【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及质子束探测，特别涉及一种角度分辨质子束能谱仪及其实现方法。
技术介绍
1、目前通常采用多层辐射变色胶片（radiochromic film，rcf）或磁谱仪对质子束的能谱进行探测。对于多层辐射变色胶片探测法，它需要利用扫描仪对多个辐射变色滤片分别进行扫描，然后得到质子束的具有角度分辨的能谱。对于磁谱仪测量法，磁谱仪体积普遍比较大，当利用闪烁体或多通道板进行探测时可以实现对能谱的实时测量。现有的质子束能谱仪和质子束探测技术存在如下缺陷：
2、1）多层辐射变色胶片探测法通常需要重复地打开仪器取出和放入辐射变色胶片，探测步骤繁琐，质子探测时间较为冗长，质子探测效率较低，无法对质子的能谱进行实时探测；
3、2）现有的磁谱仪测量法可实现质子能谱的实时探测，但磁谱仪的体积较大且价格较高，质子束能谱探测的成本较高，不利于质子束能谱仪的多次移动，无法满足质子探测位置的变更频率较高的实验要求。
4、3）现有的质子束探测技术只能对质子束的能谱分布进行测量或者对质子束的角度分布进行测量，无法同时测量质子束的能谱分布和角度分布。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供质子束一种角度分辨质子束能谱仪及其实现方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
2、本专利技术解决其技术问题的解决方案是：第一方面，本申请提供一种角度分辨质子束能谱仪，包括沿着质子束出射方向依次同轴设置的特氟龙球组、闪烁体、成像模块和图
3、进一步地，所述特氟龙球组包括两组特氟龙球，两组特氟龙球相互垂直且呈十字排列分布于所述闪烁体上。
4、进一步地，每组特氟龙球均包括多个实心特氟龙球，每个所述特氟龙球的直径相同，相邻两个所述特氟龙球的间隔相同。
5、进一步地，对于所述特氟龙球组中的每个特氟龙球，以特氟龙球与闪烁体的接触点和特氟龙球的球心所在的直线作为第一直线，以质子束信号与特氟龙球的接触点和所述第一直线之间的直线距离作为接触距离，质子束信号的传播距离与所述接触距离呈反比关系。
6、进一步地，对于所述特氟龙球组中的每个特氟龙球，以质子束信号与特氟龙球的接触点向闪烁体接近特氟龙球的一面投影的位置作为闪烁体的接收位置，在接收位置上所接收到的质子束能量与所述接触距离呈正比关系。
7、进一步地，所述质子束能谱仪还包括屏蔽壳，所述特氟龙球组和所述闪烁体均设置于所述屏蔽壳内。
8、进一步地，所述闪烁体为bc400。
9、第二方面，本申请提供了一种角度分辨质子束能谱仪的实现方法，包括如下步骤：
10、通过角度分辨质子束能谱仪得到可见光图像；
11、根据所述可见光图像，计算得到质子束信号的角度分布和能谱分布。
12、进一步地，质子束信号的能谱分布的计算步骤包括：根据所述可见光图像分析闪烁体的各个位置的灰度值，得到质子束信号的能谱分布。
13、进一步地，质子束信号的角度分布的计算步骤包括：根据可见光图像分析每个特氟龙球的能量沉积信息，计算每个特氟龙球的能量沉积信息的差值，得到质子束信号在各个角落范围内的能量分布，即质子束信号的角度分布；
14、其中，所述角落范围定义为特氟龙球接收质子束信号的角度范围。
15、本专利技术的有益效果是：提供质子束一种角度分辨质子束能谱仪及其实现方法，一方面，本专利技术提供的角度分辨质子束能谱仪的体积更小、重量更轻、成本更低，便于移动，易于在不同位置进行探测或者在不同实验室进行实验测量，可满足质子探测位置的变更频率较高的实验要求；另一方面，由于选择闪烁体作为探测器，因而可实现对质子束能谱的实时探测，有效地提高了质子束能谱的探测效率；又一方面，本专利技术可同时实现对质子束信号的能谱分布和角度分布的探测，可同时得到质子束的多维信息，省略了在每次质子束探测后对仪器进行取出部件再扫描的步骤，极大地缩短了质子探测时间，有效地提高了质子探测效率。
16、本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
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1.一种角度分辨质子束能谱仪，其特征在于，包括沿着质子束出射方向依次同轴设置的特氟龙球组、闪烁体、成像模块和图像采集模块，所述特氟龙球组设置于所述闪烁体远离所述成像模块的一面，所述特氟龙球组用于接收质子束信号并对其进行衰减，所述闪烁体用于将衰减后的质子束信号转化为可见光信号，所述成像模块用于将可见光信号成像至图像采集模块，所述图像采集模块用于获取可见光图像。
2.根据权利要求1所述的一种角度分辨质子束能谱仪，其特征在于，所述特氟龙球组包括两组特氟龙球，两组特氟龙球相互垂直且呈十字排列分布于所述闪烁体上。
3.根据权利要求2所述的一种角度分辨质子束能谱仪，其特征在于，每组特氟龙球均包括多个实心特氟龙球，每个所述特氟龙球的直径相同，相邻两个所述特氟龙球的间隔相同。
4.根据权利要求1所述的一种角度分辨质子束能谱仪，其特征在于，对于所述特氟龙球组中的每个特氟龙球，以特氟龙球与闪烁体的接触点和特氟龙球的球心所在的直线作为第一直线，以质子束信号与特氟龙球的接触点和所述第一直线之间的直线距离作为接触距离，质子束信号的传播距离与所述接触距离呈反比关系。>
5.根据权利要求4所述的一种角度分辨质子束能谱仪，其特征在于，对于所述特氟龙球组中的每个特氟龙球，以质子束信号与特氟龙球的接触点向闪烁体接近特氟龙球的一面投影的位置作为闪烁体的接收位置，在接收位置上所接收到的质子束能量与所述接触距离呈正比关系。
6.根据权利要求1所述的一种角度分辨质子束能谱仪，其特征在于，所述质子束能谱仪还包括屏蔽壳，所述特氟龙球组和所述闪烁体均设置于所述屏蔽壳内。
7.根据权利要求1所述的一种角度分辨质子束能谱仪，其特征在于，所述闪烁体为BC400。
8.一种角度分辨质子束能谱仪的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种角度分辨质子束能谱仪的实现方法，其特征在于，质子束信号的能谱分布的计算步骤包括：根据所述可见光图像分析闪烁体的各个位置的灰度值，得到质子束信号的能谱分布。
10.根据权利要求8所述的一种角度分辨质子束能谱仪的实现方法，其特征在于，质子束信号的角度分布的计算步骤包括：根据可见光图像分析每个特氟龙球的能量沉积信息，计算每个特氟龙球的能量沉积信息的差值，得到质子束信号在各个角落范围内的能量分布，即质子束信号的角度分布；
...【技术特征摘要】
1.一种角度分辨质子束能谱仪，其特征在于，包括沿着质子束出射方向依次同轴设置的特氟龙球组、闪烁体、成像模块和图像采集模块，所述特氟龙球组设置于所述闪烁体远离所述成像模块的一面，所述特氟龙球组用于接收质子束信号并对其进行衰减，所述闪烁体用于将衰减后的质子束信号转化为可见光信号，所述成像模块用于将可见光信号成像至图像采集模块，所述图像采集模块用于获取可见光图像。
2.根据权利要求1所述的一种角度分辨质子束能谱仪，其特征在于，所述特氟龙球组包括两组特氟龙球，两组特氟龙球相互垂直且呈十字排列分布于所述闪烁体上。
3.根据权利要求2所述的一种角度分辨质子束能谱仪，其特征在于，每组特氟龙球均包括多个实心特氟龙球，每个所述特氟龙球的直径相同，相邻两个所述特氟龙球的间隔相同。
4.根据权利要求1所述的一种角度分辨质子束能谱仪，其特征在于，对于所述特氟龙球组中的每个特氟龙球，以特氟龙球与闪烁体的接触点和特氟龙球的球心所在的直线作为第一直线，以质子束信号与特氟龙球的接触点和所述第一直线之间的直线距离作为接触距离，质子束信号的传播距离与所述接触距离呈反比关系。
5.根据权利要求4所述的...
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