CN109031441B - 一种x射线背散射扫描仪及扫描方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种X射线背散射扫描仪及扫描方法，包括：X射线发生器、射线束调制扫描器、屏蔽盒以及背散射射线探测器，所述背散射射线探测器位于被检测物一侧，所述射线束调制扫描器位于所述屏蔽盒内，所述X射线发生器将产生的射线束发射给所述射线束调制扫描器用以调制成棒状X射线扫描束，并穿过背散射射线探测器间的狭缝后射向所述被检测物，由所述被检测物背散射返回背散射射线至所述背散射射线探测器。上述扫描仪重量轻、体积小，便于携带并保证使用人员即被检物(人)的剂量安全，可完成各种特定场合的检测任务，且确保散射射线束不泄露出来从而确保使用安全。
Description
技术领域
本发明属于射线测量类领域，具体涉及一种X射线背散射扫描仪及扫描方法。
背景技术
X射线背散射扫描仪是一种常用的安检仪器，其基于X射线背散射对于隐藏的含轻元素的物质敏感，因此多用于检查毒品、爆炸物等可疑违禁品。一般由于扫描仪的体积较大，常固定置于机场、车站等公众场所，用于人体、车辆的安全检测，或用于材料的无损检测。其结构特点是：射线源及射线探测器放在同一侧，共同面对被检测物。
透射式检测(如双能量箱包检测仪)与其不同的是，它是将射线源和探测器分别放在被检物体的两侧，但这样的设备对轻元素不敏感。
近来有公司(如AS&E)开始生产手持式X射线背散射扫描仪，它紧凑轻便，可用于不同环境、不同情况下的安检，也可用于隐藏在墙体内部的未知物体等，但是X射线从射线管内焦点上发射出来经过准直器只能射出一个扇形束状的X射线，再经过调制器(chopper)把扇形束调制成X射线束向被检物射去，其余的射线都被调制器阻挡或散射，这些散射射线是不希望有的，因为他们存在就会造成对人体的伤害或对背散射射线的干扰，增加长期使用的风险。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种X射线背散射扫描仪及扫描方法，用以解决现有技术中几种检测仪的缺点，即体积大、对轻元素不敏感以及散射射线容易外露的风险。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
本发明中的一种X射线背散射扫描仪，包括：X射线发生器、射线束调制扫描器、屏蔽盒以及背散射射线探测器，所述背散射射线探测器位于被检测物一侧，所述射线束调制扫描器位于所述屏蔽盒内，所述X射线发生器将产生的射线束发射给所述射线束调制扫描器用以调制成棒状X射线扫描束，并穿过背散射射线探测器间的狭缝后射向所述被检测物，由所述被检测物背散射返回背散射射线至所述背散射射线探测器。
上述X射线背散射扫描仪，优选的，还包括：数字处理单元，连接所述背散射射线探测器，用于接收所述背散射射线并根据其强度显示背散射图像。
上述X射线背散射扫描仪，优选的，所述X射线发生器还包括：X射线管以及准直器，所述X射线发生器产生的高压对所述X射线管的灯丝供电后形成X射线焦点，并由所述准直器准直成X射线扇形束并发射给所述射线束调制扫描器。
上述X射线背散射扫描仪，优选的，所述屏蔽盒的两侧具有水平缝隙，所述X射线扇形束穿过所述屏蔽盒一侧的水平缝隙后，经过射线束调制扫描器调制成棒状X射线扫描束，再经由另一侧的所述水平缝隙射出至背散射射线探测器间的狭缝，所述屏蔽盒一侧的水平缝隙与所述准直器紧密配合。
上述X射线背散射扫描仪，优选的，所述射线束调制扫描器还包括：非圆筒状调制板，射线调制缝以及驱动电机，所述射线调制缝位于所述非圆筒状调制板上并与所述水平缝隙交叉，所述驱动电机带动所述非圆筒状调制板在所述屏蔽盒内上下往复运动，以使所述X射线扇形束从所述水平缝隙与射线调制缝的交叉点处射出，形成左右摆动的棒状X射线扫描束。
上述X射线背散射扫描仪，优选的，所述背散射射线探测器还包括：固体X射线闪烁体、光电倍增管及铅屏蔽层，所述固体X射线闪烁体位于所述背散射射线探测器内，所述铅屏蔽层位于所述背散射射线探测器面对所述X射线扫描束的一侧，所述光电倍增管位于所述背散射射线探测器的两端。
本发明还公开一种X射线背散射扫描方法，包括：将X射线扇形束调整成左右摆动的棒状X射线扫描束。
上述X射线背散射扫描方法，优选的，所述方法还包括：在屏蔽盒内对所述X射线扇形束进行调制。
上述X射线背散射扫描方法，优选的，所述方法还包括：射线调制缝与所述X射线扇形束交叉，所述X射线扇形束从交叉点处射出形成所述棒状X射线扫描束。
上述X射线背散射扫描方法，优选的，所述方法还包括：所述X射线扇形束穿过所述屏蔽盒一侧的水平缝隙，所述棒状X射线扫描束从所述屏蔽盒另一侧的水平缝隙射出。
本发明的X射线背散射扫描仪采用全新设计的X射线源及屏蔽方式，使操作人员受照射剂量更小，更安全，且适于各种随机的场合使用，可用于检测轻物质的违禁品，如爆炸物品、毒品、可疑液体物品等，也可在有机物体的背景下检测武器、枪支刀具等违禁品；可用于口岸、机场、车站、各种公共安全场合，和紧急迫切的情况下。
附图说明
图1是本发明实施例中一种X射线背散射扫描仪的正面结构示意图；
图2是本发明实施例中一种X射线背散射扫描仪的B向结构示意图；
图3是本发明实施例中一种X射线背散射扫描仪的俯视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明实施例提供一种X射线背散射扫描仪，如图1所示，包括：X射线发生器1、射线束调制扫描器2、屏蔽盒3以及背散射射线探测器4，所述背散射射线探测器4位于被检测物5一侧，所述射线束调制扫描器4位于所述屏蔽盒3内，所述X射线发生器1将产生的射线束发射给所述射线束调制扫描器2用以调制成棒状X射线扫描束15，并穿过背散射射线探测器4间的狭缝后射向所述被检测物5，由所述被检测物5背散射返回被散射射线至所述背散射射线探测器4。具体的，背散射射线探测器4位于被检测物5以及X射线发生器1，靠近被检测物5的位置，能有效避免对轻元素不敏感的问题，同时，与现有技术相比，射线束在屏蔽盒3内调制成棒状X射线扫描束，调制后的棒状X射线扫描束直接射向背散射射线探测器4间的狭缝后到达所述被检测物5，没有被射出的多余的射线经过多次吸收和反射过程，均在屏蔽盒3内被吸收，以保证测量的正常进行，因此使操作人员受照射剂量更小，更安全。较佳的，所述屏蔽盒是铅制的扁形盒体，或者采用其他重金属材料制成，如鉍或钨钢等，目的是为了吸收多余的X射线，保证不会发现外泄的风险。
上述实施例所述的一种X射线背散射扫描仪，较佳的，还包括：数字处理单元(图未示)，连接所述背散射射线探测器，用于接收所述背散射射线并根据其强度显示背散射图像。较佳的，所述数字处理单元通过专用的数字线路逐点记录扫描被检物体而产生的背散射射线强度，并附有一个扫描同步发生器标记每一行扫描的开始点，最终并根据其强度构成背散射图像，且确保构成一幅完整的有强度显示的背散射扫描图像，并能把扫描结果及时传输到有关上位机系统以便及时查看。
本发明上述实施例所述的一种X射线背散射扫描仪，较佳的，所述X射线发生器1还包括：X射线管11以及准直器12，所述X射线发生器1产生的高压对所述X射线管11的灯丝供电后形成X射线焦点13，并由所述准直器12准直成X射线扇形束14。具体实施例中，所述X射线发生器1是小型的X射线发生器，以保证整个扫描仪的轻便，X射线发生器1产生高压并对X射线管11的灯丝供电，高压加速电子聚焦轰击X射线管11的阳极钨靶，形成一个X射线焦点13，从X射线焦点13再发出锥形X射线束进入准直器12，准直器12把锥形X射线束准直成一个约1mm厚的扁平的X射线扇形束14并发射给所述射线束调制扫描器，其中所述X射线发生器的高压为60-80KV，管流<2mA。
本发明另一实施例所述的一种X射线背散射扫描仪，所述屏蔽盒的两侧具有水平缝隙，所述X射线扇形束穿过所述屏蔽盒一侧的水平缝隙后，经过射线束调制扫描器调制成棒状X射线扫描束，再经由另一侧的所述水平缝隙射出至背散射射线探测器间的狭缝，所述屏蔽盒一侧的水平缝隙与所述准直器紧密配合。较佳的实施例中，由于X射线扇形束需要先进入屏蔽盒，因此在所述屏蔽盒靠近所述X射线发生器的一侧设置有水平缝隙，所述水平缝隙的宽度与X射线扇形束的宽度一致或稍大于X射线扇形束的宽度，大约为1mm，且所述屏蔽盒一侧的水平缝隙与所述准直器紧密配合，使得所述水平缝隙仅能允许扁平的X射线扇形束通过。X射线扇形束进入屏蔽盒中，由射线束调制扫描器调制成棒状X射线扫描束，为了保证无损射出，在所述屏蔽盒靠近所述背散射射线探测器的一侧也设置的水平缝隙射出，也就是说准直镜与屏蔽盒两侧的水平缝隙均位于同一平面内，且与一侧的水平缝隙紧密配合。
较佳的如图2和图3所示，所述射线束调制扫描器还包括：非圆筒状调制板21，射线调制缝22以及驱动电机23，所述射线调制缝22位于所述非圆筒状调制板21上并与所述水平缝隙31交叉，所述驱动电机23带动所述非圆筒状调制板21在所述屏蔽盒3内上下往复运动，以使所述X射线扇形束14从所述水平缝隙31与射线调制缝22的交叉点A处射出，形成左右摆动的棒状X射线扫描束15。其中，所述射线调制缝22的缝宽约1mm。具体的实施例中，采用非圆筒状调制板不同于现有技术中的圆筒状调制器，现有技术中，为调制出比较理想的扫描线，圆筒状调制器需要做旋转运动，且所需的面积比较大，因此导致整个扫描仪的体积增大。而本申请实施例中，采用非圆筒状调制板，并且通过驱动电机做上下往复运动，因此仅需要设置扁平的屏蔽盒以减轻重量。由于非圆筒状调制板21在所述屏蔽盒3内上下往复运动，使得水平缝隙31与射线调制缝22的交叉点A左右平移，那么调制出的棒状X射线扫描束15也随着交叉点A的左右摆动，所述棒状X射线扫描束15的截面积约1mm x 1mm。较佳的，射线调制缝22与水平缝隙31之间非垂直交叉。
本发明较佳的实施例中，所述驱动电机23进一步包括：连杆231，驱动圆盘232以及电机主体233，所述连杆231连接非圆筒状调制板21的底部，使得电机主体233带动驱动圆盘232转动，进而带动连杆231摆动，所述非圆筒状调制板21根据连杆231的摆动而上下移动。其中，所述屏蔽盒3的三面具有盒盖32，连杆231能够从屏蔽盒3的底部伸入并连接非圆筒状调制板21。
本发明实施例所述的一种X射线背散射扫描仪，较佳的，如图3所示，所述背散射射线探测器4还包括：固体X射线闪烁体(图未示)、光电倍增管42及铅屏蔽层(图未示)，所述固体X射线闪烁体位于所述背散射射线探测器内，所述铅屏蔽层位于所述背散射射线探测器面对所述X射线扫描束的一侧，所述光电倍增管42位于所述背散射射线探测器的两端。具体的，上下整体移动X射线背散射扫描仪可完成一次测量过程。物体产生背散射射线被两个背散射射线探测器4探测，按时间顺序记录下来，背散射射线探测器4的输出信号经光电倍增管的放大，由相关数字处理单元和成像软件处理成背散扫描图像。较佳的，在探测器面对X射线扫描束的一侧，加以1-2mm的铅屏蔽防止X射线进入背散射射线探测器干扰背散射射线的探测。
因此本发明实施例所提供的X射线背散射扫描仪采用全新设计的X射线源及屏蔽和射线调制方式，使操作人员受照射剂量更小，更安全，且最大优势在于轻便、适于各种随机的场合使用，可用于检测轻物质的违禁品，如爆炸物品、毒品、可疑液体物品等，也可在有机物体的背景下检测武器、枪支刀具等违禁品；可用于口岸、机场、车站、各种公共安全场合，和紧急迫切的情况下。
本发明实施例还提供一种X射线背散射扫描方法，包括：将X射线扇形束调整成左右摆动的棒状X射线扫描束。现有技术中由于采用圆筒状调制器，为调制出比较理想的扫描线，该圆筒状调制器需要做旋转运动。而本申请实施例中，采用做上下往复运动的非圆筒状调制板调制出棒状X射线扫描束，同时还需要使得所述棒状X射线扫描束左右摆动，所述棒状X射线扫描束的截面积约1mm x 1mm。
本发明实施例所述的一种X射线背散射扫描方法，较佳的，所述方法还包括：在屏蔽盒内对所述X射线扇形束进行调制。较佳的，X射线扇形束需要先进入屏蔽盒后再进行调制，调制完成后射出棒状X射线扫描束以实现背散射扫描。没有被射出的多余的射线经过多次吸收和反射过程，均在屏蔽盒内被吸收，以保证测量的正常进行，因此使操作人员受照射剂量更小，更安全。较佳的，所述屏蔽盒是铅制的扁形盒体，或者采用其他重金属材料制成，如鉍或钨钢等，目的是为了吸收多余的X射线，保证不会发现外泄的风险。
本发明实施例所述的一种X射线背散射扫描方法，较佳的，所述方法还包括：射线调制缝与所述X射线扇形束交叉，所述X射线扇形束从交叉点处射出形成所述棒状X射线扫描束。具体的实施例中，X射线扇形束进入屏蔽盒中，与射线调制缝会形成一个交叉点，那么X射线扇形束只能从交叉点处射出，进而形成棒状X射线扫描束。
本发明实施例所述的一种X射线背散射扫描方法，较佳的，所述方法还包括：所述X射线扇形束穿过所述屏蔽盒一侧的水平缝隙，所述棒状X射线扫描束从所述屏蔽盒另一侧的水平缝隙射出。较佳的实施例中，由于X射线扇形束需要先进入屏蔽盒，因此在所述屏蔽盒靠近所述X射线发生器的一侧设置有水平缝隙，所述水平缝隙的宽度与X射线扇形束的宽度一致或稍大于X射线扇形束的宽度，大约为1mm，且所述屏蔽盒一侧的水平缝隙与所述准直器紧密配合，使得所述水平缝隙仅能允许扁平的X射线扇形束通过。X射线扇形束进入屏蔽盒中，由射线束调制扫描器调制成棒状X射线扫描束，为了保证无损射出，在所述屏蔽盒靠近所述背散射射线探测器的一侧也设置的水平缝隙射出，也就是说准直镜与屏蔽盒两侧的水平缝隙均位于同一平面内，且与一侧的水平缝隙紧密配合。
综上所述，通过本发明上述实施例所述的X射线背散射扫描仪及扫描方法重量轻、体积小，便于携带并保证使用人员即被检物(人)的剂量安全，可完成各种特定场合的检测任务，且确保散射射线束不泄露出来从而确保使用安全。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种X射线背散射扫描仪，其特征在于，包括：X射线发生器、射线束调制扫描器、屏蔽盒以及背散射射线探测器，所述背散射射线探测器位于被检测物一侧，所述射线束调制扫描器位于所述屏蔽盒内，所述X射线发生器将产生的射线束发射给所述射线束调制扫描器用以调制成棒状X射线扫描束，并穿过背散射射线探测器间的狭缝后射向所述被检测物，由所述被检测物背散射返回背散射射线至所述背散射射线探测器；
还包括：数字处理单元，连接所述背散射射线探测器，根据接收到的所述背散射射线的强度显示背散射图像；
所述X射线发生器还包括：X射线管以及准直器，所述X射线发生器产生的高压对所述X射线管的灯丝供电后形成X射线焦点，并由所述准直器准直成X射线扇形束并发射给所述射线束调制扫描器；
所述屏蔽盒的两侧具有水平缝隙，所述X射线扇形束穿过所述屏蔽盒一侧的水平缝隙后，经过射线束调制扫描器调制成棒状X射线扫描束，再经由另一侧的所述水平缝隙射出至背散射射线探测器间的狭缝，所述屏蔽盒一侧的水平缝隙与所述准直器紧密配合，使得所述水平缝隙仅能允许扁平的X射线扇形束通过；
所述射线束调制扫描器还包括：非圆筒状调制板，射线调制缝以及驱动电机，所述射线调制缝位于所述非圆筒状调制板上并与所述水平缝隙交叉，所述驱动电机带动所述非圆筒状调制板在所述屏蔽盒内上下往复运动，以使所述X射线扇形束从所述水平缝隙与射线调制缝的交叉点处射出，形成左右摆动的棒状X射线扫描束；
所述背散射射线探测器还包括：固体X射线闪烁体、光电倍增管及铅屏蔽层，所述固体X射线闪烁体位于所述背散射射线探测器内，所述铅屏蔽层位于所述背散射射线探测器面对所述X射线扫描束的一侧，所述光电倍增管位于所述背散射射线探测器的两端。
2.一种X射线背散射扫描方法，采用权利要求1所述的X射线背散射扫描仪进行扫描，其特征在于，包括：使用射线束调制扫描器在屏蔽盒内对所述X射线扇形束进行调制，将X射线扇形束调整成左右摆动的棒状X射线扫描束。
3.根据权利要求2所述的一种X射线背散射扫描方法，其特征在于，所述方法还包括：射线调制缝与所述X射线扇形束交叉，所述X射线扇形束从交叉点处射出形成所述棒状X射线扫描束。
4.根据权利要求2所述的一种X射线背散射扫描方法，其特征在于，所述方法还包括：所述X射线扇形束穿过所述屏蔽盒一侧的水平缝隙，所述棒状X射线扫描束从所述屏蔽盒另一侧的水平缝隙射出。
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- 2018-08-16 CN CN201810933134.7A patent/CN109031441B/zh active Active
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