专利名称：放射线检测设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对X射线或β射线之类的放射线进行检测的放射线检测设备。更具体地说，本发明涉及一种减小了从放射源辐射的放射线在到达待测对象之前的气体中的放射线衰减、并且稳定了放射线输出的放射线检测设备。要求2009年12月22日提交的申请号为No. 2009-290614的日本专利申请的优先权，其内容通过引用结合于此。
背景技术：
在本申请中，下文所引用或确定的所有专利、专利申请、专利公开、学术论文等将通过引用被整体结合于此，以更全面地描述本发明所属领域的状态。近年来，采用X射线的检验已经广泛普及到食品、工业产品等的质量控制或安全管理方面。在许多情况中，所采用的不是会被空气吸收较多的软X射线，而是被空气吸收较少的硬X射线。然而，也有样本由于其属性的原因，只有通过采用软X射线才能获得透射特性。包括极短紫外射线的软X射线可以用在各种研究领域以及食品、工业、医疗服务、安全等检验领域。另外，对软X射线的潜在需求非常大。由于软X射线易于被空气或溶剂吸收， 因此软X射线的透射性能很低。相应地，测量空气或溶剂中的软X射线很难。已经有了很多难以通过采用软X射线的透射方法来对具有适当厚度的样本进行检验的情况。图 6Α http//pfwww. kek. jp/kitajima/sx/sxme. html的出了 X射线的能量与在X射线被空气吸收并且X射线的能量由此衰减到Ι/e的情况下的衰减长度λ之间的关系。水平轴代表X射线的能量。垂直轴代表在具有0.02到30keV的能量的X射线传播通过具有1大气压的空气并且X射线的能量衰减到Ι/e的情况下的衰减长度入。当X射线的能量是IOkeV时，衰减长度λ大约是an。当X射线的能量是4keV时，衰减长度λ是0. lm，以及当X射线的能量是^ceV时，衰减长度λ是0.01m。同样，在将大气压与放射线检测设备中的真空相互隔开的窗口中所采用的窗口材料也吸收了很多X射线。已经最大限度地将吸收少量X射线的材料用作窗口材料。图6B是在上述URL上公开的示图，其是示出X射线的能量与具有20 μ m厚度的作为典型窗口材料的铍的透射率之间的关系的示图。当X射线的能量是^eV或更大时，铍的透射率为95%或更大。当X射线的能量是IkeV或更小时，铍的透射率为10%或更小。具有大约0. 4 μ m厚度的钻石或Si3N4可以用作窗口材料。图7A是示出相关领域中使用X射线或β射线的检验装置的示图。将待检验的片状对象或样本3布置在X射线或β射线的束源1与诸如线传感器(line sensor)、具有闪烁器的数码相机、和电离箱之类的放射线检测器2之间。以与一个束源1相距特定距离来安装样本3。放射线在样本3的宽度方向上从束源1放射状地散射，并辐射到样本3。根据样本3的透射特性来确定杂质的混合、组分的有无、缺陷的有无、以及材料(膜厚、成分等) 的均勻性。如果该装置还配备有直接转换型放射线检测元件检测器，比如能判别能量的CdTe,则该装置还可能判别能量。在研究或食品和医疗服务领域中使用了相对窄的范围的透射测量和检验。同时， 在许多情况中，在工业产品或安全领域中使用了宽范围的透射测量。如果将样本3布置为如图7A所示与在样本3宽度方向上放射状地散射放射线的一个束源1相距一个距离，并且放射线在宽范围内辐射并由放射线检测器2 (比如覆盖宽范围的相机或线传感器)进行检测，那么也可以通过一个束源和一个检测器来执行宽范围内的检验。在这种情况下，即使空气不吸收放射线，放射线剂量也会大致与该距离的平方成比例地减小。因此，需要一种具有高输出的束源1。放射线管电流增大，从而会辐射大剂量的放射线。由于软X射线被空气吸收，因此发生了束硬化(beam hardening)。束硬化是这样的现象，其中当持续的放射线透过材料时， 低能量放射线比高能量放射线吸收得更多，从而放射线的能量峰值向高能量峰值偏移。由于束硬化的发生，使得可能检验不到远距离处的样本。当发生束硬化时，在样本具有高透明度的情况下，所吸收的放射线的剂量不足。因此，得不到检测敏感度。另外，检测信号电平降低，从而检测精确度变差。此外，在相关领域中的软X射线检验中，束源1、放射线检测器 2、样本3、传送装置等的组被密封在屏蔽室内的真空中。在空气的情况下，样本3靠近束源 1安装并观察到窄的范围。图7B是示出相关领域中使用X射线或β射线的检验装置的另一例子的示图。在图7Β中，多个束源1排成一行，从而束源1与样本3之间的距离小于图7Α中所示的检验装置中的所述距离。因此，总体检验到宽的范围。如果从束源1辐射的放射线剂量发生变化，则直接影响到辐射的放射线剂量的测量。由于这个原因，测量精确度变差。当要确定在安全管理或食品控制中是否存在非法装置或对象、金属件等时，从束源1辐射的放射线的百分之几的剂量变化不成为问题。在测量纸或树脂片、薄金属膜等的厚度的情况中，从束源1辐射的放射线的剂量的稳定性非常重要。可以通过测量还未透过样本3的放射线的剂量并且从已经透过样本3 的放射线的剂量中减去还未透过样本3的放射线的剂量，来消除从束源1辐射的放射线的剂量变化的影响。因此，精确地得到了样本3的透射率。一般而言，通过对在存在样本3的情况下以及不存在样本3的情况下透射的放射线的剂量进行测量并得到两者之间的差，能够使用一个检测器来获得关于样本3的放射线的透射特性。图7C是示出当样本3是连续生产而没有被切断的产品(比如纸或树脂片)时相关技术中的线上设备的测量装置的示图。将两个放射线检测器加和2b安装来使得样本3 插入在两者中间。检测器加测量还未透过样本3的放射线的剂量。检测器加布置在束源 1的这一侧的样本3上方。检测器2b测量透过了样本3的放射线的剂量。检测器2b布置在样本3下方。由于如上所述提供了多个检测器加和2b，因此可以实时地测量和校正放射线的剂量的变化。另一个放射线检测设备配备有一个尺寸大于样本3宽度的放射线检测器。在这种情况下，该装置通过在比样本3的宽度更宽的范围中发射放射线并测量放射线直接到达放射线检测器2的部分处的放射线剂量，来在线测量还未透过样本3的放射线的剂量。束源1具有有限的寿命，并且大约每几年就需要更换一次。束源1很昂贵。由于束源1安装在温度控制装置中，因此更换束源是困难的。由于这个原因，束源1需要大量维护费。如果提供了多个束源1，则需要对应于束源数量的维护费。因此，需要尽可能地减少束源1的数量。同时，如果如上所述将束源1、放射线检测器2、样本3、传送装置等的组密封在屏蔽室中的真空中，则该装置整体需要做得坚固。因此，该装置整体上价格变得很高。样本3 的输入和输出很麻烦，并且需要花时间来形成真空。因此，该装置的实用性很差。另外，如果样本3是一个连续的体(比如片)，则难以形成真空状态。为了在宽范围内发射放射线，样本3需要远离束源1。相应地，由于空气吸收的放射线的量进一步增大而发生束硬化，则不可能使用对于测量透射特性更具优势的低能量范围的放射线。束源1与样本3之间的间隙通常对空气开放。因此，空气的温度、大气压、湿度等的影响会导致空气吸收的放射线的量改变。这种改变成为测量误差的一个因素。薄膜厚度的测量尤其需要高精确度的测量。由于放射线剂量的轻微变化直接影响到测量精确度，所以对束源1辐射的放射线的稳定性的控制非常重要。一般而言，在每几个小时到每几天移出样本3时，通过校正检测器的敏感度或放射线剂量的变化，可以应对检测器敏感度的改变以及放射线剂量的短期和长期改变。校正频率太高，校正也很麻烦，并且放射线剂量的改变不能得到实时反馈。对束源1采用了昂贵的高性能电源，必须管理测量仪器或束源的温度以及周围环境的温度和湿度。如果如图7C所示使用多个放射线检测器，则需要更大的成本、安装空间等。日本未审查专利申请第一公开No. 2003-329430公开了一种线传感器或放射线检测器，其能够检测从一个或两个束源1辐射的放射线的变化，但是不能检测从三个或更多束源1辐射的放射线的变化。此外，线传感器测量的是辐射通量的末尾部分。例如，辐射通量的末尾部分与辐射通量的中间部分不相同。进一步地，测量结果与辐射通量的总量的变化不相同。
发明内容
—种放射线检测设备可以包括放射源，其辐射放射线；放射线检测单元，其对已经透过检验对象的放射线的第一强度进行检测以产生第一测量值，所述检验对象布置在所述放射源与所述放射线检测单元之间；透射电离室，其对还未到达检验对象的放射线的第二强度进行检测以产生第二测量值，所述透射电离室具有封闭结构，所述透射电离室布置在所述放射源与所述检验对象之间，所述透射电离室包括入射窗口和出射窗口，放射线通过所述入射窗口进入所述透射电离室，并且放射线通过所述出射窗口离开所述透射电离室；和运算单元，其根据所述第一测量值和所述第二测量值来计算所述检验对象的物理量。所述透射电离室可以实时地检测放射线的第二强度并产生所述第二测量值。所述透射电离室可以将所述第二测量值反馈到放射源以控制放射源。所述透射电离室可以形成为梯形，使得所述透射电离室的对应于所述出射窗口的部分的长度大于所述透射电离室的对应于所述入射窗口的部分的长度。所述透射电离室可以充满吸收少量放射线的气体。所述气体可以包括以下气体中的至少一种He(氦气)、H2(氢气)、CH4(甲烷气)、H2O (水蒸气)、Ne (氖气)、O2 (氧气)和N2 (氮气)。所述气体可以是以大气压力或略低于大气压力的压力来填充的。所述透射电离室可以包括第一平行板电极和第二平行板电极。所述第一平行板电极和所述第二平行板电极互相平行地布置，以使得它们相距预定距离而互相面对。从所述放射源辐射的放射线可在所述第一和第二平行板电极之间通过，同时所述第一平行板电极用作负电极而所述第二平行板电极用作正电极。所述入射窗口和所述出射窗口可以以如下材料中的至少一种来形成Be(铍)薄膜、聚乙烯、PET (聚乙烯对苯二甲酸酯)膜、铝沉积PET膜、和通过薄铝膜层积的合成PET部件。所述放射线检测设备还可以包括电位计，所述电位计连接到所述第一平行板电极，所述电位计通过测量来自所述第一平行板电极的电流来检测放射线的所述第二强度， 所述电位计产生所述第二测量值。一种放射线检测设备可以包括放射线检测单元，其对已经透过检验对象的放射线的第一强度进行检测以产生第一测量值，所述检验对象布置在辐射所述放射线的放射源与所述放射线检测单元之间；透射电离室，其对还未到达检验对象的放射线的第二强度进行检测以产生第二测量值，所述透射电离室具有封闭结构，所述透射电离室布置在所述放射源与所述检验对象之间，所述透射电离室包括入射窗口和出射窗口，放射线通过所述入射窗口进入所述透射电离室，并且放射线通过所述出射窗口离开所述透射电离室；和运算单元，其根据所述第一测量值和所述第二测量值来计算所述检验对象的物理量。所述透射电离室可以实时地检测放射线的第二强度并产生所述第二测量值。所述透射电离室可以将所述第二测量值反馈到放射源以控制放射源。所述透射电离室可以形成为梯形，使得所述透射电离室的对应于所述出射窗口的部分的长度大于所述透射电离室的对应于所述入射窗口的部分的长度。所述透射电离室可以充满吸收少量放射线的气体。所述气体可以包括以下气体中的至少一种He(氦气)、H2(氢气)、CH4(甲烷气)、 H2O (水蒸气)、Ne (氖气)、O2 (氧气)和N2 (氮气)。所述气体可以是以大气压力或略低于大气压力的压力来填充的。所述透射电离室可以包括第一平行板电极和第二平行板电极。所述第一平行板电极和所述第二平行板电极可互相平行地布置，以使得它们相距预定距离而互相面对。从所述放射源辐射的放射线可在所述第一和第二平行板电极之间通过，同时所述第一平行板电极用作负电极而所述第二平行板电极用作正电极。所述入射窗口和所述出射窗口可以以如下材料中的至少一种来形成Be(铍)薄膜、聚乙烯、PET (聚乙烯对苯二甲酸酯)膜、铝沉积PET膜、和通过薄铝膜层积的合成PET部件。所述放射线检测设备还可以包括电位计，所述电位计连接到所述第一平行板电极，所述电位计通过测量来自所述第一平行板电极的电流来检测放射线的所述第二强度， 所述电位计产生所述第二测量值。一种放射线检测方法，可以包括对已经通过检验对象的放射线的第一强度执行第一检测以产生第一测量值，所述检验对象布置在辐射所述放射线的放射源与执行所述第一检测的放射线检测单元之间；对还未到达检验对象的放射线的第二强度执行第二检测以产生第二测量值，所述第二检测在具有封闭结构的透射电离室中执行，所述透射电离室布置在所述放射源与所述检验对象之间；和根据所述第一测量值和所述第二测量值来计算所述检验对象的物理量。所述放射线检测方法还可以包括将所述第二测量值反馈到所述放射源以控制所述放射源。放射线的第二强度的第二检测和第二测量值的产生可以实时地执行。
本发明的上述特征和优点将会从以下结合了附图的特定优选实施例的描述中更加明显，其中图1是图示出根据本发明第一优选实施例的放射线检测设备的例子的示意性透视图；图2是图示出根据本发明第一优选实施例的放射线检测设备的另一个例子的示意性透视图；图3是图示出X射线的能量与当X射线被氦吸收并且X射线的能量由此衰减到1/ e时的衰减长度之间的关系的示图；图4是图示出图1的放射线检测设备的部分截面图和部分框图；图5是图示出图1的放射线检测设备的另一个例子的部分截面图和部分框图；图6A是图示出X射线的能量与当X射线被空气吸收并且X射线的能量因此衰减到Ι/e时的衰减长度之间的关系的示图；图6B是图示出X射线的能量与具有20 μ m厚度的铍的透射率之间的关系的示图；图7A是图示出根据相关技术的放射线检测设备的例子的示意性透视图；图7B是图示出根据相关技术的放射线检测设备的例子的示意性透视图；以及图7C是图示出根据相关技术的放射线检测设备的例子的侧视图。
具体实施例方式根据本发明优选实施例的放射线检测设备即使在使用会被空气吸收得较多的放射线(比如软X射线或β射线)时也不会产生束硬化。另外，根据本发明优选实施例的放射线检测设备即使在束源数量很少的情况下也能在宽范围内检测放射线。根据本发明优选实施例的放射线检测设备能够实时地测量从束源辐射的放射线的剂量，并且使从束源辐射的放射线的剂量稳定。由于根据本发明优选实施例的放射线检测设备能够校正由放射线剂量变化所导致的测量误差，因此其能够实现高精确度测量。根据本发明优选实施例的放射线检测设备能够减小设备成本、提高测量敏感度、减小束源输出、并延长束源寿命。根据本发明优选实施例的放射线检测设备包括处于束源与样本之间的具有气密结构的透射电离室。透射电离室包括放射线入射窗口和放射线出射窗口。该放射线检测设备检测还未透过样本的放射线的剂量。放射线检测设备将还未透过样本的与已经透过样本的放射线的剂量的测量值进行实时地比较和计算，并且能够校正从束源辐射的放射线的剂量变化。根据本发明优选实施例的放射线检测设备可以执行控制，以将由透射电离室实时测量的放射线强度反馈到放射源。因此，放射线检测设备能够稳定地控制从束源辐射的放射线的强度。此外，它还可以校正电源变化、温度改变和束源随时间的变化而导致的输出的劣化。放射线在空气中的吸收还大大取决于空气中粉尘和灰尘形式的悬浮物质。由于根据本发明优选实施例的放射线检测设备具有气密结构，因此可以完全排除悬浮物质并有望得到稳定的检测结果。在根据本发明优选实施例的放射线检测设备中，透射电离室可以形成为梯形，以使得透射电离室对应于放射线出射窗口的部分的长度大于透射电离室对应于放射线入射窗口的部分的长度。具有气密结构的容器可以充满对放射线吸收很少的一种气体或气体混合物。该气体可以由He (氦气)、H2 (氢气)XH4 (甲烷气),H2O (水蒸气)、Ne (氖气)、02 (氧气)、队(氮气)等形成。结果，在根据本发明优选实施例的放射线检测设备中，控制了束硬化，使得能够采用当低能量范围中的放射线吸收特性大时的放射线的能量范围来执行测量 (比如薄膜的厚度的测量)，并且能够执行高敏感度的测量。因此，提高了测量的敏感度。另外，在根据本发明优选实施例的放射线检测设备中，可以减小束源的输出，使得能够减小放射线管的成本，或者延长放射线管的寿命。此外，可以大大减小天气引起的湿度、温度或大气压的改变的影响，并有望得到稳定的检测结果。在根据本发明优选实施例的放射线检测设备中，透射电离室可以充满压力为大气压或者压力略低于大气压的气体。电离室无需具有坚固的结构，其可以以低成本形成较高可靠性的电离箱。在根据本发明优选实施例的放射线检测设备中，可以在透射电离室中安装第一和第二平行板电极。第一平行板电极用作负电极，第二平行板电极用作正电极。将第一和第二平行板电极安装来使它们之间具有预定距离地相互面对，并且放射线通过两个电极之间。 可以以简单的结构来检测通过第一和第二平行板电极的放射线。在根据本发明优选实施例的放射线检测设备中，透射电离室的入射窗口和出射窗口的材料可以是包括Be (铍)薄膜、聚乙烯、PET(聚乙烯对苯二甲酸酯)膜、铝沉积PET膜、 和由薄铝膜层积的合成PET部件的材料。因此，可以减小放射线在透射电离室的窗口处的衰减。现在将参照图示实施例来描述本发明。本领域技术人员将明白利用本发明的指导可以实现许多替代实施例，并且本发明不限于本文所述的用于示例目的的实施例。将描述本发明的第一优选实施例。图1是图示出根据本发明第一优选实施例的放射线检测设备的例子的示意性透视图。如图7A所示，将X射线、β射线等的束源1安装来面对线传感器2 (即放射线检测器)。将作为待检验对象的样本3布置在与束源1相距一定距离的位置处，并使其与线传感器2的上部接触或者布置在略高于线传感器2的上方。在与辐射放射线的方向基本垂直的方向上移动样本3。在图1的例子中，样本3在水平方向上移动。放射线h从束源1辐射并朝向线传感器2和样本3。放射线h透过样本3，并且透过样本3的放射线的剂量被线传感器2检测。因此，执行了样本3的测量和检测。同时，放射线剂量即放射线的强度。图1与图7A的不同之处在于，透射电离室M插入在束源1与样本3之间。透射电离室M包括一个屏蔽室4，该屏蔽室4是一个用于防止放射线泄漏的屏蔽部件。屏蔽室 4可以由Fe、不锈钢等制成。在放射线从束源1辐射的位置后方正对的位置处还可以布置一个准直器或辐射管(图中未示出)。因此，对测量没有帮助的额外的放射线受到限制并辐射到线传感器2和样本3。如果束源1与样本3之间的距离或束源1与线传感器2之间的距离大，则安装用于包围放射线路径的整个侧表面的屏蔽室4，从而不会形成泄漏放射线的间隙。因此避免了放射线的泄漏。即使在屏蔽中不使用铅板，也可以采用被具有几毫米厚度的铝材料或铁板包围的简单结构来充分阻止软X射线。由于对应于低能量范围的放射线(比如软X射线)大受散射的影响，因此放射线路径的包围区域需要被覆盖。特别是，如果束源1距离较远，则屏蔽室4必须防止放射线的泄漏并保证安全。在本发明的第一优选实施例中，在屏蔽室4的上表面和下表面上形成薄膜如和 4b。薄膜由对放射线吸收量小的材料如铍、聚丙烯等制成。通过减小透射电离室M中的压力来实现适当的电离特征。为此，形成于透射电离室M上表面上的薄膜如和形成于透射电离室下表面上的薄膜4b应当形成为具有与能承受降压的强度相对应的厚度。当采用大的厚度从而具有能承受减小的压力的强度来形成薄膜如和4b时，即使薄膜如和4b由铍等对放射线吸收量小的材料制成，薄膜如和4b也会吸收放射线。因此， 测量敏感度劣化。平行板电极7和8安装在透射电离室M的内表面上，以高绝缘性互相面对。平行板电极7连接到测量系统。平行板电极8连接到高电压源。放射线或辐射通量在平行板电极7与8之间通过。将平行板电极7和8以适当的距离布置，以使得放射线的通道不受阻碍。平行板电极7和8包括至少一组电极。如果放射线的散射角大，或者辐射距离大， 即，如果提供于平行板电极7和8中央附近的一组电极不能测量全部放射线剂量，则可以在平行板电极7和8中间、两端等提供多个电极。图2是图示出根据本发明第一优选实施例的放射线检测设备的另一例子的示意性透视图。在图2中，提供了多个束源1，并且对每个束源1提供了平行板电极7和8。在图 2的例子中提供了三个束源1。透射电离室M充满了比空气轻的并且其压力减小到大约为大气压或者窗口材料能承受的压力的气体。He(氦)是优选的比空气轻的气体。然而，一种气体或气体混合物，只要含有能够减小气体的放射线吸收的气体作为主要成分，比如压(氢气)、CH4(甲烷气)、H20(水蒸气)、Ne(氖气)、02(氧气)、N2(氮气)，就可以用作比空气轻的其它气体。图3是图示出X射线的能量与当X射线被氦吸收并且X射线的能量由此衰减到1/ e时的衰减长度之间的关系的示图。当X射线的能量是20keV时，衰减长度为20，OOOm ；当 X射线的能量是IkeV时，衰减长度为1，OOOm ；并且当X射线的能量是500eV时，衰减长度为 0.1m。图3示出X射线可以透过氦气大约λ mm。同时，空气对X射线的衰减比氦气对X射线的衰减大几百至几千倍。在图1中，在每个束源1的辐射放射线的发射端处提供了一个准直器(图中未示出)。准直器限定了一个对放射线检测没有帮助的放射线所辐射到的区域。例如，如果放射线的散射角是30°，即，如果放射线在整个角度上以大约60°进行散射，则优选的是束源1 与样本3之间的距离为所辐射的放射线范围的长度的大约两倍。相应地，根据图3，如果辐射放射线的范围的长度(即检测区域)大约为几毫米或更�。蚩梢栽史忠种品派湎咴诳掌械奈�。尽管大量的放射线透过透射电离室M中填充的气体，然而只有部分放射线发生电离。为此，可以采用这样的气体来作为填充的气体，其通过将少量的具有高电离度的气体混合到具有低原子量的气体中来形成。图4是图示出图1的放射线检测设备的部分截面图和部分框图。放射线从束源1 辐射到线传感器2和样本3。在束源1的辐射出放射线的发射端处提供了准直器6。在图 4中，准直器6将束源1辐射的放射线校准为平行。通过准直器6的放射线通过由屏蔽室4 形成的透射电离室对。平行板电极7和8安装在透射电离室M中以互相面对。平行板电极7包括收集电极7a和保护电极7b。收集电极7a通过具有高精确度的大电阻10接地。 相应地，收集电极7a与屏蔽室4、保护电极7b和平行板电极8绝缘。收集电极7a的整个周围都被保护电极7b所包围。保护电极7b和屏蔽室4以低阻抗接地。收集电极7a连接到测量非常小的电流的电位计。布置来面对平行板电极7的另一平行板电极8是一个高压电极。平行板电极8安装为与平行板电极7高度绝缘并且连接到高电压源12。收集电极7a连接到大电阻10。电位计11测量与放射线剂量(计放射线强度)对应的电压值。电位计11测得的电压值通过A/D转换器13的A/D转换而转换为数字信号， 并通过传送单元14传送到运算单元15。运算单元15包括平均处理器16、剂量检测器17、检测器校正单元18和透射剂量运算单元20。平均处理器16对从传送单元14传送来的信号执行平均处理。剂量检测器17测量还未透过样本3的放射线的剂量。与剂量检测器17检测到的放射线剂量对应的信号被发送到控制电源21。控制电源21输出控制电流以控制从束源辐射的放射线的强度，以使得放射线强度变得恒定。另外，与剂量检测器17检测到的放射线剂量对应的信号被透射剂量运算单元20 监测。线传感器2测量透过样本3的放射线。线传感器2的输出信号被检测器校正单元 18校正，并发送到透射剂量运算单元20。透射剂量运算单元20根据由检测器校正单元18 校正后的线传感器2的输出信号以及存储于存储单元19中的标准曲线来计算膜厚度值。存储单元19存储了作为校正数据的标准曲线。线传感器2是闪烁器类型的检测器。根据上述结构，还未透过样本3并在透射电离室M中检测到的放射线剂量被传送到运算单元15，运算单元15对线传感器2的测量结果进行运算。放射线的该剂量与已经透过样本3并被线传感器2检测到的放射线的剂量进行实时比较。结果，可以精确校正与从束源1辐射的放射线的剂量变化有关的膜厚度值。在过去，不可能在样本3的测量期间监测到从束源1辐射的放射线的剂量变化。在根据本发明优选实施例的放射线检测设备中，可以监测到从束源1辐射的放射线的剂量变化。另外，如果长期计算并保持还未透过样本3的放射线的剂量，则可以减少常规管理，比如当从束源1辐射的放射线的剂量等于或小于预定剂量时对从束源1辐射的放射线剂量进行维持、更换束源1、以及调节测量系统的增益。从束源1辐射并且还未透过样本3的放射线的剂量变化在透射电离室M中被检测，并且反馈到控制束源1的控制电源21，使得可以稳定控制束源1。因此，可以校正电源的变化、温度的改变、束源1随时间的变化而导致的束源1的输出的劣化等。控制束源1的方法通过常用的PID控制、PI控制等对束源1的电流进行控制，以使得透射电离室M的输出值成为恒定值。图5是图示出图1的放射线检测设备的另一例子的部分截面图和部分框图。在屏蔽室4的一侧上安装了平行板电极8。平行板电极8具有一个包括一对电极并对放射线路径附近的放射线h进行检测的单元结构。根据该结构，可以容易地改变电极的安装位置并且改善了装配性能。在图5中，以相同参考数字表示与4相同的部件。在该实施例中，将平行板电极8保持为与透射电离室M高度绝缘。平行板电极8 连接到大电阻10，大电阻10连接到高电压12。即，平行板电极8通过大电阻10连接到高电压12。高电压12通过大电阻施加到平行板电极8，从而平行板电极8成为吸引电离后的电子的测量计。这是常用来检测非常小的电流的方法。电压表21连接到大电阻10的两端。电压表21连接到A/D转换器13。来自平行板电极8的电流信号被电压表21转换成电压信号。电压信号被A/D转换器13转换成数字信号，并通过传送单元4被发送到运算单元。由于运算单元之后的信号处理与图4所示相同，所以这里省略了对它们的描述。同时，可以在一个屏蔽室4中提供一对电极并且可以安装多个小电极来作为平行板电极8。电极是没有限制的。另外，对平行板电极8的尺寸，即平行板电极8的宽度、高度、形状也没有限制。如上所述，根据本发明的优选实施例，在透射电离室M中安装平行板电极，对平行板电极8施加高电压，并且测量通过透射电离室M的放射线的剂量。下面将描述上述透射电离室M与相关技术中的电离箱之间的差别。(1)根据本发明优选实施例的透射电离室M不仅包括放射线入射窗口，还包括放射线出射窗口。(2)根据本发明优选实施例的透射电离室M，其不是使透射电离室M的尺寸与平行板电极匹配，而是根据放射线被辐射的范围具有相对大的尺寸。(3)在相关技术的电离箱中，使平行板电极之间的距离充分地大于入射的放射线、 光子或带电粒子的范围。在入射的放射线、光子或带电粒子完全停止并且丧失了所有能量之后，收集根据该范围产生的所有正离子和电子离子(electronic ion)。在根据本发明优选实施例的放射线检测设备中，测量了还未透过样本3的放射线。(a)在本发明的优选实施例中，包含比空气轻的几乎不通过气体对放射线的吸收来衰减放射线的气体以作为主要成分的一种气体或气体混合物被用作填充在透射电离室 24中的气体，比如He (氦气)、H2 (氢气)、CH4(甲烷气)、H20(水蒸气)、Ne (氖气)、O2 (氧气)和队(氮气)。如Ar (氩气)、Xe (氙气)和Kr (氪气)之类的气体在带电粒子通过它们的时候容易被电离。上述气体的每一种都比空气重，并且其密度比空气大。(b)在(a)中，透射电离室对充满了比空气轻的气体。然而，由于使He(氦气)和H2 (氢气)电离非常困难，因此，只要吸收所导致的放射线衰减不会恶化，就可以将少量容易电离的气体混合到He (氦气)和H2(氢气)中。此外，可以将CH4(甲烷气)、H20(水蒸气)、 Ar (氩气)、Xe (氙气)或Kr (氪气)混合到He (氦气)中。根据透射电离室M的输出来调节混合比。(4)根据本发明优选实施例的透射电离室M由一个容量大于普通电离箱的容量的屏蔽室4形成。为了增大放射线的透射距离，透射电离室适合于减小由气体吸收导致的放射线衰减，并使得放射线普遍传播通过气体。(5)由于在根据本发明优选实施例的透射电离室M中使用的放射线剂量大于在相关技术中的电离箱中使用的放射线剂量，因此通过对束源1的电压和束源1的输出进行控制来最优化电极尺寸、电极之间的距离、和施加到电极上的电压。(6)由于对于根据本发明优选实施例的透射电离室M而言屏蔽室4很大，因此可以选择最适宜的电极位置。由于每单位面积透射的放射线的剂量与距屏蔽室4的上部和下部处的束源1的距离的平方成反比，因此根据电极的输出来选择使束源1与电极之间的距离最佳的距离。同时，上述描述仅仅以本发明范例和说明的目的来说明具体的优选实施例。例如， 在实施例中通过平行板电极来检测放射线，但是也可以使用共轴圆柱型的电极。不管容器的气密性如何，该容器如果使用了好几年，容器中的压力还是会改变。在这种情况下，如果将包括膜片和卷簧的恒压产生源安装在容器内作为容器的一部分，则即使填充的气体泄漏也可以保持恒定压力而不会受到外部大气压的变化的影响。屏蔽室4的形状不限于实施例中公开的形状。屏蔽室对区域传感器具有锥体形状，对于沿表面布置的传感器具有圆弧形状。即，屏蔽室的形状可以根据其使用状况来改变成适合的形状。另外，在透射电离室上安装了一个辅助槽以应对填充的气体的泄漏，该辅助槽配备有减压阀并充满了与所述填充的气体相同的气体。因此，可以稳定压力。此外，屏蔽室4无需与束源分开形成，而可以具有连续的结构，或者具有将束源1 布置在屏蔽室4中的整体结构。如果屏蔽室具有这种结构，则可以去掉屏蔽室4的入射窗口。相应地，可以减小放射线剂量衰减。在本发明的优选实施例中，放射源1可以不包括在放射线检测设备中。放射源1 和放射线检测设备可以是分开的。本文所采用的如下方向术语“向前、向后、上方、向下、垂直、水平、下方和横向”以及任何其它类似方向术语指的是配备了本发明的设备的那些方向。相应地，用来说明本发明的这些术语应当解释为相对于配备了本发明的设备。术语“配置的”用于描述组件、部件或装置的一部分，其包括了被构造和/或编程来执行期望功能的硬件和/或软件。而且，在权利要求中以“装置+功能”表达的术语应当包括了能够用来执行本发明该部分的功能的任何结构。在本文中使用的程度术语，比如“基本上”、“大约”、“接近”和“大致”表示对被修饰的术语的一个合理偏离量，使得最终结果并无实质上的改变。例如，如果这种偏离不是否定其所修饰的词语的含义，则这些术语可以被解释成包括对被修饰术语的至少士5%的偏离。
术语“单元”用来描述被构造和/或编程来执行期望功能的硬件和/或软件的组件、部分或一部分。硬件的典型示例可以包括但不限于一个装置和一个电路。尽管已经如上所述描述和阐明了本发明的优选实施例，但应当理解这些都是本发明的例子而不能被认为是限制。可以在不脱离本发明范围的情况下做出增加、省略、替代以及其它修改。因此，本发明不认为被限制于前述说明，而仅由权利要求的范围来限定。
权利要求
1.一种放射线检测设备，包括放射源，其辐射放射线；放射线检测单元，其对已经透过检验对象的放射线的第一强度进行检测以产生第一测量值，所述检验对象布置在所述放射源与所述放射线检测单元之间；透射电离室，其对还未到达检验对象的放射线的第二强度进行检测以产生第二测量值，所述透射电离室具有封闭结构，所述透射电离室布置在所述放射源与所述检验对象之间，所述透射电离室包括入射窗口和出射窗口，放射线通过所述入射窗口进入所述透射电离室，并且放射线通过所述出射窗口离开所述透射电离室；和运算单元，其根据所述第一测量值和所述第二测量值来计算所述检验对象的物理量。
2.根据权利要求1的放射线检测设备，其中所述透射电离室实时地检测放射线的第二强度并产生所述第二测量值，以及所述透射电离室将所述第二测量值反馈到放射源以控制放射源。
3.根据权利要求1的放射线检测设备，其中所述透射电离室形成为梯形，使得所述透射电离室的对应于所述出射窗口的部分的长度大于所述透射电离室的对应于所述入射窗口的部分的长度。
4.根据权利要求1的放射线检测设备，其中所述透射电离室充满了吸收少量放射线的气体。
5.根据权利要求4的放射线检测设备，其中所述气体包括以下气体中的至少一种He (氦气)、H2 (氢气)、CH4(甲烷气)、H20(水蒸气)、Ne(氖气)、02(氧气)和队(氮气)。
6.根据权利要求4的放射线检测设备，其中所述气体是以大气压力或略低于大气压力的压力来填充的。
7.根据权利要求1的放射线检测设备，其中所述透射电离室包括第一平行板电极和第二平行板电极，所述第一平行板电极和所述第二平行板电极互相平行地布置，以使得它们相距预定距离而互相面对，并且从所述放射源辐射的放射线在所述第一和第二平行板电极之间通过，同时所述第一平行板电极用作负电极而所述第二平行板电极用作正电极。
8.根据权利要求1的放射线检测设备，其中所述入射窗口和所述出射窗口以如下材料中的至少一种来形成Be(铍)薄膜、聚乙烯、PET (聚乙烯对苯二甲酸酯)膜、铝沉积PET膜、和通过薄铝膜层积的合成PET部件。
9.根据权利要求7的放射线检测设备，还包括电位计，其连接到所述第一平行板电极，所述电位计通过测量来自所述第一平行板电极的电流来检测放射线的所述第二强度，所述电位计产生所述第二测量值。
10.一种放射线检测设备，包括放射线检测单元，其对已经透过检验对象的放射线的第一强度进行检测以产生第一测量值，所述检验对象布置在辐射所述放射线的放射源与所述放射线检测单元之间；透射电离室，其对还未到达检验对象的放射线的第二强度进行检测以产生第二测量值，所述透射电离室具有封闭结构，所述透射电离室布置在所述放射源与所述检验对象之间，所述透射电离室包括入射窗口和出射窗口，放射线通过所述入射窗口进入所述透射电离室，并且放射线通过所述出射窗口离开所述透射电离室；和运算单元，其根据所述第一测量值和所述第二测量值来计算所述检验对象的物理量。
11.根据权利要求10的放射线检测设备，其中所述透射电离室实时地检测放射线的第二强度并产生所述第二测量值，以及所述透射电离室将所述第二测量值反馈到放射源以控制放射源。
12.根据权利要求10的放射线检测设备，其中所述透射电离室形成为梯形，使得所述透射电离室的对应于所述出射窗口的部分的长度大于所述透射电离室的对应于所述入射窗口的部分的长度。
13.根据权利要求10的放射线检测设备，其中所述透射电离室充满了吸收少量放射线的气体。
14.根据权利要求13的放射线检测设备，其中所述气体包括以下气体中的至少一种He (氦气)、H2 (氢气)、CH4(甲烷气)、H20(水蒸气)、Ne(氖气)、02(氧气)和队(氮气)。
15.根据权利要求13的放射线检测设备，其中所述气体是以大气压力或略低于大气压力的压力来填充的。
16.根据权利要求10的放射线检测设备，其中所述透射电离室包括第一平行板电极和第二平行板电极，所述第一平行板电极和所述第二平行板电极互相平行地布置，以使得它们相距预定距离而互相面对，并且从所述放射源辐射的放射线在所述第一和第二平行板电极之间通过，同时所述第一平行板电极用作负电极而所述第二平行板电极用作正电极。
17.根据权利要求10的放射线检测设备，其中所述入射窗口和所述出射窗口以如下材料中的至少一种来形成Be(铍)薄膜、聚乙烯、PET (聚乙烯对苯二甲酸酯)膜、铝沉积PET膜、和通过薄铝膜层积的合成PET部件。
18.根据权利要求16的放射线检测设备，还包括电位计，其连接到所述第一平行板电极，所述电位计通过测量来自所述第一平行板电极的电流来检测放射线的所述第二强度，所述电位计产生所述第二测量值。
19.一种放射线检测方法，包括对已经通过检验对象的放射线的第一强度执行第一检测以产生第一测量值，所述检验对象布置在辐射所述放射线的放射源与执行所述第一检测的放射线检测单元之间；对还未到达检验对象的放射线的第二强度执行第二检测以产生第二测量值，所述第二检测在具有封闭结构的透射电离室中执行，所述透射电离室布置在所述放射源与所述检验对象之间；和根据所述第一测量值和所述第二测量值来计算所述检验对象的物理量。
20.根据权利要求19的放射线检测方法，还包括将所述第二测量值反馈到所述放射源以控制所述放射源，并且其中，放射线的第二强度的第二检测和第二测量值的产生是实时执行的。
全文摘要
一种放射线检测设备，包括放射线检测单元，其对已经透过检验对象的放射线的第一强度进行检测以产生第一测量值，所述检验对象布置在所述放射源与所述放射线检测单元之间；透射电离室，其对还未到达检验对象的放射线的第二强度进行检测以产生第二测量值，所述透射电离室具有封闭结构，所述透射电离室布置在所述放射源与所述检验对象之间，所述透射电离室包括入射窗口和出射窗口，放射线通过所述入射窗口进入所述透射电离室，并且放射线通过所述出射窗口离开所述透射电离室；和运算单元，其根据所述第一测量值和所述第二测量值来计算所述检验对象的物理量。
文档编号G01T1/14GK102168958SQ20101060929
公开日2011年8月31日 申请日期2010年12月20日 优先权日2009年12月22日
发明者古贺悠策, 大日方祐彦, 市泽康史 申请人:横河电机株式会社
专业数控铣床产品供应商
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