专利摘要

本实用新型适用于X射线焦点测量技术领域，提供了一种X射线焦点测量装置，包括测量平台和狭缝，测量平台上方设置有上下方向延伸的导柱，导柱上设有狭缝安装架，狭缝安装架沿上下方向与导柱导向活动装配，狭缝固定在狭缝安装架上，测量平台包括探测器阵列和数据采集模块。该X射线焦点测量装置利用的是狭缝成像法的原理进行测量，Ｘ射线经过狭缝，在探测器阵列上形成焦点的像，通过探测器阵列探测得到成像信号，然后对数据进行处理，测量精度较高，误差较小。而且，狭缝可以沿着上下方向进行移动，能够计算得到多个焦点数据，对得到的多个焦点数据进行处理，能够进一步提升测量精度。

权利要求

1.一种X射线焦点测量装置，其特征在于，包括测量平台和狭缝，所述测量平台上方设置有上下方向延伸的导柱，导柱上设有狭缝安装架，所述狭缝安装架沿上下方向与导柱导向活动装配，所述狭缝固定在所述狭缝安装架上，所述测量平台包括探测器阵列和数据采集模块，所述探测器阵列用于探测待测X射线经过所述狭缝而成的像，所述探测器阵列的信号输出端连接所述数据采集模块的信号输入端，所述数据采集模块用于采集所述探测器阵列探测得到的数据，所述数据采集模块的信号输出端用于连接数据处理模块，以对所述数据采集模块采集到的数据进行处理，实现对所述待测X射线的焦点的测量。

2.根据权利要求1所述的X射线焦点测量装置，其特征在于，所述狭缝为钨合金狭缝。

3.根据权利要求1所述的X射线焦点测量装置，其特征在于，所述狭缝安装架上设置有用于驱动狭缝安装架沿导柱上下移动的驱动模块，所述驱动模块包括驱动电机、控制器以及操作按键单元，所述操作按键单元包括开机按键、关机按键、向下移动按键和向上移动按键，所述操作按键单元的信号输出端连接所述控制器的信号输入端，所述控制器的信号输出端连接所述驱动电机，所述驱动电机用于驱动所述狭缝安装架沿导柱上下移动。

4.根据权利要求1所述的X射线焦点测量装置，其特征在于，沿所述导柱设置有标尺。

5.根据权利要求1所述的X射线焦点测量装置，其特征在于，所述狭缝安装架上设置有用于将所述狭缝安装架固定在所述导柱上某一位置的固定机构。

6.根据权利要求1所述的X射线焦点测量装置，其特征在于，所述测量平台还包括壳体，所述探测器阵列水平设置在所述壳体的上端面上，所述数据采集模块设置在所述壳体内部。

7.根据权利要求6所述的X射线焦点测量装置，其特征在于，所述壳体的下方设置有用于带动所述壳体沿水平方向旋转的旋转机构。

8.根据权利要求7所述的X射线焦点测量装置，其特征在于，所述旋转机构沿周向每隔90度设置有定位机构。

9.根据权利要求1所述的X射线焦点测量装置，其特征在于，所述测量平台还包括所述数据处理模块。

10.根据权利要求7所述的X射线焦点测量装置，其特征在于，所述壳体与所述旋转机构之间设置有水平调节机构。

说明书

技术领域

本实用新型属于X射线焦点测量技术领域，尤其涉及一种X射线焦点测量装置。

背景技术

X射线诊断的医疗照射是全人类所受人工电离辐射的最大来源，X光机作为X射线诊断的主要仪器自然就备受世人关注，包括X光机的质量与性能如何，辐射的剂量多少等等。检定规程主要从射线的空气比释动能率、辐射输出的辐射质、重复性、线性、分辨力、辐射野与光野一致性、X射线管的焦点等技术指标来检测X光机的质量与性能。在确定射线照相技术参数时，X射线管焦点尺寸是一个重要的基本数据。检测医用X光机焦点的意义有：(1)保证成像质量，X光机成像质量的一个关键性的参数是清晰度，如果清晰度极差，就起不到诊断的作用，X光机中影响清晰度的因素很多，但其中等效焦点大小是影响清晰度的一个重要参数。既然医用X光机的焦点影响成像性能即清晰度，那么球管的焦点单独从诊断效果来看是越小越好，这是因为焦点越大，则投影时所产生的半影也越大，而影像的边缘就愈模糊，这对疾病的诊断极为不利；(2)精确测量焦点大小的变化，并配合其它量的测量，能检验高压电路中的元件的功能，尤其是X线管真空度是否降低。若从X线管的功率来看，焦点越大，散热性能越好，功率越大，X光机的用途就越广，所以球管的焦点应在一定功率的情况下越小越好。

产生X射线的最简单方法是用加速后的电子撞击金属靶。撞击过程中，电子突然减速，其损失的动能会以光子形式放出，形成X光光谱的连续部分，称为韧致辐射。通过加大加速电压，电子携带的能量增大，则有可能将金属原子的内层电子撞出，于是内层形成空穴，外层电子跃迁回内层填补空穴，同时放出波长在0.1纳米左右的光子。由于外层电子跃迁放出的能量是量子化的，所以放出光子的波长也集中在某些部分，形成了X光谱中的特征线，此称为特征辐射。X光机，主要利用上述原理，产生X射线，用于医学诊断。

X射线的方向性受靶点的大小、形状、方向、电子运动方向等影响，靶点将直接影响图像的清晰度。现对X射线的发射区域进行定义：焦斑：电子撞击靶产生X射线的区域；实际焦斑：产生射线用于照相的实际面积区域；有效的焦斑：在参考平面上焦点的投影。焦点的大小通过确定方向上焦点的宽度确定，规定：焦点的长度为平行光管方向，宽度为垂直光管方向。

目前，X射线的焦点测量的方法有针孔照相法和星卡测量法。

(1)星卡测量法，星卡测量法最简单但有较大的测量误差，即方法误差，影响方法误差大小的主要因素有：1、星卡心轴偏离X线束束轴的角度引起的不确定度，2、星卡心轴偏离X线束束轴的角度和光野与辐射野的一致性影响较大。并且需要拍片，过程繁杂。

(2)针孔照相法，针孔照相法采用针孔板，利用小孔成像原理，获得焦点射线照相图像。针孔板为采用高射线吸收材料制作的板，板上制作尺寸很小的孔，针孔板放在焦点和胶片之间，控制好距离，按规定的透照电压、管电流完成透照，获得规定黑度的焦点图像，直接对图像进行测量，给出焦点的尺寸。针孔照相法同样有较大的测量误差，需要拍片，过程繁杂。

实用新型内容

本实用新型提供了一种X射线焦点测量装置，用以解决现有的X射线焦点测量的方法有较大测量误差的问题。

本实用新型提供了一种X射线焦点测量装置，包括测量平台和狭缝，所述测量平台上方设置有上下方向延伸的导柱，导柱上设有狭缝安装架，所述狭缝安装架沿上下方向与导柱导向活动装配，所述狭缝固定在所述狭缝安装架上，所述测量平台包括探测器阵列和数据采集模块，所述探测器阵列用于探测待测X射线经过所述狭缝而成的像，所述探测器阵列的信号输出端连接所述数据采集模块的信号输入端，所述数据采集模块用于采集所述探测器阵列探测得到的数据，所述数据采集模块的信号输出端用于连接数据处理模块，以对所述数据采集模块采集到的数据进行处理，实现对所述待测X射线的焦点的测量。

可选地，所述狭缝为钨合金狭缝。

可选地，所述狭缝安装架上设置有用于驱动狭缝安装架沿导柱上下移动的驱动模块，所述驱动模块包括驱动电机、控制器以及操作按键单元，所述操作按键单元包括开机按键、关机按键、向下移动按键和向上移动按键，所述操作按键单元的信号输出端连接所述控制器的信号输入端，所述控制器的信号输出端连接所述驱动电机，所述驱动电机用于驱动所述狭缝安装架沿导柱上下移动。

可选地，沿所述导柱设置有标尺。

可选地，所述狭缝安装架上设置有用于将所述狭缝安装架固定在所述导柱上某一位置的固定机构。

可选地，所述测量平台还包括壳体，所述探测器阵列水平设置在所述壳体的上端面上，所述数据采集模块设置在所述壳体内部。

可选地，所述壳体的下方设置有用于带动所述壳体沿水平方向旋转的旋转机构。

可选地，所述旋转机构沿周向每隔90度设置有定位机构。

可选地，所述测量平台还包括所述数据处理模块。

可选地，所述壳体与所述旋转机构之间设置有水平调节机构。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的X射线焦点测量装置利用狭缝成像法的原理进行测量，X射线经过狭缝后在探测器阵列上形成焦点的像，通过探测器阵列探测得到焦点的成像信号，数据采集模块采集探测器阵列探测到的成像信号，通过对数据采集模块采集到的数据进行处理，以测量得到焦点数据，这种测量方式的测量精度较高，误差较小。而且，狭缝可以沿着上下方向进行移动，在狭缝处于不同的高度时根据狭缝成像的几何数学关系能够计算得到多组焦点数据，对得到的多个焦点数据进行处理，比如求平均值，能够最终得到更加精确的焦点数据，因此，该X射线焦点测量装置的测量精度高，测量误差较小。

附图说明

图1是X射线焦点测量装置的组成示意图；

图2是狭缝的一种具体的结构简图；

图3是X射线焦点测量装置的机械结构简图；

图4是驱动模块的结构示意图；

图5是X射线焦点测量装置的测量原理示意图。

具体实施方式

本实施例提供一种X射线焦点测量装置，如图1所示，包括测量平台和狭缝1，测量平台包括探测器阵列2、数据采集模块3和数据处理模块4。探测器阵列2用于探测待测的X射线5经过狭缝1而成的像，探测器阵列2的信号输出端连接数据采集模块3的信号输入端，数据采集模块3的信号输出端连接数据处理模块4的信号输入端。

本实施例中，狭缝1具体为钨合金狭缝，即狭缝1的材料为钨。形成光阑，使X射线成像。狭缝1的尺寸按照IEC60336标准设计，在狭缝1的宽度上，误差放大到±0.005mm，与国内诊断规程一致，根据狭缝1的设计尺寸，测量最小焦点为0.1mm。图2给出了狭缝1的一种具体的结构简图。由于狭缝1的结构属于现有技术，本实施例就不再具体说明。另外，作为其他的实施方式，狭缝1的材料还可以是含铂10％的金铂合金等。

本实施例中，探测器阵列2由多个半导体传感器排布构成，半导体传感器的单元面积为14μm×14μm。采用线阵列，阶梯分布，总长度30mm，一个线阵列为2160个单元，半导体分辨提高到7μm。探测器阵列2收集X射线经过狭缝1的成像信号，将X射线5转变为电信号。

数据采集模块3动态采集探测器阵列2的电信号，并将电信号发送到数据处理模块4。本实施例中，数据采集模块3采集感应电荷，将电荷信号转换为电压信号，由数据采集模块3中的高速AD转化为数字信号，并由数据采集模块3中的FPGA采集数据，FPGA输出给数据处理模块4。其中，高速AD的参数如下：单芯片12位模数转换器产品系列；灵活的采样速率：1.5MSPS、3.0MSPS和10MSPS；低功耗：59mW、100mW和250mW；+5V单电源；积分非线性误差：0.5LSB；微分非线性误差：0.3LSB；信噪比(SNR)：70dB；无杂散动态范围(SFDR)：86dB；超量程指示；28引脚SOIC和28引脚SSOP封装。另外，数据采集模块3中还可以设置有缓存芯片，型号为ISSI IS61C6416AL，具体参数如下：高速存取时间：12ns、15ns；低有功功率：175mW(典型)；低待机功耗：1mW(典型)；TTL兼容接口电平；单5V±10％电源；全静态操作：无时钟或刷新要求；在44-pin SOJ包装可用和44-pin TSOP(类型II)；商业、工业和汽车温度范围内工作。那么，数据采集模块3本质上为数据转换模块，将探测器阵列2探测到的成像数据转换成供数据处理模块4处理的数据。当然，数据采集模块3还可以仅仅是数据采集线路，用于将探测器阵列2探测到的成像数据通过该数据采集线路给数据处理模块4。

数据处理模块4用于对数据采集模块3采集到的数据进行处理，实现对待测的X射线5的焦点的测量。数据处理模块4中加载有数据处理程序，即焦点数据计算程序，数据处理模块4可以是处理芯片，比如单片机，也可以电脑主机，比如上位机。本实施例中，数据处理模块4为X射线焦点测量装置的一部分，作为其他的实施例，数据处理模块4不是X射线焦点测量装置的一部分，而是外接的设备，那么，数据采集模块3具有数据传输接口(比如USB口)，将数据输出给数据处理模块4时，就需要数据处理模块4先通过USB口与数据采集模块3进行连接，然后，数据采集模块3将数据输出给数据处理模块4。

为了便于布置，测量平台还包括壳体6，探测器阵列2水平设置在壳体6的上端面上，数据采集模块3和数据处理模块4设置在壳体6的内部。壳体6的形状不唯一，比如长方体、圆柱体等，本实施例中，壳体6为圆柱体。接上段描述，若数据处理模块4是外接的设备，那么，上述中的USB口就需要设置在壳体的侧壁上。另外，作为其他的实施方式，测量平台可以不包括壳体6，探测器阵列2、数据采集模块3和数据处理模块4直接独立设置。

如图3所示，测量平台上方设置有上下方向(即竖直方向)延伸的导柱7，并且，导柱7在竖直方向固定设置，比如通过固定底座进行固定。导柱7上设有狭缝安装架8，狭缝安装架8沿上下方向与导柱导向活动装配，狭缝1固定在狭缝安装架8上。其中，为了便于固定狭缝1，在狭缝安装架8上可以设置有用于固定狭缝1的固定结构，比如固定夹子或者螺栓。而且，狭缝安装架8上可以设置有与导柱7的结构相适配的挡止结构，使得狭缝安装架8只能够在导柱7上沿上下方向移动，不能从导柱7上脱离。导柱7可以是具有滑槽的导轨，狭缝安装架8具有与滑槽活动装配的滑动块或者滚轮；或者，导柱7上设置有沿上下方向设置的丝杠，狭缝安装架8装配在该丝杠上，通过丝杠实现沿导柱7上下移动。因此，导柱7和狭缝安装架8的结构以及装配关系并不唯一。另外，狭缝安装架8在导柱7上的移动方式可以是手动控制，通过手动操作狭缝安装架8实现上下移动，当然，也可以是电动控制，比如：狭缝安装架8上设置有驱动模块，如图4所示，驱动模块包括驱动电机13、控制器12以及操作按键单元11，操作按键单元11包括开机按键、关机按键、向下移动按键和向上移动按键，操作按键单元11的信号输出端连接控制器12的信号输入端，控制器12的信号输出端连接驱动电机13，驱动电机13用于驱动狭缝安装架8沿导柱7上下移动，驱动电机13的驱动方式有：驱动电机13带动狭缝安装架8上的滚轮转动，实现狭缝安装架8上下移动。另外，还可以在导柱7上安装驱动电机，驱动电机带动导柱7上的丝杠转动，也能够实现狭缝安装架8上下移动。当然，驱动模块由蓄电池或者供电线路进行供电。

那么，如图3所示，狭缝安装架8设置在测量平台的上方，即狭缝1设置在测量平台的上方，狭缝1位于测量平台(即探测器阵列2的探测平面，也称为像平面)与焦点之间，X射线5由狭缝1的上方向狭缝1照射，X射线5经过狭缝1之后在探测器阵列2上成像。

进一步地，为了便于测量狭缝安装架8在导柱7上的位置(即狭缝安装架8的高度)，沿导柱7设置有标尺，标尺上刻有尺度，通过读取尺度就能够直接获取到狭缝安装架8的位置。当然，导柱7上还可以不设置标尺，标尺是外部的独立设备，在需要测量时，将标尺沿导柱7放置，利用标尺进行测量，测量结束时，收起标尺。

而且，狭缝安装架8上设置有固定机构9，用于将狭缝安装架8固定在导柱7上的某一位置。那么，当将狭缝安装架8移动到相应的位置后，通过固定机构9固定狭缝安装架8，这样狭缝安装架8就不会上下移动，保证准确测量。固定机构9可以是螺栓，通过旋转螺栓，使得螺栓紧固在导柱7上；固定机构9还可以是类似于夹子的夹紧装置；固定机构9还可以是固定带。因此，固定机构9的实现方式不唯一，只要能够实现其固定功能即可。

壳体6的下方设置有旋转机构10，旋转机构10能够带动壳体6沿水平方向360度旋转，能够测量不同方向上的焦点的长度和宽度。旋转机构10可以通过人为操作进行旋转，那么，旋转机构10可以只是一个旋转轴，旋转轴与壳体6的中心轴同轴设置，当旋转轴转动时，带动壳体6同步转动；旋转机构10也可以通过电机带动进行旋转，那么旋转机构10还包括电机，通过电机带动旋转轴转动，进而带动壳体6转动。而且，旋转机构10沿周向每隔90度设置有定位机构，这种每隔90度进行定位的定位机构属于现有技术，本实施例就不再具体说明。那么，总共设置四个定位机构，那么，壳体6旋转360度时有四个位置状态，就能够测量相互正交的两个方向上焦点的长度和宽度，实现焦点的精确测量。另外，壳体6与旋转机构10之间设置有水平调节机构，比如三个升降旋转螺钉，用于调节壳体6的水平，即探测器阵列2的水平。

另外，该X射线焦点测量装置还可以设置蓝牙模块，数据采集模块3连接蓝牙模块，蓝牙模块与移动终端进行通信连接，将采集到的成像数据输出给移动终端，通过移动终端实现数据的处理和显示。

该X射线焦点测量装置利用狭缝成像法的原理进行测量，即根据狭缝成像中相似原理，如图5所示，几何参量的数学关系为：

式中：S为物，即待测的X射线5；F₁为像，即探测器阵列2上成的像；L为物和像之间的距离；L₁为像距。

该X射线焦点测量装置的基本测试指标为：焦点测量范围：0.1mm～6.0mm；眼侧起阵列的测量范围：30mm；位置分辨率：0.01mm；重复性：1％；千伏：(40-150)kV；mAs范围：大于5mAs。

因此，该X射线焦点测量装置采用狭缝成像原理，当X射线5经过狭缝1后在探测器阵列2的平面上形成焦点的像，通过探测器阵列2收集成像信号的强度，数据采集模块3采集探测器阵列2的成像信号，并进行相关的数据转换，然后输出给数据处理模块4，数据处理模块4根据数据采集模块3上传的数据以及上述数学关系能够计算得到焦点的长度和宽度，还可以通过显示屏进行显示。

以下给出两种测量过程：

第一种：进行多次测量过程，具体过程如下：

第一次测量过程：先通过狭缝安装架8将狭缝1固定在导柱7的某处，然后将涉及到的各已知参数输入给数据处理模块4(比如通过键盘输入)，并根据上述数学关系计算得到焦点的长度和宽度；

第二次测量过程：移动狭缝安装架8，使狭缝1在导柱7的位置发生变化，那么，上述数学关系中的相关参数就发生了变化，那么，将涉及到的各已知参数输入给数据处理模块4，计算得到焦点的长度和宽度；

第三次测量过程：再次移动狭缝安装架8，使狭缝1在导柱7的位置发生变化，那么，上述数学关系中的各参数就发生了变化，那么，将涉及到的各已知参数输入给数据处理模块4，计算得到焦点的长度和宽度；

以此类推，进行多次测量。

最终得到多组焦点的长度和宽度数据，通过计算平均值就能够获取比较准确的焦点数据。

第二种：通过两次成像法进行两次测量过程，将两次测量结果进行计算，可得焦点在探测器阵列2的像平面上的大小，减少焦点标志误差的影响(注意在实现此测量过程时，需在测量软件上设置焦点到狭缝1与狭缝1到像平面的距离相等，而假定的焦点到狭缝1与狭缝1到像平面的距离需人工输入)。通过反演计算焦点的实际尺寸和位置。而两次成像法属于常规方法，这里不再赘述。

因此，该X射线焦点测量装置的先进性和创新性如下：

1、将探测器阵列分布设置为阶梯分布，提高位置分辨率，到达10μm。提高探测器阵列中的传感器在弱信号下的响应敏感，适应X光机焦点狭缝成像。

2、旋转机构可以360度旋转，每90度有定位机构，自动定位，用于测量相互正交的两个方向上焦点的长度和宽度，完成X光机焦点的长度和宽度方向的测试。

3、提高曝光量(mAs)的检测限：曝光量(mAs)的检测限提高到5mAs，减少曝光量，减少环境辐射。

4、扩大测量范围：将测量范围扩大到30mm，能适应焦点尺寸0.1mm～6mm。即使在灯光野下焦点的像存在偏移，也能完全覆盖焦点成像的范围。此测量范围30mm，远远大于现有的测量范围0.1mm～5mm，能有效的减小对狭缝摆位的要求。

表1为现有的一种测量装置与本申请提供的X射线焦点测量装置对比表，除千伏范围存在微小差异外，其它指标均有所提高，特别是在焦点测量范围、曝光量、等效焦点真实大小理论计算、实时数据采集方面具有突出优势。

表1

一种X射线焦点测量装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。