DE102005024892B3 - Radiography and computer tomography method in which a region of interest is first determined using a transmission detector and then examined in detail using a coherent scatter detector - Google Patents

Radiography and computer tomography method in which a region of interest is first determined using a transmission detector and then examined in detail using a coherent scatter detector Download PDF

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Abstract

Gantry for holding an X-ray source (4) has a rotation axle, a transmission detector (2), which extends along the inner surface of the gantry and a coherent scatter detector (3). The latter has a smaller longitudinal extension in the direction of the arch of the gantry and can be moved, independent of the rotation of the gantry, parallel to the plane of the gantry. An independent claim is made for a method for inspecting a test piece using X-radiation in which a region of interest is determined using the transmission detector and then examined using a coherent scatter detector.

Description

Die Erfindung befasst sich mit einer Gantry zur Aufnahme einer Röntgenquelle, mit einer Rotationsachse, mit einem Transmissionsdetektor, der sich entlang der Innenfläche der Gantry erstreckt, und mit einem ortsauflösenden kohärenten Streudetektor, der in Richtung der Rotationsachse seitlich neben dem Transmissionsdetektor angeordnet ist. Darüber hinaus befasst sich die Erfindung auch mit einem Verfahren zur Überprüfung eines Prüfteils mittels Röntgenstrahlung auf Auffälligkeiten unter Verwendung eines solchen Röntgencomputertomographen.The The invention relates to a gantry for receiving an X-ray source, with a rotation axis, with a transmission detector extending along the inner surface The gantry extends, and with a spatially resolving coherent scatter detector, which in Direction of the axis of rotation laterally next to the transmission detector is arranged. Furthermore The invention also deals with a method for checking a test part by means of X-radiation on abnormalities using such an X-ray computer tomograph.

Aus der DE 102 28 941 A1 sowie der US 5,642,393 sind Computertomographiegeräte mit einer Gantry bekannt, in der eine Röntgenquelle eingesetzt ist. Diese Gantries weisen jeweils eine Rotationsachse auf und sind mit einem Transmissionsdetektor versehen, der sich entlang der Innenfläche der Gantry erstreckt. Darüber hinaus weisen die Gantries jeweils einen ortsauflösenden kohärenten Streudetektor auf, der in Richtung der Rotationsachse seitlich neben dem Transmissionsdetektor angeordnet ist.From the DE 102 28 941 A1 as well as the US 5,642,393 Computed tomography devices are known with a gantry in which an X-ray source is used. These gantries each have an axis of rotation and are provided with a transmission detector extending along the inner surface of the gantry. In addition, the gantries each have a spatially resolving coherent scatter detector, which is arranged in the direction of the axis of rotation laterally next to the transmission detector.

Aus der DE 103 02 565 A1 und der US 6,041,097 sind Computertomographen bekannt, die jeweils eine Gantry und zwei Detektoren, einen Transmissions- und einen Streudetektor, aufweisen. Der Streudetektor weist eine kleinere Längenausdehnung als der Transmissionsdetektor auf und ist jeweils ortsfest in der Gantry angeordnet.From the DE 103 02 565 A1 and the US 6,041,097 Computer tomographs are known, each having a gantry and two detectors, a transmission and a scatter detector. The scatter detector has a smaller longitudinal extent than the transmission detector and is in each case arranged stationarily in the gantry.

Darüber hinaus sind aus der WO 2005/018437 A2 und der US 2003/0016783 A1 Vorrichtungen zur Überprüfung eines Prüfteils bekannt, die jeweils einen Transmissionsdetektor und einen bewegbaren Streudetektor aufweisen. Die gesamten Anordnungen sind allerdings in keiner Gantry angeordnet und eine Rotation bzw. Durchleuchtung der Prüfteile unter verschiedenen Winkeln ist somit nicht möglich.Furthermore are from WO 2005/018437 A2 and US 2003/0016783 A1 devices to check a test part known, each having a transmission detector and a movable Have scatter detector. The whole arrangements are however arranged in no gantry and a rotation or fluoroscopy the test parts at different angles is therefore not possible.

Aus der DE 100 09 285 A1 ist ein Computertomograph zur Ermittlung des Impulsübertragungs-Spektrums in einem Untersuchungsbereich bekannt. Dort ist eine Röntgenquelle mit einem Primärkollimator an einer um eine Achse rotierbaren Gantry angeordnet, mit der ein Fächerstrahl erzeugt wird. Der Röntgenquelle gegenüber liegt ein ebenfalls an der Gantry angebrachtes Detektorarray zur Detektion der durch einen Untersuchungsbereich dringenden Röntgenstrahlen. Zwischen dem Untersuchungsbereich und dem Detektorarray ist ein Sekundärkollimator angeordnet, der nur Röntgenstrahlung von einem bestimmten Streuvoxel aus dem Untersuchungsbereich in eine zugeordnete Spalte des Detektorarrays durchlässt. Aus den erhaltenen Streudaten und der gemessenen Primärstrahlung in der Ebene des Fächerstrahls wird mittels einer iterativen algebraischen Rekonstruktionstechnik (ART) eine Rekonstruktion für jedes Streuvoxel im Untersuchungsbereich, der von einem Primärstrahl durchsetzt wird, anhand des Impulsübertragungs-Spektrums vorgenommen. Das Impulsübertragungs-Spektrum ist für die Materie in dem betreffenden Streuvoxel charakteristisch und man erhält somit auch Informationen über die stoffliche Zusammensetzung. Ein solcher Computertomograph und das mit ihm betriebene Verfahren leiden jedoch an einem gewichtigen Nachteil. Es wird immer das gesamte, sich im Untersuchungsbereich befindende Prüfteil untersucht, was einen großen Detektor für die kohärent gestreute Röntgenstrahlung erfordert. Da solche Detektoren sehr teuer sind, ist ein solcher Computertomograph auch sehr teuer.From the DE 100 09 285 A1 is a computer tomograph for determining the pulse transmission spectrum in a study area known. There, an X-ray source with a primary collimator is arranged on a gantry rotatable about an axis, with which a fan beam is generated. Opposite the X-ray source is a detector array likewise attached to the gantry for detecting the X-rays penetrating through an examination area. Between the examination area and the detector array, a secondary collimator is arranged, which passes only X-ray radiation from a specific scatter voxel out of the examination area into an assigned column of the detector array. From the obtained scatter data and the measured primary radiation in the plane of the fan beam, an iterative algebraic reconstruction technique (ART) is used to reconstruct each scatter voxel in the examination area, which is interspersed by a primary beam, using the momentum transfer spectrum. The momentum transfer spectrum is characteristic for the matter in the relevant scatter voxel, and thus information about the material composition is also obtained. However, such a computed tomography and operated with him method suffer from a significant disadvantage. It is always examined the entire, located in the investigation area test part, which requires a large detector for the coherently scattered X-rays. Since such detectors are very expensive, such a computed tomography is also very expensive.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Gantry sowie ein Verfahren zur Überprüfung eines Prüfteils mittels Röntgenstrahlung vorzustellen, die preiswerter sind, insbesondere hinsichtlich des benötigten kohärenten Streudetektors.task The invention thus provides a gantry and a method for checking a test part by means of X-rays which are cheaper, especially in terms of required coherent Scattering detector.

Die Aufgabe wird durch eine Gantry mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass entgegen der bislang bekannten Gantries – bei denen der ortsauflösende kohärente Streudetektor die gleiche Längserstreckung entlang der Innenfläche der Gantry wie der Transmissionsdetektor aufweist –, der kohärente Streudetektor eine kleine Längsausdehnung in Richtung des Bogens der Gantry hat, wird ein räumlich bedeutend kleinerer kohärenter Streudetektor verwendet. Dieser kleinere kohärente Streudetektor ist aufgrund der Möglichkeit, dass er unabhängig von der Rotation der Gantry parallel zur Ebene der Gantry bewegbar ist, mittels des unten noch beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens immer in eine solche Position zu bringen, dass alle Information aus einer vorab bestimmten Region, wo ein Problem in einem Prüfteil gefunden wurde (im Folgenden als ROI – Region of Interest – bezeichnet), vollständig erhalten werden und somit die Beugungsprofile aus dieser ROI eindeutig bestimmt werden können.The Task is by a gantry with the features of the claim 1 solved. Because, contrary to the previously known Gantries - in which the spatially resolving coherent Scatter detector the same length along the inner surface the gantry as the transmission detector has - the coherent scatter detector a small longitudinal extent in the direction of the arch of the gantry, it becomes spatially significant smaller coherent Scatter detector used. This smaller coherent scatter detector is due the possibility that he independent from the rotation of the gantry parallel to the plane of the gantry movable is, by means of the inventive method described below always put in such a position that all information from a pre-determined region where a problem was found in a test section was (hereinafter referred to as ROI region of interest), Completely and thus the diffraction profiles from this ROI clearly can be determined.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der kohärente Streudetektor auf einem Schlitten angeordnet ist, der bevorzugt von einem Motor angetrieben wird und auf einer Schiene läuft. Dadurch ist es möglich, den kohärenten Streudetektor auf einer vorgegebenen Bahn in sehr einfacher und preiswerter Art und Weise zu bewegen. Insbesondere ist es auch möglich, den kohärenten Streudetektor computergesteuert zu bewegen.A advantageous development of the invention provides that the coherent scatter detector is arranged on a carriage, preferably by a motor is driven and runs on a rail. This makes it possible for the coherent Scatter detector on a given path in very simple and cheap way to move. In particular, it is also possible to coherent scatter detector move computer-controlled.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der kohärente Streudetektor auch parallel zur Rotationsachse der Gantry bewegbar ist. Dadurch ist es möglich, dass bei breiten (in Richtung der Rotationsachse der Gantry) Transmissionsdetektoren keine Blockierung der Bewegung des kohärenten Streudetektors erfolgt. Dies ist insbesondere bei Transmissionsdetektoren mit einer Breite von über 40 mm der Fall. Dies ist auch dadurch möglich, dass der kohärente Streudetektor auf einer Kreisbahn um die Rotationsachse läuft, die näher zur Rotationsachse liegt, als der Transmissionsdetektor. Diese Ausführungsform ist vorzuziehen, da keine zusätzliche komplizierte Bewegung des kohärenten Streudetektors nötig ist.A further advantageous embodiment of The invention provides that the coherent scatter detector can also be moved parallel to the axis of rotation of the gantry. This makes it possible that with broad (in the direction of the axis of rotation of the gantry) transmission detectors, there is no blocking of the movement of the coherent scatter detector. This is particularly the case with transmission detectors with a width of over 40 mm. This is also possible because the coherent scatter detector runs on a circular path about the axis of rotation which is closer to the axis of rotation than the transmission detector. This embodiment is preferable because no additional complicated movement of the coherent scattering detector is necessary.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Ebene des kohärenten Streudetektors gegenüber der Ebene des Transmissionsdetektors – jeweils im Querschnitt parallel zur Rotationsachse der Gantry – geneigt ist und sich die beiden Normalen in einem Bereich schneiden, in dem ein zu untersuchendes Prüfteil, insbesondere ein Gepäckstück, einbringbar ist. Durch die Neigung der Ebene des kohärenten Streudetektors ist dieser, obwohl er aus der Transmissionsebene heraus gedreht ist, im Wesentlichen senkrecht zu den auf ihn auftreffenden kohärenten Streuquanten, die aus dem Untersuchungsbereich auf ihn auftreffen.A Further advantageous development of the invention provides that the level of the coherent scatter detector across from the plane of the transmission detector - parallel in cross section to the axis of rotation of the gantry - inclined is and the two normals intersect in one area, in a test piece to be examined, in particular a piece of luggage, einbringbar is. Due to the inclination of the plane of the coherent scattering detector is this, although it is rotated out of the transmission plane, essentially perpendicular to the incident on him coherent scattering quanta, the hit him on the examination area.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der kohärente Streudetektor aus einzelnen Pixeln besteht. Bevorzugt ist hierbei, dass die Pixel in mehreren Reihen in Richtung der Rotationsachse der Gantry angeordnet sind. Dadurch wird ein sehr einfach herzustellender ortsauflösender Detektor geschaffen, der im Falle mehrerer Reihen von Pixeln darüber hinaus noch eine höhere Sensitivität hat, da er mehr Streuquanten aus demselben Streubereich innerhalb des Untersuchungsbereichs (durch die weiter vom Transmissionsdetektor entfernten Reihen von Pixeln) registriert.A Further advantageous development of the invention provides that the coherent one Scatter detector consists of individual pixels. Preference is here, that the pixels are in multiple rows in the direction of the axis of rotation the gantry are arranged. This will be a very easy to manufacture spatially Resolved Detector created in the case of multiple rows of pixels beyond that still has a higher sensitivity because he more scattering quanta from the same scattering area within the study area (through the further from the transmission detector remote rows of Pixels).

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der kohärente Streudetektor energieauflösend ist. Dadurch ist es möglich, anstatt einer monochromatischen Röntgenquelle, die nur geringe Intensität aufweist, auch eine polychromatische Röntgenquelle zu verwenden. Durch einen solchen energieauflösenden kohärenten Streudetektor ist auch eine energieempfindliche CSCT (cohärent scattering computed tomography), die bereits aus dem Stand der Technik bekannt ist, anwendbar.A Further advantageous development of the invention provides that the coherent one Scatter detector energy-resolving is. This makes it possible instead of a monochromatic X-ray source, the slightest intensity also has to use a polychromatic X-ray source. By such an energy-dissolving one coherent Scattering detector is also an energy-sensitive CSCT (coherent scattering computed tomography), already known from the prior art is, applicable.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in die Gantry eine Röntgenquelle eingesetzt ist, und sie einem Untersuchungsbereich für ein Prüfteil aufweist, insbesondere für ein Gepäckstück, wobei der Röntgenstrahl der Röntgenquelle fächerförmig – senkrecht zur Rotationsachse der Gantry betrachtet – den gesamten Untersuchungsbereich überdeckt und mit einem Antistreukollimator zwischen dem Untersuchungsbereich und dem Transmissionsdetektor, der nur direkt durch das Prüfteil tretende Röntgenstrahlen durchlässt. Der Begriff Fächer beschreibt hier eine geometrische Form, die viel größer in ihrer Längsausdehnung als in ihrer Dicke ist. Dadurch, dass der Röntgenstrahl der Röntgenquelle im Bereich des Untersuchungsbereichs fächerförmig (senkrecht zur Rotationsachse der Gantry betrachtet) ist, kann die oben schon kurz angesprochene CSCT durchgeführt werden. Um im Transmissionsdetektor keine störenden Streuquanten zu registrieren, ist zwischen dem Untersuchungsbereich und dem Transmissionsdetektor ein aus dem Stand der Technik bekannter Antistreukollimator angeordnet, der nur direkt durch das Gepäckstück tretende Röntgenstrahlung durchlässt. Mit einem solchen Röntgencomputertomographen ist das weiter unten noch näher beschriebene erfindungsgemäße Verfahren durchführbar.A Further advantageous development of the invention provides that into the gantry an X-ray source is used, and it has an examination area for a test part, especially for a piece of luggage, being the x-ray the X-ray source fan-shaped - vertical considered to the axis of rotation of the gantry - the entire examination area covered and with an antistre collimator between the examination area and the transmission detector passing only directly through the test piece X-rays pass through. The term subjects here describes a geometric shape that is much larger in her longitudinal extension than in her thickness. Due to the fact that the x-ray beam of the x-ray source fan-shaped in the area of the examination area (perpendicular to the axis of rotation the gantry considered), the above briefly mentioned CSCT performed become. In order to register no disturbing scattering quanta in the transmission detector, is between the examination area and the transmission detector an antistre collimator known from the prior art, the only directly through the baggage passing X-ray pass through. With such an X-ray computer tomograph that's even closer below described inventive method feasible.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zwischen der Röntgenquelle und dem Untersuchungsbereich ein Primärkollimator zur Erzeugung eines Fächerstrahls angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, auch eine Röntgenquelle zu verwenden, die nicht von Haus aus einen Fächerstrahl erzeugen muss (beispielsweise einen Kegelstrahl), sondern dass dies mittels des Primärkollimators geschieht.A Further advantageous development of the invention provides that between the X-ray source and the examination area a primary collimator for generating a fan beam is arranged. This makes it possible also an x-ray source too use that does not have to generate a fan beam by default (for example a cone beam), but that by means of the primary collimator happens.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Durchlassöffnung des Primärkollimators in seiner Form und Position veränderlich ist. Dadurch kann der Primärkollimator dazu benutzt werden, einen Strahl aus dem gesamten Röntgenstrahl zu erzeugen, der bei der Untersuchung einer ROI nur diese durchstrahlt. Man erhält dadurch in dem kohärenten Streudetektor nur Informationen aus der ROI. Bevorzugt ist der Primärkollimator rotierbar um die Rotationsachse und seine Durchlassöffnung sowohl in seiner Breite parallel zur Rotationsachse als auch in seiner Länge tangential zur Rotationsachse veränderbar. Insbesondere ist dabei die Breite der Durchlassöffnung des Primärkollimators parallel zur Rotationsachse zwischen 0,2 und 50 mm und die Länge tan gential zur Rotationsachse zwischen 25 und 750 mm veränderbar.A Further advantageous development of the invention provides that the passage opening of the primary collimator changeable in its shape and position is. This allows the primary collimator to be used, a beam from the entire X-ray beam which only radiates through the investigation of an ROI. You get it in the coherent Scatter detector only information from the ROI. The primary collimator is preferred rotatable about the axis of rotation and its passage opening both in its width parallel to the axis of rotation as well as in his Length tangential to Changeable axis of rotation. In particular, the width of the passage opening of the primary collimator is parallel to the axis of rotation between 0.2 and 50 mm and the length tangential changeable to the axis of rotation between 25 and 750 mm.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zwischen dem Untersuchungsbereich und dem kohärenten Streudetektor ein Sekundärkollimator angeordnet ist, dessen Lamellen auf die Röntgenquelle gerichtet sind. Dadurch wird gewährleistet, dass der kohärente Streudetektor immer nur einen Streifen des Untersuchungsbereichs „sieht", so dass ein fester Bezug zwischen der Position des Streifens innerhalb eines zu untersuchenden Gepäckstücks und des Ortes der Streustrahlung am Detektor gegeben ist. Wenn kein solcher Sekundärkollimator vorhanden ist, muss eine aufwendigere Ausgestaltung der gesamten Anordnung des Röntgencomputertomographen verwendet werden. Dies ist jedoch prinzipiell auch mit einer so genannten „Self collimated CSCT" möglich. Dabei wird Gebrauch davon gemacht, dass die kohärent gestreuten Röntgenquanten in einem eng nach vorne gerichteten Kegel gebündelt sind. Dadurch ist es überflüssig, einen Streukollimator in den Strahlengang einzubringen. Der verwendete Detektor muss eine sehr gute Ortsauflösung und eine Energieauflösung aufweisen, falls keine monoenergetische Röntgenquelle verwendet wird.A further advantageous embodiment of the invention provides that a secondary collimator is arranged between the examination area and the coherent scatter detector, whose fins are directed to the X-ray source. This ensures that the coherent scatter detector always "sees" only one strip of the examination area, so that there is a fixed relationship between the position of the strip within a piece of luggage to be examined and the location of the scattered radiation at the detector cher secondary collimator is present, a more complex configuration of the entire arrangement of the X-ray computer tomograph must be used. However, this is also possible in principle with a so-called "self-collimated CSCT", which makes use of the fact that the coherently scattered X-ray quanta are bundled in a cone which is directed very close to the front, so that it is unnecessary to introduce a scatter collimator into the beam path The detector used must have a very good spatial resolution and an energy resolution if no monoenergetic X-ray source is used.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Röntgenröhre monoenergetisch ist. Dadurch ist es zwar – wie oben schon ausgeführt – nur mit geringerer Intensität möglich, die Untersuchung des Gepäckstücks durchzuführen, jedoch werden keine energieauflösenden kohärenten Streudetektoren benötigt, so dass die Kosten eines solchen Röntgencomputertomographen geringer ausfallen.A Further advantageous development of the invention provides that the x-ray tube monoenergetic is. This is how it is - how already explained above - only with lower intensity possible, to carry out the examination of the baggage, however will not be energy resolving coherent scattering detectors needed so that the cost of such X-ray computed tomography will be lower.

Des Weiteren wird die Aufgabe durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16 gelöst.Of Furthermore, the object is achieved by a method according to the invention solved with the features of claim 16.

Erfindungsgemäß wird in der oben beschriebenen Gantry in einem ersten Schritt das gesamte Prüfteil mittels des im Transmissionsdetektor erhaltenen Durchstrahlungs-Röntgenbilds erfasst und überprüft. Bei diesem CT-Verfahren wird unter Umständen ein Bereich (oder auch mehrere Bereiche) gefunden, wo Auffälligkeiten im Durchstrahlungs-Röntgenbild zu erkennen sind. Hierbei kann es sich beispielsweise um potentiell gefährliche Gegenstände innerhalb eines Gepäckstücks, wie Waffen oder Sprengstoff, handeln. Ein solcher Bereich wird als ROI bezeichnet. Dessen Koordinaten werden genau bestimmt. Anhand dieser Koordinaten der ROI wird in einem zweiten Schritt eine Untersuchung des Prüfteils mittels eines CSCT-Verfahrens durchgeführt. Um nicht den gesamten Untersuchungsbereich – also das gesamte Prüfteil – noch einmal überprüfen zu müssen, wird nur die ROI (oder ggf. mehrere ROIs) dem CSCT-Verfahren unterworfen. Da nur ein sehr kleiner Teilausschnitt aus dem gesamten Prüfteil zu verifizieren ist, kann auch ein oben beschriebener kleinerer kohärenter Streudetektor verwendet werden. Dieser wird zur Durchführung des CSCT-Verfahrens so entlang der Gantry verfahren, dass sein Zentrum mit dem Zentrum der ROI und der Röntgenquelle in einer Projektion senkrecht zur Rotationsachse der Gantry auf einer Geraden liegt. Dadurch wird gewährleistet, dass sämtliche Streuinformationen aus der ROI den kohärenten Streudetektor treffen und somit eine gute und zuverlässige Aussage über die Beugungsstruktur innerhalb der ROI gemacht werden kann. Die Position des kohärenten Streudetektors muss dabei entkoppelt von der Bewegung der Gantry erfolgen, um – egal in welchem Zustand der Rotation sich die Gantry um ihre Rotationsachse befindet – immer die vorgenannte Beziehung zu gewährleisten, so dass die gesamte Streustrahlung der ROI in den kohärenten Streudetektor fällt. Die Stellung des Streudetektors zur Röntgenquelle wiederholt sich periodisch, wenn die Röntgenquelle eine volle Rotation um die Rotationsachse vollzogen hat. Anhand der gewonnenen Beugungsbilder können Fehlalarme ausgeschlossen werden und gefährliche Stoffe oder Auffälligkeiten näher spezifiziert und klassifiziert werden. Bevorzugt bei dem Verfahren ist es, dass der Abstand des Zentrums des kohärenten Streudetektors vom Zentrum des Transmissionsdetektors in einer Projektion senkrecht zur Rotationsachse der Gantry gleich dem Produkt aus dem Abstand des Transmissionsdetektors von der Rotationsachse der Gantry und dem Winkel zwischen dem Zentrum des Transmissionsdetektors und dem Zentrum des kohärenten Streudetektors eingestellt wird.According to the invention is in the gantry described above in a first step by means of the entire test part of the transmission X-ray image obtained in the transmission detector recorded and checked. at Under certain circumstances, an area (or else several areas), where abnormalities in the radiographic X-ray image can be seen. This may be, for example, potentially dangerous objects inside a piece of luggage, like Weapons or explosives, act. Such an area is called ROI designated. Its coordinates are determined exactly. Based on this Coordinates of the ROI will become an investigation in a second step of the test part using a CSCT method carried out. Around not to have to review the entire examination area - so the entire part of the test - again only the ROI (or possibly multiple ROIs) subject to the CSCT procedure. Because only a very small partial section from the entire test part too can also verify a smaller coherent scatter detector described above be used. This is so along to carry out the CSCT process The gantry proceeded to be its center with the center of the ROI and the X-ray source in a projection perpendicular to the axis of rotation of the gantry a straight line lies. This ensures that all Scatter information from the ROI hit the coherent scatter detector and thus a good and reliable one Statement about the diffraction structure can be made within the ROI. The Position of the coherent scatter detector must be done decoupled from the movement of the gantry to - no matter in which state of rotation the gantry revolves around its axis of rotation is - always to ensure the aforementioned relationship so that the total stray radiation of the ROI in the coherent scatter detector falls. The Position of the scatter detector to the X-ray source is repeated periodically when the X-ray source is a has completed full rotation around the axis of rotation. Based on the won Diffraction images can False alarms are excluded and dangerous substances or abnormalities specified in more detail and to be classified. Preferred in the method is that the distance of the center of the coherent scatter detector from the center of the transmission detector in a projection perpendicular to the axis of rotation of the gantry equal to the product of the distance of the transmission detector from the axis of rotation of the gantry and the angle between the center of the transmission detector and the Center of the coherent Scatter detector is set.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der kohärente Streudetektor während der Aufnahme des gesamten Prüfteils mittels des Transmissionsdetektors in eine Position außerhalb des Röntgenstrahls gebracht wird. Dadurch wird gewährleistet, dass der kohärente Streudetektor den Transmissionsdetektor während der Untersuchung des gesamten Gepäckstücks nicht überdeckt.A advantageous development of the invention provides that the coherent scatter detector during the Recording of the entire test piece by means of the transmission detector in a position outside the X-ray is brought. This will ensure that the coherent Scatter detector the transmission detector during the investigation of the entire baggage not covered.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Röntgenstrahl für die Untersuchung der ROI des Prüfteils so kollimiert wird, dass nur die ROI durchstrahlt wird. Wie oben schon ausgeführt wird dadurch nur Information aus der einzig interessierenden ROI erhalten. Bevorzugt ist der Primärkollimator so eingestellt wird, dass der Röntgenstrahl nur durch die ROI tritt.A Further advantageous development of the invention provides that the x-ray for the investigation the ROI of the test piece is collimated so that only the ROI is irradiated. As above already done This only becomes information from the only ROI of interest receive. The primary collimator is preferred is set so that the x-ray beam only through the ROI occurs.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:Further Details and advantages of the invention are based on in the figures illustrated embodiment explained in more detail. It demonstrate:

1 eine schematische Ansicht entlang der Rotationsachse der Gantry eines erfindungsgemäßen Röntgencomputertomographs, 1 a schematic view along the axis of rotation of the gantry of an X-ray computed tomography according to the invention,

2 einen Längsschnitt senkrecht zur in 1 dargestellten Ebene, 2 a longitudinal section perpendicular to in 1 represented level,

3 eine schematische Ansicht zur Positionierung des kohärenten Streudetektors und 3 a schematic view for positioning the coherent scatter detector and

4 die Abhängigkeit eines Shepp-Logan-Filters von der Detektoranzahl. 4 the dependence of a Shepp-Logan filter on the number of detectors.

In 1 ist schematisch eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Röntgencomputertomographen mit einer erfindungsgemäßen Gantry 1 dargestellt. Die Zeichenebene steht senkrecht auf die nicht dargestellte Rotationsachse der Gantry 1. An der Gantry 1 ist eine Röntgenquelle 4 angeordnet, die einen Röntgenstrahl 6 nach unten emittiert. Der Röntgenstrahl 6 durchsetzt ein Prüfteil 7 (im Folgenden wird immer stellvertretend von einem Gepäckstück 7 ausgegangen), welches auf einem Förderband 9 liegt. Der das Gepäckstück 7 durchsetzende Röntgenstrahl 6 trifft im unteren Bereich der Gantry 1 an deren Innenwand auf einen Transmissionsdetektor 2. Ein solcher Aufbau ist aus dem Stand der Technik bezüglich CT-Verfahren bestens bekannt, so dass auf die genaue Ausgestaltung der einzelnen Elemente und deren Funktionsweise im Folgenden nicht näher eingegangen werden muss.In 1 is a schematic side view an X-ray computer tomograph according to the invention with a gantry according to the invention 1 shown. The drawing plane is perpendicular to the rotation axis of the gantry, not shown 1 , At the gantry 1 is an x-ray source 4 arranged an X-ray 6 emitted downwards. The x-ray 6 passes through a test piece 7 (hereinafter is always representative of a piece of luggage 7 gone out), which on a conveyor belt 9 lies. The bag 7 penetrating x-ray 6 meets at the bottom of the gantry 1 on the inner wall of a transmission detector 2 , Such a construction is well known from the prior art with respect to CT methods, so that the exact design of the individual elements and their mode of operation need not be discussed in detail below.

Der Transmissionsdetektor 2 muss entlang des Bogens der Gantry 1 so lang sein, dass er sämtliche Strahlung, die durch das Gepäckstück dringt (im vorliegenden Fall sind die beiden Extremstellen die linke und rechte obere Ecke des Gepäckstücks 7) in Transmission detektiert. Dies gilt für jede Winkelstellung der Gantry 1 während ihrer Rotation um das Gepäckstück 7. Hierzu sind je nach Geometrie des Computertomographen durchaus Längen von über einen Meter gängig.The transmission detector 2 must go along the arch of the gantry 1 be so long that it penetrates all the radiation that passes through the baggage (in the present case, the two extremities are the left and right upper corner of the baggage item 7 ) detected in transmission. This applies to every angular position of the gantry 1 during her rotation around the luggage 7 , Depending on the geometry of the computer tomograph, lengths of more than one meter are quite common.

Bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird als erster Schritt das gesamte Gepäckstück 7 mittels des bekannten CT-Durchleuchtungsverfahrens untersucht. Das Durchleuchtungsbild, welches im Transmissionsdetektor 2 erhalten wird, weist häufig auffällige Bereiche auf, die als ROI 8 bezeichnet werden. Allerdings ist es aus dem Stand der Technik wohlbekannt, dass Transmissions-CT häufig Fehlalarme produziert. Um solche Fehlalarme aufzulösen – also entweder zu verifizieren oder zu verwerfen – ist es nötig, eine andere Technik anzuwenden. Hierbei kommt insbesondere die Materialselektive Analyse mittels Röntgenbeugung in Betracht. Diese wird in der Literatur als kohärentes CT-Streuverfahren (CSCT) bezeichnet. Beim CSCT werden die Röntgenbeugungsprofile aus den kohärenten Streuprojektionen rekonstruiert.When carrying out a method according to the invention, the entire item of luggage is the first step 7 examined by the known CT fluoroscopy method. The fluoroscopic image, which is in the transmission detector 2 often has conspicuous areas that are considered ROI 8th be designated. However, it is well known in the art that transmission CT often produces false alarms. To resolve such false alarms - either verify or discard - it is necessary to use a different technique. In particular, the material-selective analysis by means of X-ray diffraction is considered. This is referred to in the literature as a coherent CT scattering method (CSCT). The CSCT reconstructs the X-ray diffraction profiles from the coherent scattering projections.

Um die kohärente Streuung mit der nötigen Präzision zu messen, muss die Photonenenergie der Röntgenstrahlung, die für die kohärente Streuung verwendet wird, bestimmt werden. Dies geht entweder durch die Verwendung einer monochromatischen Röntgenquelle 4 oder durch die Verwendung von energieauflösenden Detektoren. Da die Emission von monochromatischen Röntgenröhren 4 sehr schwach im Vergleich mit den Leistungen von konventionellen Röntgenröhren 4 ist, wird der Verwendung von energieauflösenden Detektoren der Vorzug gegeben. In der Literatur ist ein solches Energie-sensitives CSCT bekannt. Das Problem bei diesem Energie-sensitiven CSCT ist es jedoch, dass energieauflösende Detektoren regelmäßig aus einem teuren Raumtemperatur-Halbleitermaterial hergestellt werden, beispielsweise aus Kadmium-Zink-Tellurid (CZT). Außerdem muss eine Ortsauflösung bei der Bestimmung der kohärenten Streuung erfolgen. Demnach ist es nötig, dass das energieauflösende Detektor-Feld so groß sein muss, dass die von jedem Punkt des Gepäckstücks 7 kohärent gestreuten Röntgenquanten aufgenommen werden. Dies führt jedoch zu hohen Kosten, da solche großen Detektor-Felder sehr teuer sind.In order to measure the coherent scattering with the necessary precision, the photon energy of the X-ray used for the coherent scattering has to be determined. This is possible either through the use of a monochromatic X-ray source 4 or by the use of energy-resolving detectors. As the emission of monochromatic X-ray tubes 4 very weak compared to the performance of conventional x-ray tubes 4 is the use of energy dissolving detectors is given preference. Such an energy-sensitive CSCT is known in the literature. However, the problem with this energy-sensitive CSCT is that energy-dissipating detectors are regularly made from expensive room temperature semiconductor material, such as cadmium zinc telluride (CZT). In addition, a spatial resolution must be used when determining the coherent scattering. Thus, it is necessary that the energy resolving detector field be so large that from each point of the baggage 7 coherently scattered X-ray quanta. However, this leads to high costs, since such large detector fields are very expensive.

Die Detektoren zur Erfassung der kohärent gestreuten Röntgenquanten werden im Folgenden als kohärente Streudetektoren 3 bezeichnet. Diese sind – wie man am Besten in 2 erkennen kann – seitlich neben dem Transmissionsdetektor 2 angeordnet. Die Darstellung in 2 ist dabei eine schematische Schnittzeichnung senkrecht zur in 1 dargestellten Ebene.The detectors for detecting the coherently scattered X-ray quanta are hereinafter referred to as coherent scattering detectors 3 designated. These are - how best in 2 can recognize - laterally next to the transmission detector 2 arranged. The representation in 2 is a schematic sectional drawing perpendicular to the in 1 represented level.

Der benötigte Fächerstrahl wird hier dadurch erreicht, dass im Strahlengang zwischen Röntgenquelle 4 und Gepäckstück 7 ein Primärkollimator 5 mit einem Längsschlitz senkrecht zur Zeichenebene der 1 eingebracht ist. Dadurch kann eine konventionelle Röntgenquelle 4 benutzt werden, die normalerweise einen Kegelstrahl erzeugt. Ein Kegelstrahl ist jedoch für die CSCT nicht geeignet.The required fan beam is achieved here by the fact that in the beam path between the X-ray source 4 and luggage 7 a primary collimator 5 with a longitudinal slot perpendicular to the plane of the 1 is introduced. This can be a conventional X-ray source 4 which normally produces a cone beam. However, a cone beam is not suitable for the CSCT.

Der kohärente Streudetektor 3, der energieauflösend und ortsauflösend ist, ist aus der Ebene des Transmissionsdetektors 2 herausgekippt und weist auf den Bereich im Gepäckstück 7, der vom Röntgenstrahl 6 (in 2 der dünnen Schicht des Fächerstrahls) durchsetzt wird. Es ist gut zu erkennen, dass der kohärente Streudetektor 3 auf einem Schlitten 10 angeordnet ist. Dieser Schlitten 10 kann senkrecht zur Zeichenebene, also parallel zum Fächerstrahl und zum Transmissionsdetektor 2 mittels eines nicht dargestellten Motors auf nicht dargestellten Schienen bewegt werden. Die Bewegung ist unabhängig von der Bewegung der Gantry 1, aber prinzipiell so, dass sich der kohärente Streudetektor 3 immer neben dem Transmissionsdetektor 2 befindet.The coherent scatter detector 3 , which is energy resolving and spatially resolving, is out of the plane of the transmission detector 2 tipped out and points to the area in the luggage 7 that of the x-ray 6 (in 2 the thin layer of the fan beam) is interspersed. It is good to see that the coherent scatter detector 3 on a sledge 10 is arranged. This sled 10 can be perpendicular to the drawing plane, ie parallel to the fan beam and to the transmission detector 2 be moved by means of a motor not shown on rails, not shown. The movement is independent of the movement of the gantry 1 but in principle such that the coherent scatter detector 3 always next to the transmission detector 2 located.

Prinzipiell reicht es aus, nur einen kleinen Bereich des durchsetzten Gepäckstücks – nämlich nur den vorher im CT-Durchleuchtungsverfahren als ROI 8 identifizierten – im kohärenten Streudetektor 3 aufzunehmen. Dies ergibt sich daraus, dass bei einer CT-Rekonstruktion durch eine gefilterte Rückprojektion (FBP), die räumliche Ausdehnung des „Convolution Kernel" – mit dem die Projektionen gefiltert werden, bevor der Rückprojektions-Schritt erfolgt – sehr schnell von seinem zentralen Peak nach außen hin abfällt (siehe 4). Hier gibt die Zahl auf der Abszisse die Anzahl des Detektorelements an, ausgehend vom mit „0" bezeichneten zentralen Detektorelement. Somit ist es nicht notwendig, alle Projektionsdaten zur Verfügung zu haben, um eine Rekonstruktion nur eines kleinen Gebiets vorliegen zu haben. Es ist durchaus ausreichend, nur einen Ausschnitt der ganzen Streudaten vorliegen zu haben. Insbesondere ist dies der Fall, wenn lediglich eine qualitative Rekonstruktion der Peaks in den Beugungsprofilen nötig ist, wie beispielsweise bei der Detektion von Sprengstoffen in Gepäckstücken 7. Die Position des Peaks kann schon von stark beschnittenen Projektionsdaten ab für einen kleinen Bereich aus dem Gepäckstück 7 gewonnen werden.In principle, it is sufficient, only a small portion of the interspersed baggage - namely only the previously in CT fluoroscopy as ROI 8th identified - in the coherent scatter detector 3 take. This results from the fact that in a CT reconstruction by filtered backprojection (FBP), the spatial extent of the "convolution kernel" - with which the projections are filtered before the backprojection step takes place - very quickly from its central peak to the outside goes down (see 4 ). Here, the number on the abscissa indicates the number of the detector element, starting from the central detector labeled "0" lement. Thus, it is not necessary to have all the projection data available to have a reconstruction of only a small area. It is quite sufficient to have only a part of the whole scatter data available. In particular, this is the case when only a qualitative reconstruction of the peaks in the diffraction profiles is necessary, such as in the detection of explosives in luggage 7 , The position of the peak can already depend on highly cropped projection data for a small area of luggage 7 be won.

Deswegen wird in einem zweiten erfindungsgemäßen Schritt nicht mehr das gesamte Gepäckstück 7 untersucht und seine kohärenten Streuquanten analysiert, sondern lediglich die im ersten Schritt mittels der Transmissions-CT gewonnenen ROIs 8. Da es sich gegenüber dem großen Volumen des vollen Gepäckstücks 7 hier nur noch um kleine Volumina handelt, muss auch der benötigte kohärente Streudetektor 3 nicht mehr das gesamte Volumen des Gepäckstücks 7 abdecken, sondern kann auf das Volumen der ROI 8 beschränkt bleiben.Because of this, in a second step according to the invention, the entire item of luggage no longer becomes 7 and analyzes its coherent scattering quanta, but only the ROIs obtained in the first step by means of transmission CT 8th , As opposed to the large volume of the full bag 7 here only small volumes are involved, must also the required coherent scatter detector 3 no longer the entire volume of the luggage 7 but can cover the volume of the ROI 8th remain limited.

Es ist dann nur noch nötig, dass der kohärente Streudetektor 3 an die richtige Stelle verfahren wird, so dass die Informa tion aus der ROI 8 auch wirklich den kohärenten Streudetektor 3 trifft. Im Gegensatz zu einem über den vollen Raumbereich benötigten sekundären Streudetektor 3 kann erfindungsgemäß damit eine Reduktion auf lediglich 10% der Detektorkanäle erzielt werden.It is then only necessary that the coherent scatter detector 3 to the right place, so that the information from the ROI 8th really the coherent scatter detector 3 meets. Unlike a secondary scatter detector needed over the full space 3 can be achieved according to the invention thus a reduction to only 10% of the detector channels.

Die mechanischen Erfordernisse bei der Verwendung eines erfindungsgemäßen kleinen kohärenten Streudetektors 3 sind zum einen, dass die ROI 8, die im ersten Verfahrensschritt mittels der Transmissions-CT ermittelt wurde, im zweiten Schritt immer durch die kohärenten Streuquanten so durchdrungen werden, dass diese im kohärenten Streudetektor 3 auftreffen. Dies bedeutet, dass der Strahl von der Röntgenquelle 4 durch das Zentrum der ROI 8 immer im Zentrum 12 des kohärenten Streudetektors 3 auftritt. Dies muss für jeglichen Rotationswinkel der Gantry 1 gelten. Dies bedeutet, dass der kohärente Streudetektor 3 entlang seiner Bahn mittels des Motors ständig verfahren werden muss. Um die korrekte Position ständig anzufahren, wird dies durch einen Computer kontrolliert.The mechanical requirements of using a small coherent scatter detector according to the invention 3 For one thing, that's the ROI 8th , Which was determined in the first step by means of the transmission CT, are always penetrated in the second step by the coherent scattering quanta so that they are in the coherent scattering detector 3 incident. This means that the beam from the X-ray source 4 through the center of the ROI 8th always in the center 12 of the coherent scatter detector 3 occurs. This must be for any rotation angle of the gantry 1 be valid. This means that the coherent scatter detector 3 must be constantly moved along its path by means of the engine. To constantly approach the correct position, this is controlled by a computer.

In 3 ist für einen herausgegriffenen Fall einer ROI 8 dargestellt, wie die Zusammenhänge zwischen den einzelnen Strahlenwinkeln ausfallen müssen. Die Bogenentfernung t zwischen dem Zentrum 12 des kohärenten Streudetektors 3 und dem Zentrum 11 des Transmissionsdetektors 2 ändert sich sinusförmig mit dem Projektionswinkel, wenn man die regelmäßig gut zutreffende Näherung annimmt, dass die Röntgenquelle 4 und die beiden Detektoren einen viel größeren Abstand zueinander haben als die typischen Ausmaße des Gepäckstücks 7.In 3 is for a singled out case of a ROI 8th shown how the relationships between the individual beam angles must be. The bow distance t between the center 12 of the coherent scatter detector 3 and the center 11 of the transmission detector 2 changes sinusoidally with the projection angle, assuming the regularly well-approximated approximation that the x-ray source 4 and the two detectors have a much greater distance to each other than the typical dimensions of the luggage 7 ,

Zum Zweiten ist die oben schon beschriebene Voraussetzung des Vorliegens eines Fächerstrahls, der durch den Primärkollimator 5 in 2 erzeugt wird, gegeben. Der kohärente Streudetektor 3 umfasst mindestens 19 Detektorelemente, die ener gieauflösend sind. Er kann auch als ein 2-D-Detektorfeld ausgebildet sein, so dass die Gesamtzählrate erhöht wird.Second, the prerequisite already described above is the existence of a fan beam passing through the primary collimator 5 in 2 is generated, given. The coherent scatter detector 3 comprises at least 19 detector elements that are energy-resolving. It can also be designed as a 2-D detector field, so that the total counting rate is increased.

Zwischen dem kohärenten Streudetektor 3 und dem Gepäckstück 7 ist ein Sekundärkollimator (nicht dargestellt) angeordnet. Dieser besteht aus dünnen Lamellen aus einem Röntgenstrahlen absorbierenden Material, beispielsweise einem geeigneten Metall. Die Lamellen sind auf die Röntgenquelle 4 gerichtet und dienen dazu, dass der kohärente Streudetektor 3 nur einen schmalen Streifen der ROI 8 „sieht". Diese Lamellen des Sekundärkollimators können auch Bestandteil eines Antistreukollimators (nicht gezeigt) sein, der zwischen dem Gepäckstück 7 und dem Transmissionsdetektor 2 angeordnet ist. Anstatt eines Sekundärkollimators kann auch die oben schon beschriebene „Self collimated CSCT"-Technik angewandt werden.Between the coherent scatter detector 3 and the luggage 7 a secondary collimator (not shown) is arranged. This consists of thin lamellae of an X-ray absorbing material, for example a suitable metal. The fins are on the X-ray source 4 directed and serve to make the coherent scatter detector 3 just a narrow strip of ROI 8th These lamellae of the secondary collimator may also be part of an antistain collimator (not shown) between the baggage item 7 and the transmission detector 2 is arranged. Instead of a secondary collimator, the "self-collimated CSCT" technique already described above can also be used.

Aufgrund des sinusförmigen Bogenabstandes, der oben beschrieben wurde, kann es theoretisch zur Blockierung der Bahn des kohärenten Streudetektors 3 durch den Transmissionsdetektor 2 kommen, wenn der kohärente Streudetektor 3 auf einer parallelen Ebene zur Gantry 1 und tangential zur Rotationsachse bewegt wird. Um eine solche Blockierung zu vermeiden, ist es entweder nötig, die Breite des Transmissionsdetektors 2 auf maximal 40 mm zu begrenzen oder eine Bewegung des kohärenten Streudetektors 3 nicht nur in der vorgeschriebenen Ebene zu ermöglichen, sondern darüber hinaus auch senkrecht zu dieser Ebene, also parallel zur Rotationsachse der Gantry 1. Da dies jedoch sehr komplizierte Bewegungen und Führungen des Schlittens 10, auf dem der kohärente Streudetektor 3 angeordnet ist, nach sich zieht, sollte dies möglichst vermieden werden. Es ist auch möglich, den Transmissionsdetektor 2 aus dem Röntgenstrahl 6 herauszufahren und dafür den kohärenten Streudetektor 3 an die vorgesehene Stelle zu fahren. Allerdings ist dies auch aufwendig, da der Transmissionsdetektor 2 während der mit ca. 1 Hz erfolgenden Rotation der Gantry 1 gegen dies gedreht werden muss. Am einfachsten kann die Anordnung dadurch realisiert werden, dass der kohärente Streudetektor 3 auf einer Kreisbahn um die Rotationsachse läuft, die näher zur Rotationsachse liegt, als der Transmissionsdetektor 2.Due to the sinusoidal arc spacing described above, it can theoretically be used to block the path of the coherent scatter detector 3 through the transmission detector 2 come when the coherent scatter detector 3 on a parallel plane to the gantry 1 and is moved tangentially to the axis of rotation. In order to avoid such blocking, it is either necessary, the width of the transmission detector 2 to a maximum of 40 mm or a movement of the coherent scatter detector 3 not only allow in the prescribed level, but also perpendicular to this plane, ie parallel to the axis of rotation of the gantry 1 , However, this involves very complicated movements and guides of the carriage 10 on which the coherent scatter detector 3 is disposed of, it should be avoided if possible. It is also possible to use the transmission detector 2 from the X-ray 6 drive out and for the coherent scatter detector 3 to drive to the designated place. However, this is also expensive, since the transmission detector 2 during the about 1 Hz rotation of the gantry 1 must be turned against this. The simplest way to realize the arrangement is to use the coherent scatter detector 3 running on a circular path about the axis of rotation, which is closer to the axis of rotation than the transmission detector 2 ,

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Position des kohärenten Streudetektors 3 folgendermaßen eingestellt: Es wird – wie in 3 dargestellt – ein kartesisches Koordinatensystem verwendet. In diesem wird die Position der ROI 8 als P(x,y) definiert. Darüber hinaus werden die Position der Röntgenquelle als (RS, ϕ) und das Zentrum 11 des Transmissionsdetektors 2 als (RD, ϕ) definiert. Hierbei ist ϕ der Projektionswinkel für den Zentralstrahl 13. Für den Bogenabstand t ergibt sich dann, dass dieser das Produkt aus RD mit dem Winkel γ ist. Der Winkel γ kann anhand elementarer geometrischer Überlegungen einfach erhalten werden.To carry out the method according to the invention, the position of the coherent scattering detector 3 set as follows: It will - like in 3 shown - a Cartesian coordinate system used. In this, the position of the ROI 8th defined as P (x, y). In addition, the position of the X-ray source as (R S , φ) and the center 11 of the transmission detector 2 defined as (R D , φ). Here, φ is the projection angle for the central ray 13 , For the arc distance t, it then follows that this is the product of R D with the angle γ. The angle γ can easily be obtained on the basis of elementary geometrical considerations.

11
Gantrygantry
22
Transmissionsdetektortransmission detector
33
Kohärenter StreudetektorCoherent scatter detector
44
RöntgenquelleX-ray source
55
Primärkollimatorprimary collimator
66
RöntgenstrahlX-ray
77
Prüfteil (Gepäckstück)Test piece (luggage)
88th
ROIROI
99
Förderbandconveyor belt
1010
Schlittencarriage
1111
Zentrum des Transmissionsdetektorscenter of the transmission detector
1212
Zentrum des kohärenten Streudetektorscenter of the coherent scattering detector
1313
Zentralstrahlcentral beam
RD R D
Koordinate des Transmissionsdetektorscoordinate of the transmission detector
RS R S
Koordinate der Röntgenquellecoordinate the X-ray source
tt
Bogenabstandarc distance
γγ
Winkelangle
ϕφ
Projektionswinkelprojection angle

Claims (20)

Gantry (1) zur Aufnahme einer Röntgenquelle (4), mit einer Rotationsachse, mit einem Transmissionsdetektor (2), der sich entlang der Innenfläche der Gantry (1) erstreckt, und mit einem ortsauflösenden kohärenten Streudetektor (3), der in Richtung der Rotationsachse seitlich neben dem Transmissionsdetektor (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der kohärente Streudetektor (3) eine kleinere Längsausdehnung in Richtung des Bogens der Gantry (1) hat und unabhängig von der Rotation der Gantry (1) parallel zur Ebene der Gantry (1) bewegbar ist.Gantry ( 1 ) for receiving an X-ray source ( 4 ), with a rotation axis, with a transmission detector ( 2 ), which extends along the inner surface of the gantry ( 1 ) and with a spatially resolving coherent scattering detector ( 3 ), which in the direction of the axis of rotation laterally adjacent to the transmission detector ( 2 ), characterized in that the coherent scattering detector ( 3 ) a smaller longitudinal extent in the direction of the arc of the gantry ( 1 ) and regardless of the rotation of the gantry ( 1 ) parallel to the plane of the gantry ( 1 ) is movable. Gantry (1) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kohärente Streudetektor (3) auf einem Schlitten (10) angeordnet ist, der bevorzugt von einem Motor angetrieben wird und auf einer Schiene läuft.Gantry ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the coherent scatter detector ( 3 ) on a sledge ( 10 ), which is preferably driven by a motor and runs on a rail. Gantry (1) nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der kohärente Streudetektor (3) auch parallel zur Rotationsachse der Gantry (1) bewegbar ist.Gantry ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the coherent scattering detector ( 3 ) also parallel to the axis of rotation of the gantry ( 1 ) is movable. Gantry (1) nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der kohärente Streudetektor (3) auf einer Kreisbahn um die Rotationsachse läuft, die näher zur Rotationsachse liegt als der Transmissionsdetektor (2).Gantry ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the coherent scattering detector ( 3 ) runs on a circular path about the axis of rotation which is closer to the axis of rotation than the transmission detector ( 2 ). Gantry (1) nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene des kohärenten Streudetektors (3) gegenüber der Ebene des Transmissionsdetektors (2) – jeweils im Querschnitt parallel zur Rotationsachse der Gantry (1) – geneigt ist und sich die beiden Normalen in einem Bereich schneiden, in dem ein zu untersuchendes Prüfteil (7), insbesondere ein Gepäckstück, einbringbar ist.Gantry ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the plane of the coherent scattering detector ( 3 ) with respect to the plane of the transmission detector ( 2 ) - in each case in cross section parallel to the axis of rotation of the gantry ( 1 ) Is inclined and the two normals intersect in a region in which a test part to be examined ( 7 ), in particular a piece of luggage, can be introduced. Gantry (1) nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der kohärente Streudetektor (3) aus einzelnen Pixeln besteht.Gantry ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the coherent scattering detector ( 3 ) consists of individual pixels. Gantry (1) nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pixel in mehreren Reihen in Richtung der Rotationsachse der Gantry (1) angeordnet sind.Gantry ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the pixels in several rows in the direction of the axis of rotation of the gantry ( 1 ) are arranged. Gantry (1) nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der kohärente Streudetektor (3) energieauflösend ist.Gantry ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the coherent scattering detector ( 3 ) is energy-dissolving. Gantry (1) nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in sie eine Röntgenquelle (4) eingesetzt ist und sie einen Untersuchungsbereich für ein Prüfteil (7) aufweist, insbesondere für ein Gepäckstück, wobei der Röntgenstrahl (6) der Röntgenquelle (4) fächerförmig – senkrecht zur Rotationsachse der Gantry (1) betrachtet – den gesamten Untersuchungsbereich überdeckt und einen Antistreukollimator zwischen dem Untersuchungsbereich und dem Transmissionsdetektor (2) aufweist, der nur direkt durch das Prüfteil (7) tretende Röntgenstrahlen durchlässt.Gantry ( 1 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that an X-ray source ( 4 ) and an examination area for a test part ( 7 ), in particular for a piece of luggage, wherein the X-ray beam ( 6 ) of the X-ray source ( 4 ) fan-shaped - perpendicular to the axis of rotation of the gantry ( 1 ) covers the entire examination area and an antistre collimator between the examination area and the transmission detector (FIG. 2 ), which only directly through the test part ( 7 ) lets through passing x-rays. Gantry (1) nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Röntgenquelle (4) und dem Untersuchungsbereich ein Primärkollimator (5) zur Erzeugung eines Fächerstrahls angeordnet ist.Gantry ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that between the X-ray source ( 4 ) and the examination area a primary collimator ( 5 ) is arranged to produce a fan beam. Gantry (1) nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffnung des Primärkollimators (5) in seiner Form und Position veränderlich ist.Gantry ( 1 ) according to claim 10, characterized in that the passage opening of the primary collimator ( 5 ) is variable in its shape and position. Gantry (1) nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärkollimator (5) rotierbar um die Rotationsachse ist und seine Durchlassöffnung sowohl in seiner Breite parallel zur Rotationsachse als auch in seiner Länge tangential zur Rotationsachse veränderbar ist.Gantry ( 1 ) according to claim 11, characterized in that the primary collimator ( 5 ) is rotatable about the axis of rotation and its passage opening is variable both in its width parallel to the axis of rotation and in its length tangentially to the axis of rotation. Gantry (1) nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Durchlassöffnung des Primärkollimators (5) parallel zur Rotationsachse zwischen 0,2 und 50 mm und die Länge tangential zur Rotationsachse zwischen 25 und 750 mm veränderbar ist.Gantry ( 1 ) according to claim 12, characterized in that the width of the passage opening of the primary collimator ( 5 ) parallel to the axis of rotation between 0.2 and 50 mm and the length is tangential to the axis of rotation between 25 and 750 mm changeable. Gantry (1) nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Untersuchungsbereich und dem kohärenten Streudetektor (3) ein Sekundärkollimator angeordnet ist, dessen Lamellen auf die Röntgenquelle (4) gerichtet sind.Gantry ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that between the examination area and the coherent scattering detector ( 3 ) a secondary collimator is arranged whose lamellae on the X-ray source ( 4 ) are directed. Gantry (1) nach einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgenquelle (4) monoenergetisch ist.Gantry ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the X-ray source ( 4 ) is monoenergetic. Verfahren zur Überprüfung eines Prüfteils (7) mittels Röntgenstrahlung auf Auffälligkeiten unter Verwendung einer Gantry (1) nach einem der vorstehenden Patentansprüche mit folgenden Schritten: – Erfassen und Überprüfen des gesamten Prüfteils (7) mittels des im Transmissionsdetektor (2) erhaltenen Durchstrahlungs-Röntgenbilds; – Bestimmung einer ROI (8), in der Auffälligkeiten im Durchstrahlungs-Röntgenbild erkannt wurden; – Verfahren des kohärenten Streudetektors (3), so dass sein Zentrum (12) mit dem Zentrum der ROI (8) und der Röntgenquelle (4) in einer Projektion senkrecht zur Rotationsachse der Gantry (1) auf einer Geraden liegt; – Untersuchung der ROI (8) mittels der im kohärenten Streudetektor (3) erhaltenen Beugungsprofile.Method for checking a test part ( 7 ) using X-ray radiation for abnormalities using a gantry ( 1 ) according to one of the preceding claims, comprising the following steps: - detecting and checking the entire test part ( 7 ) in the transmission detector ( 2 ) transmitted radiographic image; - Determination of a ROI ( 8th ) in which abnormalities were detected in the radiographic X-ray image; - Method of coherent scatter detector ( 3 ), so that its center ( 12 ) with the center of the ROI ( 8th ) and the X-ray source ( 4 ) in a projection perpendicular to the axis of rotation of the gantry ( 1 ) lies on a straight line; - Investigation of ROI ( 8th ) by means of the coherent scatter detector ( 3 ) obtained diffraction profiles. Verfahren nach Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Zentrums (12) des kohärenten Streudetektors (3) vom Zentrum (11) des Transmissionsdetektors (2) in einer Projektion senkrecht zur Rotationsachse der Gantry (1) gleich dem Produkt aus dem Abstand des Transmissionsdetektors (2) von der Rotationsachse der Gantry (1) und dem Winkel zwischen dem Zentrum (11) des Transmissionsdetektors (2) und dem Zentrum (12) des kohärenten Streudetektors (3) eingestellt wird.Method according to claim 16, characterized in that the distance of the center ( 12 ) of the coherent scatter detector ( 3 ) from the center ( 11 ) of the transmission detector ( 2 ) in a projection perpendicular to the axis of rotation of the gantry ( 1 ) equal to the product of the distance of the transmission detector ( 2 ) from the axis of rotation of the gantry ( 1 ) and the angle between the center ( 11 ) of the transmission detector ( 2 ) and the center ( 12 ) of the coherent scatter detector ( 3 ) is set. Verfahren nach Patentanspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der kohärente Streudetektor (3) während der Aufnahme des gesamten Prüfteils (7) mittels des Transmissionsdetektors (2) in eine Position außerhalb des Röntgenstrahls (6) gebracht wird.Method according to claim 16 or 17, characterized in that the coherent scattering detector ( 3 ) during the recording of the entire test part ( 7 ) by means of the transmission detector ( 2 ) to a position outside the X-ray beam ( 6 ) is brought. Verfahren nach einem der Patentansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Röntgenstrahl (6) für die Untersuchung der ROI (8) des Prüfteils (7) so kollimiert wird, dass nur die ROI (8) durchstrahlt wird.Method according to one of the claims 16 to 18 , characterized in that the X-ray beam ( 6 ) for the investigation of the ROI ( 8th ) of the test part ( 7 ) is collimated so that only the ROI ( 8th ) is irradiated. Verfahren nach Patentanspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärkollimator (5) so eingestellt wird, dass der Röntgenstrahl (6) nur durch die ROI (8) tritt.Method according to claim 19, characterized in that the primary collimator ( 5 ) is adjusted so that the X-ray beam ( 6 ) only through the ROI ( 8th ) occurs.
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