CN109839394B - 便携式x射线背散射成像系统 - Google Patents

Abstract

一种便携式X射线背散射成像系统，包括：X射线模块，用于发射X射线，X射线照射到被测物上产生背散射信号；背散射探测器，用于收集背散射信号；以及处理模块，用于处理所述背散射信号，以得到背散射图像，其中，X射线模块包括：X射线管，用于产生X射线；以及屏蔽结构，包括相对于X射线管固定设置的屏蔽体和相对于X射线管可旋转的旋转扫描器，旋转扫描器上设置有多个出射孔，屏蔽结构使得X射线管产生的X射线只能从出射孔射出。本发明采用半旋转的设计，通过将X射线管的屏蔽结构设置为由固定的屏蔽体和可旋转的旋转扫描器组成，能够大大减小旋转部分的重量，有利于降低系统的负荷，减小系统的体积和总重量，以得到便携式的装置。

Description

便携式X射线背散射成像系统

技术领域

本发明涉及X射线成像领域，具体涉及一种便携式X射线背散射成像系统。

背景技术

X射线检查系统是目前常用的安检装备，通过X射线扫描可生成被测物的内部图像，可检测被测物中是否隐藏有金属、非金属武器、爆炸物和毒品等违禁物品。X射线检查系统成像主要有透射和背散射成像两种方式。基于X射线透射检测的系统通常使用发出平面扇形射线束，线探测器一次性获取一列透射数据，通过周期性地获取列数据形成扫描图像。X射线背散射成像技术是利用光子与物质相互作用的康普顿效应原理，由辐射探测器接收在背向上的散射光子，通过电子学系统将所接收到的光子映射为二维图像的成像方法。

目前常见的X射线背散射成像设备大多将扫描器和X射线管的屏蔽体整合为一体，使其整体围绕X射线管旋转。然而，这样的结构下，旋转部分的重量较大，增大了系统的负荷，且不利于系统的小型化。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个方面，本发明的实施例提供了一种便携式X射线背散射成像系统，包括：

X射线模块，用于发射X射线，X射线照射到被测物上产生背散射信号；

背散射探测器，用于收集所述背散射信号；以及

处理模块，用于处理所述背散射信号，以得到背散射图像，

其中，所述X射线模块包括：

X射线管，用于产生X射线；以及

屏蔽结构，包括相对于所述X射线管固定设置的屏蔽体和相对于所述X射线管可旋转的旋转扫描器，所述旋转扫描器上设置有多个出射孔，所述屏蔽结构使得所述X射线管产生的X射线只能从所述出射孔射出。

在一些实施例中，所述X射线模块还包括准直器，所述准直器与所述X射线管一体化设置，用于使得所述X射线管产生的X射线为平面扇形射线束。

在一些实施例中，所述屏蔽体为一端封闭的筒状结构，所述屏蔽体的开口侧包覆所述X射线管的一部分；

所述旋转扫描器的一侧包覆所述X射线管的另一部分，所述多个出射孔均匀分布在所述旋转扫描器该侧端部的圆周上；

所述旋转扫描器的另一侧通过传动轴与电机连接，使所述旋转扫描器可在所述电机的驱动下绕所述传动轴转动，所述传动轴与所述X射线管的中心线重合。

在一些实施例中，所述屏蔽体和旋转扫描器均由铅铜合金材料制作。

在一些实施例中，所述X射线模块设置在所述便携式X射线背散射成像系统的中部；

所述背散射探测器设置在所述便携式X射线背散射成像系统的靠近被测物的一端。

在一些实施例中，所述处理模块包括：

控制电路，用于控制所述旋转扫描器的转动；

信号采集电路，用于对所述背散射信号进行放大处理。

在一些实施例中，所述便携式X射线背散射成像系统还包括显示屏，用于显示被测物的背散射图像及系统工作状态。

在一些实施例中，所述便携式X射线背散射成像系统还包括指示探测器，所述指示探测器包括：

激光指示器，用于发出光线并使被测物上出现光点，以供操控人员根据所述光点的运动情况来调整所述便携式X射线背散射成像系统的运动；以及

陀螺仪，用于探测所述便携式X射线背散射成像系统的水平度，以便于操作者调整所述便携式X射线背散射成像系统的水平度。

在一些实施例中，所述便携式X射线背散射成像系统还包括电源，所述电源设置于远离被测物的一侧；

或者，所述便携式X射线背散射成像系统还包括电源接口，用于与外置电源连接。

在一些实施例中，所述便携式X射线背散射成像系统还包括手持把手和固定脚。

基于上述技术方案可知，本发明采用半旋转的设计，通过将X射线管的屏蔽结构设置为由固定的屏蔽体和可旋转的旋转扫描器组成，能够大大减小旋转部分的重量，有利于降低系统的负荷，减小系统的体积和总重量，以得到便携式的装置。

附图说明

通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。

图1为根据本发明示例性实施例的便携式X射线背散射成像系统的结构示意图；

图2为图1中的X射线模块的放大图；

图3为图1中的指示探测器及显示屏的工作原理图；

图4为根据本发明示例性实施例的使用外接电源的便携式X射线背散射成像系统的示意图；

图5为图1中的便携式X射线背散射成像系统的工作原理图。

需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

参照图1，为根据本发明示例性实施例的便携式X射线背散射成像系统的结构示意图。本发明的实施例提供的便携式X射线背散射成像系统至少包括X射线模块、背散射探测器2以及处理模块4。其中X射线模块用于发射X射线1，X射线照射到被测物上产生背散射信号；背散射探测器2，用于收集背散射信号；处理模块4，用于处理收集到的背散射信号，以得到背散射图像。

结合图2，为图1中的X射线模块的放大图，该X射线模块包括X射线管9以及屏蔽结构。X射线管9用于产生X射线1；屏蔽结构包括相对于X射线管9固定设置的屏蔽体7和相对于X射线管9可旋转的旋转扫描器5，旋转扫描器5上设置有多个出射孔14；该屏蔽结构使得X射线管9产生的X射线1只能从出射孔14射出。

可见，本发明的实施例中，采用半旋转的设计，通过将X射线管9的屏蔽结构设置为由固定的屏蔽体7和可旋转的旋转扫描器5组成，能够大大减小旋转部分的重量，有利于降低系统的负荷，减小系统的体积和总重量，以得到便携式的装置。

根据一些实施例，如图2所示，该X射线模块还包括准直器12，准直器12与X射线管9一体化设置。通过准直器12，使得X射线管9产生的X射线1为平面扇形射线束。

优选地，如图2所示，屏蔽体7为一端封闭的筒状结构，屏蔽体7的开口侧包覆X射线管9的一部分。旋转扫描器5的一侧包覆X射线管9的另一部分，多个出射孔14均匀分布在旋转扫描器5该侧(图2中为右侧)端部的圆周上。旋转扫描器5的另一侧通过传动轴13与电机3连接，使旋转扫描器5可在电机3的驱动下绕传动轴13转动；传动轴13与X射线管9的中心线重合。

根据一些实施例屏蔽体7和旋转扫描器5均可由铅铜合金材料制作。也可以采用其他屏蔽材料制造，以屏蔽X射线。

优选地，如图1所示，X射线模块设置在便携式X射线背散射成像系统的中部；背散射探测器2设置在所述便携式X射线背散射成像系统的靠近被测物的一端。通过这样的设置，可使系统最大限度地贴近被测物，有利于获取背散射信号。

根据一些实施例，处理模块4包括控制电路和信号采集电路。其中控制电路用于控制旋转扫描器5的转动；信号采集电路用于对采集到的背散射信号进行放大处理。

根据一些实施例，进一步参照图3，便携式X射线背散射成像系统还包括显示屏6，用于显示被测物300的背散射图像及系统工作状态。

优选地，如图3所示，便携式X射线背散射成像系统还可包括指示探测器，指示探测器具体可包括激光指示器61和陀螺仪62。指示探测器可设置于显示屏6的附近。激光指示器61用于发出光线并使被测物300上出现光点200，以供操控人员根据光点200的运动情况来调整便携式X射线背散射成像系统的运动。陀螺仪62用于探测便携式X射线背散射成像系统的水平度，以便于操作者调整系统的水平度。

根据一些实施例，如图1所示，便携式X射线背散射成像系统还包括电源8，电源8设置于远离被测物的一侧。电源8可为直流电源，由充电电池组组成，将电源8放置在后端，且与电机3异侧放置，有利于保持系统重心平衡。

在另一些实施例中，如图4所示，便携式X射线背散射成像系统100还可包括电源接口15，用于与外置电源400通过导线500连接。使用外置电源400的方案有利于进一步降低系统的重量。

根据一些实施例，参照图1，便携式X射线背散射成像系统100还可包括手持把手10和固定脚11。系统100的两侧可各设置一个手持把手10，操控者可以抓握手持把手10，控制系统的横向移动，对被测物300进行横向扫描。系统通过旋转扫描器5的旋转在纵向方向进行周期性的一维扫描，并通过操控人员的控制进行横向扫描，从而实现对被测物的二维扫描。便携式X射线背散射成像系统100还可以装配背带和腰带等辅助设备，以便于操控人员的使用。

结合图5，便携式X射线背散射成像系统100还可通过固定脚11连接到可自动横向移动的平台600上。便携式X射线背散射成像系统100通过旋转扫描器5的旋转对被测物进行周期纵向扫描，同时平台600按箭头方向自动匀速横向移动，完成对被测物的二维扫描，图中700表示纵向扫描点。

本发明实施例中的便携式X射线背散射成像系统100的整体工作过程如下。X射线管9产生X射线1，并通过与X射线管9一体化设置的准直器12形成平面扇形射线束；控制电路驱动电机3带动旋转扫描器5围绕X射线管9做圆周运动；使平面扇形射线束穿过旋转扫描器5的出射孔14以获得线状射线束并照射到被测物300上，产生背散射信号；平面扇形射线束通过旋转扫描器5上的出射孔14后可以连续地从上到下扫描被测物，实现在纵向方向上周期性的一维扫描；并通过操控人员或平台600控制系统的横向移动，实现二维扫描，横向移动过程中可通过激光指示器61和陀螺仪62进行调整；背散射探测器2收集背散射信号，通过信号采集电路的放大处理后，经图像处理软件形成背散射图像。

综上，从整体上看，本发明的实施例中采用半旋转的设计，通过将X射线管的屏蔽结构设置为由固定的屏蔽体和可旋转的旋转扫描器组成，能够大大减小旋转部分的重量，有利于降低系统的负荷，减小驱动电机的功率；同时可减小系统的体积和总重量，以得到便携式的装置，使系统能最大限度地贴近被测物，能在提高背散射信号强度，获取更好的图像信息的同时降低对X射线管的功率要求，使系统可以使用低功率的X射线管完成背散射扫描；进一步地，通过采用便携式设计，使得整体设备体积小便于携带，可快速到达检测场所，在由于空间限制不能使用传统的成像方法的情况下，可以实现对包裹、墙壁等不易移动的被测物实现的快速检查；此外，系统还配置了激光指示器和陀螺仪，便于设备操作人调节系统的水平度及移动速度。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种便携式X射线背散射成像系统，包括：

X射线模块，用于发射X射线，X射线照射到被测物上产生背散射信号；

背散射探测器，用于收集所述背散射信号；以及

处理模块，用于处理所述背散射信号，以得到背散射图像，

指示探测器，所述指示探测器包括：激光指示器，用于发出光线并使被测物上出现光点，以供操控人员根据所述光点的运动情况来调整所述便携式X射线背散射成像系统的运动；

其中，所述X射线模块包括：

X射线管，用于产生X射线；以及

屏蔽结构，包括相对于所述X射线管固定设置的屏蔽体和相对于所述X射线管可旋转的旋转扫描器，所述旋转扫描器上设置有多个出射孔，所述屏蔽结构使得所述X射线管产生的X射线只能从所述出射孔射出；所述屏蔽体为一端封闭的筒状结构，所述屏蔽体的开口侧包覆所述X射线管的一部分；所述旋转扫描器的一侧包覆所述X射线管的另一部分，所述多个出射孔均匀分布在所述旋转扫描器该侧端部的圆周上；所述旋转扫描器的另一侧通过传动轴与电机连接，所述传动轴与所述X射线管的中心线重合，使所述旋转扫描器可在所述电机的驱动下绕所述传动轴转动；

所述便携式X射线背散射成像系统还包括电源，所述电源与所述电机异侧设置。

2.根据权利要求1所述的便携式X射线背散射成像系统，其特征在于，所述X射线模块还包括准直器，所述准直器与所述X射线管一体化设置，用于使得所述X射线管产生的X射线为平面扇形射线束。

3.根据权利要求1所述的便携式X射线背散射成像系统，其特征在于，所述屏蔽体和旋转扫描器均由铅铜合金材料制作。

4.根据权利要求1所述的便携式X射线背散射成像系统，其特征在于，所述X射线模块设置在所述便携式X射线背散射成像系统的中部；

所述背散射探测器设置在所述便携式X射线背散射成像系统的靠近被测物的一端。

5.根据权利要求1所述的便携式X射线背散射成像系统，其特征在于，所述处理模块包括：

控制电路，用于控制所述旋转扫描器的转动；

信号采集电路，用于对所述背散射信号进行放大处理。

6.根据权利要求1所述的便携式X射线背散射成像系统，其特征在于，所述便携式X射线背散射成像系统还包括显示屏，用于显示被测物的背散射图像及系统工作状态。

7.根据权利要求1所述的便携式X射线背散射成像系统，其特征在于，所述指示探测器还包括：

陀螺仪，用于探测所述便携式X射线背散射成像系统的水平度，以便于操作者调整所述便携式X射线背散射成像系统的水平度。

8.根据权利要求1所述的便携式X射线背散射成像系统，其特征在于，

所述电源设置于远离被测物的一侧。

9.根据权利要求1所述的便携式X射线背散射成像系统，其特征在于，所述便携式X射线背散射成像系统还包括手持把手和固定脚。

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