准直器

什么是准直器？

准直器是一种光束方向设备，用于将点源发出的发散光或其他辐射转变为平行光束，如下图所示。光学准直器由一个包含凸透镜的管子构成，一端有可调光圈，另一端在透镜的焦平面内。进入光圈的辐射以平行光束的形式离开准直器，从而使图像可以无视差地观察。视差是沿着两条不同的视线观察物体时，物体表观位置的位移或差异。准直器可用于减小光束的空间横截面，从而使其变得更窄。用于聚焦光束的准直器称为光学准直器，而用于准直能量粒子的则称为中子、伽马或X射线准直器。

准直器可以是一个在透镜主焦距处有光圈的望远镜。来自光源的光通过另一透镜聚焦于此狭缝，狭缝随后作为光学系统的光源物体。

光束准直器是用于X射线管外壳的光束方向设备，配合镜子和灯光的布置，使光场与X射线场相匹配。它们由铅快门制成，能够完全吸收光子，从而减少患者的辐射剂量，同时将辐射聚焦到感兴趣的区域。它们允许不同的X射线场投影。光束准直器用于X射线管外壳，配合镜子和灯光的布置，使光场与X射线场相匹配。它们由铅快门制成，能够完全吸收光子，从而减少患者的辐射剂量，同时将辐射聚焦到感兴趣的区域。它们允许不同的X射线场投影。

初级准直器可以由贫铀构成，因为这种材料的密度约为铅的1.6倍。二级电动准直器则用铅或钨构建，更加明确光束形状。现今广泛使用的多叶准直器由两组薄钨叶片构成，每组包含40到80片。这使得每片准直器叶片可以在计算机控制下独立移动。多叶准直器能够创造更为多样的场形，能够保护受风险的器官，同时允许肿瘤床的复杂形状被照射，以实现最大细胞杀伤。

反射准直器

众所周知，准直器是一种缩小粒子或波束的设备。缩小可以意味着使运动方向在特定方向上更加对齐，即制造准直光或平行光线，或者使光束的空间横截面变小。反射准直器基于90°的非轴向抛物面镜，其焦距在宽波长范围内保持不变。它们提供UV增强铝涂层，以在250 nm至450 nm波长范围内实现高反射率，或提供保护银涂层，以在450 nm至20 µm波长范围内实现高反射率。带有保护银涂层的紧凑型反射准直器可方便地集成到笼式系统中。所有反射准直器选项均可配备FC/PC、FC/APC或SMA连接器。

在照明中，准直器通常基于非成像光学原理设计。

应用

光学准直器可用于校准其他光学设备，检查所有元件是否在光轴上对齐，设置元件在适当的焦点上，或对齐两个或多个设备，如双筒望远镜或枪管和瞄准镜。测量相机可以通过设置其基准标记进行准直，以定义主点，就像在摄影测量中一样。光学准直器也用作枪瞄准器，瞄准器是一种简单的光学准直器，其焦点处有十字线或其他标记。观察者只能看到标记的图像。标记是光学设备（如望远镜或显微镜）的目镜中的一系列细线或纤维，或在示波器的屏幕上，用作测量刻度或帮助定位物体。使用时，观察者需要双眼睁开，一只眼睛看准直器，另一只眼睛则移动头部交替观察瞄准器和目标，或者一只眼睛部分观察瞄准器和目标。添加光束分离器可使观察者同时看到标记和视场，从而形成反射瞄准器。

准直器可与激光二极管和CO2切割激光一起使用。具有足够相干长度的激光源的正确准直可以通过剪切干涉仪进行验证。

X射线、伽马射线和中子准直器

在X射线光学、伽马射线光学和中子光学中，准直器是一种过滤光束的设备，仅允许那些沿特定方向平行的光线通过。由于使用透镜将这类辐射聚焦成图像较为困难，因此准直器被用于X射线、伽马射线和中子成像。准直器也用于核电站的辐射探测器，以使其具有方向灵敏性。Söller准直器用于中子和X射线机器。上面面板显示没有使用准直器的情况，而下面面板则引入了一个准直器。在两个面板中，辐射源位于右侧，图像记录在左侧的灰色板上。没有准直器时，来自各个方向的光线都会被记录；例如，经过图示右侧标本上方的光线，若正好朝下方向移动，可能会在板底部被记录。结果图像将模糊不清，毫无用处。

在使用伽马辐射源（如铱-192或钴-60）的工业放射摄影中，准直器光束限制设备允许放射摄影师控制辐射的曝光，以曝光胶卷并创建放射图像，以检查材料的缺陷。在此情况下，准直器通常由钨制成，并根据其包含的半值层数进行评级，即其减少不必要辐射的次数。例如，4 HVL钨准直器的侧壁最薄处为13 mm（0.52 in），将通过它们的辐射强度减少88.5%。这些准直器的形状使得发射的辐射可以自由地朝向标本和X射线胶卷移动，同时阻挡大部分朝向工人等不必要方向的辐射。

在放射治疗中

准直器（光束限制设备）用于用于放射治疗的直线加速器中。它们帮助塑造从机器中发出的辐射束，并可以限制光束的最大场大小。

直线加速器的治疗头由初级和次级准直器组成。初级准直器位于电子束达到垂直方向后。当使用光子时，它位于束通过X射线靶后。次级准直器位于平坦化滤波器（用于光子治疗）或散射箔（用于电子治疗）之后。次级准直器由两个可以移动的下颌组成，可以扩大或缩小治疗场的大小。

涉及多叶准直器（MLCs）的新系统用于进一步塑造光束，以局部化放射治疗中的治疗场。MLCs由大约50至120片重金属准直器板构成，这些板滑入到位以形成所需的场形。

限制

尽管准直器提高了分辨率，但它们也通过阻挡入射辐射来降低强度，这对于需要高灵敏度的遥感仪器来说是不利的。因此，火星奥德赛号上的伽马射线光谱仪是一种非准直仪器。大多数铅准直器让不到1%的入射光子通过。已经尝试用电子分析替代准直器。