CN102680501B - 一种x射线背散射扫描仪准直系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可以得到低剂量、高分辨率的可移动的X射线笔形光束的X射线背散射扫描仪准直系统，包括由准直器包括内准直器、中准直器和外准直器组成的三级准直器，三级准直器都是重金属材料制成，内准直器固定在所述X射线扫描仪的射线源出口，在X射线背散射扫描仪的机架上射线源的一侧垂直安装有一个可以旋转的中空环形圆盘，中准直器固定在圆盘的圆周上，在机架上对应中空环形圆盘的侧面固定安装有外准直器支架，外准直器支架上安装有外准直器，射线源照射出来的扇形光束经内、中、外三级准直系统最后形成一条矩形投射带。
Description
技术领域
本发明涉及一直X射线背散射成像装置，特别涉及一种X射线背散射扫描仪准直系统。
背景技术
背散射成像技术利用背向（后向）散射的X射线或γ射线光子进行成像，射线源发射射线照射物体，当射线光子与物体相互作用时，一部分发生散射，利用放置在同侧的探测器接收背向散射的射线光子即可对物体进行成像。背散射成像系统的射线源与探测器可以放置在物体同侧，系统几何结构布局灵活，受环境因素影响较小，是检测有机材料或者低原子量材料例如炸药、毒品、液体、人体的有效方法。常用的背散射成像技术有：常规成像技术、小孔成像技术、飞点成像技术、龙虾眼成像技术等，其中飞点成像技术具有结构简单、剂量小、成像速度快等特点。飞点成像技术采用单点扫描的方式，利用大探测器接收单点散射射线光子，根据接收到的光子数量或能量沉积对各个点进行成像。它的工作原理如下：射线源发出的锥形X射线经准直后形成一个笔形光束照射在目标物体上，射线发生康普顿散射产生后向散射射线，由探测器对散射射线进行接收和测量。由于笔形光束是从上而下移动的，射线在目标物体竖直方向产生一列扫描轨迹，可以得到此一列的扫描图像，若目标物体或扫描设备横向运动，则可完成平面内的背散射成像。因此，要得到高质量的背散射图像，产生稳定可靠的飞点射线束以及对无用射线的屏蔽是关键。
专利公开号为US 4228357的美国专利：DETECTOR ON WHEEL SYSTEM（FLYING SPOT），最早提出了飞点成像技术。专利公开号为CN 2645079Y的中国专利：一种反散射式X射线扫描仪，则利用一个可以旋转的开有若干个通光口的圆筒产生飞点光斑，实现对人体扫描。专利公开号为CN 2872353Y的中国专利：利用背散射技术进行安全检测的装置，引入皮带轮作为传动设备，降低了设计难度。但是对于上述专利，其射线的准直系统的设计都是一次成型的，因此获得的光斑大小不可调整，不能满足不同应用场合的需要；且准直器出口没有进行处理，所产生的光斑由于射线透射准直器的出口边缘会形成一定范围的半影区，影响成像质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以得到低剂量、高分辨率的可移动的X射线笔形光束的一种X射线背散射扫描仪准直系统。
本发明的技术方案是：一种X射线背散射扫描仪准直系统，包括准直器，所述准直器包括内准直器、中准直器和外准直器三级准直器，所述三级准直器都是重金属材料制成，内准直器固定在所述X射线扫描仪的射线源出口，内准直器在正对射线源一侧的重金属材料上开有一条纵向的矩形内准直器槽；在X射线背散射扫描仪的机架上射线源的一侧垂直安装有一个可以旋转的中空环形圆盘，所述中空环形圆盘的圆周上均匀固定有至少一个中准直器，在中准直器上开有一个楔形的中准直槽，中准直槽开口较大的一端朝向射线源方向，射线源的焦点位于中准直槽中心轴线上；在机架上对应中空环形圆盘的侧面固定安装有外准直器支架，所述外准直器支架中间开有竖直的透光槽，透光槽左、右两侧其中一侧固定或滑动连接一块外准直块，另一侧滑动连接另一块外准直块，两块梯形外准直块相对放置中间形成有一条楔形孔，楔形孔的中心线和中准直槽的中心线在同一条直线上，射线源照射出来的扇形光束经内、中、外三级准直系统最后形成一条矩形投射带。
所述重金属材料为铅，或钨，或铜，或锌，或银及其合金。
所述中空环形圆盘由驱动电机驱动旋转，驱动电机的转轴上连接有一个驱动转盘，中空环形圆盘和驱动转盘固定连接，在转轴中间部分设有转轴支撑架，轴承支撑架与转轴之间设有两个相对放置的圆锥滚子轴承，转轴与轴承之间为无缝连接。
外准直器支架为铜制结构。
所述内准直器为矩形板，或异形板，或折形板；中准直器为矩形体，或多边形体。
所述外准直块和外准直器支架通过一个椭圆形凹槽和螺栓滑动连接固定，外准直块的横截面为梯形。
所述中空环形圆盘上均布有至少一个通光槽，中准直器固定在通光槽上。
本发明的有益效果是：
1.射线经过内中外三级准直器，准直器采用重金属材料，大大减小了光斑半影区，提高飞点光斑光子分布均匀度，可有效提高成像质量；
2.中准直器独立设计可拆卸替换，外准直器可进行宽度调节，可根据扫描对象的不同调节飞点光斑大小，避免装置开孔一次成型扫描对象单一的缺陷；
3.由于射线源焦点位置偏移或者圆盘旋转时不稳定摆动会造成出射光斑形状和面积变化，对成像质量造成影响，本发明的中准直器及外准直器均采用形状为内大外小的楔形通光口，在机械抖动的时候，光斑的形状不会发生变化，可以大大提高对机械抖动的容忍度；
4.本准直系统的外准直器的设计方式保证了光斑出束为准直线路径，充分保证了成像可靠性；
5.本准直系统对射线进行每一级准直时，均将未通过该准直器的无用射线进行完全屏蔽，有效抑制了泄露射线对成像效果的干扰。
附图说明
图1是X射线背散射扫描仪准直系统的立体结构示意图；
图2是本发明的内准直器的主视结构示意图；
图3是图2的左视结构示意图；
图4是本发明的准直器和中空环形圆盘连接剖视结构示意图；
图5是图4的俯视结构示意图；
图6是本发明的外准直器和外准直器支架的连接结构示意图；
图7是本发明的X射线背散射扫描仪准直系统的原理示意图。
图中，标号1为射线源，标号2为射线源屏蔽罩，标号3为中空环形转盘，标号4为中准直器，标号5为驱动转盘，标号6为转轴支撑架，标号7为转轴，标号8为圆锥滚子轴承，标号9为驱动电机，标号10为外准直块，标号11为外准直器支架，标号12为机架，标号13为内准直器槽，标号14为内准直器，标号15为外准直器上的透光槽，标号16为中空圆环转盘上的通光槽，标号17为被测物品，标号18为外准直器。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明的X射线背散射扫描仪准直系统做更加详细的描述。
参见图1-7，一种X射线背散射扫描仪准直系统，包括内准直器14、中准直器4和外准直器18三级准直器，所述三级准直器都是重金属材料（铅，或钨，或铜，或锌，或银及其合金）制成，内准直器14为矩形板，内准直器固定在X射线扫描仪的射线源1出口，内准直器14在正对射线源一侧的重金属材料上开有一条纵向的矩形内准直器槽13；在X射线背散射扫描仪的机架12上射线源的一侧垂直安装有一个可以旋转的中空环形圆盘3，中空环形圆盘上均布有通光槽16，中准直器4固定在通光槽16上，中准直器4为矩形体，在中准直器4上开有一个楔形的中准直槽，中准直槽开口较大的一端朝向射线源方向，射线源1的焦点位于中准直槽中心轴线上；在机架12上对应中空环形圆盘3的侧面固定安装有铜质的外准直器支架11，外准直器支架11中间开有竖直的透光槽15，透光槽左、右两侧其中一侧固定或滑动连接一块外准直块10，另一侧滑动连接另一块外准直块10，两块梯形外准直块相对放置中间形成有一条楔形孔，楔形孔的中心线和中准直槽的中心线在同一条直线上，外准直块10和外准直器18支架通过一个椭圆形凹槽和螺栓滑动连接固定，外准直块10的横截面为梯形；射线源照射出来的扇形光束经内、中、外三级准直系统最后形成一条矩形投射带。
中空环形圆盘由驱动电机9驱动旋转，驱动电机9的转轴7上连接有一个驱动转盘5，中空环形圆盘3和驱动转盘5固定连接，在转轴中间部分设有转轴支撑架6，转轴支撑架与转轴之间设有两个相对放置的圆锥滚子轴承8，转轴与轴承之间为无缝连接。
射线源1开启后，产生锥束射线，经内准直器14准直为竖直方向上的扇形射线，扇形射线投射在中空环形转盘3内侧。驱动电机9带动中空环形转盘3开始旋转，扇形射线通过中空圆环转盘上的通光槽16及中准直器4后，准直成为窄扇束射线，再经过外准直器18的准直，最终形成在竖直方向运动的飞点光斑，投射到被测物体17上。
Claims (7)
1.一种X射线背散射扫描仪准直系统，包括准直器，其特征在于：所述准直器包括内准直器、中准直器和外准直器三级准直器，所述三级准直器都是重金属材料制成，内准直器固定在所述X射线扫描仪的射线源出口，内准直器在正对射线源一侧的重金属材料上开有一条纵向的矩形内准直器槽；在X射线背散射扫描仪的机架上射线源的一侧垂直安装有一个可以旋转的中空环形圆盘，所述中空环形圆盘的圆周上均匀固定有至少一个中准直器，在中准直器上开有一个楔形的中准直槽，中准直槽开口较大的一端朝向射线源方向，射线源的焦点位于中准直槽中心轴线上；在机架上对应中空环形圆盘的侧面固定安装有外准直器支架，所述外准直器支架中间开有竖直的透光槽，透光槽左、右两侧其中一侧固定或滑动连接一块外准直块，另一侧滑动连接另一块外准直块，两块梯形外准直块相对放置中间形成有一条楔形孔，楔形孔的中心线和中准直槽的中心线在同一条直线上，射线源照射出来的扇形光束经内、中、外三级准直系统最后形成一条矩形投射带。
2.根据权利要求1所述的一种X射线背散射扫描仪准直系统，其特征在于：所述重金属材料为铅，或钨，或铜，或锌，或银，或铅钨铜锌银中的一种或几种金属所组成的合金。
3.根据权利要求1所述的一种X射线背散射扫描仪准直系统，其特征在于：所述中空环形圆盘由驱动电机驱动旋转，驱动电机的转轴上连接有一个驱动转盘，中空环形圆盘和驱动转盘固定连接，在转轴中间部分设有转轴支撑架，轴承支撑架与转轴之间设有两个相对放置的圆锥滚子轴承，转轴与轴承之间为无缝连接。
4.根据权利要求1所述的一种X射线背散射扫描仪准直系统，其特征在于：外准直器支架为铜制结构。
5.根据权利要求1所述的一种X射线背散射扫描仪准直系统，其特征在于：所述内准直器为矩形板，或异形板；中准直器为矩形体，或多边形体。
6.根据权利要求1所述的一种X射线背散射扫描仪准直系统，其特征在于：所述外准直块和外准直器支架通过一个椭圆形凹槽和螺栓滑动连接固定，外准直块的横截面为梯形。
7.根据权利要求1所述的一种X射线背散射扫描仪准直系统，其特征在于：所述中空环形圆盘上均布有至少一个通光槽，中准直器固定在通光槽上。
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