CN105510363B - 双能探测器装置、系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及双能探测装置、系统及方法，属于辐射检查领域。该装置包括：靠近射线源一侧的第一像素探测器阵列，用于探测相对低能的射线源光子；远离射线源一侧的第二像素探测器阵列，用于探测相对高能的射线源光子；其中第一像素探测器阵列包括多排第一像素探测器，其包括第一灵敏介质、第一光敏器件、用于射线源入射的第一入射面及与第一光敏器件耦合的第一窗口，第一入射面朝向射线源；第二像素探测器阵列包括单排第二像素探测器，其包括第二灵敏介质、第二光敏器件、第二入射面及与第二光敏器件耦合的第二窗口；每个第二像素探测器与其相应的多个第一像素探测器的像素面积相同。本公开能够同时兼顾物质有效原子序数的识别、提升空间分辨能力和增强对射线的有效探测。

Description

双能探测器装置、系统及方法
技术领域
本发明涉及辐射检查技术，具体而言，涉及双能探测器装置、系统及方法。
背景技术
在兆伏级的X射线检查系统中，提升物质有效原子的分辨能力和空间分辨能力是两个重要的发展方向。
因此，需要一种新的双能探测器装置、系统及方法。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本申请公开一种双能探测装置、系统及方法，能够提升物质识别的能力并提高空间分辨指标。
本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
根据本公开的一个方面，提供一种双能探测装置，包括：靠近射线源一侧的第一像素探测器阵列，用于探测相对低能的射线源光子；远离所述射线源一侧的第二像素探测器阵列，用于探测经过所述第一像素探测器阵列后的相对高能的所述射线源光子。其中所述第一像素探测器阵列包括多排第一像素探测器，所述第一像素探测器包括第一灵敏介质、第一光敏器件、用于所述射线源入射的第一入射面及与所述第一光敏器件耦合的第一窗口，所述第一入射面朝向所述射线源；所述第二像素探测器阵列包括单排第二像素探测器，所述第二像素探测器包括第二灵敏介质、第二光敏器件、用于所述射线源入射的第二入射面及与所述第二光敏器件耦合的第二窗口；每个第二像素探测器与其相应的多个第一像素探测器的像素面积相同。
根据本公开的一实施方式，其中所述第一灵敏介质为第一闪烁体，每个第一像素探测器包括长方形的所述第一闪烁体及包覆所述第一闪烁体的第一反射层，所述第一反射层暴露所述第一窗口，每个第一像素探测器的与所述第一窗口相对的一侧为所述第一入射面。
根据本公开的一实施方式，其中所述第二灵敏介质为第二闪烁体，每个第二像素探测器包括长方形的所述第二闪烁体及包覆所述第二闪烁体的第二反射层，所述第二反射层暴露所述第二窗口。
根据本公开的一实施方式，其中所述第一像素探测器还包括第一数据采集板。
根据本公开的一实施方式，其中所述第二像素探测器还包括第二数据采集板。
根据本公开的一实施方式，其中所述射线源包括X射线源和同位素源。
根据本公开的一实施方式，其中所述第一像素探测器的质量厚度根据所述射线源类型、第一灵敏介质类型和像素大小中的任意一种或几种的组合确定。
根据本公开的一实施方式，其中所述第二像素探测器的质量厚度选择使得所述第二像素探测器阵列能够探测到所述相对高能的所述射线源光子，且所述第二像素探测器的质量厚度大于所述第一像素探测器的质量厚度。
根据本公开的另一个方面，提供一种用于双能探测的系统，包括：位于被检物体一侧的射线源；位于所述被检物体另一侧的双能探测装置。其中所述双能探测装置包括：靠近所述射线源一侧的第一像素探测器阵列，用于探测相对低能的射线源光子；远离所述射线源一侧的第二像素探测器阵列，用于探测经过所述第一像素探测器阵列后的相对高能的所述射线源光子。其中所述第一像素探测器阵列包括多排第一像素探测器，所述第一像素探测器包括第一灵敏介质、第一光敏器件、用于所述射线源入射的第一入射面及与所述第一光敏器件耦合的第一窗口，所述第一入射面朝向所述射线源；所述第二像素探测器阵列包括单排第二像素探测器，所述第二像素探测器包括第二灵敏介质、第二光敏器件、用于所述射线源入射的第二入射面及与所述第二光敏器件耦合的第二窗口；每个第二像素探测器与其相应的多个第一像素探测器的像素面积相同。
根据本公开的一实施方式，其中所述第一像素探测器还包括第一数据采集板。
根据本公开的一实施方式，其中所述第二像素探测器还包括第二数据采集板。
根据本公开的一实施方式，还包括处理装置，所述处理装置分别与所述第一数据采集板和所述第二数据采集板连接，读取所述第一像素探测器阵列和所述第二像素探测器阵列的输出信号，并根据所述输出信号获得所述被检物质的有效原子序数信息。
根据本公开的一实施方式，其中所述射线源包括X射线源和同位素源。
根据本公开的再一个方面，提供一种用于双能探测的方法，包括：在靠近射线源一侧设置第一像素探测器阵列，用于探测相对低能的射线源光子，其中所述第一像素探测器阵列包括多排第一像素探测器，所述第一像素探测器包括第一闪烁体、第一光敏器件、用于所述射线源入射的第一入射面及与所述第一光敏器件耦合的第一窗口，所述第一入射面朝向所述射线源；在远离所述射线源一侧设置第二像素探测器阵列，用于探测经过所述第一像素探测器阵列后的相对高能的所述射线源光子，其中所述第二像素探测器阵列包括单排第二像素探测器，所述第二像素探测器包括第二闪烁体、第二光敏器件、用于所述射线源入射的第二入射面及与所述第二光敏器件耦合的第二窗口，每个第二像素探测器与其相应的多个第一像素探测器的像素面积相同；用所述射线源从所述第一入射面照射所述第一像素探测器阵列。
根据本公开的一实施方式，还包括：读取所述第一像素探测器阵列和所述第二像素探测器阵列的输出信号；根据所述输出信号获得所述被检物质的有效原子序数信息。
根据本公开的双能探测装置、系统及方法，能够提升物质识别能力和提高空间分辨指标。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本公开的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1示意性示出根据本公开示例实施方式的双能探测装置的结构图；
图2示意性示出根据本公开示例实施方式的多排第一像素探测器阵列的结构图；
图3示意性示出根据本公开示例实施方式的单排第二像素探测器阵列的结构图；
图4示意性示出根据本公开示例实施方式的用于双能探测的系统的结构图；
图5示意性示出根据本公开示例实施方式的双能探测的方法的流程图。
具体实施例
现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作以避免模糊本公开的各方面。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个软件硬化的模块中实现这些功能实体或功能实体的一部分，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
图1示意性示出根据本公开示例实施方式的双能探测装置的结构图。
如图1所示，该装置110包括：靠近射线源一侧的第一像素探测器阵列120，用于探测相对低能的射线源光子；远离所述射线源一侧的第二像素探测器阵列170，用于探测经过所述第一像素探测器阵列120后的相对高能的所述射线源光子。其中所述第一像素探测器阵列120包括多排第一像素探测器，所述第一像素探测器包括第一灵敏介质、第一光敏器件150、用于所述射线源入射的第一入射面130及与所述第一光敏器件150耦合的第一窗口140，所述第一入射面130朝向所述射线源；所述第二像素探测器阵列170包括单排第二像素探测器，所述第二像素探测器包括第二灵敏介质、第二光敏器件1100、用于所述射线源入射的第二入射面190及与所述第二光敏器件1100耦合的第二窗口180；每个第二像素探测器与其相应的多个第一像素探测器的像素面积相同。
根据示例实施例，所述第一像素探测器为小像素探测器或者低能探测器，所述第二像素探测器为大像素探测器或者高能探测器，其中，这里的“大像素”和“小像素”、“高能”和“低能”均是相对而言的，例如，小像素可以根据所述第一像素探测器的横向尺寸(即垂直射线入射方向的尺寸)和次级电子射程相比较，当两者基本相当时，则认为所述第一探测器为所述小像素探测器。小像素还可以根据所述第一像素探测器的横向尺寸与所述第一灵敏介质(例如闪烁体)的长度相比进行判定，当所述第一像素探测器的横向尺寸小于所述第一灵敏介质一个量级时，例如所述第一灵敏介质的长度为30mm时，所述第一像素探测器的横向尺寸小于3mm时，则认为所述第一探测器为所述小像素探测器。同理，所述大像素也可以分别依据所述第二像素探测器的横向尺寸和所述次级电子射程相比较或者和所述第二灵敏介质的长度相比进行判定，例如，当所述第二像素探测器的横向尺寸与所述第二灵敏介质的长度是一个量级或者是其长度的20％以上，则认为所述第二探测器为所述大像素探测器。当然，具体可以根据应用场合进行选择，本发明在此不作限定。
根据示例实施例，可以根据具体的系统设置，例如将探测低于2兆伏的X射线光子为主的像素探测器称为低能探测器，探测高于2兆伏为主的像素探测器称为高能探测器。当然，具体可以根据应用场合进行选择，本发明在此不作限定。
图1为本公开的双能探测装置的沿X射线入射方向的剖面图，低能小像素探测器阵列位于靠近X射线源的一侧，X射线垂直于灵敏面(即所述第一入射面)入射到该探测装置中，每一个低能小像素探测器通道的正对着所述第一入射面的所述第一窗口上有所述第一光敏器件，所述第一光敏器件输出的信号传送到所述第一数据采集板上；高能大像素探测器阵列位于低能小像素探测器阵列的后方，其在一个面上耦合的有第二光敏器件，所述第二光敏器件输出信号发送至第二数据采集板上；在图示中，一个高能大像素探测器与前方的2×4个低能小像素探测器对应，且像素面积相同。
根据示例实施例，其中所述第一灵敏介质为第一闪烁体，每个第一像素探测器包括长方形的所述第一闪烁体及包覆所述第一闪烁体的第一反射层，所述第一反射层暴露所述第一窗口，每个第一像素探测器的与所述第一窗口相对的一侧为所述第一入射面。
根据示例实施例，其中所述第二灵敏介质为第二闪烁体，每个第二像素探测器包括长方形的所述第二闪烁体及包覆所述第二闪烁体的第二反射层，所述第二反射层暴露所述第二窗口。每个第二像素探测器的与所述第二窗口相对的一侧为所述第二入射面。
在目前的辐射检查领域，辐射检查系统的核心组成部分是其探测器阵列，直接决定着整个系统的性能指标。一般一个辐射检查系统需要几百到几万个探测单元(在辐射成像中，则表现为像素)，每个探测单元的灵敏面的尺寸从1mm到几十mm不等。目前闪烁探测器是辐射成像的主流探测器，闪烁探测器中包括多个闪烁体单元(即所述第一闪烁体和所述第二闪烁体))。为方便生产，通常将多个闪烁体单元固定组成一排或几排进行生产和安装。此类闪烁探测器主要由外围是反射层的闪烁体(即所述灵敏介质)和光敏器件组成。
目前在兆伏级的X射线检查系统中，主要采用的是双能X射线束的方法来实现物质有效原子序数信息的测量，即通过交替产生两组不同能量组成的X射线束来实现，但是，这种方法一方面两个X射线束之间会有时差，即对应着被检物体存在着位置偏差，限制了物质识别的精度；另一方面，在实际的产品中，一般采用双能电子加速器作为X射线源，该方法对其输出能量和射线强度的稳定性有较高的要求，技术复杂性较大。
对于提升兆伏级的X射线检查系统中的空间分辨指标，主要的方法是采用像素较小的探测器。但是，小像素探测器在兆伏级系统中有局限性，为了保证检查速度，对于小像素探测器，一般采用多排的小像素探测器阵列结构。这种多排小像素探测器阵列结构要求闪烁探测器的光敏器件安放在闪烁体背对着射线束辐射的一面。然而，为了能够保证足够的探测效率，闪烁体沿着射线束入射的方向的尺寸(即所述第一像素探测器的质量厚度)就要比较大，闪烁光需要经过多次反射才能被收集，从而导致闪烁光的收集效率降低，从而影响输出信号的幅度和信噪比，最终将影响穿透力指标。同时，也会导致探测器间的串扰增加，影响空间分辨指标。并且，小像素探测器质量厚度的增加对加工工艺要求较高，即在实现中存在困难。这里的“质量厚度”是指沿厚度方向物品平均密度与厚度的乘积(单位一般为g/cm2)
根据示例实施例，其中所述第一像素探测器还包括第一数据采集板160。
根据示例实施例，其中所述第二像素探测器还包括第二数据采集板1110。
根据示例实施例，其中所述射线源包括X射线源和同位素源。
根据示例实施例，其中所述第一像素探测器的质量厚度根据所述射线源类型、第一灵敏介质类型和像素大小中的任意一种或几种的组合确定。
根据示例实施例，其中所述第二像素探测器的质量厚度选择使得所述第二像素探测器阵列能够探测到所述相对高能的所述射线源光子，且所述第二像素探测器的质量厚度大于所述第一像素探测器的质量厚度。
根据示例实施例，所述双能探测器装置同时也可以应用于双能X射线束的系统中，高、低能两组探测器和高、低能X射线束产生更高的可用于解析被检物质有效原子序数的信息，有提升其物质识别能力的效果。
其中，前置的小像素探测器可以有很好的空间分辨能力。当被检物质较厚时，这时在实际作业中关注的焦点将是穿透力，前置的低能小像素探测器和后置的高能大像素探测器的信号合并，能够提升穿透力指标。
根据示例实施例，所述小像素探测器的像素大小、质量厚度(即沿射线入射方向的尺寸)和材料等参数，以及后置的所述大像素探测器的参数可以根据实际系统计算和实验确定出最佳方案。如果质量厚度太小，难以保证探测足够的相对低能X射线光子；如果质量厚度太大，则会导致探测到较多的能量较高的X射线光子，影响后置的所述大像素探测器输出信号。例如，所述小像素探测器的质量厚度可以选择为4mm，所述大像素探测器的质量厚度可以选择为30mm，但本发明不以此为限。
本公开的双能探测装置包括靠近射线源的低能多排小像素探测器和远离射线源的单排大像素高能探测器，可以用于兆伏级的X射线检查系统中，能够同时提升物质识别和空间分辨指标，提供双能物质识别的功能和更高的空间分辨率、更高的探测效率和更高的灵敏度。
图2示意性示出根据本公开示例实施方式的多排第一像素探测器阵列的结构图。
如图2所示，该图是多排第一像素探测器(例如小像素探测器)阵列210垂直于X射线入射方向的剖面图，多个低能小像素探测器组成4×16第一像素探测器阵列，每个第一像素探测器都是由闪烁体组成的探测器第一灵敏介质220和外包的第一反射层230构成。具体的小像素探测器二维排列数目可以根据应用场合进行选择，并不限于图2中所示。
图3示意性示出根据本公开示例实施方式的单排第二像素探测器阵列的结构图。
如图3所示，该图是单排的第二像素探测器(例如大像素探测器)阵列310垂直于X射线入射方向的剖面图，8个通道的高能大像素探测器组成的高能第二像素探测器阵列；这些高能大像素探测器也是由闪烁体组成的探测器第二灵敏介质320和外包的第二反射层330构成。
电子加速器(可以为单能、双能或者多能电子加速器)产生的轫致辐射X射线能谱是一个连续能谱，X射线光子的能量从0到电子束的能量都有分布，大致上来讲，X射线光子能量越高，其半值层越小，即穿透力越强。被检物质根据其有效原子序数不同，吸收的不同能量的X射线光子比例也不同。小像素探测器由于质量厚度受限，适用于前置而探测到相对低能的X射线光子，后置的高能探测器可以探测更多的相对高能的X射线光子，解析这两种探测器的输出信号，可以得到被检物质的有效原子序数信息。这样，对高能和低能的能量响应差异固化在本公开的装置中，工作更加稳定；且高能信号和低能信号的产生来自于同一时刻的X射线束，不存在时间和位置偏差。
图4示意性示出根据本公开示例实施方式的用于双能探测的系统的结构图。
如图4所示，该系统包括：位于被检物体一侧的射线源410；位于所述被检物体420另一侧的双能探测装置430。
其中所述双能探测装置430包括：靠近所述射线源410一侧的第一像素探测器阵列，用于探测相对低能的射线源光子；远离所述射线源410一侧的第二像素探测器阵列，用于探测经过所述第一像素探测器阵列后的相对高能的所述射线源光子。
其中所述第一像素探测器阵列包括多排第一像素探测器，所述第一像素探测器包括第一灵敏介质、第一光敏器件、用于所述射线源410入射的第一入射面及与所述第一光敏器件耦合的第一窗口，所述第一入射面朝向所述射线源410；所述第二像素探测器阵列包括单排第二像素探测器，所述第二像素探测器包括第二灵敏介质、第二光敏器件、用于所述射线源入射的第二入射面及与所述第二光敏器件耦合的第二窗口；每个第二像素探测器与其相应的多个第一像素探测器的像素面积相同。
根据示例实施例，多排小尺寸的所述小像素探测器的质量厚度根据具体的系统，如主要是采用的电子加速器的类型、其灵敏介质类型和像素大小等因素，确定最佳的物质识别效果来进行确定。该多排小尺寸的所述小像素探测器用来探测相对能量较低的X射线光子。
根据示例实施例，所述双能探测装置430组成的探测器模块弧形阵列和射线源(例如X射线源)分列在被检物体420的两侧。每一个探测器的灵敏面都正朝向X射线源410。
该模块在采用单能电子加速器的辐射检查系统中即可实现物质有效序数识别；并且在采用双能或者多能的X射线的辐射检查系统中可以提升物质识别能力。
通过小像素探测器和大像素探测器的组合，兼顾了空间分辨和穿透力指标。
根据示例实施例，后置的所述大像素探测器的质量厚度足够可以保证探测到大部分经过所述小像素探测器阵列后的X射线光子，这些X射线光子的具有相对高的能量。且一个大像素探测器的像素大小和其正前方的对应的多个小像素探测器的总像素大小相同。
根据示例实施例，其中所述第一像素探测器还包括第一数据采集板。
根据示例实施例其中所述第二像素探测器还包括第二数据采集板。
根据示例实施例，还包括处理装置，所述处理装置分别与所述第一数据采集板和所述第二数据采集板连接，读取所述第一像素探测器阵列和所述第二像素探测器阵列的输出信号，并根据所述输出信号获得所述被检物质的有效原子序数信息。
根据示例实施例，其中所述射线源包括X射线源和同位素源。
根据示例实施例，还包括数据读取电路和相关机械件等辅助部件。
本公开的系统同时兼顾提升物质识别、空间分辨和穿透力性能指标。通过解析位置对应的前置低能小像素探测器阵列和后置的高能大像素探测器输出信号，获取被检物质的有效原子序数信息。同时，前置的小像素探测器有很好的空间分辨功能，与后置的大像素探测器结合在一起，有助于提升穿透力。
图5示意性示出根据本公开示例实施方式的双能探测的方法的流程图。
如图5所示，在步骤S510，在靠近射线源一侧设置第一像素探测器阵列，用于探测相对低能的射线源光子，其中所述第一像素探测器阵列包括多排第一像素探测器，所述第一像素探测器包括第一闪烁体、第一光敏器件、用于所述射线源入射的第一入射面及与所述第一光敏器件耦合的第一窗口，所述第一入射面朝向所述射线源。
在步骤S520，在远离所述射线源一侧设置第二像素探测器阵列，用于探测经过所述第一像素探测器阵列后的相对高能的所述射线源光子，其中所述第二像素探测器阵列包括单排第二像素探测器，所述第二像素探测器包括第二闪烁体、第二光敏器件、用于所述射线源入射的第二入射面及与所述第二光敏器件耦合的第二窗口，每个第二像素探测器与其相应的多个第一像素探测器的像素面积相同。
在步骤S530，用所述射线源从所述第一入射面照射所述第一像素探测器阵列。
根据示例实施例，还包括：读取所述第一像素探测器阵列和所述第二像素探测器阵列的输出信号；根据所述输出信号获得所述被检物质的有效原子序数信息。
本实施方式中的其它内容参考上述其它实施方式中的内容，在此不再赘述。
图5示出根据本公开示例实施方式的双能探测的方法的流程图。该方法可例如利用如图1、2、3或4所示的双能探测装置和系统实现，但本公开不限于此。需要注意的是，图5仅是根据本公开示例实施方式的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，图5所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块/进程/线程中同步或异步执行的。
通过以上的实施例的描述，本领域的技术人员易于理解，本公开实施例的方法和相应模块可以通过软件或部分软件硬化的方式来实现。因此，本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施例的方法。
本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本公开所必须的，因此不能用于限制本公开的保护范围。
本领域技术人员可以理解上述各模块可以按照实施例的描述分布于装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应该理解，本公开不限于所公开的实施例，相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (14)

1.一种双能探测装置，其特征在于，包括：
靠近射线源一侧的第一像素探测器阵列，用于探测相对低能的射线源光子；
远离所述射线源一侧的第二像素探测器阵列，用于探测经过所述第一像素探测器阵列后的相对高能的所述射线源光子；其中
所述第一像素探测器阵列包括多排第一像素探测器，每排中的第一像素探测器数量相同且相应位置的第一像素探测器之间是对齐的，所述第一像素探测器包括第一灵敏介质、第一光敏器件、用于所述射线源入射的第一入射面及与所述第一光敏器件耦合的第一窗口，所述第一入射面朝向所述射线源；
所述第二像素探测器阵列包括单排第二像素探测器，所述第二像素探测器包括第二灵敏介质、第二光敏器件、用于所述射线源入射的第二入射面及与所述第二光敏器件耦合的第二窗口；
每个第二像素探测器与其相应的多个第一像素探测器的像素面积相同；
其中所述第一灵敏介质为第一闪烁体，每个第一像素探测器包括长方形的所述第一闪烁体及包覆所述第一闪烁体的第一反射层，所述第一反射层暴露所述第一窗口，每个第一像素探测器的与所述第一窗口相对的一侧为所述第一入射面；
其中所述第一像素探测器阵列和所述第二像素探测器阵列用于探测兆伏级的射线源光子，且所述第一像素探测器的横向尺寸和次级电子射程相当。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述第二灵敏介质为第二闪烁体，每个第二像素探测器包括长方形的所述第二闪烁体及包覆所述第二闪烁体的第二反射层，所述第二反射层暴露所述第二窗口。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述第一像素探测器还包括第一数据采集板。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述第二像素探测器还包括第二数据采集板。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述射线源包括X射线源和同位素源。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述第一像素探测器的质量厚度根据所述射线源类型、第一灵敏介质类型和像素大小中的任意一种或几种的组合确定。
7.如权利要求6所述的装置，其中所述第二像素探测器的质量厚度选择使得所述第二像素探测器阵列能够有效探测到所述相对高能的所述射线源光子，且所述第二像素探测器的质量厚度大于所述第一像素探测器的质量厚度。
8.一种用于双能探测的系统，其特征在于，包括：
位于被检物体一侧的射线源；
位于所述被检物体另一侧的双能探测装置；其中
所述双能探测装置包括：
靠近所述射线源一侧的第一像素探测器阵列，用于探测相对低能的射线源光子；
远离所述射线源一侧的第二像素探测器阵列，用于探测经过所述第一像素探测器阵列后的相对高能的所述射线源光子；其中
所述第一像素探测器阵列包括多排第一像素探测器，每排中的第一像素探测器数量相同且相应位置的第一像素探测器之间是对齐的，所述第一像素探测器包括第一灵敏介质、第一光敏器件、用于所述射线源入射的第一入射面及与所述第一光敏器件耦合的第一窗口，所述第一入射面朝向所述射线源；
所述第二像素探测器阵列包括单排第二像素探测器，所述第二像素探测器包括第二灵敏介质、第二光敏器件、用于所述射线源入射的第二入射面及与所述第二光敏器件耦合的第二窗口；
每个第二像素探测器与其相应的多个第一像素探测器的像素面积相同；
其中所述第一灵敏介质为第一闪烁体，每个第一像素探测器包括长方形的所述第一闪烁体及包覆所述第一闪烁体的第一反射层，所述第一反射层暴露所述第一窗口，每个第一像素探测器的与所述第一窗口相对的一侧为所述第一入射面；
其中所述第一像素探测器阵列和所述第二像素探测器阵列用于探测兆伏级的射线源光子，且所述第一像素探测器的横向尺寸和次级电子射程相当。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述第一像素探测器还包括第一数据采集板。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述第二像素探测器还包括第二数据采集板。
11.如权利要求9所述的系统，还包括处理装置，所述处理装置分别与所述第一数据采集板和第二数据采集板连接，读取所述第一像素探测器阵列和所述第二像素探测器阵列的输出信号，并根据所述输出信号获得被检物质的有效原子序数信息。
12.如权利要求8所述的系统，其中所述射线源包括X射线源和同位素源。
13.一种用于双能探测的方法，其特征在于，包括：
在靠近射线源一侧设置第一像素探测器阵列，用于探测相对低能的射线源光子，其中所述第一像素探测器阵列包括多排第一像素探测器，每排中的第一像素探测器数量相同且相应位置的第一像素探测器之间是对齐的，所述第一像素探测器包括第一闪烁体、第一光敏器件、用于所述射线源入射的第一入射面及与所述第一光敏器件耦合的第一窗口，所述第一入射面朝向所述射线源；
在远离所述射线源一侧设置第二像素探测器阵列，用于探测经过所述第一像素探测器阵列后的相对高能的所述射线源光子，其中所述第二像素探测器阵列包括单排第二像素探测器，所述第二像素探测器包括第二闪烁体、第二光敏器件、用于所述射线源入射的第二入射面及与所述第二光敏器件耦合的第二窗口，每个第二像素探测器与其相应的多个第一像素探测器的像素面积相同；
用所述射线源从所述第一入射面照射所述第一像素探测器阵列；
其中，每个第一像素探测器包括长方形的所述第一闪烁体及包覆所述第一闪烁体的第一反射层，所述第一反射层暴露所述第一窗口，每个第一像素探测器的与所述第一窗口相对的一侧为所述第一入射面；
其中所述第一像素探测器阵列和所述第二像素探测器阵列用于探测兆伏级的射线源光子，且所述第一像素探测器的横向尺寸和次级电子射程相当。
14.如权利要求13所述的方法，还包括：
读取所述第一像素探测器阵列和所述第二像素探测器阵列的输出信号；
根据所述输出信号获得被检物质的有效原子序数信息。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10433811B2 (en) * 2016-12-23 2019-10-08 General Electric Company Self-calibrating CT detectors, systems and methods for self-calibration
CN106483153A (zh) * 2016-12-23 2017-03-08 同方威视技术股份有限公司 双能探测器及辐射检查系统
CN108267776A (zh) * 2018-02-02 2018-07-10 奕瑞新材料科技（太仓）有限公司 提高中低能射线探测能力的多层探测器结构及方法
CN108387949B (zh) * 2018-02-08 2020-05-08 上海奕瑞光电子科技股份有限公司 柔性双能探测器模块及基于其的探测器及探测设备
CN108333620B (zh) * 2018-02-26 2023-08-15 张岚 探测装置及中低能射线源的定位方法
CN113031044B (zh) * 2019-12-25 2024-01-19 同方威视技术股份有限公司 用于辐射检查的探测器及探测装置
CN112730479B (zh) * 2020-12-24 2023-04-11 北京航星机器制造有限公司 一种双能ct探测器、ct检测系统及检测方法
CN112748133B (zh) * 2020-12-24 2023-06-16 北京航星机器制造有限公司 一种高能稀疏的ct探测器、ct检测系统及检测方法
CN112713160B (zh) * 2020-12-25 2023-08-11 上海奕瑞光电子科技股份有限公司 X射线平板探测器及其光敏单元阵列
CN112858167B (zh) * 2021-01-07 2024-01-02 上海奕瑞光电子科技股份有限公司 多排双能线阵探测器扫描方法、系统、介质及装置
CN116755132A (zh) * 2023-06-26 2023-09-15 中广核工程有限公司 一种双能x射线探测器结构及探测方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101937094A (zh) * 2009-06-30 2011-01-05 同方威视技术股份有限公司 双能x射线阵列探测器

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4963746A (en) * 1986-11-25 1990-10-16 Picker International, Inc. Split energy level radiation detection
US8050735B2 (en) * 2005-09-08 2011-11-01 Carestream Health, Inc. Apparatus and method for multi-modal imaging
US7696481B2 (en) * 2005-11-22 2010-04-13 General Electric Company Multi-layered detector system for high resolution computed tomography
JP2010190830A (ja) * 2009-02-20 2010-09-02 Hamamatsu Photonics Kk 放射線検出装置
JP2010276409A (ja) 2009-05-27 2010-12-09 Ishida Co Ltd Ｘ線検査装置
WO2012066469A1 (en) * 2010-11-18 2012-05-24 Koninklijke Philips Electronics N.V. Pet-ct system with single detector
WO2013054300A2 (en) 2011-10-12 2013-04-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. Modelling of tof-doi detector arrays
DE102011089595A1 (de) 2011-12-22 2013-06-27 Siemens Aktiengesellschaft Röntgendetektor und Verfahren zur Erzeugung eines Gesamtröntgenbildes
CN202948145U (zh) * 2012-09-26 2013-05-22 同方威视技术股份有限公司 Ct系统和用于ct系统的探测装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101937094A (zh) * 2009-06-30 2011-01-05 同方威视技术股份有限公司 双能x射线阵列探测器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"基于PIN型光电二极管的γ射线探测系统研究";刘抗振;《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》;20060815(第8期);第41页第2-3段

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