CN107407622A - 用于检测感兴趣材料的非侵入检查系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于检查威胁的液体、气雾剂和凝胶(LAG)的方法。该方法包括在多个步骤过程中扫描被塑料袋包装的LAG。在初次扫描中，使用具有扇形光束辐射的双能量CT技术扫描该袋子。在警报的情况下，使用具有锥形光束辐射的X射线相干散射技术再次扫描警报的LAG容器。该系统具有在两个准直仪之间切换的机构以产生扇形光束或者锥形光束。该系统还具有适当地放置用于扫描的目标并且当扫描袋子中的多个LAG容器时防止容器重叠的机构。

Description

用于检测感兴趣材料的非侵入检查系统和方法
相关申请的交叉引证
本申请基于在2015年1月16日提交的题为“Non-Intrusive Inspection Systemsand Methods for the Detection of Materials of Interest”的美国专利临时申请号62/104,158，通过引证将其结合于本文中。
技术领域
本申请总体上涉及辐射能量成像系统领域，并且更具体地，涉及使用X射线相干散射、衍射、和多能量透射X射线辐射技术的组合以用于检测隐藏对象并且识别感兴趣材料(具体地，容器中的液体、气雾剂和凝胶)的系统。
背景技术
因为发现恐怖分子具有使用液体、自制的和临时准备的爆炸物执行攻击的能力，所以在客机上允许的液体、气雾剂和凝胶(LAG)的量受到限制。排除这些限制受到了航空主管部门的关注，因此产生了对这样的方法和装置的需求，即，其同时分析不同大小和不同材料的密闭容器的内含物，以便自动检测爆炸物和可燃液体(纯的或者混合有燃料的)并将爆炸物和可燃液体与良性液体(饮料、洗涤剂、卫生产品和食品物品等)自动区分开。有效的瓶装液体扫描器技术应该能够对隐藏在行李内或者塑料袋中抛弃的LAG容器中的威胁执行集中筛选，并且也能够筛选各种大小的单一容器配置中的LAG。
对于本领域中的普通技术人员而言众所周知的是，有效原子数(Zeff)和密度(ρ)是用于将隐藏在行李中和其他容器中的爆炸物威胁品分类的材料的两个主要物理属性。使用这些属性的分类算法被结合到许多基于X射线的自动爆炸物检测系统和目前在全世界机场中配置的检查点筛选系统中。
本领域目前可用的X射线检查系统为筛选LAGs提供有限能力。感兴趣材料包括固体、液体、气雾剂、凝胶形式的爆炸物、以及包括塑料、玻璃、金属和箔的各种容器类型中的爆炸物前体。容器可以是透明的或者不透明的并且本身可包含在外包装内。检测可以潜在地用于制造武器的这种材料是很复杂的任务。具体地，LAG威胁跨越Zeff值和ρ值的相对窄的范围，Zeff值和ρ值靠近常见良性物品。当需要同时分析不同大小的多个密闭容器的内含物和被包装在袋子中的材料时，诸如，在机场行李筛选期间，或者在筛选包含在夸脱、加仑或者安全篡改明显的袋子中的抛弃的LAG中，该问题更复杂。这种物品还存在从任何特定查看点进行筛选的挑战，这是因为不同容器可能重叠。
目前，存在在不打开包含潜在威胁物品的容器的情况下可用于筛选LAG的四个基本技术：1)激光的拉曼散射；2)介电常数的测量；3)双能量X射线照相成像；以及4)计算机断层(CT)技术。然而，用于筛选LAG的这些传统方法不是没有缺点。激光的拉曼散射产生表示LAG的化学成分的特性的标记。然而，这是单点测量并且不可以用于同时筛选多个容器。此外，这个技术不能用于不透明容器并且不能用于金属容器或者嵌套容器。因此，拉曼散射不能用于筛选包含在许多类型的包装内的LAG。
在电磁场中测量的LAG的介电常数可以用作完全表示LAG的特征的标记。然而，这个测量技术具有高于期望的假警报率，不可以用于同时筛选多个容器，并且不可以用于筛选金属容器中的LAG。
双能量X射线照相成像技术可用于测量LAG的Zeff和ρ，其中该信息然后用于将LAG分类为良性的或者威胁的。当容器以控制方位存在并且没有重叠材料时，航空主管部门已经认证这些系统能够用于LAG的筛选。然而，X射线照相方法是有限的，因为它们不能解决容器重叠的问题并且不被设计成筛选包装在袋子中的容器。它们不能够同时筛选袋子中的多个容器并且它们具有操作上的高假警报率。这降低了筛选通过量，因为乘客必须取下LAG，将它们放置在处于较佳的定向的特定大容器中以用于筛选，并且运输安全人员必须解决操作上的高水平假警报。
最后，CT技术提供了用于同时筛选多个容器的方法，该方法对容器的形状或者成分相对不敏感。当利用双能量(DE)或者多能量(ME)检测器实现时，CT可以精确地确定LAG的Zeff和ρ。例如，美国专利号8,036,337描述了“[a]利用双能量CT对液体物品进行安全性检查的方法，包括以下步骤：通过双能量CT对待检查的液体物品进行扫描从而获取双能量投影数据；在投影数据上执行CT重构以获得表示检查的液体物品的物理属性的CT图像；基于该CT图像提取所检查的液体物品的物理属性；并且根据该物理属性确定所检查的液体物品是不是危险的”。
进一步地，美国专利号8,320,523描述了“[a]检查液体物品的方法，包括：对液体物体执行DR成像以产生透射图像；从透射图像确定要执行CT扫描的至少一个位置；在所确定的位置处执行双能量CT扫描以产生CT图像数据；从所产生的CT图像数据确定密度和原子数；判断由从CT图像数据确定的密度和原子数限定的至少一个点是否落到密度-原子数的二维空间中的预定区域中；并且输出指示液体物品是否危险的信息”。
液体、自制的和临时准备的爆炸物威胁的扩大表减小了良性物品与威胁物品之间的分隔并且导致威胁与良性LAG之间的Zeff和ρ中的重叠数量增加。然而，基于CT方法不能充分准确地和精确地测量Zeff和CT数(接近于密度ρ)以避免与一些良性材料重叠的特征，从而导致假警报。
存在对可以用于将在Zeff和ρ中重叠的材料分类的另外正交标记的需要。感兴趣的一个标记是X射线相干散射(在下文可被称为“CXS”)，这产生检查中的物品的分子结构的特征标记图。这个特征是正交的并且独立于Zeff和ρ。
CXS在当前技术中是众所周知的。例如，美国专利号5,265,144公开了“一种X射线装置，包括：多色X射线源，用于沿着原射线束路径产生具有有限横截面的原射线束；能量敏感检测器装置，包括位于原射线束路径中的中央检测器元件和布置在围绕所述原射线束的连续增加直径的环上的一系列检测器元件以检测通过原射线束路径中的弹性散射过程产生的散射辐射；准直仪装置，在X射线源与一系列检测器元件之间并且包围原射线束，所述准直仪装置以来自在原射线束路径的给定部分内发生的所述弹性散射过程的散射辐射入射在多个所述一系列检测器元件上的方式被构建，并且进一步包括用于从入射在所述一系列的相应检测器元件上X射线量子的能量光谱确定脉冲转移光谱，X射线量子的能量光谱被标准化为入射在中央检测器元件上的X射线量子的能量光谱”。
美国专利号5,642,393描述了“用于检测行李或者包装的物品中的特定感兴趣材料的检查系统，包括：多视点X射线检查探针，被构造成采用通过检查物品透射的或者从检查物品散射的X射线辐射识别所述检查物品内部的可疑区域；所述多视点X射线检查探针被构造成使用所述透射或者散射的X射线辐射的几个检查角度识别所述可疑区域，并且还被构造成获得所述可疑区域的空间信息并且确定用于随后检查的几何形状；接口系统，被构造成并且布置为从所述X射线检查探针接收提供所述空间信息和所述几何形状的数据；方向性材料敏感的探针，连接至所述接口系统并且从所述接口系统接收所述空间信息和所述几何形状；所述材料敏感探针，被构造成通过采用所述几何形状获取关于所述可疑区域的材料特定信息；以及计算机，被构造成处理所述材料特定信息以识别所述可疑区域中的所述特定材料的存在”。
因此，还需要通过X射线系统捕获数据并且利用该数据以迅速且准确的方式识别威胁物品的改进的爆炸物威胁检测系统，特别是用于LAG威胁。改进的检测和解决系统应该能够精确地明确或者确认爆炸物检测系统对随身行李和检查行李以及其他对象的检查导致产生的警报。进一步需要确定潜在威胁材料的存在，而不管这种材料的容器的形状和成分。这种系统需要针对非常特别的威胁，以便可靠地辨别威胁材料，同时保持高扫描通过量。本发明就是针对这种系统。
发明内容
本发明描述了使用相干X射线散射特征以及从X光线照相术或者CT确定的Zeff和ρ，以便筛选LAG。
在一些实施方式中，本发明公开了一种用于扫描对象的系统，该系统包括：X射线源，用于产生辐射；第一扫描子系统，包括：第一准直仪，用于限制辐射以产生照射对象的光束；第一阵列的透射检测器，生成对应于检测到的透射通过对象的光束辐射的第一透射扫描数据，其中，该对象相对于所述第一阵列的透射检测器关于与光束垂直的轴旋转；第二扫描子系统，包括：第二准直仪，用于限制辐射以产生照射对象的成形光束；至少一个检测器，生成对应于检测到的从对象散射的成形光束辐射的散射扫描数据；以及处理器，使用第一透射扫描数据和散射扫描数据以确定对象内的感兴趣材料的存在。
可选地，第二扫描子系统中的第一检测器是能量敏感的。
可选地，在第二扫描子系统中，第二检测器用于测量透过对象的辐射以将散射扫描数据标准化，其中，第二检测器是能量敏感的。
在一些实施方式中，包括针孔、过滤器或者散射器的衰减器用于减小通过第一准直仪产生的光束的强度。
可选地，第一扫描子系统是多能量透射系统。
可选地，X射线源在低能量与高能量之间切换以在第一扫描子系统中生成双能量透射数据。
在一些实施方式中，通过第一准直仪产生的光束是扇形光束。在一些实施方式中，对象以至少是扇形光束的扇形角度和180度的总和的总角度递增地旋转以产生计算的断层的X光拍摄图像。
可选地，第一扫描子系统是多能量CT系统。
可选地，处理器使用第一透射扫描数据计算对象内的体元的有效原子数和密度并且使用散射扫描数据生成衍射特征。
可选地，处理器使用下列项的全部或者一些的组合确定对象是否包含感兴趣材料：衍射特征、密度和有效原子数。
在一些实施方式中，感兴趣材料是爆炸物和毒品中的一个。在一些实施方式中，该对象是内含放在单独容器中的液体、乳液和凝胶的组合的袋子。
可选地，第二扫描子系统的成形光束是笔形光束。还可选地，第二扫描子系统的成形光束是环形光束或者锥形光束。
在一些实施方式中，本发明公开了一种扫描包含至少一个物品的容器的方法，该方法包括：从X射线源生成辐射；产生容器的单能量或者多能量射线照片；分析射线照片以确定容器内的感兴趣对象的位置并且使用所述位置以用于第一透射扫描；定位用于限制辐射的第一准直仪以产生照射该位置处的容器的光束；使用第一阵列的透射检测器检测对应于检测到的透射通过容器的光束辐射的第一透射扫描数据，其中，容器相对于第一阵列的透射检测器关于与光束垂直的轴线旋转；使用第一透射扫描数据计算容器中的至少一个物品的特性；如果使用所计算的特性怀疑至少一个物品是感兴趣物品，则生成警报；定位用于限制辐射的第二准直仪以产生照射感兴趣物品的成形光束；使用至少一个检测器检测对应于检测到的从物品散射的成形光束辐射的散射扫描数据；生成衍射特征；并且通过使用衍射特征和计算的特性的组合将容器的至少一个物品确认为感兴趣物品。
可选地，用于检测散射扫描数据的第一检测器是能量敏感的。
可选地，第二检测器用于测量透射通过物品的辐射以将散射扫描数据标准化。可选地，第二检测器是能量敏感的。
在一些实施方式中，包括针孔、过滤器或者散射器的衰减器用于减小通过第一准直仪产生的光束的强度。
可选地，第一透射扫描数据是多能量透射扫描数据。
可选地，第一透射扫描数据是通过在低能量与高能量之间切换X射线源生成的双能量透射数据。
在一些实施方式中，通过第一准直仪产生的光束是扇形光束。在一些实施方式中，容器以至少是扇形光束的扇形角度和180度的总和的总角度递增地旋转以产生计算的断层X光拍摄图像。
可选地，第一透射扫描数据使用多能量CT系统生成。
可选地，该特性包括使用第一透射扫描数据计算的至少一个物品内的体元的有效原子数和密度。在一些实施方式中，感兴趣物品是爆炸物和毒品中的一个。在一些实施方式中，容器含有单个容器中的液体、乳液和凝胶的组合。
可选地，生成散射扫描数据的成形光束是笔形光束。还可选地，生成散射扫描数据的成形光束是环形光束或者锥形光束。
在一些实施方式中，本发明公开了一种用于扫描对象的系统，该系统包括：X射线源，用于产生辐射；以及第一扫描子系统，包括：第一准直仪，用于限制辐射以产生照射对象的扇形光束；以及第一阵列的透射检测器，生成对应于检测到的透射通过对象的扇形光束辐射的第一透射扫描数据，其中，该对象关于与扇形光束垂直的轴线旋转；第二扫描子系统，包括：第二准直仪，用于限制辐射以产生照射对象的成形波束；以及至少一个能量敏感检测器，生成对应于检测到的从对象散射的成形光束辐射的散射扫描数据。
可选地，第二扫描子系统中，第二能量敏感检测器用于测量透过对象的辐射。
在一些实施方式中，包括过滤器或者散射器的衰减器可用于减小第二能量敏感检测器的计数率。
可选地，第一扫描子系统是双能量透射系统。还可选地，X射线源在低能量与高能量之间切换以生成双能量透射数据。
可选地，所述第一阵列的透射检测器是双能量堆叠的检测器。还可选地，所述第一阵列的透射检测器是能量敏感的检测器。
在一些实施方式中，对象可以以至少是扇形光束的扇形角度和180度的总和的总角度递增地旋转以产生计算的断层X光拍摄图像。
在一些实施方式中，第一扫描子系统可以是双能量CT系统。
可选地，处理器使用所述第一透射扫描数据计算对象内的体元的有效原子数和密度并且使用所述散射扫描数据生成衍射特征。还可选地，处理器使用衍射特征以及所述密度和有效原子数中的至少一个来确定对象是否包含感兴趣材料。
在一些实施方式中，感兴趣材料可以是爆炸物和毒品中的一个。在一些实施方式中，该对象可以是内含装在单独容器中的液体、乳液和凝胶的组合的袋子。
可选地，成形光束是笔形光束。还可选地，成形光束是环形光束或者锥形光束。
在一些实施方式中，本发明公开了一种用于扫描对象的系统，该系统包括：X射线源，用于从第一源位置和第二源位置生成辐射；第一扫描子系统，包括：第一准直仪，用于限制由来自第一源位置的X射线源生成的辐射以产生照射第一对象位置处的对象的扇形光束；以及第一阵列的透射检测器，生成对应于检测到的透射通过所述第一对象位置处的对象的扇形光束辐射的第一透射扫描数据，其中，所述第一对象位置处的对象关于与扇形光束垂直的轴线旋转；以及第二扫描子系统，包括：第二准直仪，用于限制由来自第二源位置的X射线源生成的辐射以产生照射第二对象位置处的对象的扇形光束；以及至少一个能量敏感检测器，生成对应于检测到的从所述第二对象位置处的对象散射的成形光束辐射的散射扫描数据。
可选地，第二能量敏感检测器在第二扫描子系统中用于测量透射过对象的辐射。
在一些实施方式中，包括过滤器或者散射器的衰减器可用于减少第二能量敏感的检测器的计数率。
可选地，第一扫描子系统是双能量透射系统。还可选地，X射线源在低能量与高能量之间切换以生成双能量透射数据。
可选地，第一阵列的透射检测器是双能量堆叠的检测器。还可选地，第一阵列的透射检测器是能量敏感的检测器。
在一些实施方式中，对象可以以至少是扇形光束的扇形角度和180度的总和的总角度递增地旋转以产生计算的断层X光拍摄图像。
在一些实施方式中，第一扫描子系统是双能量CT系统。
可选地，处理器使用所述第一透射扫描数据计算对象内的体元的有效原子数和密度并且使用所述散射扫描数据生成衍射特征。还可选地，处理器使用衍射特征以及所述密度和有效原子数中的至少一个来确定对象是否包含感兴趣材料。
在一些实施方式中，感兴趣材料可以是爆炸物和毒品中的一个。在一些实施方式中，该对象可以是内含装在单独容器中的液体、乳液和凝胶的组合的袋子。
可选地，成形光束是笔形光束。还可选地，成形光束是环形光束或者锥形光束。
在一些实施方式中，本发明致力于用于扫描包含至少一个物品的对象的系统，该系统包括：X射线源，用于生成辐射；第一扫描子系统，包括：第一准直仪，用于限制辐射以产生照射对象的扇形光束；第一阵列的透射检测器，生成对应于检测到的透射通过对象的扇形光束辐射的第一透射扫描数据，其中，该对象关于与扇形光束垂直的轴线旋转；第二扫描子系统，包括：第二准直仪，用于限制辐射以产生照射对象的成形波束；以及至少一个能量敏感检测器，生成对应于检测到的从对象散射的成形光束辐射的散射扫描数据；以及处理器：使用所述第一透射扫描数据计算对象的密度；使用所述散射扫描数据生成衍射特征；并且使用所述密度和所述衍射特征的组合将所述至少一个物品确认为感兴趣材料。
在一些实施方式中，本发明致力于用于扫描包含至少一个物品的对象的系统，该系统包括：X射线源，用于从第一源位置和第二源位置生成辐射；第一扫描子系统，包括：第一准直仪，用于限制通过来自第一源位置的X射线源生成的辐射以产生照射第一对象位置处的对象的扇形光束；第一阵列的透射检测器，生成对应于检测到的透射通过所述第一对象位置处的对象的扇形光束辐射的第一透射扫描数据，其中，所述第一对象位置处的对象关于与扇形光束垂直的轴线旋转；以及第二扫描子系统，包括：第二准直仪，用于限制通过来自第二源位置的X射线源生成的辐射以产生照射第二对象位置处的对象的扇形光束；至少一个能量敏感检测器，生成对应于检测到的从所述第二对象位置处的对象散射的成形光束辐射的散射扫描数据；以及处理器：使用所述第一透射扫描数据计算对象的密度；使用所述散射扫描数据生成衍射特征；并且使用所述密度和所述衍射特征的组合将所述至少一个物品确认为感兴趣材料。
在一些实施方式中，本发明致力于用于扫描对象的系统，该系统包括：X射线源，用于生成具有至少一个能量或双能量的辐射；第一扫描子系统，包括：第一准直仪，用于限制辐射以产生照射对象的扇形光束；第一阵列的透射检测器，生成对应于检测到的透射通过对象的扇形光束辐射的第一透射扫描数据，其中，该对象关于与扇形光束垂直的轴线旋转；第二扫描子系统，包括：第二准直仪，用于限制辐射以产生照射对象的成形波束；以及至少一个能量敏感的检测器，生成对应于检测到的从对象散射的成形光束辐射的散射扫描数据。
在一些实施方式中，能量敏感的检测器可在第二扫描子系统中用于测量透射通过对象的辐射。
可选地，包括过滤器或者散射器的衰减器可用于减少能量敏感的检测器的计数率。
在一些实施方式中，当所述X射线源生成具有单一能量的辐射时，所述第一阵列的透射检测器可以是双能量堆叠的检测器。
可选地，对象以作为扇形光束的扇形角度和180度的总和的总角度递增地旋转以产生计算的断层X光拍摄图像。
可选地，第一扫描子系统是双能量CT系统。
可选地，处理器使用所述第一透射扫描数据计算对象内的体元的有效原子数和密度并且使用所述散射扫描数据生成衍射特征。还可选地，处理器使用衍射特征以及所述密度和有效原子数中的至少一个确定对象是否包含感兴趣材料。
在一些实施方式中，感兴趣材料可以是爆炸物和毒品中的一个。在一些实施方式中，该对象可以是内含装在单独容器中的液体、乳液和凝胶的组合的袋子。
可选地，成形光束是笔形光束。还可选地，成形光束是环形光束或者锥形光束。
在一些实施方式中，本发明致力于用于扫描对象的系统，该系统包括：X射线源，用于从第一源位置和第二源位置生成具有至少一个能量或者双能量的辐射；第一扫描子系统，包括：第一准直仪，用于限制通过来自第一源位置的X射线源生成的辐射以产生照射第一对象位置处的对象的扇形光束；第一阵列的透射检测器，生成对应于检测到的透射通过所述第一对象位置处的对象的扇形光束辐射的第一透射扫描数据，其中，所述第一对象位置处的对象关于与扇形光束垂直的轴线旋转；以及第二扫描子系统，包括：第二准直仪，用于限制通过来自第二源位置的X射线源生成的辐射以产生照射第二对象位置处的对象的扇形光束；以及至少一个能量敏感的检测器，生成对应于检测到的从所述第二对象位置处的对象散射的成形光束辐射的散射扫描数据。
可选地，能量敏感的检测器在第二扫描子系统中用于测量透射通过对象的辐射。
可选地，包括过滤器或者散射器的衰减器用于减少能量敏感的检测器的计数率。
可选地，当所述X射线源生成具有单一能量的辐射时，所述第一阵列的透射检测器是双能量堆叠的检测器。
在一些实施方式中，对象可以以作为扇形光束的扇形角度和180度的总和的总角度递增地旋转以产生计算的断层X光拍摄图像。
可选地，第一扫描子系统是双能量CT系统。
可选地，处理器使用所述第一透射扫描数据以计算对象内的体元的有效原子数和密度并且使用所述散射扫描数据生成衍射特征。还可选地，处理器使用衍射特征以及所述密度和有效原子数中的至少一个确定对象是否包含感兴趣材料。
在一些实施方式中，感兴趣材料可以是爆炸物和毒品中的一个。在一些实施方式中，该对象可以是内含装在单独容器中的液体、乳液和凝胶的组合的袋子。
可选地，成形光束是笔形光束。还可选地，成形光束是环形光束或者锥形光束。
在一些实施方式中，本发明公开了用于扫描包含至少一个物品的对象的系统，该系统包括：X射线源，用于生成具有至少一个能量或双能量的辐射；第一扫描子系统，包括：第一准直仪，用于限制辐射以产生照射对象的扇形光束；以及第一阵列的透射检测器，生成对应于检测到的透射通过对象的扇形光束辐射的第一透射扫描数据，其中，该对象关于与扇形光束垂直的轴线旋转；第二扫描子系统，包括：第二准直仪，用于限制辐射以产生照射对象的成形波束；以及至少一个能量敏感的检测器，生成对应于检测到的从对象散射的成形光束辐射的散射扫描数据；以及处理器：使用所述第一透射扫描数据计算对象内的体元的有效原子数和密度；使用所述散射扫描数据生成衍射特征；并且使用所述衍射特征与所述有效原子数和密度中的至少一个的组合确认所述至少一个物品为感兴趣材料。
在一些实施方式中，本发明致力于用于扫描包含至少一个物品的对象的系统，该系统包括：X射线源，用于从第一源位置和第二源位置生成具有至少一个能量或者双能量的辐射；第一扫描子系统，包括：第一准直仪，用于限制通过来自第一源位置的X射线源生成的辐射以产生照射第一对象位置处的对象的扇形光束；第一阵列的透射检测器，生成对应于检测到的透射通过所述第一对象位置处的对象的扇形光束辐射的第一透射扫描数据，其中，所述第一对象位置处的对象关于与扇形光束垂直的轴线旋转；第二扫描子系统，包括：第二准直仪，用于限制通过来自第二源位置的X射线源生成的辐射以产生照射第二对象位置处的对象的成形光束；至少一个能量敏感的检测器，生成对应于检测到的从所述第二对象位置处的对象散射的成形光束辐射的散射扫描数据；以及处理器：使用所述第一透射扫描数据计算对象内的体元的有效原子数和密度；使用所述散射扫描数据生成衍射特征；并且使用所述衍射特征与所述有效原子数和密度中的至少一个的组合将所述至少一个物品确认为感兴趣材料。
在一些实施方式中，本发明公开了扫描包含至少一个物品的容器的方法，该方法包括：从X射线源生成辐射；产生容器的单能量或者多能量射线照片；分析射线照片以确定容器内的感兴趣对象的位置并且使用所述位置以用于第一透射扫描；定位用于限制辐射的第一准直仪以产生照射位于通过分析射线照片确定的所述位置处的容器的扇形光束；使用第一阵列的透射检测器检测第一透射扫描数据，所述第一透射扫描数据对应于检测到的透射通过容器的扇形光束辐射，其中，容器关于与扇形光束垂直的轴线旋转；使用所述第一透射扫描数据计算容器中的所述至少一个物品的密度；如果使用所述计算的密度怀疑所述至少一个物品是威胁品，则生成警报；定位用于限制辐射的第二准直仪以产生照射警报物品的成形光束；使用至少一个能量敏感的检测器检测对应于检测到的从物品散射的成形光束辐射的散射扫描数据；生成衍射特征；并且通过使用所述衍射特征和所述计算的密度的组合将容器的所述至少一个物品确认为威胁品或者非威胁品。
可选地，该方法进一步包括使用第二阵列的透射检测器以与所述散射扫描数据同时的方式检测第二透射扫描数据，所述第二透射扫描数据对应于检测到的透射通过容器和位于第二阵列的透射检测器之前的衰减器的衰减的辐射。
在一些实施方式中，所述衍射特征可通过使用所述第二透射扫描数据校正所述散射扫描数据生成。
可选地，衰减器是过滤器或者散射器。
可选地，检测器准直仪被放置在所述散射检测器阵列之前。
可选地，第一透射扫描数据对应于双能量透射扫描。还可选地，X射线源在低能量与高能量之间切换以生成双能量。
可选地，第一阵列的透射检测器是双能量堆叠的检测器。还可选地，第一阵列的透射检测器是能量敏感的检测器。
在一些实施方式中，容器可以以至少是扇形光束的扇形角度和180度的总和的总角度递增地旋转以产生计算的断层X光拍摄图像。可选地，容器关于与扇形光束垂直的轴线旋转360度。
可选地，第一透射扫描数据对应于双能量CT扫描。
可选地，成形光束是笔形光束。还可选地，成形光束是环形光束或者锥形光束。
在一些实施方式中，本发明公开了扫描包含至少一个物品的容器的方法，该方法包括：从第一源位置处的X射线源生成辐射；产生容器的单能量或者多能量射线照片；分析射线照片以确定容器内的感兴趣对象的位置并且使用所述位置以用于第一透射扫描；定位用于限制辐射的第一准直仪以产生照射第一容器位置处和通过分析射线照片确定的所述位置处的容器的扇形光束；使用第一阵列的透射检测器检测第一透射扫描数据，所述第一透射扫描数据对应于检测到的透射通过所述第一容器位置处的容器的扇形光束辐射，其中，所述第一容器位置处的容器关于与扇形光束垂直的轴线旋转；使用所述第一透射扫描数据计算容器中的所述至少一个物品的密度；如果使用所述密度怀疑所述至少一个物品是威胁品，则生成警报；将容器移动至第二容器位置；定位用于限制通过所述第二位置处的X射线源生成的辐射的第二准直仪，以便产生照射所述第二位置处的容器的成形光束；使用至少一个能量敏感的检测器检测散射扫描数据，所述散射扫描数据对应于检测到的从所述第二位置处的对象散射的成形光束辐射；生成衍射特征；并且通过使用所述衍射特征和所述密度的组合将容器的所述至少一个物品确认为威胁品或者非威胁品。
在一些实施方式中，该方法进一步包括使用第二阵列的透射检测器以与所述散射扫描数据同时的方式检测第二透射扫描数据，所述第二透射数据对应于检测到的透射通过所述第二容器位置处的容器和定位在第二阵列的透射检测器之前的衰减器的衰减辐射。
在一些实施方式中，所述衍射特征通过使用所述第二透射扫描数据校正所述散射扫描数据生成。
可选地，衰减器是过滤器或者散射器。
可选地，该方法进一步包括将检测器准直仪放置在所述散射检测器阵列之前。
可选地，第一透射扫描数据对应于双能量透射扫描。还可选地，X射线源在低能量与高能量之间切换以生成双能量。
可选地，第一阵列的透射检测器是双能量堆叠的检测器。还可选地，第一阵列的透射检测器是能量敏感的检测器。
可选地，容器以至少是扇形光束的扇形角度和180度的总和的总角度递增地旋转以产生计算的断层X光拍摄图像。还可选地，容器关于与扇形光束垂直的轴线旋转360度。
在一些实施方式中，第一透射扫描数据对应于双能量CT扫描。
可选地，成形光束是笔形光束。还可选地，成形光束是环形光束或者锥形光束。
在一些实施方式中，本发明公开了扫描包含至少一个物品的容器的方法，该方法包括：从X射线源生成具有至少一个能量或者双能量的辐射；产生容器的双能量射线照片；分析射线照片以确定容器内的感兴趣对象的位置并且使用所述位置以用于第一透射扫描；将用于限制辐射的第一准直仪定位在通过分析射线照片所确定的所述位置处以产生照射容器的扇形光束；使用第一阵列的透射检测器检测第一透射扫描数据，所述第一透射扫描数据对应于检测到的透射通过容器的扇形光束辐射，其中，容器关于与扇形光束垂直的轴线旋转；使用所述第一透射扫描数据计算容器中的所述至少一个物品的有效原子数和密度；如果使用所述有效原子数和密度中的至少一个怀疑所述至少一个物品是威胁品，则生成警报；定位用于限制辐射的第二准直仪以产生照警报物品的成形光束；使用至少一个能量敏感的检测器检测散射扫描数据，所述散射扫描数据对应于检测到的从物品散射的成形光束辐射；生成衍射特征；并且通过使用所述衍射特征与所述有效原子数和密度中的至少一个的组合将容器的所述至少一个物品确认为威胁品或者非威胁品。
在一些实施方式中，本发明公开了扫描包含至少一个物品的容器的方法，该方法包括：从第一源位置处的X射线源生成具有至少一个能量或者双能量的辐射；产生容器的双能量射线照片；分析射线照片以确定容器内的感兴趣对象的位置并且使用所述位置以用于第一透射扫描；将第一准直仪定位在通过分析射线照片所确定的所述位置处以限制所述辐射从而产生照射第一容器位置处的容器的扇形光束；使用第一阵列的透射检测器检测第一透射扫描数据，所述第一透射扫描数据对应于检测到的透射通过所述第一容器位置处的容器的扇形光束辐射，其中，所述第一容器位置处的容器关于与扇形光束垂直的轴线旋转；使用所述第一透射扫描数据计算容器中的所述至少一个物品的有效原子数和密度；如果使用所述有效原子数和密度中的至少一个怀疑所述至少一个物品是威胁品，则生成警报；将容器移动至第二容器位置；定位用于限制通过所述第二位置处的X射线源生成的辐射的第二准直仪，以便产生照射所述第二位置处的容器的成形光束；使用至少一个能量敏感的检测器检测散射扫描数据，所述散射扫描数据对应于检测到的从所述第二位置处的对象散射的成形光束辐射；生成衍射特征；并且通过使用所述衍射特征与所述有效原子数和密度中的至少一个的组合将容器的所述至少一个物品确认为威胁品或者非威胁品。
在一些实施方式中，本发明公开了扫描包含至少一个物品的容器的方法，该方法包括：从X射线源生成辐射；定位用于限制辐射的第一准直仪以产生照射容器的扇形光束；使用第一阵列的透射检测器检测第一透射扫描数据，所述第一透射扫描数据对应于检测到的透射通过容器的扇形光束辐射，其中，容器关于与扇形光束垂直的轴线旋转；使用所述第一透射扫描数据计算容器的密度；如果使用所述密度怀疑所述至少一个物品是威胁品，则生成警报；定位用于限制辐射的第二准直仪以产生照射容器的成形光束；使用至少一个能量敏感的检测器检测散射扫描数据所述，散射扫描数据对应于检测到的从对象散射的成形光束辐射；使用第二阵列的透射检测器检测第二透射扫描数据，所述第二透射扫描数据对应于检测到的透射通过容器和位于第二阵列的透射检测器之前的衰减器的衰减辐射，其中，所述散射扫描数据和所述第二透射扫描数据同时获得；通过使用所述第二透射扫描数据校正所述散射扫描数据而生成衍射特征；并且通过使用所述衍射特征和所述密度的组合将容器的所述至少一个物品确认为威胁品或者非威胁品。
可选地，衰减器是过滤器或者散射器。
在一些实施方式中，检测器准直仪可放置在所述散射检测器阵列之前。
可选地，所述第一阵列的透射检测器是能量敏感的检测器。
可选地，容器以至少是扇形光束的扇形角度和180度的总和的总角度递增地旋转以产生计算的断层X光拍摄图像。还可选地，对象关于与扇形光束垂直的轴线旋转360度。
可选地，成形光束是笔形光束。还可选地，成形光束是环形光束或者锥形光束。
可选地，第一准直仪被放置在通过产生并分析容器的单能量或者多能量射线照片所确定的位置处。
在一些实施方式中，本发明致力于扫描包含至少一个物品的容器的方法，该方法包括：从第一源位置处的X射线源生成辐射；定位用于限制辐射的第一准直仪以产生照射第一容器位置处的容器的扇形光束；使用第一阵列的透射检测器检测第一透射扫描数据，所述第一透射扫描数据对应于检测到的透射通过所述第一容器位置处的容器的扇形光束辐射，其中，所述第一容器位置处的容器关于与扇形光束垂直的轴线旋转；使用所述第一透射扫描数据计算容器的密度；如果使用所述密度怀疑所述至少一个物品是威胁品，则生成警报；将X射线源移动至第二源位置以生成辐射；将容器移动至第二容器位置；定位用于限制通过所述第二位置处的X射线源生成的辐射的第二准直仪，以便产生照射所述第二位置处的容器的成形光束；使用散射检测器的阵列检测散射扫描数据，所述散射扫描数据对应于检测到的从所述第二位置处的对象散射的成形光束辐射；使用第二阵列的透射检测器检测第二透射扫描数据，所述第二透射扫描数据对应于检测到的透射通过所述第二容器位置处的容器和位于第二阵列的透射检测器之前的衰减器的衰减辐射，其中，所述散射扫描数据和所述第二透射扫描数据同时获得；通过使用所述第二透射扫描数据校正所述散射扫描数据而生成衍射特征；并且通过使用所述衍射特征和所述密度的组合将容器的所述至少一个物品确认为威胁品或者非威胁品。
可选地，衰减器是过滤器或者散射器。
可选地，检测器准直仪可放置在散射检测器的所述阵列之前。
可选地，第一阵列的透射检测器是能量敏感的检测器。
可选地，容器以至少是扇形光束的扇形角度和180度的总和的总角度递增地旋转以产生计算的断层X光拍摄图像。还可选地，对象关于与扇形光束垂直的轴线旋转360度。
可选地，成形光束是笔形光束。还可选地，成形光束是环形光束或者锥形光束。
可选地，第一准直仪被放置在通过产生并分析容器的单能量或者多能量射线照片所确定的位置处。
在一些实施方式中，本发明公开了扫描包含至少一个物品的容器的方法，该方法包括：从X射线源生成具有至少一个能量或者双能量的辐射；定位用于限制辐射的第一准直仪以产生照射容器的扇形光束；使用第一阵列的透射检测器检测第一透射扫描数据，所述第一透射扫描数据对应于检测到的透射通过容器的扇形光束辐射，其中，容器关于与扇形光束垂直的轴线旋转；使用所述第一透射扫描数据计算容器的有效原子数和密度；如果使用所述有效原子数和密度中的至少一个怀疑所述至少一个物品是威胁品，则生成警报；定位用于限制辐射的第二准直仪以产生照射容器的成形光束；使用至少一个能量敏感的检测器检测散射扫描数据，所述散射扫描数据对应于检测到的从对象散射的成形光束辐射；使用第二阵列的透射检测器检测第二透射扫描数据，所述第二透射扫描数据对应于检测到的透射通过容器和位于第二阵列的透射检测器之前的衰减器的衰减辐射，其中，所述散射扫描数据和所述第二透射扫描数据同时获得；通过使用所述第二透射扫描数据校正所述散射扫描数据而生成衍射特征；并且通过使用所述衍射特征与所述有效原子数和密度中的至少一个的组合将容器的所述至少一个物品确认为威胁品或者非威胁品。
可选地，衰减器是过滤器或者散射器。
可选地，该方法进一步包括将检测器准直仪放置在所述散射检测器的阵列之前。
可选地，容器以至少是扇形光束的扇形角度和180度的总和的总角度递增地递增地旋转以产生计算的断层X光拍摄图像。还可选地，对象关于与扇形光束垂直的轴线旋转360度。
可选地，成形光束是笔形光束。还可选地，成形光束是环形光束或者锥形光束。
可选地，第一准直仪被放置在通过产生并分析容器的双能量射线照片所确定的位置处。
在一些实施方式中，本发明公开了扫描包含至少一个物品的容器的方法，该方法包括：从第一源位置处的X射线源生成具有至少一个能量或者双能量的辐射；定位用于限制辐射的第一准直仪以产生照射第一容器位置处的容器的扇形光束；使用第一阵列的透射检测器检测对应于检测到的透射通过所述第一容器位置处的容器的扇形光束辐射的第一透射扫描数据，其中，所述第一容器位置处的容器关于与扇形光束垂直的轴线旋转；使用所述第一透射扫描数据计算容器的有效原子数和密度；如果使用所述有效原子数和密度中的至少一个怀疑所述至少一个物品是威胁品，则生成警报；将X射线源移动至第二源位置以生成辐射；将容器移动至第二容器位置；定位用于限制通过所述第二位置处的X射线源生成的辐射的第二准直仪，以便产生照射所述第二位置处的容器的成形光束；使用散射检测器陈列检测对应于检测到的从所述第二位置处的对象散射的成形光束辐射的散射扫描数据；使用第二阵列的透射检测器检测第二透射扫描数据，所述第二透射数据对应于检测到的透射通过所述第二容器位置处的容器和位于第二阵列的透射检测器之前的衰减器的衰减辐射，其中，所述散射扫描数据和所述第二透射扫描数据同时获得；通过使用所述第二透射扫描数据校正所述散射扫描数据而生成衍射特征；并且通过使用所述衍射特征与所述有效原子数和密度中的至少一个的组合将容器的所述至少一个物品确认为威胁品或者非威胁品。
可选地，衰减器是过滤器或者散射器。
可选地，该方法进一步包括将检测器准直仪放置在散射检测器的阵列之前。
可选地，容器以至少是扇形光束的扇形角度和180度的总和的总角度递增地旋转以产生计算的断层X光拍摄图像。还可选地，对象关于与扇形光束垂直的轴线旋转360度。
可选地，成形光束是笔形光束。还可选地，成形光束是环形光束或者锥形光束。
可选地，第一准直仪被放置在通过产生容器的双能量射线照片并分析容器的双能量射线照片所确定的位置处。
在附图和以下提供的详细描述中将更深层地描述本发明的前述和其他实施方式。
附图说明
将认识到本发明的这些和其他特征以及优点，因为通过参照以下结合附图考虑时的详细描述，本发明将变得更好理解，其中：
图1是根据本发明的一个实施方式的扫描系统的示意图；
图2A示出了如图1所示并且根据本发明的XRD(X-射线衍射)子系统的一个实施方式；
图2B示出了图2A的XRD子系统进一步包括过滤器；
图2C示出了图2A的XRD子系统进一步包括散射器；
图3A示出了如图1所示并且根据本发明的XRD子系统的另一实施方式；
图3B示出了图3A的XRD子系统进一步包括过滤器；
图3C示出了图3A的XRD子系统进一步包括散射器；
图4A示出了具有笔形光束和扇形光束配置的点源子系统的一个实施方式；
图4B示出了图4A的点源系统的另一实施方式，其中，点源从第一位置移动至第二位置；
图4C是示出了使用射线照相术和XRD检查分辨威胁品的方法的多个步骤的流程图；
图4D是示出了使用射线照相术和XRD检查分辨威胁品的另一方法的多个步骤的流程图；
图5A示出了将源从第一位置移动至第二位置以执行XRD或者CT测量的用法；
图5B示出了点源和不同光束类型的使用；
图5C是示出了使用CT和XRD检查分辨威胁品的方法的多个步骤的流程图；
图5D是示出了使用CT和XRD检查分辨威胁品的另一方法的多个步骤的流程图。
图6是本发明的系统的操作员可以输入诸如容器属性的数据所经由的示例性用户接口；
图7是示出了双能量-CT如何基于LAG位于密度-Zeff空间中的位置将示例性一组威胁品LAG与豁免的LAG分离的示意图；
图8示出了本发明的系统的一个实施方式，其中，使用相干X射线散射(CXS)技术检查瓶装液体/LAG；
图9示出了用于筛选LAG的组合的CT/CXS扫描系统的一个实施方式；
图10示出了根据本发明的一个实施方式的用于LAG的CT扫描配置；
图11示出了根据本发明的一个实施方式的用于警报解除的CXS扫描配置；
图12A示出了来自对已知LAG威胁品的测试的CXS光谱；以及
图12B示出了来自各种良性LAG的CXS光谱。
具体实施方式
本发明是使用X射线扫描技术以检测感兴趣材料的改进的LAG筛选方法。本发明提供了用于有效地确认或者否决通过初次(primary)筛选系统呈现的警报条件的方法，并且可以精确地检测违禁品，诸如，爆炸物、毒品、化学武器、以及其他感兴趣材料。因此，在一个实施方式中，本发明描述了使用相干X射线散射特征以及从射线照相术或者CT确定的Zeff和ρ以筛选LAG。
本发明中描述的系统也可以用作初次检查系统。
在一个实施方式中，对象被放置在本发明的检查系统的区域中以确定该对象是否包含感兴趣材料。在另一实施方式中，在一个检查系统中生成警报的对象被放置在本发明中描述的单独的独立系统中。独立系统然后确认或者排除感兴趣材料的存在。在一个实施方式中，感兴趣材料包括以固体形式、以及以液体、气雾剂和凝胶(LAG)形式的爆炸物以及在各种类型容器中的爆炸物前体，各种类型容器包括塑料、玻璃和金属的、透明的或者不透明的。在一个实施方式中，该系统筛选瓶装和/或包含在袋子内的LAG中爆炸物、易燃材料或者氧化材料的存在，并且结果对这种材料的容器的形状和成分、外部标签的存在以及灌装线不敏感。
在一个实施方式中，本发明的系统使用X射线衍射(在下文中称为“XRD”)和CT成像技术的组合确认威胁材料的存在或不存在。XRD特征在非晶材料情况下基于X射线相干散射，或者在多晶或结晶材料情况下基于X射线衍射。CT技术可以基于产生仅ρ的估计的单能量测量，或者基于产生Zeff和ρ这两者的估计的双能量(DE)或者多能量(ME)测量。
在一个实施方式中，确认材料的存在的判定过程包括对通过使用两个技术获得的数据执行融合。XRD包括来自对象的X射线束的小角度相干散射或者X射线衍射并且对大部分材料的化学结构和成分敏感。尽管DE或者ME CT成像提供了所检查的材料的Zeff和ρ特性的测量，但是单一能量CT测量仅产生所检查的材料的密度的估计。将来自这两个技术的信息结合允许精确识别和分类大部分爆炸物和前体，并且还能够将其与良性材料区分开。
本发明致力于多个实施方式。提供本公开以下内容以使本领域普通技术人员能够实践本发明。本发明中使用的语言不应被解释为任何一个特定实施方式的一般否定或者用于限制权利要求超过本文中使用的术语的意义。在不偏离本发明的精神和范围的情况下，本文中限定的一般原理可应用于其他实施方式和应用。另外，使用的术语和措辞是为了描述示例性实施方式的目的并且不应被认为是限制性的。因此，本发明符合涵盖与公开的原理和特征一致的许多替换、修改和等效物的最宽范围。为了清楚的目的，关于与本发明相关的技术领域中已知的工业材料的详情不进行详细描述，以不使得本发明不必要地晦涩。在本申请的说明书和权利要求中，词语“包含(comprise)”、“包括(include)”和“具有(have)”中的每一个及其形式都不必局限于这些词语可能相关联的列表中的成员。
参考图1，在本发明的一个实施方式中，系统100包括两个子系统：XRD子系统101和X射线成像子系统102。两个子系统101、102与至少一个计算系统105通信，如对于本领域普通技术人员而言将是显而易见的，该计算系统包括所需的存储器和至少一个处理器。计算系统105还包括必要的软件指令以根据本发明的多个方法分析通过子系统101、102生成的多个扫描数据。在一些实施方式中，X射线成像子系统102可以是单能量、双能量或者多能量(SE、DE或者ME)X射线照相系统102a或者是单能量、双能量或者多能量(SE、DE或者ME)计算机断层(CT)成像系统102b。X射线成像子系统102可用于产生这样的图像，即，该图像可以被分析以确定或者识别容器内感兴趣对象的位置并且确定和使用所识别的位置以用于随后的透射测量。进一步地，XRD子系统101可以通过以下两个基本配置中的任一个加以实现：图2A-图2C中示出的笔形光束配置、或者图3A-图3C中示出的共焦几何形状配置。在一些实施方式中，还可存在多个笔形光束或者共焦几何形状光束结合扇形光束使用的联合系统。CT成像系统可利用扇形光束配置或者锥形光束配置实现。
XRD子系统101和X射线成像子系统102使用从多色X射线光束形成的光束。多色X射线光束可从轫致辐射X射线源产生，轫致辐射X射线源是X射线管的阳极材料的特征，并且多色X射线光束可选地可以被过滤以定制光谱从而实现期望结果，诸如在CT或者放射线图像中提高测量中的信噪比或者减少某些伪像，诸如，光束硬化。
多色X射线光束源自X射线管的焦点。焦点被指定作为图2A、图2B和图2C中的点源202并且作为图3A、图3B和图3C中的点源310。
参考图2A至图2C，在XRD子系统的笔形光束配置的一个实施方式中，该系统采用源准直仪204以从多色X射线源202产生X射线的笔形光束201。产生的笔形光束201用于照射检查中的对象203，检查中的对象进而产生透射光束辐射206和至少一个散射光束辐射205。来自对象203的散射的尺寸和角度以及到达透射检测器208的透射笔形光束206的尺寸由检测器准直仪207确定。散射光束准直仪的尺寸确定来自对象203的散射的原点的位置以及测量的能量分辨率。能量分辨光谱检测器用于测量透射检测器208处的透射辐射206的光谱以及散射检测器209处的散射辐射205的光谱。散射检测器209可以以各种几何形状采用。例如，散射检测器209可从单一检测器、至多个检测器、至部署在散射辐射的环中的分割检测器的环的范围。在各种实施方式中，如图2B所示，过滤器210用在透射辐射206与透射检测器208之间。在又一实施方式中，如图2C所示，散射器210’用在透射辐射206与透射检测器208之间。削弱过滤器210或者散射器210’的使用减小光束206的强度。在一些实施方式中，针孔用于减小光束206的强度。
参考图3A至图3C，在共焦几何形状XRD子系统的一个实施方式中，该系统采用准直仪311以从多色X射线源310产生光束301。光束301具有照射对象304的环形或者锥形的形状。从对象304散射辐射并且第二准直仪312将至少一个产生的散射光束302准直到“点”检测器305上。产生的透射光束303具有笔形光束形状，并且被用于使用透射/光谱检测器306测量沿着与散射辐射302近似相同的路径的对象304的透射。
衍射和相干散射的X射线光子仅经受传播方向上的变化并且在与检查中的对象304相互作用之后不经受能量变化。通过检测器305测量的产生的X射线信号包含通过与对象304及其周围材料的其他相互作用(诸如，康普顿散射和光电吸收)修改的初始多色X射线光束301的光谱分布。这些其他相互作用改变X射线的能量并且将导致所测量的散射光谱中的光谱伪像。如美国专利号7,417,440中所讨论的，透射光谱用于针对通过初始多色X射线光束301的光谱分布以及通过诸如光束硬化现象的光谱失真效应引入的效应校正散射光谱。可以利用能量色散检测器来测量透射光谱，或者利用双能量堆叠检测器配置和查找表来近似透射光谱。这个校正通过将所测量的散射光谱除以所测量的透射光谱来实现。
标准化的散射光谱包含两种类型的信息。首先，X射线相干散射(CXS)和X射线衍射(XRD)将在标准化光谱中产生峰值和谷值，标准化光谱在能量中的位置与检查中的对象304的特征化分子结构相关。这个特征用于将LAG和其他威胁品分类。其次，标准化散射信号的平均强度与检查中的对象304的重量密度线性相关。
本领域已知的是，使用用于透射光谱学的高强度光束对正在使用的检测器的性能具有不利影响。例如，脉冲堆积效应将导致所测量的光谱的高能量部分失真为两个或更多个低能量，X射线光子被作为高能量X射线光子计数。此外，死时间效应将导致检测器响应与强度是非线性的。这些效应将使标准化散射光谱失真，并且因此，本发明的系统采用四个方法来减少与光谱检测器上的高强度透射光束相关联的不利影响。
在一个实施方式中，具有专用检测器电子设备的能量色散检测器可用于测量散射光谱，专用检测器电子设备可以以每秒钟几百万计数来收集X射线光谱。例如，这些检测器是从Multix SA市场上可买到的。
在第二实施方式中，针孔用于减少入射在透射检测器上的X射线通量。
在第三实施方式中，如图3B所示，由具有低原子序数的材料制作的过滤器308用于减少入射到透射检测器306上的通量。
在第四实施方式中，光束被康普顿散射到放置在光束外部的透射检测器并且产生的测量光谱被校正以确定透射光谱。因此，如图3C所示，散射器309被布置在透射光束303与透射检测器306之间。
在第三和第四实施方式中，测量的光谱形状被校正以恢复初始的光束光谱。
与传统的数字放射成像(DR)不同，本实施方式可以不使用第一级扫描作为确定用于另外检查的位置的方法。相反地，在一些实施方式中，该系统用于生成检查中的液体物品的物理属性，该物理属性用于分类。例如，双能量CT用于确定检查中的物品的Zeff和ρ并且然后将其用于分类。
如图4A和图4B所示，在一个实施方式中，尽管针对每个检查分别使用不同的源准直仪405和405’，但是对象403的射线照相检查和XRD检查利用共享的点源401执行。参考图4A，当采用实施为X射线照相术系统的X射线成像子系统时，采用由扇形光束准直仪405形成的X射线辐射402的扇形光束。在一个实施方式中，采用检测器阵列409来检测透射通过对象403的辐射以产生通过对象403的单片或者多片的图像，检测器409阵列是双能量堆叠检测器，以直线或者沿着扇形光束402的弧形部署。
再次参考图4A，当以笔形光束配置部署XRD子系统时，来自源401的光束穿过笔形光束准直仪405’以获得所期望的笔形光束402’。尽管通过线性检测器阵列409检测扇形光束402，其中，扇形光束402产生越过对象403的单片的透射图，但是笔形光束402’通过对象403散射并且随后散射辐射412通过环形检测器406(根据实施方式，其是能量敏感的/能量分辨光谱检测器)检测。适当的检测器准直仪407被放置在环形检测器406之前。笔形光束402’的一部分404还透射通过对象403。这个透射光束404撞击削弱过滤器(诸如图2B的过滤器210或者图3B中的过滤器308)、散射器408(与图2B的散射器210’或者图3C的散射器309相似)或者减少光束404的强度的针孔。然后，通过透射检测器410检测衰减的透射光束，并且衰减的透射光束用于校正检测到的散射光谱412以获得标准化散射光谱。
现在参考图4B，在实施为X射线照相术系统的X射线成像子系统的第二实施方式中，源401从第一位置415(用于执行XRD检查)平移至第二位置420(用于执行射线照相检查)，在该第二位置，如图4A所示，扇形光束准直仪405将光束成形为平行于用于XRD的笔形光束402’的扇形402。类似地，对象403还从第一对象位置415’移动至第二对象位置420’。应当理解，一旦XRD检查和相关分析完成，则源(并且类似地对象403)从第一位置415移动至第二位置420。采用以直线或者沿着扇形光束402的弧形部署的检测器阵列409检测透射通过对象403的辐射，以产生对象403的片的单个投影图。通过将对象403相对于该检测器阵列409关于与X射线扇形光束402垂直的轴线旋转(180度+扇形角度)来获得对象403的用于重构CT图像的多个投影图。在一些实施方式中，对象403以至少是X射线扇形光束402的扇形角度和180度的总和的总角度递增地旋转以产生计算的断层X光拍摄图像。本领域普通技术人员应该注意到，执行射线照相术和XRD检查的顺序可在图4A和图4B的任一实施方式中发生变化。换言之，XRD检查随后可以是射线照相检查，反之亦然。更进一步地，如果对象403在首次检查期间使用射线照相术或者XRD被成功分类为良性或者威胁，则不需要二次检查。
图4C是示出了根据实施方式的分辨威胁品的方法的多个示例性步骤的流程图。现在参考图4A和图4C，在步骤430中，对象403被放置在扇形光束402内以用于执行射线照相检查。在步骤435中，通过将对象403相对于检测器阵列409关于与扇形光束402垂直的轴线旋转获得多个X射线双能量射线照片。在一些实施方式中，对象403以至少是X射线扇形光束402的扇形角度和180度的总和的总角度递增地旋转以产生计算的断层X光拍摄图像。此后，在步骤440中，射线照片被重构以形成对象的密度(ρ)和有效原子数(Zeff)的计算的断层X光拍摄图像。接下来，在步骤445中，对象403被放置在衍射笔形光束402’中以从对象403获得X射线散射光谱和通过对象403的透射光谱。在步骤450中，透射光谱用于校正散射光谱并且获得标准化的/校正的散射光谱或者衍射特征(signature)。最终，在步骤455中，标准化的/校正的散射光谱与来自威胁品和良性物品的一组散射光谱相比，并且这个信息以及步骤440的所测量的密度(ρ)和有效原子数(Zeff)用于将该对象识别为威胁或者警报。应当理解，扫描顺序可改变。例如，通过射线照相检查产生的密度和有效原子数可能足以将该对象分类为良性或者威胁。此外，衍射/XRD检查可在射线照相检查之前执行并且所测量的X射线光谱可能足以将对象分类或者分辨为良性或者警报。
图4D是示出了根据另一实施方式的分辨威胁品的方法的多个示例性步骤的流程图。现在参考图4B和图4D，在步骤460中，源401被放置在第一位置420处，并且对象403还被放置在扇形光束402内的第一对象位置420’处，以用于执行射线照相检查。在步骤465中，通过将对象403相对于检测器阵列409关于与扇形光束402垂直的轴线旋转获得多个X射线双能量射线照片。在一些实施方式中，对象403以至少是X射线扇形光束402的扇形角度和180度的总和的总角度递增地旋转以产生计算的断层X光拍摄图像。此后，在步骤470中，射线照片被重构以形成对象的密度(ρ)和有效原子数(Zeff)的计算的断层X光拍摄图像。接下来，在步骤475中，源401移动至第二位置415并且对象403也移动至衍射笔形光束402’内的第二对象位置415’以从对象403获得X射线散射光谱以及通过对象403的透射光谱。在步骤480中，透射光谱用于校正散射光谱并且获得标准化的/校正的散射光谱。最终，在步骤485中，标准化的/校正的散射光谱与来自威胁物品和良性物品的一组散射光谱相比，并且这个信息以及步骤470的所测量的密度(ρ)和有效原子数(Zeff)用于将该对象识别为威胁或者警报。应当理解，扫描顺序可改变。例如，通过射线照相检查产生的密度和有效原子数可能足以将该对象分类为良性或者威胁。此外，衍射/XRD检查可在射线照相检查之前执行并且所测量的X射线光谱可能足以将对象分类或者分辨为良性或者警报。
图5A和图5B示出了根据另一实施方式的对象504的CT和XRD检查。现在参考图5A，在一个实施方式中，X射线成像子系统实施为CT扫描系统，而XRD子系统以共焦配置加以实施。在XRD子系统的共焦配置中，准直仪511从第一位置515处的多色源510产生光束501。光束501是环形或者锥形形式，以照射放置在第一对象位置515’处的对象504。从对象504散射辐射，并且第二准直仪512将所产生的至少一个散射光束502准直在“点”检测器513上。采用所产生的具有笔形光束形状的透射光束503以使用透射/光谱检测器506测量沿着与散射辐射502近似相同的路径的对象504的透射。在一个实施方式中，散射器508(针孔或者过滤器，诸如，图3B的过滤器308)被部署在透射光束503撞击透射检测器506之前。CT扫描通过将X射线源510移动至第二位置520来实现，在该第二位置，扇形光束准直仪505将光束成形为扇形。类似地，对象504还从第一对象位置515’移动至第二对象位置520’。应当理解，一旦XRD检查和相关分析完成，则源(并且类似地对象504)从第一位置515移动至第二位置520。采用以直线或者沿着扇形光束525的弧形部署的检测器阵列509检测透射通过对象504(第二对象位置520’处)的辐射以产生对象504的片的单个投影图。通过将对象504相对于检测器阵列509关于与X射线扇形光束525垂直的轴线旋转(360度)以实现对象504的多个视图，对象504的多个视图用于重构CT图像。在一些实施方式中，对象504以至少是X射线扇形光束525的扇形角度和180度的总和的总角度递增地旋转以产生计算的断层X光拍摄图像。
现在参考图5B，在另一实施方式中，X射线成像子系统被实施为使用扇形光束的CT扫描系统，而XRD子系统以笔形光束配置实施。对象504移动至笔形光束或者扇形光束中的位置。在一个实施方式中，对象504的首次检查是CT扫描，随后是使用XRD子系统的二次检查。在另一实施方式中，对象的首次检查是XRD扫描，随后是使用CT扫描系统的二次检查。在又一实施方式中，对象504仅经受一次检查，其可以是CT扫描或者XRD扫描。实施为CT扫描系统的X射线成像子系统采用由扇形光束准直仪505形成的(多色源510的)X射线辐射525的扇形光束。采用以直线或者沿着扇形光束525的弧形部署的检测器阵列509检测透射通过对象504的辐射以产生通过对象504的单片或者多片的图像。通过将对象504相对于检测器阵列509关于与X射线扇形光束525垂直的轴线旋转(360度)获得对象504的多个投影图，该多个投影图用于重构CT图像。
在一些实施方式中，对象504以至少是X射线扇形光束525的扇形角度和180度的总和的总角度递增地旋转以产生计算的断层X光拍摄图像。在笔形光束配置的XRD子系统中，来自源510的光束穿过笔形光束准直仪505’以获得所期望的笔形光束530。尽管通过线性检测器阵列509检测产生越过对象504的单片的透射图的扇形光束525，但是笔形光束530通过对象504散射并且随后通过环形检测器540检测散射辐射535。适当的检测器准直仪537被放置在环形检测器540之前。笔形光束530的一部分538还透射通过对象504。这个透射光束538撞击削弱过滤器(诸如图2B的过滤器210或者图3B中的过滤器308)、降低光束538的强度的针孔或者散射器508(与图2B的散射器210’或者图3C的散射器309相似)。然后，通过透射检测器545检测衰减的透射光束，并且衰减的透射光束用于校正检测到的散射光谱535以获得标准化散射光谱。本领域普通技术人员应该注意到，执行CT和XRD检查的顺序可在图5A和图5B的任一实施方式中发生变化。换言之，XRD检查随后可以是CT检查，反之亦然。更进一步地，如果对象504在首次检查期间使用CT或者XRD被成功分类为良性或者威胁，则不需要二次检查。
图5C是示出了根据实施方式的分辨威胁品的方法的多个示例性步骤的流程图。现在参考图5C和图5A，在步骤560中，源510被放置在第一位置515处并且对象504还被放置在衍射环形或锥形光束501内的第一对象位置515’处，以从对象504获得X射线散射光谱以及通过对象504的透射光谱。在步骤565中，透射光谱用于校正散射光谱并且获得标准化的/校正的散射光谱。接下来，在步骤570中，源510移动至第二位置520并且对象504还被放置在扇形光束525内的第二对象位置520’处以用于执行CT检查。在步骤575中，通过将对象504相对于检测器509关于与扇形光束402垂直的轴线旋转(360度)获得多个X射线双能量CT扫描。在一些实施方式中，对象504以至少是X射线扇形光束402的扇形角度和180度的总和的总角度递增地旋转以产生计算的断层X光拍摄图像。此后，在步骤580中，CT扫描被重构以形成对象的密度(ρ)和有效原子数(Zeff)的计算的断层X光拍摄图像。最终，在步骤585中，标准化的/校正的散射光谱或者衍射特征与来自威胁和良性物品的一组散射光谱或者衍射特征相比，并且这个信息以及步骤580的所测量的密度(ρ)和有效原子数(Zeff)用于将该对象识别为威胁或者警报。应当理解，扫描顺序可改变。例如，通过XRD检查产生的标准化的/校正的散射光谱或者衍射特征可足以将对象分类为良性或者威胁。此外，CT检查可在衍射/XRD检查之前执行并且所测量的密度(ρ)和有效原子数(Zeff)可足以将对象分类或者分辨为良性或者警报。
图5D是示出了根据另一实施方式的分辨威胁品的方法的多个示例性步骤的流程图。现在参考图5D和图5B，在步骤590中，对象504被放置在扇形光束525内以用于执行CT检查。在步骤592中，通过将对象504相对于检测器509关于与扇形光束525垂直的轴线旋转(360度)获得多个X射线双能量CT扫描。在一些实施方式中，对象504以至少是X射线扇形光束525的扇形角度和180度的总和的总角度递增地旋转以产生计算的断层X光拍摄图像。此后，在步骤594中，CT扫描被重构以形成对象的密度(ρ)和有效原子数(Zeff)的计算的断层X光拍摄图像。接下来，在步骤596中，对象504被移动以放置在衍射笔形光束530中从而从对象504获得X射线散射光谱以及通过对象504的透射光谱。在步骤598中，透射光谱用于校正散射光谱并且获得标准化的/校正的散射光谱。最终，在步骤600中，标准化的/校正的散射光谱与来自威胁和良性物品的一组散射光谱相比，并且这个信息以及步骤594的所测量的密度(ρ)和有效原子数(Zeff)用于将该对象识别为威胁或者警报。应当理解，扫描顺序可改变。例如，通过CT检查产生的密度和有效原子数可能足以将该对象分类为良性或者威胁。此外，衍射/XRD检查可在CT检查之前执行并且所测量的X射线光谱或者衍射特征可能足以将对象分类或者分辨为良性或者警报。
尽管关于XRD系统的笔形光束配置描述了减少高强度辐射对透射检测器的不利效应的上述方法(如图4A、图4B和图5B中描述的)，但是注意到，如以下关于图8更详细地描述的，这些方法同样也适用于共焦配置。
如早先描述的，参考图1，本发明的扫描系统包括根据实施方式的两个子系统-XRD子系统101以及实施为CT成像子系统的X射线成像子系统102。在一些实施方式中，CT成像子系统进一步包括以下中的至少一个以获得图像：1)堆叠的检测器阵列；2)能量色散的检测器阵列(例如，CdTe或CZT、或者具有快速固态读出系统的快速闪烁检测器)；3)快速切换或者缓慢切换高压X射线管；或者4)透射过滤器或分层合成的多层特定能量的反射过滤器以限定光谱区。通过多能量CT系统产生的信息以各种方式结合从而获得材料的特性，即，材料的Zeff和ρ。此外，通过X射线成像子系统测量的透射信息可以用于获得对象的密度。进一步地，感兴趣材料的存在可通过采用技术的任何组合来确定，诸如，XRD和基于CT的Z确定的组合、XRD和基于CT的密度确定的组合、或者结合XRD、Zeff和ρ信息的组合。
在一个实施方式中，为了提高感兴趣材料的Z和密度的确定的准确性，可在扫描系统中采用顶级数字照相机以确定正在被扫描的对象的形状。如果对象不是圆形的；可选地，它可旋转一个或多个角度以确定关于对象形状的详情。这个信息可用于校正对象的形状和/或容器的衰减，因此允许更好的特性估计，即，材料的Zeff和ρ。在一个实施方式中，CT检测器具有适用于将容器及其壁成像的空间分辨率，并且因此获得容器材料和厚度的改进校正，其可以应用以测量检查中的对象的Zeff和ρ。
在另一实施方式中，在筛选感兴趣材料的对象时，使用参考材料以校正吸收效果和容器形状。可以使用的参考材料的实例是水，它是普遍的良性液体。通过这个参考材料(水)的透射和相干散射在随后分析中用于校正检查中的对象的吸收效果。
在另一实施方式中，本发明的系统与将提供诸如Zeff和/或ρ的其他特性的另一X射线扫描系统相接。这个信息然后可与本发明的系统的结果结合以做出确认对象的存在或不存在的决定。
在又一实施方式中，可通过使操作员输入有关检查中的对象或者容器的形状、材料或者其他属性的信息加速检查过程。在一个实施方式中，如图6所示，该信息可通过操作员使用简单界面(诸如一系列复选框)输入。参考图6，例如，如果操作员选择“圆形”容器601，该系统假定圆形瓶子。类似地，如果操作员选择“玻璃”容器602，则该系统采用适当算法校正玻璃衰减。在一个实施方式中，该系统基于预设时间或者何时收集充分统计量以提供指定精确度而停止从操作员收集数据。
在一个实施方式中，本发明在紧凑形状因数的简单系统内，使用双能量计算机断层和CXS(X射线相干散射)以用于LAG的高效和有效筛选。该系统用于将爆炸物和可燃液体(纯的或者与燃料混合的)与诸如饮料、洗涤剂、卫生产品、以及其他合成物的良性液体自动识别和区分。进一步地，该系统在包含在单个袋子(诸如航空旅行的乘客普遍使用以密封液体的拉环塑料袋)内的液体的集中分析期间保持检测能力。
图7示出了双能量CT如何基于它们在密度-Zeff空间(其中材料的密度绘制在X轴701上并且Zeff绘制在Y轴702上)中的位置将示例性一组威胁液体与豁免液体区分。诸如硝酸甘油的LAG威胁由红色菱形703表示，而诸如水、葡萄酒和啤酒的良性和豁免液体分别由蓝色三角形和绿色三角形704、705表示。
在一个实施方式中，本发明的系统采用双能量扫描获得Zeff。在一个实施方式中，双能量能力通过在低能量(～100kV)与高能量(～160kV)之间切换X射线管的电压或者通过采用堆叠的低能量和高能量检测器实现。
在另一实施方式中，该系统采用多能量(ME)CT。ME检测器在直接转换模式中操作，其中，透射的X射线光子通过诸如CdTe或者CdZnTe的半导体晶体直接检测。在标准的双能量成像系统中，两个宽能量带利用堆叠的检测器测量，其中堆叠的检测器包括薄闪烁器以及通过金属过滤器与薄闪烁器分隔的厚闪烁器。薄闪烁器测量“低能量”信号，而厚闪烁器测量“高能量”信号。ME方法可以比标准的双能量检测器实现Zeff和ρ的更准确和精确的估计。
双能量CT可以提供用于充分精确地检测行李的内含物中的爆炸物的Zeff和密度的测量。然而，液体威胁具有可与一些良性液体重叠的较窄范围的Zeff值和密度，从而导致假警报。图7示出了针对普遍LAG威胁的理论密度-Zeff曲线、以及针对大范围良性液体的曲线。乘客携带的大部分液体可能被集中于水附近，水的密度ρ＝1g/cm3以及Zeff＝7.57。然而，一些液体在密度-Zeff空间中可以与LAG威胁重叠。对于这些液体，双能量CT可能生成需要通过诸如CXS的另一扫描技术、或者通过安全人员肉眼检查的辨别的警报。所列威胁与良性液体之间的重叠的实例在图7中用编号的圆形区域#1、#2和#3突出。
因此，在一些情况下，CT扫描不能独自将某些威胁与良性LAG区分。由于这个原因，本发明进一步使用CXS以提供将解决这些重叠中的一些的材料区分筛选。应当理解的是，CXS用于表征晶体材料、多晶体材料、粉末材料和非晶材料的结构。LAG是遍及几个分子具有短程有序结构的非晶材料，并且因此它们产生表征液体的宽衍射峰。例如，可以通过与碳碳键相关联的相干散射特征的存在识别可燃液体和碳氢化合物。CXS技术基于观察散射的强度，其根据散射角或者能量而变化。
图8示出了本发明的系统800的一个实施方式，其中，使用X射线相干散射(CXS)技术检查瓶装液体。在一个实施方式中，系统800采用能量色散方法，其中，观察角度是固定的并且测量散射辐射的能量光谱。
参考图8，使用的CXS配置被称为共焦几何形状。在此，X射线源801产生辐射802的环形光束。源准直仪803将光束限制于LAG容器805的部分804。还提供检测器准直仪806，其将测量的散射限制于位于容器805的中心处的体积环807。利用能量色散检测器808测量散射信号810，并且利用透射检测器809测量透射(不偏斜的)光束812。源和检测器准直仪的选择、到达X射线焦点的距离、以及到达检测器的距离用于确定有效散射角。优选的是，具有1与10度之间的有效散射角。在系统800的这个实施方式中，散射和透射的X射线光束的路径长度几乎相同。
XRD的共焦几何形状的优点包括高亮度，允许从由源和检测器准直仪建立的体积环所限定的对象的较大体积获得散射信号。此外，可以利用小的、简单的且廉价的具有小孔形状的入口光圈的能量敏感的检测器测量散射信号。由CdTe或者CZT组成的室温能量色散检测器具有与通过共焦光束几何形状实现的光谱分辨率最佳匹配的能量分辨率。
透射光束数据用于确定容器和液体的能量依赖衰减。因此，相干散射特征的形状对容器形状、尺寸和材料不敏感。这是因为检查体积的尺寸和位置被设计成使来自容器壁的信号贡献最小化。然而，相干散射特征的强度取决于容器的尺寸和成分。这将确定获取统计上有意义的信号所需的信号水平和时间。
在一个实施方式中，本发明使用CT子系统同时筛选包装在袋子中的多个处置的容器。这个技术基于它们位于密度-Zeff空间中的位置将威胁LAG与豁免液体区分。X射线相干散射技术进一步用于分辨警报或者筛选良性LAG，其可接近威胁LAG的密度和Zeff。图9示出了这种扫描系统900的一个实施方式，这种扫描系统900使用紧凑形状因素的CT和CXS的组合以提供有效的LAG筛选。在一个实施方式中，系统900包括低原子数调整器皿(未示出)，具有待筛选的多个容器的袋子通过门901被放置在该调整器皿中。调整器皿有助于改变袋子的内含物的位置，使得可能在袋子内部重叠的多个瓶子或者管隔开以用于筛选。为了便于操作，系统900在外部配备有用户界面902。
可以注意到，在本发明的结合的CT/CXS系统中，入射X射线光束的准直取决于激活的技术：因此，CT准直仪在CT扫描期间产生扇形光束，并且CXS准直仪在CXS筛选期间传送共焦光束。在一个实施方式中，这两个准直仪都位于单个滑块上，根据每个技术的需要，该单个滑块通过致动器移动至两个可能位置中之一处。
在一个实施方式中，准直仪的定位功能、用于CT和CXS筛选的X射线光束内的调整容器的定位功能、X射线开/关、以及数据获取全部通过专用控制软件进行控制。
图10进一步详细地示出了本发明的筛选系统的部件。参考图10，包含LAG的多个瓶子或者管被放置在塑料调整器皿1001内部，塑料调整器皿1001控制多个瓶子或者容器相对于X射线光束1003的方位。调整器皿1001被固定至载台1002，该载台在作为检查的初次模式的CT筛选模式期间旋转以将LAG(包含在多个瓶子或者管内)暴露给扇形X射线光束1003。因此，准直仪滑块1005处于采用适当的准直仪(未示出)以产生扇形光束1003的位置处。在一些实施方式中，准直仪滑块1005包括CT准直仪1016和CXS准直仪1017并且可在第一位置与第二位置之间移动。在一个实施方式中，第一位置和第二位置位于相同水平面内。当准直仪滑块1005处于第一位置时，X射线发生器块1004通过所述CT准直仪1016产生扇形光束1003。如参考图11所讨论的，当准直仪滑块1005处于第二位置时，X射线发生器块1004通过CXS准直仪1017产生共焦光束。在一个实施方式中，间隙1018存在于水平狭缝部件1016与准直仪滑块1005的CXS准直仪之间。从X射线发生器块1004发出的扇形光束1003入射到受约束的LAG上，并且通过双能量检测器阵列1006测量透射X射线。该输出是以使用合适的算法重构为CT图像的“数据片”的方式。
如果CT图像数据的分析导致警报，则操作员具有激活用于警报分辨的CXS扫描的选择权。在另一实施方式中，如图11所示的自动执行激活CXS扫描。参考图11，在这种情况下，准直仪滑块1105移动到第二位置以将CXS准直仪1117与X射线发生器块1109对齐并且产生共焦光束1103。进一步地，目标定位机构1104将警报LAG定位到用于CXS筛选的位置处。使用锥形光束1103扫描定位在调整器皿1101内部的警报LAG。散射光束1110通过放置在检测器准直仪1106后面的CXS检测器(未示出)进行测量。非散射的光束1115通过透射检测器(未示出)进行测量。在一个实施方式中，如美国专利7,417,440中公开的，CT子系统中所使用的DE(双能量)检测器可以用于近似透射光谱。CXS数据的分析将导致原始警报被排除或者确认。
在其他实施方式中，CT准直仪和双能量检测器阵列在一个水平面上，并且CXS准直仪和CXS检测器在CT平面上方(或者下方)的另一水平面上。对一个垂直位置处的调整容器执行CT扫描，并且CXS测量(如果需要)在向上(或者向下)移动调整容器之后执行，因此使用CXS装置测量待检查的对象中的相同位置。这允许CT检测器阵列内不存在间隙，这对于CT重构是有利的而没有其他伪像。这个实施方式不需要在CT与CXS测量之间移动调整容器。
图12A示出了来自对已知的LAG威胁品的测试的CXS光谱1205，而图12B示出了来自诸如水、葡萄酒、洗发水等各种良性LAG的光谱1210。参考图12A和图12B，如通过在50keV与100keV之间比较相应的衍射特征1207、1212可以看出，LAG威胁特征1207可与良性液体的特征1212清楚地区分。
在一个实施方式中，本发明采用分类算法来表征CXS扫描的结果，诸如，最小距离分类器算法和递归划分。最小距离分类器算法使用检查中的LAG与存储在信息库中的威胁LAG之间的欧几里得的距离。如果未知的LAG与威胁LAG之间的总距离小于指定阈值，则未知的LAG被分类为威胁。递归划分是用于多变量分析的统计法，它创建决策树以正确地将未知的LAG分类。
如上所述，本发明的系统使用双能量CT执行最初的检查。双能量CT提供针对最初分类特征或者特性、密度和Zeff的估计的数据。在一个实施方式中，密度信息通过利用双能量重构算法基于背投影或者迭代技术获得，并且Zeff信息从所测量的高能量和低能量X射线衰减值得出。在一个实施方式中，在最初的检查期间，携带用于检查的LAG的袋子的内含物被分割为瓶子或者局部瓶子区域。全部瓶子/区域然后通过CT筛选清除，或者将一个或多个瓶子做标记用于通过CXS进一步分析。
因为告警区域通过CXS检查以用于更精确的材料分类，所以在一个实施方式中，CXS威胁特征的信息库用于比较每个目标区域。在一个实施方式中，该系统应用光谱化学成分确定算法以用于有效的材料确定。
以上实例仅是本发明的系统的许多应用的说明。尽管本文中仅描述了本发明的一些实施方式，但是应当理解，在不偏离本发明的精神或者范围的情况下，本发明可以以许多其他特定形式实施。因此，本实例和实施方式被认为是说明性的并且不是限制性的，并且本发明可在所附权利要求的范围内进行修改。

Claims (31)

1.一种用于扫描对象的系统，所述系统包括：
X射线源，用于生成辐射；
第一扫描子系统，包括：
第一准直仪，用于限制所述辐射以产生照射所述对象的光束；
第一阵列的透射检测器，用于生成对应于检测到的透射通过所述对象的光束辐射的第一透射扫描数据，其中，所述对象相对于所述第一阵列的透射检测器关于与所述光束垂直的轴线旋转；
第二扫描子系统，包括：
第二准直仪，用于限制所述辐射以产生照射所述对象的成形光束；
至少一个检测器，生成对应于检测到的从所述对象散射的成形光束辐射的散射扫描数据；以及
处理器，使用所述第一透射扫描数据和所述散射扫描数据来确定所述对象内的感兴趣材料的存在。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二扫描子系统中的第一检测器是能量敏感的。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，第二检测器在所述第二扫描子系统中用于测量透射通过所述对象的辐射以将所述散射扫描数据标准化。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述第二检测器是能量敏感的。
5.根据权利要求3所述的系统，其中，包括针孔、过滤器或者散射器的衰减器用于降低通过所述第一准直仪产生的所述光束的强度。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一扫描子系统是多能量透射系统。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述X射线源在低能量与高能量之间切换以在所述第一扫描子系统中生成双能量透射数据。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，通过所述第一准直仪产生的所述光束是扇形光束。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述对象以至少是所述扇形光束的扇形角度和180度的总和的总角度递增地旋转以产生计算的断层X光拍摄图像。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一扫描子系统是多能量CT系统。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器使用所述第一透射扫描数据计算所述对象内的体元的有效原子数和密度并且使用所述散射扫描数据生成衍射特征。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述处理器使用下列项的全部或者一些的组合确定所述对象是否包含感兴趣材料：所述衍射特征、密度和有效原子数。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述感兴趣材料是爆炸物和毒品中的一个。
14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述对象是包含装入单独容器中的液体、乳液和凝胶的组合的袋子。
15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二扫描子系统的所述成形光束是笔形光束。
16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二扫描子系统的所述成形光束是环状光束或者锥形光束。
17.一种扫描包含至少一个物品的容器的方法，所述方法包括：
从X射线源生成辐射；
产生所述容器的单能量或者多能量射线照片；
分析所述射线照片以确定所述容器内的感兴趣对象的位置并且使用所述位置以用于第一透射扫描；
定位用于限制所述辐射的第一准直仪以产生照射所述位置处的所述容器的光束；
使用第一阵列的透射检测器检测所述第一透射扫描数据，所述第一透射扫描数据对应于检测到的透射通过所述容器的光束辐射，
其中，所述容器相对于所述第一阵列的透射检测器关于与所述光束垂直的轴线旋转；
使用所述第一透射扫描数据计算所述容器中的所述至少一个物品的特性；
如果使用所计算的特性怀疑所述至少一个物品是感兴趣物品，则生成警报；
定位用于限制所述辐射的第二准直仪以产生照射所述感兴趣物品的成形光束；
使用至少一个检测器检测散射扫描数据，所述散射扫描数据对应于检测到的从所述物品散射的成形光束辐射；
生成衍射特征；以及
通过使用所述衍射特征和所计算的特性的组合将所述容器的所述至少一个物品确定为感兴趣物品。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，用于检测散射扫描数据的第一检测器是能量敏感的。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，第二检测器用于测量透射通过所述物品的辐射以将所述散射扫描数据标准化。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述第二检测器是能量敏感的。
21.根据权利要求19所述的方法，其中，包括针孔、过滤器或者散射器的衰减器用于降低通过所述第一准直仪产生的所述光束的强度。
22.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一透射扫描数据是多能量透射扫描数据。
23.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一透射扫描数据是通过在低能量与高能量之间切换所述X射线源生成的双能量透射数据。
24.根据权利要求17所述的方法，其中，通过所述第一准直仪产生的所述光束是扇形光束。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述容器以至少是所述扇形光束的扇形角度和180度的总和的总角度递增地旋转以产生计算的断层X光拍摄图像。
26.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一透射扫描数据使用多能量CT系统生成。
27.根据权利要求17所述的方法，其中，所述特性包括使用所述第一透射扫描数据计算的所述至少一个物品内的体元的有效原子数和密度。
28.根据权利要求17所述的方法，其中，所述感兴趣物品是爆炸物和毒品中的一个。
29.根据权利要求17所述的方法，其中，所述容器包含装在单独容器中的液体、乳液和凝胶的组合。
30.根据权利要求17所述的方法，其中，生成所述散射扫描数据的所述成形光束是笔形光束。
31.根据权利要求17所述的方法，其中，生成所述散射扫描数据的所述成形光束是环状光束或者锥形光束。
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