[发明专利]液晶用作放射线辐射场的显像方法

说明书

本发明涉及静电摄影技术，特别是液晶盒接收放射线辐射后的显像方法。

众所周知，放射线辐射的直接显影/显像方法，在一般核物理探测技术书中都有描述：气体的有云室、火花室、流光室；液体的有泡室；固体的有核乳胶、X光片、X荧光板、固体的径迹探测器等。间接的显影/显像方法要用到传感器和电子学，比较复杂(可参见刘镇德等《现代射线检测技术》中国标准出版社，1999年)。而液晶作显示器直接显像：使用的是液晶的向列相和胆甾相；所用的效应多是对可见光的散射和透射；对液晶分子的驱动主要是用热和电场；采用的方法一般是字段式(如计算器和钟表)和扫描矩阵式(如计算机显示器和电视屏)(可参见：松本正一《液晶的最新技术》化学工业出版社，1991年)。目前没有发现把放射线辐射场与液晶盒直接结合起来成像的案例。

放射线辐射可以制成核电池，寿命很长，已在人造卫星中应用。放射线既然可以直接制成电池，就可以产生电场。本发明的目的，即用这种电场来驱动液晶分子，并显示出放射线所造成的电场图像，亦即放射线辐射场的图像，这使液晶盒有了新的应用领域。

实现目的的方案是：把放射线辐射的能量转变为电荷，该电荷分布(亦即电场分布)反映放射线辐射场的分布，把这个电荷/电场分布加载到处于临界状态的特制的液晶盒上，从而显示出辐射场的面貌，以达到直接显像的目的。

本发明所用射线的能量比可见光/红外线要大，设备相对简单。对液晶来说扩大了其应用。对放射线来说，显像不但直接，而且又因液晶盒为受光型器件，可以直接在光亮的环境中应用，效果比X射线荧光屏理想。

下面以χ/γ射线为例，结合图示说明具体实施方式：

图1.χ/γ射线形成电场的原理；

图2.可调直流电场调节器的作用；

图3.χ/γ射线显示物体组成/结构像的装置。

实施方式一：用χ/γ射线的康普顿散射显示物体的组成/结构像：

能量为400KeV-4MeV的χ/γ射线与物质的相互作用中，康普顿散射是主要的，χ/γ射线打入原子中，可把原子的外层电子打出一个，而χ/γ自己被散射而改变原来的方向射出来。这种散射的几率与物质的原子序Z成正比，因此，把高Z物质(如钨、钽等)与低Z物质(如镁、铝、玻璃等)的薄片相互绝缘并叠在一起(见图1)，使χ/γ射线穿过该叠层，那么高Z物质薄片相对于低Z薄片来说会被打出较多的电子，从而带正电，低Z物质薄片带负电。在两片物质薄片间灌上液晶物质后，液晶分子就能被电场驱动，这是液晶盒在放射线照射下显像的基本原理。

实际装置是如图3所示的安排：1为射线源，它可以是X光机、加速器、也可以是其它γ放射性同位素。它放出的锥形χ/γ射线束(非锥形束可以扫描)通过物体2之后，因物体的吸收，透射、散射束3带有物体2的结构/组成信息，束3打在由高Z物质制成的网状导电电极4上，康普顿散射出的电子亦具有物体2的信息，因液晶层5很薄(一般为10～20μm左右)且电阻率高(10¹⁰Ω·cm左右)，电子穿过5后，被收集在透明高电阻率电极6上，潜像在6上形成，电极6可以是玻璃或塑料，属于低Z物质，所以4上散射出的χ/γ在6上形成的正电荷，不足以抵消由电极4射到6上的电子，这样在4和6之间会形成带有信息的电场，它可以驱动液晶层5显像。当χ/γ源较弱时，4和6之间的电场可能不足以驱动大量液晶分子显像，这时可调节直流电场发生器10，使液晶层5处于被驱动的临界状态，再叠加上5和6之间的电场，即可增加被驱动液晶分子的数量，10同时具有抑制电子从6上飞出的作用(见图2)。8为镀有透明导电膜9的玻璃板。11为观测图像的摄像机，在完成一幅像后，用可以往返移动的接地装置7将6上的电荷清除掉。7可以是接触6往返滚动的导电圆柱，也可以是不接触6，但可以往返移动的吸电针排。6上的静电荷清除后，即可进行第二幅图像的拍摄。如果所用的摄像机的灵敏度不够，可以延长曝光时间，直到被驱动的液晶分子数量大到显出清晰的图像为止。

实施方式二：用χ/γ射线的光电效应显示物体组成/结构的图像：

对高Z物质讲，能量在500KeV下的χ/γ射线主要处在光电效应区域，这正好是X光机所覆盖的能量范围，故X光机有很大的用武之地，而且光电效应发生的机率与物质的平均原子序数Z的4-5次方成正比，即低能χ/γ射线的光电效应可以产生较强的电场，这可以大大降低χ/γ源强度，显像方式与康普顿散射所用的装置(图3)类似，只是高Z物质是导电电极板的平板部分要薄些，以适应低能量电子穿透的需要。

本发明的具体优点是：