CN1485611A - 一种反散射式x射线扫描仪 - Google Patents
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Abstract
一种反散射式X射线扫描仪，涉及一种反散射式飞点射线扫描检测装置。本发明采用低能X射线和飞点直线扫描，其主要技术特点是飞点射线束发生器采用一个可旋转的圆桶状直线飞点扫描结构，在圆桶的同一圆周上均匀开有1～4个圆形或方形小孔，其内侧镶有铅或重金属屏蔽层；所述的X射线源和扇形准直器均设置在圆桶内；并采用专用的探测器。该装置散射辐射小、对人体损伤小，结构简单，易于加工制造。采用了专用的探测器，可以跟踪扫描任意时刻、任意地点的散射辐射，具有效率高、易屏蔽、自行去噪声，探测器对散射点所张立体角大，不需阵列准直器、阵列探测器等，特点。本发明不仅可用于人体扫描，亦可用于工业(探伤)、军事等方面的安全检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种反散射式射线扫描检测装置，尤其涉及一种反散射式X射线扫描仪，属于社会安全检查及安全防范测量设备技术领域。
背景技术
反散射式射线扫描仪是利用射线射在物体上反散射回来的信息进行测量处理，进而计算出本检测物体表层的内物质分布的图象和信息的一种装置。该装置可为机场、车站、各种楼、堂、馆、所的社会安全提供保障。此种装置的射线源可以采用同位素或X射线。扫描时有的是使用扁平束扫描的，也有飞点扫描的。其工作原理如图1所示：射线管1放出射线，被前准直器2准直为一扁平扇形入射束3，射在做直线相对运动的被检物体4上，形成一扫描线5，射线沿扫描线在被检物体上形成反方向散射射线6，经探测器准直器7，达到与射线源在同一侧的射线探测器8，探测器测量到了散射射线，经过计算机信息处理便可以得到被检物体的表层情况图象。中国发明专利申请(申请号01120599)公开了“一种γ背散射成像无损检测方法及装置”，该技术采用放射性同位素γ射线源，其特点是射线源整体尺寸小、射线强度受限制，但射线源的焦点偏大。然而准直器及射线的屏蔽可以设计的紧凑，形成飞点的狭缝旋转体也可以很紧凑。但是棒状束(笔形束)的尺寸仍然偏大，从而影响分辨率，一般同位素γ射线源能量较大，要求旋转狭缝体是有一定厚度的重材料制成，这样一来旋转狭缝体的制造、运行会有困难。特别是在要求扫描速度快时(如每分钟几千转)，由于旋转狭缝体重量大，其运行会受到一定影响。另外，本发明采用的是γ射线，一般辐射能量大，反散射截面小、对人体损伤较大。目前世界上许多著名的研究机构，专业厂商，都在投入大量的人力、物力、财力，研发更高精度同时更少损伤人体，更易普及使用和更经济的安全检测工具；其中低辐射剂量、高清晰度的数字式X射线扫描装置则更受到人们的青睐。中国专利申请“多功能工业X射线成像系统”(申请号为99113199)采用盘装飞点扫描技术，它是在一个转动的盘子上加工出特定的专门设计的缝隙，要与具有缝隙的另一固定盘做相对运动，才可以保证产生的棒状X射线束的扫描连续和均匀，这是一件复杂而困难的工作。因此造成设备复杂，制作加工困难；又加上必须从X射线管处引出一个锥形束射在盘子上，才能从固定盘的另一侧引出一个棒状X射线束，这样引出的X射线束量大，产生杂散X射线的机会就多，对屏蔽要求就复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种低辐射剂量、高清晰度，同时具有制造加工容易，对屏蔽要求低的反散射式X射线扫描仪，用于扫描物体表面特别是人体表面的内部情况。
本发明的技术方案如下：一种反散射式X射线扫描仪，主要包括X射线源，飞点射线束发生器，设置在X射线源前面的扇形准直器，探测器以及信号采集与处理系统，所述的X射线源，飞点射线束发生器，扇形准直器，探测器置于被检物体的同一侧，其特征在于：所述的飞点射线束发生器采用一个可旋转的圆桶状直线飞点扫描结构，在圆桶的同一圆周上均匀开有1～4个圆形或方形小孔，其内侧镶有铅或重金属屏蔽层；所述的X射线源和扇形准直器均设置在圆桶内。
本发明所述的探测器是由闪烁计数器、两个分别设置在闪烁计数器两端的光电倍增管、分别与两个光电倍增管相连接的两个前放及成形电路、分别与成形电路的输出端相连的两个定比甄别电路以及与两个定比甄别电路的输出端相连的符合电路构成。
本发明的另一个技术特征是：所述装置还包括一个包覆在所述探测器上方的准直器，该准直器采用3～5毫米的铅板制成。
本发明在被检物体的另一侧对准射线束的方向上还装有一个带准直器的探测器。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：本发明采用低能X射线源，对人体损伤小；同时飞点射线束发生器采用圆桶状飞点直线扫描结构，只需在其上打几个小孔，因此易于加工制造，结构简单、运行可靠；由于能量低，桶内侧只需镶嵌很薄的铅版(3毫米左右)足以减少150千伏的X射线2-3个量级；并将X射线机、高压电源、准直器和飞点射线束发生器合成一体，使设备简单，易于安装。本发明还采用了专用的探测器，利用它可以随时跟踪扫描任意时刻、任意地点的散射辐射，具有效率高、易屏蔽、自行去噪声，对散射点张的立体角大，不需阵列准直器和阵列探测器等特点；它能将反散射射线提供的图象信息变成完全的时间序列顺序数字信息，省去了对针孔状准直器和阵列传感器的要求。本发明不仅可用于人体扫描，亦可用于工业(探伤)、军事(地雷探测)等方面的安全检测。
附图说明
图1为现有技术中反散射式射线扫描仪的原理结构图。
图2为本发明提供的反散射式X射线扫描仪的原理结构图。
图3为本发明提供的专用传感器的硬件连接框图。
图4为本发明实施例的结构示意图。
图5为本发明提供的另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
本发明提供的反散射式X射线扫描仪主要包括X射线源，飞点射线束发生器9，扇形准直器2，探测器8及传感器17。X射线源由X射线管1、高压电源15和电缆16组成，它们与扇形准直器2均放置在圆桶9内。在圆桶9的同一圆周上设有1～4个方形或圆形小孔10，小孔的尺寸一般在1～5毫米之间，在圆桶的内侧镶嵌有3毫米左右的铅板作为屏蔽层。其工作原理是：圆桶9绕X射线管1，扇形准直器2做圆周运动，小孔10也做同样运动产生棒状射线束11，棒状射线束打在与圆桶做相对直线运动的被检物体4上，在被检物体4上形成扫描线5，反射后形成反散射射线6。射入专用探测器8，探测器记录下反散射的扫描时序信号，形成扫描时间序列物体表层情况数字信号，然后进入计算机处理后可得到被检物体4的表层图象。
本发明不同于一般飞点扫描，它是在一圆桶的同一圆周上打一些特定的小孔10，这些孔的运动有一简单而特定的圆形轨道。当圆桶环绕射线源1旋转时，射线首先经扇形准直器2准直成一扇形束3，穿过小孔10照在被检物体4上形成飞点(棒状X射线束11)。飞点的大小由分辨率要求来决定，其轨迹在被检物体上是一直线5，对被检物体做直线扫描的简单运动。
本发明中所使用的探测器8采用专用探测器，其结构如图3所示。所述的探测器是由一个闪烁计数器、两个分别设置在闪烁计数器两端的光电倍增管、分别与两个光电倍增管相连接的两个前放及成形电路、分别与成形电路的输出端相连的两个定比甄别电路以及与两个定比甄别电路的输出端相连的符合电路构成。其工作原理如下：X射线射入闪烁计数器(无机晶体闪烁计数器或塑料闪烁体、液体闪烁体等)产生光信号，光信号分别射入左右两个光电倍增管，经光电倍增管转换成电脉冲信号放大；经甄别、符合后送入计算机接口。经过本探测器，只有同时到达两个光电倍增管的信号才被记录，从而减少了器件的本底噪声。利用它可以随时跟踪扫描任意时刻、任意点的散射辐射；而且数据收集简单，不经变换可以直接数字化；它具有效率高、对散射点张的立体角大，不需阵列准直器和阵列探测器等特点。本发明还可根据实际情况以增加灵敏度为目的，采用多个这种探测器或者变化本探测器形状可以是圆柱状也可以是扁平的或者其他任何形状。
本发明的实施例还使用了专用的准直器17(如图4所示)，该准直器是一个包覆在所述探测器8上的器件，采用3～5毫米的铅板制成。其形状可以采用半圆形或其它形状，用于屏蔽非反散射的射线，进一步达到准直效果。
图5为本发明提供的另一种实施例的结构示意图，它是在在被检物体4的另一侧对准射棒状射线束11的方向上又装了一个带准直器17的探测器8，用于获取X射线透射图象。
本发明采用的射线源可为200KeV以下的各种类型的低能量的X、γ射线源。
Claims (4)
1.一种反散射式X射线扫描仪，主要包括X射线源，飞点射线束发生器，设置在X射线源前面的扇形准直器，探测器以及信号采集与处理系统，所述的X射线源(1)，飞点射线束发生器(9)，扇形准直器(2)，探测器(8)置于被检物体(4)的同一侧，其特征在于：所述的飞点射线束发生器采用一个可旋转的圆桶状直线飞点扫描结构，在圆桶的同一圆周上均匀开有1～4个圆形或方形小孔(10)，其内侧镶有铅或重金属屏蔽层；所述的X射线源和扇形准直器均设置在圆桶内。
2.按照权利要求1所述的射线扫描仪，其特征在于：所述的探测器(8)是由闪烁计数器、两个分别设置在闪烁计数器两端的光电倍增管、分别与两个光电倍增管相连接的两个前放及成形电路、分别与成形电路的输出端相连的两个定比甄别电路以及与两个定比甄别电路的输出端相连的符合电路构成。
3.按照权利要求1所述的射线扫描仪，其特征在于：该扫描仪还包括一个包覆在所述探测器上方的准直器(17)，该准直器采用3～5毫米的铅板制成。
4.按照权利要求1～3任一权利要求所述的X射线扫描仪，其特征在于：在被检物体(4)的另一侧对准射线束的方向上还装有一个带准直器(17)的探测器(8)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Owner name: BEIJING SHENFA SCIENCE AND TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: MODAWEI Effective date: 20070202 |
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Effective date of registration: 20070202 Address after: 100084 Beijing City, Haidian District Institute of Road No. 2 Building No. 4 Building C Room 102 Patentee after: SHENFA SCIENCE & TECHNOLOGY Co. Address before: 100087 Tsinghua University, Beijing, Haidian District Patentee before: Dog David |
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Effective date of registration: 20090306 Address after: Room 5, unit 15, building 401, East, Haidian District, Beijing, Tsinghua University Patentee after: Dog David Address before: Beijing City, Haidian District Institute of Road No. 2 Building No. 4 Building C Room 102 Patentee before: SHENFA SCIENCE & TECHNOLOGY Co. |
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| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: MODAWEI Free format text: FORMER OWNER: BEIJING SHENFA SCIENCE AND TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20090306 |
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Assignee: TIANJIN CHONGFANG TECHNOLOGY Co.,Ltd. Assignor: Dog David Contract record no.: 2011120000147 Denomination of invention: Backscattering type X-ray scanner Granted publication date: 20050622 License type: Exclusive License Open date: 20040331 Record date: 20110816 |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160215 Address after: 100081 Beijing City, Haidian District, No. 14 room 901 office three Yuan Xin Patentee after: PURPLE SQUARE TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 100084 room 5, unit 401, East 15, Tsinghua University, Beijing, Haidian District Patentee before: Dog David |
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| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20050622 |