CN103424415A - X光定位检测装置及定位检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了X光定位检测装置及定位检测方法，本发明利用X光打在探测器中心位置对应的若干检测点上，并由同一比对片在若干检测点上形成对应的X图像，判断若干检测点处同一比对片所成图像是否位置相同以及图像是否对称来判断若干检测点的光是否在同一平面上，由此完成X光定位检测。利用本发明提供的方案能够在X射线成像系统组装过程中安装X光源时，及时的发现X光源安装所存在的问题，并能够清晰实现X光源安装所存在的问题，便于及时精确的调整，避免后期的整体返工。

Description

X光定位检测装置及定位检测方法

技术领域

本发明涉及X光成像技术，具体X光成像系统中X光定位检测技术。 

背景技术

X射线成像技术不仅在医学领域而且在其它工业领域也得到了广泛的应用，如安检领域、禁毒领域等等。X成像过程是X光束照射在需要成像的物体上，透过的X光或散射的X光被探测器接收，探测器将这些光信号转换成可见的荧光信号，再经放大处理后转成图像信号，输出在显示屏上。 

由于X光为不可见光，光束发射方向或发射成像过程中，不能直观的判断具体的光斑位置，形状等。在光斑发射出去到探测器接收的过程中，如果出现了发光点位置不正，光源安装支架存在加工偏差等情况都可能会导致探测器不能接收到X光信号，或信号较弱等情况因此需要重新查找原因；严重时要拆机或调整光源的位置，大大增加了工作量。 

因此需在光源安装好后，需要及时的对其进行快速检测，判断其出光位置是否在探测器能探测到的范围内，避免因光斑位置不正确引起的图像质量太差，从而保证整机组装过程的顺利进行，减少不必要的返工。 

由此可见如何对X射线成像系统中X光的精确定位是本领域亟需解决问题。 

发明内容

本发明针对现有X射线成像系统在安装X光源时，无法对安装好的X光源进行精确的定位检测的问题，而提供一种X光定位检测装置。该检测装置能够对X光源进行快速精确的检测，判断其出光位置是否在探测器能探测到的范围内。 

作为本发明的第二目的，本发明还提供一种X光定位检测方法，该方法基于上述X光定位检测装置实施，能够实现对X光快速精确的定位检测。 

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案： 

X光定位检测装置，所述检测装置包括： 

支架，所述支架上设置有与X射线成像系统中探测器上若干探测点相对应的检测点； 

若干相同的比对片，所述比对片对应设置在支架上的若干检测点上，并在待检测X光的照射下分别形成对应的X光图像； 

探测成像单元，所述探测成像单元将若干比对片所成的X光图像进行对比显示。 

在检测装置的优选实例中，所述比对片为三个，分别对应探测器中心位置上最高和两侧最低探测点，所述探测成像单元基于空间上三点成面的原理，通过判断三个比对片所形成的图像的相对位置，来判断三个比对片所对应的三个探测点相对于X光源是否在同一平面上，如果在同一平面上说明X光源位置正确不需调整，否则，根据偏移情况调整X光源位置。 

进一步的，所述比对片上刻画有图案，并由X、Y两根坐标轴划分为四个图像区域，每个图像区域内设置有标尺，利用X光照射标尺所形成的不同图案来判断X斑的位置是否偏移。 

再进一步的，所述比对片为厚度1mm的不锈钢片，在钢片上每个区域刻画出特殊的长度标尺，五条长短不同的线条，在L1象限内，沿Y轴方向上，每条刻线的长度随着X值的增加而递减，刻线起点的位置则随着X值的增加而递增；L2象限内的每条刻线的起点位置相同，长度随着X值的增加在Y轴的负方向逐级变短；在L3象限内，每条刻线的起点位置随着X值沿负方向上的增加而不同，刻线的长度也逐级变短；在L4象限内，每条刻线的起点位置相同，但刻线的长度随着X值沿负方向上的增加而逐级变短。 

进一步的，所述探测成像单元由若干影像增强器及显示屏组成，所述若干影像增强器设置在支架上，并与其上的比对片对应配合，若干影像增强器的输出端与显示屏数据相接。 

作为本发明的第二目的，一种X光定位检测方法，所述检测方法利用空间上三点成面的原理，完成X光定位检测。 

在检测方法的优选实例中，所述检测方法具体如下： 

首先，利用X光打在探测器中心位置对应的三个检测点上，并由相同比对片在若干检测点上形成对应的X图像； 

接着，通过判断三个检测点处由相同比对片所成图像是否位置相同以及图像是否对称来判断若干检测点的光是否在同一平面上； 

最后，根据空间上三点成面的原理，判断X光源位置是否需要调整。 

进一步的，所述三个检测点分别为探测器中心位置上最高和两侧最低探测点。 

利用本发明提供的方案能够在X射线成像系统组装过程中安装X光源时，及时的发现X光源安装所存在的问题，并能够清晰实现X光源安装所存在的问题，便于及时精确的调整，避免后期的整体返工。 

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。 

图1为背散透视箱包检查仪沿X光短轴方向示意图； 

图2为背散透视箱包检查仪沿X光长轴方向示意图； 

图3为本实例中X光定位检测装置的结构示意图； 

图4为本实例中X光定位检测装置中支架的结构示意图； 

图5为本实例中比对片的结构示意图； 

图6为本实例中检测到的图像示意图； 

图7为X光比对片沿Y轴偏移示意图； 

图8为X光比对片旋转示意图； 

图9为X光源安置位置有偏差所检测到的图像示意图。 

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。 

本实例利用对背散透视箱包检查仪的定位检测过程来具体说明本发明的方案。 

参见图1和图2，其所示为背散透视箱包检查仪沿X光短轴方向和长轴方 向的示意图。常见的背散透视箱包检查仪主要包括光源1、输送带2、探测器3以及屏蔽室4，具体如何组成检查仪为本领域技术人员熟知技术，此处不加以赘述。 

由图可知，X光源发出的光强分布是呈正态分布的，也就是越靠近中心光点的位置光强越强。因此在箱包5检查仪中，为能形成高对比度，高稳定性的图像，需要保证探测器的三个面，包括顶面和两个侧面所能探测到的光带是光源短轴方向上中心光强最强的一段，也就是要尽量保证X光短轴（X光从发光管出来后是一束圆台形光束，类似于电筒的光，光截面是长方形，两条长边的中心称为光束的长轴，两条短边的中心称为短轴）扇形光面与U形探测器的中心面重合（如图2所示）。 

再者，探测器沿输送带运行方向上的有效的探测面的宽度C只有3mm宽。要保证在短轴方向上具有和长轴方向上有发散角a的一束X光在经过距离L₁(一般来说会超过1米)后，其中心光强度最强的光带能被探测器接收是有一定困难的。比如当光源位置沿皮带运行方向上偏移距离为d时，光源中心点1’到探测中心的距离L₂就会增大为

则源中心点的光强度照射到探测器中心的光辐射通量则变为

这样一来探测器的中心C所探测到的光带就不是最强光带.此外还有许多原因如源发光面旋转，探测器位置偏移等原因，此外还有由于X光对人体会造成病理损害或诱发其它的疾病,因此为防止其泄露需对其进行屏蔽。也就是除保证探测面所需的一段中心光带的光发射出来外，其他光全部屏蔽在整直器内，防止泄露伤人。这样整直器（该整直器是一种辐射衰减物质，用以限制到达探测器组件的X组角分布，它的作用是空间定位，即仅限于某一空间范围的射线进入探测器，而其他部分的射线则被屏蔽而不能进入探测器，准直器的材料要求是对X线吸收大，一般采用铅或其它密度较大的材料）加装的位置也会影响光源光带的发出位置。 

针对上述背散透视箱包检查仪的特点和问题，本实例利用X光定位检测方案，能够在组装过程中及时发现并解决上述问题，防止不必要的返工。 

参见图3，所示为针对图2所示背散透视箱包检查仪的X光定位检测装置的结构示意图。由图可知，整个检测装置100共有三部分组成：支架101、三 片不锈钢比对片102以及由影像增强器103及显示屏（图中未示出）组成的探测成像部分。 

为了判断X光源的短轴方向的中心光带是否与探测器的中心探测面重合，该检测装置100利用三点成面的原理，通过选取X光打在探测器中心位置的三个点作为检测点，再利用X光成像的原理，判断三个检测点处由同一比对片（或比例尺）所成图像是否位置相同、图像是否对称来判断三点处的光是否在同一平面上，也就是判断整直，安装后，X光源的位置是否发生了旋转或偏移。 

参见图4，检测装置100中的支架101整体为“凸”字形，支架在两个不同高度的表面上设了三个检测点，其中凸台表面101a的中心位置和位于凸台两侧表面101b的中心位置为三个检测点，在这三个检测点处分别设置有比对片安置孔101f。 

这三个检测点中最高检测点101c（即位于凸台表面101a的中心位置的检测点）的位置与背散透视箱包检查仪中探测器最高点中心位置一致，用于模拟探测器最高中心点；位于最高检测点101c左右两侧的两个检测点101d、101e的位置分别与背散透视箱包检查仪中探测器两侧面最低探测位置的中心位置一致，用于模拟探测器两侧面最低探测位置的中心点。 

装置中的三片不锈钢比对片102用于在支架的三个检测点形成相应的检测图像。每个不锈钢比对片102上都刻画出特定的图案，并使得比对片经X光照射后，会形成X光影像。对于比对片102上的图案可根据实际需求而定。三个不锈钢比对片102分别固定在支架101上的三个检测点上，由这三个不锈钢比对片102在三个检测点处，在X光的照射下分别形成相应的X光图像。由于这三个不锈钢比对片102结构相同，故在三个检测点形成的图像为同一比对片所成图像。 

参见图5，所示为本实例中不锈钢比对片102的结构示意图。由图可知，整个比对片由X、Y两根坐标轴划分为四个象限：L1、L2、L3、L4；同时在每个象限内刻画由相应的刻线102a由此形成比对片的图案。 

这种比对片主要是利用X光通过金属物体后光的能量会有一定程度的衰减，X光穿透不同密度的物质其能量衰减程度不同，所以荧屏或胶片上接收的X线能量不同，这样在荧屏或胶片上就会形成有明暗对比差异的图像，常以此 来判断X光线所照过的物体或物体的形状。同理也可以利用所成图案的形状来判断X光线的位置，也就是将待测物位置固定，看X光照射后会出现什么样的图案以此来判断X光束的位置。此专利中X光比对片就是这一原理。为了能在X光照射后的影像中易于辨认出X光最终落在哪个区域内的什么位置上，偏差大约有多少，采用厚度是1mm的不锈钢片，在钢片上每个区域刻画出特殊的长度标尺，五条长短不同的线条，可以按所能接受的偏差范围来设定两条刻线之间的长度差，如果偏差求2毫米，两条线的长度差不能超过2mm。为了图形清晰，图上所示的刻线之间的长度差是10mm。为了明确发现最终的光束会落在哪些象限内，便于调整光源的位置方向，特别设计X光比对片的不同象限内的刻线形状不同，但是有规律可寻如，在L1象限内，沿Y轴方向上，每条刻线的长度随着X值的增加而递减，刻线起点的位置则随着X值的增加而递增；L2象限内的每条刻线的起点位置相同，长度随着X值的增加在Y轴的负方向逐级变短；在L3象限内，每条刻线的起点位置随着X值沿负方向上的增加而不同，刻线的长度也逐级变短；在L4象限内，每条刻线的起点位置相同，但刻线的长度随着X值沿负方向上的增加而逐级变短。由此形成的比对片102，在X光的照射下形成的影像就易于辨识。具体图案形状见（X光比对片图） 

同时，每个不锈钢比对片102在X轴两端设置有圆形固定孔102b，用于将不锈钢比对片102固定在支架101上。 

本实例在支架101的三个探测点上分别加装影像增强器103，三个影像增强器103的探测面分别与三个探测点上的X光比对片102（即不锈钢比对片）的上表面接触。 

每个影像增强器103将经过X光比对片102的不可见的X光转换成X光影像转换成缩小的倒立的并增强了的可见光影像，并在显示屏转成正立的图像输出。 

探测成像部分中的显示屏设置在屏蔽房外，由此测试人员可以屏蔽房外边，根据影像增强器所输出的X光比对片的图像的形状来判断X光源是否在设计的理想位置上，保证人员不会受到现场辐射伤害。 

由此形成的检测装置在检测时，通过重点测量三个检测点处的光强度、光 斑位置，利用三点成面的原理来判断X光发射中心面是否与探测器的中心面重合。 

利用上述方案形成的X光定位检测装置进行背散透视箱包检查仪中X光源定位检测的过程如下： 

1.将检验装置的支架平放在X光源支架上，也就是待检验机器的固定支架上，检验装置的支架中心刻度101g（见附图3所示）与探测器的安装孔中心重合。比对片安装在检验装置的支架上时要保比对片的X轴中心与X光束的长轴理论中心重合，通过比对片Y轴方向上的两个圆孔102b固定在检测装置的支架上相应的安置孔101f中。并将三个影像增强器的探测面分别与三个探测点的X光比对片的上表面接触。三台影像增强器将图像输出到屏蔽房外的显示器上。 

2.基于空间上三点成面的原理，比对三台影像增强器输出的影像是否显示的是比对片的同一个相对位置的图案，由此来判断三个比对片所对应的三个探测点现对于X光源是否在同一平面上，即判断由X光源发出经过三个比对片对应检测点处的光是否在同一平面上，如果在同一平面上（即整直后的光束截面与探测器的探测区域平行），则说明X光源位置正确不需调整；否则，根据偏移情况调整X光源位置。 

具体如图6所示，其所示为最理想的情况，X光长轴中心与比对片的中心正好重合，三个探测点的图像呈均匀性对称分布，此时光带正处于探测器可接收的位置。当然在左右两探测点的图像会因光是成一定角度斜射生成，图像会有一定变形，但不会影响对其相对位置的判断。 

3.一旦某一个探测点上成像不是沿X，Y轴向均匀分布的，就会表明X光源安装位置有偏差。 

参见图7，若两侧对比片在显示器出现图7所示方框内的图案时，则表示X光束中心沿Y轴正向偏移。 

参见图8，若两侧对比片在显示器出现图8所示方框内的图案时，则表示光束沿顺时针方向发生偏转。 

如左侧探测点出现如图9所示的图片时，就表明短轴方向光源的位置向L2、L3方向偏移大约10mm，因为每两根刻度尺长度相差10mm。左侧X长 轴边界没有探测到，说明X光沿长轴方向向右偏移，偏移大约5mm因为每个标尺宽度为2.5mm，间距为2.5mm.需要调整光源位置。另外，如果中心探测点上的图像落在L1、L3象限，或L2、L4象限，表明准直的光束截面与探测中心面不平行，需要调整准直方向。 

4.还有其它各种不同情况根据这些图片都可以清晰的判断出当时光带所处的大致位置，给予及时的调整，便于被探测器有效的接收。 

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。 

Claims (8)

1.X光定位检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：

支架，所述支架上设置有与X射线成像系统中探测器上若干探测点相对应的检测点；

若干相同的比对片，所述比对片对应设置在支架上的若干检测点上，并在待检测X光的照射下分别形成对应的X光图像；

探测成像单元，所述探测成像单元获取若干比对片所成的X光图像，并通过判断所有图像位置是否相同，图案是否对称来判断比对片对应检测点是否处于同一平面。

2.根据权利要求1所述的X光定位检测装置，其特征在于，所述比对片为三个，分别对应探测器中心位置上最高和两侧最低探测点；所述探测成像单元基于空间上三点成面的原理，通过判断三个比对片所形成的图像的相对位置，来判断三个比对片所对应的三个探测点相对于X光源是否在同一平面上，如果在同一平面上说明X光源位置正确不需调整，否则，根据偏移情况调整X光源位置。

3.根据权利要求1所述的X光定位检测装置，其特征在于，所述比对片上刻画有图案，并由X、Y两根坐标轴划分为四个图像区域，每个图像区域内设置有标尺。

4.根据权利要求1或3所述的X光定位检测装置，其特征在于，所述比对片为厚度1mm的不锈钢片，在钢片上每个区域刻画出特殊的长度标尺，五条长短不同的线条，在L1象限内，沿Y轴方向上，每条刻线的长度随着X值的增加而递减，刻线起点的位置则随着X值的增加而递增；L2象限内的每条刻线的起点位置相同，长度随着X值的增加在Y轴的负方向逐级变短；在L3象限内，每条刻线的起点位置随着X值沿负方向上的增加而不同，刻线的长度也逐级变短；在L4象限内，每条刻线的起点位置相同，但刻线的长度随着X值沿负方向上的增加而逐级变短。

5.根据权利要求1所述的X光定位检测装置，其特征在于，所述探测成像单元由若干影像增强器及显示屏组成，所述若干影像增强器设置在支架上，并与其上的比对片对应配合，若干影像增强器的输出端与显示屏数据相接。

6.一种X光定位检测方法，其特征在于，所述检测方法利用空间上三点成面的原理，完成X光定位检测。

7.根据权利要求1所述的一种X光定位检测方法，其特征在于，所述检测方法具体如下：

首先，利用X光打在探测器中心位置对应的三个检测点上，并由相同比对片在若干检测点上形成对应的X图像；

接着，通过判断三个检测点处由相同比对片所成图像是否位置相同以及图像是否对称来判断若干检测点的光是否在同一平面上；

最后，根据空间上三点成面的原理，判断X光源位置是否需要调整。

8.根据权利要求7所述的一种X光定位检测方法，其特征在于，所述三个检测点分别为探测器中心位置上最高和两侧最低探测点。

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