CN112113986A - 后准直器、探测器装置及扫描设备 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种后准直器、探测器装置及扫描设备，其中，探测器装置包括：后准直器，包括相对设置的第一准直器组件(1)和第二准直器组件(1’)，第一准直器组件(1)和第二准直器组件(1’)之间形成供射线经过的通道；其中，第一准直器组件(1)和第二准直器组件(1’)均包括相互连接的多个后准块，多个后准块的连接方式和/或后准块的数量根据成像质量可选择地设置。此种结构便于通过多个后准块组合出满足测试性能要求的后准直器，不仅能够节省后准直器所用材料，减轻重量，而且组合式结构还能降低加工难度。
Description
技术领域
本公开涉及安检成像技术领域，尤其涉及一种后准直器、探测器装置及扫描设备。
背景技术
X射线计算机断层成像(computed tomography，简称CT)技术作为一种先进的无损检测手段，被广泛应用于医疗和安检领域。CT设备一般由于X射线束面覆盖范围都很大，所以都配备有探测器和后准直器。后准直器的作用是为透射的X射线划分出与探测器晶体方向一致的通道，并且屏蔽来自扫描物体和邻近探测器晶体的散射射线。后准直器对于CT设备的成像起到非常关键的作用，其性能直接影响到生成图像的质量。
发明人所知晓的现有技术中，螺旋锥束CT采用的后准直器一般有一维(图1A)和二维(图1B)的划分。二维后准直器相对一维后准直器来说，能够遮挡另一个维度的散射射线，成像更清晰，图像质量更好。但是二维后准直器的安装调节更复杂，会遮挡部分直射信号，而且现阶段成本比较高，对于排数比较稀疏的探测器，性价比较低。
传统螺旋锥束CT设备X射线能量在200keV量级，大约1mm厚的钨片就能阻挡大部分散射射线。同时设备尺寸比较小，探测器晶体排布紧密，如图1C所示，一种后准直器结构是在探测器支架和屏蔽金属片上设有开口槽，将屏蔽金属片插入开口槽。开口槽方向朝向射线源，目的是形成直射射线通过的通道。
目前，大型货物集装箱、航空检测设备一般采用的技术是单列探测器投影扫描技术。该项技术只能形成二维图像。只有增加额外的视角才能获得扫描物体更为具体的信息。形成的图像因为是多个物体重叠在一起，所以识别扫描物体的内部就比较困难。因为只有一排探测器，射线束面很窄，到达探测器的散射射线较少，所以设备对于后准直器的要求较低。
近年来，随着扫描技术的发展，为了更准确地检测航空箱、集装箱等货物，大型CT设备的使用逐渐增多。由于大型CT设备中探测器排数的增加，射线束面也会大大的增加，因此散射射线也会大幅度增加。射线能量一般都是在MeV的量级，例如，1MeV～10MeV，如果后准直器采用钨，其厚度需要在厘米量级才能遮挡大部分散射射线，如果采用铅需要的厚度更大。如果用小型设备的后准直器设计思路来设计大型CT设备的后准直器，将会导致屏蔽材料的使用大大增加，成本提高。而且，由于后准直器一般都是用密度比较大的材料制造，所以说设备的重量也会大大增加，场地承重的要求也会提高。
发明内容
本公开的实施例提供了一种后准直器、探测器装置及扫描设备，能够减轻后准直器的重量。
本公开的实施例一方面提供了一种后准直器，包括：
相对设置的第一准直器组件和第二准直器组件，第一准直器组件和第二准直器组件之间形成供射线经过的通道；
其中，第一准直器组件和第二准直器组件均包括相互连接的多个后准块，多个后准块的连接方式和/或后准块的数量根据成像质量可选择地设置。
在一些实施例中，第一准直器组件的至少部分后准块之间可拆卸地连接，第二准直器组件的至少部分后准块之间可拆卸地连接。
在一些实施例中，后准直器还包括紧固件，后准块呈板状结构，后准块上设有安装孔，相邻后准块之间通过紧固件连接。
在一些实施例中，后准直器还包括紧固件，相邻后准块的连接端沿通道宽度方向重叠设置，相邻后准块通过紧固件穿设重叠段连接；和/或后准直器还包括紧固件和连接板，相邻后准块的连接端沿通道长度方向相抵接，且沿通道宽度方向的内侧面平齐，连接板搭接在相邻后准块的外侧面上，并通过紧固件将连接板与相邻后准块连接。
在一些实施例中，第一准直器组件和第二准直器组件的多个后准块均包括：
第一后准块，设在通道沿宽度方向的一侧，且在通道长度方向上最远离射线进入端；和
第二后准块，沿通道长度方向连接在第一后准块靠近射线进入端的一端；
其中，两侧的第一后准块之间用于设置探测器晶体，两侧的第二后准块之间形成供射线到达探测器晶体的通道。
在一些实施例中，第一准直器组件和第二准直器组件的多个后准块还包括：
至少一个第三后准块，沿通道的长度方向连接在第二后准块靠近射线进入端的一端；
其中，两侧的第三后准块之间形成通道的射线进入端，第三后准块的连接方式和/或后准块的数量根据成像质量测试可选择地设置。
在一些实施例中，第一准直器组件和第二准直器组件各自的第三后准块沿通道的长度方向和/或宽度方向设有多个。
在一些实施例中，第一后准块与第二后准块之间，和/或第二后准块与第三后准块之间形成阶梯结构。
在一些实施例中，沿通道的宽度方向，第一准直器组件和第二准直器组件在射线进入端的尺寸大于与射线进入端邻接部分的尺寸。
在一些实施例中，沿通道的宽度方向，第一准直器组件和第二准直器组件的尺寸与经过通道的射线能量正相关。
在一些实施例中，第二后准块沿通道宽度方向的厚度大于第一后准块。
在一些实施例中，沿通道长度方向，第二后准块的尺寸为第一后准块尺寸的0.8～1.5倍；和/或
沿通道宽度方向，第一后准块的厚度范围为5mm～22.5mm；和/或
沿通道宽度方向，第二后准块的厚度范围为5mm～30mm。
在一些实施例中，沿通道宽度方向，第三后准块的总厚度为第二后准块厚度的1～2倍；和/或沿通道宽度方向，第三后准块的总厚度范围为5mm～37.5mm。
本公开的实施例另一方面提供了一种探测器装置，包括：
上述实施例的后准直器；和
至少一个探测器晶体，设在通道内远离射线进入端的一侧，被配置为接收进入通道内的射线。
在一些实施例中，第一准直器组件和第二准直器组件相对于各个探测器晶体沿通道宽度方向的中心平面镜像对称。
在一些实施例中，第一准直器组件和第二准直器组件沿通道高度方向的尺寸覆盖全部探测器晶体。
在一些实施例中，第一准直器组件和第二准直器组件的多个后准块均包括：
第一后准块，设在探测器晶体沿通道宽度方向的一侧；和
第二后准块，沿通道长度方向连接在第一后准块靠近射线进入端的一端；
其中，探测器晶体设在两侧的第一后准块之间，两侧的第二后准块之间形成供射线到达探测器晶体的通道。
在一些实施例中，沿通道的长度方向，
第一后准块远离第二后准块的一端与探测器晶体的第一端平齐，或超出探测器晶体的第一端，探测器晶体的第一端远离通道的射线进入端；和/或
第一后准块靠近第二后准块的一端超出探测器晶体的第二端。
在一些实施例中，探测器装置还包括支架，支架具有中空腔体，第一后准块和探测器晶体设在中空腔体内，第二后准块位于中空腔体外，支架与第一后准块连接，支架上远离射线进入端的一侧设有安装接口，被配置为与扫描设备的臂架连接。
在一些实施例中，沿通道长度方向，第一后准块的尺寸为探测器晶体尺寸的1.2～1.5倍；和/或两侧第二后准块之间的通道宽度为探测器晶体厚度的1～1.5倍。
本公开的实施例再一方面提供了一种扫描设备，包括：
上述实施例的后准直器或者探测器装置；
至少一个臂架，每个臂架沿自身长度方向并排设有至少一个探测器晶体；和
射线源，被配置为发出射线，发出的射线经过第一准直器组件和第二准直器组件之间的通道被探测器晶体接收。
在一些实施例中，扫描设备为CT设备。
基于上述技术方案，本公开实施例的探测器装置，后准直器采用分体式结构，且第一准直器组件和第二准直器组件均包括相互连接的多个后准块，多个后准块的连接方式和/或后准块的数量可根据成像质量可选择地确定，便于通过多个后准块组合出满足测试性能要求的后准直器，不仅能够节省后准直器所用材料，可减轻重量，并降低成本，而且组合式结构还能降低加工难度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
图1A、图1B和图1C分别为现有技术中一维后准直器、二维后准直器和插条式后准直器的结构示意图；
图2为本公开探测器装置的工作原理图；
图3为本公开探测器装置的一个实施例的结构示意图；
图4A、图4B和图4C分别为本公开探测器装置中第一后准块、第二后准块和第三后准块的一个实施例的结构示意图；
图5为本公开探测器装置中后准直器的截面形状示意图；
图6为蒙卡模拟X射线在后准直器的径迹；
图7为根据轨迹确定粒子所在区域轮廓；
图8为根据图7确定的轮廓大小确定的准直器截面形状示意图；
附图标记说明
1、第一准直器组件；1’、第二准直器组件；11、第一后准块；12、第二后准块；13、第三后准块；14、连接板；15、安装孔；2、探测器晶体；3、射线源；4、支架；41、中空腔体；5、第一紧固件；6、第二紧固件；7、安装接口。
具体实施方式
以下详细说明本公开。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。
本公开中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。
在本公开的描述中，采用了“上”、“下”、“顶”、“底”、“前”、“后”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。
如图2和图3所示，本公开提供了一种后准直器，为了清楚地体现出后准直器与探测器晶体2之间的位置关系，在后续的实施例中，将包括了后准直器与探测器晶体2的探测器装置整体进行描述，不过后准直器仍可作为一个独立的模块。
在一些实施例中，探测器装置包括：后准直器和至少一个探测器晶体2。后准直器包括相对设置的第一准直器组件1和第二准直器组件1’，两者可采用分体式独立结构，或者也可局部连接，第一准直器组件1和第二准直器组件1’之间形成供射线经过的通道。优选地，第一准直器组件1和第二准直器组件1’可平行相对设置。各个探测器晶体2设在通道内远离射线进入端的一侧，被配置为接收进入通道内的射线。
参考图2，射线源3发出的射线进入通道内，并被探测器晶体2接收，探测器晶体2只接收与各探测器晶体2所在平面垂直的射线，可减少来自其它方向的散射干扰。
参考图3，将射线源3和与之正对的探测器晶体2的连线定义为通道的长度方向，即Y方向；将图3所示截面内垂直于Y方向定义为通道的宽度方向，即X方向；将各个探测器晶体2的连线所在的方向定义为通道的高度方向，即Z方向。X、Y和Z方向相互垂直。
其中，第一准直器组件1和第二准直器组件1’均包括相互连接的多个后准块，多个后准块的连接方式和/或后准块的数量根据成像质量需求可选择地设置。
此种组合结构便于通过多个后准块组合出满足测试性能要求的后准直器，与传统的一体加工式矩形后准直器相比，在满足成像质量需求的基础上，可减少冗余结构，不仅能够节省后准直器所用材料，减轻重量，而且能降低加工难度。
对于用来检测航空箱、集装箱等货物的大型静态CT设备，由于探测器数量的增加，射线束面也会大大的增加，因此散射射线也会大幅度增加，且射线能量较高，因此需要增加后准直器厚度来遮挡大部分散射射线。采用本公开的探测器装置可极大地降低设备的整体重量，减少材料耗费，并降低对场地的承重要求。
如图3所示，第一准直器组件1中的至少部分后准块之间可拆卸地连接，第二准直器组件1’中的至少部分后准块之间可拆卸地连接。此种结构可在后准直器性能测试的过程中，根据扫描装置的成像质量，灵活地改变后准块的数量和组合形式，以改变后准直器的结构形状，从而选择出在满足功能需求的基础上所用材料较少的方案。
如图4A至4C所示，本公开的探测器装置还包括紧固件，例如螺钉或铆钉等，后准块呈板状结构，后准块上设有安装孔15，例如，孔或卡扣等，相邻后准块之间通过紧固件连接。此种结构能够在性能测试过程中方便地调整后准直器，在选择出合适的结构形状后，还能将各个后准块可靠地固定在一起。
在一些实施例中，如图3所示，后准直器还包括紧固件，相邻后准块的连接端沿通道宽度方向重叠设置，相邻后准块通过紧固件穿设重叠段连接。例如，第一后准块11和第二后准块12的连接端重叠设置，第一紧固件5从第一后准块11的外侧穿过重叠段，以将第一后准块11和第二后准块12固定。
由于后准直器在探测器晶体2安装位置所需的通道宽度较大，在射线经过的长度段所需的通道宽度较小，此种连接方式可满足探测器晶体2在该位置的结构需求。而且，还能增加后准直器的局部厚度，以加强对散射射线的遮挡能力。
在另一些实施例中，如图3所示，后准直器还包括紧固件和连接板14，相邻后准块的连接端沿通道长度方向相抵接，且沿通道宽度方向的内侧面平齐，连接板14搭接在相邻后准块的外侧面上，并通过紧固件将连接板14与相邻后准块连接。例如，第一准直器组件1中的第二后准块12和第三后准块13在X正方向上平齐，第二准直器组件1’中的第二后准块12和第三后准块13在X负方向上平齐。
例如，相邻后准块沿通道宽度方向的内侧面和外侧面均平齐，连接板14可设计为平板；或者相邻后准块厚度不同，在外侧面形成台阶，连接板14可设计为尺寸形状相匹配的阶梯板。
此种结构能够使第一准直器组件1和第二准直器组件1’之间在探测器晶体2之间形成宽度一致的通道，可保持进入通道内的直射射线的强度，使射线能够顺利被探测器晶体2接收。
如图3所示，第一准直器组件1和第二准直器组件1’相对于各个探测器晶体2沿通道宽度方向的中心平面径向对称，或者相对于射线源3和各个探测器晶体2构成的平面镜像对称，可使通道在宽度方向上相对于各个探测器晶体2对称，且两侧准直器对于散射射线的遮挡效果一致，优化成像效果。第一准直器组件1和第二准直器组件1’中各个后准块的结构可以相同或不同。此种结构能够使射线源3发出的射线进入通道后，更好地被探测器晶体2接收。可替代地，两侧准直器组件的结构也可呈非对称结构，但是只能在一侧准直器组件满足散射射线遮挡需求的基础上，在另一侧准直器组件增加冗余结构。
在图3所示的实施例中，第一准直器组件1、第二准直器组件1’和探测器晶体2平行设置，第一准直器组件1和第二准直器组件1’中的多个后准块均包括：第一后准块11和第二后准块12。优选地，沿通道长度方向，第二后准块12的尺寸为第一后准块11尺寸的0.8～1.5倍。第一后准块11和第二后准块12是后准直器中必备的部分，可设计为一体结构，也可设计为分体结构，易于加工，并通过紧固件、焊接或粘接等方式连接。
其中，第一后准块11设在探测器晶体2沿通道宽度方向的一侧，第二后准块12沿通道长度方向连接在第一后准块11靠近射线进入端的一端。其中，探测器晶体2位于两侧的第一后准块11之间，第一后准块11可与探测器晶体2间隔或贴合设置，两侧的第二后准块12之间形成供射线到达探测器晶体2的通道。
例如，第一后准块11和第二后准块12的连接端重叠设置，第一紧固件5从第一后准块11的外侧穿过重叠段，以将第一后准块11和第二后准块12固定。第一后准块11远离第二后准块12的一端可悬臂或者固定，探测器晶体2位于第二后准块12沿通道的下游位置。例如，如图3所示，两侧的第一后准块11之间的距离L1大于探测器晶体2的厚度D；两侧第二后准块12之间的距离为探测器晶体2厚度的1～1.5倍，如果两侧第二后准块12的距离L1增大，则第二后准块12在通道长度方向上的尺寸需要相应增大。两侧第二后准块12的距离L2应该为探测器晶体2厚度的1～1.5倍，保证有效的直射射线可以完全进入探测器晶体，提高统计量，多出0.5是设置为冗余。
进一步地，第一准直器组件1和第二准直器组件1’的多个后准块还包括：至少一个第三后准块13，沿通道的长度方向连接在第二后准块12远离探测器晶体2或靠近射线进入端的一端。其中，两侧的第三后准块13之间形成通道的射线进入端，第三后准块13的连接方式和/或后准块的数量根据成像质量可选择地设置。
根据蒙卡模拟射线在后准直器中的径迹，可建立后准直器的结构模型，针对搭建好的后准直器结构，可按照预设的第三后准块13组合方案测试后准块对于探测器成像的影响，去除冗余的第三后准块13或增加第三后准块13。通过设置第三后准块13，可在满足成像需求的基础上，尽量减少材料用量和重量。
根据测试需求，也可以选择性的不设置第三后准块13，或者只设置一个第三后准块13，或者第一准直器组件1和第二准直器组件1’各自的第三后准块13在沿通道的长度方向和/或宽度方向设置多个。这主要取决于第三后准块13对于探测器接受射线散射比例的影响。
如图6和图7，根据蒙卡模拟射线在后准中的轨迹，射线粒子的分布密度在进入端较大，因此位于射线进入端位置的第三后准块13在通道宽度方向的厚度对于屏蔽散射射线非常重要，如果不设置第三后准块13，散射射线将很有可能穿过后准直器，打到探测器晶体2上。
优选地，沿通道的宽度方向，第一准直器组件1和第二准直器组件1’在射线进入端的尺寸大于与射线进入端邻接部分的尺寸。例如，如图8所示，第一准直器组件1包括三个第三后准块13，分别为后准块131～133，后准块131连接在第二后准块12沿通道长度方向远离第一后准块11的一端，后准块132连接在后准块131沿通道长度方向远离第一后准块11的一端，后准块133连接在后准块132沿通道宽度方向的外侧。此种结构相当于增加了射线进入端位置的厚度。
如图5所示，第一后准块11与第二后准块12之间，和/或第二后准块12与第三后准块13之间形成阶梯结构。如果采用传统的矩形后准直器，后准直器的长度和宽度应该以最大轮廓确定，本公开的此种结构与之相比去除了冗余材料，可减小后准直器的材料用量和重量。
如图3所示，沿通道的长度方向，第一后准块11远离第二后准块12的一端与探测器晶体2的第一端平齐，或超出探测器晶体2的第一端，例如延伸出5mm，探测器晶体2的第一端远离通道的射线进入端；和/或第一后准块11靠近第二后准块12的一端超出探测器晶体2的第二端。
此种结构能够完全遮挡侧面过来的散射射线，提高成像效果。例如，沿通道长度方向，第一后准块11的尺寸为探测器晶体2尺寸的1.2～1.5倍，多出0.2～0.5倍是为了留有一定的余量，以遮挡侧面的散射射线。
通过模拟计算和实测，第一后准块11在通道宽度方向的厚度较薄，对于射线能量为6MeV量级的加速器，如果后准直器的材料为钨，厚度则为5mm～10mm。
从图7所示的根据蒙卡模拟射线在后准中的轨迹，射线依次从第三后准块13、第二后准块12至第一后准块11，射线粒子的分布密度在逐渐减小，因此可使第二后准块12沿通道宽度方向的厚度大于第一后准块11，以更好地遮挡散射射线，优化成像质量。
如图3所示，本公开的探测器装置还可包括支架4，支架4具有中空腔体41，例如，可采用U形结构，第一后准块11和探测器晶体2设在中空腔体41内，第二后准块12位于中空腔体41外，支架4与第一后准块11连接，支架4的内侧面与第一后准块11间隔设置，以便于安装第一后准块11，支架4上远离射线进入端的一侧设有安装接口7，被配置为与扫描设备的臂架连接。这样探测器装置可作为整体安装在扫描设备上，提高了扫描设备中部件的集成度，可降低装配难度。
沿通道的宽度方向，第一准直器组件1和第二准直器组件1’的尺寸与经过通道的射线能量正相关。下面将给出一些具体的实施例进行说明。
(1)采用射线能量为6MeV的加速器，并以钨作为后准直器的材料，第一后准块11的厚度范围为5mm～10mm，第二后准块12的厚度范围为10mm～15mm。第三后准块13的总厚度不小于第一后准块11以及第二后准块12的厚度，可以为1～2倍。优选地，沿通道宽度方向，第三后准块13的总厚度范围为10mm～20mm。第三后准块13的内侧面与第二后准块12的内侧面平齐。为了在满足图像质量条件前提下尽可能的省材料，第三后准块13在通道长度方向的尺寸较小，可选的范围为10mm～20mm。
(2)采用射线能量为1MeV的加速器，并以钨作为后准直器的材料，各后准块的厚度范围可将(1)中6MeV加速器对应厚度范围的上下极限值减小5mm，如果得到的厚度小于5mm，为了保证遮挡散射射线的效果仍设计为5mm。例如，第一后准块11的厚度设计为5mm，第二后准块12的厚度范围为5mm～10mm，第三后准块13的厚度范围为5mm～15mm。
(3)采用射线能量为10MeV的加速器，并以钨作为后准直器的材料，各后准块的厚度范围可将(1)中6MeV加速器对应厚度范围的上下极限值增大5mm。例如，第一后准块11的厚度范围为10mm～15mm，第二后准块12的厚度范围为15mm～20mm，第三后准块13的厚度范围为15mm～25mm。
(4)采用射线能量为6MeV的加速器，并以铅作为后准直器的材料。通过试验验证，采用铅作为后准直器材料时，各个后准块所需的厚度约为采用钨的1.5倍。基于该比例关系，第一后准块11的厚度设计为7.5mm～15mm，第二后准块12的厚度范围为15mm～22.5mm，第三后准块13的厚度范围为15mm～30mm。
(5)采用射线能量为1MeV的加速器，并以铅作为后准直器的材料。各后准块的厚度范围可可将(4)中6MeV加速器对应的厚度范围的上下极限值减小7.5mm，如果得到的厚度小于7.5mm，为了保证遮挡散射射线的效果仍设计为7.5mm。第一后准块11的厚度设计为7.5mm，第二后准块12的厚度范围为7.5mm～15mm，第三后准块13的厚度范围为7.5mm～22.5mm。
(6)采用射线能量为10MeV的加速器，并以铅作为后准直器的材料。各后准块的厚度范围可将(4)中6MeV加速器对应的厚度范围的上下极限值增大7.5mm。第一后准块11的厚度设计为15mm～22.5mm，第二后准块12的厚度范围为22.5mm～30mm，第三后准块13的厚度范围为22.5mm～37.5mm。
通过上面各实施例可以得出，若加速器的射线能量在1MeV～10MeV范围内，则第一后准块11的厚度范围为5mm～22.5mm，第二后准块12的厚度范围为5mm～30mm，第三后准块13的厚度范围为5mm～37.5mm。
在一些实施例中，第一准直器组件1和第二准直器组件1’沿通道高度方向的尺寸覆盖全部探测器晶体2。此种结构的后准直器能够对其覆盖范围内的所有探测器晶体2起到遮挡散射射线的作用，可简化结构，节省材料，减小重量。
在一个具体的实施例中，如图4A、4B和4C所示，第一后准块11、第二后准块12和第三后准块13均采用平板结构，第一后准块11靠近第二后准块12的一端间隔设有两个安装孔15，第二后准块12沿通道长度方向的两端均间隔设有两个安装孔15，第三后准块13沿通道长度方向的两端均间隔设有两个安装孔15。如图3所示，第一后准块11与第二后准块12重叠设置，第二后准块12位于第一后准块11内侧，并通过第一紧固件5连接。两个厚度相同的第三后准块13沿通道长度方向依次连接在第二后准块12的端部，第二后准块12与第三后准块13之间，相邻第三后准块13之间的外侧均设有连接板14，并通过第二紧固件6连接。
图5示意出了第一准直器组件1可采用的不同截面形状。
在形状A中，与图3结构一致，第一后准块11与第二后准块12的连接端重叠设置，第一后准块11的厚度小于第二后准块12，第二后准块12和第三后准块13厚度一致。
在形状B中，与形状A相比，位于射线进入端位置的第三后准块13的厚度大于第二后准块12，第二后准块12与第三后准块13之间形成L形结构。
在形状C中，第一后准块11、第二后准块12和第三后准块13沿通道长度方向依次连接，且在内侧平齐，第二后准块12和第三后准块13厚度一致，第二后准块12的厚度大于第一后准块11。
在形状D中，与形状C相比，位于射线进入端位置的第三后准块13的厚度大于第二后准块12，第二后准块12与第三后准块13之间形成L形结构。
在形状E中，第一后准块11和/或第二后准块12在两者连接端的位置设有弯折部，此种结构可增大两侧第一后准块11之间的距离，或者减小两侧第二后准块12之间的距离。位于射线进入端位置的第三后准块13的厚度大于第二后准块12，第二后准块12与第三后准块13之间形成L形结构。
在形状F中，为根据图6和图7所示的蒙卡模拟射线在后准中的轨迹，确定出射线分布的外形轮廓，以此外形轮廓直接确定第一准直器组件1的形状。如图7所示，形状F下端的厚度由t4决定，射线在经过后准直器时，先经过最下端相当于第三准之块13的区域，再向上经过壁厚减薄的部分，第一准直器组件1中平行间隔设置的两部分侧壁共同阻挡散射射线到达探测器晶体2。
后准块的排布并不限于上述的形状。后准块的材料可采用钨或铅。
下面通过图7和图8来说明本公开探测器装置的实现方法。
如图7所示，根据理论计算模拟计算轨迹，可以从轨迹上确定射线在后准直器中的轮廓，根据轮廓确定图8的后准直器尺寸。t1和t2的和为第一后准块11的初始厚度，t3为第二后准块12的厚度，第三后准块13在通道宽度方向的初始厚度在t3的基础上增加一倍，t4为第三后准块13在通道长度方向的厚度。
在此基础上，模拟计算第三后准块13对于探测器晶体2接受射线散射比例的影响。比如，当前6MeV加速器能量测试条件下，以钨作为后准直器材料，第三后准块13在通道长度方向上由50mm增加到60mm，散射比例从5.5％下降为4.4％。第三后准块13在通道宽度方向上由10mm增加为20mm，散射比例从6.0％下降到5.7％。初步定出第三后准块13的数量后，再根据实际测试增加或减少第三后准块13。可根据测试需求同时验证第三后准块13在通道长度和宽度方向的厚度对于扫描设备成像的影响。
其次，本公开还提供了一种扫描设备，包括：上述实施例的后准直器或者探测器装置、射线源3和至少一个臂架。其中，每个臂架沿自身长度方向并排设有至少一个探测器晶体2，当探测器装置形成整体的模块时，每个臂架沿自身长度方向并排设有至少一个探测器装置；射线源3被配置为发出射线，例如，射线源可以是加速器，发出的射线经过第一准直器组件1和第二准直器组件1’之间的通道被探测器晶体2接收，每个探测器装置中可沿臂架的长度方向设有一列探测器晶体2。根据臂架的长度，可并排设有一个或者多个探测器装置，探测器装置通过安装接口7整体固定在臂架上。
优选地，扫描设备为CT设备，对于用来检测航空箱、集装箱等货物的大型静态CT设备，能量在MeV量级，由于探测器数量的增加，射线束面也会大大的增加，因此散射射线也会大幅度增加，且射线能量较高，因此需要增加后准直器厚度来遮挡大部分散射射线。采用本公开的后准直器或探测器装置可极大地降低设备的整体重量，减少材料耗费，并降低对场地的承重要求。
以上对本公开所提供的实施例进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本公开的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本公开的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开原理的前提下，还可以对本公开进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本公开权利要求的保护范围内。
Claims (22)
1.一种后准直器，其特征在于，包括：相对设置的第一准直器组件(1)和第二准直器组件(1’)，所述第一准直器组件(1)和第二准直器组件(1’)之间形成供射线经过的通道；
其中，所述第一准直器组件(1)和第二准直器组件(1’)均包括相互连接的多个后准块，所述多个后准块的连接方式和/或后准块的数量根据成像质量可选择地设置。
2.根据权利要求1所述的后准直器，其特征在于，所述第一准直器组件(1)的至少部分后准块之间可拆卸地连接，所述第二准直器组件(1’)的至少部分后准块之间可拆卸地连接。
3.根据权利要求2所述的后准直器，其特征在于，还包括紧固件，所述后准块呈板状结构，所述后准块上设有安装孔(15)，相邻后准块之间通过所述紧固件连接。
4.根据权利要求1所述的后准直器，其特征在于，
所述后准直器还包括紧固件，相邻后准块的连接端沿通道宽度方向重叠设置，相邻后准块通过所述紧固件穿设重叠段连接；和/或
所述后准直器还包括紧固件和连接板(14)，相邻后准块的连接端沿通道长度方向相抵接，且沿通道宽度方向的内侧面平齐，所述连接板(14)搭接在相邻后准块的外侧面上，并通过所述紧固件将所述连接板(14)与相邻后准块连接。
5.根据权利要求1所述的后准直器，其特征在于，所述第一准直器组件(1)和第二准直器组件(1’)的所述多个后准块均包括：
第一后准块(11)，设在通道沿宽度方向的一侧，且在通道长度方向上最远离射线进入端；和
第二后准块(12)，沿通道长度方向连接在所述第一后准块(11)靠近射线进入端的一端；
其中，两侧的所述第一后准块(11)之间用于设置探测器晶体(2)，两侧的所述第二后准块(12)之间形成供射线到达所述探测器晶体(2)的通道。
6.根据权利要求5所述的后准直器，其特征在于，所述第一准直器组件(1)和第二准直器组件(1’)的所述多个后准块还包括：
至少一个第三后准块(13)，沿所述通道的长度方向连接在所述第二后准块(12)靠近射线进入端的一端；
其中，两侧的所述第三后准块(13)之间形成所述通道的射线进入端，所述第三后准块(13)的连接方式和/或后准块的数量根据成像质量测试可选择地设置。
7.根据权利要求6所述的后准直器，其特征在于，所述第一准直器组件(1)和第二准直器组件(1’)各自的第三后准块(13)沿通道的长度方向和/或宽度方向设有多个。
8.根据权利要求6所述的后准直器，其特征在于，第一后准块(11)与所述第二后准块(12)之间，和/或所述第二后准块(12)与所述第三后准块(13)之间形成阶梯结构。
9.根据权利要求1所述的后准直器，其特征在于，沿通道的宽度方向，所述第一准直器组件(1)和第二准直器组件(1’)在射线进入端的尺寸大于与射线进入端邻接部分的尺寸。
10.根据权利要求1所述的后准直器，其特征在于，沿通道的宽度方向，所述第一准直器组件(1)和第二准直器组件(1’)的尺寸与经过所述通道的射线能量正相关。
11.根据权利要求5所述的后准直器，其特征在于，所述第二后准块(12)沿通道宽度方向的厚度大于所述第一后准块(11)。
12.根据权利要求5所述的后准直器，其特征在于，
沿通道长度方向，所述第二后准块(12)的尺寸为所述第一后准块(11)尺寸的0.8～1.5倍；和/或
沿通道宽度方向，所述第一后准块(11)的厚度范围为5mm～22.5mm；和/或
沿通道宽度方向，所述第二后准块(12)的厚度范围为5mm～30mm。
13.根据权利要求6所述的后准直器，其特征在于，
沿通道宽度方向，所述第三后准块(13)的总厚度为所述第二后准块(12)厚度的1～2倍；和/或
沿通道宽度方向，所述第三后准块(13)的总厚度范围为5mm～37.5mm。
14.一种探测器装置，其特征在于，包括：
权利要求1～13任一所述的后准直器；和
至少一个探测器晶体(2)，设在所述通道内远离射线进入端的一侧，被配置为接收进入所述通道内的射线。
15.根据权利要求14所述的探测器装置，其特征在于，所述第一准直器组件(1)和第二准直器组件(1’)相对于各个探测器晶体(2)沿通道宽度方向的中心平面镜像对称。
16.根据权利要求14所述的探测器装置，其特征在于，所述第一准直器组件(1)和第二准直器组件(1’)沿通道高度方向的尺寸覆盖全部探测器晶体(2)。
17.根据权利要求14所述的探测器装置，其特征在于，所述第一准直器组件(1)和第二准直器组件(1’)的所述多个后准块均包括：
第一后准块(11)，设在所述探测器晶体(2)沿通道宽度方向的一侧；和
第二后准块(12)，沿通道长度方向连接在所述第一后准块(11)靠近射线进入端的一端；
其中，所述探测器晶体(2)设在两侧的所述第一后准块(11)之间，两侧的所述第二后准块(12)之间形成供射线到达所述探测器晶体(2)的通道。
18.根据权利要求17所述的探测器装置，其特征在于，沿通道的长度方向，
所述第一后准块(11)远离第二后准块(12)的一端与所述探测器晶体(2)的第一端平齐，或超出所述探测器晶体(2)的第一端，所述探测器晶体(2)的第一端远离通道的射线进入端；和/或
所述第一后准块(11)靠近第二后准块(12)的一端超出所述探测器晶体(2)的第二端。
19.根据权利要求17所述的探测器装置，其特征在于，还包括支架(4)，所述支架(4)具有中空腔体(41)，所述第一后准块(11)和探测器晶体(2)设在所述中空腔体(41)内，所述第二后准块(12)位于所述中空腔体(41)外，所述支架(4)与所述第一后准块(11)连接，所述支架(4)上远离射线进入端的一侧设有安装接口(7)，被配置为与扫描设备的臂架连接。
20.根据权利要求17所述的探测器装置，其特征在于，
沿通道长度方向，所述第一后准块(11)的尺寸为所述探测器晶体(2)尺寸的1.2～1.5倍；和/或
两侧所述第二后准块(12)之间的通道宽度为所述探测器晶体(2)厚度的1～1.5倍。
21.一种扫描设备，其特征在于，包括：
权利要求1～13任一所述的后准直器或者权利要求14～20任一所述的探测器装置；
至少一个臂架，每个臂架沿自身长度方向并排设有至少一个探测器晶体(2)；和
射线源(3)，被配置为发出射线，发出的射线经过所述第一准直器组件(1)和第二准直器组件(1’)之间的通道被所述探测器晶体(2)接收。
22.根据权利要求21所述的扫描设备，其特征在于，所述扫描设备为CT设备。
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