專利名稱：X射線機曝光時間非介入測量的裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到一種關于X射線機曝光時間的測量裝置，以及X射線機曝光時間的測量方法，特別是涉及一種X射線機曝光時間非介入測量的裝置及方法。
背景技術：
對X射線機曝光時間的測量，常用于醫(yī)院作影像質量控制、技術監(jiān)督部門作運行的質量控制，對X射線機生產(chǎn)、安裝調(diào)試、故障檢查維修也具有一定的現(xiàn)實意義。X射線機的曝光時間定義為曝光時間(Irradiation Time)-按規(guī)定方法測出
的X射線機的照射持續(xù)時間，通常是輻射量率超過某一規(guī)定水平的時間。X射線機的加載時間定義為加載時間(Loading Time)-規(guī)定方法測出的將陽
極輸入功率加于X射線管的時間。通常指X射線管電壓初次上升至峰值的75%時起至最后下降到相同值時止的時間間隔。對X射線機曝光時間分為介入測量方式(也叫非直接測量——測量X球管加載電壓乘以轉換系數(shù)得到曝光時間，即X射線機曝光時間是依據(jù)測量加載時間而得到的。)，和非介入測量(也叫直接測量一通過測量X射線的輻射量率變化計算出曝光時間)。當使用介入測 量方式時，存在一個明顯的不足，S卩；給乂球管加電壓時，假設X射線機球管的燈絲已斷，X球管加載電壓仍然可以測到，因而介入測量方式仍然可以給出“曝光時間”，但事實上X球管在燈絲已斷時不會有X射線輸出，所以介入測量方式給出“曝光時間”作為標準值可能存在瑕疵。當前對X射線機曝光時間非介入測量，一般采用閃爍體與半導體光電二極管的組合體作為射線探測器使用，光電二極管的結電容以及與之相連接的放大電路的間常數(shù)較大，無法對閃爍體產(chǎn)生的每個閃爍信號形成線性脈沖信號輸出，即對窄脈寬信號形成積分效應，閃爍體產(chǎn)生的多個閃爍信號被探測器和電子線路堆積(積分)形成輸出電流(或電壓)，整個測量電路工作于輸出電壓正比于入射劑量率，通過測量輸出電壓的變化計算出曝光時間的，正是因為整個測量電路的響應時間較長，電壓變化的前沿和后沿比入射的射線輻射量率變化慢，因而對算出的曝光時間帶來一定的測量誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服介入測量方式可能出現(xiàn)的虛假“曝光時間”的瑕疵，同時克服目前非介入測量的不足，減小因電子線路的響應時間對前沿和后沿的影響，從而減少的曝光時間誤差，為建立比工作級非介入式X射線機曝光時間測量儀更高精度的非介入式X射線機曝光時間測量儀奠定基礎。本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn)X射線機曝光時間非介入測量裝置，包括探測模塊和處理模塊，所述的探測模塊包括閃爍體和光探測器，所述的閃爍體位于X射線機的射線輻射區(qū)，所述光探測器的探測端緊貼閃爍體，其輸出通過一個帶寬放大器連接到處理模塊，探測模塊中閃爍體將X射線機的射線轉換成光信號，光探測器再將該光信號轉換成電流信號，經(jīng)帶寬放大器轉換成電壓信號并放大，然后傳送到處理模塊中；處理模塊主要是處理該電信號，連續(xù)測量出各脈沖之間的時間間隔，然后發(fā)送到上位機，上位機通過該時間間隔的倒數(shù)計算出射線密度，可計算出入射的射線強度的變化，從而即可計算出X射線機的曝光時間。所述的處理模塊包括脈沖幅度鑒別單元和計時單元，所述的脈沖幅度鑒別單元的輸入連接到帶寬放大器的輸出，其輸出連接到計時單元。進一步，上述的脈沖幅度鑒別單元包括兩個比較器，即第一比較器和第二比較器，第一比較器和第二比較器的輸入都連接探測模塊的輸出，其輸入連接到探測模塊的輸出，其輸出連接到計時單元。脈沖幅度鑒別單元從探測模塊輸出的電信號中選擇出幅度符合要求的信號并整形成矩形脈沖，其中第一比較器摒棄脈沖幅度較低的脈沖(該脈沖主要由光探測器的熱發(fā)射噪聲產(chǎn)生)并將高于觸發(fā)電位Vu的信號輸出整形為矩形脈沖LT，Vlt的值通過光探測器的功率得出；第二比較器將高于觸發(fā)電位Vht的信號輸出整形為矩形脈沖HT，該幅度較高的脈沖信號主要由宇宙射線以及其他非測量對象產(chǎn)生的高能射線(如環(huán)境本底射線)，Vht的值通過一個4137放射源測試得到。進一步，上述計時單元包括序控制器、至少兩個計數(shù)器、時基、RS觸發(fā)器和鎖存器，所述的時序控制器的輸入連接到第一比較器的輸出，時序控制器的輸出連接到計數(shù)器控制端，計數(shù)器的時鐘端口都連接到時基，使計數(shù)器對時基進行計數(shù)，其并行輸出通過多路選擇器連接到鎖存器的低位端，多路選擇器的控制端也連接到時序控制器，鎖存器的高位端連接到RS觸發(fā)器的Q輸出端，RS觸發(fā)器的S端連接到第二比較器的輸出，RS觸發(fā)器的R端連接到時序控制器。第一比較器輸出的LT脈沖傳輸?shù)接嫊r單元中的時序控制器，用于控制數(shù)器交替對時基進行計數(shù)、產(chǎn)生計數(shù)器的清零/啟/停信號以及多路選擇器選擇等信號；當時序控制器收到第一個LT矩形波的上升沿時，啟動計數(shù)器I對時基進行計數(shù)；當時序控制器收到第二個LT矩形波的上升時，控制計數(shù)器I停止計數(shù)，并啟動計數(shù)器2開始對時基進行計數(shù)，計數(shù)器I的結果為第一個脈沖和第二個脈沖之間的時間間隔，時序控制器這時還控制多路選擇器連接到計數(shù)器1，在第二個LT矩形波的下降沿時將計數(shù)器I的結果鎖存入鎖存器的低位端；依此類推，即可連續(xù)測量出各脈沖之間的時間間隔。由于HT信號上升沿比LT信號上升沿遲且HT信號寬度比LT信號窄，利用RS觸發(fā)器將HT信號展寬，RS觸發(fā)器的R端和S端常態(tài)均為“0”，HT為“ I ”時使RS觸發(fā)器的Q端輸出“ I ”(否則Q端輸出“0”)，使得第二 LT個矩形波的下降沿將計數(shù)器I的結果鎖存入鎖存器的低位端的同時將RS觸發(fā)器的Q端輸出(即HT狀態(tài)標志)同時鎖存進鎖存器的最高位MSB,時序控制器在鎖存器中的數(shù)據(jù)輸出的同時通過向RS觸發(fā)器的S端輸出正脈沖將RS觸發(fā)器置零(即Q端輸出“0”)，計時單元還包括一個FIFO存儲器，F(xiàn)IFO存儲器的輸入連接到鎖存器輸出，F(xiàn)IFO存儲器保證了各時間間隔的前后順序；
處理模塊將FIFO存儲器中時間間隔數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機中，由上位機進行計算處理，根據(jù)時間間隔數(shù)據(jù)中的最高位(MSB)是否為“1”，決定是否進行間間隔數(shù)據(jù)累加處理；當時間間隔數(shù)據(jù)中的最高位(MSB)為“O”時，表明無HT狀態(tài)標志，即該脈沖不是環(huán)境本底射線而產(chǎn)生的；當時間間隔數(shù)據(jù)中的最高位(MSB)為“I”時，表明有HT狀態(tài)標志，即該脈沖是環(huán)境本底射線而產(chǎn)生的而不是X射線曝光中產(chǎn)生的，所以這個脈沖應該去掉；例如設M0，M1，M2時間間隔數(shù)據(jù)中僅Ml的最高位(MSB)為“I”(即脈沖MO和M2不是環(huán)境本底射線產(chǎn)生的，而脈沖Ml是環(huán)境本底射線)，脈沖Ml與其上一個脈沖MO之間的時間間隔Tl，脈沖Ml與其下一個脈沖M2之間的時間間隔T2，因為脈沖Ml需要舍棄，則去掉環(huán)境本底射線產(chǎn)生的脈沖Ml后的時間間隔(即脈沖MO和M2之間的時間間隔)為T1+T2，以此作作為計算射線密度的基礎，這樣計算完畢時間間隔后，通過時間間隔的倒數(shù)計算出射線密度變化，即可計算出X射線機的曝光時間。進一步，上述的脈沖幅度鑒別單元包括FPGA，F(xiàn)PGA通過A/D轉換器連接到帶寬放大器的輸出，A/D轉換器將帶寬放大器輸出電壓信號轉換成數(shù)字信號形成連續(xù)的數(shù)據(jù)流后傳送到FPGA，數(shù)據(jù)流中數(shù)據(jù)的大小代表信號的幅度，F(xiàn)PGA主要提供脈沖幅度鑒別功能，也使用兩個比較器，即將接收到的數(shù)據(jù)流中幅度低于Vu以下的置為“O”(摒棄)脈沖并將數(shù)據(jù)流中幅度高于Vu以上的置為“I”(即整形成LT矩形脈沖)；將收到的數(shù)據(jù)流中幅度大于Vht以上的脈沖置為“2”，卿形成HT狀態(tài)標志)。所述的計時單元包括數(shù)字信號處理器，所述的數(shù)字信號處理器通過緩沖器連接到FPGA，存儲器連接在數(shù)字信號處理器上，數(shù)字信號處理器計算出FPGA傳送出的數(shù)據(jù)流中第一個“ I ”與下一個“ I ”之間數(shù)據(jù)的總個數(shù)(即脈沖信號之間的時間間隔)，根據(jù)數(shù)據(jù)流中第2段“I”序列中(即第二個脈沖)是否包含“2”(即HT狀態(tài)標志)，決定是否將時間間隔數(shù)據(jù)的最高位MSB置“1”，若數(shù)據(jù)流中第2段“I”序列中不包含“2”(即第二個脈沖不是本底射線產(chǎn)生)，那么時間間隔數(shù)據(jù)的最高位MSB置“0”，若數(shù)據(jù)流中第2段“I”序列中包含“2”(即第二個脈沖是本底射線產(chǎn)生)，那么時間間隔數(shù)據(jù)的最高位MSB置“I”。然后將包含HT狀態(tài)標志的間間隔數(shù)據(jù)傳送到上位機，后續(xù)的數(shù)據(jù)處理由上位機進行處理。本發(fā)明的光探測器為光電倍增管。采用上述測量裝置測量X射線機曝光時間的方法，包括以下步驟
(1)將測量裝置的探測模塊放置于X射線機的輻射區(qū)，探測模塊中的閃爍體受到的射線激發(fā)時會發(fā)光，即產(chǎn)生光信號，光探測器將閃爍體的光信號轉換成相應的電流信號，并且經(jīng)帶寬放大器轉換成電壓信號并放大后輸送到處理模塊；
(2)處理模塊接收到電壓信號后，先經(jīng)脈沖幅度鑒別單元進行處理，分成兩路輸出到計時單元，第一比較器摒棄脈沖幅度低于觸發(fā)電位Vu的信號輸出整形為矩形脈沖LT;第二比較器將脈沖幅度高于觸發(fā)電位Vht的信號輸出整形為矩形脈沖HT ；
(3)處理模塊中的計時單元接收到步驟(2)中的脈沖信號，連續(xù)測量LT脈沖信號之間的時間間隔，然后在時間間隔數(shù)據(jù)中組合進HT脈沖的狀態(tài)標志位發(fā)送到上位機中，由上位機進行計算處理。上述方法中脈沖幅度低于觸發(fā)電位Vu的信號即為光探測器的熱發(fā)射噪聲產(chǎn)生。上述方法中脈沖幅度高于觸發(fā)電位Vht的信號即為宇宙射線以及其他非測量對象產(chǎn)生的高能射線產(chǎn)生。本發(fā)明的有益效果是克服介入測量方式可能出現(xiàn)的虛假“曝光時間”的瑕疵，通過短熒光衰減時間的閃爍體、光探測器、寬帶放大器以及高速數(shù)據(jù)實時處理模塊連續(xù)測量每個射線脈沖之間的時間間隔，達到測量核事件密度方法，減小因電子線路的響應時間對核事件密度變化的前沿和后沿的影響，從而減少對算出的曝光時間帶來誤差。


圖1為本發(fā)明的結構框圖；圖2為帶寬放大器的結構示意 圖3為實施例1的脈沖幅度鑒別單元的結構示意 圖4為實施例1的計時單元的結構示意 圖5為脈沖幅度鑒別單元的輸入信號與處理后的輸出信號之間的關系 圖6為實施例1中上位機計算出的X射線密度示意 圖7為實施例2中計時單元的結構示意 圖8為實施例3中處理模塊的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但是本發(fā)明的結構不僅限于以下實施例
實施例1
如圖1，X射線機曝光時間非介入測量裝置，包括探測模塊和處理模塊，所述的探測模塊包括閃爍體和光探測器，所述的閃爍體位于X射線機的射線輻射區(qū)，所述光探測器的探測端緊貼閃爍體，其輸出通過一個帶寬放大器連接到處理模塊，所述的處理模塊包括脈沖幅度鑒別單元和計時單元，所述的脈沖幅度鑒別單元的輸入連接到帶寬放大器的輸出，其輸出連接到計時單元。本實施例采用的閃爍體采用氯化鈰摻雜的溴化鑭晶體(LBC)閃爍體，溴化鑭閃爍體將入射射線變?yōu)楣庑盘?，氯化鈰摻雜的溴化鑭晶體(LBC)的光輸出為NaI TI晶體的
1.3^1. 6倍，衰減時間為NaI TI晶體的l/2(Tl/10，能量分辨率優(yōu)于其它所有的閃爍晶體，作為新一代的核輻射探測材料，幾乎可應用于各種輻射探測領域。氯化鈰摻雜的溴化鑭晶體(LBC)的主要物化性能及閃爍性能密度=4. 9^5. 3 g/cm3,發(fā)射峰值=36(T385nm，相對光輸出 130%^170%(relative to Na1: TI crystal),衰減常數(shù)=17 25 ns,能量分辨率=
2.7^3. 5%(Cs-137)。光探測器采用光電倍增管，光電倍增管(PMT)具有高速的特點并且與LBC閃爍體光譜范圍匹配。寬帶放大器使用多級高速寬帶放大器AD8099將探測器模塊輸出窄脈寬微弱電流信號變?yōu)殡妷盒盘柌⒎糯螅龅母咚賹拵Х糯笃髂K使用多級高速寬帶放大器AD8099將探測器模塊輸出窄脈寬微弱電流信號變?yōu)殡妷盒盘柌⒎糯?，AD8099增益為10時，3dB帶寬為550 MHz，轉換速率為1350 V/s。高速寬帶放大器模塊中與光電倍增管(PMT)輸出相連接的第一級放大器如圖2所示。其中R1為光電倍增管(PMT)輸出負載電阻，該電阻將光電倍增管(PMT)輸出的電流變換為電壓；Rf為反饋電阻，Rf與Re與共同決定第一級放大器的增益大約為10倍；C2、C3、C4和C5為第一級放大器供電電源的退I禹電容；C。為第一級放大器的補償電容。后幾級放大與此類似。上述脈沖幅度鑒別單元的結構如圖3所示，脈沖幅度鑒別單元包括兩個比較器，即第一比較器(U202)和第二比較器(U201)，都采用型號為AD8561的快速比較器，第一比較器(U202)和第二比較器(U201)的輸入都連接到帶寬放大器的輸出，其輸出連接到計時單元。AD8561的典型延遲時間大約為7 ns，第一 比較器(U202)摒棄脈沖幅度較低的脈沖(該脈沖主要由光電倍增管的熱發(fā)射噪聲產(chǎn)生)并將高于觸發(fā)電位Vu的信號輸出整形為矩形脈沖(LT)。第二比較器(U201)將高于觸發(fā)電位Vht的信號輸出整形為矩形脈沖(HT)，該幅度較高的脈沖信號主要由宇宙射線以及其他非測量對象產(chǎn)生的高能射線(如環(huán)境本底射線)，用一基準電壓Vref經(jīng)W201和W202分壓后給分別給比較器U201、U202提供觸發(fā)電位
Vht 和 Vlt。如圖4所示，所述的計時單元包括時序控制器、兩個計數(shù)器、時基、RS觸發(fā)器、鎖存器和FIFO存儲器，所述的時序控制器的輸入連接到第一比較器(U202)的輸出(LT)，時序控制器的輸出連接到計數(shù)器控制端，該(LT)信號用于控制計數(shù)器1、2交替工作等信號并產(chǎn)生計數(shù)器的清零/啟/停信號，所述計數(shù)器為31bit，其時鐘端口(CP)都連接到時基使計數(shù)器對時基進行計數(shù)，其并行輸出通過一個31bit多路選擇器連接到32bit鎖存器的低位端D(TD30，多路選擇器的控制端也連接到時序控制器，鎖存器的最高位MSB端D31連接到RS觸發(fā)器的Q輸出端，RS觸發(fā)器的S端連接到第二比較器(U201)的輸出HT，RS觸發(fā)器的R端連接到時序控制器，鎖存器的輸出端連接到FIFO存儲器，F(xiàn)IFO中為各射線脈沖之間的時間間隔，F(xiàn)IFO將數(shù)據(jù)傳輸給上位機。采用上述測量裝置測量X射線機曝光時間的方法，包括以下步驟
(1)將測量裝置的探測模塊放置于X射線機的輻射區(qū)，探測模塊中的氯化鈰摻雜的溴化鑭晶體(LBC)受到的X射線激發(fā)時產(chǎn)生光信號，緊貼在氯化鈰摻雜的溴化鑭晶體(LBC)上的光電倍增管(PMT)將光信號轉換成相應的電流信號，并且經(jīng)帶寬放大器轉換成電壓信號并放大后輸送到處理模塊；
(2)處理模塊接收到電壓信號后，先經(jīng)脈沖幅度鑒別單元進行處理，分成兩路輸出到計時單元，第一比較器(U202)摒棄脈沖幅度較低的脈沖(該脈沖主要由光電倍增管的熱發(fā)射噪聲產(chǎn)生)并將高于觸發(fā)電位Vu的信號輸出整形為矩形脈沖(LT)。第二比較器(U201)將高于觸發(fā)電位Vht的信號輸出整形為矩形脈沖(HT)，該幅度較高的脈沖信號主要環(huán)境本底射線。如圖5所示，為輸入電壓信號(Vi)通過脈沖幅度鑒別單元后形成低幅度矩形脈沖(LT)和聞幅度矩形脈沖(HT)之間的關系 (3)第一比較器輸出的LT脈沖傳輸?shù)接嫊r單元中的時序控制器，用于控制數(shù)器交替對時基進行計數(shù)、產(chǎn)生計數(shù)器的清零/啟/停信號以及多路選擇器選擇等信號；當時序控制器收到第一個LT矩形波的上升沿時，啟動計數(shù)器I對時基進行計數(shù)；當時序控制器收到第二個LT矩形波的上升時，控制計數(shù)器I停止計數(shù)，并啟動計數(shù)器2開始對時基進行計數(shù)，計數(shù)器I的結果為第一個脈沖和第二個脈沖之間的時間間隔，時序控制器這時還控制多路選擇器連接到計數(shù)器1，在第二個LT矩形波的下降沿將計數(shù)器I的結果鎖存入鎖存器的低位端；依此類推，即可連續(xù)測量出各脈沖之間的時間間隔。由于HT信號上升沿比LT信號上升沿遲且HT信號寬度比LT信號窄，利用RS觸發(fā)器將HT信號展寬，RS觸發(fā)器的R端和S端常態(tài)均為“0”，HT為“I”時使RS觸發(fā)器的Q端輸出“I”(否則Q端輸出“0”)，使得第二個LT矩形波的下降沿將計數(shù)器I的結果鎖存入鎖存器的低位端的同時將RS觸發(fā)器的Q端輸出(即第二比較器的HT狀態(tài)標志)同時鎖存進鎖存器的最高位MSB，時序控制器在將鎖存器中的數(shù)據(jù)轉儲到FIFO存儲器(即先入先出存儲器)的同時通過向RS觸發(fā)器的S端輸出正脈沖將RS觸發(fā)器置零(即Q端輸出“0”)，F(xiàn)IFO存儲器保證了各時間間隔的前后順序；
(4)處理模塊將FIFO存儲器中時間間隔數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機中，由上位機進行計算處理，根據(jù)時間間隔數(shù)據(jù)中的最高位(MSB)是否為“1”，決定是否進行間間隔數(shù)據(jù)累加處理；當時間間隔數(shù)據(jù)中的最高位(MSB)為“O”時，表明無HT信號，即該脈沖不是環(huán)境本底射線而產(chǎn)生的；當時間間隔數(shù)據(jù)中的最高位(MSB)為“I”時，表明有HT信號，即該脈沖是環(huán)境本底射線而產(chǎn)生的而不是X射線曝光中產(chǎn)生的，所以這個脈沖應該去掉；例如設MO，Ml, M2時間間隔數(shù)據(jù)中僅Ml的最高位(MSB)為“1”，脈沖Ml與其上一個脈沖MO之間的時間間隔Tl，脈沖Ml與其下一個脈沖M2之間的時間間隔T2，因為脈沖Ml需要舍棄，并且脈沖MO和M2不是環(huán)境本底射線產(chǎn)生的(即M0和M2的最高位(MSB)均為“O”)，則去掉環(huán)境本底射線產(chǎn)生的脈沖Ml后的時間間隔(即脈沖MO和M2之間的時間間隔)為T1+T2，以此作作為計算射線密度的基礎，這樣計算完畢時間間隔后，通過時間間隔的倒數(shù)計算出射線密度變化，如圖6所示為X射線機的射線密度分布圖，然后即可計算出X射線機的曝光時間。實施例2
本實施例的結構與實施例1基本一致，不同之處在于計時單元中的計數(shù)器的數(shù)量為4個，計時單元的結構圖如圖7所示。本實施例中計數(shù)器增加為4個后，提高了計時單元的連續(xù)脈沖率上限。本實施例的測量過程與實施例1基本一致，在測量時間間隔時，采用4個計數(shù)器進行輪流測量，當某計數(shù)處于停止/讀數(shù)/復零操作過程中無法進行計數(shù)時，出現(xiàn)的脈沖信號可由其他三個計數(shù)器順序輪流承擔計數(shù)功能，因而提高了計時單元的連續(xù)脈沖率上限。實施例3
本實施例的結構與實施例1基本一致，不同之處在于本實施例中的處理模塊的硬件不同，用數(shù)據(jù)流代表了模擬信號，如圖8所示，脈沖幅度鑒別單元包括FPGA，F(xiàn)PGA通過A/D轉換器連接到帶寬放大器的輸出，A/D轉換器將帶寬放大器輸出電壓信號轉換成數(shù)字信號形成連續(xù)的數(shù)據(jù)流后傳送到FPGA，數(shù)據(jù)流中數(shù)據(jù)的大小代表信號的幅度，F(xiàn)PGA采用Xilinx的型號為XC5VSX95T的芯片，該芯片能夠提供各種數(shù)據(jù)的預處理功能，本實施例中XC5VSX95T主要提供脈沖幅度鑒別功能，也使用兩個比較器，即將接收到的數(shù)據(jù)流中幅度低于Vu以下的置為“O”(摒 棄)，脈沖并將數(shù)據(jù)流中幅度高于Vu以上的置為“I”(即整形成LT矩形脈沖);將收到的數(shù)據(jù)流中幅度大于Vht以上的脈沖置為“2”，(即形成HT狀態(tài)標志)。所述的數(shù)字信號處理器通過緩沖器連接到FPGA，存儲器連接在數(shù)字信號處理器上，數(shù)字信號處理器計算出FPGA傳送出的數(shù)據(jù)流中第一個“ I ”與下一個“ I ”之間數(shù)據(jù)的總個數(shù)(即脈沖信號之間的時間間隔)，數(shù)據(jù)流中“O”到“I”的變化即為上升沿，“I”到“O”的變化即為下降沿，根據(jù)數(shù)據(jù)流中第2段“I”序列中(即第二個脈沖)是否包含“2”(即HT標志)，決定是否將時間間隔數(shù)據(jù)的最高位MSB置“1”，若數(shù)據(jù)流中第2段“I”序列中不包含“2”(即第二個脈沖不是本底射線產(chǎn)生)，那么時間間隔數(shù)據(jù)的最高位MSB置“0”，若數(shù)據(jù)流中第2段“I”序列中包含“2”(即第二個脈沖是本底射線產(chǎn)生)，那么時間間隔數(shù)據(jù)的最高位MSB置“I”。然后將包含HT狀態(tài)標志的間間隔數(shù)據(jù)傳送到上位機，后續(xù)的數(shù)據(jù)處理由上位機進行處理。數(shù)字信號處理器采用TI公司的C6455除了提供強大的數(shù)字信號處理功能外，還外掛256MBX2片的SDRAM用于大量數(shù)據(jù)存儲，以及通過標準的CPCI總線與主機交互通訊與數(shù)據(jù)上傳功能。本實施例的測量過程與實施例1中類似，采用FPGA代替第一、第二比較器，采用數(shù)字信號處理器代替時序控制器、計數(shù)器、時基、鎖存器。本實施例比起實施例1大大縮小了裝置的體積。
權利要求
1.X射線機曝光時間非介入測量裝置，其特征在于，包括探測模塊和處理模塊，所述的探測模塊包括閃爍體和光探測器，所述光探測器的探測端緊貼閃爍體，其輸出通過一個帶寬放大器連接到處理模塊，所述的處理模塊包括脈沖幅度鑒別單元和計時單元，所述的脈沖幅度鑒別單元的輸入連接到帶寬放大器的輸出，其輸出連接到計時單元。
2.根據(jù)權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述的脈沖幅度鑒別單元包括兩個比較器，即第一比較器和第二比較器，第一比較器和第二比較器的輸入都連接探測模塊的輸出。
3.根據(jù)權利要求2所述的測量裝置，其特征在于，所述的計時單元包括序控制器、至少兩個計數(shù)器、時基、RS觸發(fā)器和鎖存器，所述的時序控制器的輸入連接到第一比較器的輸出，時序控制器的輸出連接到計數(shù)器控制端，計數(shù)器的時鐘端口都連接到時基，使計數(shù)器對時基進行計數(shù)，其并行輸出通過多路選擇器連接到鎖存器的低位端，多路選擇器的控制端也連接到時序控制器，鎖存器的高位端連接到RS觸發(fā)器的Q輸出端，RS觸發(fā)器的S端連接到第二比較器的輸出，RS觸發(fā)器的R端連接到時序控制器。
4.根據(jù)權利要求3所述的測量裝置，其特征在于，所述的計時單元還包括一個FIFO存儲器，F(xiàn)IFO存儲器的輸入連接到鎖存器輸出。
5.根據(jù)權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述的脈沖幅度鑒別單元包括FPGA，F(xiàn)PGA通過A/D轉換器連接到探測模塊的輸出。
6.根據(jù)權利要求5所述的測量裝置，其特征在于，所述的計時單元包括數(shù)字信號處理器，所述的數(shù)字信號處理器通過緩沖器連接到FPGA。
7.根據(jù)權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所述的光探測器為光電倍增管。
8.根據(jù)權利要求1 7所述的測量裝置，采用該測量裝置測量X射線機曝光時間的方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)將測量裝置的探測模塊放置于X射線機的輻射區(qū)，探測模塊中的閃爍體受到的射線激發(fā)時會發(fā)光，即產(chǎn)生光信號，光探測器將閃爍體的光信號轉換成相應的電流信號，并且經(jīng)帶寬放大器轉換成電壓信號并放大后輸送到處理模塊； (2)處理模塊接收到電壓信號后，先經(jīng)脈沖幅度鑒別單元進行處理，分成兩路輸出到計時單元，第一比較器摒棄脈沖幅度低于觸發(fā)電位Vu的信號輸出整形為矩形脈沖LT;第二比較器將脈沖幅度高于觸發(fā)電位Vht的信號輸出整形為矩形脈沖HT ； (3)處理模塊中的計時單元接收到步驟(2)中的脈沖信號，連續(xù)測量LT脈沖信號之間的時間間隔，然后在時間間隔數(shù)據(jù)中組合進HT脈沖的狀態(tài)標志位發(fā)送到上位機中，由上位機進行計算處理。
9.根據(jù)權利要求8所述的測量方法，其特征在于，所述的脈沖幅度低于觸發(fā)電位Vu的信號為光探測器的熱發(fā)射噪聲產(chǎn)生。
10.根據(jù)權利要求8所述的測量方法，其特征在于，所述的脈沖幅度高于觸發(fā)電位Vht的信號為宇宙射線以及其他非測量對象產(chǎn)生的高能射線產(chǎn)生。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種X射線機曝光時間非介入測量的裝置及方法，包括探測模塊和處理模塊，所述的探測模塊包括閃爍體和光探測器，所述光探測器的探測端緊貼閃爍體，其輸出通過一個帶寬放大器連接到處理模塊。本發(fā)明的有益效果是克服介入測量方式可能出現(xiàn)的虛假“曝光時間”的瑕疵，通過短熒光衰減時間的閃爍體、光探測器、寬帶放大器以及高速數(shù)據(jù)實時處理模塊連續(xù)測量每個射線脈沖之間的時間間隔，達到測量核事件密度方法，減小因電子線路的響應時間對核事件密度變化的前沿和后沿的影響，從而減少對算出的曝光時間帶來誤差。
文檔編號H05G1/28GK103068135SQ201310003388
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月6日 優(yōu)先權日2013年1月6日
發(fā)明者劉志宏 申請人:劉志宏