CN116829929A - 用于x射线扫描仪的无线传输检测器面板 - Google Patents

Abstract

本说明书描述了一种用于使与便携式X射线扫描仪集成的传输检测器和反向散射检测器同步的系统。该系统包括与传输检测器连接的用于传送模拟检测器信号的传送器和与扫描仪连接的用于接收所传送的模拟检测信号的接收器，其中传送器和接收器在超高频范围内操作。

Description

用于X射线扫描仪的无线传输检测器面板

交叉引用

本说明书涉及于2020年10月1日提交的题为“波长移位片闪烁检测器(Wavelength-Shifting Sheet Scintillation Detectors)”的美国专利申请17/061,340，其是于2019年4月12日提交的题为“波长移位片闪烁检测器(Wavelength-Shifting SheetScintillation Detectors)”的美国专利申请16/382,973(现已于2020年11月10日授权为美国专利10,830,911)的继续申请，该10,830,911美国专利申请又依赖于2018年6月20日提交的标题为“波长移位片闪烁检测器(Wavelength-Shifting Sheet ScintillationDetectors)”作为优先权，所有这些专利的全部内容通过引用并入本文。

此外，本说明书涉及于2020年4月22日提交的题为“基于波长移位光纤耦合闪烁检测器的光谱识别(Spectral Discrimination Using Wavelength-Shifting Fiber-Coupled Scintillation Detectors)”的美国专利申请16/855,683，该专利申请16/855,683是于2019年4月12日提交的美国专利申请16/382,951(现已于2020年6月2日授权为10,670,740)的继续申请，所述专利申请16/382,951是美国专利申请16/242,163的部分继续申请，所有这些专利申请通过引用整体并入本文。

此外，本说明书涉及于2019年1月8日提交的题为“基于波长移位光纤耦合闪烁检测器的光谱识别(Spectral Discrimination Using Wavelength-Shifting Fiber-Coupled Scintillation Detectors)”的美国专利申请16/242,163，所述美国专利申请16/242,163是于2017年4月18日提交的相同标题的美国专利申请15/490,787(现已于2019年2月19日授权为美国专利10,209,372)的继续申请，所述专利申请15/490,787是于2016年2月23日提交的相同标题的美国专利申请15/050,894(已于2017年5月23日授权为美国专利9,658,343)的继续申请，所述专利申请15/050,894又是于2013年2月4日提交的相同标题的美国专利申请13/758,189(已于2016年3月15日授权为美国专利9,285,488)的分案。美国专利申请13/758,189要求以下申请的优先权：

2012年3月6日提交的题为“利用波长移位光纤耦合检测器的X射线检测(X-RayInspection using Wavelength-Shifting Fiber-Coupled Detectors)”的美国专利临时申请61/607,066；

2012年2月14日提交的题为“具有波长移位光纤读出的分布式X射线闪烁检测器(Distributed X-Ray Scintillation Detector with Wavelength-Shifted FiberReadout)”的美国专利临时申请61/598,521；以及

2012年2月14日提交的题为“利用波长移位光纤耦合检测器的X射线检测(X-RayInspection Using Wavelength-Shifting Fiber-Coupled Detectors)”的美国专利临时申请61/598,576。

上述申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本说明书涉及将检测器无线地联接到X射线扫描仪的系统和方法，并且具体地，涉及将传输检测器面板无线地联接到反向散射系统的系统和方法。

背景技术

诸如麻醉品、爆炸物或货币的材料以及诸如武器或人的对象被隐藏在屏障内或屏障后面，意图是这些材料或对象保持不被常规或有针对性的安全检查检测到。扫描设备是众所周知的，其使用各种感测方法来检测隐藏的材料和对象。这些扫描设备包括传输X射线成像系统、基于康普顿散射的反向散射成像系统、化学嗅探痕量检测设备、热成像相机系统等。这样的扫描设备可以单独使用或组合使用，以提供全面的安全级别。然而，这样的设备往往是大且昂贵的(例如，传输X射线成像系统)或对小心隐藏的材料不敏感(例如，痕量检测设备和相机系统)，这意味着它们的效用限于某些高吞吐量情况，例如海港和陆地边界、机场检查站和该类型的其他区域。

散射成像(其中X射线被材料散射(通常在大致向后的方向上))提供了若干独特的检查能力和操作特征。散射成像允许即使当成像对象仅从一侧可接近时也获得图像。此外，由于散射信号随着进入对象的深度增加而快速下降，因此反向散射图像有效地表示最靠近X射线源的一侧的对象特性的“切片”，从而减少通常混淆传输图像的图像杂波问题。在某些能量范围内主导X射线散射的康普顿效应主导X射线与密集低原子序数(低Z)材料的相互作用。麻醉药品倾向于在反向散射图像中产生明亮的特征，有机炸药也是如此，使得反向散射成像成为用于炸弹或药物检测的有用成像模式。此外，在散射检测中，与传输成像相比，X射线束与检测器或准直设备的对准要求不太严格，从而能够在宽范围的检查场景中快速部署。

利用飞点技术，可以使用专门定位以收集散射的X射线的检测器来获取图像。在典型的飞点系统中，X射线的薄“笔形射束”快速且重复地扫过射束路径的以源为中心的竖直取向的“扇形”，所述射束路径被布置成拦截被检查对象。同时，例如，对象在水平移动的传送带上沿着垂直于风扇的路径以恒定但较慢的速度移动。笔形射束以逐点光栅方式穿过对象，并且整个对象在其通过扇形平面时在从几秒到几分钟的时间段内被扫描，这取决于对象的长度。

尽管总扫描时间的持续时间可以是数秒到数分钟，但是被扫描对象的任何部分的实际曝光时间仅是笔形射束扫过给定像素所花费的短暂时间。取决于设计和应用，该曝光时间通常在微秒的范围内，并且产生对被扫描对象的入射曝光，该入射曝光构成对于对象的低剂量。这也意味着几乎没有辐射可用于散射到环境中，因此对操作者和其他旁观者的剂量相应地较低。

转让给本说明书的申请人的美国专利No.10，168，445公开了一种紧凑、重量轻、便携式和手持式的系统或设备，该系统或设备可以被操纵以到达相对不可接近的位置并在隐藏屏障后面扫描，否则这些屏障对化学探针和光学探针是不透明的。所公开的系统是紧凑的手持式设备，其使用X射线反向散射的原理来向操作者提供关于由电离辐射(例如X射线)照射的在隐蔽屏障后面的散射和吸收材料、物品或对象的存在的即时反馈。以变化的可听音调的形式提供反馈，由此音调的音高或频率根据散射材料、物品或对象的类型而变化。操作者通过在可疑区域或异常物周围扫描射束来在屏幕上获得视觉扫描图像。

在这种设备中扫描X射线的笔形波束不仅通过分析反向散射辐射来揭示内部对象，而且在一些应用中，可以通过同时分析传输(TX)和反向散射(BX)辐射来获得附加信息。在该配置中，手持式设备包括一个或多个BX检测器，而TX检测器被放置在距扫描仪一定距离处并且与手持式设备有线通信。传输检测器通过使用电力和信号电缆与扫描仪联接，以便使扫描仪的BX检测器和传输检测器同步。然而，实际上，相对于反向散射系统适当地定位传输检测器是非常麻烦的，因为扫描仪和传输检测器面板之间的距离可能很大，并且延伸穿过该距离的电缆可能是麻烦的、难以管理并且导致扫描过程中的延迟或低效。不幸的是，由于对高度信号同步的需求以及在已知无线方法中存在的固有延迟，因此没有有线传输检测器的实际替代方法。

因此，需要用于将包括反向散射检测器的X射线扫描仪与放置在距扫描仪一定距离处的传输检测器无线联接的系统和方法。需要用于确保与X射线扫描仪中的无线信号的高度同步的系统和方法，所述X射线扫描仪包括反向散射检测器，所述反向散射检测器具有放置在距扫描仪一定距离处的无线传输检测器。

发明内容

结合系统、工具和方法描述和说明了以下实施例及其方面，这些系统、工具和方法旨在是示例性和说明性的，而不是限制范围。本申请公开了多个实施例。

在一些实施例中，本说明书公开了一种X射线扫描仪，包括：壳体；X射线源，所述X射线源定位在所述壳体中；反向散射检测器，其物理地联接到壳体系统；传输检测器，其适于远离所述壳体定位并且不物理地联接到所述壳体，其中，所述传输检测器适于在由所述X射线源发射的X射线在穿过被扫描的对象之后撞击在所述传输器检测器的表面上时产生信号，并且其中，所述传输检测器还包括用于传送所述信号的无线传送器；以及控制器，其物理地联接到所述壳体并且适于控制所述X射线源的操作，其中，所述控制器包括接收器，所述接收器被配置为从所述传输检测器接收无线传送的信号，其中，所述传送器和所述接收器在6Mhz至6Ghz的频率范围内操作。

可选地，传送器位于传输检测器的外表面上。

可选地，传输检测器还包括前置放大器，该前置放大器与至少一个光电倍增管联接并且适于放大信号。

可选地，X射线扫描仪被配置为手持式。

可选地，传送器还包括幅度调制器，其适于在传送信号之前调制信号的幅度。可选地，控制器包括缓冲器，并且其中接收器包括幅度解调器，用于在将信号传送到缓冲器之前解调被传送的信号的幅度。

可选地，传送器在传输之前对信号进行极化，以避免干扰与正在被传送的信号具有相同频率的一个或多个信号，其中极化是水平极化或垂直极化中的一个。

可选地，接收器位于传输检测器的外表面上。

在一些实施例中，本说明书公开了一种X射线扫描仪，其包括：壳体；X射线源，所述X射线源定位在所述壳体中；旋转准直器，所述旋转准直器被定位成靠近所述X射线源并且被配置成准直从所述X射线源发出的X射线束；反向散射检测器，其物理地联接到壳体系统；传输检测器，其适于远离所述壳体定位并且不物理地联接到所述壳体，其中，所述传输检测器适于在由所述X射线源发射的所述X射线束在穿过被扫描的对象之后撞击在所述传输器检测器的表面上时产生信号，并且其中，所述传输检测器还包括用于传送所述信号的无线传送器；以及控制器，其物理地联接到所述壳体并且适于控制所述X射线源的操作，其中，所述控制器包括接收器，所述接收器被配置为接收来自所述传输检测器的无线传送的信号，并且其中，所述控制器还包括缓冲器，所述缓冲器联接到所述接收器并且被配置为存储指示所述信号的数据达预定义时间段，其中，所述预定义时间段是以下中的至少一个的函数：生成所述信号的时间、所述旋转准直器的位置、接收到所述信号的时间、或生成来自所述反向散射检测器的信号的时间。

可选地，传输检测器包括与至少一个光电倍增管联接的多个波长移位光纤(WSF)。

可选地，所述X射线扫描仪还包括模数(A/D)转换器，所述模数(A/D)转换器联接到所述传输检测器并且适于将所述信号转换为数字信号，其中，使用来自与所述传输检测器联接的第一时钟的时间数据来同步所述A/D转换器的操作。

可选地，与传输检测器联接的传送器适于传送来自第一时钟的信号和时间数据。

可选地，与控制器联接的接收器适于从第一时钟接收信号和时间数据。

任选地，预定义时间段是时间数据和旋转准直器的位置的函数。

可选地，所述控制器包括数模(D/A)转换器，所述数模(D/A)转换器与所述缓冲器联接并且适于在所述预定义时间段期满之后将所缓冲的信号转换为模拟信号，其中，使用来自与所述缓冲器联接的第二时钟的时间数据来同步所述D/A转换器的操作，并且其中，使用所述第一时钟的时间数据来同步所述第二时钟的时间数据。

可选地，传送器位于传输检测器的外表面上。

可选地，传输检测器还包括前置放大器，该前置放大器与至少一个光电倍增管联接并且适于放大信号。

可选地，X射线扫描仪被配置为手持式。

可选地，传送器还包括幅度调制器，其适于在传送信号之前调制信号的幅度。

可选地，使用基于GPS的时钟系统或临时硬线连接中的至少一个来同步第一时钟的时间数据和第二时钟的时间数据。

可选地，预定义时间段是准直器的一次旋转所花费的时间的函数。

可选地，所述控制器包括数模(D/A)转换器，所述数模(D/A)转换器与所述缓冲器联接并且适于以等于所述扫描仪的所述准直器轮的一次旋转所花费的时间的延迟将所述缓冲信号转换为模拟信号。

可选地，传送器被配置为在无线传送信号之前对信号进行极化，以避免干扰与正在传送的信号具有相同频率的一个或多个信号。

可选地，极化是使得信号的电场在水平平面中振荡的水平极化、使得信号的电场在竖直平面中振荡的竖直极化、或者使得信号的电场在相对于水平平面和竖直平面具有非零角度的平面中振荡的成角度平面中的至少一个。

将在下面提供的附图和详细描述中更深入地描述本发明的前述和其他实施例。

附图说明

本发明的这些和其他特征和优点将被进一步理解，因为当结合附图考虑时，通过参考详细描述，它们变得更好理解：

图1是根据本说明书的实施例的可以与传输检测器无线连接的手持便携式扫描设备的透视图；

图2是图1的手持便携式扫描设备的垂直截面图；

图3示出了根据本说明书的实施例的飞点X射线检查系统的框图；

图4是根据本说明书的实施例的可以与传输检测器无线连接的手持便携式扫描设备的透视图；

图5示出了根据本说明书的实施例的放置在由用于扫描对象的小型便携式扫描仪发射的扫描辐射的直接射束的路径中的检测器面板；

图6示出了根据本说明书的实施例的通过使用图5的扫描仪获得的反向散射图像；

图7A示出了根据本说明书实施例的通过使用如图5所示的检测器面板由手持式扫描仪的内置检测器获得的传输图像；

图7B示出了通过使用图5所示的检测器面板获得的放置在不同厚度的钢壁后面的枪的传输图像；

图7C是在本说明书的实施例中，在具有飞点X射线成像器的传输模式下使用的波长移位片(WSS)检测器的示意图；

图7D是表示根据本说明书实施例的在具有飞点X射线成像器的传输模式下使用WSS检测器的步骤的流程图；

图8A示出了根据本说明书另一实施例的波长移位光纤(WSF)检测器面板的示意图；

图8B示出了根据本说明书实施例的图8A的WSF检测器面板；

图8C示出了通过使用传输检测器获得的车轮的扫描图像；

图8D示出了通过使用反向散射检测器的车轮的扫描图像；

图8E示出了可用于获得图8C和8D的图像的便携式/手持式扫描仪和传输检测器面板；

图9示出了根据本说明书实施例的便携式/手持式扫描仪的准直器轮；

图10示出了根据本说明书的实施例的用于实现传输检测器面板和便携式/手持式扫描仪之间的模拟无线通信的电路的框图；

图11示出了根据本说明书的实施例的用于实现传输检测器面板和便携式/手持式扫描仪之间的数字无线通信的电路的框图；

图12A示出了根据本说明书实施例的在存储状态下从手持式扫描仪折叠的多个检测器；

图12B示出了根据本说明书实施例的在展开状态下从手持式扫描仪折叠的多个检测器；

图12C示出了根据本说明书实施例的与传输检测器面板连接的图13A的成像系统；

图13A示出了反向散射单元，该反向散射单元借助于根据本说明书的WSF检测器可以在车辆下方滑动以进行底盘下检查；

图13B示出了反向散射单元，该反向散射单元借助于根据本说明书的WSF检测器可以在车辆下方滑动以进行底盘下检查；

图13C示出了根据本说明书实施例的通过使用便携式反向散射扫描系统获得的车辆下侧的图像；以及

图13D示出了根据本说明书实施例的通过使用无线连接到传输检测器面板的便携式反向散射扫描系统获得的车辆下侧的图像。

具体实施方式

在各种实施例中，本说明书提供了一种可以无线地联接到便携式/手持式扫描仪的传输检测器面板。虽然本文可以参考特定类型的手持式扫描仪和传输检测器来描述本说明书的各方面，但是本文详细描述的系统和方法可以用于将各种类型的扫描仪与各种类型的传输检测器无线地联接。

根据本说明书的实施例，闪烁体材料到光波导的光学联接，并且更具体地，到波长移位光纤的光学联接有利地实现了包括X射线散射检测的需求所特有的那些目标的目标。

术语“图像”应指任何一维或多维表示，无论是以切实的或以其他方式可感知的形式，或以其他方式，由此一些特性的值(诸如在X射线传输成像的情况下，通过由入射射束穿过的被检查对象的列的部分透射强度)与对应于物理空间中的对象的维度坐标的多个位置(或欧几里得空间中的矢量，通常为R2)中的每一个相关联，但不一定与其一对一映射。图像可以包括计算机存储器或全息介质中的数字阵列。类似地，“成像”是指根据一个或多个图像呈现所述物理特性。

出于本说明书的目的，并且在任何所附权利要求中，当应用于闪烁检测器时，术语“厚度”应表示检测器在沿着或平行于检测器的视场的质心的维度上的平均范围。应用于检测器的术语面积，或等效地，术语“有效面积”,应指在横向于检测器的视场内的辐射的所有传播矢量的质心的平面中测量的检测器的尺寸。

为了便于描述，本文可以使用空间关系的术语，例如“上方”、“下方”、“上部”、“下部”等，以描述如图所示的一个元件与另一个元件的关系。应当理解，除了图中描述和/或描绘的取向之外，这种空间关系术语旨在涵盖装置在使用或操作中的不同取向。

如本文和任何所附权利要求中所使用的，术语“大面积检测器”应指任何单个检测器或任何检测器模块，其在从经历检查的对象上的点观察的两个正交横向方向的每一个中对向(subtend)至少30°的开口角，等效地，其特征在于至少π球面度的空间角。

“运输工具”应为特征在于承载在地面接触构件(诸如轮子、轨道、踏面、滑道等)上的平台的任何设备，用于将设备从一个位置运输到另一个位置。

在元件被描述为在另一元件“上”、“连接到”或“联接到”另一元件的情况下，它可以直接在另一元件上、直接连接或联接到另一元件，或者替代地，可以存在一个或多个中间元件，除非另有说明。

在各种实施方案中，“计算设备”包括输入/输出控制器、至少一个通信接口和系统存储器，并且用于操作本说明书的手持式扫描仪。系统存储器包括至少一个随机存取存储器(RAM)和至少一个只读存储器(ROM)。这些元件与中央处理单元(CPU)通信以实现计算设备的操作。在各种实施例中，计算设备可以是常规的独立计算机，或者可替代地，可以包含在如本说明书中描述的系统内。在一些实施例中，存储在一个或多个非易失性存储器中的多个程序指令或代码序列的执行使得计算设备的CPU能够执行或执行各种功能和过程，例如，执行图像重建以在屏幕上显示。在替代实施例中，可以使用硬连线电路代替软件指令或与软件指令组合，用于实现本申请中描述的系统和方法的过程。因此，所描述的系统和方法不限于硬件和软件的任何特定组合。

在实施例中，控制器包括在手持式扫描仪壳体中，并且用于控制X射线源的操作和检测信号的路由、传输、处理和/或存储。在实施例中，控制器物理地联接到手持式扫描仪的壳体并且适于控制X射线源的操作。在实施例中，控制器包括接收器，该接收器被配置为从传输检测器接收无线传送的信号，其中传送器和接收器在400-480MHz的频率范围内操作。在实施例中，控制器物理地联接到壳体并且适于控制X射线源的操作，由此控制器包括接收器，该接收器被配置为接收来自传输检测器的无线传送的信号，并且由此控制器还包括缓冲器，该缓冲器联接到接收器并且被配置为在预定义时间段内存储指示信号的数据。在实施例中，预定义时间段是生成信号的时间、旋转准直器的位置、接收到信号的时间或生成来自反向散射检测器的信号的时间中的至少一个的函数。

本文使用的术语是为了描述特定实施例的目的，而不是限制性的。单数形式“一”和“该”也旨在包括复数形式。

本说明书针对多个实施例。提供以下公开内容以便使本领域普通技术人员能够实践本发明。本说明书中使用的语言不应被解释为对任何一个特定实施例的一般否定或用于限制权利要求超出其中使用的术语的含义。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本文定义的一般原理可以应用于其他实施例和应用。此外，所使用的术语和措辞是出于描述示例性实施例的目的，并且不应被认为是限制性的。因此，本发明应符合涵盖与所公开的原理和特征一致的许多替代、修改和等同物的最宽范围。为了清楚起见，没有详细描述与本发明相关的技术领域中已知的技术材料相关的细节，以免不必要地模糊本发明。

在本申请的说明书和权利要求书中，词语“包括”、“包含”和“具有”中的每一个及其形式不一定限于可以与词语相关联的列表中的成员。在本文中应当注意，除非另有明确说明，否则与特定实施例相关联地描述的任何特征或组件可以与任何其他实施例一起使用和实现。

上述原理适用于本说明书中描述的每个实施例，并且将不再关于每个实施例重复。

具有反向散射检测器的手持便携式X射线扫描仪

图1是根据本说明书的实施例的可以无线连接到传输检测器的手持便携式扫描设备的透视图。图2是图1的手持便携式扫描设备的垂直截面图。参考图1，示出了可以无线连接到传输检测器面板的示例性手持便携式的基于X射线的扫描系统100。手持便携式的基于X射线的扫描系统100(也称为成像系统或设备)可以用于筛查对象，例如但不限于行李、容器/盒子和其他类似物品，以寻找隐藏在其中的威胁材料、物品或人。系统100以外壳或壳体105的形式配置，外壳或壳体105具有上表面110、基部(在图1中不可见，但与上表面110相对且基本上平行)、前表面114、后表面(在图1中不可见，但与前表面114相对且平行)、第一侧117和第二侧(在图1中不可见，但与第一侧117相对且平行)。系统100的尺寸和重量被优化以使操作者能够在扫描被检查的对象的同时方便地保持和操纵壳体105。壳体105呈第一长方体125(承载前表面114)的形式，该第一长方体125沿着中心纵向轴线130渐缩成第二长方体135，该第二长方体135在后表面中终结。第一长方体125的高度‘h’大于第二长方体135的高度‘h’。然而，应当理解，在各种实施例中，壳体105的形状可以是圆柱形、圆锥形、金字塔形或任何其他合适的形状。具体地，在一个实施例中，壳体105呈第一长方体125的形式，该第一长方体125在背面处并且沿着中心纵向轴线130附接到第一梯形棱柱118，该第一梯形棱柱118渐缩并且在其背面处附接第二梯形棱柱135。

至少一个手柄112设置在例如上表面110上，以允许操作者方便地用一只手或两只手握持壳体105并操纵设备100以使前表面114指向被检查对象上的不同区域。在替代实施例中，一个或多个手柄设置在诸如上表面110、基部、第一侧118和/或第二侧的一个或多个区域或区部上，使得便于设备100的单手或双手操作，这取决于操作者最容易的操作。

返回参考图1和图2，壳体105包括X射线管140，其中，对应的阳极141(也称为靶)通过开口142(也称为孔)发射空间定位的X射线束145。由诸如钨或铀的X射线吸收材料形成的至少一个屏蔽件143围绕并包围阳极141，以吸收从阳极141发射的杂散辐射。通过屏蔽件143限定的开口142设置有一尺寸和厚度，所述尺寸和厚度使得开口142能够在将从阳极141发射的X射线辐射形成或成形并限制为成形的X射线束145时用作准直器。在一个实施例中，X射线束145被成形为笔形束。

阴极和加热器丝组件(封闭在壳体105内)通过千伏电源(在一个实施例中，缠绕在至少一个管屏蔽件143周围)相对于阳极141保持在相当大的电位差(使用也封闭在壳体105内的可充电电池)。该电势差使得由壁加热的阴极(使用加热器丝加热)释放的热离子电子以足够高的速度被引导和吸引到阳极141，以导致X射线束145的产生。X射线束145在基本上垂直于前表面114的方向上通过壳体105的前表面114中心处的开口144出射。至少一个X射线反向散射检测器150位于前表面114附近和后面，以便使检测到的反向散射信号最大化。

X射线被材料散射(通常在大致向后的方向上)的散射成像提供了若干独特的检查能力和操作特征。散射成像允许即使当成像对象仅从一侧可接近时也获得图像。此外，由于散射信号随着进入对象的深度的增加而非常快速地下降，因此反向散射图像有效地表示最靠近X射线源的一侧的对象特性的“切片”，从而减少了可能混淆传输图像的图像杂波问题。在根据本发明通常采用的能量范围内支配X射线散射的康普顿效应支配X射线与致密低原子序数(低Z)材料的相互作用。麻醉药品倾向于在反向散射图像中产生明亮的特征，有机炸药也是如此，使得反向散射成像成为用于炸弹或药物检测的有用成像模式。最后，X射线束与检测器或准直设备的对准要求不如传输成像严格，从而能够在宽范围的检查场景中快速部署。

飞点技术使得使用专门定位以收集散射的X射线的检测器来获取图像成为可能。在典型的飞点系统中，X射线的薄“笔形射束”快速且重复地扫过射束路径的以源为中心的竖直取向的“扇形”，所述射束路径被布置成拦截被检查对象。同时，对象在例如水平移动的传送带上沿着垂直于扇形的路径以恒定的较慢速度移动。使笔形射束以逐点光栅方式穿过对象，并且整个对象在其穿过扇形平面时在从几秒到几分钟的时间段内被扫描，这取决于对象的长度。

尽管总扫描时间的持续时间可以是数秒到数分钟，但是被扫描对象的任何部分的实际曝光时间仅是笔形射束扫过给定像素所花费的短暂时间。取决于设计和应用，该曝光时间通常在微秒的范围内，并且产生对被扫描对象的入口曝光，该入口曝光构成对于对象的低剂量，这也意味着几乎没有辐射可用于散射到环境中，因此对操作者和其他旁观者的剂量相应地较低。

图3示出了根据本说明书的实施例的飞点X射线检查系统的框图。图3所示的飞点X射线检查系统的部件可以封装在手持便携式检查系统的壳体中。系统180包括X射线源30，所述X射线源30包括X射线管32和斩波器34。在一个实施例中，源能量通常低于250keV，因此斩波器34可以小于采用更高能量X射线的系统中所采用的斩波器。斩波器34可以是旋转的穿孔轮毂，或者是具有传送辐条的轮，或者是本领域已知的用于产生飞点波束的任何数量的设备。在一个实施例中，斩波器34包括具有孔36和38的旋转环，并且发射X射线的笔形射束，从而能够检查可能在检查系统的任一侧上的对象。

在本领域中已知用于机械地或电子地扫过穿透辐射束的各种设备，包括例如图3中描绘的旋转斩波轮34或例如在美国专利6,421,420(2002年7月16日授权，其在此引入作为参考)中详细描述的电子扫描。在采用机械旋转斩波轮34的实施例中，当斩波轮沿顺时针方向旋转时，从X射线管32的目标发射的穿透辐射连续地穿过多个(通常为三个或四个)通道。轮34由通常为铅的材料制成，该材料阻挡X射线除了通过孔36之外的传输。X射线作为笔形射束从当前照射的通道出射，当轮34旋转时，所述笔形射束扫过正在进行检查的对象。X射线束的尺寸通常控制系统(诸如所描绘的系统)的分辨率。孔36可以具有各种形状，并且可以是圆形或矩形，并且可以更具体地定制。可以使用其他X射线生成方法来产生类似的扫掠笔形射束，诸如具有细长狭缝的旋转盘、具有中空辐条的轮是替代实施例。

检测器模块182通常封闭在手持便携式检查系统的壳体内。在一个实施例中，检测器182也可以被承载在壳体外部以用于本发明范围内的特定应用。检测器模块包含用于检测来自源30的穿透辐射的检测器，该穿透辐射与被检查对象的内容物相互作用并从被检查对象的内容物散射。

在实施例中，检测器模块182包括放置在用X射线束照射的对象后面的传输检测器(使得对象在X射线源和检测器之间)，用于接收包括传送通过对象的X射线的传输射束。在一个实施例中，接收到的射束被检测器的闪烁体层吸收，并且随后被传输到光电倍增管以进行检测，光电倍增管又将检测到的数据传输到数据采集系统以进行处理。

在实施例中，单独的大面积检测器与被扫描对象的X射线源侧上的射束平面相邻地部署，并且其有效表面朝向被扫描对象定向。这些检测器仅需要提供用于收集散射辐射的大立体角；不需要关键的对准。在该位置，这些检测器响应于通常从对象朝向源散射回的X射线。

在一实施例中，对于较低能量(140keV，160keV)X射线系统特别有用的是，来自反向散射检测器182的输出在操作周期的一部分期间被切换到脉冲计数电路，其中X射线辐射源被关闭。在此期间，可以检测和分析单独的中子或伽马射线。上面已经讨论了用于检测中子或伽马射线的X射线检查系统的反向散射检测器的效率。

检测器182还可以对天然辐射和由威胁材料产生的辐射都敏感。根据本发明的各种实施例，采用具有用于检测热和表热(中能，通常为110eV)中子的高效率的检测器。检测器使用闪烁体Gd2O2S(通常已知的，并且在本文中称为“gadox”)来阻止中子和光子两者。然后，通常通过光电倍增器或光电二极管来检测在光谱的可见部分中来自gadox的X射线诱导的闪烁。用于检测热和超热中子的具有高横截面的替代闪烁体(例如LiF)也在本发明的范围内。

应当注意，由X射线管32产生的X射线的最大能量决定了这些X射线穿透到被检查对象中的能力，即，最大X射线能量越高，可以实现的穿透越多。类似地，散射的X射线光子的能量越高，其越可能通过被检查的对象逸出回到X射线检测器182。因此，根据一个方面，期望具有高X射线能量以最大化对象内的检查深度。

图4示出了根据本说明书的实施例的可以无线连接到传输检测器面板的另一示例性手持便携式基于X射线的扫描系统200。手持便携式的基于X射线的扫描系统200(也称为成像系统或设备)可以用于筛查对象(例如但不限于行李、容器/盒子和其他物品)中隐藏的威胁材料、物品或人。系统200的部件，诸如壳体205、上表面210、基部、手柄212、前表面214、后表面、第一侧218、第二侧、第一长方体225、中心纵向轴线230和第二长方体(或梯形棱柱)235被构造成类似于上文在图1-3的上下文中描述的对应部件。这些部件和相关联的变型在本文中没有描述，因为它们已经在上面详细描述。扫描系统200包括单像素反向散射检测器250。由正被成像的对象散射的穿透辐射由反向散射检测器250检测，其中每个单像素检测器可以联接到处理器，用于形成对象的反向散射图像。检测器250可以采用闪烁的波长移位光纤联接，从而允许薄轮廓检测器从相对于壳体205的折叠配置向外展开。

在一实施例中，多个准直器片、叶片、翅片或板255可选地定位在检测器250的前面和前表面214的后面。壳体205包括X射线管，其阳极(也称为靶)发射空间定位的X射线束245。

检测器面板

在各种实施例中，且如上文所描述，便携式/手持式扫描仪(例如，图1中所展示的扫描仪)可在任何合适的情况下使用。图1、2、3、4和8E包括内部反向散射检测器(图中不可见)。在本说明书的实施例中，传输检测器面板与便携式手持扫描仪结合使用，以获得被扫描的对象的图像。检测器面板被设计用于放置在相对于便携式/手持式扫描仪的任何位置处。在一实施例中，当检测器面板被放置在由X射线源生成的辐射束的路径中时，检测器面板充当传输检测器。

图5示出了根据本说明书的实施例的放置在由用于扫描对象的小型便携式扫描仪发射的扫描辐射射束的路径中的检测器面板。如图所示，检测器面板702放置在混凝土块704后面，混凝土块704由包括X射线源(图中未示出)的便携式扫描仪扫描，使得检测器面板702放置在由所述源发射的辐射的直接射束路径中。混凝土块704容纳钢管炸弹706(在图5中部分可见)和手榴弹(在图5中不可见)。

图6示出了根据本说明书的实施例的通过仅使用图5的检测器获得的反向散射图像。通过仅使用手持扫描仪的内置检测器获得的反向散射图像708不显示钢管炸弹706或包含在混凝土块704内的手榴弹。图7A示出了根据本说明书实施例的通过使用手持式扫描仪和图5所示的检测器面板702获得的传输图像。如图7A所示，传输图像710清楚地示出了包含在混凝土块704内的手榴弹712和钢管炸弹706。传输图像710的空间分辨率由扫描射束点尺寸决定，然而，与反向散射图像708相比，射束穿透和SNR大大增强。图7B示出了通过使用图5所示的检测器面板获得的放置在不同厚度的钢壁后面的枪的传输图像。图像720、722、724、726分别示出了放置在3.2mm、6.4mm、12.7mm和19.1mm的钢后面的枪的图像。

随着检测器面板连同便携式/手持式扫描仪的使用，挑战是在检测器与扫描源之间通常不存在预先建立的物理配置。如果源相对于检测器的位置是已知的/固定的，则检测器中的杂质和不规则性的位置可以是固定的，因此，可以针对所述不规则性自动校正任何检测到的数据。具体地，可以校正(增加/减小)增益以考虑由于扫描仪/检测器的制造中的问题而引起的斑点或线。然而，通过使用本说明书中描述的检测器面板，检测器面板和扫描源的相对配置是可变的，使得难以精确地预测扫描图像中的不均匀性的位置。因此，检测器响应固有的非均匀性不能使用已知的增益校正方法来校正。在没有增益校准的情况下，通过使用如图5所示的检测器接收的信号将是原始的，并且可能包括缺陷，例如但不限于：由于闪烁体中的X射线吸收的变化引起的增益不均匀性；闪烁体光产生和传播中的不均匀性；以及检测器区域上的光收集的不均匀性。

因此，挑战是创建产生与光电倍增管(PMT)相同的光输出的检测器面板。响应越均匀，可变性越低。在使用常规的固定X射线源检测器配置的情况下，可以容忍范围从30％到40％的可变性。然而，对于手持扫描仪和检测器配置，需要10％或更小的可变性。

在一实施例中，包括由闪烁体材料(诸如磷光体)制造的屏幕的X射线检测器可以用作无线连接到手持便携式反向散射X射线成像系统的传输检测器面板，所述闪烁体材料与波长移位片(WSS)光学联接、光学接触或物理通信，所述波长移位片(WSS)使从闪烁体屏幕吸收的光偏移。波长移位片在波长移位片的边缘处联接到波长移位光纤或片，波长移位光纤或片被配置为收集多个第一偏移光线。从边缘收集的光线传送到光电检测器，例如光电倍增管(PMT)。

使用波移片(WSS)作为飞点透射X射线检测的主要材料减少或消除了令人讨厌的、高度可见的缺陷，这些缺陷在仅使用波移光纤(WSF)实现的X射线检测器中是固有的。此外，WSS检测器可以使用以简单的制造工艺组装的低成本塑料材料来制造。

由于反向散射系统在传输成像有利的某些应用中具有成像限制，因此WSS检测器被实现为传输扫描面板，该传输扫描面板可以与任何商业上可获得的手持式扫描系统一起使用，例如但不限于MINI ZTM扫描系统，和/或美国专利10,168,445中所公开的实施例，以提供同时的二次图像，所述专利通过引用并入本文。如上所述，当直接放置在正被扫描的物品后面时，检测器提供传输图像，或者当放置在正被扫描的对象的近侧时，检测器提供附加的反向散射图像。次级图像在与MINI Z扫描系统联接的显示屏上显示在标准反向散射图像旁边。在各种实施例中，传输扫描面板是便携式的、重量轻的，并且利用简单的单电缆连接来连接到手持式扫描系统。

图7C是在本说明书的实施例中的如在具有飞点X射线成像器的传输模式中使用的WSS检测器的图形表示。飞点X射线成像器1702用飞点射束1706照射被检查的对象1704，如图7C所示。放置在对象1704后面的WSS检测器1708(使得对象1704在成像器1702和检测器1708之间)接收包括传送通过对象1704的X射线的传输射束1710。射束1710被闪烁体层(图中未示出)吸收并且被WSS检测器1708的一个或多个WS材料移位，如前面部分中所解释的。移位的射束被传送到光电倍增管1712以进行检测，光电倍增管1712又将检测到的数据传送到成像器1702的数据采集系统(图中未示出)以进行处理。

图7D是表示根据本说明书的实施例的在具有飞点X射线成像器的传输模式下使用WSS检测器的步骤的流程图。在步骤1701，用从X射线成像器发出的飞点X射线照射被检查对象。在步骤1703，由放置在对象后面的WSS检测器接收包括传送通过对象的X射线的传输射束(使得对象位于成像器和检测器之间)。在步骤1705处，传输射束被检测器的闪烁体层吸收并作为对应的光线发射。在步骤1707，发射的光线由WSS检测器的一个或多个WS材料移位。在步骤1709处，将移位的光线传送到PMT以进行检测。在步骤1711，通过光电倍增管将移位的光线转换为电信号。在1713处，将电信号传送到数据采集系统以进行处理。

在本说明书的实施例中，为了解决任何不均匀性问题，采用包括波长移位光纤(WSF)的检测器面板。增强分辨率WSF检测器的使用通过使用联接到多阳极光电倍增管(PMT)的多路复用WSF来增加便携式X射线成像系统的空间灵敏度。通常，检测器包括多层WSF，以便通过检测由单根光纤捕获的强度来确定图像的高分辨率内容，以及低分辨率映射，以便确定焦点的粗略位置。以这种方式，以最少的数据单独通道生成高分辨率图像，从而节省系统的成本和复杂性。

使用WSF检测器面板的优点包括检测效率的提高和实现的低几何轮廓。这允许设计检测系统的更大自由度，并且使得全新的空间受限的应用成为可能。检测器结构的机械柔性允许将检测器表面成形为符合应用，诸如其中成像对象被检测器体积包围的实施方式。低轮廓还使得能相对容易地以最小化对来自附近X射线成像系统的不想要的散射辐射(串扰)的探测的方式来定向和屏蔽检测器区域。

图8A示出了根据本说明书另一实施例的WSF检测器面板的图解表示。图8B示出了根据本说明书实施例的图8A的WSF检测器面板。参考图8A和8B，多个WSF光纤802以预定距离保持在一起，通过嵌入闪烁体粉末的透明柔性塑料粘合剂806、808的模制片形成检测器面板804。在一些实施例中，透明柔性塑料粘合剂806、808是硅树脂。在一些实施方案中，透明柔性塑料粘合剂806、808是与增塑剂混合的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)。在一实施例中，通过调节闪烁体粉末浓度，在光纤802之间保持3mm的间隔。使用3mm的间距，因为检测器面板上的光强度变化在大于4mm的尺寸处消失。随着检测器面板中的粉末浓度降低，光能够进一步行进，从而提供更均匀的响应。在一实施例中，光纤802的端部被捆绑成PMT并且可以从一端或两端读出。图8A、8B中所示的检测器易于制造，并且使获得期望区域的检测器所需的WSF光纤的数量最小化。检测器还在相关联的PMT中提供光的均匀联接，从而导致信号检测。

无线传输检测器面板

在各种实施例中，通过使用诸如图5所示的传输检测器面板以及构建在便携式/手持式扫描仪内的反向散射检测器，可以同时获得正被扫描的对象的传输图像以及反向散射图像，从而向操作者提供关于正被扫描的对象的附加信息并增强扫描质量。

在实施例中，控制器包括在手持式扫描仪壳体中，并且用于控制X射线源的操作和检测信号的路由、传输、处理和/或存储。在实施例中，控制器物理地联接到手持式扫描仪的壳体并且适于控制X射线源的操作。在实施例中，控制器包括接收器，该接收器被配置为从传输检测器接收无线传送的信号。在实施例中，无线传输面板以及因此传送器和接收器被配置为使用国际上为工业、科学和医疗(ISM)目的保留的一系列无线电频谱来操作。这些频率的范围可以从6Mhz到6Ghz，并且在特定频带中被分配用于未调节的设备。具体地，面板可以利用通常用于蓝牙和无线调制解调器的2.4和5.7GHz ISM频带。虽然对一些频带存在区域性要求，但是本说明书的实施例与全范围兼容。在一实施例中，传送器和接收器在400-480MHz的频率范围内操作。

在实施例中，来自传输检测器的传输信号可以在传输之前被水平或垂直极化，或者相对于水平或垂直平面极化到一定角度。已知，所传送信号的极化通过信号电场的极化来实现，其中对于水平极化的传输信号，电场在水平平面中侧向移动；并且对于垂直极化的传输信号，电场在垂直平面中上下振荡。在实施例中，根据期望的传输区域，所传送信号被垂直或水平极化，以避免所传送信号干扰该区域中具有与所传送信号相同的频率的其他信号。在实施例中，控制器可以被配置为允许系统的操作者或系统本身基于指示其他信号的存在的数据来选择极化的角度或程度，包括水平极化(其中电场在水平平面中振荡)、垂直极化(其中电场在垂直平面中振荡)、成角度极化(其中电场在相对于水平或垂直平面成角度的平面中振荡)中的至少一个。在选择振荡的程度和/或角度时，控制器可以使传送器生成具有根据所选择的振荡的程度和/或角度的振荡特性的场，如上所述。

在实施例中，控制器物理地联接到壳体并且适于控制X射线源的操作，由此控制器包括接收器，该接收器被配置为接收来自传输检测器的无线传送的信号，并且由此控制器还包括缓冲器，该缓冲器联接到接收器并且被配置为在预定义时间段内存储指示信号的数据。在实施例中，预定义时间段是生成信号的时间、旋转准直器的位置、接收到信号的时间或生成来自反向散射检测器的信号的时间中的至少一个的函数。

图8C示出了通过使用传输检测器获得的车轮的扫描图像。图8D示出了通过使用反向散射检测器的车轮的扫描图像。图8C中所示的车轮812的传输图像810显示隐藏在车轮812中的引线盒814。盒子814可以包含麻醉品或其他禁止物品。传输图像810没有清楚地示出隐藏在轮812内的毒品816，毒品816在轮812的反向散射图像818中更清晰可见。通过同时获得传输图像810和反向散射图像818，操作者可以获得隐藏在轮子812中的物品的清晰图片。因此，同时获得的对象的传输和反向散射扫描图像的组合分析提高了扫描质量，并且使得操作者能够检测隐藏在对象内的任何威胁物品。图8E示出了便携式/手持式扫描仪850和传输检测器面板855，其可以用于获得图8C和8D的图像。

在各种实施例中，并且如上所述，诸如图8E中所示的便携式/手持式扫描仪包括内部反向散射检测器(图中不可见)。通常，传输检测器面板855通过使用电力和信号电缆与便携式/手持式扫描仪850联接，以便使扫描仪850的反向散射检测器和传输检测器855同步。由于便携式/手持式扫描仪850与检测器面板855之间的距离可以高达50英尺，因此延伸穿过该距离的电缆可能是麻烦的并且导致扫描过程中的中断。因此，在实施例中，本说明书提供了一种可以无线地联接到便携式/手持式扫描仪的传输检测器面板。在各种实施例中，本说明书的无线传输检测器面板可以在范围从几英寸到200英尺的距离上与便携式/手持式扫描仪通信，即使在检测器面板和扫描仪之间没有视线时也是如此。

便携式/手持式扫描仪850包括X射线源和准直器轮，准直器轮包括至少四个辐条，用于产生良好准直的X射线笔形射束，该X射线笔形射束在被检查的对象上进行光栅扫描，并且从对象朝向源反向散射的X射线由集成在便携式/手持式扫描仪内的反向散射检测器收集。图9示出了根据本说明书的实施例的便携式/手持式扫描仪的准直器轮。准直器轮900包括四个辐条902、904、906和908，并且当轮900旋转时，每个辐条在便携式/手持式扫描仪的X射线源之前通过，以生成对应于被检查对象的一条光栅扫描线。凹槽、突出部、延伸部或构件(所有统称为刻痕(notch)910)标记新光栅扫描线的开始。在第一辐条902之前示出了刻痕912，并且该刻痕912发信号通知光栅扫描线的开始/重置。在实施例中，刻痕设置有光学指示器，使得照射通过车轮的光指示辐条在X射线源之前通过。刻痕913可以设置在轮900的中心处，用于用作轮旋转指示器。在一个实施例中，便携式/手持式扫描仪的准直器轮的定时和辐条定时配置使得a)每条光栅扫描线包括每条线900个像素，b)每个显示的像素有4次采集，c)每次采集大约有5微秒，d)每个像素大约有20微秒，e)每分钟有2640次旋转，以及e)轮每转22.7毫秒，或每秒采集176条线。在一些实施例中，每个显示像素的采集次数大于或小于4，然而，4像素平均值用于获得扫描仪的分辨率和SNR之间的期望折衷。

在各种实施例中，无线通信电子器件设置在便携式/手持式扫描仪的壳体内或外部表面上，以及与传输检测器面板进行数据通信。在一实施例中，通过使用使便携式/手持式扫描仪的集成反向散射检测器与传输检测器面板同步的模拟方法，在便携式/手持式扫描仪与传输检测器之间实现无线通信。在实施例中，X射线束的生成与检测器对射束的检测之间的延迟量是已知的，并且可以是固定的和校准的。该已知的固定延迟可以用于同步反向散射检测器和传输检测器检测定时。

更具体地，在一实施例中，扫描仪设置有内部数据转换器，该内部数据转换器用于以预定义的时间间隔(例如，每5微秒)转换检测器信号，并在所述时间间隔内收集信号。当扫描仪连接到传输检测器面板时，发生类似的数据转换和传输。利用固定的预定义数据转换间隔(例如，每5微秒)，可以定义已知的固定延迟并将其用于同步反向散射和传输检测信号定时。在一实施例中，每个像素相当于大约20微秒的数据采集。

在一实施例中，由传输检测器面板的光电倍增管(PMT)生成的模拟检测信号被传送(不转换为数字形式)到便携式/手持式扫描仪。图10示出了根据本说明书的实施例的用于实现传输检测器面板和便携式/手持式扫描仪之间的模拟无线通信的电路的框图。如图10所示，如图7A、7B所示的传输检测器面板的PMT和前置放大器1002与幅度调制器传送器1004联接，该幅度调制器传送器1004与设置在便携式/手持式扫描仪1008(如图8C所示)内或表面上的幅度解调器接收器1006无线通信。由PMT 1002传送的模拟信号由接收器1004解调，并被输入到扫描仪1008而不转换为数字形式。在实施例中，传送器、接收器1002、1004包括具有400-480MHz的频率范围的超高频(UHF)频带天线。在一实施例中，传送器、接收器1002、1004也在FM频率范围内操作。图10所示的实施例提供了低成本和低功耗的解决方案，用于传输检测器面板和便携式/手持式扫描仪之间的大距离上的无延迟模拟无线通信，如上所述。

在另一实施例中，由传输检测器面板的PMT生成的模拟检测信号被转换为数字信号，然后(以数字形式)传送到便携式/手持式扫描仪。图11示出了根据本说明书的实施例的用于实现传输检测器面板和便携式/手持式扫描仪之间的数字无线通信的电路的框图。如图11所示，传输检测器面板1102(如图7A、7B所示)的PMT产生模拟检测器信号，该模拟检测器信号由放大器1104放大，并在由传送器1108传送之前由模数(A/D)转换器1106转换为数字形式。发送的数字信号由设置在扫描仪内或扫描仪外表面上的接收器1110接收，使用缓冲电路1112缓冲，并在输入到扫描仪1114之前由数模(D/A)转换器1113转换为模拟形式。在一实施例中，接收器1110、缓冲器电路1112和D/A转换器1113作为紧凑电路设置在扫描仪1114的外表面上。在各种实施例中，通过使用统一时钟源(无线地来自全球定位卫星(GPS)源或基于硬连线的时钟1116a、1116b)来同步传送器端和接收器端处的数据。

在实施例中，转换和时间戳数据通过在传送器1108和接收器1110之间建立的WiFi或蓝牙连接来发送。在实施例中，转换和时间戳数据通过2.4GHz WiFi连接发送。在各种实施例中，传送器1108包括内置的重传能力。如图11所示，缓冲电路1112接收来自时钟1116a、1116b的时间戳以及来自出传送器1110的无线传送的数据，将时间戳和数据存储预定义时间段，并以等于预定义时间段的延迟将所述数据馈送到数模(D/A)转换器1113。在一实施例中，指示旋转状态、旋转位置、旋转速率和/或准直器轮的一次旋转所花费的时间的数据(如上面关于图9所讨论的)也被馈送到缓冲电路1112并且用于确定用于定义或建立延迟的预定义时间段。在一实施例中，该时间段等于扫描仪1114的准直器轮的一次旋转所花费的时间，并且用于在将接收到的无线传输数据馈送到模数转换器1113之前建立由缓冲电路1112施加的延迟。图11所示的数字无线通信电路是即使在嘈杂环境中也可以实现期望结果的鲁棒设计。

示例性使用案例

与微型反向散射检测系统无线连接的传输检测器

图12A和12B示出了手持成像系统193，其可以与诸如本说明书中描述的薄无线检测器面板一起使用。众所周知，功率要求、检查时间和图像质量都受检测立体角的影响。具有例如10cm×10cm(100cm²)的横截面的传统检测器重约半千克。成像系统193包括10cm的WSF立方体，其重量不超过两倍，其由单独的WSF 10cm×10cm检测器制成，每个检测器厚度小于5mm，其可以展开以呈现至少2000cm²的反向散射检测区域，在该示例中增加二十倍。附加的检测覆盖范围可以使手持式系统的性能提高一个数量级。图12A、12B示出了一个示例，其中四个检测器191折叠或滑出手持式扫描仪193以显著提高检测效率，特别是对于更深地隐藏在被检查对象中的物品。背向散射检测器195跨越照射射束197。图12C示出了成像系统193，成像系统193与传输检测器面板194连接，传输检测器面板194如上所述无线地放置在距系统193一定距离处，以便获得被扫描的对象的反向散射图像和传输图像。参考图12A、图12B和图12C，在各种实施例中，为了结合传输检测器面板194操作成像系统193，需要操作者1202相对于被扫描的目标1204定位检测器194，激励手持成像系统193，跨目标1204的区域平移成像系统193并收集散射和传输数据以供查看。参考图12C，由手持式成像系统193的内置反向散射检测器检测反向散射光子。如上所述，通过使用传输检测器面板194以及构建在便携式/手持式扫描仪193内的反向散射检测器，可以同时获得正被扫描的对象1204的传输图像以及反向散射图像，从而向操作者提供关于正被扫描的对象的附加信息并增强扫描质量。

静止车辆下侧的后向散射检查

通过便携式X射线后向散射系统检查车辆的下侧存在特殊问题。汽车的道路间隙不超过8英寸，并且可以小至6英寸。固定的检查系统(诸如入口)可以将检测器放置在地面中或上方。然而，在许多领域中安全所需的移动车下检查系统从未被开发出来。检查员依赖被动检查工具，例如镜子和相机，其错过了储气罐中的被伪装以看起来无害的违禁品。

图13A和13B示出了便携式X射线反向散射系统，其不超过6英寸高，并且可以如上所述无线地连接到位于被扫描的车辆229上方的位置处的传输检测器面板。反向散射系统231包括穿过阳极的电子束的电磁扫描仪221。电磁扫描仪221由电子模块223驱动。X射线由孔251的线性阵列准直，孔251在一次通过中例如跨越下侧的30”。Sc-WSF检测器227安装在X射线管的每一侧上，以便检测从车辆229反向散射的X射线236。可以适当地安装电源、脉冲和图像处理器。车轮232上的检查单元231的底盘可以适于通过马达或手动控制而在车辆229下方操纵。在仅使用反向散射系统231扫描车辆229的实施例中，隐藏在车辆下侧的一些威胁物品在所获得的扫描图像中不可见。然而，当反向散射扫描系统231无线连接到位于正被扫描的车辆229上方的位置处的传输检测器面板时，甚至隐藏在车辆229的下侧中的爆炸性对象(诸如管弹)在传送扫描图像中也是可见的。图13C示出了根据本说明书实施例的通过使用便携式反向散射扫描系统获得的车辆下侧的图像1304。如图13C所示，在仅使用反向散射扫描系统231获得的扫描图像1304中看不到作为管状炸弹的爆炸性对象。图13D示出了根据本说明书实施例的通过使用无线连接到传输检测器面板的便携式反向散射扫描系统获得的车辆下侧的图像1306。如图13D所示，管状炸弹1308在扫描图像1306中清晰可见，该扫描图像1306通过以传输模式操作无线连接到车辆下侧的WSS检测器面板而获得，该WSS检测器面板通过使用便携式反向散射扫描系统231获得，该便携式反向散射扫描系统231扫描车辆229的下侧。

上述示例仅说明本说明书的系统和方法的许多应用。尽管本文仅描述了本说明书的几个实施例，但是应当理解，在不脱离本说明书的精神或范围的情况下，本说明书可以以许多其他特定形式实施。因此，本示例和实施例应被认为是说明性的而非限制性的，并且可以在所附权利要求的范围内修改说明书。

Claims (24)

1.一种X射线扫描仪，包括：

壳体；

X射线源，定位在所述壳体中；

反向散射检测器，物理地联接到壳体系统；

传输检测器，适于远离所述壳体定位并且不物理地联接到所述壳体，其中，所述传输检测器适于在由所述X射线源发射的X射线在穿过被扫描的对象之后撞击在传输器检测器的表面上时产生信号，并且其中，所述传输检测器还包括用于传送所述信号的无线传送器；以及

控制器，物理地联接到所述壳体并且适于控制所述X射线源的操作，其中，所述控制器包括接收器，所述接收器被配置为从所述传输检测器接收无线传送的信号，其中，所述传送器和所述接收器在6Mhz至6Ghz的频率范围内操作。

2.根据权利要求1所述的X射线扫描仪，其中，所述传送器位于所述传输检测器的外表面上。

3.根据权利要求1所述的X射线扫描仪，其中，所述传输检测器还包括前置放大器，所述前置放大器与至少一个光电倍增管联接并且适于放大所述信号。

4.根据权利要求1所述的X射线扫描仪，其中，所述X射线扫描仪被配置为手持式。

5.根据权利要求1所述的X射线扫描仪，其中，所述传送器还包括幅度调制器，所述幅度调制器适于在传送所述信号之前调制所述信号的幅度。

6.根据权利要求5所述的X射线扫描仪，其中，所述控制器包括缓冲器，并且其中，所述接收器包括幅度解调器，所述幅度解调器用于在将所述信号传送到所述缓冲器之前解调所传送的信号的幅度。

7.根据权利要求1所述的X射线扫描仪，其中，所述传送器在传输之前对所述信号进行极化，以避免干扰与被传送的信号具有相同频率的一个或多个信号，其中，极化是水平极化或垂直极化中的一个。

8.根据权利要求1所述的X射线扫描仪，其中，所述接收器位于所述传输检测器的外表面上。

9.一种X射线扫描仪，包括：

壳体；

X射线源，定位在所述壳体中；

旋转准直器，靠近所述X射线源定位并且被配置成准直从所述X射线源发出的X射线束；

反向散射检测器，物理地联接到壳体系统；

传输检测器，适于远离所述壳体定位并且不物理地联接到所述壳体，其中，所述传输检测器适于在由所述X射线源发射的X射线束在穿过被扫描的对象之后撞击在所述传输器检测器的表面上时产生信号，并且其中，所述传输检测器还包括用于传送所述信号的无线传送器；以及

控制器，其物理地联接到所述壳体并且适于控制所述X射线源的操作，其中，所述控制器包括接收器，所述接收器被配置为接收来自所述传输检测器的无线传送的信号，并且其中，所述控制器还包括缓冲器，所述缓冲器联接到所述接收器并且被配置为在预定义时间段内存储指示所述信号的数据，其中，所述预定义时间段是以下中的至少一个的函数：所述信号被生成的时间、所述旋转准直器的位置、所述信号被接收的时间、或来自所述反向散射检测器的信号被生成的时间。

10.根据权利要求9所述的X射线扫描仪，其中，所述传输检测器包括与至少一个光电倍增管联接的多个波长移位光纤(WSF)。

11.根据权利要求9所述的X射线扫描仪，还包括模数(A/D)转换器，所述模数(A/D)转换器联接到所述传输检测器并且适于将所述信号转换为数字信号，其中，使用来自与所述传输检测器联接的第一时钟的时间数据来同步所述A/D转换器的操作。

12.根据权利要求11所述的X射线扫描仪，其中，与所述传输检测器联接的所述传送器适于从第一时钟传送信号和时间数据。

13.根据权利要求12所述的X射线扫描仪，其中，与所述控制器联接的所述接收器适于从第一时钟接收信号和时间数据。

14.根据权利要求11所述的X射线扫描仪，其中，所述预定义时间段是所述时间数据和所述旋转准直器的位置的函数。

15.根据权利要求14所述的X射线扫描仪，其中，所述控制器包括数模(D/A)转换器，所述数模(D/A)转换器与所述缓冲器联接并且适于在所述预定义时间段期满之后将所缓冲的信号转换为模拟信号，其中，使用来自与所述缓冲器联接的第二时钟的时间数据来同步所述数模(D/A)转换器的操作，并且其中，使用所述第一时钟的时间数据来同步所述第二时钟的时间数据。

16.根据权利要求9所述的X射线扫描仪，其中，所述传送器位于所述传输检测器的外表面上。

17.根据权利要求9所述的X射线扫描仪，其中，所述传输检测器还包括前置放大器，所述前置放大器与至少一个光电倍增管联接并且适于放大所述信号。

18.根据权利要求9所述的X射线扫描仪，其中，所述X射线扫描仪被配置为手持式。

19.根据权利要求9所述的X射线扫描仪，其中，所述传送器还包括幅度调制器，所述幅度调制器适于在传送所述信号之前调制所述信号的幅度。

20.根据权利要求9所述的X射线扫描仪，其中，使用基于GPS的时钟系统或临时硬线连接中的至少一个来同步所述第一时钟的时间数据和所述第二时钟的时间数据。

21.根据权利要求9所述的X射线扫描仪，其中，所述预定义时间段是所述准直器的一次旋转所花费的时间的函数。

22.根据权利要求9所述的X射线扫描仪，其中，所述控制器包括数模(D/A)转换器，所述数模(D/A)转换器与所述缓冲器联接并且适于以等于所述扫描仪的所述准直器轮的一次旋转所花费的时间的延迟将所缓冲的信号转换为模拟信号。

23.根据权利要求9所述的X射线扫描仪，其中，所述传送器被配置成在无线地传送所述信号之前对所述信号进行极化，以避免干扰具有与正被传送的信号相同频率的一个或多个信号。

24.根据权利要求23所述的X射线扫描仪，其中，所述极化是以下中的至少一者：使得信号的电场在水平平面中振荡的水平极化、使得信号的电场在竖直平面中振荡的竖直极化、或者使得信号的电场在相对于所述水平平面和所述竖直平面具有非零角度的平面中振荡的成角度平面。