一种高空间分辨的中子成像放大系统的制作方法

1.本实用新型涉及中子探测器技术领域，尤其涉及一种高空间分辨的中子成像放大系统。


背景技术：

2.近年来，随着反应堆技术和加速器中子技术的不断发展，中子在许多领域中获得了极为广泛的应用，特别是中子层析成像技术和中子衍射技术，因为其穿透能力强，尤其在一些金属材料等样品的成像研究中具有优势，已经作为一种无损检验的有效工具。
3.然而，由于目前实验研究对中子成像系统的空间分辨率要求越来越高。已有的高分辨中子探测器在闪烁体屏和ccd之间放置了一个光学镜头，起到了放大的作用。然而，这一方案通常固定了放大倍数和视场，难以应用于不同需求的样品检测，大大浪费了昂贵的中子探测器的应用效率。因此，有必要发展具有不同视场和分辨率优势的高空间分辨的中子成像放大系统。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种高空间分辨的中子成像放大系统，以解决现有技术中中子成像技术中的分辨率低的问题。
5.为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.本实用新型提供一种高空间分辨的中子成像放大系统，该高空间分辨的中子成像放大系统包括：
7.工作台，所述工作台设有暗室和连通所述暗室与外部环境的窗口；
8.闪烁体，所述闪烁体设于所述窗口，中子照射样品达到所述闪烁体时能转换成可见光的图像；
9.反射镜，所述反射镜设于所述暗室；
10.可见光探测器，所述可见光探测器设于所述暗室内；
11.若干光学放大镜头，若干所述光学放大镜头的放大倍数均不同，且能选择性地位于所述可见光探测器与所述反射镜之间，并放大所述图像，所述可见光探测器用于获取放大后的所述图像。
12.作为一种高空间分辨的中子成像放大系统的优选技术方案，所述高空间分辨的中子成像放大系统还包括转盘组件，所述转盘组件设于所述暗室内，若干所述光学放大镜头呈圆形均布于所述转盘组件的输出端。
13.作为一种高空间分辨的中子成像放大系统的优选技术方案，所述转盘组件包括支撑架、转动盘和驱动件，所述支撑架设于所述工作台，所述驱动件设于所述支撑架，所述转动盘转动设于所述支撑架，且与所述驱动件的输出端传动连接，若干所述光学放大镜头设于所述转动盘。
14.作为一种高空间分辨的中子成像放大系统的优选技术方案，所述驱动件的输出端
设有主动齿轮，所述转动盘的外周套设有环状齿轮，所述主动齿轮和所述环状齿轮啮合。
15.作为一种高空间分辨的中子成像放大系统的优选技术方案，所述闪烁体设有若干个，若干所述闪烁体的厚度均不同，所述闪烁体可拆卸连接于所述窗口。
16.作为一种高空间分辨的中子成像放大系统的优选技术方案，所述高空间分辨的中子成像放大系统还包括升降组件，所述升降组件设于所述暗室内，所述可见光探测器和若干所述光学放大镜头，均设于所述升降组件的输出端。
17.作为一种高空间分辨的中子成像放大系统的优选技术方案，所述升降组件包括升降架、升降件和升降动力件，所述升降架固定于所述工作台，所述升降动力件设于所述升降架，所述升降件沿第一方向滑动设于所述升降架，且与所述升降动力件的输出端传动连接。
18.作为一种高空间分辨的中子成像放大系统的优选技术方案，所述升降组件还包括丝杆和驱动螺母，所述丝杆转动设于所述升降架，且与所述升降动力件的输出端传动连接，所述驱动螺母固设于所述升降件，且与所述丝杆螺纹配合。
19.作为一种高空间分辨的中子成像放大系统的优选技术方案，所述升降组件还包括联轴器，所述联轴器设于所述丝杆和所述升降动力件的输出端之间。
20.作为一种高空间分辨的中子成像放大系统的优选技术方案，所述升降组件用于辅助所述光学放大镜头自动聚焦。
21.本实用新型的有益效果为：
22.本实用新型提供一种高空间分辨的中子成像放大系统，该高空间分辨的中子成像放大系统包括工作台、闪烁体、反射镜、可见光探测器和若干光学放大镜头，其中，工作台设有暗室和连通暗室与外部环境的窗口；闪烁体设于窗口，中子照射样品达到闪烁体时能转换成可见光的图像；反射镜设于暗室；可见光探测器设于暗室内；若干光学放大镜头的放大倍数均不同，且能选择性地位于可见光探测器与反射镜之间，并放大图像，可见光探测器用于获取放大后的图像。借助若干光学放大镜头的设置，使得可见光的图像能被不同程度的放大，然后再通过可见光探测器进行探测后获取，进而提高了可见光探测器的获取图像的分辨率。
附图说明
23.图1为本实用新型实施例中高空间分辨的中子成像放大系统的结构示意图。
24.图中：
25.z、第一方向；
26.1、工作台；11、工作支架；
27.2、闪烁体；
28.3、反射镜；
29.4、可见光探测器；
30.5、光学放大镜头；
31.6、转盘组件；61、支撑架；62、转动盘；63、驱动件；
32.7、升降组件；71、升降架；72、升降件；73、升降动力件；74、丝杆；75、联轴器。
具体实施方式
33.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
35.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
37.如图1所示，本实施例提供一种高空间分辨的中子成像放大系统，该高空间分辨的中子成像放大系统包括工作台1、闪烁体2、反射镜3、可见光探测器 4和若干光学放大镜头5，其中，工作台1设有暗室和连通暗室与外部环境的窗口；闪烁体2设于窗口，中子照射样品达到闪烁体2时能转换成可见光的图像；反射镜3设于暗室；可见光探测器4设于暗室内；若干光学放大镜头5的放大倍数均不同，且能选择性地位于可见光探测器4与反射镜3之间，并放大图像，可见光探测器4用于获取放大后的图像。借助若干光学放大镜头5的设置，使得可见光的图像能被不同程度的放大，然后再通过可见光探测器4进行探测后获取，进而提高了可见光探测器4的获取图像的分辨率。
38.示例性地，光学放大镜头5设有三个，放大比例依次为2x、4x和10x，当然，在其他实施例中，光学放大镜头5还可以设置设有五个，放大比例依次为 2x、4x、10x、20x和50x，其中，具体地放大倍数可以根据需求设置，在此并不作限制。可选地，可见光探测器4可以为ccd相机或cmos相机。
39.可选地，反射镜3可以为凹面镜，该设置能将图像在一定程度上缩小，进而有利于缩小光学放大镜头5的输出端和反射镜3之间的距离，进而有利于缩小高空间分辨的中子成像放大系统的高度尺寸。
40.关于若干光学放大镜头5的切换方式，本实施例中，可选地，高空间分辨的中子成
像放大系统还包括转盘组件6，转盘组件6设于暗室内，若干光学放大镜头5呈圆形均布于转盘组件6的输出端。具体地，转盘组件6包括支撑架61、转动盘62和驱动件63，支撑架61设于工作台1，驱动件63设于支撑架61，转动盘62转动设于支撑架61，且与驱动件63的输出端传动连接，若干光学放大镜头5设于转动盘62。转动盘62的设置有利于节省空间。当然，在其他不需要考虑空间调节的环境中，可以采用直线移动的方式切换，具体地，支撑架61上设置横移件，若干光学放大镜头5间隔设于横移件上。
41.转动盘62的驱动方式，本实施例中，优选地，驱动件63的输出端设有主动齿轮，转动盘62的外周套设有环状齿轮，主动齿轮和环状齿轮啮合。齿轮啮合的方式有助于提高传动精度，有利于保证各光学放大镜头5切换的精度。
42.其中，闪烁体2设有若干个，若干闪烁体2的厚度均不同，闪烁体2可拆卸连接于窗口。在实验中，对于某些空间分辨率要求不高的样品，选用较厚的闪烁体2，并匹配较小放大倍数的光学放大镜头5，此时可以有效节约成像的时间；对于空间分辨率要求高的样品，选取较薄的闪烁体2，并匹配较大放大倍数的光学放大镜头5。需要说明的是，具体地闪烁体2的厚度和光学放大镜头5的放大倍数根据样品要求确定，确定方法由本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
43.本实施例中，可选地，高空间分辨的中子成像放大系统还包括升降组件7，升降组件7设于暗室内，可见光探测器4和若干光学放大镜头5，均设于升降组件7的输出端。该设置使得选用不同放大倍数的光学放大镜头5时，可以通过升降组件7调节高度，进而节约镜头的成本。当然，在其他实施例中，可以通过光学放大镜头5自身进行调节。或者在另一实施例中，在转动盘62设置不同长度的镜头支架，使得不同放大倍数的光学放大镜头5的输入端与反射镜3之间的距离各不相同，以匹配不同放大倍数的光学放大镜头5。
44.具体地，升降组件7包括升降架71、升降件72和升降动力件73，升降架 71固定于工作台1的工作支架11；升降动力件73设于升降架71，升降件72沿第一方向z滑动设于升降架71，且与升降动力件73的输出端传动连接。其中，升降件72上设有滑块，升降件72设有滑轨，滑块能在滑轨上滑动。其中，升降动力件73可以为伺服电机。可选地，可见光探测器4通过探测架固定在升降件72上。进一步地，升降组件7还包括丝杆74和驱动螺母，丝杆74转动设于升降架71，且与升降动力件73的输出端传动连接，驱动螺母固设于升降件72，且与丝杆74螺纹配合。丝杆74与驱动螺母的配合具有自锁功能，能避免升降件72自动下降，且能使得升降动力件73断电，节省电能。
45.为降低升降动力件73和丝杆74之间的连接同轴度，本实施例中，优选地，升降组件7还包括联轴器75，联轴器75设于丝杆74和升降动力件73的输出端之间。
46.在搬运或储存过程中，可能会出现光学放大镜头5和反射镜3之间的距离发生变化的情况，导致图像出现离焦现象，为此，本实施例中，可选地，升降组件7用于辅助光学放大镜头5自动聚焦。具体地，可以根据升降件72的升降进行调整，根据图像对比度特征来确定最佳位置，算法如下：
[0047][0048]
首先，计算不同像素i(x，y)之间的差异，公式如下：
[0049][0050]
再根据差异值的平方和归一化，求完整区域的衬度，h和w分别为完整区域垂直和水平方向的像素数量。进行多次位置点的图像探测并计算相应位置下的c 值，进行高斯拟合，确定c值最高时对应的光学放大镜头的位置为最佳位置。需要说明的是，上述算法为本领域技术人员所熟知，故在此不再详细展开。
[0051]
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。