CN108426899A - 复合检查设备和复合检查方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合检查设备，该复合检查设备包括多个检查通道和至少一台组合扫描X光机。每一台组合扫描X光机被构造成发出相互独立的一个X射线笔形束和一个X射线扇形束。X射线笔形束适用于对一个检查通道内的待检目标进行背散射扫描。X射线扇形束适用于对另一个检查通道内的待检目标进行透射扫描。本发明还涉及利用上述复合检查设备对待检目标进行检查的方法，该方法包括：使第一待检目标从一个检查通道中穿过，以利用X射线笔形束对第一待检目标进行背散射扫描；以及使第二待检目标从另一个检查通道中穿过，以利用X射线扇形束对第二待检目标进行透射扫描。
Description
技术领域
本发明涉及复合检查设备和复合检查方法，更具体地涉及采用X射线成像技术的双通道复合检查设备和双通道复合检查方法。
背景技术
一方面，X射线透射成像技术的穿透性好，空间分辨率高，尤其对铜、铁等高原子序数物质反应灵敏，成像清晰，辩识效果好。因此，X射线透射成像技术在对诸如行李、物品等的安全检查中得到了广泛的应用。然而，X射线透射成像技术的辐射剂量大，对人体有一定危害，因而不宜用于人体普检。
另一方面，背散射成像技术采用飞点扫描方式，能够根据人体散射回来的X射线信号成像，无需穿透人体，单次吸收剂量小，安全性好，并且对轻体物质更敏感，尤其对毒品、炸药等低原子序数危险品有很好的探测效果。因此，背散射成像技术越来越广泛地应用于诸如人体、货物和车辆等的安检领域中。
图6示意性地示出了现有的背散射和透射复合检查设备的总体结构和使用方法。这种复合检查设备通常由一整套背散射检查通道4和一整套透射检查通道6组合而成。接下来以最典型的人、物分检为例，对这种复合检查设备进行说明。
在这种复合检查设备中，飞点X光机1和背散射探测器2固定在传送机构3上。飞点X光机1发出X射线笔形束。背散射探测器2检测被人体5散射回来的信号用于成像。X射线笔形束每旋转一周就完成一列扫描。通过传送机构3的平移，X射线笔形束逐列完成对人体5的单侧扫描。然后，使人体5转身180°并以同样的方式完成对人体5的另一侧的扫描，由此完成人体5的双侧全面扫描。另外，透射X光机7发出的X射线被前端准直器8调制成扇形束。透射探测器11检测穿透行李9后的X射线信号用于成像。通过传输机构10的平移，透射X光机7逐层地完成对行李9的全面扫描。
在现有技术中，为了实现人、物分检，或者为了实现对同一个待检目标以背散射和透射两种方式进行检测，有时会将一整套背散射设备和一整套透射设备组合起来使用。结果，组合之后的设备的占地空间和重量大，成本高，拆装和使用都不方便。特别地，由于这种组合设备的部件的体积比较大且分散，所以增大了机加难度、驱动功耗和X射线泄露隐患等。另外，使用单台或者两台透射型X光机对人体和行李、物品进行同步检查会对人体产生潜在的危害，因而阻碍了这种直接组合而成的检查设备和检查方法的广泛使用。
发明内容
【技术目的】
为了解决上述技术问题以及后文中提及的其它技术问题而做出了本发明。
【技术方案】
根据本发明的一个方面，提供一种复合检查设备，所述复合检查设备包括多个检查通道、探测器和至少一台组合扫描X光机。每一台组合扫描X光机被构造成发出相互独立的一个X射线笔形束和一个X射线扇形束。所述X射线笔形束适用于对一个检查通道内的待检目标进行背散射扫描。所述X射线扇形束适用于对另一个检查通道内的待检目标进行透射扫描。
优选地，所述复合检查设备包括两个检查通道、探测器和一台组合扫描X光机。所述组合扫描X光机设置在所述两个检查通道之间，向一个检查通道内的待检目标发射所述X射线笔形束，并向另一个检查通道内的待检目标发射所述X射线扇形束。
优选地，所述背散射扫描和所述透射扫描相互独立地进行并且互无串扰。
可选地，所述背散射扫描和所述透射扫描同时进行，或者不同时进行。
优选地，所述X射线笔形束的张角和所述X射线扇形束的张角是相互独立地设定的。所述X射线笔形束的能量和所述X射线扇形束的能量是相互独立地设定的。所述X射线笔形束的能量和所述X射线扇形束的能量相同或不同。
优选地，所述X射线扇形束的张角中心线相对于水平面向斜下方倾斜一定角度。相应地，在所述另一个检查通道的底部以及与所述组合式X光机对置的一侧设置有透射探测器。
可选地，所述组合扫描X光机使用同一个高压电源或不同的高压电源来分别产生所述X射线笔形束和所述X射线扇形束。
优选地，所述一个检查通道和所述另一个检查通道位于同一个水平面上。
优选地，所述复合检查设备还包括背散探测器和透射探测器。所述组合扫描X光机和所述背散探测器位于所述一个检查通道内的待检目标的同一侧。所述组合扫描X光机和所述透射探测器分居所述另一个检查通道内的待检目标的两侧。所述透射探测器被设置为I形或L形。
优选地，所述复合检查设备是开放式的或封闭式的。
根据本发明的另一个方面，提供一种复合检查设备。所述复合检查设备包括第一检查通道、第二检查通道、设置在所述第一检查通道与所述第二检查通道之间的一个X射线发生器、以及对应的探测器。所述X射线发生器包括：第一X射线管和飞点扫描机构，其被构造成发出X射线笔形束，所述X射线笔形束适用于对所述第一检查通道内的待检目标进行背散射扫描；以及第二X射线管和前端准直器，其被构造成发出X射线扇形束，所述X射线扇形束适用于对所述第二检查通道内的待检目标进行透射扫描。
根据本发明的另一个方面，提供一种利用上述复合检查设备对待检目标进行检查的方法。所述方法包括：使第一待检目标从一个检查通道中穿过，以利用所述X射线笔形束对所述第一待检目标进行背散射扫描；以及使第二待检目标从另一个检查通道中穿过，以利用所述X射线扇形束对所述第二待检目标进行透射扫描。
根据本发明的另一个方面，提供一种利用上述复合检查设备对待检目标进行检查的方法。所述方法包括：在完成了对待检目标的背散射扫描之后，再对所述待检目标进行透射扫描；或者在完成了对待检目标的透射扫描之后，再对所述待检目标进行背散射扫描。
可选地，在对待检目标进行背散射扫描或透射扫描的过程中，所述待检目标相对于所述复合检查设备移动，或者所述复合检查设备相对于所述待检目标移动。
可选地，将两台或更多台复合检查设备级联起来或者组合起来使用，使得待检目标一次通过所述复合检查设备而无需返回或者翻转即可完成检查。
【技术效果】
在本发明的双通道复合检查设备中，单台组合扫描X光机能够同时发出相对独立的一个X射线笔形束和一个X射线扇形束。X射线笔形束用于一个检查通道内待检目标的背散射扫描。X射线扇形束用于另一个检查通道内待检目标的透射扫描。这两种扫描操作之间互不串扰。与将常规的一整套背散射设备和一整套透射设备的组合起来使用方式相比，本发明的双通道复合检查设备能够达到同样的扫描效率，却能够省去至少一套X光机及其外围机构。
此外，本发明的双通道复合检查设备中的组合式扫描光机从X射线源头就完成了辐射防护，而无需添加外围辅助装置。因此，本发明的双通道复合检查设备可以代替常规的一套飞点X光机和一套透射X光机。这样，不仅可以简化系统设计，降低应用难度并且减少成本，还可以大幅减小X光机自身和整个设备的占地空间，有利于X射线成像设备向小型化、智能化和集成化的方向发展，具有很好的应用前景和经济效益。
另外，如果将本发明的双通道复合检查设备应用于同一个待检目标，则通过一次扫描即可分时或同时获得凸显高密度物质的透射图像和凸显轻体物质的背散射图像，因而提高了扫描效率和检测效果，能够有效且快速地完成对待检目标的全面查验。
附图说明
为了便于理解本发明，在下文中基于示例性实施例并结合附图来更详细地描述本发明。在附图中使用相同或相似的附图标记来表示相同或相似的构件。应该理解的是，附图仅是示意性的，附图中的构件的尺寸和比例不一定精确。
图1是根据本发明的实施例的双通道复合检查设备的总体构造和使用方法的示意图。
图2是根据本发明的实施例的组合扫描X光机的构造的示意图。
图3是沿着图2中的剖切面A-A截取的剖视图。
图4a和图4b是两个X射线束之间的角度关系的示意图。
图5是将本发明的实施例的双通道复合检查设备级联起来使用的状态的示意图。
图6是现有技术中的背散射和透射复合检查设备的总体结构和使用方法的示意图。
具体实施方式
图1是根据本发明的实施例的双通道复合检查设备的总体构造和使用方法的示意图。该双通道复合检查设备利用单台组合扫描X光机产生一个X射线笔形束和一个X射线扇形束，从而可以同时对两个检查通道内的待检目标分别进行背散射扫描和透射扫描。
本实施例的双通道复合检查设备主要包括主机20、背散通道30和透射通道40。主机20是该双通道复合检查设备的核心构件。主机20包括组合扫描X光机21、前准直器22、背散探测器23以及控制台25、控制模块26和数采模块27。背散通道30包括传送机构32。在对背散目标31(例如人体)进行检查时，背散目标31被安置在传送机构32上并随着传送机构32移动。透射通道40包括透射探测器42和传送机构43。在对透射目标41(例如行李)进行检查时，透射目标41被安置在传送机构43上并随着传送机构43移动。
当对待检目标进行检查时，组合式扫描光机21和背散探测器23位于背散目标31的同一侧，并且位于固定的底托24上。安置在传送机构43上的透射目标41从组合扫描X光机21和透射探测器42之间穿过。组合扫描X光机21产生一个X射线笔形束，用于对背散目标31进行背散射扫描，同时产生一个X射线扇形束，用于对透射目标41进行透射扫描。X射线笔形束的张角中心线和X射线扇形束的张角中心线之间形成一定的夹角(即稍后描述的角度α)以避免串扰。
以图1所示的沿着逆时针方向旋转的飞点为例。当X射线笔形束沿着背散目标31从上往下扫描完一列时，组合扫描X光机21的另一侧的X射线扇形束同时对透射目标41完成一个截面扫描。由于X射线笔形束的张角中心线和X射线扇形束的张角中心线在旋转圆周方向上相差一定角度，所以使得背散射扫描操作与透射扫描操作之间没有信号串扰。
在传送机构32的单次行程结束时，完成了对背散目标31的单侧扫描。如果需要对背散目标31进行双侧扫描，则需要传送机构32承载着背散目标31再返回一次，以便对背散目标31的另一侧进行扫描。需要注意的是，在传送机构32开始返回行程时，使背散目标31翻转180°，以使背散目标31的另一侧朝向组合扫描X光机21。与此不同地，在传送机构43的单次行程结束时就能完成对透射目标41的全部截面的扫描。在对待检目标进行扫描时，两个探测器23和42分别感测相应的X射线信号。控制台25与控制模块26及数采模块27进行通信，然后进行数据分析和处理，最终生成相应的背散射图像和透射图像。
进一步地，主机20、背散通道30和透射通道40可以是相互独立的装置，也可以被组装在同一个罩板内。另外，主机20、背散通道30和透射通道40可以处于同一个水平面上，也可以布置成其它的空间位置关系。
进一步地，本实施例的双通道复合检查设备在其底部或顶部空间中进行电气走线等操作，同时设置相关的联接装置和紧固装置。
进一步地，组合扫描X光机21和背散探测器23位于背散目标31的同一侧(在图1中为右侧)。用于安置透射目标41的传送机构43位于组合扫描X光机21和透射探测器42之间。
进一步地，背散探测器23接收从背散目标31散射回来的X射线信号，透射探测器42接收穿过透射目标41的X射线信号。
进一步地，控制台25与控制模块26及数采模块27进行通信。在接收到检查指令后，控制模块26使组合扫描X光机21同时发出X射线笔形束和X射线扇形束，启动传送机构32和传送机构43，触发数采模块27以收集背散射信号和透射信号，然后将收集到信号传送至控制台25，以便进行数据分析和处理，最终生成待检目标31的背散射图像和待检目标41的透射图像。然后，可以对所生成的背散射图像和透射图像进行人工查视或者借助软件进行自动识别，以分辨有无危险品并且适当地进行标识和报警。
进一步地，控制模块76可以控制X射线笔形束和X射线扇形束的起始位置、旋转方向和扫描周期。在本实施例中，传送机构32和传送机构43同时启动。在完成了对背散目标31的单侧扫描以及对透射目标41的全部截面的扫描之后，传送机构32和43都停止移动。在传送机构32停止移动之后，使背散目标31翻转180°(例如，在背散目标31是人体的情况下，使人体转身180°)，然后使背散目标31随着传送机构32返回，由此完成对背散目标31的另一侧的扫描。
进一步地，本实施例中的组合扫描X光机21在单只X射线管上集成一个飞点光源和一个扇束光源。该X射线管在接通高压电源之后通过两个靶点和分别产生朝向和能量相同或不同的一个X射线笔形束和一个X射线扇形束。
图2是根据本发明的实施例的组合扫描X光机的构造的示意图。具体地说，该组合扫描X光机主要包括飞点光源100、扇束光源200、阳极柄300和管壳400。飞点光源100包括第一阴极50和第一阳极60。第一阳极60包括飞点模块61和第一靶点62。第一阴极50连接至负高压电源的负极和灯丝电源。阳极柄300接地(负高压电源的正极)。扇束光源200包括第二阴极70和第二阳极80。第二阳极80包括准直器81和第二靶点82。阳极柄300的内部设置有走线孔301。阳极柄300的上部嵌设有密封接头302。阳极柄300的一侧连接至管壳400内部的线缆，阳极柄300的另一侧连接至管壳400外部的线缆。管壳400用于固定飞点光源100和扇束光源200，并且管壳400的内部保持真空。
从第一靶点62产生的X射线扇形束通过防护转筒611上的小孔612而被调制成动态笔形束。从第二靶点82产生的X射线束通过准直器81上的准直缝811而被调制成一个扇形束。
如图2所示，飞点模块61基本上相当于一个外转子结构。具体地说，在电枢铁芯615上绕制若干个电枢绕组614，并且电枢铁芯615套装于阳极柄300的一端(在图2中为左端)。防护转筒611的内壁上紧固有若干个永磁体613，并且这些永磁体613呈均匀分布状态。防护转筒611的一端(在图2中为右端)套装于轴承617的外壁上。利用套筒618将轴承617和相应的限位结构支撑固定。驱动器616设置在电枢铁芯615的一侧(在图2中为右侧)。在通电之后，电枢绕组614不断地换相通电并形成旋转磁场，该旋转磁场与永磁体613所产生的磁场相互作用，由此驱动防护转筒611旋转。这样，通过小孔612的旋转运动将第一靶点62所产生X射线扇形束调制成动态连续的笔形束。
构成防护转筒611和准直器81的材料优选的是钨或钨合金。构成阳极柄300的材料优选的是铜或铜合金。这样，从X射线源头完成了辐射防护，使得组合扫描X光机21轻便小巧。
接下来对本实施例的组合扫描X光机21内部产生X射线扇形束的特性进行说明。
图3是沿着图2中的剖切面A-A截取的剖视图。图3示出了准直器81的剖面及其与第二靶点82之间的相对位置关系。
图4a和图4b是X射线束之间的角度关系的示意图。如图4a所示，第一靶点62和第二靶点82的靶面沿着径向交错成一定角度。在飞点光源100和扇束光源200的两端接通相同的或不同的高压电源后，可以在第一靶点62和第二靶点82的靶面上分别产生相应的X射线束。所产生的两个X射线束所在平面在径向上是平行的。优选地，这两个X射线束的张角中心线交错成角度α(如图4b所示)并且它们各自的张角大小是可以独立地调节的。可以理解的是，在空间上，角度α是两条异面直线之间的角度(α＝0°或180°的情况除外)。
进一步地，角度α≠180°，即X射线笔形束和X射线扇形束不呈对称关系。当然，角度α也可以等于180°或者其它任意角度。
另外，X射线扇形束22的张角的中心线相对于水平面偏向下方，这样可以有效地增大扫描空间(参见图1)。
进一步地，第一阴极50的灯丝、第二阴极70的灯丝、第一靶点62和第二靶点82的中心可以位于同一条水平直线上(即，彼此同轴)，也可以布置成其它的空间位置关系。
进一步地，防护转筒61上的小孔612的数量可以是1个或多个。当防护转筒61上设置有多个小孔612时，这些小孔612在防护转筒61的圆周方向上可以均匀地分布，也可以不均匀地分布。
进一步地，可以按照需求来分别控制和使用组合扫描X光机21所产生的X射线笔形束和X射线扇形束。
进一步地，组合扫描X光机21的飞点光源100和扇束光源200可以使用同一个高压电源来产生两个能量相同或不同的X射线束，也可以使用两个参数相同或不同的高压电源分别产生两个能量相同或不同的X射线束。根据待检目标特性，可以灵活地调整两个X射线束的输出剂量。
进一步地，在本发明中，可以利用两个常规X射线管并且配合飞点扫描机构和前端准直器来产生一个X射线笔形束和一个X射线扇形束。
进一步地，本发明的双通道复合检查设备可以是开放式的或封闭式的，不受机壳、背板或顶盖等辅助构件的限制。
进一步地，在本发明的双通道复合检查设备中，组合扫描X光机的位置、X射线束的张角和能量等没有特殊的限制，而是可以根据实际应用情况来适当地设定。
进一步地，可以根据透射X射线的张角特性而在透射通道的底部附加地安装透射探测器，从而与已有的透射探测器组成L形或其它形状的透射探测器，这样可以提高检测效率。
进一步地，以上描述的是主机20固定而背散通道30和透射通道40内的待检目标31、41随着各自的传送机构移动的模式。可以理解的是，也可以采用其它相对运动的模式。
进一步地，本发明适用于人、物分检的场合，其中，背散射部分用于人体的检测，透射部分用于行李、物品等的检测。另外，也可以将背散射部分用于人体检测；在这种情况下，如果发现了嫌疑物，则再利用透射部分进行复检。当然，待检目标不局限于以上提及的这些对象，也可以是动物、货物或车辆等。
进一步地，可以将背散通道和透射通道组合成一个通道。这样，可以实现对同一个待检目标同时或者分时完成背散射检测和透射检测，从而提高了检测能力。
进一步地，本发明的实施例仅以双通道复合检查设备为例进行了说明。然而，本发明的复合检查设备不局限于此。作为另一个实施例，可以将上述双通道复合检查设备进行级联，由此形成多个检查通道，如图5所示。在这种情况下，所形成的检查通道中的一部分待检通道可以对同一个待检目标的双侧(例如图5所示的待检人体的正面和背面)同时(或者分时)完成背散射检测和/或透射检测。这样，待检目标通常仅需扫描一次(即，待检目标无需返回或者翻转)即可完成双侧扫描。可以理解的是，每个透射通道可以独立地使用，通过单次扫描就能完成对待检目标的全面透射扫描。另外，可以理解的是，图5中示出的级联起来使用的通道的数量仅是示例性的，而不是限制性的。在实际应用中，复合检查设备的使用者/操作者可以根据需要来适当地增加或者减少级联起来使用的通道的数量。
以上参考具体的实施例对本发明的技术目的、技术方案和技术效果进行了详细的说明。应该理解的是，上述实施例仅是示例性的，而不是限制性的。在本发明的精神和原则之内，本领域的技术人员做出的任何修改、等同替换、改进等均被包含在本发明的保护范围之内。
Claims (15)
1.一种复合检查设备，包括多个检查通道和至少一台组合扫描X光机，
其特征在于，每一台组合扫描X光机被构造成发出相互独立的一个X射线笔形束和一个X射线扇形束，所述X射线笔形束适用于对一个检查通道内的待检目标进行背散射扫描，所述X射线扇形束适用于对另一个检查通道内的待检目标进行透射扫描。
2.根据权利要求1所述的复合检查设备，其中，
所述复合检查设备包括两个检查通道和一台组合扫描X光机，并且
所述组合扫描X光机设置在所述两个检查通道之间，向一个检查通道内的待检目标发射所述X射线笔形束，并向另一个检查通道内的待检目标发射所述X射线扇形束。
3.根据权利要求1或2所述的复合检查设备，其中，
所述背散射扫描和所述透射扫描相互独立地进行并且互无串扰。
4.根据权利要求3所述的复合检查设备，其中，
所述背散射扫描和所述透射扫描同时进行或者不同时进行。
5.根据权利要求1所述的复合检查设备，其中，
所述X射线笔形束的张角和所述X射线扇形束的张角是相互独立地设定的，并且
所述X射线笔形束的能量和所述X射线扇形束的能量是相互独立地设定的，所述X射线笔形束的能量和所述X射线扇形束的能量相同或不同。
6.根据权利要求1所述的复合检查设备，其中，
所述X射线扇形束的张角中心线相对于水平面向下方倾斜一角度。
7.根据权利要求1所述的复合检查设备，其中，
所述组合扫描X光机使用同一个高压电源或不同的高压电源来分别产生所述X射线笔形束和所述X射线扇形束。
8.根据权利要求1所述的复合检查设备，其中，
所述多个检查通道位于同一个水平面上。
9.根据权利要求1所述的复合检查设备，其中，
所述复合检查设备还包括背散探测器和透射探测器，
所述组合式X光机和所述背散探测器位于所述一个检查通道内的待检目标的同一侧，并且
所述组合扫描X光机和所述透射探测器分居所述另一个检查通道内的待检目标的两侧，所述透射探测器被设置为I形或L形。
10.根据权利要求1所述的复合检查设备，其中，
所述复合检查设备是开放式的或封闭式的。
11.一种复合检查设备，包括第一检查通道、第二检查通道、设置在所述第一检查通道与所述第二检查通道之间的一个X射线发生器、以及对应的探测器，
其特征在于，所述X射线发生器包括：
第一X射线管和飞点扫描机构，其被构造成发出X射线笔形束，所述X射线笔形束适用于对所述第一检查通道内的待检目标进行背散射扫描；以及
第二X射线管和前端准直器，其被构造成发出X射线扇形束，所述X射线扇形束适用于对所述第二检查通道内的待检目标进行透射扫描。
12.一种利用如权利要求1至11中的任何一项权利要求所述的复合检查设备对待检目标进行检查的方法，所述方法包括：
使第一待检目标从一个检查通道中穿过，以利用所述X射线笔形束对所述第一待检目标进行背散射扫描；以及
使第二待检目标从另一个检查通道中穿过，以利用所述X射线扇形束对所述第二待检目标进行透射扫描。
13.一种利用如权利要求1至11中的任何一项权利要求所述的复合检查设备对待检目标进行检查的方法，所述方法包括：
在完成了对待检目标的背散射扫描之后，再对所述待检目标进行透射扫描；或者
在完成了对待检目标的透射扫描之后，再对所述待检目标进行背散射扫描。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，
在对待检目标进行背散射扫描或透射扫描的过程中，所述待检目标相对于所述复合检查设备移动，或者所述复合检查设备相对于所述待检目标移动。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，
将两台或更多台复合检查设备级联起来或者组合起来使用，使得待检目标一次通过所述复合检查设备而无需返回或者翻转即可完成检查。
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