專利名稱：用于輻射成像的探測(cè)器設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于核輻射應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于射線探測(cè)和輻射成像的氣體 電離室探測(cè)器設(shè)備。
背景技術(shù)：
高壓氣體電離室，特別是充入高壓惰性氣體的電離室在科學(xué)實(shí)驗(yàn)、工業(yè)、醫(yī)學(xué)和安 檢領(lǐng)域有著很廣泛的應(yīng)用。探測(cè)X射線的氣體電離室常設(shè)計(jì)成多單元排列的形式，用于線 陣或面陣的輻射成像。公開(kāi)號(hào)為CN1936498A的專利申請(qǐng)中提到根據(jù)需要，可以將包括高壓極和收集極 的多個(gè)管狀電離室組合排列成各種形式的一維或二維X、r射線陣列探測(cè)裝置。由于需在 管壁(兼高壓電極)和中央金屬細(xì)管(兼信號(hào)電極)之間加高壓電，管壁的直徑就受到限 制，所以管狀電離室不能做的太小，一般來(lái)說(shuō)直徑或邊長(zhǎng)多是大于5mm的，即使外形上可以 做到更小，電離室性能穩(wěn)定性和一致性將無(wú)法得到保證。上世紀(jì)的90年代，醫(yī)用CT仍然普遍采用高壓氙氣電離室作為X射線探測(cè)器，其 電離室單元是用高強(qiáng)度薄鎢板非常緊湊的分割包圍而成，每個(gè)單元兩側(cè)的鎢板分別作為高 壓電極和信號(hào)電極，所有電極板全部排列在充有高壓氙氣的扇型金屬容器中。這樣的電離 室單元最小寬度一般可以達(dá)到1 2mm，比前文中多個(gè)單獨(dú)密封管狀電離室陣列間距更窄， 位置分辨率更高。不過(guò)，CT要求每個(gè)單元都嚴(yán)格指向X射線發(fā)射點(diǎn)，且鎢片需盡可能的薄 (0. 1 0. 2mm)，X射線方向的深度又相當(dāng)深(50 80mm)，這就對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)和加工提出非常 高的要求。文 獻(xiàn)“Usage of two types of high-pressure xenon chambers for medicalradiography" (Nucl. Instr. and Meth. A 461 (2001)430-434)中提到一種稱為 MIC(multi-strip ionization chamber)的探測(cè)器結(jié)構(gòu)，采用一塊高壓電極電路板和與之 相對(duì)平行放置的一塊多電極條信號(hào)電路板，實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)于單元寬度為0. 4mm的電離室一維 陣列，分辨率極大提高。但是，該結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)是將信號(hào)收集、放大、轉(zhuǎn)換等電子學(xué)電路組件 全部放置到高壓密閉容器中，安裝和維修時(shí)，需要將高壓惰性氣體先行排出容器，再將內(nèi)部 組件全部拆卸才能進(jìn)行，所以不但造成貴重氣體無(wú)謂的浪費(fèi)，也使探測(cè)器的安調(diào)工藝變得 非常復(fù)雜，維修時(shí)間長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種用于射線探測(cè)和輻射成像的探測(cè)器裝置。本發(fā) 明目的是為了提供一種高分辨率、安調(diào)工藝簡(jiǎn)單、維修方便的一維位置敏感電離室氣體探 測(cè)器。本發(fā)明探測(cè)器主要由金屬密封外殼、陽(yáng)極板、多電極條板和電子學(xué)電路組件構(gòu)成； 電離室內(nèi)充以高壓惰性氣體，X射線穿過(guò)入射窗口進(jìn)入電離室，與工作氣體的原子作用產(chǎn)生 電離，電離成分在高壓電場(chǎng)作用下向?qū)?yīng)電極漂移，漂移產(chǎn)生的感應(yīng)電荷正比于X射線束
3流強(qiáng)度，它們被電子學(xué)電路收集、放大、轉(zhuǎn)換，最后輸出到計(jì)算機(jī)。其特征在于，所述陽(yáng)極板、多電極條板設(shè)置在金屬密封外殼中；所述電子學(xué)電路組 件置于金屬密封外殼外部；所述殼外電子學(xué)電路組件和殼內(nèi)多電極條板通過(guò)夾在外殼中間 的密封轉(zhuǎn)接電路板進(jìn)行信號(hào)連接。優(yōu)選的，金屬密封外殼由底座、密封轉(zhuǎn)接電路板、基板、和密封橡膠圈構(gòu)成；它們之 間通過(guò)多個(gè)螺釘進(jìn)行連接。優(yōu)選的，所述陽(yáng)極板、多電極條板由印刷電路板制成；優(yōu)選的，底座和基板組成的金屬外殼由鋁或低原子序數(shù)金屬制成。優(yōu)選的，密封轉(zhuǎn)接電路板由多層印刷電路板構(gòu)成，其內(nèi)層設(shè)有導(dǎo)電電路，密封轉(zhuǎn)接 電路板結(jié)合柔性線路板或?qū)Ь€束將殼外電子學(xué)電路組件和殼內(nèi)多電極條板的信號(hào)連接起來(lái)。優(yōu)選的，射線進(jìn)入的入射窗采用在底座上開(kāi)槽的薄窗設(shè)計(jì)，薄窗與周邊結(jié)構(gòu)的采 用弧形的過(guò)渡構(gòu)造。優(yōu)選的，底座和基板分別設(shè)置柱狀凸起。陽(yáng)極板和多電極條板分別用粘接劑粘接 到底座柱狀凸起和基板柱狀凸起上。優(yōu)選的，底座側(cè)面設(shè)有充排氣口，用于抽真空和充入高壓氣體。優(yōu)選的，多電極條電路板上用于收集電荷的電極條陣列呈扇型分布。所有電極條 指向射線源。優(yōu)選的，金屬密封殼內(nèi)充入高壓惰性氣體。從上述描述中，可以看出本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)氣體靈敏區(qū)單獨(dú)密封，不受其他電子學(xué)電 路信號(hào)的干擾；在進(jìn)行電子學(xué)電路組件安調(diào)和維修時(shí)，不需要打開(kāi)密封外殼，減少工藝工 序，提高工作效率。本發(fā)明位置敏感氣體探測(cè)器結(jié)構(gòu)可以廣泛用于帶電粒子探測(cè)、高能光子探測(cè)的科 研領(lǐng)域；也可用于小型物品CT、人體掃描透視等工業(yè)或安檢領(lǐng)域；經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，還可以 應(yīng)用于要求更高的核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。


從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)將更明顯，其中圖1 本發(fā)明探測(cè)器主要結(jié)構(gòu)截面示意圖。圖2 本發(fā)明探測(cè)器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3 多電極條電路板的電極條分布示意4 本發(fā)明的實(shí)施例(側(cè)視圖)。圖5 本發(fā)明的實(shí)施例(俯視圖)。
具體實(shí)施例方式下面，參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。在附圖中，雖然示于不同的附圖 中，但相同的附圖標(biāo)記用于表示相同的或相似的組件。為了清楚和簡(jiǎn)明，包含在這里的已知 的功能和結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述將被省略。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的探測(cè)器設(shè)備包括底座1、密封轉(zhuǎn)接電路板2、基板3、兩個(gè)密封橡膠圈4、柔性線路板5、電子學(xué)電路組件6、多電極條電路板7、陽(yáng)極高壓電路板8寸。圖1中，由底座1、密封轉(zhuǎn)接電路板2、基板3、兩個(gè)密封橡膠圈4構(gòu)成整個(gè)密封體結(jié) 構(gòu)；它們之間通過(guò)多個(gè)沉頭螺釘進(jìn)行連接，連接位置如沉頭螺孔B所示；圖1中，底座1和基板3組成的金屬外殼由鋁或鋁合金制成。圖1中，密封轉(zhuǎn)接電路板2由多層印刷電路板構(gòu)成，其內(nèi)層覆有導(dǎo)電電路，一方面， 密封轉(zhuǎn)接電路板2作為整個(gè)密封體的構(gòu)件之一；另一方面，它結(jié)合柔性線路板5將殼外電子 學(xué)電路組件6和殼內(nèi)多電極條板7的信號(hào)連接起來(lái)。為保持密封，底座1、密封轉(zhuǎn)接電路板2、基板3在與密封橡膠圈4相接觸的各個(gè)面 上的表面粗糙度為3. 2或以下。為保持密封，密封橡膠圈4材質(zhì)采用氣密性好，壽命長(zhǎng)，使用模具制造的無(wú)膠接面 的橡膠。為了在保證足夠的強(qiáng)度的同時(shí)減少殼體的重量，底座和基板分別設(shè)置柱狀凸起 (圖IC和圖1D)。陽(yáng)極板和多電極條板分別用粘接劑粘接到底座柱狀凸起和基板柱狀凸起上。入射窗A采用的是在底座上開(kāi)槽的薄窗設(shè)計(jì)。薄窗與周邊結(jié)構(gòu)的采用弧形的過(guò)渡 構(gòu)造，可以防止應(yīng)力過(guò)度集中造成損壞。陽(yáng)極高壓電路板8和多電極條電路板7分別用粘接劑粘接到對(duì)應(yīng)的底座上的柱狀 凸起D和基板上的柱狀凸起C上。固定螺孔E用于探測(cè)器構(gòu)件和整個(gè)輻射掃描系統(tǒng)連接和緊固。圖2是本發(fā)明探測(cè)器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中F是設(shè)計(jì)在底座1上充排氣口，用 于抽真空和充入高壓氣體。圖3是多電極條電路板的電極條分布示意圖。圖中G是印刷電路板上的覆銅電極 條，電極條數(shù)量可以從幾百至幾千條，電極條的寬度可以是零點(diǎn)幾至幾個(gè)毫米，每條電極條 的長(zhǎng)度根據(jù)入射射線的能量，可以是幾十毫米至幾百毫米。使用電路軟件設(shè)計(jì)工具，能夠很 方便的確保各路收集電極準(zhǔn)確指向射線源。為了保證氣密性和安全性，在探測(cè)器安裝完畢后要進(jìn)行嚴(yán)格的氦質(zhì)譜檢漏和耐壓 測(cè)試。測(cè)試合格后，密封殼內(nèi)充入高壓惰性氣體，惰性氣體可以是氬氣，氙氣等，氣壓可 以從 0. IMpa 3Mpa。圖4、圖5是本發(fā)明的實(shí)施例(側(cè)視圖和俯視圖)。圖中9可以是X射線管或r射 線源。射線束經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直縫，穿過(guò)被檢物10后，通過(guò)探測(cè)器入射窗口進(jìn)入探測(cè)器。被檢物10 可以是物品或人體。當(dāng)用于透視成像時(shí)，被檢物作上下方向的直線運(yùn)動(dòng)，或者是射線源和探測(cè)器同步 作上下方向的直線運(yùn)動(dòng)，而被檢物不動(dòng)，通過(guò)測(cè)量沿掃描線上經(jīng)探測(cè)器多電極條電路板輸 出的各通道的電荷量，得到來(lái)自被檢物內(nèi)部射線吸收系數(shù)分布圖像。上面的描述僅用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫 離本發(fā)明的范圍的任何修改或局部替換，均應(yīng)該屬于本發(fā)明的權(quán)利要求來(lái)限定的范圍，因 此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
附圖標(biāo)記列表
1底座
2密封轉(zhuǎn)接電路板
3基板
4密封橡膠圈
5柔性線路板或?qū)Ь€束
6電子學(xué)電路組件
7多電極條電路板
8陽(yáng)極高壓電路板
9:X射線或r射線源
IC> 被檢物
A入射窗
B沉頭螺孔
C基板柱狀凸起
D底座柱狀凸起
E底部固定螺孔
F充排氣口
G覆銅電極條
權(quán)利要求
用于射線探測(cè)和輻射成像的探測(cè)器裝置，所述探測(cè)器裝置包括密封外殼、陽(yáng)極板、多電極條板和電子學(xué)電路組件，其中所述陽(yáng)極板、所述多電極條板設(shè)置在密封外殼中，其特征在于，所述密封外殼包括密封轉(zhuǎn)接電路板，所述密封轉(zhuǎn)接電路板夾在底座和基板之間；所述電子學(xué)電路組件置于密封外殼外部；所述電子學(xué)電路組件和多電極條板通過(guò)所述密封轉(zhuǎn)接電路板進(jìn)行信號(hào)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)器裝置，其特征在于，所述密封轉(zhuǎn)接電路板由多層印刷 電路板構(gòu)成，其內(nèi)層設(shè)有導(dǎo)電電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的探測(cè)器裝置，其特征在于，設(shè)置柔性線路板或?qū)Ь€束，其 中所述密封轉(zhuǎn)接電路板結(jié)合柔性線路板或?qū)Ь€束將電子學(xué)電路組件和多電極條板的信號(hào) 連接起來(lái)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的探測(cè)器裝置，其特征在于，所述底座和所述基板分別設(shè)置 柱狀凸起，所述陽(yáng)極板和所述多電極條板分別用粘接劑粘接到底座柱狀凸起和基板柱狀凸 起上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的探測(cè)器裝置，其特征在于，所述陽(yáng)極板、多電極條板由印 刷電路板制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的探測(cè)器裝置，其特征在于，所述底座和基板由鋁或低原子 序數(shù)金屬制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)器裝置，其特征在于，所述密封外殼還包括密封橡膠圈， 其中所述底座、密封轉(zhuǎn)接電路板、基板和密封橡膠圈之間通過(guò)多個(gè)螺釘進(jìn)行連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的探測(cè)器裝置，其特征在于，所述底座、密封轉(zhuǎn)接電路板、基板 在與密封橡膠圈相接處的各個(gè)面上的表面粗糙度為3. 2或以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的探測(cè)器裝置，其特征在于，所述密封橡膠圈使用模具制造 的無(wú)膠接面的橡膠。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的探測(cè)器裝置，其特征在于，射線進(jìn)入的入射窗采用在底 座上開(kāi)槽的薄窗設(shè)計(jì)，薄窗與周邊結(jié)構(gòu)的采用弧形的過(guò)渡構(gòu)造。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的探測(cè)器裝置，其特征在于，底座側(cè)面設(shè)有充排氣口，用于 抽真空和充入高壓氣體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)器裝置，其特征在于，多電極條電路板上用于收集電荷 的電極條陣列呈扇型分布，所有電極條指向射線源。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的探測(cè)器裝置，其特征在于，電極條數(shù)量可以從幾百至幾千 條，電極條的寬度可以是零點(diǎn)幾至幾個(gè)毫米，電極條的長(zhǎng)度可以是幾十毫米至幾百毫米。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)器裝置，其特征在于，密封外殼內(nèi)充入高壓惰性氣體。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的探測(cè)器裝置，其特征在于，惰性氣體可以是氬氣、氙氣。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的探測(cè)器裝置，其特征在于，惰性氣體的氣壓可以從 0. IMpa 至 3Mpa。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)器裝置，其特征在于，射線可以是X射線或Y射線。
全文摘要
公開(kāi)了一種用于射線探測(cè)和輻射成像的一維位置敏感電離室氣體探測(cè)器設(shè)備，屬于核輻射應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。主要由金屬密封外殼、陽(yáng)極板、多電極條板和電子學(xué)電路組件構(gòu)成；其特征在于，所述陽(yáng)極板、多電極條板設(shè)置在金屬密封外殼中；所述電子學(xué)電路組件置于金屬密封外殼外部；所述金屬密封外殼由底座、密封轉(zhuǎn)接電路板、基板、和密封橡膠圈構(gòu)成；所述陽(yáng)極板、多電極條板由印刷電路板制成；所述殼外電子學(xué)電路組件和殼內(nèi)多電極條板通過(guò)夾在外殼中間的密封轉(zhuǎn)接電路板進(jìn)行信號(hào)連接。本發(fā)明探測(cè)器具有高分辨率、安調(diào)工藝簡(jiǎn)單、維修方便的優(yōu)點(diǎn)，可用于帶電粒子探測(cè)、高能光子探測(cè)的科研領(lǐng)域，也適用于小型物品CT、人體掃描透視等安檢領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01T1/185GK101937092SQ20091008862
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者代主得, 姚楠, 張清軍, 李元景, 王永強(qiáng), 王鈞效, 繆慶文 申請(qǐng)人:同方威視技術(shù)股份有限公司