有技术相比，具有如下技术效果：1、和小孔成像方法相比，本公开的微焦斑光源参数测量系统和锥形单玻璃毛细管X射线聚焦镜，能够对微焦斑光源的焦深和焦斑尺寸同时进行测量，且聚焦镜的尺寸不必小于光源焦斑尺寸。2、和多毛细管准直器相比，本公开的微焦斑光源参数测量系统和锥形单玻璃毛细管X射线聚焦镜，能对微焦斑光源的焦深和焦斑尺寸同时进行测量，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微焦斑光源参数测量系统，其特征在于，包括：/nX射线聚焦镜，设置于待测量的X射线光源之后，并使所述X射线在其中进行单次全反射；/nX射线探测器，设置于所述X射线聚焦镜之后，配置有用于调节器件同轴的多维度调节架；所述X射线探测器用于探测经所述X射线聚焦镜全反射的X射线的能量；/n光束阻挡器，设置于所述X射线探测器之前，用于阻挡通过所述X射线聚焦镜的直通光；/n数据处理器，与所述X射线探测器连接，用于获取所述X射线探测器的测量数据，并结合测量系统的基础参数数据，调用预设的参数计算公式，计算得到微焦斑光源参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种微焦斑光源参数测量系统，其特征在于，包括：
X射线聚焦镜，设置于待测量的X射线光源之后，并使所述X射线在其中进行单次全反射；
X射线探测器，设置于所述X射线聚焦镜之后，配置有用于调节器件同轴的多维度调节架；所述X射线探测器用于探测经所述X射线聚焦镜全反射的X射线的能量；
光束阻挡器，设置于所述X射线探测器之前，用于阻挡通过所述X射线聚焦镜的直通光；
数据处理器，与所述X射线探测器连接，用于获取所述X射线探测器的测量数据，并结合测量系统的基础参数数据，调用预设的参数计算公式，计算得到微焦斑光源参数。


2.根据权利要求1所述的微焦斑光源参数测量系统，其中：
所述光束阻挡器，设置于所述X射线聚焦镜之后，所述X射线探测器之前；或者，
所述光束阻挡器，设置于所述X射线聚焦镜之前，所述X射线光源之后。


3.根据权利要求1或2所述的微焦斑光源参数测量系统，其特征在于，该系统还包括：
存储器，与所述处理器连接，用于存储测量数据、以及所述微焦斑光源的参数；
显示器，与所述处理器和存储器连接，用于显示数据和人机交互操作。


4.根据权利要求1至3任一项所述的微焦斑光源参数测量系统，其特征在于，该系统为便携式设备，该设备还包括外壳，该外壳开设有：
接收端开口，开设于所述外壳前端，用于嵌接所述X射线聚焦镜，所述X射线聚焦镜的入口端紧贴所述外壳前端外壁；
探测器卡槽，开设于所述外壳后端，用于卡接所述X射线探测器；
阻挡器卡槽，开设于所述外壳底部，靠近所述X射线探测器，用于卡接所述光束阻挡器；
其中，所述接收端开口至所述探测器卡槽之间形成射线接收室；所述X射线聚焦镜的出口紧贴所述射线接收室的前端。


5.根据权利要求4所述的微焦斑光源参数测量系统，其中：
所述外壳由可阻挡X射线辐射的铅制材料制成；和/或，
所述射线接收室的长度设置可使反射线与直通射线在光路上分开；和/或，
所述光束阻挡器卡槽设置于所述射线接收室后端，以阻挡直通光；和/或，
所述探测器卡槽为活动式卡槽，根据所述X射线探测器的探头面积可调节。


6.根据权利要求4或5所述的微焦斑光源参数测量系统，其中：
所述射线接收室的长度约为20cm，高为2cm；和/或，
所述光束阻挡器的长度为1.2～1.5cm；所述光束阻挡器卡槽距所述射线接收室前端约15c...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚冰，孙天希，邵尚坤，孙学鹏，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：北京;11