液晶用作放射线辐射场的显像方法技术

本发明专利技术属于静电摄影领域，所用的原理是：射线与物质的相互作用和物质的原子序数Ｚ的关系。其技术特点是：用特制液晶盒接收放射线辐射后，用其透射或散射的电子形成驱动液晶分子的电场，该电场加载到可调直流电场上，使液晶盒显示出放射线辐射场的影像，从而使液晶有了新的应用领域。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及静电摄影技术，特别是液晶盒接收放射线辐射后的显像方法。众所周知，放射线辐射的直接显影/显像方法，在一般核物理探测技术书中都有描述气体的有云室、火花室、流光室；液体的有泡室；固体的有核乳胶、X光片、X荧光板、固体的径迹探测器等。间接的显影/显像方法要用到传感器和电子学，比较复杂(可参见刘镇德等《现代射线检测技术》中国标准出版社，1999年)。而液晶作显示器直接显像使用的是液晶的向列相和胆甾相；所用的效应多是对可见光的散射和透射；对液晶分子的驱动主要是用热和电场；采用的方法一般是字段式(如计算器和钟表)和扫描矩阵式(如计算机显示器和电视屏)(可参见松本正一《液晶的最新技术》化学工业出版社，1991年)。目前没有发现把放射线辐射场与液晶盒直接结合起来成像的案例。放射线辐射可以制成核电池，寿命很长，已在人造卫星中应用。放射线既然可以直接制成电池，就可以产生电场。本专利技术的目的，即用这种电场来驱动液晶分子，并显示出放射线所造成的电场图像，亦即放射线辐射场的图像，这使液晶盒有了新的应用领域。实现目的的方案是把放射线辐射的能量转变为电荷，该电荷分布(亦即电场分布)反映放射线辐射场的分布，把这个电荷/电场分布加载到处于临界状态的特制的液晶盒上，从而显示出辐射场的面貌，以达到直接显像的目的。本专利技术所用射线的能量比可见光/红外线要大，设备相对简单。对液晶来说扩大了其应用。对放射线来说，显像不但直接，而且又因液晶盒为受光型器件，可以直接在光亮的环境中应用，效果比X射线荧光屏理想。下面以χ/γ射线为例，结合图示说明具体实施例方式附图说明图1.χ/γ射线形成电场的原理；图2.可调直流电场调节器的作用；图3.χ/γ射线显示物体组成/结构像的装置。实施方式一用χ/γ射线的康普顿散射显示物体的组成/结构像能量为400KeV-4MeV的χ/γ射线与物质的相互作用中，康普顿散射是主要的，χ/γ射线打入原子中，可把原子的外层电子打出一个，而χ/γ自己被散射而改变原来的方向射出来。这种散射的几率与物质的原子序Z成正比，因此，把高Z物质(如钨、钽等)与低Z物质(如镁、铝、玻璃等)的薄片相互绝缘并叠在一起(见图1)，使χ/γ射线穿过该叠层，那么高Z物质薄片相对于低Z薄片来说会被打出较多的电子，从而带正电，低Z物质薄片带负电。在两片物质薄片间灌上液晶物质后，液晶分子就能被电场驱动，这是液晶盒在放射线照射下显像的基本原理。实际装置是如图3所示的安排1为射线源，它可以是X光机、加速器、也可以是其它γ放射性同位素。它放出的锥形χ/γ射线束(非锥形束可以扫描)通过物体2之后，因物体的吸收，透射、散射束3带有物体2的结构/组成信息，束3打在由高Z物质制成的网状导电电极4上，康普顿散射出的电子亦具有物体2的信息，因液晶层5很薄(一般为10～20μm左右)且电阻率高(1010Ω·cm左右)，电子穿过5后，被收集在透明高电阻率电极6上，潜像在6上形成，电极6可以是玻璃或塑料，属于低Z物质，所以4上散射出的χ/γ在6上形成的正电荷，不足以抵消由电极4射到6上的电子，这样在4和6之间会形成带有信息的电场，它可以驱动液晶层5显像。当χ/γ源较弱时，4和6之间的电场可能不足以驱动大量液晶分子显像，这时可调节直流电场发生器10，使液晶层5处于被驱动的临界状态，再叠加上5和6之间的电场，即可增加被驱动液晶分子的数量，10同时具有抑制电子从6上飞出的作用(见图2)。8为镀有透明导电膜9的玻璃板。11为观测图像的摄像机，在完成一幅像后，用可以往返移动的接地装置7将6上的电荷清除掉。7可以是接触6往返滚动的导电圆柱，也可以是不接触6，但可以往返移动的吸电针排。6上的静电荷清除后，即可进行第二幅图像的拍摄。如果所用的摄像机的灵敏度不够，可以延长曝光时间，直到被驱动的液晶分子数量大到显出清晰的图像为止。实施方式二用χ/γ射线的光电效应显示物体组成/结构的图像对高Z物质讲，能量在500KeV下的χ/γ射线主要处在光电效应区域，这正好是X光机所覆盖的能量范围，故X光机有很大的用武之地，而且光电效应发生的机率与物质的平均原子序数Z的4-5次方成正比，即低能χ/γ射线的光电效应可以产生较强的电场，这可以大大降低χ/γ源强度，显像方式与康普顿散射所用的装置(图3)类似，只是高Z物质是导电电极板的平板部分要薄些，以适应低能量电子穿透的需要。本专利技术的具体优点是(1)本专利技术与一般放射线辐射成像相比，省去了探测器和电子学，使设备大大简化，成本大大降低，与射线荧光屏显像相比，本专利技术在光亮环境中工作，而且可用延长曝光时间来改善图像质量。(2)液晶分子所需要的驱动功率很小(微瓦级)，这正好可以减小可调电场强度和射线辐射强度，从而可以降低辐射防护设备的费用。(3)利用直流电场调节器，可以适应不同的探测灵敏度，而直流电场调节器的构造又十分简单。(4)本专利技术的液晶电极为平板结构，加工简单，所以屏幕可以做的很大，而且高Z物质电极(钨、钽等)本身的暗色即可直接作为反光层。权利要求本专利技术用放射线束入射到物体上，从物体透射或散射的带有物体组成/结构信息的放射线辐射被特制的液晶盒显像，用可调直流电场来调节探测灵敏度，用摄像机记录所成的像。1.所述特制的液晶盒其特征是两个平板电极的材料和结构，前电极(辐射束首先进入的电极)为高平均原子序数Z1的物质成构成，后电极由低平均原子序数Z2的物质所构成。Z1、Z2相差越大越好。2.权利要求1中所说高平均原子序数Z1的前电极，其特征是导电重金属，其网状部分的厚度为1到几毫米，网孔的大小与像素的大小相适应，可由金属板上打孔制成，孔与孔之间的壁越薄越好。其平板部分厚度小于0.5毫米，也可由绝缘薄膜喷镀上一层该金属的薄层制成，该薄层与网状部分相接触。薄膜的厚度在能支承平整度的情况下越薄越好。3.权利要求1中所述低平均原子序数Z2的后电极，其特征是透明、电阻率小于1012Ω·cm，但大于等于所用液晶的电阻率。4.所述可调直流电场，其特征是功能——调节探测灵敏度，大小与6和8之间的距离有关，调节范围为几千到几万伏/厘米。全文摘要本专利技术属于静电摄影领域,所用的原理是:射线与物质的相互作用和物质的原子序数Z的关系。其技术特点是:用特制液晶盒接收放射线辐射后,用其透射或散射的电子形成驱动液晶分子的电场,该电场加载到可调直流电场上,使液晶盒显示出放射线辐射场的影像,从而使液晶有了新的应用领域。文档编号G01T5/00GK1374535SQ0210372公开日2002年10月16日 申请日期2002年3月13日 优先权日2002年3月13日专利技术者李联琮, 张英平, 王 锋 申请人:北京一体通探测技术有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术用放射线束入射到物体上，从物体透射或散射的带有物体组成／结构信息的放射线辐射被特制的液晶盒显像，用可调直流电场来调节探测灵敏度，用摄像机记录所成的像。所述特制的液晶盒其特征是：两个平板电极的材料和结构，前电极（辐射束首先进入的电极 ）为高平均原子序数Ｚ↓［１］的物质成构成，后电极由低平均原子序数Ｚ↓［２］的物质所构成。Ｚ↓［１］、Ｚ↓［２］相差越大越好。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李联琮，张英平，王锋，
申请(专利权)人：北京一体通探测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]