CN101617246A - 计算的断层摄影检查 - Google Patents
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Abstract
一种方法，包括：探测来自x射线源的横贯检查区域和其中的物体的透射辐射和来自该物体中的放射性材料的发射辐射；生成指示所探测的辐射的信号；能量分解该探测的辐射；以及处理该能量分解的辐射以识别具有对应于放射性材料的能量的探测的辐射。
Description
技术领域
本申请总的涉及成像系统。虽然本申请对于安全检查有特定应用，但是其还涉及其他应用，其中所希望的是获得指示被检物体内的感兴趣材料的信息。
背景技术
X射线计算的断层摄影(CT)系统已经用于安全检查应用以检查比如行李之类的物体从而探测该行李内武器、爆炸物或可能造成安全威胁的其他违禁品的存在。
常规地，CT系统已经生成指示被检查的物体的辐射衰减的体积图像数据。不幸的是，一些违禁材料的辐射衰减特性可能与合法材料的辐射衰减特性相似，从而使得安全检查任务变得复杂。
相干散射CT(CSCT)系统也已经用于安全筛选应用。这些测量弹性x射线散射的能量和空间分布的系统可以例如提供对物体的分子结构相对更加明确的指示，从而更确定地探测违禁材料的存在。更具体地，将被检物体的x射线衍射图案与存储的感兴趣的一种(或多种)违禁材料和/或合法材料的一个(或多个)衍射图案相比较。该附加信息可以用于更好地确定该物体是否包含违禁品。
Schlomka等人的美国公布2006/0083346公开了包括CT系统和CSCT系统的行李检查系统的实例。
虽然基于辐射衰减系数和x射线衍射图案的检查技术已经用于探测行李中违禁材料的存在，但是仍存在这样的情况：其中所希望的是获得关于被检查物体的其他附加信息。
本申请的各个方面解决上述问题和其他问题。
发明内容
根据一个方面，一种方法包括：探测来自x射线源的横贯检查区域和其中的物体的透射辐射和来自该物体中放射性材料的发射辐射；生成指示所探测的辐射的信号；能量分解所探测的辐射；以及处理能量分解的辐射以识别具有对应于放射性材料的能量的探测的辐射。
根据另一个方面，一种系统包括产生横贯检查区域和置于其中的物体的透射辐射的x射线源。一种能量分解探测器探测相干散射的透射辐射和由该物体中的放射性材料发射的发射辐射，并且生成指示探测的辐射的数据。一种衍射处理器处理所述数据以生成指示相干散射辐射的衍射图案。一种处理组件处理能量分解的辐射以识别具有对应于放射性材料的能量的探测的辐射。
根据另一方面，一种计算机可读存储介质包括指令，当该指令被计算机执行时，导致下列步骤：探测来自x射线源的横贯检查区域和其中的物体的透射辐射和来自该物体中放射性材料的发射辐射；生成指示所探测的辐射的信号；能量分解所探测的辐射；以及处理能量分解的辐射以识别具有对应于放射性材料的能量的探测的辐射。
本领域普通技术人员通过阅读并理解下面的详细描述，将会理解本发明的其他方面。
本发明可以具体化为各种组件和组件的布置，以及具体化为各个步骤和步骤的安排。附图仅仅是为了说明优选实施例的目的，并且不应当被解释为限制本发明。
附图说明
图1示出示范性成像系统；
图2示出示范性方法。
具体实施方式
参照图1，计算的断层摄影(CT)扫描仪100包括旋转机架(gantry)部分104，其包围检查区域108的周界并绕旋转轴旋转。
旋转机架部分104支撑x-射线探测器112，该探测器112探测从检查区域108中发射出的辐射，该辐射包括来自x射线源116的透射辐射(初级辐射和相干散射辐射)和来自布置在检查区域108内的衰变的放射性材料或核材料的发射辐射，并且所述探测器112生成指示这些辐射的数据或信号。准直器薄片在检查区域108内定位于探测器112的旁边，以阻止源自检查区域108外部的区中的辐射撞击探测器112。
x射线探测器112包括通常二维的探测器元件的矩阵，所述矩阵包括通常正交于旋转轴的探测器元件的多个行120和通常平行于旋转轴的探测器元件的多个列128。
在所示的实施例中，探测器112是能量分解探测器，其并行地测量在多个能量范围或仓(bin)中接收到的辐射的强度。在一种实现方式中，一个或多个仓的能量范围有利地对应于由一种或多种感兴趣的放射性材料发射的衰变辐射的能量特性。
合适的能量分解探测器包括直接转换探测器，比如碲锌镉(CdZnTe，或CZT)探测器或碲化镉(CdTe)探测器，或具有能量分解能力的其他探测器。可以可替代地使用多个闪烁或直接转换探测器或其他能量分解技术单独地或以组合方式实现探测器112。
旋转机架部分104还支撑x射线源116，其关于检查区域108与探测器112相对定位。x射线源116通过旋转机架部分104与探测器112协调地旋转，并且产生x射线辐射，当执行透射扫描时该x射线辐射横贯检查区域108。在一个实施例中，管加速电压有利地被设定为大约150keV。
第一准直器132准直由x射线源116发射的辐射以形成大致锥形的辐射束136，其照射探测器元件的二维矩阵。第二、可调节准直器140可定位在所述束的路径内以准直该束从而当希望扇形束时形成大致扇形的束144。当没有要求时，第二准直器140被定位以提供大致锥形的束。
对于透射扫描，x射线探测器112和x射线源116旋转，从而使得在至少180(180)度加扇角上获得x射线投影。在执行透射扫描的同时，基本并行地探测衰变辐射。附加地或可替代地，在x射线源116关闭或者透射辐射被阻挡而不能到达探测器112并且任选地旋转机架部分104且进而探测器112停止在通常静止的位置的同时，探测衰变辐射。
重构器148重构指示探测的透射(初级、相干散射，或二者)辐射的数据以生成体积图像数据，其包括检查区域108的衰减系数。该图像数据可以进一步被成像器150处理以生成检查区域108的一个或多个图像。
衍射处理器152处理指示相干散射辐射的数据以生成检查区域108和其中的物体的衍射图案。Harding的美国专利6470067讨论了用于从相干散射辐射生成x射线衍射图案的合适技术，该专利明确地整体地在此引入以供参考。
一般地，衍射图案由散射的x射线之间的相干性造成并且是动量传递的函数。动量传递可以被估计为散射的x射线的能量与半散射角度的正弦的乘积。从能量分解探测器获得这样的能量。散射角度通常是由散射x射线的轨迹相对于在没有散射时x射线所遵循的轨迹封闭的角度。该角度可以从探测器元件的位置和在初级扇形束中发生散射的位置获得。
储存仓(binner)156储存跨越具有不同能量范围的多个能量仓的能量分解数据。
处理器160处理衰减系数、衍射图案和储存的数据。如下面更详细地描述的，在一个实例中这包括处理该数据以探测放射性材料的存在以及任选地在置于检查区域108内的物体中找到的武器、爆炸物、定时爆炸装置、以及导线和其他感兴趣物体的材料的存在。
存储器组件164存储感兴趣材料的已知的衰减系数、衍射图案和能量范围。
物体支撑物168(比如输送带)支撑并定位检查区域108中的物体。
通用计算机用作操作员控制台172。该控制台172包括人可读输出设备(比如监视器或显示器)和输入设备(比如键盘和鼠标)。驻留于该控制台上的软件允许操作员例如通过图形用户接口(GUI)控制扫描仪100并与之交互。
如上大体所述，探测器112可以基本并行地探测衰变辐射和相干散射辐射。为了探测相干散射辐射，在束的路径内移动第二可调节准直器140以准直该束从而形成总体上呈扇形的束144。如图1所示，该束被准直，从而使得该束撞击探测器元件的大致中间的或中心行176。因此，行176中的探测器元件探测初级辐射，这用于能量校正相干散射数据。其他行的探测器元件探测相干散射辐射。
现在将结合图2描述操作。在附图标记204处，物体(比如行李)被放置在检查区域108中并且能量分解探测器112探测从检查区域108发射出的辐射，该辐射包括来自置于检查区域108内的放射性材料的发射辐射和来自x射线源116的横贯检查区域108的透射辐射。探测器112的输出指示在检查区域108中探测到的辐射和行李，如下所述，该输出用于探测检查区域108中放射性材料和违禁材料的存在。
在208处，指示探测的辐射的信号是跨越多个能量仓而储存的能量。
在212处，处理储存的数据以确定具有大于x射线源116的加速电压的能量的辐射是否被探测到。这样的辐射指示由除了x射线源116之外的源发射的辐射。通过实例，如上所述，所示的系统的管加速电压大约是150keV。对具有大于大约150keV的阈值能量的能量的辐射的探测指示来自x射线源116之外的源的辐射正在发射正被探测器112探测到的辐射。
如果具有这样的能量的辐射被探测到，则在216处行李被识别为包括发射具有大于x射线源116的加速电压的能量的辐射的放射性材料。任选地，如下所述，可以针对发射具有小于x射线源116的加速电压的能量的辐射的放射性材料，进一步检查该行李。
如果没有探测到具有这样的能量的辐射(或者如果进一步检查具有小于x射线源116的加速电压的能量的辐射(如果需要))，则在220处将具有包括感兴趣的放射性材料的能量特性的能量范围的能量仓的强度与相邻的一个(或多个)能量仓的强度相比较。一些放射性同位素和同位素的混合发射处于不止一个能级的辐射。在这样的情况下，将多个能量仓的强度与其他能量仓的强度比较。可替代地，可以处理储存的数据以识别具有指示感兴趣的放射性材料的强度峰值的能量仓。
如果对应于对象仓的强度大于相邻的一个(或多个)能量仓的强度或者如果识别了强度峰值，则如接下来在228处所述的进一步检查该行李。否则，在226处，认为该行李不包括放射性材料。
在228处，x射线源116被关闭或屏蔽，从而使得探测器112不能被由x射线源116产生的辐射所照射。如上所述，旋转机架部分104任选地被停止，从而使得探测器112停止在通常静止的位置。
在232处，能量分解探测器112探测从检查区域108发射的辐射，并且在236处指示能量分解的探测的辐射的信号被跨越多个能量仓储存，每个能量仓对应于不同的能量范围。
在240处，储存的数据被处理以确定具有感兴趣的放射性材料的能量特性的辐射是否被探测到。这包括确定具有这样的能量的探测的辐射是否对应于感兴趣的放射性材料的存储的已知能量范围。因为储存的数据用于确定衰变辐射的存在并且不需要空间信息，所以给定能量仓的信号可以被总计在一起以增加灵敏度。
如果具有对应于存储的能量范围的能量的辐射被探测到，则在244处该物体被识别为包括放射性材料。否则认为该物体没有问题(clear)。
在非法交易中令人感兴趣的放射性同位素或放射性核素的实例包括铀-233、铀-235、钚-239、钍-232、镅-241、镉-109、铯-137、锎-252、钴-60、铱-192、氪-85、铅-210、锶-90、镭-226和锝-99，以及感兴趣的其他同位素。
在248处，指示探测的相干散射辐射的信号被处理以生成x射线衍射图案。
在252处，将计算的衍射图案与存储的感兴趣的已知材料的已知衍射图案相比较。如果计算的衍射图案与已知的合法材料的衍射图案的衍射图案相匹配，则在256处认为该行李不包括违禁材料。否则，在260处标记该行李并且如果需要则进一步检查。
如果需要，第二准直器140可以适当地定位，从而使得形成锥形束136而不是扇形束144。利用该配置，初级辐射连同衰变辐射一起被探测，并且指示探测的初级辐射的信号可以被重构以生成指示行李的辐射衰减的图像数据。随后所生成的衰减数据可以与感兴趣的违禁材料的存储的衰减数据比较以确定在该物体中是否存在这样的违禁材料。
也可以考虑变型。
应当理解，指示探测的相干散射辐射的信号可以被重构以生成指示行李的辐射衰减的体积图像数据，并且与存储的感兴趣的违禁材料的衰减数据相比较以确定在检查区域108中是否存在这样的违禁材料。在Schlomka等人的美国公布2006/0153328中讨论了用于经由反投影技术重构指示相干散射辐射的信号的合适的技术。
这里示出的示范性系统包括第一准直器132和第二准直器140，其分别用于形成锥形束和扇形束以执行CT扫描和CSCT扫描。在另一个实施例中，可以省略第一准直器132，并且该扫描仪连同探测衰变辐射一起来执行CSCT扫描。在又一个实施例中，可以省略第二准直器140，并且该扫描仪连同探测衰变辐射一起来执行CT扫描。
该重构的信号也指示在检查区域内屏蔽材料的辐射衰减特性。因此，通过将指示被扫描的行李的衰减系数与存储的感兴趣的屏蔽材料的已知衰减系数相比较，可以在检查区域108内探测屏蔽材料的存在。采样屏蔽材料后面的物体的足够衰变辐射所耗费的时间量是屏蔽材料的衰减属性的函数。因此，匹配的屏蔽材料的衰减系数可以用于确定合适的辐射采样时间量以允许足够的衰变辐射通过屏蔽材料并撞击探测器112。
前述应用及其变化包括但不限于，托运和手持行李和开舱卸货、空运和海运货物的非破坏性成像。
已经参照优选实施例描述了本发明。通过阅读和理解前述详细描述，其他人可以设想修改和改变。本发明意欲被解释为包括所有这样的修改和改变，只要它们处于所附权利要求书或其等同物的范围内。
Claims (18)
1.一种方法，包括：
探测来自x射线源(116)的横贯检查区域(108)和其中的物体的透射辐射和来自该物体中的放射性材料的发射辐射；
生成指示所探测的辐射的信号；
能量分解所探测的辐射；以及
处理该能量分解的辐射以识别具有对应于所述发射辐射的能量的能量的探测的辐射。
2.权利要求1的方法，其中处理所述能量分解的辐射的步骤包括识别具有高于x射线源(116)的加速电压的能量的辐射。
3.权利要求1的方法，其中处理所述能量分解的辐射的步骤包括识别具有强度峰值的能量仓。
4.权利要求1的方法，其中处理所述能量分解的辐射的步骤包括比较具有对应于所述放射性材料的能量范围的能量仓的强度信息与至少一个其他能量仓的强度信息。
5.权利要求1的方法，其中处理能量分解的辐射的步骤包括计算能量仓之间的强度差。
6.权利要求1的方法，其中探测的透射辐射包括相干散射辐射，并且该方法进一步包括从所述相干散射辐射生成指示所述物体的衍射图案，其中所述衍射图案用于识别所述物体中的违禁品。
7.权利要求1的方法，进一步包括关闭x射线源(116)和阻止所述透射辐射照射所述探测器(112)之一，同时探测所述发射辐射。
8.权利要求1的方法，进一步包括使用直接转换探测器和多个闪烁探测器两者之一来探测辐射。
9.权利要求1的方法，其中所述物体包括行李。
10.权利要求1的方法，其中探测的透射辐射包括相干散射辐射，并且进一步包括重构指示相干散射辐射的数据以生成包括该物体的衰减系数的图像数据。
11.权利要求1的方法，其中探测的透射辐射包括初级辐射，并且进一步包括重构指示该初级辐射的数据以生成包括该物体的衰减系数的图像数据。
12.权利要求1的方法，其中所述透射和发射辐射仅被一个公共探测器探测。
13.权利要求1的方法，其中所述x射线源(116)和探测器(112)被放置在绕所述检查区域旋转的旋转机架(104)上。
14.一种系统，包括：
x射线源(116)，其产生横贯所述检查区域(108)和置于其中的物体的透射辐射；
能量分解探测器(112)，其探测相干散射的透射辐射和由所述物体中的放射性材料发射的发射辐射，并且生成指示探测的辐射的数据；
衍射处理器(152)，其处理所述数据以生成指示所述相干散射辐射的衍射图案；以及
处理组件(160)，其处理所述能量分解的辐射以识别具有对应于发射辐射的能量的能量的探测的辐射。
15.权利要求14的系统，其中所述系统是行李检查系统。
16.权利要求14的系统，其中所述系统包括相干散射计算的断层摄影扫描仪。
17.权利要求14的系统，其中所述x射线源(116)和能量分解探测器(112)被放置在绕所述检查区域旋转的旋转机架(104)上。
18.一种包含指令的计算机可读存储介质，当该指令被计算机执行时导致下列步骤：
探测来自x射线源(116)的横贯检查区域(108)和其中的物体的透射辐射和来自该物体中的放射性材料的发射辐射；
生成指示所探测的辐射的信号；
能量分解所探测的辐射；以及
处理该能量分解的辐射以识别具有对应于所述放射性材料的能量的探测的辐射。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20091230 |