BR112012019496B1

BR112012019496B1 - sistemas de varredura

Info

Publication number: BR112012019496B1
Application number: BR112012019496-8A
Authority: BR
Inventors: Joseph Bendahan; Willem G. J. Langeveld
Original assignee: Rapiscan Laboratories, Inc.
Priority date: 2010-02-03
Filing date: 2011-02-03
Publication date: 2020-11-10
Also published as: WO2011095942A2; CN103003689B; US20140161225A1; GB201001738D0; BR112012019496A2; CN103003689A; WO2011095942A3; PL2531841T3; EP2531841B1; EP2531841A2; US9052264B2; MX2012009024A

Abstract

SISTEMAS DE VARREDURA. Um sistema de varredura compreende: um gerador de radiação disposto para gerar radiação para irradiar um objeto, o gerador de radiação compreendendo um fonte de radiação disposta para produzir radiação e um filtro disposto para fornecer filtragem variável da radiação a partir da fonte; meios de detecção dispostos para detectar a radiação após a sua interação com o objeto e gerar uma sequência de conjuntos de dados de detector como o objeto é movido em relação ao gerador, e meios de processamento dispostos para processar cada um dos conjuntos de dados de detector para, assim, gerar um saída de controle disposta para controlar o gerador de radiação de modo como para variar a filtragem, desse modo, para variar a saída de radiação pelo gerador de radiação como o objeto sofre varredura.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a sistemas de varredura, em particular sistemas de varredura de segurança, e tem aplicação particular na utilização de radiação-X de energia elevada para inspecionar pacotes, cargas, cargas em contentor e veículos para a presença de materiais e dispositivos ilícitos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Captura de imagens por radiografia raio-X de contêineres de carga e caminhões para a detecção de material nuclear e outro contrabando requer fontes de radiação raios-X de alta intensidade. Quanto maior for a intensidade da fonte de energia em uma fonte específica, maior a quantidade de material o feixe de raios-X pode penetrar e melhor será a resolução de contraste. Na prática atual, a intensidade da fonte de raios-X de um sistema de inspeção é tipicamente ajustada para o nível mais elevado permissível (aqui referido como o Ponto de Ajuste de Saída ou OSP) sob as circunstâncias específicas do sistema e a área de inspeção, e toda a carga é inspecionada usando esta intensidade fixa, se a inspeção precisa da carga requer esta intensidade ou não. Este OSP é, no entanto, não tipicamente a maior intensidade classificada que a fonte é capaz de produzir. Mais frequentemente do que não, o OSP é configurado para não exceder um limite de dose de radiação especificada na fronteira de uma zona de exclusão predefinida, ou, em caso de um sistema de inspeção de portal (onde caminhoneiros dirigem seus caminhões através do sistema de inspeção) , para ficar abaixo de um certo limite de dose para o condutor do caminhão inspecionado. Há, portanto, duas deficiências da prática atual: 1. A intensidade máxima classificada da fonte é geralmente mais elevada do que o OSP e o sistema de inspeção é, portanto, intrinsecamente capaz de fornecer uma maior penetração de carga do que ele está definido para fornecer; 2. 0 sistema utiliza uma intensidade muito maior para certas cargas (ou partes destas) que o necessário, levando, em média, a níveis de radiação desnecessariamente elevados em todo o sistema de inspeção.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção fornece um sistema de varredura. O sistema de varredura pode compreender um gerador de radiação disposto para gerar radiação para irradiar um objeto. 0 gerador de radiação pode compreender uma fonte de radiação arranjada para produzir radiação e um filtro disposto para fornecer a filtragem de variáveis da radiação a partir da fonte. 0 sistema pode ainda compreender meios de detecção, por exemplo, um sistema de detecção disposto para detectar a radiação após a sua interação com o objeto, e que pode gerar uma sequência de conjuntos de dados de detector como o objeto é movido em relação ao gerador. Pode ainda compreender meios de processamento, por exemplo, pelo menos um processador disposto para processar cada um dos conjuntos de dados de detector para, assim, gerar uma saída de controle disposta para controlar o gerador de radiação, por exemplo, de modo a variar a filtragem para, assim, variar a saída de radiação pelo gerador de radiação como o objeto sofre varredura.

Os meios de processamento podem ser dispostos para definir um parâmetro dos dados de detector, determinar um valor do parâmetro para cada conjunto de dados, e gerar uma saída de controle disposta para variar a saída de radiação dependendo do valor, por exemplo, se o valor do parâmetro não atende a uma condição pré-determinada.

Os meios de detecção podem compreender uma pluralidade de detectores. Os dados de detector podem compreender um conjunto de valores de intensidade indicativos da intensidade de radiação em cada um dos detectores.

O filtro pode compreender um elemento de filtro, que pode ser móvel entre uma pluralidade de posições, de modo a fornecer uma pluralidade de diferentes níveis de filtragem.

O filtro pode compreender uma pluralidade de seções de filtro e pode ser disposto para mover de modo que cada uma das seções de filtro está alinhada com a radiação, por sua vez .

Com efeito, a presente invenção fornece ainda um sistema de varredura compreendendo uma fonte de radiação arranjada para produzir radiação, meios de detecção dispostos para detectar a radiação após a sua interação com um objeto para, assim, produzir conjuntos de dados, um filtro que compreende uma pluralidade de seções de filtro e disposto para mover de modo que cada uma das seções de filtro está alinhada com a radiação, por sua vez, e um sistema de processamento disposto para controlar pelo menos um do filtro, a fonte, e meios de detecção para, assim, controlar o nível de filtragem da radiação detectada.

O gerador de radiação pode ser disposto para gerar a radiação em pulsos, e pode, por exemplo, sob o controle do sistema de processamento, ser disposto para variar a temporização dos pulsos de modo a variar qual das seções de filtro está alinhada com a radiação, quando os conjuntos de dados são coletados.

O sistema de processamento pode ser disposto para variar a temporização da coleta dos conjuntos de dados para, assim, variar qual das seções de filtro está alinhada com a radiação, quando os conjuntos de dados são coletados.

As seções de filtro podem ter diferentes características de filtro. Por exemplo, elas podem ser de espessuras diferentes, e podem ser feitas do mesmo material, ou podem ser feitas de materiais diferentes.

O filtro pode ser rotativo, ou pode ser móvel linearmente, ou de uma forma alternada.

As modalidades preferidas da presente invenção serão agora descritas a título de exemplo apenas com referência aos desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1 é uma vista esquemática de um sistema de captura de imagem de radiação de acordo com uma modalidade da invenção;

A Figura 2 é uma vista esquemática de um sistema de captura de imagem de radiação de acordo com uma outra modalidade da invenção;

A Figura 3 é uma vista frontal de uma roda de filtro que faz parte de um sistema de captura de imagem de radiação de acordo com uma outra modalidade da invenção; e

A Figura 4 é uma seção através da roda de filtro da Figura 2;

A Figura 5 é uma seção adicional através da roda de filtro da Figura 2; e

A Figura 6 é uma seção semelhante à da Figura 5 através de uma roda de filtro de acordo com uma outra modalidade da invenção.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS

Fazendo referência à Figura 1, um de sistema de captura de imagem de raios-X compreende um gerador de raios-X 10 disposto para gerar um feixe 11 de raios-X, e um conjunto de detector 12 disposto para detectar os raios-X depois de terem passado através de um volume de captura de imagem 14. 0 gerador de raios-X é disposto para produzir o feixe sob a forma de um feixe de leque que se estende verticalmente, e o conjunto de detector 12 compreende um conjunto de detector linear vertical 12a e um conjunto de detector linear horizontal 12b. Por conseguinte, o volume de captura de imagem 14 é na forma de uma fatia vertical. Um sistema de processamento 16 é disposto para receber sinais de detector de cada um dos detectores no conjunto de detector 12 e para processar os sinais do detector de modo a gerar dados de imagem. Um sistema de filtro variável 18 compreende um elemento de filtro 20, que neste caso é formado de folha de metal, e é movivelmente montado de forma que pode se mover entre uma posição implantada em que é colocado no caminho do feixe de raios-X 11, e uma posição retraída em que não está no caminho do feixe de raios-X. Um atuador 22 é conectado ao elemento de filtro 20 e é disposto para mover o elemento de filtro 20 entre as suas posições retraída e implantada. 0 sistema de processamento 16 é disposto para analisar os sinais de detectores e controlar o atuador 22 para controlar a posição do elemento de filtro, em resposta a esta análise.

Em operação, o sistema começa com o elemento de filtro na sua posição implantada, e a fonte 10 é disposta para gerar raios-X em pulsos, e para cada pulso o sistema de processamento 16 é disposto para amostrar os sinais de detector para gerar um conjunto de dados de imagem, a partir do qual uma imagem bidimensional pode ser gerada. 0 conjunto de dados de imagem neste caso compreende um conjunto de valores de intensidade, um para cada detector no conjunto 12. À medida que o objeto move através do volume de imagem, na direção para dentro ou para fora da página da Figura 1, uma série de conjuntos de dados são coletados que podem então ser construídos para formar uma imagem 2D do objeto. Ã medida que cada conjunto de dados é coletado, o sistema de processamento 16 é disposto para analisá-lo para determinar se o mesmo satisfaz uma condição, que neste caso é que todos os detectores no conjunto de detector 12 receba pelo menos um nível mínimo de radiação. Se esta condição for satisfeita, então o sistema de processamento simplesmente aguarda o próximo pulso de radiação de modo que possa coletar o conjunto de dados seguinte. No entanto, se a condição não for satisfeita, o sistema de processamento envia um sinal para o atuador 22 que está disposto para responder pelo movimento do elemento de filtro para a sua posição retraída. Isto reduz a quantidade de radiação que o filtro bloqueia, e, portanto aumenta a intensidade ou o feixe de raios-X 11, que por sua vez, aumenta o nível de radiação detectado pelo conjunto de detector 12. 0 filtro é mantido na posição retraída até uma outra condição ser satisfeita, o que neste caso é que todos os detectores detectam um segundo nível de radiação, que é maior do que o nível mínimo. Se esta condição for satisfeita, então o sistema de processamento é disposto para controlar o atuador para mover o elemento de filtro de volta para a posição implantada. A diferença entre os níveis de conjunto superior e inferior fornece um grau de histerese em torno do ponto de comutação.

Fazendo referência à Figura 2, em uma segunda modalidade da invenção, que é semelhante à primeira modalidade, mas aqui mostrada na vista plana, o elemento de filtro 120 é de espessura variável, tendo um número de seções 120a, 120b, 120c, 120d de espessuras diferentes. Neste caso, o elemento de filtro é localizado ao lado do feixe de leque de raios-X 111 de modo que a distância que é necessária para mover é minimizada. Nesta modalidade o elemento de filtro tem cinco posições, correspondentes a cada uma das quatro seções 120a, 120b e 120C, 120d estando em conformidade com o feixe de raios-X 111, e o elemento de filtro 120 sendo completamente claro do feixe de raios-X como mostrado na Figura 2. Neste caso, o sistema de processamento (não mostrado) é disposto para analisar cada conjunto de dados de imagem, o que novamente se relaciona com uma fatia de imagem 2D, e seleciona a posição apropriada para o elemento de filtro 120 para a fatia de imagem subsequente. Em seguida, é disposto para enviar um sinal para o atuador 122 para mover o elemento de filtro 120 para a posição desejada. Como com a primeira modalidade, as condições que têm de ser atendidas para o elemento de filtro ser movido podem ser definidas em um número de maneiras.

Com referência às Figuras 3 e 4, um sistema de varredura de acordo com uma terceira modalidade é semelhante ao da Figura 2, exceto que o filtro 320 compreende uma roda de filtro que compreende uma placa rotativa 321 disposta para rodar em torno de um eixo paralelo à linha de centro do feixe de raios X 311, com um número de blocos de filtro 330 formado sobre ela, e uniformemente espaçados em torno do seu eixo de rotação. A placa 321 compreende uma porção central 321A, com um número de raios ou lâminas 321b que se estendem radialmente para fora a partir da porção central, e tendo aberturas 332 entre eles. Cada um dos blocos de filtro 330 é montado sobre um respectivo dos raios 321b. Fazendo referência à Figura 5, que é um corte ao longo de um arco da roda de filtro 320, cada um dos blocos de filtro 330 é constituído por um número de seções 330a, 330b, lado a lado na direção circunferencial e cada estende através da largura total do bloco de filtro 330 no sentido radial, que são de diferentes espessuras. Nesta modalidade existem 20 raios da roda e 20 blocos de filtro 320. 0 filtro 320 é localizado de modo que, como a placa 321 roda em torno do seu eixo, cada uma das seções de filtro 330a e 330b de cada um dos blocos de filtro 330, alternando com as aberturas 332 entre os blocos de filtro, é colocado, por sua vez no caminho do feixe de raios-X 311, entre a fonte de raios-X 310 a 312 e detector de matriz, de modo que ele filtra o feixe de raios-X 311. 0 sistema de processamento 316 é disposto para receber os sinais de detector a partir do conjunto de detector 312, e também receber sinais de um sensor de posição rotativo 324 que está disposto para detectar a posição de rotação da roda de filtro 320. A partir do sinal de posição, o sistema de processamento 316 pode determinar qual das seções de filtro 330a, 330b está no caminho do feixe de raios-X, em qualquer momento. 0 sistema de processamento 316 é também disposto para controlar a operação da fonte de raios-X 310, de modo a produzir raios- X em pulsos, e a temporização dos pulsos pode ser controlada pelo sistema de processamento. Os pulsos são produzidos em uma frequência da rotação da roda de filtro 320, multiplicada pelo número de blocos de filtro 330, que neste caso é 20. Portanto vinte pulsos (uma para cada bloco de filtro) podem ser transmitidos durante cada rotação da roda de filtro 320, cada um coincidindo com uma respectiva das seções de filtro 330a, 330b, ou aberturas 332, sendo alinhado com o feixe de raios-X 311.

O sistema de processamento é disposto para adicionar ou remover um atraso no trem de pulsos para deslocar as temporizações de pulsos de modo a coincidir com o alinhamento de um conjunto diferente de seções de bloco de filtro 330a e 330b, ou as aberturas 332 para, assim, variar o grau de filtro dos pulsos de raios-X.

A operação deste sistema é semelhante às descritas acima, em que depois de cada conjunto de dados ser coletado, tipicamente compreendendo uma única amostra de cada detector no conjunto linear 312, o sistema de processamento analisa os sinais de detector para verificar a reunião de um ou mais condições, e, em seguida, determina se o grau de necessidades de filtragem deve ser aumentado ou diminuído para o próximo ou outro conjunto de dados subsequente. Se isso acontecer, então o sistema de processamento é disposto para deslocar as temporizações dos pulsos de raios-X por um deslocamento de temporização igual ao periodo de transição de seção de filtro para a seção de filtro desejada, isto é, o tempo entre o alinhamento das seções de filtro subsequentes com o feixe de raios-X para, assim, selecionar um conjunto diferente de seções de filtro operativas da espessura desejada. Dependendo do tipo de detector utilizado, o sistema de processamento 316 pode também ser disposto para deslocar os tempos de amostragem de sinal de detector de modo que eles permanecem sincronizados com os pulsos de raios-X. 0 grau de filtragem, e portanto, a intensidade do feixe de raios-X atingindo o objeto, podem, portanto, ser ajustados depois de cada conjunto de dados de detector ser coletado.

Fazendo referência à Figura 6, em uma modificação da modalidade da Figura 5, cada bloco de filtro escalonado 320 é substituído por um bloco de filtro 420 de espessura variando continuamente, a espessura variando na direção circunferencial da roda de filtro. A temporização dos pulsos de raios-X é controlada para determinar qual parte do bloco de filtro 320 eles passam através, o que determina quanto de filtragem que experimentam.

Em uma outra modificação às modalidades das Figuras 5 e 6, o sistema de processamento 322 é disposto para controlar a velocidade do motor acionando a roda de filtro, o que lhe permite selecionar seções de filtro de diferentes espessuras para serem as seções de filtro operativas pela variação da velocidade da roda de filtro, enquanto a frequência de pulsos de raio-X permanece fixa.

Claims

1. Sistema de varredura compreendendo: um gerador de radiação (310) disposto para gerar radiação em pulsos para irradiar um objeto, o gerador de radiação compreendendo uma fonte de radiação disposta para produzir radiação e um filtro (330) compreendendo uma pluralidade de seções de filtro (330a, 330b) tendo características de filtro diferentes de modo a fornecer uma pluralidade de níveis diferentes de filtragem, as seções de filtro sendo dispostas de modo que cada uma das seções de filtro é alinhada com a radiação por sua vez para fornecer filtragem variável da radiação a partir da fonte; meios de detecção (312) dispostos para detectar a radiação após a sua interação com o objeto e gerar uma sequência de conjuntos de dados de detector conforme o objeto é movido em relação ao gerador, e meios de processamento (316) dispostos para processar cada um dos conjuntos de dados de detector para, assim, gerar uma saída de controle disposta para controlar o gerador de radiação para variar a temporização dos pulsos de modo a variar qual das seções de filtro está alinhada com a radiação quando os conjuntos de dados são coletados, para, desse modo, variar a saída de radiação pelo gerador de radiação conforme o objeto sofre varredura o sistema de varredura caracterizado por o filtro (330) compreender uma roda de filtro compreendendo uma porção central (321a) e uma pluralidade de raios (321b) que se estendem radialmente para fora a partir da porção central e tendo aberturas (332) entre eles, cada um dos raios tendo um bloco de filtro montado nele, e cada um dos blocos de filtro sendo composto de várias seções de diferentes espessuras, lado a lado na direção circunferencial.

2. Sistema de varredura, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os meios de processamento (316) são dispostos para definir um parâmetro dos dados de detector, para determinar um valor do parâmetro para cada conjunto de dados, e para gerar a saída de controle se o valor do parâmetro não atende a uma condição pré- determinada.

3. Sistema de varredura, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os meios de detecção (312) compreendem uma pluralidade de detectores e os dados de detector compreendem um conjunto de valores de intensidade indicativos da intensidade de radiação em cada um dos detectores.

4. Sistema de varredura, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os meios de processamento (316) são dispostos para variar a temporização de coleta dos conjuntos de dados, de modo que eles permanecem sincronizados com os pulsos de radiação.

5. Sistema de varredura, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que as seções de filtro (330a, 330b) têm diferentes espessuras.

6. Sistema de varredura, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o filtro (330) é rotativo.