CN106896121A - 检测系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及检测系统和方法。检测系统包括：分布式射线源，该分布式射线源上具有多个射线源焦点，每个射线源焦点辐射射线以照射受检物，并且这多个射线源焦点被分成一定数量的群组；前准直器，每个射线源焦点的射线经由前准直器限制而射向XRD检测设备；XRD检测设备，该XRD检测设备包括多个XRD探测器，这多个XRD探测器被分组成与射线源焦点的群组数相同数量的群组并且同一群组的XRD探测器以被其他群组的XRD探测器间隔开的方式排布，并且其中，每个射线源焦点的射线仅由具有与该射线源焦点具有相同群组编号的XRD探测器接收。

Description

检测系统和方法
技术领域
本发明涉及成像技术领域，尤其涉及检测系统和方法。
背景技术
在现有辐射成像技术中，X射线透射成像和X射线衍射成像是两种常用的无损检测手段。这两种X射线成像技术可以单独使用，也可以相互配合以提高检测的准确率。
关于这两种手段的配合使用，在US7924978B2和US7869566B2提出了先执行X射线断层成像技术(Computed Tomography：CT)检测，然后再执行X射线衍射成像技术(X-ray Diffraction：XRD)检测的两级检测系统。然而，这种两级检测系统实际上由两套独立的系统组成，每套系统使用独立的射线源，因此系统体积庞大、射线源利用率低。此外，这种两级检测系统需要在两套系统之间精确控制可疑区域的位置，因而检测效率较低。
另外，在US7787591B2中提出了一种XRD检测系统，该系统可同时进行多角度的透射成像。虽然该系统中利用了一套射线源，但是该系统实际上为准3D层析检测系统，射线源分布角度有限，难以达到CT成像的质量效果。
另外，在US2010/0188632A1中提出了一种XRD检测系统。在该系统中，前准直器将用于XRD检测的射线分开在多个平面上；后准直器具有相互平行的多层叶片式的细缝(类似索拉狭缝)，接收来自不同深度的散射中心的散射线；并且后准直器以及探测器被相互错开布置，以减少串扰的影响。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种检测系统，该系统包括：分布式射线源，该分布式射线源上具有多个射线源焦点，每个射线源焦点辐射射线以照射受检物，并且这多个射线源焦点被分成一定数量的群组；前准直器，每个射线源焦点的射线经由前准直器限制而射向XRD检测设备；XRD检测设备，该XRD检测设备包括多个XRD探测器，这多个XRD探测器被分组成与射线源焦点的群组数相同数量的群组，并且相同群组的XRD探测器以被其他群组的XRD探测器间隔开的方式布置，并且其中，每个射线源焦点的射线仅由具有相同群组编号的XRD探测器接收。
根据本发明的一方面，提供了一种检测方法，该方法包括：通过分布式射线源照射受检物，其中，分布式射线源上具有多个射线源焦点，并且这多个射线源焦点被分成一定数量的群组；将XRD检测设备的多个XRD探测器分组成与射线源焦点的群组数相同数量的群组，并且相同群组的XRD探测器以被其他群组的XRD探测器间隔开的方式布置；在每个射线源焦点辐射射线时，通过前准直器进行控制以使得每个射线源焦点辐射射线仅由所述多个XRD探测器中与该射线源焦点的群组编号相同群组编号的XRD探测器接收。
根据本发明的检测系统和方法，XRD检测和CT检测两部分共用一套分布式射线源，同时执行XRD检测和CT检测。此外，根据本发明的检测系统和方法，能够有效减少串扰和角度偏差。
附图说明
通过参考附图会更加清楚地理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1是示出了本发明一个实施例的检测系统的系统框图；
图2是示出了本发明一个实施例的XRD检测设备的框图；
图3是示出了本发明一个实施例的检测系统的应用示意图；
图4是示出了本发明一个实施例的检测系统的纵剖面图；
图5是示出了本发明一个实施例的成像原理的示意图；
图6是示出了本发明一个实施例的射线源焦点和XRD成像设备的分组配置的示意图；
图7是示出了本发明一个实施例的射线源焦点和XRD成像设备的分组配置的示意图；
图8是示出了本发明一个实施例的射线源焦点和XRD成像设备的分组配置的示意图；
图9是示出了本发明一个实施例的XRD散射探测器经由后准直器对射线进行测量的原理的示意图；
图10是示出了本发明一个实施例的检测设备避免串扰的原理的示意图；
图11是示出了本发明一个实施例的多层叶片式细缝后准直器带来角度偏差的原理的示意图；
图12是示出了本发明一个实施例的检测系统避免角度偏差的原理的示意图；以及
图13是示出了本发明一个实施例的检测系统执行XRD检测的状态示意图。
图14是示了根据本发明一个实施例的检测方法的流程图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例的详细描述涵盖了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更清楚的理解。本发明绝不限于下面所提出的任何具体配置和方法步骤，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了相关元素、部件和方法步骤的任何修改、替换和改进。
下面结合图1-14来说明根据本发明实施例的检测系统和方法。
图1是示出了本发明一个实施例的检测系统100的系统框图。如图1所示，根据本发明实施例的检测系统100可以包括：分布式射线源101，该分布式射线源101照射受检物；前准直器102，将分布式射线源的射线分成两部分，其中一部分用于XRD检测，另一部分用于CT检测；XRD检测设备103，该XRD检测设备103执行XRD检测以获取XRD图像；CT检测设备104，该CT检测设备104执行CT检测以获取CT图像，其中，XRD检测和CT检测同时进行。
在一个实施例中，前准直器可以为带有双开口的前准直器，以将分布式射线源的射线分成两部分，一部分射线用于CT检测，另一部分用于XRD检测。然而，应注意，前准直器对分布式射线源的射线的分割并不一定是物理上将分布式射线源的射线分为两部分，也可以采用其他形式。例如，可以通过前准直器形成一个锥角较大的射线束，使得一部分射线用于CT检测，另一部分用于XRD检测。
根据本发明实施例的检测系统100，XRD检测设备103和CT检测设备104共用一套分布式射线源101，同时执行XRD检测和CT检测。XRD检测的XRD图像和CT检测的CT图像被用于物质识别。
图2是示出了本发明一个实施例的XRD检测设备103的框图。如图2所示，XRD检测设备103包括：至少一个XRD探测器106，该至少一个XRD探测器106接收前准直器分割出的用于XRD检测的射线以执行XRD检测来获取XRD图像。至少一个XRD探测器106可以包括至少一个XRD散射探测器107，该至少一个XRD散射探测器107接收用于XRD检测的射线经由受检物散射的散射射线以执行XRD检测以获取XRD散射数据。在一个实施例中，XRD散射探测器107可以为像素级能谱探测器，例如线阵列探测器。
应理解，XRD散射探测器107并非接收所有散射方向的散射射线，而是仅接收某一散射方向(即某一散射角)的散射射线。为此，在XRD散射探测器107的前端还布置有后准直器105。后准直器105从用于XRD检测的射线经受检物的散射射线中选择具有某一散射方向的射线以进入XRD散射探测器107。
在一个实施例中，至少一个XRD探测器106还可以包括：至少一个XRD透射探测器108，该至少一个XRD透射探测器108接收用于XRD检测的射线穿过受检物的透射射线来执行XRD检测以获取XRD透射数据。该XRD透射数据能够校正XRD散射探测器107的测量结果，得到更丰富和准确的受检物的信息。
图3是示出了本发明一个实施例的检测系统100的应用示意图。如图3所示，受检物109随着传送带以一定速度V朝Z方向通过传送通道110。应理解，为了便于以后描述，图3中给出了XYZ的坐标系，其中Z方向即传送带传送的方向，Y方向即与传送带的平面垂直的方向，X方向为与ZY构成的平面垂直的方向。
如图3所示，检测系统100包括分布式射线源101，分布式射线源101照射受检物109。在图3中，分布式射线源101被示出为两个，但是应理解检测系统100可以包括更多或更少分布式射线源101。分布式射线源101可以被布置在传送通道框架111内侧的至少一部分上。如图3所示，所示出的两个分布式射线源101中的一个位于传送通道框架111内侧的顶部边缘，另一个位于传送通道111内侧的侧壁边缘，然而应理解，分布式射线源101的安置位置并不限于此，例如分布式射线源101可以被布置在传送通道框架111的顶部、底部、侧壁中的至少一者内侧的任何位置。分布式射线源101可以是L型、U型、圆形等任意合适的形状。
分布式射线源101上可以具有多个射线源焦点，这些射线源焦点可以独立点亮来辐射射线。应理解，这些射线源焦点点亮的形式(例如，点亮顺序和组合形式)可由分布式射线源控制设备或控制程序控制。此外，在有多个分布式射线源101的情况中，这些分布式射线源101各自具有的射线源焦点的数量可以彼此相同，也可以彼此不同。
应理解，当检测系统100包括多个分布式射线源101时，该系统100系统包括与每个分布式射线源101相对应的前准直器102、XRD检测设备103和CT检测设备104。每个分布式射线源101相应的前准直器102被布置在该分布式射线源101和受检物109之间，并且XRD检测设备103和CT检测设备104被布置为使得受检物109介于前准直器102与相应XRD检测设备103和CT检测设备104之间，也就是说，XRD检测设备103和CT检测设备104被布置在受检物102的与前准直器102相对的一侧。例如，参考图3，对于位于传送通道框架111的内侧顶部边缘的分布式射线源101，前准直器102可以被布置在该分布式射线源101与受检物109之间，XRD探测设备103和CT检测设备104可以被布置在传送带下方，以使得受检物103介于前准直器102和相应XRD检测设备103和CT检测设备104之间。
在一个实施例中，每个分布式射线源上的射线源焦点发射多个笔束射线，这些笔束射线呈扇形分布(从探测器方面来说，即为“倒扇束”)。
图4是示出了本发明一个实施例的检测系统100的纵剖面图。图4中也示出了XYZ坐标系，此坐标系与图3中的XYZ坐标系相同，由于图4是纵剖面图，因此X方向垂直纸面向里。
如图4所示，受检物109随着传送带112朝Z方向行进，并且受到分布式射线源101的照射。如图4所示，由分布式射线源101上的每个射线源焦点发出的射线被分成两部分，一部分对着XRD检测设备103照射以用于XRD检测，另一部分对着CT检测设备104照射以用于CT检测。如前所述，射线的分割实际上由被布置于分布式射线源101和受检物109之间的前准直器102完成(前准直器102在图4中未示出)。由前准直器102分割的两部分射线的照射平面之间可以存在一定偏角以使得XRD检测和CT检测互不干扰，从而XRD检测和CT检测能够同时独立地进行。
如图4所示，在XRD检测部分，XRD检测设备103包括：至少一个XRD散射探测器107，该至少一个XRD散射探测器107接收用于XRD检测的射线经由受检物109散射的散射射线以执行XRD检测以获取XRD散射数据。如前所述，应理解，XRD散射探测器107并非接收所有散射方向的散射射线，而是仅接收某一散射方向(即某一散射角)的散射射线。在图4中，XRD散射探测器107仅接收受检物109上各点散射角(即射到受检物109上各点的入射射线与经各点散射的散射射线之间的夹角)为θ的散射射线。为此，在XRD散射探测器107的前端还布置有后准直器105。后准直器105从用于XRD检测的射线经受检物109上各点散射的散射射线中选择具有散射角为θ的散射射线以进入XRD散射探测器107。
XRD检测设备103还包括：至少一个XRD透射探测器108，该至少一个XRD透射探测器108接收用于XRD检测的射线穿过受检物的透射射线来执行XRD检测以获取XRD透射数据。该XRD透射数据能够校正XRD散射探测器107的测量结果，得到更丰富和准确的受检物109的信息。应理解，透射射线的方向即为射到受检物109上的入射射线的方向。
另外，如图4所示，XRD透射探测器108可以与分布式射线源101共平面(即图中的XY平面)布置。XRD散射探测器107可以与相应的XRD透射探测器108具有相同X、Y坐标但在Z方向错开一定距离(依赖于散射角θ)布置，也就是说，XRD散射探测器107可以被布置在与XY平面相平行但在Z方向距XY平面一定距离的平面。
图5是示出了本发明一个实施例的成像原理的示意图。在图5中，标号113指代检测区域。如图5所示，分布式射线源101辐射的射线经前准直器102限制而被分成两部分，一部分对着XRD检测设备103照射以用于XRD检测，另一部分对着CT检测设备104照射以用于CT检测。经由前准直器102分割的两部分射线的照射平面之间可以存在一定的偏角以使得XRD检测和CT检测之间不会发生干扰，从而XRD检测和CT检测能够同时独立地进行。
与图4所示一致地，在XRD检测部分，XRD检测设备103包括：至少一个XRD散射探测器107，该至少一个XRD散射探测器107接收用于XRD检测的射线经由受检物散射的散射射线以执行XRD检测以获取XRD散射数据。如前所述，应理解，XRD散射探测器107并非接收所有散射方向的散射射线，而是仅接收某一散射方向(即某一散射角)的散射射线。在图5中，XRD散射探测器107仅接收受检物上各点散射角(即射到受检物上各点的入射射线114与经各点散射的散射射线115之间的夹角)相同的散射射线。为此，在XRD散射探测器107的前端还布置有后准直器105。后准直器105从用于XRD检测的射线经受检物上各点散射的散射射线中选择具有固定散射角为θ的散射射线以进入XRD散射探测器107。同样，XRD检测设备103还包括：至少一个XRD透射探测器108，该至少一个XRD透射探测器108接收用于XRD检测的射线穿过受检物的透射射线来执行XRD检测以获取XRD透射数据。该XRD透射数据能够校正XRD散射探测器107的测量结果，得到更丰富和准确的受检物的信息。应理解，透射射线的方向即为入射射线114的方向。
如上，根据本发明实施例的检测系统100，在分布式射线源焦点点亮时，能够同时获取XRD检测信息和CT检测信息，因此本系统100融合了CT检测系统和XRD检测系统，将传统的多级检测有机结合在一起，并且CT检测系统和XRD检测系统实质上共用一套分布式射线源，从而能够同时获取CT图像和XRD图像。由此，与多级检测系统相比，能够减小系统规模，提高检测效率。此外，与多级检测系统相比，还能够提高系统的稳定性，提高多模态成像中数据匹配的准确性，以及减少系统误报和漏报率。
另一方面，在根据本发明实施例的检测系统100中，由于散射射线汇聚方式较为复杂，如果要求受检物上所有点(散射中心)的散射线的散射角都相等，后准直器的设计与加工难度较大。虽然，后准直器也可以采用设计和加工较为简单的多层叶片式细缝后准直器，但是不可避免存在串扰的问题，即来自相邻位置的散射中心的散射线将进入同一XRD检测器设备中。如背景技术中所述，在US2010/0188632A1中，通过利用前准直器将用于XRD检测的射线分开在多个平面上并且相互错开地布置后准直器以及探测器来减少串扰的影响，但是这种设计增加了后准直器的用量、前准直器的复杂度以及系统体积。此外，在倒扇束模式下，采用多层叶片式细缝后准直器将导致不同位置的实际散射角度产生偏差，降低系统的角度分辨率。
在一个实施例中，分布式射线源上的射线源焦点和XRD检测设备分别被分组成一定数量的群组，并且每个射线源焦点发出的射线只射入具有相同群组编号的XRD检测设备，以此来减小射线之间的串扰。
图7是示出了本发明一个实施例的射线源焦点和XRD检测设备的分组配置的示意图。应注意，在图7中仅示出了XRD检测平面，其中标号114表示XRD检测区域。图7中示出了XYZ坐标系，此坐标系与图3中的XYZ坐标系相同，但需注意XRD检测平面在XY平面。
如图7所示，分布式射线源101上具有多个射线源焦点，这多个射线源焦点被分成一定数量的群组。在本示例中，分布式射线源101上具有的多个射线源焦点被分成三组，例如以S-①、S-②、S-③所示。此外，每个射线源焦点经由前准直器102限制而在XRD检测平面内发射出复数条笔束射线115，这些笔束射线成扇形分布。每条笔束射线115将射向对应的XRD探测器。在图7中，示出了四条笔束射线，但应理解，实际上有若干条笔束射线。
此外，如图7所示，成扇形分布的笔束射线经由后准直器105射入XRD探测器106。应注意，实际上，后准直器仅布置在XRD散射探测器的上方，以使得各散射中心发出的散射线中仅有一定散射角的散射线进入到XRD散射探测器中，如前所述。XRD探测器106也被分成了不同的群组，但群组数需与分布式射线源101上的射线源焦点的群组数相同。例如，在分布式射线源101上的射线源焦点被分成三组的情形下，XRD探测器也被分成三种，例如以T-①、T-②、T-③所示。
处于相同群组的XRD探测器106以被其他群组的XRD探测器间隔开的方式布置。具体地，如图7所示，群组T-①中XRD探测器以被群组T-②、T-③中的XRD探测器间隔开的方式布置，即这些XRD探测器106按照群组T-①中XRD探测器、群组T-②中的XRD探测器、群组T-③中的XRD探测器顺序循环方式布置。
分布式射线源101上的每个射线源焦点所发出的射线仅被射入与该射线源焦点具有相同群组编号的XRD探测器。例如，如图7所示，群组编号为S-①的射线源焦点所发出的笔束射线仅被射入群组编号T-①的XRD探测器。另外，如图8和图9所示，群组编号为S-②的射线源焦点所发出的笔束射线仅被射入群组编号T-②的XRD探测器，群组编号为S-③的射线源焦点所发出的笔束射线仅被射入群组编号T-③的XRD探测器。
根据本发明实施例的检测设备，分布式射线源101根据CT检测的需要，使得射线源焦点按照一定的顺序依次点亮而发射X射线，在XRD检测平面内，射线源焦点所发射的射线经前准直器102的限制而发射出复数条笔束射线(如图中实线所示)，这些笔束射线呈扇形分布，覆盖大部分XRD检测区域，并对准不同位置的具有相同群组编号的XRD测器照射。实际上，当某一个射线源焦点发射射线的时候，相同群组编号的XRD探测器开始计数，其他群组编号的XRD探测器沉默，因此来自该射线源焦点的射线仅被射入具有相同群组编号的XRD探测器。对于每一个XRD探测器而言，可以接收来自至少一个被点亮的相同群组编号的射线源焦点的射线，因此，从XRD探测器的角度，这些射线形成“倒扇束”(如图中虚线所示)。
如前所述，XRD探测器106包括XRD散射探测器107和XRD透射探测器108。XRD透射探测器108可以与分布式射线源101共平面(即图中的XY平面)布置，XRD散射探测器107可以与相应的XRD透射探测器108具有相同X、Y坐标但在Z方向错开一定距离(依赖于散射角θ)布置。当某一个射线源焦点发射射线的时候，相同群组编号的XRD探测器中的透射探测器测量入射射线115的XRD透射数据，对应位置的散射探测器的不同探测器单元测量该入射射线在不同Y轴深度处的散射中心的XRD散射数据。
图9是从不同角度示出了本发明另一个实施例的XRD散射探测器经由后准直器对射线进行测量的原理的示意图。如图9所示，对于一个XRD探测器(可以包括XRD透射探测器以及对应的XRD散射探测器)，不同时刻射入的入射线成“倒扇束”模式(如图9右边所示)，来自一条入射线上不同Y轴深度处的同散射角的散射线顺着后准直器的多层叶片式细缝进入到XRD散射探测器的不同的探测器单元内(如图9左边所示)。在此，后准直器的多层叶片式细缝允许进入的散射线组成一系列的平行平面，同入射线相交(如图9右边所示)。
根据本发明实施例的检测设备，由于分布式射线源101上的射线源焦点以及XRD探测器106的分组编号并且绑定运行以及XRD探测器106的不同群组的XRD探测器的间隔布置，来自某射线源焦点的射线仅被射入具有相同群组编号的XRD探测器，从而避免发生散射射线的串扰。
图10是示出了本发明一个实施例的检测设备避免串扰的原理的示意图。如图10所示，分布式射线源101上的群组编号为S-①的射线源焦点发出的射线经由前准直器102限制而射向群组编号为T-①的XRD探测器，图中所示的复数条射线包含入射线115-1和入射线115-2，并且这些射线呈扇形分布。
如前所示，每个XRD探测器106包含XRD透射探测器108和XRD散射探测器107，XRD透射探测器108可以位于XY平面，而XRD散射探测器107与相应的透射探测器108的X、Y坐标相同但在Z方向错开一定距离。在图10中，XRD透射探测器108位于A点，相应的XRD散射探测器107位于C点，并且位于C点的XRD散射探测器107接收入射线115-1上D点的散射射线；并且另一XRD透射探测器108位于B点并且与其相应XRD散射探测器107接收入射线115-2上O点的散射射线。然而，由于后准直器105的叶片式细缝设计，相邻入射线115-2上O点的散射射线也可能进入位于C点的XRD散射探测器中，从而造成串扰。
具体地，从图10所示的几何关系推出，散射线OC的散射角为∠BOC：
∠BOC＝cos-1(cos∠AOC·cos∠AOB) (0.1)
因而∠BOC＞∠AOB。XRD测量的是光子与物质的相干散射，其中的关键关系为：
q＝Esin(θ/2)/(hc) (0.2)
q为散射因子，其中，E表示散射光子的能量、θ表示散射角、h和c分别表示普朗克常量和光速。不同物质按照q分布的XRD谱具有特异性，当q增大到一定程度后，物质相干散射的干涉效应(衍射)逐渐减弱。如果散射角较大，则物质具有显著衍射信息的谱区段将被压缩到较小的能量区间。当散射角大到一定程度，有效的XRD谱就处于感兴趣的能量区间之外而可以忽略。所以，通常减弱串扰的办法就是增大串扰信号的散射角度∠BOC，最简单的办法就是增加探测器沿X方向的距离PD。
PD的增大会减弱串扰，但是对于射线源焦点和探测器没有分组并且A、B两处探测器没有被间隔布置的系统而言可能也会带来一些问题。例如，如果PD增加的过大将导致探测器的数量大量减少，那么在XRD检测平面内，同一个射线源焦点发射的射线将大量减小，用于XRD检测的射线强度降低、覆盖范围变小且不均匀。另一方面，缩小PD而使相邻的探测器在Z方向上错开(如US2010/0188632A1中通过前准直器将用于XRD检测的射线分开在多个平面上并且后准直器以及探测器被相互错开布置)虽可一定程度上避免串扰然而这样的设计无疑需要附加后准直器，同时前准直器的设计也会变得更加的复杂，系统体积也会变大。
根据本发明实施例的检测系统将分布式射线源上的射线源焦点以及探测器分成了相同数量的群组，不同群组的探测器以被其他群组的探测器间隔开的方式排布，并且射线源焦点以及探测器通过群组编号绑定运行，即由射线焦点发出的射线仅被射入具有相同群组编号的探测器，如图6、7、8所示，这样，在同为编号T-①的探测器之间，还存在编号为T-②、T-③的探测器，相邻的探测器之间的距离保持一定，从而相同群组编号的探测器之间的距离将成倍增加，使得串扰射线的散射角足够大。这样的设计相当于增大了PD而保证了足够的探测器数量和检测平面内的射线强度以及均匀性，同时后准直器的设计保持不变，无需增加，因而也不会增大系统的复杂度和体积。
应理解，在上述的说明中，分布式射线源上的射线源焦点以及XRD探测器被分成了三组，但是应理解，可以分成更多或更少的群组。此外，在上述的说明书，相同群组的XRD探测器以被所有其他群组的XRD探测器间隔开的方式布置，但是应理解，相同群组的XRD探测器也可以被其中一部分其他群组的XRDD探测器间隔开的方式布置，例如，以群组T-①中XRD探测器、群组T-②中的XRD探测器、群组T-①中的XRD探测器、群组T-②中的XRD探测器、群组T-③中的XRD探测器、群组T-①中的XRD探测器...的方式布置。应理解，这仅是示例，的XRD探测器的排布方式并不限于此示例。当然群组数越多，相同群组编号的探测器之间的距离可以越大，越能够避免串扰。
图11是示出了本发明一个实施例的多层叶片式细缝后准直器带来角度偏差的原理的示意图。如图11所示，处于位置A的散射探测器107测量来自直线CD与各条入射线(如EB、DB)交点(如E、D，即散射中心)的散射线。假设∠ACB＝θ为系统设定的散射角，而实际上，散射线AD的散射角∠ADB为：
∠ADB＝tan-1(cos(∠CBD)tanθ) (0.3)
因此∠ADB＜θ。假设系统设定的散射角θ＝3°，偏角∠CBD＝30°，那么∠ADB≈2.60°。若∠CBD＝20°，则∠ADB≈2.82°。可见，由于入射线DB与CD不垂直，产生的偏角∠CBD造成实际散射角的偏差，不同位置偏角大小不一，造成各处的实际散射角不相等，尤其是位于检测区域两边靠近边缘的位置。减小偏角∠CBD可以有效的减小实际散射角与设计散射角之间的偏差，提高系统的角度分辨率。
图12是示出了本发明一个实施例的检测系统避免角度偏差的原理的示意图。如图12所示，后准直器105采用三段式，即分为了三部分105-1、105-2和105-3，采用了折线形多层叶片式细缝设计，靠两头的部分105-1和105-3分别与中间部分105-2的延伸线之间存在一定的折角，该折角例如可以在5°到40°的范围内，优选在10°到20°的范围内。部分105-1的叶片允许进入的散射线形成若干个平行的平面，其中一个与检测平面相交于直线ED。假设，BF与ED垂直，∠AFB＝θ。如上所述，最大的偏角(偏角∠EBF与偏角∠DBF)相比之前的偏角∠CBD显著减小了(缩小了一倍以上)。根据式(1.3)，系统实际散射角与系统设定的散射角的最大偏差显著减小，有效的提高了系统的角度分辨率，而系统其他结构的设计均无需调整。
图13是示出了本发明一个实施例的检测系统执行XRD检测的状态示意图。图13包含了前准直器位置与设计、检测区间的位置以及后准直器、XRD探测器的布置。如图13所示，分布式射线源101上的射线源焦点与XRD探测器均分组编号。射线源焦点按照CT成像的需要，按照一定的顺序依次发射X射线，当某编号的射线源焦点发射射线的时候，同编号的探测器测量数据，其他编号的探测器沉默。各个焦点发射的射线在前准直器102的限定下形成对准同编号探测器中的透射探测器的若干条笔束射线。各个焦点发射的射线同时画在XRD检测区域平面上时，射线的分布如图13所示。在距离射线源较近的位置，入射线存在若干的凝聚点，在相应Y轴高度处设置前准直器102。由于凝聚点出现的高度受系统的几何关系、探测器以及射线源焦点的群组的数量等影响，前准直器102可以包含至少一个前准直器，这至少一个前准直器被布置在射线源焦点发射的射线的凝聚点处，使得在每个射线源焦点辐射射线时，通过前准直器进行控制以使得每个射线源焦点辐射射线仅由所述多个XRD探测器中与该射线源焦点的群组编号相同群组编号的XRD探测器接收。例如，如图13所示，这里示出前准直器102包含两个前准直器102-1和102-2。具体地，第一准直器102-1被布置在射线源焦点发射的射线的凝聚点处，第二准直器102-2被布置在经由所述第一准直器的射线的凝聚点处。
前准直器102由X射线的强吸收物质制作而成，并在射线凝聚点处开有小孔。后准直器105为折线形多层叶片式细缝设计。细缝的条数等于或者大于Y轴方向检测区域被细分的像素个数。透射探测器与散射探测器在后准直器的下方。散射探测器与对应的透射探测器同X、Y坐标，但沿着Z方向错开一定的距离。
由于该XRD测量与CT测量共用一套分布式射线源，CT成像需要的射线源焦点个数较多。因此通常情况下，射线源焦点个数显著大于XRD探测器模块的个数，相邻焦点之间的距离WSC小于相邻探测器之间的距离WD，因此检测区域内，上半部分的射线相对密集。从图13所示图像上可见，整个检测平面内射线强度相对均匀，调节合适的WSC和WD，使下半部分的射线分布密度满足要求即可。在不同群组的探测器依次间隔排列的情况下，同编号的探测器之间的最小距离为PD＝NWD，其中N为分组的群组数，因此适当增大分组群组数可有效提高PD，减弱串扰影响。
如上所述，根据本发明实施例的检测系统，能够综合两项检测(CT检测和XRD检测)得到的物质信息进行物质识别，其中CT检测和XRD检测同时进行，而非“先CT，后XRD”的方式，并且CT检测和XRD检测共用一套分布式射线源，因此，不仅能够减小系统的体积、提高系统的检测效率、稳定性和准确度，还能够降低系统的误报率和漏检率。此外，根据本发明实施例的检测系统，由于分布式射线源上的射线源焦点以及XRD探测器的分组编号、XRD探测器的间隔排布以及与射线源焦点的绑定运行，能够避免相邻XRD探测器的散射线的串扰问题。此外，由于后准直器的折线设计，因此，能够减小实际散射角与系统设计散射角之间偏差。
上文中描述了根据本发明的系统的实施例，下面描述根据本发明实施例的检测方法。图14示出了根据本发明实施例的检测方法200。如图14所示，在步骤S201中，通过分布式射线源照射受检物，其中，分布式射线源上具有多个射线源焦点，并且这多个射线源焦点被分成一定数量的群组。在步骤S202中，将XRD检测设备的多个XRD探测器分组成与射线源焦点的群组数相同数量的群组，并且相同群组的XRD探测器以被其他群组的XRD探测器间隔开的方式布置。在步骤S203中，在每个射线源焦点辐射射线时，通过前准直器进行控制以使得每个射线源焦点辐射射线仅由所述多个XRD探测器中与该射线源焦点的群组编号相同群组编号的XRD探测器接收。
在一个实施例中，检测方法200还可以包括：利用前准直器将每个射线源焦点的射线分成两部分，一部分用于XRD检测，另一部分用于CT检测，其中，所述XRD检测和所述CT检测同时进行。
在一个实施例中，每个射线源焦点能够独立点亮来辐射射线。
在一个实施例中，每个射线源焦点的射线为笔束并呈扇形分布，每条笔束射线被射入与该射线源焦点具有相同群组编号的XRD探测器。
在一个实施例中，XRD探测器包括XRD散射探测器，并且XRD检测包括：利用XRD散射探测器对受检物各点散射的散射线进行检测。
在一个实施例中，XRD探测器还包括XRD透射探测器，并且XRD检测还包括：利用XRD透射探测器对穿透所述受检物的透射线进行检测。
在一个实施例中，检测方法200还可以包括：利用后准直器从用于XRD检测的射线经受检物各点散射的散射线中选择具有固定散射角的散射线以射入XRD散射探测器中。
在一个实施例中，后准直器可以为三段式，其中靠近两头的区段与中间的区段之间具有一定的折角。所述折角可以在10°到20°的范围内。
在一个实施例中，分布式射线源上的射线源焦点和XRD探测器分别被分为三个群组，并且多个XRD探测器按照第一群组的XRD探测器、第二群组的XRD探测器、第三群组的XRD探测器的顺序循环布置。
在一个实施例中，前准直器可以包括两个前准直器，其中第一准直器器被布置在射线源焦点发射的射线的凝聚点处，第二准直器被布置在经由第一准直器的射线的凝聚点处。
应理解，根据本发明实施例的检测系统方法可以应用于安检领域，但是本领域的技术人员也能够理解，根据本发明实施例的多模态检测系统和方法并不限于安检领域，而是也可以用于其他相关领域。
此外，应理解，上文中关于XRD检测都是在多模态检测系统(即综合了CT检测和XRD检测)的情况下描述的，然而，本发明的XRD检测也可以独立使用。
应当注意，在权利要求中，单词“包含”或“包括”并不排除存在未列在权利要求中的元件或组件。位于元件或组件之前的冠词“一”或“一个”也并不排除存在多个这样的元件或组件的情况。
此外，还应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。关于本发明的范围，说明书中所做的描述都是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (21)

1.一种检测系统，包括：
分布式射线源，该分布式射线源上具有多个射线源焦点，每个射线源焦点辐射射线以照射受检物，并且这多个射线源焦点被分成一定数量的群组；
前准直器，每个射线源焦点的射线经由前准直器限制而射向XRD检测设备；
XRD检测设备，该XRD检测设备包括多个XRD探测器，这多个XRD探测器被分组成与射线源焦点的群组数相同数量的群组，并且相同群组的XRD探测器以被其他群组的XRD探测器间隔开的方式布置，并且其中，每个射线源焦点的射线仅由具有相同群组编号的XRD探测器接收。
2.根据权利要求1所述的检测系统，其中，所述前准直器将每个射线源焦点的射线分成两部分，一部分用于XRD检测，另一部分用于CT检测，并且其中，所述CT检测与所述XRD检测同时执行。
3.根据权利要求1或2所述的检测系统，其中，每个射线源焦点能够独立点亮来辐射射线。
4.根据权利要求4所述的检测系统，其中，每个射线源焦点的射线为笔束并呈扇形分布，每条笔束射线被射入与该射线源焦点具有相同群组编号的XRD探测器。
5.根据权利要求1所述的检测系统，所述XRD检测设备包括XRD透射探测器和XRD散射探测器，其中，所述XRD透射探测器被布置在所述分布式射线源的照射平面内，并且所述XRD散射透射器被布置在与所述分布式射线源的照射平面平行但在受检物的传送方向距离一定距离的平面。
6.根据权利要求5所述的检测系统，其中，所述检测系统还包含后准直器，所述后准直器从用于XRD检测的射线经受检物各点散射的散射线中选择具有固定散射角的散射线以射入XRD散射探测器中。
7.根据权利要求6所述的检测系统，其中，所述后准直器为三段折线式多层叶片式细缝形式，其中靠近两头的区段与中间的区段的延伸线之间具有一定的折角。
8.根据权利要求7所述的检测系统，其中，所述折角在5°到40°的范围内，优选在10°到20°的范围内。
9.根据权利要求1所述的检测系统，其中，所述分布式射线源上的射线源焦点和所述XRD探测器分别被分为三个群组，并且所述多个XRD探测器按照第一群组的XRD探测器、第二群组的XRD探测器、第三群组的XRD探测器的顺序循环布置。
10.根据权利要求1所述的检测系统，其中，所述前准直器包括至少一个前准直器，这至少一个前准直器被布置在射线源焦点发射的射线的凝聚点处，以使得每个射线源焦点发射的射线仅由所述多个XRD探测器中与该射线源焦点的群组编号相同群组编号的XRD探测器接收。
11.一种检测方法，包括：
通过分布式射线源照射受检物，其中，分布式射线源上具有多个射线源焦点，并且这多个射线源焦点被分成一定数量的群组；
将XRD检测设备的多个XRD探测器分组成与射线源焦点的群组数相同数量的群组，并且相同群组的XRD探测器以被其他群组的XRD探测器间隔开的方式布置；
在每个射线源焦点辐射射线时，通过前准直器进行控制以使得每个射线源焦点辐射射线仅由所述多个XRD探测器中与该射线源焦点的群组编号相同群组编号的XRD探测器接收。
12.根据权利要求11所述的检测方法，还包括：利用前准直器将每个射线源焦点的射线分成两部分，一部分用于XRD检测，另一部分用于CT检测，其中，所述XRD检测和所述CT检测同时进行。
13.根据权利要求11或12所述的检测方法，其中，每个射线源焦点能够独立点亮来辐射射线。
14.根据权利要求13所述的检测方法，其中，每个射线源焦点的射线为笔束并呈扇形分布，每条笔束射线被射入与该射线源焦点具有相同群组编号的XRD探测器。
15.根据权利要求11所述的检测方法，其中，所述XRD探测器包括XRD散射探测器，并且所述XRD检测包括：利用所述XRD散射探测器对所述受检物各点散射的散射线进行检测。
16.根据权利要求15所述的检测方法，其中，所述XRD探测器还包括XRD透射探测器，并且所述XRD检测还包括：利用所述XRD透射探测器对穿透所述受检物的透射线进行检测。
17.根据权利要求15所述的检测方法，还包括：利用后准直器从用于XRD检测的射线经受检物各点散射的散射线中选择具有固定散射角的散射线以射入XRD散射探测器中。
18.根据权利要求15所述的检测方法，其中，所述后准直器为三段折线式多层叶片式细缝形式，其中靠近两头的区段与中间的区段之间具有一定的折角。
19.根据权利要求18所述的检测方法，其中，所述折角5°到40°的范围内，优选在10°到20°的范围内。
20.根据权利要求11所述的检测方法，其中，所述分布式射线源上的射线源焦点和所述XRD探测器分别被分为三个群组，并且所述多个XRD探测器按照第一群组的XRD探测器、第二群组的XRD探测器、第三群组的XRD探测器的顺序循环布置。
21.根据权利要求11所述的检测方法，其中，所述前准直器包括至少一个前准直器，这至少一个前准直器被布置在射线源焦点发射的射线的凝聚点处，以使得每个射线源焦点发射的射线仅由所述多个XRD探测器中与该射线源焦点的群组编号相同群组编号的XRD探测器接收。
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