CN101644687A - 背散射成像用射线束扫描方法和装置 - Google Patents
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Abstract
背散射成像用射线束扫描方法和装置：该扫描装置包括分别位于射线源前方的固定屏蔽板和旋转屏蔽板。固定屏蔽板相对于射线源是固定的，旋转屏蔽板相对于固定屏蔽板是可旋转的。固定屏蔽板和旋转屏蔽板分别设置有射线通过区域，在旋转屏蔽板旋转扫描过程中，固定屏蔽板的射线通过区域与旋转屏蔽板的射线通过区域连续相交以构成扫描准直孔，扫描准直孔始终相对于射线源保持预定形状，以使穿过扫描准直孔的射线束的截面形状保持不变。本发明的扫描装置可以完成理想的射线束扫描。根据本发明的扫描装置可以实现对目标物体的匀速扫描，能很方便的实现对目标物体的均匀采样，使获得的背散射图像中没有纵向的压缩变形。
Description
技术领域
本发明涉及射线束扫描方法及装置，特别涉及核技术应用领域的物体无损检测方法。
背景技术
无损检测应用中，有射线透射成像和射线背散射成像。背散射成像是通过用射线束扫描物体，同时探测器接收散射信号，数据处理时将扫描位置和散射信号点点对应即可得到散射图像。现有飞点扫描机构是旋转屏蔽体的多准直孔旋转面与射线扫描扇面重叠。如果射线纵向扫描，射线在垂直平面物体上是非匀速扫描，扫描线在扫描的起始端和末端加速，会在几何变形基础上进一步纵向扩大扫描光斑，导致成像除几何变形之外的由于扫描速度变化而带来的纵向压缩变形。
CN2872353Y公开了一种利用背散射技术进行安全检测的装置，其中采用的飞点扫描机构是固定的竖直准直器与旋转飞轮的组合。固定的竖直准直器上设置有直线槽，旋转飞轮上设置有三条径向槽(也是直线槽)，旋转飞轮旋转时直线槽与径向槽连续相交形成飞点，即扫描准直孔。但是，这样形成的扫描准直孔的形状随着位置不同必然会发生变化，从而造成穿过扫描准直孔的射线束的截面形状发生变化，不能均匀地对目标物体进行扫描和采样。并且，为了有效的阻挡X射线，竖直的准直器与旋转飞轮都必须有一定的厚度，这使得扫描准直孔是一个长而细的孔，这就要求旋转飞轮上的径向槽是倾斜的(径向槽和竖直准直器上的直线槽垂直相交的交点除外)，否则形成的扫描准直孔会有弯折，其方向和X射线的方向也不会始终一致。但旋转飞轮每旋转一圈，其上的径向槽的每个位置(径向槽和竖直准直器上的直线槽垂直相交的交点除外)会有两次用于形成扫描准直孔，这就要求径向槽的每个位置(径向槽和竖直准直器上的直线槽垂直相交的交点除外)有两种倾斜方向，而这是不可能实现的。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够形成均匀飞点的射线束扫描方法及装置。
根据本发明的射线束扫描装置包括分别位于射线源前方的固定屏蔽板和旋转屏蔽板。固定屏蔽板相对于射线源是固定的，旋转屏蔽板相对于固定屏蔽板是可旋转的。固定屏蔽板和旋转屏蔽板分别设置有射线通过区域，在旋转屏蔽板旋转扫描过程中，固定屏蔽板的射线通过区域与旋转屏蔽板的射线通过区域连续相交以构成扫描准直孔，扫描准直孔始终相对于射线源保持预定形状，以使穿过扫描准直孔的射线束的截面形状保持不变。
优选固定屏蔽板的射线通过区域为直线缝隙，而旋转屏蔽板的射线通过区域为曲线缝隙，其中在旋转屏蔽板旋转一周(360度)的过程中，旋转屏蔽板的曲线缝隙上的任何一点仅能与固定屏蔽板的直线缝隙上的一个固定不变的对应点重合。
曲线缝隙可以为两条偏心旋转等速线缝隙，布置成在旋转屏蔽板匀速旋转时，能够使扫描准直孔沿直线缝隙连续匀速移动。
优选固定屏蔽板比旋转屏蔽板更靠近射线源。
射线束扫描装置还可以包括控制装置和使旋转屏蔽板旋转的驱动装置，控制装置根据扫描准直孔的位置控制射线束的出射方向。
根据本发明的射线束扫描方法包括步骤：提供发射射线束的射线源；在射线源前方分别设置固定屏蔽板和旋转屏蔽板；以及分别在所述固定屏蔽板和所述旋转屏蔽板上设置射线通过区域，所述固定屏蔽板的射线通过区域与所述旋转屏蔽板的射线通过区域在所述旋转屏蔽板旋转扫描过程中连续相交以构成扫描准直孔，所述扫描准直孔始终相对于射线源保持预定形状，以使穿过所述扫描准直孔的射线束的截面形状保持不变。
根据本发明的扫描装置，其旋转屏蔽体的旋转面可以垂直于射线扫描扇面，旋转屏蔽体上可以设置两条或多条例如周向均布的偏心旋转等速线窄缝，交替与另一块固定的屏蔽体窄缝相交构成扫描孔。在整个扫描过程中，相交的两条窄缝在相交处可以基本保持垂直，从而通过匀速扫描可以完成理想的射线束扫描。另外，本发明的扫描装置可以在量产的X光机上匹配机械接口即可完成，不需要重新设计X光机的屏蔽体。
附图说明
图1是本发明射线束扫描装置的示意图。
具体实施方式
参见图1，根据本发明的背散射射线束扫描装置主要包括分别设置在射线发生装置8前方的射线屏蔽旋转板1和固定屏蔽板4，其中固定屏蔽板4更靠近射线发生装置8。射线屏蔽旋转板1上设置有多条(图示为2条)偏心旋转等速线窄缝2、3。固定屏蔽板4上设置有纵向窄缝5。
当射线屏蔽旋转板1在扫描过程中相对于固定屏蔽板4旋转时，射线屏蔽旋转板1上的偏心旋转等速线窄缝2、3与固定屏蔽板4上的纵向窄缝5共同形成一个X射线准直孔。如图所示，射线屏蔽旋转板1转到不同角度时X射线准直孔的位置也不同。偏心旋转等速线窄缝2、3设置成，例如在射线屏蔽旋转板1旋转一周(360度)的过程中，偏心旋转等速线窄缝2、3上的任何一点仅能与纵向窄缝5上的一个固定不变的对应点重合。在所示实施例中，偏心旋转等速线窄缝2、3设置成，使其中心线在重合处始终和固定屏蔽板4上的纵向窄缝5保持垂直，从而使形成的X射线准直孔始终保持预定形状例如为近似矩形。
由于射线屏蔽旋转板1具有一定的厚度，而偏心旋转等速线窄缝2、3很窄，因此窄缝2、3需要设计成扭曲的曲面(一般情况下光线不能直接穿过整个窄缝2、3)，以保证X射线准直孔始终对准靶点，并且在不同位置时穿过它的X射线束的截面形状保持相同。
根据本发明的背散射射线束扫描装置还包括电动机9，通过传动皮带6带动射线屏蔽旋转板1匀速转动，使X射线沿准直孔匀速移动。
根据本发明的背散射射线束扫描装置还可以包括控制装置10，通过旋转码盘读出装置11和码盘读出信号线12可以读出射线屏蔽旋转板1的当前状态，从而确定当前X射线准直孔的位置和用于扫描的X射线束的出射方向并控制射线发生装置8及扫描装置。控制装置10还通过电动机驱动线13与电动机9连接，以控制电动机9的转速。由于控制装置10为本领域常用手段，在此为简明起见省略其具体结构。
另外，扫描装置还可以配设机械接口7，其设计有三维调整机构，用以调整靶点偏差，使扫描过程中准直孔始终对准靶点。由于这种三维调整机构也是本领域常用手段，在此为简明起见同样省略其具体结构。
扫描时，射线发生装置8发出的X射线绝大部分被射线屏蔽旋转板1和固定屏蔽板4挡住，少部分从X射线准直孔透过，形成用于扫描的X射线束，它的出射方向随着X射线准直孔的匀速运动而变化，从而能够实现对目标物体的匀速扫描。
根据本发明的扫描装置可以实现对目标物体的匀速扫描，能很方便的实现对目标物体的均匀采样，使获得的背散射图像中没有纵向的压缩变形。
本领域技术人员应当理解，上述说明仅仅起示例和解释作用，并非用以限制本发明。例如，射线屏蔽旋转板1上可以设置任意数量和形状的缝隙，只要其与固定屏蔽板4上的缝隙能够配合形成具有预定形状的扫描准直孔。
Claims (10)
1.一种射线束扫描装置，包括分别位于射线源前方的固定屏蔽板和旋转屏蔽板，其中所述固定屏蔽板相对于射线源是固定的，所述旋转屏蔽板相对于所述固定屏蔽板是可旋转的，其特征在于：
所述固定屏蔽板和所述旋转屏蔽板分别设置有射线通过区域，在所述旋转屏蔽板旋转扫描过程中，所述固定屏蔽板的射线通过区域与所述旋转屏蔽板的射线通过区域连续相交以构成扫描准直孔，所述扫描准直孔始终相对于射线源保持预定形状，以使穿过所述扫描准直孔的射线束的截面形状保持不变。
2.根据权利要求1的射线束扫描装置，其特征在于：
所述固定屏蔽板的射线通过区域为直线缝隙，所述旋转屏蔽板的射线通过区域为曲线缝隙，其中在所述旋转屏蔽板旋转一周的过程中，所述曲线缝隙上的任何一点仅能与所述直线缝隙上的一个固定不变的对应点重合。
3.根据权利要求2的射线束扫描装置，其特征在于：
所述曲线缝隙为两条偏心旋转等速线缝隙，布置成在所述旋转屏蔽板匀速旋转时，能够使所述扫描准直孔沿所述直线缝隙连续匀速移动。
4.根据权利要求1-3之一的射线束扫描装置，其特征在于：
所述固定屏蔽板比所述旋转屏蔽板更靠近射线源。
5.根据权利要求1-3之一的射线束扫描装置，其特征在于：
还包括控制装置和使所述旋转屏蔽板旋转的驱动装置，所述控制装置根据所述扫描准直孔的位置控制射线束的出射方向。
6.一种射线束扫描方法，包括步骤：
提供发射射线束的射线源；
在射线源前方分别设置固定屏蔽板和旋转屏蔽板；以及
分别在所述固定屏蔽板和所述旋转屏蔽板上设置射线通过区域，所述固定屏蔽板的射线通过区域与所述旋转屏蔽板的射线通过区域在所述旋转屏蔽板旋转扫描过程中连续相交以构成扫描准直孔，所述扫描准直孔始终相对于射线源保持预定形状，以使穿过所述扫描准直孔的射线束的截面形状保持不变。
7.根据权利要求6的射线束扫描方法，其特征在于，所述固定屏蔽板的射线通过区域设置为直线缝隙，所述旋转屏蔽板的射线通过区域设置为曲线缝隙，其中使所述曲线缝隙上的任何一点在所述旋转屏蔽板旋转一周的过程中仅能与所述直线缝隙上的一个固定不变的对应点重合。
8.根据权利要求7的射线束扫描方法，其特征在于：
所述曲线缝隙设置为两条偏心旋转等速线缝隙，布置成在所述旋转屏蔽板匀速旋转时，能够使所述扫描准直孔沿所述直线缝隙连续匀速移动。
9.根据权利要求6-8之一的射线束扫描方法，其特征在于：
所述固定屏蔽板设置成比所述旋转屏蔽板更靠近射线源。
10.根据权利要求6-8之一的射线束扫描方法，其特征在于：
提供控制装置和使所述旋转屏蔽板旋转的驱动装置，所述控制装置根据所述扫描准直孔的位置控制射线束的出射方向。
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