CN113970567A - 背散射成像装置、控制方法及检查系统 - Google Patents

背散射成像装置、控制方法及检查系统 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种背散射成像装置、控制方法及检查系统。背散射成像装置包括：射线源组件(10)，被配置为向扫描区域发出射线；背散射探测器阵列(21)，包括多个背散射探测器，且被配置为接收所述射线在扫描区域内的物体(40)发生背散射时的散射光子(52)；第一准直器组件(22)，包括与所述多个背散射探测器分别对应的多个第一准直通道(22b)，且设置在所述背散射探测器阵列(21)邻近所述扫描区域的一侧，被配置为对所述物体(40)背散射时的散射光子(52)进行约束，以使得所述多个背散射探测器分别接收所述物体(40)内对应深度的散射光子(52)；其中，所述多个第一准直通道(22b)的至少部分的准直角度可调。

Description

背散射成像装置、控制方法及检查系统
技术领域
本公开涉及背散射成像技术，尤其涉及一种背散射成像装置、控制方法及检查系统。
背景技术
在一些X射线背散射成像的相关技术中，使用笔形X射线束照射被检物体，通过探测物体的背散射光子进行成像。散射图像是由被检物靠近探测器方向一定深度的物体散射出来的射线信号形成的。
由于爆炸物、毒品等低原子序数物质中射线的康普顿散射更强，背散射成像系统可以分辨材料并且高亮显示出有机物质。由于背散射成像系统的射线源和探测器在被检物的同一侧，所以背散射成像系统具有隐蔽性好，对毒品、爆炸物敏感的特点。特别是在被检物的另外一侧无法通过放置探测器下来实现透射的情况(例如对墙体或井下环境的检查)下，背散射成像系统具有较大的优势。
发明内容
在本公开的一个方面，提供一种背散射成像装置，包括：
射线源组件，被配置为向扫描区域发出射线；
背散射探测器阵列，包括多个背散射探测器，且被配置为接收所述射线在扫描区域内的物体发生背散射时的散射光子；
第一准直器组件，包括与所述多个背散射探测器分别对应的多个第一准直通道，且设置在所述背散射探测器阵列邻近所述扫描区域的一侧，被配置为对所述物体背散射时的散射光子进行约束，以使得所述多个背散射探测器分别接收所述物体内对应深度的散射光子；
其中，所述多个第一准直通道的至少部分的准直角度可调。
在一些实施例中，所述背散射成像装置还包括：
控制器，与所述第一准直器组件信号连接，被配置为通过向所述第一准直器组件发送指令来调整所述多个第一准直通道的至少部分的准直角度，以实现至少两种扫描模式的切换，
其中，所述至少两种扫描模式包括第一扫描模式和第二扫描模式，所述第一准直器组件被配置为在所述第一扫描模式下使得所述多个背散射探测器分别接收对应于所述物体的多个深度的散射光子，以及在所述第二扫描模式下使得所述多个背散射探测器均接收对应于所述物体的相同深度的散射光子。
在一些实施例中，所述第一准直器组件包括多个约束板，所述多个约束板中的各个相邻约束板形成供散射光子通过并分别到达所述多个背散射探测器的多个第一准直通道，所述多个约束板的至少部分相对于所述背散射探测器阵列可转动，以实现准直角度的调整。
在一些实施例中，所述多个约束板被配置为在所述第一扫描模式下相互平行，并在所述第二扫描模式下延长面相交于同一直线。
在一些实施例中，所述射线源组件包括：
分布式射线源，具有分布在不同高度的多个出射靶点；
第二准直器组件，设置在所述分布式射线源邻近所述扫描区域的一侧，被配置为将所述多个出射靶点的每个出射靶点出射的射线约束为笔形束。
在一些实施例中，所述背散射成像装置还包括：
控制器，与所述分布式射线源信号连接，被配置为通过向所述分布式射线源发送指令来使得所述多个出射靶点循环启闭，以实现多个高度的笔形束出射，或者使所述多个出射靶点中的指定出射靶点开启，以实现指定高度的笔形束出射。
在一些实施例中，所述第二准直器组件具有多个栅格，与所述多个出射靶点一一对应，每个栅格形成将从对应的出射靶点出射的射线束流约束成笔形束的第二准直通道，且所述多个栅格的射线进口端与对应的出射靶点的间距小于等于第一阈值，所述第一阈值为50～100mm。
在一些实施例中，所述第二准直器组件具有多个栅格，与所述多个出射靶点一一对应，每个栅格形成将从对应的出射靶点出射的射线束流约束成笔形束的第二准直通道，所述背散射成像装置还包括与所述第二准直器组件信号连接的控制器，所述控制器被配置为通过向所述第二准直器组件发送指令来使得所述多个栅格循环启闭，以实现多个高度的笔形束出射，或者使所述多个栅格中的指定栅格开启，以实现指定高度的笔形束出射。
在一些实施例中，所述背散射探测器阵列与所述控制器信号连接，且所述背散射探测器阵列被配置为根据从所述控制器接收到的控制指令转动相应角度。
在本公开的一个方面，提供一种前述的背散射成像装置的控制方法，包括：
使射线源组件向扫描区域发出射线；
在物体进入所述扫描区域，且与所述扫描区域相对运动时，调整第一准直器组件中多个第一准直通道的至少部分的准直角度，以使得背散射探测器阵列的多个背散射探测器分别接收所述物体内对应深度的散射光子，从而实现所述物体至少一个扫描截面的扫描成像。
在一些实施例中，调整准直角度的步骤包括：
在第一扫描模式下，通过调整所述多个第一准直通道的至少部分的准直角度，使所述多个背散射探测器分别接收对应于所述物体的多个深度的散射光子；
当接收到对所述物体内指定区域的增强成像指令时，切换为第二扫描模式，其中在所述第二扫描模式下，通过调整所述多个第一准直通道的至少部分的准直角度，使所述多个背散射探测器均接收对应于所述物体的指定区域的相同深度的散射光子。
在一些实施例中，所述控制方法还包括：
在所述第二扫描模式下，选择所述物体的指定区域的多个不同深度，对所述多个不同深度的每个深度，通过调整所述多个第一准直通道的至少部分的准直角度，使所述多个背散射探测器对该深度的散射光子进行接收。
在一些实施例中，所述射线源组件包括分布式射线源和第二准直器组件，所述分布式射线源具有分布在不同高度的多个出射靶点，所述第二准直器组件设置在所述分布式射线源邻近所述扫描区域的一侧，被配置为将所述多个出射靶点的每个出射靶点出射的射线约束为笔形束；所述控制方法还包括：
在所述第一扫描模式下，通过向所述分布式射线源发送指令来使得所述多个出射靶点循环启闭，以实现指定高度范围的笔形束对所述物体的扫描；
在所述第二扫描模式下，使所述多个出射靶点中的指定出射靶点开启，以实现指定高度的笔形束对所述物体的指定区域的扫描。
在一些实施例中，所述射线源组件包括分布式射线源和第二准直器组件，所述分布式射线源具有分布在不同高度的多个出射靶点，所述第二准直器组件设置在所述分布式射线源邻近所述扫描区域的一侧，且具有与所述多个出射靶点一一对应的多个栅格，每个栅格形成将从对应的出射靶点出射的射线束流约束成笔形束的第二准直通道；所述控制方法包括：
在所述第一扫描模式下，通过向所述第二准直器组件发送指令来使得所述多个栅格循环启闭，以实现多个高度的笔形束对所述物体的扫描；
在所述第二扫描模式下，使所述多个栅格中的指定栅格开启，以实现指定高度的笔形束对所述物体的指定区域的扫描。
在一些实施例中，所述控制方法还包括：
使所述物体与所述射线源组件和所述背散射探测器阵列间断地或持续地相对运动，以实现所述物体连续多个扫描截面的扫描成像。
在本公开的一个方面，提供一种检查系统，包括前述的背散射成像装置。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
图1是根据本公开背散射成像装置的一些实施例在第一扫描模式下的工作原理示意图；
图2是根据本公开背散射成像装置的一些实施例的方块示意图；
图3是根据本公开背散射成像装置的一些实施例中探测器组件在第一扫描模式下的结构示意图；
图4是根据本公开背散射成像装置的一些实施例中探测器组件在第二扫描模式下的结构示意图；
图5是根据本公开背散射成像装置的一些实施例在第二扫描模式下的工作原理示意图；
图6的(a)和(b)分别为本公开背散射成像装置的一些实施例中的不同高度的出射靶点对同一个扫描截面进行扫描的示意图，图6的(c)为本公开背散射成像装置的一些实施例中出射靶点对另一个扫描截面进行扫描的示意图；
图7是本公开背散射成像装置的一些实施例中第二准直器组件中的各个栅格在不同高度时的开启和关闭状态的示意图；
图8是本公开背散射成像装置的一些实施例中第二准直器组件中的各个栅格全部开启的示意图；
图9是根据本公开背散射成像装置的控制方法的一些实施例的流程示意图。
应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在一些相关技术中，背散射成像系统的使用适应性较差，难以适应不同的检测环境和检测对象。
有鉴于此，本公开实施例提供一种背散射成像系统，能够提高背散射成像系统的使用适应性。
图1是根据本公开背散射成像装置的一些实施例在第一扫描模式下的工作原理示意图。图2是根据本公开背散射成像装置的一些实施例的方块示意图。
参考图1和图2，在一些实施例中，背散射成像装置包括射线源组件10和探测器组件20。射线源组件10能够向扫描区域发出射线。射线源组件10发出的一条或多条笔形或扇形的射线束所覆盖的区域即为扫描区域。探测器组件20能够接收射线源组件10发出的射线在被检物体的表面或内部发生背散射时的散射光子52。在一些实施例中，背散射成像装置还可以包括承载平台，用于承载和固定射线源组件10和探测器组件20。该承载平台可以与物体发生相对运动，以实现物体与射线源组件和探测器组件之间的相对运动。
参考图1，探测器组件20可包括背散射探测器阵列21和第一准直器组件22。背散射探测器阵列21可包括多个背散射探测器D1,D2,D3,…DN-1,DN，且被配置为接收所述射线在扫描区域内的物体40发生背散射时的散射光子52。
第一准直器组件22可包括与所述多个背散射探测器D1,D2,D3,…DN-1,DN分别对应的多个第一准直通道22b，且设置在所述背散射探测器阵列21邻近所述扫描区域的一侧，被配置为对所述物体40背散射时的散射光子52进行约束，以使得所述多个背散射探测器D1,D2,D3,…DN-1,DN分别接收对应于所述物体40的指定深度的散射光子52。
在图1中，当射线源组件10发出的射线进入物体40一定深度时，该射线能够与物体40的内部对应于不同深度的多个部位P11,P12,…,P1(N-1),P1N发生背散射。而通过第一准直器组件22所形成的多个第一准直通道22b，可使得多个背散射探测器D1,D2,D3,…DN-1,DN分别对物体40的各个深度的散射光子52进行接收。
物体40内部的各个部位P11,P12,…,P1(N-1),P1N到对应的背散射探测器D1,D2,D3,…DN-1,DN前侧的第一准直通道22b均可形成扇形的散射光子接收区域(可参考图1中从P11,P12,…,P1(N-1),P1N中的每个点分别连到第一准直通道22b的上下两端的两条虚线52所围成的扇形区域)。
虽然射线在物体40内部不同深度均可以产生各个方向的散射光子，但对于物体内某个深度的点(例如命名为参考点)和对应的第一准直通道22b所形成的平面来说，由于物体40内部其他深度的点不在这个平面内，这些不同深度的点所产生的散射光子难以进入该参考点对应的第一准直通道22b。这就使得只有该参考点所产生的散射光子才能够被对应的背散射探测器通过第一准直通道接收到，从而避免其他深度的散射光子对成像的干扰。
在一些相关技术中，探测器不能区分射线在进入到物体内部的不同深度所产生的散射光子，无法获取物体内部的深度检测信息。而通过在背散射探测器阵列邻近扫描区域一侧设置第一准直器组件，可以通过限定各个第一准直通道的角度来接收对应的各个深度的散射光子。
第一准直器组件的材料可选用钨或铅等金属，也可以采用合金、非金属等其他能够隔离散射光子的材料。在一些实施例中，多个第一准直通道22b的至少部分的准直角度可调。这样可控制背散射探测器阵列21中的部分或全部背散射探测器接收不同角度的散射光子52。
参考图2，在一些实施例中，背散射成像装置还包括控制器30。控制器30与所述第一准直器组件22信号连接，被配置为通过向所述第一准直器组件22发送指令来调整所述多个第一准直通道22b的至少部分的准直角度，以实现至少两种扫描模式的切换。
在本公开中，控制器30可采用各种通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件实现，或者采用能够执行本文所描述功能的上述硬件形式的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
在一些实施例中，至少两种扫描模式包括第一扫描模式和第二扫描模式。参考图1和图3，第一准直器组件22能够在所述第一扫描模式下使得所述多个背散射探测器分别接收对应于所述物体40的多个指定深度的散射光子52。在这种模式下，背散射成像装置能够获得物体内多个深度的扫描信息。
在图3中，第一准直器组件22包括多个约束板22a，所述多个约束板22a中的各个相邻约束板22a形成供散射光子52通过并分别到达所述多个背散射探测器D1,D2,D3,…DN-1,DN的多个第一准直通道22b。所述多个约束板22a的至少部分相对于所述背散射探测器阵列21可转动，以实现准直角度的调整。在一些实施例中，多个约束板22a被配置为在所述第一扫描模式下相互平行。
参考图4和图5，第一准直器组件22能够在所述第二扫描模式下使得所述多个背散射探测器D1,D2,D3,…DN-1,DN均接收对应于所述物体40的相同指定深度的散射光子52。在图4和图5中，多个约束板22a被配置为在所述第二扫描模式下延长面相交于同一直线。
在图3的基础上，当需要切换到第二扫描模式时，使图4中位于两侧的约束板22a向中间倾斜较大的角度，而位于中间的约束板22a倾斜较小角度或不倾斜，从而使得各个约束板22a在向外延伸后能够相交于同一直线。
在图5中，点P位于多个约束板22a的延长面相交的直线上。这样，对应于该相同指定深度的点P的散射光子52能够进入到各个背散射探测器，从而实现了探测效果的增强。在这种模式下，背散射成像装置能够针对于物体内的有嫌疑的局部进行增强性的检测。
对于背散射成像装置来说，在进行物体扫描时，可采用第一扫描模式进行通常扫描，而当发现物体内存在嫌疑部位时，通过控制器通过向所述第一准直器组发送指令来调整所述多个第一准直通道的至少部分的准直角度，以实现从第一扫描模式到第二扫描模式的切换。
由于嫌疑部位可能具有一定的体积，因此在第二扫描模式下，可以在确定希望增强扫描的指定区域后，多次调整多个第一准直通道的至少部分的准直角度来实现指定区域内的多个点的分别增强扫描。
在上述实施例中，相对于物体40，探测器组件20与射线源组件10可位于物体40的同一侧。而探测器组件20可设置在射线源组件10的一侧或者两侧。在一些实施例中，探测器组件20中的背散射探测器阵列21可以转动，例如以垂直于水平面的z轴转动，以接收不同角度的散射光子。该背散射探测器阵列21可以与控制器30信号连接，以根据从控制器30接收到的控制指令转动相应角度。
参考图1和图2，在一些实施例中，射线源组件10包括分布式射线源11和第二准直器组件12。分布式射线源11具有分布在不同高度的多个出射靶点S1,S2,S3,S4,…,SM-3,SM-2,SM-1,SM。在一些实施例中，分布式射线源11可用于发生X射线。在另一些实施例中，分布式射线源可用于发生其他射线，例如γ射线等。
这里分布式射线源11中的出射靶点的数量M与前述背散射探测器阵列21中多个背散射探测器的数量N可以相等，也可以不相等。在一些实施例中，分布式射线源11的各个出射靶点处于同一直线，且该直线与水平面垂直。在另一些实施例中，分布式射线源11的各个出射靶点可不处于同一直线，或者所处的同一直线与水平面不垂直。
分布式射线源是一种通过电子控制系统实现在多个物理位置出射射线、实现逻辑编程控制、且能够快速启动的射线源。在一根管体中，使用电子控制系统控制每个发射体(出射靶点)的发射特性，从而达到从不同位置依次辐射出射线的效果，进而实现对物体的断面扫描。
第二准直器组件12设置在所述分布式射线源11邻近所述扫描区域的一侧，被配置为将所述多个出射靶点的每个出射靶点出射的射线约束为笔形束51。由于多个出射靶点分布在不同高度，这样当不同的出射靶点配合第二准直器组件12出射笔形束51时，能够实现各个高度的笔形束51的循环出射，从而实现物体内截面扫描的效果。再配合物体与射线源组件10的相对运动，则射线源组件10可实现物体内一定空间范围的扫描。
在一些实施例中，出射靶点的切换时间为10微秒量级，而出射靶点出束的时间为10微秒～100微秒量级。也就是说，相邻两个出射靶点依次出束的时间间隔为10微秒～100微秒量级。在各个高度的笔形束51循环出射时，时间间隔极短的笔形束形成了射线源组件的整面的扫描区域，当物体进入这个扫描区域，并与其相对运动时，就能够实现射线源组件沿垂直于笔形束所形成的束流面的方向对物体的间断或连续地扫描。
相比于一些相关技术中采用飞点装置实现不同高度的射线出射的方案，本实施例的分布式射线源11通过出射靶点的切换精确地控制出束时间，能够与探测器组件的采集实现同时控制，这可以使得探测器组件采集的信号与物体内发生背散射的点的高度匹配的更加精确。另一方面，本实施例的出射靶点可根据需要开启或关闭，从而能够满足第二扫描模式下对物体内特定高度的指定区域的精准定位和扫描。
另一方面，由于本实施例的分布式射线源11的出射靶点的切换速度远大于物体与背散射成像装置的相对运动速度(例如0.4m/s)，因此在扫描时能够非常精细地对物体的各个扫描截面实现扫描。这里的物体与背散射成像装置的相对运动可以为背散射成像装置中的各个部件不动，而物体移动，或者物体保持不动，而背散射成像装置中的至少部分部件(例如射线源组件10和所述背散射探测器阵列21等)移动。
在一些实施例中，控制器30与所述分布式射线源11信号连接，被配置为通过向所述分布式射线源11发送指令来使得所述多个出射靶点循环启闭，以实现多个高度的笔形束51出射。例如控制器30通过发送指令使得多个出射靶点S1,S2,S3,S4,…,SM-3,SM-2,SM-1,SM从上到下依次出束，待最下方的出射靶点SM出束后切换到最上方的出射靶点S1，然后重复这个循环过程，直至物体扫描完毕。
以图6为例，物体沿箭头v对应的方向相对于分布式射线源11运动。在图6的(a)中，物体刚进入分布式射线源11和第二准直器组件12所形成的扫描区域，出射靶点S1出射的笔形束沿物体的扫描截面A1进入物体内部。该笔形束在扫描截面A1中高度为h1的多个深度的点P11,P12,…,P1(N-1),P1N发生背散射的散射光子分别经第一准直器组件12的多个第一准直通道进入各个背散射探测器D1,D2,D3,…DN-1,DN。
接下来，沿高度方向向下依次切换出射靶点出射笔形束。在图6的(b)中，出射靶点S4出射的笔形束仍沿物体的扫描截面A1进入物体内部。该笔形束在扫描截面A1中高度为h4的多个深度的点P41,P42,…,P4(N-1),P4N发生背散射的散射光子分别经第一准直器组件12的多个第一准直通道进入各个背散射探测器D1,D2,D3,…DN-1,DN。
通过切换出射靶点直至扫描截面A1被至少一次地完整扫描后，随着物体与射线源组件的相对运动，实现物体的多个扫描截面的扫描。在图6的(c)中，出射靶点S4出射的笔形束沿物体的扫描截面An进入物体内部。这里的n的取值范围可根据物体与射线源组件等的相对运动速度、物体在垂直扫描区域的方向上的长度、检测精度等因素确定。该笔形束在扫描截面An中高度为h4的多个深度的点P41,P42,…,P4(N-1),P4N发生背散射的散射光子分别经第一准直器组件12的多个第一准直通道进入各个背散射探测器D1,D2,D3,…DN-1,DN。
在另一些实施例中，控制器30也可以使所述多个出射靶点中的指定出射靶点开启，以实现指定高度的笔形束51出射。参考图5，当需要对物体40内的点P进行增强扫描时，控制器30能够指定与点P位于相同高度的出射靶点S4出束。
参考图1、图7和图8，在一些实施例中，所述第二准直器组件12具有与所述多个出射靶点一一对应的多个栅格12a。每个栅格12a形成将从对应的出射靶点出射的射线束流约束成笔形束51的第二准直通道。第二准直器组件12的材料可选用钨或铅等金属，也可以采用合金、非金属等其他能够隔离射线束的材料。
在一些实施例中，每个出射靶点发出的射线束流为扇形宽束，当一个出射靶点出束时，处于开启状态的栅格12a能够透过束流，而处于关闭状态的栅格12a则不能够透过束流。为了实现沿高度方向循环出束的断面扫描效果，参考图7，在一些实施例中，控制器30可通过向所述第二准直器组件12发送指令来使得所述多个栅格12a循环启闭，以实现多个高度的笔形束51出射。这样，在同一时刻多个栅格中只有一个栅格处于开启状态，其余栅格处于关闭状态。
在图7中，对应于高度h1的第二准直器组件12中对应于出射靶点S1的栅格12a开启，其他栅格12a关闭，这样可实现高度h1的笔形束51出射。对应于高度h2的第二准直器组件12中对应于出射靶点S2的栅格12a开启，其他栅格12a关闭，这样可实现高度h2的笔形束51出射。同理，可依次实现每个高度的笔形束51的出射。
当需要对物体内指定区域的某个点进行扫描时，控制器30可使得所述多个栅格12a中的指定栅格12a开启，以实现指定高度的笔形束51出射。例如，在图5中，使得出射靶点S4对应的栅格12a保持开启，其他栅格12a保持关闭，以实现高度h4的笔形束51对点P的增强扫描。
参考图8，在一些实施例中，当第二准直器组件12距离分布式射线源11较近，例如多个栅格12a的射线进口端与对应的出射靶点的间距小于等于第一阈值，第一阈值为50～100mm时，各个栅格均可呈开启状态，而各个出射靶点出射的射线束流不会从与其对应的栅格的相邻栅格透出。这种方式，可省去对各个栅格开关的控制，而且对于射线源组件来说，相比于栅格开关的快速切换，分布式射线源中各个出射靶点的快速切换更容易实现，且能够实现更快的切换速度。
上述背散射成像装置的实施例可应用于各类需要背散射成像的场景，例如包裹或车辆的安全检查。相应地，本公开也提供了一种检查系统，包括前述任一种背散射成像装置的实施例。该检查系统可以为安全检查系统，用于对车辆或货物进行安全检查。
如图9所示，为本公开背散射成像装置的控制方法的一些实施例的流程示意图。参考图9，基于前述任一种背散射成像装置的实施例，其控制方法可包括步骤100和步骤200。在步骤100中，使射线源组件10向扫描区域发出射线。在步骤200中，在物体40进入所述扫描区域，且与所述扫描区域相对运动时，调整第一准直器组件22中多个第一准直通道22b的至少部分的准直角度，以使得背散射探测器阵列21的多个背散射探测器分别接收对应于所述物体40的指定深度的散射光子52，从而实现所述物体40至少一个扫描截面的扫描成像。
在一些实施例中，步骤200中调整准直角度的步骤可包括：在第一扫描模式下，通过调整所述多个第一准直通道22b的至少部分的准直角度，使所述多个背散射探测器分别接收对应于所述物体40的多个指定深度的散射光子52。
当接收到对所述物体40内指定区域的增强成像指令时，切换为第二扫描模式。在所述第二扫描模式下，通过调整所述多个第一准直通道22b的至少部分的准直角度，使所述多个背散射探测器均接收对应于所述物体40的指定区域41的相同指定深度的散射光子52。
在一些实施例中，控制方法还可包括：在所述第二扫描模式下，选择所述物体40的指定区域41的多个不同的指定深度，对所述多个不同的指定深度的每个指定深度，通过调整所述多个第一准直通道22b的至少部分的准直角度，使所述多个背散射探测器对该指定深度的散射光子52进行接收。
参考图1和图2，在一些背散射成像装置的实施例中，射线源组件10包括分布式射线源11和第二准直器组件12，所述分布式射线源11具有分布在不同高度的多个出射靶点，所述第二准直器组件12设置在所述分布式射线源11邻近所述扫描区域的一侧，被配置为将所述多个出射靶点的每个出射靶点出射的射线约束为笔形束51。
基于这些背散射成像装置的实施例，控制方法的一些实施例还可包括：在所述第一扫描模式下，通过向所述分布式射线源11发送指令来使得所述多个出射靶点循环启闭，以实现指定高度范围的笔形束51对所述物体40的扫描；在所述第二扫描模式下，使所述多个出射靶点中的指定出射靶点开启，以实现指定高度的笔形束51对所述物体40的指定区域41的扫描。
控制方法的另一些实施例可包括：在所述第一扫描模式下，通过向所述第二准直器组件12发送指令来使得所述多个栅格12a循环启闭，以实现多个高度的笔形束51对所述物体40的扫描；在所述第二扫描模式下，使所述多个栅格12a中的指定栅格12a开启，以实现指定高度的笔形束51对所述物体40的指定区域41的扫描。
在上述控制方法的实施例中，控制方法还可进一步包括：使所述物体40与所述射线源组件10和所述背散射探测器阵列21间断地或持续地相对运动，以实现所述物体40连续多个扫描截面的扫描成像。
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (16)

1.一种背散射成像装置，包括：
射线源组件(10)，被配置为向扫描区域发出射线；
背散射探测器阵列(21)，包括多个背散射探测器，且被配置为接收所述射线在扫描区域内的物体(40)发生背散射时的散射光子(52)；
第一准直器组件(22)，包括与所述多个背散射探测器分别对应的多个第一准直通道(22b)，且设置在所述背散射探测器阵列(21)邻近所述扫描区域的一侧，被配置为对所述物体(40)背散射时的散射光子(52)进行约束，以使得所述多个背散射探测器分别接收所述物体(40)内对应深度的散射光子(52)；
其中，所述多个第一准直通道(22b)的至少部分的准直角度可调。
2.根据权利要求1所述的背散射成像装置，还包括：
控制器(30)，与所述第一准直器组件(22)信号连接，被配置为通过向所述第一准直器组件(22)发送指令来调整所述多个第一准直通道(22b)的至少部分的准直角度，以实现至少两种扫描模式的切换，
其中，所述至少两种扫描模式包括第一扫描模式和第二扫描模式，所述第一准直器组件(22)被配置为在所述第一扫描模式下使得所述多个背散射探测器分别接收对应于所述物体(40)的多个深度的散射光子(52)，以及在所述第二扫描模式下使得所述多个背散射探测器均接收对应于所述物体(40)的相同深度的散射光子(52)。
3.根据权利要求2所述的背散射成像装置，其中，所述第一准直器组件(22)包括多个约束板(22a)，所述多个约束板(22a)中的各个相邻约束板(22a)形成供散射光子(52)通过并分别到达所述多个背散射探测器的多个第一准直通道(22b)，所述多个约束板(22a)的至少部分相对于所述背散射探测器阵列(21)可转动，以实现准直角度的调整。
4.根据权利要求3所述的背散射成像装置，其中，所述多个约束板(22a)被配置为在所述第一扫描模式下相互平行，并在所述第二扫描模式下延长面相交于同一直线。
5.根据权利要求1所述的背散射成像装置，其中，所述射线源组件(10)包括：
分布式射线源(11)，具有分布在不同高度的多个出射靶点；
第二准直器组件(12)，设置在所述分布式射线源(11)邻近所述扫描区域的一侧，被配置为将所述多个出射靶点的每个出射靶点出射的射线约束为笔形束(51)。
6.根据权利要求5所述的背散射成像装置，还包括：
控制器(30)，与所述分布式射线源(11)信号连接，被配置为通过向所述分布式射线源(11)发送指令来使得所述多个出射靶点循环启闭，以实现多个高度的笔形束(51)出射，或者使所述多个出射靶点中的指定出射靶点开启，以实现指定高度的笔形束(51)出射。
7.根据权利要求6所述的背散射成像装置，其中，所述第二准直器组件(12)具有多个栅格(12a)，与所述多个出射靶点一一对应，每个栅格(12a)形成将从对应的出射靶点出射的射线束流约束成笔形束(51)的第二准直通道，且所述多个栅格(12a)的射线进口端与对应的出射靶点的间距小于等于第一阈值，所述第一阈值为50～100mm。
8.根据权利要求5所述的背散射成像装置，其中，所述第二准直器组件(12)具有多个栅格(12a)，与所述多个出射靶点一一对应，每个栅格(12a)形成将从对应的出射靶点出射的射线束流约束成笔形束(51)的第二准直通道，所述背散射成像装置还包括与所述第二准直器组件(12)信号连接的控制器(30)，所述控制器(30)被配置为通过向所述第二准直器组件(12)发送指令来使得所述多个栅格(12a)循环启闭，以实现多个高度的笔形束(51)出射，或者使所述多个栅格(12a)中的指定栅格(12a)开启，以实现指定高度的笔形束(51)出射。
9.根据权利要求2所述的背散射成像装置，其中，所述背散射探测器阵列(21)与所述控制器(30)信号连接，且所述背散射探测器阵列(21)被配置为根据从所述控制器(30)接收到的控制指令转动相应角度。
10.一种权利要求1～9任一所述的背散射成像装置的控制方法，包括：
使射线源组件(10)向扫描区域发出射线；
在物体(40)进入所述扫描区域，且与所述扫描区域相对运动时，调整第一准直器组件(22)中多个第一准直通道(22b)的至少部分的准直角度，以使得背散射探测器阵列(21)的多个背散射探测器分别接收所述物体(40)内对应深度的散射光子(52)，从而实现所述物体(40)至少一个扫描截面的扫描成像。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其中，调整准直角度的步骤包括：
在第一扫描模式下，通过调整所述多个第一准直通道(22b)的至少部分的准直角度，使所述多个背散射探测器分别接收对应于所述物体(40)的多个深度的散射光子(52)；
当接收到对所述物体(40)内指定区域的增强成像指令时，切换为第二扫描模式，其中在所述第二扫描模式下，通过调整所述多个第一准直通道(22b)的至少部分的准直角度，使所述多个背散射探测器均接收对应于所述物体(40)的指定区域(41)的相同深度的散射光子(52)。
12.根据权利要求11所述的控制方法，还包括：
在所述第二扫描模式下，选择所述物体(40)的指定区域(41)的多个不同深度，对所述多个不同深度的每个深度，通过调整所述多个第一准直通道(22b)的至少部分的准直角度，使所述多个背散射探测器对该深度的散射光子(52)进行接收。
13.根据权利要求11所述的控制方法，其中，所述射线源组件(10)包括分布式射线源(11)和第二准直器组件(12)，所述分布式射线源(11)具有分布在不同高度的多个出射靶点，所述第二准直器组件(12)设置在所述分布式射线源(11)邻近所述扫描区域的一侧，被配置为将所述多个出射靶点的每个出射靶点出射的射线约束为笔形束(51)；所述控制方法还包括：
在所述第一扫描模式下，通过向所述分布式射线源(11)发送指令来使得所述多个出射靶点循环启闭，以实现指定高度范围的笔形束(51)对所述物体(40)的扫描；
在所述第二扫描模式下，使所述多个出射靶点中的指定出射靶点开启，以实现指定高度的笔形束(51)对所述物体(40)的指定区域(41)的扫描。
14.根据权利要求11所述的控制方法，其中，所述射线源组件(10)包括分布式射线源(11)和第二准直器组件(12)，所述分布式射线源(11)具有分布在不同高度的多个出射靶点，所述第二准直器组件(12)设置在所述分布式射线源(11)邻近所述扫描区域的一侧，且具有与所述多个出射靶点一一对应的多个栅格(12a)，每个栅格(12a)形成将从对应的出射靶点出射的射线束流约束成笔形束(51)的第二准直通道；所述控制方法包括：
在所述第一扫描模式下，通过向所述第二准直器组件(12)发送指令来使得所述多个栅格(12a)循环启闭，以实现多个高度的笔形束(51)对所述物体(40)的扫描；
在所述第二扫描模式下，使所述多个栅格(12a)中的指定栅格(12a)开启，以实现指定高度的笔形束(51)对所述物体(40)的指定区域(41)的扫描。
15.根据权利要求10所述的控制方法，还包括：
使所述物体(40)与所述射线源组件(10)和所述背散射探测器阵列(21)间断地或持续地相对运动，以实现所述物体(40)连续多个扫描截面的扫描成像。
16.一种检查系统，包括：
权利要求1～9任一所述的背散射成像装置。
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