專利名稱：點線復(fù)合掃描背散射和立體透射成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種點線復(fù)合掃描背散射和立體透射成像裝置，屬于輻射成像安
全檢測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前安檢部門普遍使用X射線透射成像技術(shù)檢查箱包和車輛，對銅鐵等高原子序 數(shù)物質(zhì)吸收大，容易被發(fā)現(xiàn)；毒品、炸藥等低原子序數(shù)物質(zhì)吸收很小，在圖像中不易發(fā)現(xiàn)，容 易漏檢。X射線或伽馬射線在物體中的康普頓背散射，對低原子序數(shù)的輕物質(zhì)更敏感，可藉 以突顯毒品和爆炸物等輕質(zhì)物體；近年也已用于安檢成像。但是物體的背散射很弱，被檢物 體某一點的背散射射線需采用大面積探測器來收集。所以實際的背散射成像裝置都采用筆 形射束一點一點地掃描物體，由大面積的探測器接收，如圖1所示。1是輻射源，13是前置 狹縫準直器，2是斬波輪飛點掃描產(chǎn)生器，所產(chǎn)生的上下擺動掃描的筆形射束射入被檢物體 5，物體的背散射射線由大面積探測器4收集。目前的背散射成像裝置還常采用一個探測器 6來收集正前方的透射射線，以便同時獲取透射圖像，與背散射圖像對比處理。 為了產(chǎn)生點掃描的射線束，美國專利(Re. 28， 544)設(shè)計了上述斬波輪飛點掃描 裝置。由前置準直器的狹縫和轉(zhuǎn)動的斬波輪狹縫產(chǎn)生上下掃描的筆形射束。美國專利 US7， 099， 434 B2設(shè)計了同心飛輪飛點掃描裝置，飛輪與X光管同心旋轉(zhuǎn)，飛輪上有可通過 射線的管狀準直器，隨著飛輪旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生點掃描射束。中國專利(ZL 2008 2 0079391.0) 設(shè)計了轉(zhuǎn)筒跳點掃描裝置。扇形射束對準一個轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)筒上有離散分布但覆蓋各種 角度的成對孔徑，轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)到不同角度只有一種仰角的孔徑可以射出射束，轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生 跳點掃描，由計算機根據(jù)轉(zhuǎn)筒孔徑的分布規(guī)律排列射束，可形成一列圖像。但是，所有這些 背散射成像裝置的空間分辨率都不高。這是由于背散射弱，射線束不能太細，大面積探測 器又會同時接收多次散射的射線，所以點掃描的背散射圖像和透射圖像的空間分辨率都不 高。 原理上，可以在點掃描背散射成像系統(tǒng)正前方采用細密的線陣列探測器來探測透 射圖像，提高空間分辨率；但由于背散射成像系統(tǒng)用的是點掃描，在線陣列探測器每個單元 停留的時間只有線掃描時的幾百分之一，探測單元因接收信號不足而顯著降低圖像的信噪 比。 所以，在已有的技術(shù)條件下，實際使用時常常把背散射成像裝置作為傳統(tǒng)的線掃 描透射成像裝置的輔助設(shè)備。兩套設(shè)備流水作業(yè)。透射掃描成像裝置提供精細的透射圖像， 背散射成像設(shè)備則提供空間分辨率不高但能突顯輕質(zhì)物體(爆炸物，毒品等)的背散射圖 像。這種組合提高了檢測性能，但使檢測成本和所占用的場地成倍增加。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提出一種點線復(fù)合掃描背散射和立體透射成像裝置，以克服 已有技術(shù)的不足，用一臺X光機，一套掃描器和一套數(shù)據(jù)獲取設(shè)備，同時獲取背散射圖像和
3精細的透射圖像。 本實用新型提出的點線復(fù)合掃描式背散射和立體透射成像裝置，包括輻射源、點 線復(fù)合掃描產(chǎn)生器、后置或前置狹縫準直器、線陣列透射探測器、透射通道同步開關(guān)、透射 信號處理器、背散射探測器、背散射通道同步開關(guān)、背散射信號處理器、圖像計算機和立體 圖像觀察器；所述的點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器套裝在輻射源上或置于輻射源前；所述的后置或 前置狹縫準直器將點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器出射的射線準直在扇形掃描面內(nèi)；所述后置或前置 狹縫準直器和背散射探測器置于被檢測物體的輻射源一側(cè)，所述的線陣列透射探測器置于 被檢測物體的另一側(cè)；所述的背散射通道同步開關(guān)和背散射信號處理器通過電纜依次連接 在背散射探測器與圖像計算機之間，所述的透射通道同步開關(guān)和透射信號處理器通過電纜 依次連接在線陣列透射探測器與圖像計算機之間。 上述成像裝置中的點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器，可以有四種不同的結(jié)構(gòu)形式，其中 第一種結(jié)構(gòu)形式為左、中、右三層的空心圓盤式結(jié)構(gòu)，中層沿徑向開有多個小孔， 左、右兩層的相向面為錐面，兩個錐面的夾角為對被測物體進行立體成像的兩眼視角差，錐 面上沿徑向各開有多個狹縫，空心圓盤的外面設(shè)有射線屏蔽盒，射線屏蔽盒設(shè)有射線出口。 第二種結(jié)構(gòu)形式為空心筒式結(jié)構(gòu)，筒壁上沿圓周開有多個正對圓心的小孔，在小 孔的兩側(cè)開有多個向心的斜縫，兩條相向斜縫之間的夾角為對被測物體進行立體成像的兩 眼視角差，圓筒的外面設(shè)有射線屏蔽盒，射線屏蔽盒設(shè)有射線出口 。 第三種結(jié)構(gòu)形式為單層空心盤式結(jié)構(gòu)，盤壁上沿圓周開有多個正對圓心、交替分 布的小孔和狹縫，圓盤的外面設(shè)有射線屏蔽盒，射線屏蔽盒設(shè)有射線出口 。 第四種結(jié)構(gòu)形式為前置狹縫準直器和斬波輪的組合結(jié)構(gòu)，斬波輪上開有徑向狹縫 和扇形窗口 ，徑向狹縫和扇形窗口相互間隔，交替分布。 本實用新型提出的點線復(fù)合掃描背散射和立體透射成像裝置，其優(yōu)點是只用一 臺輻射源， 一套掃描產(chǎn)生器，體積和目前單一的X射線透射成像裝置或背散射成像裝置相 近，一次檢測就可獲得突顯輕質(zhì)物體的背散射圖像和精細的透射圖像。透射圖像的質(zhì)量和 傳統(tǒng)的X射線透射成像裝置的圖像同樣精細；透射圖像還可以是立體圖像。
圖1是已有的點掃描背散射成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本實用新型提出的點線復(fù)合掃描背散射和立體透射成像裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖。 圖3是本實用新型裝置的點線復(fù)合掃描原理示意圖。 圖4是本實用新型成像裝置中的點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器的第一種結(jié)構(gòu)形式。 圖5是本實用新型成像裝置中點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器的后置狹縫準直器結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6是用于背散射和平面透射成像的點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器結(jié)構(gòu)形式。 圖7是點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器的另外一種結(jié)構(gòu)形式。 圖8是本實用新型成像裝置的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖1-圖8中，1是輻射源，2是點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器，3是后置狹縫準直器，4是一 對背散射探測器，5是被檢物體，6是線陣列透射探測器，7是背散射通道同步開關(guān)，8是背散 射信號處理器，9是透射通道同步開關(guān)，10是透射信號處理器，11是圖像計算機，12是立體圖像觀察器，13是前置狹縫準直器，14是點線復(fù)合掃描斬波輪，15是掃描車，16是透射探測器儲存艙，17是掃描臂轉(zhuǎn)臺，18是掃描臂伸縮桿。
具體實施方式本實用新型提出的點線復(fù)合掃描式背散射和立體透射成像裝置，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括輻射源1、點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器2、后置或前置狹縫準直器3和13、線陣列透射探測器6、透射通道同步開關(guān)7、透射信號處理器10、背散射探測器4、背散射通道同步開關(guān)9、背散射信號處理器8、圖像計算機11和立體圖像觀察器12。點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器2套裝在輻射源1上或置于輻射源1的前面。后置或前置狹縫準直器將點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器2出射的射線準直在扇形掃描面內(nèi)。后置或前置狹縫準直器和背散射探測器4置于被檢測物體5的輻射源一側(cè)，線陣列透射探測器6置于被檢測物體15的另一側(cè)。背散射通道同步開關(guān)7和背散射信號處理器8通過電纜依次連接在背散射探測器4與圖像計算機11之間。透射通道同步開關(guān)9和透射信號處理器10通過電纜依次連接在線陣列透射探測器6與圖像計算機ll之間。 本實用新型的成像裝置中，點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器套裝在輻射源上或置于輻射源前；點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器交替產(chǎn)生點掃描射束和一對線掃描射束，由后置狹縫準直器準直在三個扇形平面內(nèi)，掃描被檢物體。點掃描時背散射回來的射線由和輻射源同一側(cè)的背散射探測器接收，由背散射通道同步開關(guān)和背散射信號處理器將各掃描點的物體信息輸入計算機，形成一列背散射圖像；線掃描時的透射射線由在物體另一側(cè)的線陣列透射探測器接收，由透射通道同步開關(guān)和透射信號處理器將掃描線內(nèi)的物體信息輸入計算機，形成一列透射射圖像；被檢物體通過射束，即可獲得整幅的背散射圖像和透射圖像。[0026] 上述成像裝置中，所述的點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器可以為左、中、右三層空心圓盤式結(jié)構(gòu)，中層沿徑向開有多個小孔，輸出背散射成像的點掃描射束。左、右兩層的相向面為錐面，兩個錐面的夾角e為對被測物體進行立體成像的兩眼視角差，錐面上沿徑向各開有多個狹縫，輸出立體透射成像的一對線掃描射束?？招膱A盤的外面設(shè)有射線屏蔽盒，射線屏蔽盒設(shè)有射線出口 ，射線出口的張角決定射線的掃描張角。 為減輕重量、體積和功耗，在上述成像裝置中，可以將所述的點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器的空心園盤外徑減小到接近內(nèi)徑，做成空心圓筒式點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器。但射線準直路徑短，影響圖像的空間分辨率，適于低成本產(chǎn)品。 上述成像裝置中，所述的三層點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器在角e為零時，三層結(jié)構(gòu)合并為一層，即為背散射和平面透射成像的點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器。盤壁上沿圓周開有多個正對圓心、交替分布的小孔和狹縫，圓盤的外面設(shè)有射線屏蔽盒，射線屏蔽盒設(shè)有射線出口。[0029] 本實用新型提出的點線復(fù)合掃描式背散射和立體透射成像裝置，既可以用于通道式安檢系統(tǒng)，也可用于車載式和便攜式安檢成像系統(tǒng)。
以下結(jié)合附圖及實施例詳細說明如下 如圖2所示，本裝置包括輻射源1、點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器2、后置狹縫準直器3、背散射探測器4、被檢物體5，線陣列透射探測器6、背散射通道同步開關(guān)7、背散射信號處理器8、透射通道同步開關(guān)9、透射信號處理器10、圖像計算機11和立體圖像觀察器12 ;所述的點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器套裝在輻射源上，同心旋轉(zhuǎn)；所述的后置狹縫準直器3將點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器射出的射線準直在三個扇形平面內(nèi)，并在各狹縫將有射線輸出時給出同步開關(guān)的控制信號。點掃描時的筆形射束(粗黑箭頭)掃描被檢物體5所引起的背散射射線(虛線箭頭)由和輻射源同一側(cè)的背散射探測器接4收，由背散射通道同步開關(guān)7和背散射信號處理器8通過連接電纜將各掃描點的物體信息輸入計算機ll，形成一列背散射圖像；線掃描時的兩束透射射線(成一定夾角的黑色扇形射束)穿過物體5，由在物體另一側(cè)的一對線陣列透射探測器6接收，由透射通道同步開關(guān)9和透射信號處理器IO通過連接電纜將掃描線內(nèi)的物體信息輸入計算機ll，對兩個視角各形成一列透射圖像；被檢物體5通過射束，即可獲得整幅的背散射圖像和立體透射圖像。計算機顯示的立體透射圖像可通過立體圖像觀測器觀測。背散射圖像可單獨顯示或融合到透射圖像上。上述輻射源、線陣列透射探測器、背散射探測器、背散射信號處理器，可采用目前廣用于安檢的X射線成像產(chǎn)品的相同部件。[0031] 立體圖像的顯示可以用多種已有方法(我國專利200920107519. 4):在同一屏幕上交替顯示左眼圖像和右眼圖像，用液晶開關(guān)眼鏡觀察；在同一屏幕上同時顯示處理過的紅青雙通道圖像，用紅青立體眼鏡觀察；把左眼圖像和右眼圖像分別輸入虛擬現(xiàn)實頭盔進行觀察；或輸出到具有偏轉(zhuǎn)光柵的顯示器，不帶眼鏡就可觀察。 點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器的點掃描周期和線掃描周期分別示于圖3。圖3中，1為輻射源，2為點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器，3為后置狹縫準直器，4為背散射探測器，5為被檢物體，6為線陣列透射探測器。當掃描產(chǎn)生器旋轉(zhuǎn)到孔徑2-6將要透射出X射線時(圖3-a)，后置狹縫準直器3給出同步信號接通背散射通道同步開關(guān)7，斷開透射通道同步開關(guān)9，背散射探測器4的信號可通過同步開關(guān)7輸出。當點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器旋轉(zhuǎn)到扇形狹縫2-5將要透射出X射線時(圖3-b)，狹縫準直器3給出同步信號接通透射通道同步開關(guān)9，斷開背散射通道同步開關(guān)8，線陣列透射探測器6的信號可通過同步開關(guān)9輸出，獲取透射圖像。[0033] 本實用新型的成像裝置中，點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器的結(jié)構(gòu)可以有四種不同的結(jié)構(gòu)形式，其中 第一種結(jié)構(gòu)形式如圖4所示，(a)為前右視圖，(b)為側(cè)視圖。點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器可以為左、中、右三層空心圓盤式結(jié)構(gòu)，中層2-1(以黑色表示)沿徑向開有多個小孔如2-6，左、右兩層2-2和2-3的相向面為錐面，兩個錐面的夾角e為對被測物體進行立體成像的所需的左右兩眼的視角差，兩相向錐面上沿徑向各開有多對狹縫如2-4和2-5，空心圓盤的外面設(shè)有射線屏蔽盒2-7，射線屏蔽盒設(shè)有射線出口 。 射線屏蔽盒開口的張角a決定點掃描和線掃描的掃描張角。掃描產(chǎn)生器中層2-l壁上的每個孔徑兩側(cè)都有圓周角大于或等于a的間隔，保證點掃描時只有一個孔徑在進行掃描。掃描產(chǎn)生器左右兩層(2-2和2-3)錐面上的開縫張角13《180° -2 a 。當需要掃描張角a為60°時，P《60° ，當需要掃描張角a為70°時，P《40° 。線陣列探測器各單元在每次掃描中能接收到射線的時間和每次掃描時間的比值為P/a 。[0036] 由于分布在錐面上的開縫2-4和2-5不是扇形而是"瓦形"。在原理上，陣列透射探測器就應(yīng)是分布在錐面上的朝向射線焦點的一段圓弧，在被檢物體上的掃描軌跡也是"弧掃描"而不是線掃描。雖然這都容易由計算機校正為線掃描圖像，但在工程實施上，是將2-4和2-5的瓦形縫適當加寬，在其前方加一個后置狹縫準直器3(圖5)，即可獲得夾角為9的兩個扇形射束，探測器也就可以采用常規(guī)的直線陣列探測器。在圖5的后置狹縫準直器3中，(a)為正視圖，(b)為俯視圖。3-4和3-5是將瓦形射束成形為扇形射束的兩個狹縫，3-6是提供筆形射束出口的狹縫。3-3是射線傳感器，點線復(fù)合掃描器上的孔徑或狹縫旋轉(zhuǎn)到傳感器3-3時，傳感器3-3輸出同步開關(guān)信號，開通背散射通道或透射通道。所述的后置狹縫準直器3還具有扇束狹縫阻擋器3-1和3-2，可以在僅需背散射掃描時向兩邊移到扇束狹縫出口 ，關(guān)閉扇形束，只進行點掃描背散射成像。 上述成像裝置中，第二種點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器可以為空心筒式結(jié)構(gòu)。減小圖4所
述的點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器空心園盤的外徑就可成為筒式結(jié)構(gòu)?？梢詼p輕重量、體積和轉(zhuǎn)動
功耗，但筒式結(jié)構(gòu)射線準直路徑短，影響圖像的空間分辨率，適于低成本產(chǎn)品。 上述成像裝置中，第三種點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器是用于背散射和平面透射成像的單
層空心盤式結(jié)構(gòu)，如圖6所示，(a)為正視圖，(b)為側(cè)視圖。筒壁上沿圓周開有多個正對圓
心的小孔如2-6和多個向心的狹縫如2-5，兩者交替均勻排列。圓盤的外面設(shè)有射線屏蔽盒
2-7，射線屏蔽盒設(shè)有射線出口。 上述背散射和平面透射成像裝置中，另一種點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器結(jié)構(gòu)安裝在輻射源外，面向輻射源旋轉(zhuǎn)。如圖7所示。(a)為正視圖，(b)為側(cè)視圖。輻射源l的射線經(jīng)過前置狹縫準直器13成為扇形束，射向斬波輪14的一側(cè)。斬波輪上有交替排列的狹縫14-1和扇形窗口 14-2，斬波輪旋轉(zhuǎn)時交替輸出筆形射束和扇形射束。這種結(jié)構(gòu)可適用于不同型號和體積的輻射源，但射束準直質(zhì)量不如上述第三種。 本實用新型的車載式裝置如圖8所示，A為正視圖，B為俯視圖。15是掃描車；1是輻射源，2是點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器；3是后置狹縫準直器，4是大面積背散射探測器，5是被檢查車輛或貨物，6是線陣列透射探測器；16是線陣列探測器收藏艙，17是可升降轉(zhuǎn)臺；18是伸縮桿；由于本實用新型具有扇形射束(實線箭頭)和筆形射束(粗虛線)的交替掃描，掃描車可以同時獲取精細的立體透射圖像和突顯輕質(zhì)物體的背散射圖像。在需要收起線陣列探測器時，通過可升降轉(zhuǎn)臺17和伸縮桿18將線陣列探測器收藏于車后的收藏艙16中；線陣列探測器7的垂直方向部分可以折疊，以便收藏。 收起線陣列探測器6后，移動后置狹縫準直器3的扇形狹縫阻擋器，關(guān)閉兩個線掃描扇形束，可以單純進行背散射掃描，適于比較隱蔽地對被檢貨物或車輛進行檢查。由于單純背散射掃描輻射劑量低，有可能檢測載人車輛。
權(quán)利要求一種點線復(fù)合掃描式背散射和立體透射成像裝置，其特征在于該成像裝置包括輻射源、點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器、后置或前置狹縫準直器、線陣列透射探測器、透射通道同步開關(guān)、透射信號處理器、背散射探測器、背散射通道同步開關(guān)、背散射信號處理器、圖像計算機和立體圖像觀察器；所述的點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器套裝在輻射源上或置于輻射源前；所述的后置或前置狹縫準直器將點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器出射的射線準直在扇形掃描面內(nèi)；所述后置或前置狹縫準直器和背散射探測器置于被檢測物體的輻射源一側(cè)，所述的線陣列透射探測器置于被檢測物體的另一側(cè)；所述的背散射通道同步開關(guān)和背散射信號處理器通過電纜依次連接在背散射探測器與圖像計算機之間，所述的透射通道同步開關(guān)和透射信號處理器通過電纜依次連接在線陣列透射探測器與圖像計算機之間。
2. 如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其特征在于其中所述的點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器為左、 中、右三層空心圓盤式結(jié)構(gòu)，中層沿徑向開有多個小孔，左、右兩層的相向面為錐面，兩個錐 面的夾角為對被測物體進行立體成像的兩眼視角差，錐面上沿徑向各開有多個狹縫，空心 圓盤的外面設(shè)有射線屏蔽盒，射線屏蔽盒設(shè)有射線出口。
3. 如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其特征在于其中所述的點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器為空心 筒式結(jié)構(gòu)，筒壁上沿圓周開有多個正對圓心的小孔，在小孔的兩側(cè)開有多個向心的斜縫，兩 條相向斜縫之間的夾角為對被測物體進行立體成像的兩眼視角差，圓筒的外面設(shè)有射線屏 蔽盒，射線屏蔽盒設(shè)有射線出口。
4. 如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其特征在于其中所述的點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器為單層 空心盤式結(jié)構(gòu)，盤壁上沿圓周開有多個正對圓心、交替分布的小孔和狹縫，圓盤的外面設(shè)有 射線屏蔽盒，射線屏蔽盒設(shè)有射線出口。
5. 如權(quán)利要求1所述的成像裝置，其特征在于其中所述的點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器為前置 狹縫準直器和斬波輪的組合結(jié)構(gòu)，斬波輪上開有徑向狹縫和扇形窗口 ，徑向狹縫和扇形窗 口相互間隔，交替分布。
專利摘要本實用新型涉及一種點線復(fù)合掃描背散射和立體透射成像裝置，屬于輻射成像安全檢測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。本裝置中，點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器套裝在輻射源上或置于輻射源前。后置或前置狹縫準直器將點線復(fù)合掃描產(chǎn)生器出射的射線準直在扇形掃描面內(nèi)。后置或前置狹縫準直器和背散射探測器置于被檢測物體的輻射源一側(cè)，線陣列透射探測器置于另一側(cè)。背散射通道同步開關(guān)和背散射信號處理器連接在背散射探測器與圖像計算機之間。透射通道同步開關(guān)和透射信號處理器連接在線陣列透射探測器與圖像計算機之間。本成像裝置只用一臺輻射源，一套掃描產(chǎn)生器，一次檢測就可獲得突顯輕質(zhì)物體的背散射圖像和精細的透射圖像。透射圖像的質(zhì)量和圖像精細，而且還可以是立體圖像。
文檔編號G01N23/203GK201514388SQ20092017318
公開日2010年6月23日 申請日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日
發(fā)明者王經(jīng)瑾 申請人:北京睿思厚德輻射信息科技開發(fā)有限公司