CN102707324A

CN102707324A - 一种x射线反散射和透射的组合式安全检测仪

Info

Publication number: CN102707324A
Application number: CN2012101593221A
Authority: CN
Inventors: 貊梁; 貊大卫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2032-05-21
Also published as: CN102707324B

Abstract

一种X射线反散射和透射的组合式安全检测仪，属于社会安全检查及安全防范检测设备和无损检测设备技术领域。本发明的主要特点在旋转圆筒上设有反散射射线狭缝和透射射线束狭缝，两种狭缝分别产生飞点扫描射线束和透射射线束，因此使用同一个X射线源和同一个射线束扫描发生器，就能够同时给出被检测物体两种射线图像信息，综合进行检测判断，提高检出率。本发明具有结构简单、成本低等特点，不仅可用于箱包检测，也可用于人体扫描，亦可用于工业（探伤）、军事等方面的安全检测。

Description

一种X射线反散射和透射的组合式安全检测仪

技术领域

本发明涉及一种X射线扫描安全检测装置，尤其涉及一种反（背）散射和透射的组合式安全检测仪，属于社会安全检查及安全防范检测设备和无损检测设备技术领域。

背景技术

中国专利文献（申请号01120599）公开了“一种γ背散射成像无损检测方法及装置”，该技术采用放射性同位素γ射线源，其特点是射线源整体尺寸小、射线强度受限制，但射线源的焦点偏大。然而准直器及射线的屏蔽可以设计的紧凑，形成飞点的狭缝旋转体也可以很紧凑。但是棒状束(笔形束)的尺寸仍然偏大，从而影响分辨率，一般同位素γ射线源能量较大，要求旋转狭缝体是有一定厚度的重材料制成，这样一来旋转狭缝体的制造、运行会有困难。特别是在要求扫描速度快时（如每分钟几千转），由于旋转狭缝体重量大，其运行会受到一定影响。另外，该技术由于采用的是γ射线，一般辐射能量大，反散射截面小、对人体或被捡物损伤较大。

反（背）散射式射线扫描仪是利用较低能量X射线射在物体上反（背）散射回来的信息进行测量处理，进而揭示出被检测物体表层内物质分布的图像和信息的一种装置，如中国专利技术（ZL03153819.3）公开的一种桶状飞点扫描发生装置，它不仅对金属违禁品敏感而且对非金属的轻物质如火药，液体等违禁品也敏感，所以该装置可为机场、车站、各种公众楼、堂、馆、所的社会安全检测提供服务。

为了充分利用X射线源的特长：射线具有优越的穿透特性、散射特性以及相当宽范围的能谱；利用不同能量的X射线对不同物质的穿透不同，可以用来大体区分不同物质的原子序数，有助于安全检测对违禁品的检查。目前现有技术中提出了组合束扫描发生（器）装置，既可进行反（背）散射检测，发挥飞点扫描反（背）散射的优点，又可形成X射线透射检测，如美国专利6546042,使用单一X射线源，由于结构上的原因，造成透射射线和反散射射线相互干扰较大,影响了分辨率和检出率；改进后的专利技术（CN101501477A）采用双X射线源，虽然解决了两种射线相互干扰的问题，但结构复杂，成本大大增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种X射线反散射和透射的组合式安全检测仪,用于扫描物体的表层及内部的情况，从而进行综合检测判断，提高检出率；同时具有结构简单，成本低。

本发明的技术方案如下：

一种X射线反散射和透射的组合式安全检测仪，该安全检测仪包括一个X射线源、射线束前准直器、扇形射线束准直器、旋转圆筒、反散射射线探测器以及计算机信息处理及显示系统；所述的X射线源、射线束前准直器和扇形射线束准直器设置在旋转圆筒内，并在旋转圆筒上设有反散射射线狭缝；所述的反散射射线探测器和X射线源位于被检测物体的同一侧，其特征在于：在旋转圆筒上还设有透射射线束狭缝，所述的透射射线束狭缝和反散射射线狭缝在旋转圆筒上沿圆周均匀且相间布置，反散射射线狭缝平行于筒体母线方向布置，透射射线束狭缝垂直于筒体母线方向布置；X射线通过两种不同的狭缝分别产生飞点扫描射线束和透射射线束；在被检测物体的另一侧对准透射射线束的方向上装有一个透射射线束探测器；所述的X射线源、射线束前准直器、扇形射线束准直器、透射射线束狭缝和透射射线束探测器的中心线位于扇形射线束的中心平面上；反散射射线狭缝垂直于扇形射线束的中心平面并与该平面相交。

本发明的另一技术特征在于：所述的反散射射线探测器是由两个长方体形状的探测器构成，两个长方体形状的探测器采用上下布置结构，在上下两个探测器中间留有1.5～2.0cm的间隙，在该间隙处设有一个射线狭缝辅助准直器,该射线狭缝辅助准直器的中心位于扇形射线束的中心平面上。

本发明所述的透射射线束狭缝和反散射射线狭缝均采用2～3个。

在所述的每个长方形探测器上均设有一个反散射射线探测器射线屏蔽体。

所述的透射射线束探测器采用一个直线阵列的双能量探测器，在该探测器上设有透射射线探测器屏蔽体和一个光隔离器。

本发明具有以下优点及突出性效果：本发明是在桶状飞点扫描发生装置的基础上，在旋转圆筒上设有反散射射线狭缝和透射射线束狭缝，两种狭缝分别产生飞点扫描射线束和透射射线束，既可进行反（背）散射检测，发挥了飞点扫描反（背）散射的优点，又可形成X射线透射检测，发挥了（双能量）X射线透射扫描的优点，能够同时给出被检测物体两种射线图像信息，从而进行综合检测判断，而且有效克服了采用同一射线源而造成的反散射射线和透射射线之间相互干扰问题，提高了检出率。与现有技术相比，结构简单，成本低，不仅可用于箱包检测，也可用于人体扫描，亦可用于工业（探伤）、军事等方面的安全检测。

附图说明

图1为本发明提供的X射线反散射和透射的组合式安全检测仪实施例的结构原理示意图（轴测图）。

图2为图1的俯视图。

图3为图2的D-D剖面透射射线束传输示意图。

图中：1-X射线源；2-反散射射线狭缝；3-扇形射线束准直器；4-被捡物体；5-反散射射线探测器；6-反散射射线探测器射线屏蔽体；7-计算机信息处理及显示系统；8-透射射线探测器；9-X射线管；10-透射射线探测器屏蔽体；11-透射射线束；12-射线束前准直器；13-透射射线束狭缝；14-光隔离器；15-射线狭缝辅助准直器；16-反散射射线；17-旋转圆筒；18-飞点扫描射线束；19-铅带；20-射线扫描束发生器；21-反散射射线信息采集器；22-透射射线信息采集器；23-扇形射线束；A-圆筒旋转方向；B-X射线源与被捡物体相对运动方向。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的原理结构、工作过程和具体实施作进一步的说明。

图1为提供的X射线反散射和透射的组合式安全检测仪实施例的结构原理示意图，该实施例包括一个X射线源1、设置在X射线源窗口前的射线束前准直器12、布置在射线束前准直器12后面的扇形束准直器3、旋转圆筒17、反散射射线探测器5以及信号采集与图像处理显示系统7；X射线源1、射线束前准直器12和扇形束准直器3设置在旋转圆筒17内；在旋转圆筒上设有反散射射线狭缝2和透射射线束狭缝13；所述的透射射线束狭缝13和反散射射线狭缝2在旋转圆筒的筒壁上均匀且相间布置，反散射射线狭缝2平行于筒体母线方向布置，透射射线狭缝13垂直于筒体母线方向布置。X射线源1、反散射射线探测器5和旋转圆筒位于被检测物体4的同一侧，被检测物的另一侧对准透射射线束的方向上装有一个透射射线束探测器8。X射线源1、射线束前准直器12、扇形射线束准直器3、透射射线束狭缝13和透射射线束探测器8的中心线应位于扇形射线束23的中心平面上；反散射射线狭缝2垂直于扇形射线束的中心平面并与该平面相交。X射线源、射线束前准直器12、扇形束准直器3、旋转圆筒17、反散射射线狭缝2和透射射线束狭缝13组成射线扫描束发生器20。

在旋转圆筒17的上半部分的内部镶嵌一个厚度为5～6毫米的铅带19，起到阻止扇形射线束23向外发射的作用。反散射射线狭缝2和透射射线束狭缝13布置在铅带上，其数量一般为2～3个为宜。

反散射射线探测器5是由两个长方体形状的探测器构成，两个长方体形状的探测器采用上下布置结构，在上下两个探测器中间留有1.5～2.0cm的间隙，在该间隙处设有一个射线狭缝辅助准直器15,该射线狭缝辅助准直器的中心位于扇形射线束的中心平面上。射线狭缝辅助准直器起到进一步准直反散射扫描射线束、减少干扰和提高分辨率的作用。两个长方体形状的探测器为两个大面积的闪烁计数器，分别与两个光电倍增管相连接（分别放置在闪烁计数器两端），其中还包括两个前置放大器及成形电路等。每个长方体形状的探测器上均带有一个反散射射线探测器射线屏蔽体6，此屏蔽体屏蔽杂散的X射线，由1-3毫米的铅板制成。

透射射线束探测器8采用一个直线阵列的双能量探测器，可大体区分被捡物体的原子序数，具有粗略测量不同能量的X射线的能力，用于测量被检物体透射的X射线，可以帮助区分被捡物体是轻或重的物体。在直线阵列的双能量探测器上还设有透射射线探测器屏蔽体10和一个光隔离器14，光隔离器是用来提高图像分辨率，防止相互间的干扰。

本发明的工作原理如下：X射线源1放出射线,被射线前准直器12准直后，经扇形射线束准直器3形成扇形扁平射线束，通过一围绕射线管9的旋转圆筒17上的反散射射线狭缝2形成一笔状的飞点扫描射线束18（图1），经射线狭缝辅助准直器15射在做直线相对运动B（见图1）的被检物体4上，射线沿直线方向射在被检物体上，形成反散射射线16，到达反散射射线探测器5，该探测器记录下被捡物体的那一点的反散射射线的信息，由反散射信息采集系统21采集，然后送入计算机处理及显示系统7进行处理，可得到被检物体的反散射图象。当旋转园桶17旋转至另一透射射线束狭缝13时，使部分扇形射线束穿过，形成一个动态的扇形射线束23（如图2），透射射线束11同样经过射线辅助准直器15的修正后，射向被检物体4，带着透射被捡物体的信息，到达透射束射线探测器8，该透射束射线探测器测量出射线穿透被检物体的信息，由透射射线信息采集系统22采集，送入计算机信息处理及显示系统7进行处理，构成透射图象。当飞点扫描射线束18扫描被捡物体4时，透射射线束11不扫描被捡物体。当透射射线束11扫描被捡物体时，飞点扫描射线束18不扫描被捡物体。两者互不干扰。

透射束射线探测器采用一个直线阵列的双能量探测器，射线射向被捡物体的时间较长，射到透射射线探测器8上的时间也较长，由于每个探测器都得到较长时间的照射，可以得到较大的透射信号，经过计算机信息处理及显示系统便可以得到较精确的移动的被检物体的内部信息，从而得到透射扫描图象。

在反散射测量时，仍有部分射线会穿透被捡物体到达透射束射线探测器8，但该透射束射线探测器不工作，各司其责互不干扰。信息经过采集处理显示出两个图像,一幅是反（背）散射图像，一幅是透射图像，只要调整好圆桶的转速和被捡物的移动速度（如：圆筒转速：被捡物移动速度：）就可以得到质量满意的图像。两幅图像对照检测判断，会更有效地把有意隐藏的违禁品检测出来。

Claims

1.一种X射线反散射和透射的组合式安全检测仪，该安全检测仪包括一个X射线源（1）、射线束前准直器（12）、扇形射线束准直器（3）、旋转圆筒（17）、反散射射线探测器（5）以及计算机信息处理及显示系统（7）；所述的X射线源（1）、射线束前准直器（12）和扇形射线束准直器（3）设置在旋转圆筒内，并在旋转圆筒上设有反散射射线狭缝（2）；所述的反散射射线探测器（5）和X射线源位于被检测物体（4）的同一侧，其特征在于：在旋转圆筒上还设有透射射线束狭缝（13），所述的透射射线束狭缝（13）和反散射射线狭缝（2）在旋转圆筒上沿圆周均匀且相间布置，反散射射线狭缝（2）平行于筒体母线方向布置，透射射线束狭缝（13）垂直于筒体母线方向布置；X射线通过两种不同的狭缝分别产生飞点扫描射线束（18）和透射射线束（11）；在被检测物体（4）的另一侧对准透射射线束的方向上装有一个透射射线束探测器（8）；所述的X射线源（1）、射线束前准直器（12）、扇形射线束准直器（3）、透射射线束狭缝（13）和透射射线束探测器（8）的中心线位于扇形射线束（23）的中心平面上；反散射射线狭缝（2）垂直于扇形射线束的中心平面并与该平面相交。

2.如权利要求1所述的一种X射线反散射和透射的组合式安全检测仪，其特征在于：所述的反散射射线探测器（5）是由两个长方体形状的探测器构成，两个长方体形状的探测器采用上下布置结构，在上下两个探测器中间留有1.5～2.0cm的间隙，在该间隙处设有一个射线狭缝辅助准直器（15）,该射线狭缝辅助准直器的中心位于扇形射线束的中心平面上。

3.如权利要求1或2所述的一种X射线反散射和透射的组合式安全检测仪，其特征在于：所述的透射射线束狭缝（13）和反散射射线狭缝（2）均采用2～3个。

4.如权利要求2所述的一种X射线反散射和透射的组合式安全检测仪，其特征在于：在每个长方形探测器上均设有一个反散射射线探测器射线屏蔽体（6）。

5.如权利要求1所述的一种X射线反散射和透射的组合式安全检测仪，其特征在于：所述的透射射线束探测器（8）采用一个直线阵列的双能量探测器，在该探测器上设有透射射线探测器屏蔽体（10）和一个光隔离器（14）。