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專利名稱：使用包括校準(zhǔn)源的光電倍增器測(cè)量發(fā)光強(qiáng)度的裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用光電倍增器的光強(qiáng)度測(cè)量。
光電倍增器的增益易遭受短期的波動(dòng)，例如起因于此光電倍增器的溫度變化的短期波動(dòng)，與長(zhǎng)期的波動(dòng)或偏移，例如起因于此光電倍增器的磨損與老化的長(zhǎng)期波動(dòng)或偏移。
增益的這些波動(dòng)或偏移把誤差引入由光電倍增器直接提供的測(cè)量。
本發(fā)明的目的是為了避免此缺點(diǎn)。
為此目的，本發(fā)明的主題是一種用于測(cè)量輻射光強(qiáng)的裝置，包括一個(gè)有一個(gè)用于輸入所述輻射的主窗口與一個(gè)放置在所述窗口區(qū)域內(nèi)的輸入光電陰極的光電倍增器，其特征在于它還包括一個(gè)適于把恒定光強(qiáng)的輻射直接發(fā)射到所述光電陰極上的校準(zhǔn)源。
本發(fā)明還可以有一個(gè)或多個(gè)下列特點(diǎn)—所述標(biāo)準(zhǔn)源是一個(gè)光發(fā)射二極管；—所述二極管的最大發(fā)射光強(qiáng)的波長(zhǎng)在所述光電倍增器的最大靈敏度的波長(zhǎng)范圍內(nèi)；—此裝置包括一個(gè)跨越主輸入窗口放置的適于把待測(cè)量的輻射變換為波長(zhǎng)適合所述光電倍增器的靈敏度的輻射的閃爍器元件，校準(zhǔn)源直接發(fā)射到所述光電陰極上而不通過閃爍器。
由于閃爍器元件通常不經(jīng)受任何波動(dòng)或漂移，因而校準(zhǔn)輻射可直接施加在光電倍增器上而不必通過閃爍器。
本發(fā)明的主題又是一種用于測(cè)量輻射同某一材料相互作用的裝置，包括一個(gè)主輻射源，一個(gè)根據(jù)本發(fā)明測(cè)量同所述材料相互作用的輻射的光強(qiáng)的裝置，與把所述材料放置在所述主源與所述測(cè)量裝置之間的輻射路徑中的裝置。
所述主輻射源可以是個(gè)X射線源。
最好，根據(jù)本發(fā)明的裝置還包括—用于熄滅輻射源或用于擋住待測(cè)量的輻射的裝置；—用于只在熄滅或擋住所述輻射的周期內(nèi)開動(dòng)所述校準(zhǔn)源的裝置；與—用于建立由暴露在待測(cè)量的輻射下的光電倍增器在此輻射即未熄滅又未擋住的周期內(nèi)作出的測(cè)量與由在相同條件下的光電倍增器在校準(zhǔn)源開動(dòng)的周期內(nèi)作出的測(cè)量之間的關(guān)系的裝置。
在使用X射線源的情況下，優(yōu)選使用脈沖的X射線源，以使周期性地熄滅所述源；最好，此脈沖源包括一個(gè)有一個(gè)燈絲、一個(gè)陽(yáng)極與一個(gè)陰極的X射線管，與用于在所述陽(yáng)極與所述陰極之間施加一個(gè)高AC電壓的裝置。
這樣一個(gè)X射線源是耐用的與廉價(jià)的。
本發(fā)明的主題又是一種使用根據(jù)本發(fā)明的裝置測(cè)量輻射光強(qiáng)的方法，其中待測(cè)輻射的測(cè)量與來(lái)自校準(zhǔn)的輻射的測(cè)量有關(guān)；更詳細(xì)地說(shuō)，此方法包括以下連續(xù)的步驟—在校準(zhǔn)源熄滅或擋住的情況下，使用光電倍增器測(cè)量待測(cè)輻射的光強(qiáng)；—然后在待測(cè)輻射熄滅或擋住的情況下，使用保持在相同設(shè)置條件下的光電倍增器測(cè)量來(lái)自校準(zhǔn)源的輻射的光強(qiáng)；與—通過建立待測(cè)輻射的測(cè)量與來(lái)自校準(zhǔn)源的輻射的測(cè)量之間的關(guān)系，導(dǎo)出輻射的最后強(qiáng)度值。
最后，本發(fā)明的主題是使用根據(jù)本發(fā)明的裝置或方法測(cè)量通過吸收同所述待測(cè)輻射相互作用的材料的厚度。
根據(jù)閱讀下面通過非限制性的例子并參考各附圖給出的描述，將更清楚地理解本發(fā)明，這些附圖中

圖1是一個(gè)用于測(cè)量材料厚度的裝置的簡(jiǎn)化圖，包括根據(jù)本發(fā)明的光強(qiáng)測(cè)量裝置；圖2是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的方法的連續(xù)測(cè)量程序的示意圖；與圖3A與3B分別是一個(gè)脈沖化的X射線源與一個(gè)連續(xù)的X射線源的簡(jiǎn)化電路圖。
根據(jù)此非限制性的描述，本發(fā)明概括在一個(gè)用于測(cè)量材料3厚度的裝置內(nèi)；厚度測(cè)量按常規(guī)靠測(cè)量由此材料吸收的輻射。
此厚度測(cè)量裝置包括一個(gè)主輻射源1，一個(gè)用于測(cè)量通過吸收而同材料3相互作用的輻射的光強(qiáng)的裝置2，與用于把材料3放置在主源1與測(cè)量裝置2之間的輻射路徑中的裝置(未表示)。
測(cè)量裝置2包括一個(gè)光電倍增器4。
光電倍增器4按常規(guī)有一個(gè)用于輸入待測(cè)輻射的主窗口與一個(gè)放置在所述窗口區(qū)域內(nèi)的輸入光電陰極(未表示)。
根據(jù)本發(fā)明，測(cè)量裝置2包括一個(gè)適于把恒定光強(qiáng)的輻射直接發(fā)射到光電陰極上的校準(zhǔn)源5。
按常規(guī)，此裝置2還包括用于預(yù)放大與編碼由光電倍增器4提供的信號(hào)的裝置6，與同預(yù)放大裝置6和校準(zhǔn)源5連接的譯碼裝置7。
作為主源1，如果材料3對(duì)可見的輻射不透明，使用發(fā)射波長(zhǎng)范圍適于測(cè)量此材料厚度的X射線源；由于光電倍增器通常對(duì)檢測(cè)X射線很不靈敏，因而光電倍增器4備有一個(gè)跨越它的主輸入窗口放置并適于把待測(cè)輻射變換為波長(zhǎng)適合光電倍增器的靈敏度的輻射的閃爍器元件8。
應(yīng)當(dāng)指出校準(zhǔn)源這樣放置以便它直接發(fā)射到光電倍增器4的光電陰極上，而不通過閃爍器8。
參照?qǐng)D3A，最好使用脈沖化X射線源作為主源1，此源包括一個(gè)有一個(gè)燈絲、一個(gè)陽(yáng)極與一個(gè)陰極的X射線發(fā)射管1或X射線管，與用于在所述陽(yáng)極與所述陰極之間施加一個(gè)高AC電壓的裝置；圖3A表法這樣一個(gè)脈沖源的電路圖，同圖3B中表示的在高壓電路中包括一個(gè)整流器的連續(xù)源的電路圖相比，在高壓電路中沒有整流器。
此源的脈沖發(fā)射方式有利地提供周期性地熄滅主輻射源1的裝置。
作為校準(zhǔn)源5，優(yōu)選使用發(fā)光二極管。
最后，測(cè)量裝置2包括只在輻射源5熄滅的周期內(nèi)激活校準(zhǔn)源5的裝置，而譯碼裝置7適于建立由暴露在待測(cè)量的輻射下的光電倍增器4在主源1發(fā)射的一個(gè)脈沖期間作出的測(cè)量與由在相同條件下光電倍增器4在校準(zhǔn)源5發(fā)射的一個(gè)周期內(nèi)作出的測(cè)量之間的關(guān)系式。
現(xiàn)在將描述實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法。
參看圖2，按順序執(zhí)行下列兩個(gè)光強(qiáng)測(cè)量程序—在供給X射線管的正半周期(+)內(nèi)，對(duì)應(yīng)于源1的發(fā)射(圖2中的B相)，校準(zhǔn)源5不發(fā)射-它熄滅-因而使用光電倍增器測(cè)量來(lái)自此源1通過材料3的輻射的強(qiáng)度；—然后，在供給X射線管的負(fù)半周期(-)內(nèi)，對(duì)應(yīng)于反陽(yáng)極-陰極偏壓的半周期，在此期間源1不發(fā)射因而熄滅(圖2中的C相)，校準(zhǔn)源5發(fā)射(“開”方式)因而使用保持在相同設(shè)置條件下的光電倍增器測(cè)量來(lái)自校準(zhǔn)源5的輻射的強(qiáng)度。
譯碼裝置7適于把在B相(實(shí)際測(cè)量)期間由光電倍增器提供的信號(hào)同在C相(校準(zhǔn))期間由光電倍增器提供的信號(hào)分開。
通過建立在B相期間作出的輻射測(cè)量同C相期間作出的輻射測(cè)量之間的關(guān)系來(lái)計(jì)算輻射的最終強(qiáng)度值。
因此，得到的值有利地同光電倍增器的波動(dòng)與偏移無(wú)關(guān)。
最好，發(fā)光二極管的溫度穩(wěn)定在一個(gè)溫度范圍內(nèi)，在此溫度范圍內(nèi)它的發(fā)射率最穩(wěn)定且與溫度最無(wú)關(guān)。
接著，以已知的方法從得到的輻射強(qiáng)度值計(jì)算材料3的厚度。
根據(jù)本發(fā)明的輻射測(cè)量裝置可用于大大超出材料厚度測(cè)量領(lǐng)域或X射線波長(zhǎng)領(lǐng)域的十分不同的應(yīng)用。
當(dāng)接通一個(gè)X射線計(jì)或當(dāng)一個(gè)故障時(shí)，可使用根據(jù)本發(fā)明的輻射光強(qiáng)測(cè)量裝置以確定關(guān)于由光電倍增器提供的測(cè)量的寄生信號(hào)(spurioussignal)的影響。
通過如上述停止X射線發(fā)射源與通過開通校準(zhǔn)源，從而很容易證明這些寄生信號(hào)的存在并作出調(diào)整以便適當(dāng)?shù)脑捊档驮搩x表的靈敏度(例如通過調(diào)整質(zhì)量(mass)、屏蔽與零設(shè)置)。
因此根據(jù)本發(fā)明的裝置與方法能夠使得與它的“發(fā)射”截面無(wú)關(guān)地檢查儀表的“接收”截面。
而且，許多設(shè)備使用備有閃爍器的光電倍增器式檢測(cè)器，尤其在常規(guī)的X射線計(jì)中；參照?qǐng)D3A與3B，本發(fā)明特別地使得能不中斷光強(qiáng)測(cè)量而利用到目前為止最為可靠的脈沖發(fā)射計(jì)，這是由于它們僅由燈絲加熱變壓器、直接供給陽(yáng)極與陰極之間的管子的高壓變壓器及X射線管本身組成的X射線源的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)(見圖3A)。一個(gè)包括可能借助電容器的整流與濾波級(jí)的連續(xù)源(見圖3B)會(huì)導(dǎo)致不能簡(jiǎn)單與廉價(jià)地執(zhí)行本發(fā)明且得到的裝置較不可靠。
權(quán)利要求
1.測(cè)量輻射光強(qiáng)的裝置(2)，包括一個(gè)光電倍增器(4)，它有用于使所述輻射進(jìn)入的主窗口與放置在所述窗口區(qū)域內(nèi)的輸入光電陰極，其特征在于它還包括一個(gè)適于把恒定強(qiáng)度的輻射發(fā)射到所述光電陰極上的校準(zhǔn)源(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于所述校準(zhǔn)源是一個(gè)光發(fā)射二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其特征在于所述二極管的最大發(fā)射強(qiáng)度的波長(zhǎng)落在所述光電倍增器的最大靈敏度的波長(zhǎng)范圍之內(nèi)。
4.根據(jù)前面權(quán)利要求中之任一的裝置，其特征在于包括一個(gè)閃爍器元件(8)，它跨越主輸入窗口且適于把待測(cè)量的輻射變換為適合所述光電倍增器靈敏度的波長(zhǎng)的輻射，該校準(zhǔn)源直接發(fā)射到所述光電陰極上而不通過此閃爍器元件(8)。
5.測(cè)量輻射同材料(3)相互作用的裝置，包括一個(gè)主輻射源(1)，一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至4中之任一的測(cè)量同所述材料(3)相互作用的輻射的光強(qiáng)的裝置(2)，與用于把所述材料(3)放置在所述主源(1)與所述測(cè)量裝置(2)之間的輻射路徑中的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其特征在于所述主輻射源是一個(gè)X射線源。
7.根據(jù)前面權(quán)利要求中之任一的裝置，其特征在于它包括—用于熄滅輻射源(1)或用于擋住待測(cè)量的輻射的裝置；—用于只在熄滅或擋住所述輻射的期間內(nèi)開動(dòng)所述校準(zhǔn)源(5)的裝置；—用于建立由暴露在待測(cè)量的輻射下的光電倍增器(4)在此輻射既未熄滅又未擋住的周期內(nèi)作出的測(cè)量與在相同條件下的光電倍增器(4)在校準(zhǔn)源(5)開動(dòng)周期內(nèi)作出的測(cè)量之間的關(guān)系的裝置。
8.根據(jù)依賴于權(quán)利要求6的權(quán)利要求7的裝置，其特征在于所述X射線源是脈沖化的以使所述源(1)被周期性地熄滅。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其特征在于所述脈沖源包括一個(gè)X射線管，它有一個(gè)燈絲、一個(gè)陽(yáng)極與一個(gè)陰極，以及包括用于在所述陽(yáng)極與所述陰極之間施加一個(gè)高AC電壓的裝置。
10.使用根據(jù)權(quán)利要求1至4中之任一的裝置測(cè)量輻射的光強(qiáng)的方法，其中待測(cè)量的輻射的測(cè)量與來(lái)自校準(zhǔn)源(5)的輻射的測(cè)量有關(guān)。
11.使用根據(jù)權(quán)利要求1至4中之任一的裝置(2)測(cè)量輻射的光強(qiáng)的方法，其特征在于它包括以下連續(xù)的步驟—在校準(zhǔn)源(5)熄滅或擋住的情況下，使用光電倍增器(4)測(cè)量待測(cè)量的輻射的強(qiáng)度；—然后在待測(cè)量的輻射熄滅或擋住的情況下，使用保持在相同設(shè)置條件下的光電倍增器(4)測(cè)量來(lái)自校準(zhǔn)源(5)的輻射的強(qiáng)度；與—通過建立待測(cè)輻射的測(cè)量與來(lái)自校準(zhǔn)源的輻射的測(cè)量之間的關(guān)系，計(jì)算輻射的最后強(qiáng)度值。
12.使用根據(jù)權(quán)利要求1至9中之任一的裝置或根據(jù)權(quán)利要求10與11之任一的方法，測(cè)量通過吸收同所述待測(cè)輻射相互作用的材料(3)的厚度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量輻射的發(fā)光強(qiáng)度的裝置(2),包括一個(gè)有一個(gè)光電輸入陰極的光電倍增器(4)與一個(gè)校準(zhǔn)源(5)。所述校準(zhǔn)源適于向光電陰極發(fā)射恒定的光強(qiáng)。根據(jù)本發(fā)明的方法,待測(cè)輻射的測(cè)量與校準(zhǔn)源的輻射的測(cè)量有關(guān)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括消除光電倍增器的增益的波動(dòng)與/或偏移。本發(fā)明可有利地和脈沖化X射線一起使用。
文檔編號(hào)G01T1/40GK1376269SQ0081339
公開日2002年10月23日 申請(qǐng)日期2000年8月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月26日
發(fā)明者揚(yáng)弗斯·普拉特, 安德烈·齊格 申請(qǐng)人:索拉克有限公司, 齊特羅尼克公司