X射线探测对位装置及X射线探测器

技术领域

本申请涉及X射线探测领域，具体为X射线探测对位装置及X射线探测器。

背景技术

X射线是一种频率极高，波长极短、能量很大的电磁波，其频率和能量仅次于伽马射线，频率范围30PHz～300EHz，对应波长为1pm～10nm，能量为124eV～1.24MeV，X射线具有穿透性，当X射线透过不同材质时，被吸收的程度不同，经过显像处理后即可得到不同的影像。

经检索申请号：202221344893.8，X射线探测对位装置，适用于X射线探测技术领域，提供了X射线探测对位装置，包括机壳，设置于机壳内的升降机构和控制机柜，设置于机壳上的平板和对位机构；平板位于对位机构的探测面，升降机构用于连接并带动X射线发生器沿竖直方向移动；对位机构包括用于接收投影的图像接收装置，用于防止X射线泄漏的防辐射罩，和用于放置待探测物料的防辐射托盘；防辐射托盘置于平板上，有益技术效果为：图像接收装置接收到的图像清晰度可调；解决了放置或检测产品时存在X射线泄漏的问题，但是，该装置在将托盘推动放置在X射线发射器底部时，由于没有较好的限位机构，在推动的过程中，容易导致托盘上的检测物发生晃动，甚至位置偏移的情况，并造成X射线发射器与被检测物较难竖直相对的情况，降低了X射线探测对位装置的实用性。

发明内容

基于此，本申请的目的是提供X射线探测对位装置，以解决将托盘推动放置在X射线发射器底部时，由于没有较好的限位机构，在推动的过程中，容易导致托盘上的检测物发生晃动，甚至位置偏移情况的技术问题。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：X射线探测对位装置，包括装置主体和托盘，所述托盘的内部设置有限位机构，所述限位机构包括活动把手，所述活动把手的一侧设置有螺纹杆，所述螺纹杆的外侧设置有螺纹套环，所述螺纹套环的另一侧设置有推板，所述托盘的内底部设置有固定板，所述活动把手呈“U”形结构设置，所述活动把手的内侧设置有限位板，所述限位板与托盘的内壁之间设置有卡合机构，所述卡合机构的两侧均设置有阻尼弹簧。

通过采用上述技术方案，首先，握持固定把手和活动把手，对活动把手与固定把手进行内撑，促使活动把手克服阻尼弹簧的弹性力向托盘的外侧进行移动，增大固定板与推板之间的间距，接着将被检测物放置在推板与固定板之间，接着，松开活动把手，利用阻尼弹簧的弹性力，促使推板向固定板的一侧进行移动，直至对被检测物进行夹持，限制被检测物的移动性，接着，将托盘推进装置主体的底部等待检测结果，有利于防止被检测物在移动时发生大幅度的晃动和移动。

进一步的，所述活动把手通过通孔贯穿托盘，所述托盘的一侧设置有固定把手，所述固定把手呈“U”形结构设置，所述活动把手与托盘的贯穿处设置有防辐射密封膜。

通过采用上述技术方案，利用防辐射密封膜的设置，有利于防止装置主体内部的X射线泄露的风险，提升活动把手与托盘的安装连接紧密性。

进一步的，所述螺纹套环与螺纹杆螺纹连接，所述螺纹套环与推板转动连接。

通过采用上述技术方案，通过拧动螺纹套环，使螺纹套环与螺纹杆进行螺纹连接，同时调节螺纹杆与螺纹套环的整体长度尺寸，有利于根据被检测物的尺寸调整阻尼弹簧通过推板对被检测物的压力值。

进一步的，所述卡合机构包括活动块，所述活动块的底部设置有多个压力弹簧。

通过采用上述技术方案，当将托盘推进装置主体的底部时，利用活动块的斜面设置，有利于抵压使活动块克服压力弹簧的弹性力向下移动，直至使活动块越过至装置主体的内部，利用压力弹簧的弹性，使活动块与装置主体的内壁相卡合，有利于提升托盘的安装强度。

进一步的，所述限位板的一侧设置有楔形块，所述楔形块与活动块的相对面均呈斜向平行设置。

通过采用上述技术方案，等检测完毕之后，拉动活动把手，利用楔形块的斜面与活动块进行抵压，促使活动块向下移动，并使活动块与装置主体的内壁相分离。

进一步的，所述固定板与推板的相对面均粘附连接有防护垫片，所述防护垫片呈橡胶材质设置。

通过采用上述技术方案，利用防护垫片的设置，有利于对被检测物进一步进行防护，提升对被检测物的安全防护性，并增大与被检测物的摩擦支撑性。

使用时，首先，握持固定把手和活动把手，对活动把手与固定把手进行内撑，促使活动把手克服阻尼弹簧的弹性力向托盘的外侧进行移动，增大固定板与推板之间的间距，接着将被检测物放置在推板与固定板之间，接着，松开活动把手，利用阻尼弹簧的弹性力，促使推板向固定板的一侧进行移动，直至对被检测物进行夹持，限制被检测物的移动性，接着，将托盘推进装置主体的底部等待检测结果；当将托盘推进装置主体的底部时，利用活动块的斜面设置，有利于抵压使活动块克服压力弹簧的弹性力向下移动，直至使活动块越过至装置主体的内部，利用压力弹簧的弹性，使活动块与装置主体的内壁相卡合，有利于提升托盘的安装强度，等检测完毕之后，拉动活动把手，利用楔形块的斜面与活动块进行抵压，促使活动块向下移动，并使活动块与装置主体的内壁相分离。

本发明还提供X射线探测器，X射线发生器和图像接收装置安装在一防辐射罩内的相对两侧，所述防辐射罩设置在前述装置主体的外侧。

所述装置主体的顶部设置有显示器，所述显示器的一侧设置有指示灯，所述防辐射罩的前表面设置有观察窗。

通过采用上述技术方案，通过图像接收装置，有利于将X射线扫描出的信号通过显示器呈现为视觉信号，有利于提升X射线探测对位装置对被检测物的便于观察性。

本发明中，图像接收装置包括探测器阵列，所述探测器阵列由n*n块石墨烯-半导体异质结探测单元组成，所述石墨烯-半导体异质结探测单元包括硅半导体层、石墨烯层和金增强层，硅半导体层厚度为200nm，石墨烯层厚度为50nm，金增强层厚度为20nm；所述石墨烯层为AB结构，且ID/IG为1％。

一般认为，材料在X射线波段的吸收截面和原子序数的四次方成正比，而传统的单层石墨烯或碳材料由于原子序数很低，对高能射线的吸收很弱，被认为不能用于X射线的探测；而金属材料由于其超强的电子声子相互作用，对光生载流子具有极强的散射效应，将光子能量快速演变成声子振动的热能，而不是可探测的电信号，也被认为不能用于X射线的探测。本申请克服上述两个技术偏见，并将石墨烯和金属结合半导体基材，实现了X射线的高灵敏度探测。

而本申请的探测器部件，包括半导体层、石墨烯层和增强层，增强层吸收的高能光子演变成材料中的高能热电子，在增强层中短暂库仑散射后，发生部分电子数量增益，同时发生电子-声子散射，消除电子；但是在金属增强层的电子自由程范围内，电子-声子散射不足以完全复合掉热电子，此时，电子库仑散射主导，在外电场作用下，所增益的热电子可以快速转移到石墨烯层中；石墨烯纳米膜中电子-声子相互作用弱，可以稳定住金属中转移的热电子，同时，石墨烯中电子电子库仑散射也非常强，可进一步的放大载流子数量；这些电子最终经过具有超长自由程的石墨烯纳米膜，最终越过异质结势垒，到达半导体层，形成电信号。

综上所述，本申请主要具有以下有益效果：

1、本申请通过活动把手、限位板、阻尼弹簧、推板和固定板，首先，握持固定把手和活动把手，对活动把手与固定把手进行内撑，促使活动把手克服阻尼弹簧的弹性力向托盘的外侧进行移动，增大固定板与推板之间的间距，接着将被检测物放置在推板与固定板之间，接着，松开活动把手，利用阻尼弹簧的弹性力，促使推板向固定板的一侧进行移动，直至对被检测物进行夹持，限制被检测物的移动性，接着，将托盘推进装置主体的底部等待检测结果，有利于防止被检测物在移动时发生大幅度的晃动和移动，提升对位装置的实用性和检测效率；

2、本申请通过设置楔形块和活动块，当将托盘推进装置主体的底部时，利用活动块的斜面设置，有利于抵压使活动块克服压力弹簧的弹性力向下移动，直至使活动块越过至装置主体的内部，利用压力弹簧的弹性，使活动块与装置主体的内壁相卡合，有利于提升托盘的安装强度，等检测完毕之后，拉动活动把手，利用楔形块的斜面与活动块进行抵压，促使活动块向下移动，并使活动块与装置主体的内壁相分离，提升托盘的卡合分离使用便捷性。

附图说明

图1为本申请的立体结构示意图；

图2为本申请装置主体的立体结构示意图；

图3为本申请托盘的立体结构示意图；

图4为本申请活动把手的结构示意图；

图5为：金(20nm厚)+石墨烯纳米膜层(30nm厚)/硅(1μm厚)的灵敏度及其与石墨烯纳米膜层(30nm厚)/硅(1μm厚)、单层石墨烯/硅(1μm厚)性能的比较。

图中：1、装置主体；2、显示器；3、防辐射罩；4、观察窗；51、X射线发生器51；52、图像接收装置；6、托盘；7、固定把手；8、限位机构；801、活动把手；802、螺纹杆；803、螺纹套环；804、推板；805、固定板；806、限位板；807、阻尼弹簧；808、防辐射密封膜；9、卡合机构；901、楔形块；902、活动块；903、压力弹簧；10、指示灯；11、防护垫片。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面根据本申请的整体结构，对其实施例进行说明。

采用顶硅200nm厚的SOI衬底作为基底，转移厚度为50nm的CVD(化学气相沉积)生长的石墨烯纳米膜(I

采用同样是方式，制备如下对照用的探测单元：

对照1：石墨烯纳米膜层(30nm厚)/硅(1μm厚)探测器；

对照2：单层石墨烯/硅(1μm厚)；

将上述三个探测单元进行如下性能对比：

将三个探测单元在-1V偏压下进行X射线响应测试，如图5所示，可以得出本发明所提出的增强型石墨烯-半导体异质结在器件响应上具有远优于另外二者的性能，光电流量级分别高出1和3个量级。

可见，本发明通过将半导体层、石墨烯层和增强层组装X射线检测单元，其可以有效地吸收并将X射线转换为光电流；且采用金作为增强层可以有效相比于金原子，其灵敏度有进一步提升。

基于上述探测单元，构建探测器阵列，形成图像接收装置52。具体的，参阅图1-4，本发明提供一种x射线探测装置，包括装置主体1和托盘6，托盘6的内部设置有限位机构8，限位机构8包括活动把手801，活动把手801的一侧设置有螺纹杆802，螺纹杆802的外侧设置有螺纹套环803，螺纹套环803的另一侧设置有推板804，托盘6的内底部设置有固定板805，活动把手801呈“U”形结构设置，活动把手801的内侧设置有限位板806，限位板806与托盘6的内壁之间设置有卡合机构9，卡合机构9的两侧均设置有阻尼弹簧807。所述装置主体1的外侧设置有防辐射罩3，所述防辐射罩3的内部设置有X射线发生器51和图像接收装置52，X射线发生器51和图像接收装置52分别设置在所述防辐射罩3左右两侧。所述装置主体1的顶部设置有显示器2，所述显示器2的一侧设置有指示灯10，所述防辐射罩3的前表面设置有观察窗4。

握持固定把手7和活动把手801，对活动把手801与固定把手7进行内撑，促使活动把手801克服阻尼弹簧807的弹性力向托盘6的外侧进行移动，增大固定板805与推板804之间的间距，接着将被检测物放置在推板804与固定板805之间，接着，松开活动把手801，利用阻尼弹簧807的弹性力，促使推板804向固定板805的一侧进行移动，直至对被检测物进行夹持，限制被检测物的移动性，接着，将托盘6推进装置主体1的底部，使得被夹持的被检测物正好位于X射线发生器51和图像接收装置52之间，启动防辐射罩的内部的X射线发生器51，通过图像接收装置52将X射线扫描出的信号通过显示器呈现为图像信号。

具体的，探测器阵列由100*100块石墨烯-半导体异质结探测单元组成，所述石墨烯-半导体异质结探测单元包括硅半导体层、石墨烯层和金增强层；采用顶硅200nm厚的SOI衬底作为基底，转移厚度为50nm的CVD(化学气相沉积)生长的石墨烯纳米膜(I

参阅图3、图4，活动把手801通过通孔贯穿托盘6，托盘6的一侧设置有固定把手7，固定把手7呈“U”形结构设置，活动把手801与托盘6的贯穿处设置有防辐射密封膜808，有利于防止装置主体1内部的X射线泄露的风险，提升活动把手801与托盘6的安装连接紧密性，提升X射线探测对位装置的安全实用性。

参阅图3、图4，螺纹套环803与螺纹杆802螺纹连接，螺纹套环803与推板804转动连接，使螺纹套环803与螺纹杆802进行螺纹连接，同时调节螺纹杆802与螺纹套环803的整体长度尺寸，有利于根据被检测物的尺寸调整阻尼弹簧807通过推板804对被检测物的压力值，并调节推板804与固定板805之间的间距。

参阅图1、图2、图3、图4，卡合机构9包括活动块902，活动块902的底部设置有多个压力弹簧903当将托盘6推进装置主体1的底部时，利用活动块902的斜面设置，有利于抵压使活动块902克服压力弹簧903的弹性力向下移动，直至使活动块902越过至装置主体1的内部，利用压力弹簧903的弹性，使活动块902与装置主体1的内壁相卡合，有利于提升托盘6的安装强度，防止被检测物在检测的过程中出现托盘6移动的情况。

参阅图1、图2、图3、图4，限位板806的一侧设置有楔形块901，楔形块901与活动块902的相对面均呈斜向平行设置，拉动活动把手801，利用楔形块901的斜面与活动块902进行抵压，促使活动块902向下移动，并使活动块902与装置主体1的内壁相分离，提升托盘6的卡合分离使用便捷性。

参阅图3、图4，固定板805与推板804的相对面均粘附连接有防护垫片11，防护垫片11呈橡胶材质设置，有利于对被检测物进一步进行防护，提升对被检测物的安全防护性，并增大与被检测物的摩擦支撑性，提升被检测物的安装强度。

参阅图1、图2，装置主体1的顶部设置有显示器2，在对被检测物进行探测时，X射线从X射线发射器51中发射出穿过被检测物，直至被图像接收装置52接受，并将电信号转换成图像信号传导至显示器2上，方便工作人员的查看。

参阅图1、图2，显示器2的一侧设置有指示灯10，防辐射罩3的前表面设置有观察窗4，有利于提升X射线探测对位装置对被检测物的便于观察性，增强检测的效率与实用性。

本申请中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，在此不进行过多赘述。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，但本具体实施例仅是对本申请的解释，其并不是对申请的限制，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合，本领域技术人员在阅读完本说明书后可在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下，可以根据需要对实施例做出没有创造性贡献的修改、替换和变型等，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。