專利名稱：一種x射線背散射掃描儀機(jī)械裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種背散射掃描儀，特別涉及一種X射線背散射掃描儀機(jī)械裝置。
背景技術(shù)：
背散射成像技術(shù)利用背向(后向)散射的X射線或Y射線光子進(jìn)行成像，射線源發(fā)射射線照射物體，當(dāng)射線光子與物體相互作用時，一部分發(fā)生散射，利用放置在同側(cè)的探測器接收背向散射的射線光子即可對物體進(jìn)行成像。背散射成像系統(tǒng)的射線源與探測器可以放置在物體同側(cè)，系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)布局靈活，受環(huán)境因素影響較小，是檢測有機(jī)材料或者低原子量材料例如炸藥、毒品、液體、人體的有效方法。常用的背散射成像技術(shù)有常規(guī)成像技 術(shù)、小孔成像技術(shù)、飛點(diǎn)成像技術(shù)、龍蝦眼成像技術(shù)等，其中飛點(diǎn)成像技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、劑量小、成像速度快等特點(diǎn)。飛點(diǎn)成像技術(shù)采用單點(diǎn)掃描的方式，利用大探測器接收單點(diǎn)散射射線光子，根據(jù)接收到的光子數(shù)量或能量沉積對各個點(diǎn)進(jìn)行成像。它的工作原理為射線源發(fā)出的錐形X射線經(jīng)準(zhǔn)直后形成一個筆形光束照射在目標(biāo)物體上，射線發(fā)生康普頓散射產(chǎn)生后向散射射線，由探測器對散射射線進(jìn)行接收和測量。由于筆形光束是從上而下移動的，射線在目標(biāo)物體豎直方向產(chǎn)生一列掃描軌跡，可以得到此一列的掃描圖像，若目標(biāo)物體或掃描設(shè)備橫向運(yùn)動，則可完成平面內(nèi)的背散射成像。因此，要得到高質(zhì)量的背散射圖像，產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的飛點(diǎn)射線束以及對無用射線的屏蔽是關(guān)鍵。專利公開號為US 4228357 的美國專利DETECTOR ON WHEEL SYSTEM (FLYINGSPOT)，最早提出了飛點(diǎn)成像技術(shù)。專利公開號為CN 2645079Y的中國專利一種反散射式X射線掃描儀，則利用一個可以旋轉(zhuǎn)的開有若干個通光口的圓筒產(chǎn)生飛點(diǎn)光斑，實(shí)現(xiàn)對人體掃描。專利公開號為CN 2872353Y的中國專利利用背散射技術(shù)進(jìn)行安全檢測的裝置，引入皮帶輪作為傳動設(shè)備，降低了設(shè)計(jì)難度。但是對于上述專利，其射線的準(zhǔn)直系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都是一次成型的，因此獲得的光斑大小不可調(diào)整，不能滿足不同應(yīng)用場合的需要；且準(zhǔn)直器出口沒有進(jìn)行處理，所產(chǎn)生的光斑由于射線透射準(zhǔn)直器的出口邊緣會形成一定范圍的半影區(qū)，影響成像質(zhì)量；對于形成飛點(diǎn)的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的不穩(wěn)定擺動，沒有應(yīng)對措施，這樣極易造成準(zhǔn)直后的光斑在不同位置大小不一、軌跡歪曲，影響成像質(zhì)量。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的X射線背散射掃描儀機(jī)械裝置。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種X射線背散射掃描儀機(jī)械裝置，包含有射線源、射線源屏蔽罩、射線源支架、準(zhǔn)直器裝置、射線源外的中空環(huán)形圓盤、圓盤驅(qū)動裝置、射線源支架下的底架、轉(zhuǎn)盤位置感應(yīng)系統(tǒng)，所述準(zhǔn)直器裝置包含有內(nèi)準(zhǔn)直器、中準(zhǔn)直器和外準(zhǔn)直器，所述內(nèi)、中、外準(zhǔn)直器均為重金屬材料制造而成，內(nèi)準(zhǔn)直器固定于射線源射線出束口上，內(nèi)準(zhǔn)直器在正對射線源一側(cè)的重金屬材料板上開有一條縱向的矩形內(nèi)準(zhǔn)直槽；中空環(huán)形圓盤上均布有至少一個的中準(zhǔn)直器，在中準(zhǔn)直器上開有一個楔形的中準(zhǔn)直槽，中準(zhǔn)直槽開口較大的一端朝向射線源方向，射線源的焦點(diǎn)位于中空環(huán)形圓盤內(nèi)的中準(zhǔn)直槽中心軸線上；外準(zhǔn)直器包含有中間開有透光槽的外準(zhǔn)直器支架，外準(zhǔn)直器支架固定連接于底架上，透光槽左、右兩側(cè)其中一側(cè)固定或滑動連接一塊外準(zhǔn)直塊，另一側(cè)滑動連接另一塊外準(zhǔn)直塊，兩塊梯形外準(zhǔn)直塊相對放置中間形成有一條楔形孔，楔形孔的中心線和中準(zhǔn)直槽的中心線在同一條直線上，射線源照射出來的扇形光束經(jīng)內(nèi)、中、外三級準(zhǔn)直系統(tǒng)最后形成一條矩形投射帶。重金屬材料為鉛，或鎢，或銅，或鋅，或銀、或其合金。圓盤驅(qū)動裝置包含有驅(qū)動電機(jī)，連接于驅(qū)動電機(jī)上的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上連接有一個驅(qū)動轉(zhuǎn)盤，驅(qū)動轉(zhuǎn)盤和中空圓環(huán)轉(zhuǎn)盤固定連接，中空圓環(huán)轉(zhuǎn)盤通過轉(zhuǎn)軸上驅(qū)動轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)軸中間部分設(shè)有轉(zhuǎn)軸支撐架，軸承支撐架與轉(zhuǎn)軸之間設(shè)有兩個相對放置的圓錐滾子軸承，轉(zhuǎn)軸與軸承之間為無縫連接。轉(zhuǎn)盤位置感應(yīng)系統(tǒng)包含有感應(yīng)片、感應(yīng)器及處理電路，感應(yīng)片固定安裝于轉(zhuǎn)軸上，感應(yīng)器接收感應(yīng)片傳遞的信號進(jìn)入處理電路而獲取轉(zhuǎn)軸的位置信息。射線源支架為三軸向可調(diào)節(jié)式。 外準(zhǔn)直器支架為銅制結(jié)構(gòu)。內(nèi)準(zhǔn)直器為矩形板，或異形板，或折形板；中準(zhǔn)直器為矩形體，或多邊形體。外準(zhǔn)直塊和外準(zhǔn)直器支架通過一個橢圓形凹槽和螺栓滑動連接固定，外準(zhǔn)直塊的橫截面為梯形。中空環(huán)形圓盤上均布有至少一個的通光槽，中準(zhǔn)直器固定于通光槽上。本實(shí)用新型的有益效果是I.本實(shí)用新型將射線經(jīng)過內(nèi)中外三級準(zhǔn)直器，準(zhǔn)直口采用重金屬物質(zhì)作為材料，大大減小了光斑半影區(qū)，提高飛點(diǎn)光斑光子分布均勻度，可有效提高成像質(zhì)量。2.中準(zhǔn)直器獨(dú)立設(shè)計(jì)可拆卸替換，外準(zhǔn)直器可進(jìn)行寬度調(diào)節(jié)，可根據(jù)掃描對象的不同調(diào)節(jié)飛點(diǎn)光斑大小，避免裝置開孔一次成型掃描對象單一的缺陷。3.由于射線源焦點(diǎn)位置偏移或者圓盤旋轉(zhuǎn)時不穩(wěn)定擺動會造成出射光斑形狀和面積變化，對成像質(zhì)量造成影響；本實(shí)用新型在中準(zhǔn)直器及外準(zhǔn)直器的設(shè)計(jì)中均采用形狀為內(nèi)大外小楔形開槽口，在機(jī)械抖動的時候，光斑的形狀不會發(fā)生變化，可以大大提高對機(jī)械抖動的容忍度。4.本實(shí)用新型采用一對對稱放置的圓錐滾子軸承結(jié)構(gòu)，鎖定轉(zhuǎn)軸軸向移動的空間，充分保障了轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時的穩(wěn)定性。5.本實(shí)用新型對射線進(jìn)行每一級準(zhǔn)直時，均對未通過該準(zhǔn)直器的無用射線進(jìn)行完全屏蔽，有效抑制了泄露射線對成像效果的干擾。6.本實(shí)用新型引入了轉(zhuǎn)盤位置感應(yīng)系統(tǒng)，隨時獲取光斑的位置信息，為成像提供必要的同步信息。7.本實(shí)用新型的射線源焦點(diǎn)位置可通過射線源支架進(jìn)行三軸調(diào)節(jié)，保障射線有效利用。

圖I是本實(shí)用新型X射線背散射掃描儀機(jī)械裝置中三級準(zhǔn)直系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型內(nèi)準(zhǔn)直器的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2的左視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型中準(zhǔn)直器和中空環(huán)形圓盤連接剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型外準(zhǔn)直器和外準(zhǔn)直器支架的連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實(shí)用新型X射線背散射掃描儀機(jī)械裝置的使用原理示意圖。圖中標(biāo)號I為射線源，標(biāo)號2為射線源屏蔽罩，標(biāo)號3為中空環(huán)形轉(zhuǎn)盤，標(biāo)號4為中準(zhǔn)直器，標(biāo)號5為驅(qū)動轉(zhuǎn)盤,標(biāo)號6為轉(zhuǎn)盤位置感應(yīng)系統(tǒng),標(biāo)號7為轉(zhuǎn)軸支撐架，標(biāo)號8為轉(zhuǎn)軸，標(biāo)號9為圓錐滾子軸承,標(biāo)號10為驅(qū)動電機(jī),標(biāo)號11為外準(zhǔn)直塊，標(biāo)號12為外準(zhǔn)直 器支架，標(biāo)號13為底架,標(biāo)號14為三軸向可調(diào)節(jié)式射線源支架,標(biāo)號15為內(nèi)準(zhǔn)直器,標(biāo)號16為內(nèi)準(zhǔn)直器槽,標(biāo)號17為外準(zhǔn)直器上的透光槽,標(biāo)號18為中空圓環(huán)轉(zhuǎn)盤上的通光槽,標(biāo)號19為探測器，標(biāo)號20為被測物品，標(biāo)號21為外準(zhǔn)直器。
具體實(shí)施方式
參見圖f圖7，一種X射線背散射掃描儀機(jī)械裝置，包含有射線源I、射線源屏蔽罩2、三軸向可調(diào)節(jié)式射線源支架14、準(zhǔn)直器裝置、射線源外的中空環(huán)形圓盤3、圓盤驅(qū)動裝置、射線源支架14下的底架13、轉(zhuǎn)盤位置感應(yīng)系統(tǒng)，探測器19和信號采集與處理系統(tǒng)，圓盤驅(qū)動裝置包含有驅(qū)動電機(jī)10，驅(qū)動電機(jī)上連接有轉(zhuǎn)軸8，轉(zhuǎn)軸8上連接有一個驅(qū)動轉(zhuǎn)盤5，驅(qū)動轉(zhuǎn)盤5和中空圓環(huán)轉(zhuǎn)盤3固定連接，中空圓環(huán)轉(zhuǎn)盤3通過轉(zhuǎn)軸8上驅(qū)動轉(zhuǎn)盤5的驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)軸8中間部分設(shè)有轉(zhuǎn)軸支撐架7，軸承支撐架7與轉(zhuǎn)軸8之間設(shè)有兩個相對放置的圓錐滾子軸承9，轉(zhuǎn)軸8與軸承9之間為無縫連接.轉(zhuǎn)盤位置感應(yīng)系統(tǒng)6包含有感應(yīng)片、感應(yīng)器及處理電路，感應(yīng)片固定安裝于轉(zhuǎn)軸8上，感應(yīng)器接收感應(yīng)片傳遞的信號進(jìn)入處理電路而獲取轉(zhuǎn)軸的位置信息。準(zhǔn)直器系統(tǒng)包含有內(nèi)準(zhǔn)直器15、中準(zhǔn)直器4和外準(zhǔn)直器21，所述內(nèi)、中、外準(zhǔn)直器均為重金屬材料(如鎢，或銅，或鋅，或銀等原子序數(shù)較大的物質(zhì)及其合金)制造而成，內(nèi)準(zhǔn)直器15固定于射線源I射線出束口上，為矩形板，在中間開有一個矩形內(nèi)準(zhǔn)直槽內(nèi)準(zhǔn)直器15在正對射線源一側(cè)的重金屬材料板上開有一條縱向的矩形內(nèi)準(zhǔn)直槽16。中空環(huán)形圓盤3上均布有八個通光槽,通光槽上18安裝有中準(zhǔn)直器4,在中準(zhǔn)直器4上開有一個楔形的中準(zhǔn)直槽，中準(zhǔn)直槽開口較大的一端朝向射線源方向，射線源I的焦點(diǎn)位于中空環(huán)形圓盤內(nèi)的中準(zhǔn)直槽中心軸線上。外準(zhǔn)直器21包含有中間開有透光槽17的銅質(zhì)外準(zhǔn)直器支架12，外準(zhǔn)直器支架12固定連接于底架13上，透光槽17左、右兩側(cè)其中一側(cè)固定連接一塊橫截面為梯形的外準(zhǔn)直塊11，另一側(cè)通過橢圓形槽和螺栓滑動連接另一塊外準(zhǔn)直塊，兩塊梯形外準(zhǔn)直塊11相對放置中間形成有一條楔形孔，楔形孔的中心線和中準(zhǔn)直槽的中心線在同一條直線上，射線源照射出來的扇形光束經(jīng)內(nèi)、中、外三級準(zhǔn)直系統(tǒng)最后形成一條矩形投射帶。射線源I開啟后，產(chǎn)生錐束射線，經(jīng)內(nèi)準(zhǔn)直器15準(zhǔn)直為豎直方向上的扇形射線，扇形射線投射在中空圓環(huán)轉(zhuǎn)盤3內(nèi)側(cè)。電機(jī)10帶動中空圓環(huán)轉(zhuǎn)盤3開始旋轉(zhuǎn),扇形射線通過通光槽18及中準(zhǔn)直器4后，準(zhǔn)直成為窄扇束射線，再經(jīng)過外準(zhǔn)直器的準(zhǔn)直，最終形成在豎直方向運(yùn)動的飛點(diǎn)光斑，投射到被測物體20上。發(fā)生后向散射射線被探測器19接收，根據(jù)轉(zhuǎn)盤位置感應(yīng)系統(tǒng)提供的位置信息，對被測物體20進(jìn)行成像 。
權(quán)利要求1.一種X射線背散射掃描儀機(jī)械裝置，包含有射線源、射線源屏蔽罩、射線源支架、準(zhǔn)直器裝置、射線源外的中空環(huán)形圓盤、圓盤驅(qū)動裝置、射線源支架下的底架、轉(zhuǎn)盤位置感應(yīng)系統(tǒng)，其特征是所述準(zhǔn)直器裝置包含有內(nèi)準(zhǔn)直器、中準(zhǔn)直器和外準(zhǔn)直器，所述內(nèi)、中、外準(zhǔn)直器均為重金屬材料制造而成，內(nèi)準(zhǔn)直器固定于射線源射線出束口上，內(nèi)準(zhǔn)直器在正對射線源一側(cè)的重金屬材料板上開有一條縱向的矩形內(nèi)準(zhǔn)直槽；中空環(huán)形圓盤上均布有至少一個的中準(zhǔn)直器,在中準(zhǔn)直器上開有一個楔形的中準(zhǔn)直槽，中準(zhǔn)直槽開口較大的一端朝向射線源方向，射線源的焦點(diǎn)位于中空環(huán)形圓盤內(nèi)的中準(zhǔn)直槽中心軸線上；外準(zhǔn)直器包含有中間開有透光槽的外準(zhǔn)直器支架，外準(zhǔn)直器支架固定連接于底架上，透光槽左、右兩側(cè)其中一側(cè)固定或滑動連接一塊外準(zhǔn)直塊，另一側(cè)滑動連接另一塊外準(zhǔn)直塊，兩塊梯形外準(zhǔn)直塊相對放置中間形成有一條楔形孔，楔形孔的中心線和中準(zhǔn)直槽的中心線在同一條直線上，射線源照射出來的扇形光束經(jīng)內(nèi)、中、外三級準(zhǔn)直系統(tǒng)最后形成一條矩形投射帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種X射線背散射掃描儀機(jī)械裝置，其特征是所述重金屬材料為鉛，或鎢，或銅，或鋅，或銀、或其合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種X射線背散射掃描儀機(jī)械裝置，其特征是所述圓盤驅(qū)動裝置包含有驅(qū)動電機(jī)，連接于驅(qū)動電機(jī)上的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上連接有一個驅(qū)動轉(zhuǎn)盤，驅(qū)動轉(zhuǎn)盤和中空圓環(huán)轉(zhuǎn)盤固定連接，中空圓環(huán)轉(zhuǎn)盤通過轉(zhuǎn)軸上驅(qū)動轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)軸中間部分設(shè)有轉(zhuǎn)軸支撐架，軸承支撐架與轉(zhuǎn)軸之間設(shè)有兩個相對放置的圓錐滾子軸承，轉(zhuǎn)軸與軸承之間為無縫連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種X射線背散射掃描儀機(jī)械裝置，其特征是所述轉(zhuǎn)盤位置感應(yīng)系統(tǒng)包含有感應(yīng)片、感應(yīng)器及處理電路，感應(yīng)片固定安裝于轉(zhuǎn)軸上，感應(yīng)器接收感應(yīng)片傳遞的信號進(jìn)入處理電路而獲取轉(zhuǎn)軸的位置信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種X射線背散射掃描儀機(jī)械裝置，其特征是所述射線源支架為三軸向可調(diào)節(jié)式。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種X射線背散射掃描儀機(jī)械裝置，其特征是所述外準(zhǔn)直器支架為銅制結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種X射線背散射掃描儀機(jī)械裝置，其特征是所述內(nèi)準(zhǔn)直器為矩形板，或異形板，或折形板；中準(zhǔn)直器為矩形體，或多邊形體。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種X射線背散射掃描儀機(jī)械裝置，其特征是所述外準(zhǔn)直塊和外準(zhǔn)直器支架通過一個橢圓形凹槽和螺栓滑動連接固定，外準(zhǔn)直塊的橫截面為梯形。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種X射線背散射掃描儀機(jī)械裝置，其特征是所述中空環(huán)形圓盤上均布有至少一個的通光槽，中準(zhǔn)直器固定于通光槽上。
專利摘要一種X射線背散射掃描儀機(jī)械裝置，所述準(zhǔn)直器裝置包含有內(nèi)準(zhǔn)直器、中準(zhǔn)直器和外準(zhǔn)直器，射線源照射出來的扇形光束經(jīng)內(nèi)、中、外三級準(zhǔn)直系統(tǒng)最后形成一條矩形投射帶。本實(shí)用新型將射線經(jīng)過內(nèi)中外三級準(zhǔn)直器，大大減小了光斑半影區(qū)，提高飛點(diǎn)光斑光子分布均勻度，可有效提高成像質(zhì)量。中準(zhǔn)直器獨(dú)立設(shè)計(jì)可拆卸替換，外準(zhǔn)直器可進(jìn)行寬度調(diào)節(jié)，可根據(jù)掃描對象的不同調(diào)節(jié)飛點(diǎn)光斑大小，避免裝置開孔一次成型掃描對象單一的缺陷。
文檔編號G01N23/203GK202599874SQ20122024015
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月26日
發(fā)明者李建新, 劉擁軍, 杜劍平, 李磊, 楊斌, 李守鵬 申請人:中國人民解放軍信息工程大學(xué)