CN101706460B - 一种小型背散射x射线检查装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型背散射X射线检查装置，包括：中央控制与处理单元，分别与中央控制与处理单元连接的斩波轮控制器、X射线源控制器、主计算机、射线屏蔽门控制器、系统控制键盘、扫描速度显示器、背散射信号预放器、射线警示装置、安全连锁开关以及温控模块。中央控制与处理单元包括网络模块、数字信号处理电路、系统控制电路、安全连锁逻辑电路、低压电源模块；本发明具有透射能力强、最大检测距离长、扫描速度快、图像清晰度和图像分辨率高、射线泄漏剂量率低等特点。

Description

一种小型背散射X射线检查装置

技术领域

本发明涉及一种小型背散射X射线检查装置，属于X射线安全检查及辐射成像技术领域。

技术背景

X射线背散射技术主要应用在安全检查、隐藏毒品和炸药的探测领域中，X射线背散射技术可以分辨不同种类的物质，尤其是混杂于多类物品中的炸药、毒品或隐藏于伪装夹层，偷空结构空间的各种违禁品，对薄片炸药的探测特别有效。背散射探测器和X射线源在被检物的同一侧，它不要求射线是否能穿透被检物，只要射线能量能够满足一定的强度要求，检查的厚度就可以足够大；背散射技术可以用于人体非接触检查、行李物品的检查和大型集装箱的检查。目前，现有的利用背散射技术进行安全检测的装置大多存在着透射能力弱、最大检测距离小、扫描速度和图像分辨率低等缺点。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述已有技术的不足之处，提供一种小型背散射X射线检查装置

本发明的基本构思是利用飞点扫描原理以及X射线背散射成像技术设计的车载X射线成像系统以得到更清晰的被检物品的图像。飞点扫描成像系统使用的X射线不是一个扇型射束，而是一个笔束状的X射线飞点，采用机械斩波装置将扇型X射线射束斩波成笔束状的X射线飞点，当检查物体时，飞点X射线飞快地从上到下或从下到上，一行一行地扫过被检物，从而得到整个被检物品的清晰的背散射X射线图像。

本发明包括：中央控制与处理单元(CCPU)，分别与中央控制与处理单元连接的斩波轮控制器、X射线源控制器、主计算机、射线屏蔽门控制器、系统控制键盘、扫描速度显示器、背散射信号预放器、射线警示装置、安全连锁开关以及温控模块。中央控制与处理单元包括网络模块、数字信号处理电路、系统控制电路、安全连锁逻辑电路、低压电源模块。与斩波轮控制器连接的斩波轮系统，设置在斩波轮系统上的列、轮同步传感器，与背散射信号预放器连接的背散射信号转接器、背散射探测器、负高压发生器及负高压分配器，与X射线源控制器连接的射线源高压发生器以及射线源冷却器，与X射线源高压产生器和射线源冷却系统连接的X射线管，与安全连锁逻辑电路连接的安全连锁开关、箱体门联锁开关、X射线屏蔽门位置开关，与扫描速度显示器连接的码盘速度传感器，与主计算机连接的有从计算机、显示器、打印机、交换机、辐射探测器，所述列、轮同步传感器与中央控制与处理单元的数字信号处理电路连接；所述数字信号处理电路与背散射信号预放器连接；所述辐射探测器与主计算机串口连接；所述中央控制与处理单元与主计算机通过网口和串口相互连接。发电机和交流配电模块为本装置提供交流供电。

当压下安全连锁开关时，本系统将停止发射X射线和关断所有机械运动部件的供电；箱体门联锁开关的功能是当门打开时系统会发出提示信号并阻止X射线发射；X射线屏蔽门位置开关的功能是当屏蔽门不在正确位置时射线不能发射，预热时屏蔽门要关闭以阻止X射线外射，当扫描被检物时，屏蔽门要打开；X射线辐射剂量检测开关的功能是当泄露剂量超过预定值时关断X射线；X射线源冷却系统的温控和压力传感开关的功能是当冷却液温度过高和流量太低时停止射线发射。

中央控制与处理单元用于对整个系统进行控制，中央控制与处理单元的网络模块与主计算机进行串行通讯，并完成了对图像数据的处理、存储，从计算机完成了图像数据的显示以及用户操作，同时中央控制与处理单元完成对图像信号的数字校正、预处理以及采集。

斩波轮控制器的功能是控制斩波轮的转动与转速，中央控制与处理单元对斩波轮控制器进行并行或串行控制，自动选择所预置的转动速度，设置在斩波轮系统上的列、轮同步传感器用于产生系统的定时信号，此信号是数据处理、采集、存储的基准信号。所述的列、轮同步传感器为光电传感器或激光传感器之一。

中央控制与处理单元内的信号处理电路接收由列、轮同步传感器产生的轮、列同步信号，为背散射信号预放器提供开始转换信号、放电控制信号、数据线选通信号，以及数据串行输出的控制信号。

由于本发明装置的检查速度有4种，相对斩波轮的转速也有4种，因此列、轮同步传感器产生4种不同的列同步和轮同步，中央控制与处理单元内的信号处理电路根据4种不同的列同步和轮同步，产生系统所需要的4种不同周期和脉冲宽度的各种控制信号。

背散射探测器由荧光材料和光电倍增管组成。荧光材料将X射线转换成可见光，光电倍增管将光信号转换成可处理的电信号。

背散射信号转接器的功能是是将背散射探测器输出的电流信号并联在一起，然后传输给背散射信号预放器。

负高压发生器的功能是为背散射探测器的光电倍增管提供-1000V高压。

背散射信号预放器的功能是是将背散射探测器的光电倍增管输出的信号电流变成可处理的电压信号，并将模拟信号转换成数字信号。光电倍增管输出的电流是从nA到最大100μA，信号动态范围可到4个数量级。16BIT的A/D转换器将模拟信号转换成数字信号，通过数据总线，把数据传输给中央控制与处理单元的信号处理电路，背散射信号预放器所需要的A/D转换控制信号、积分器放电信号以及数据总线控制信号来自中央控制与处理单元的信号处理电路。

网络模块将图像信号处理电路送来的图像数据包装为以太网信息帧，通过网络通信协议传输至主计算机上。

低压电模块为中央控制与处理单元以及外部电子部件提供模拟+/-12V，+/-5V，以及数字+12V和+5V供电。

X射线屏蔽门的功能是阻止系统在非检查工作状态或训管状态时的射线外泄。

辐射物质探测器用来探测被检物中隐藏的放射性物质，辐射物质探测器探测到放射性物质，会发出警示信号，产生声、光报警。

安全联锁逻辑电路是通过硬件电路把和X射线发射有关的急停和连锁开关组合，直接接入X射线源系统的安全联锁回路，任一开关断，将立即关断X射线的发射。同时中央控制与处理单元把安全连锁开关、箱体门连锁开关、射线发射、屏蔽门等状态传送给主计算机，并通过系统软件监测并显示开关状态，从而确保只有所有的安全连锁装置正常才允许系统发射X射线。

X射线警示装置用于指示X射线发射和准备状态。

本发明的优点在于：

1.背散射信号直接反映了物质的组成，背散射图像不同于传统的透视X射线图像，显示为负图像，能够突出显示由低原子序数元素组成的物质以及含有丰富H、C、O、N物质，特别是密度大、原子序数低的物质散射射线的能力强，图像就特别亮，容易发现隐藏的毒品和炸药；

2.本装置可以探测出传统X射线透视设备不能探测的片状威胁物，如毒品或炸药。

3.与传统线扫描系统相比，单次检查剂量特别低，只有传统线扫描系统检查剂量的十分之一或更低，所以本发明装置的射线防护较容易，即使大型集装箱检查用飞点扫描设备，也不需要构筑很厚的水泥防护墙；

4.可实时记录、检索，设备至少能存储7000幅被检物图像，

5.图像处理功能强大，可动态连续改变吸收率，使那些不易被X射线穿透的厚密部分如厚金属中的细节较易分辨，在亮度扫描方面使图像数据动态连续递增和递减变化更易分辨细节，可拓宽较集中的数据区域，使图像显示更精细；可按照不同的数据设定不同的颜色，以突出不同被检物体的图像；高通滤波可增强数据之间的差异，使不同物体的边缘更加突出并提供多种滤波效果；

6.本发明具有透射能力强、最大检测距离长、扫描速度快、图像清晰度和图像分辨率高、具有较强的实用价值。

附图说明

图1是本发明所述一种小型背散射X射线检查装置的组成示意图。

具体实施方式

本发明包括：中央控制与处理单元(CCPU)1，分别与中央控制与处理单元1连接的斩波轮控制器28、X射线源控制器22、主计算机9、射线屏蔽门控制器27、系统控制键盘16、扫描速度显示器13、背散射信号预放器31、射线警示装置17、安全连锁开关19以及温控模块15。中央控制与处理单元1包括网络模块2、数字信号处理电路3、系统控制电路4、安全连锁逻辑电路5、低压电源模块6。与斩波轮控制器28连接的斩波轮系统29，设置在斩波轮系统29上的列、轮同步传感器30，与背散射信号预放器31连接的背散射信号转接器32、背散射探测器33、负高压发生器35及负高压分配器34，与X射线源控制器22连接的射线源高压发生器23以及射线源冷却器24，与X射线源高压发生器23和射线源冷却器24连接的X射线管25，与安全连锁逻辑电路5连接的安全连锁开关19、箱体门联锁开关18、X射线屏蔽门位置开关26，与扫描速度显示器13连接的码盘速度传感器14，与主计算机9连接的有从计算机7、显示器10、打印机11、交换机8、辐射探测器12。

发电机21和交流配电模块20为中央控制与处理单元1、斩波轮控制器28、X射线源高压发生器23、射线源冷却器24、X射线控制器、温控模块15提供220V交流供电。

所述列、轮同步传感器30与中央控制与处理单元1的数字信号处理电路3连接；所述数字信号处理电路3与背散射信号预放器31连接；所述辐射探测器12与主计算机9串口连接；所述中央控制与处理单元1与主计算机9通过网口和串口相互连接。

本发明不限于上述实施例，对于本领域技术人员来说，对本发明的上述实施例所做出的任何改进变更都不会超出以举例的方式示出的本发明的实施例和所附权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种小型背散射X射线检查装置，其特征在于，包括：中央控制与处理单元，分别与中央控制与处理单元连接的斩波轮控制器、X射线源控制器、主计算机、射线屏蔽门控制器、系统控制键盘、扫描速度显示器、背散射信号预放器、射线警示装置、安全连锁开关以及温控模块，中央控制与处理单元包括网络模块、数字信号处理电路、系统控制电路、安全连锁逻辑电路、低压电源模块，与斩波轮控制器连接的斩波轮系统，设置在斩波轮系统上的列、轮同步传感器，与背散射信号预放器连接的背散射信号转接器、背散射探测器、负高压发生器及负高压分配器，与X射线源控制器连接的X射线源高压产生器以及射线源冷却系统，与X射线源高压产生器和射线源冷却系统连接的X射线管，与安全连锁逻辑电路连接的安全连锁开关、箱体门联锁开关、X射线屏蔽门位置开关，与扫描速度显示器连接的码盘速度传感器，与主计算机连接的有从计算机、显示器、打印机、交换机、辐射探测器，所述列、轮同步传感器与中央控制与处理单元的数字信号处理电路连接；所述数字信号处理电路与背散射信号预放器连接；所述辐射探测器与主计算机串口连接；所述中央控制与处理单元与主计算机通过网口和串口相互连接。

2.如权利要求1所述的一种小型背散射X射线检查装置，其特征在于：所述的列、轮同步传感器为光电传感器。

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