CN1854721A - 以放射性同位素作为射线源的微型ct系统 - Google Patents

Abstract

一种以放射性同位素作为射线源的微型CT系统，包括：依次集成在隔离室底座上的带屏蔽开关的辐射源、前准直器、样品夹持装置、后准直器和阵列探测器；以及数据采集器仪和计算机；样品夹持装置的转轴安装在底座上滑轨内，其运动由步进电机驱动的控制机构控制；数据采集仪分别连接阵列探测器及计算机；辐射源包括放在钨或铅箱体中心处的初始质量1纳克到1克的Co－60、铱Ir－192，铥Tm－170或铯Cs－137；箱体前端面设射线出射小孔；屏蔽开关为由启动开关控制的钨或铅金属片，设在射线出射的路径上；前、后准直器材质钨或铅，其上设有狭缝。是一种高度集成化的微型CT系统，无须加速器或X射线机，结构紧凑、成本低、操作简便。

Description

以放射性同位素作为射线源的微型CT系统

技术领域

本发明属于层析成像及微系统技术领域，特别涉及一种采用放射性同位素作为射线源，对微小物体进行辐照，并就其透射强度加以探测和数字化，从而对物体内部结构实施动态成像的以放射性同位素作为射线源的微型CT(ComputerTomograph-CT)系统。

背景技术

近年来，自然科学与工程技术发展的一个重要趋势是朝微型化迈进。随着微/纳米技术的飞速发展，各式各样的微系统技术及纳米器件、检测装置等相继被提出。微系统以其价格低廉和性能卓越而对世人产生了不可阻挡的诱惑力(刘静，微米/纳米尺度传热学，北京：科学出版社，2000)。可以看到，当前各类微系统的尺寸正被超乎寻常地降低，而同时它们却保持了与原有大系统相同甚至更好的性能，各种令人惊讶的成就比肩接踵。实际上，建立尽可能紧凑的系统多年来一直是工程实践的主旋律，人们为此作出的努力可以用全球范围的技术创新来衡量。为能制造出充分精细的系统，无数的时间和经费被投入此类技术的研究。比如，过去司空见惯的庞大光学实验系统目前已可制成相当紧凑的集成化微光路系统，其完成的功能可与大系统相匹敌，而价格则相当便宜，且操作十分简便。此外，也有其它一些微技术相继问世，如微能源系统、微传感器、微成像系统等(刘静，微米/纳米尺度传热学，北京：科学出版社，2000)。本发明着重于发展用以检测物体内部结构的微型成像系统，这也是微系统技术研究热潮中的一种尝试。

我们知道，物体的功能是与其内部结构密切相关的，普通的光学显微镜主要用于观测表面形貌，但对内部结构的探测却无能为力。人们为此发展了一系列替代方法，如基于电阻抗、磁场、声、光、X射线、γ射线等的体视镜。事实上，自从伦琴发现X-射线并获得人手的透视影像后，这种对物体穿透能力极强的射线就被引入到摄影及成像领域，形成了许许多多的技术产品。

由于X射线、γ射线等穿透物体的能力很强，因而可用于对物体内部进行透视。其中，X射线一般是由高速电子在与物质相互作用而减速的过程中产生的韧致辐射，而γ射线则主要由放射性同位素在核衰变过程中释放(安继刚等著，钴-60数字辐射成像装箱检测系统，北京：清华大学出版社，2003)。在辐射测量中，当X、γ射线的辐射光子与物体发生相互作用时，会发生光电吸收、康普顿散射及电子对产生，X、γ射线穿过物质时，其光子会被部分吸收；而且，若待测物质的性质及质量厚度等不同，则探测屏上所接收到的信号强度会有所变化，因而测出这些变化，就可能推算出物质内部的非均匀结构特点，此即辐射成像的基本原理(如图2所示)。

通常，射线源可采用X射线机、核素及加速器等实现，用于测量、记录辐射强度分布的传统载体即位置灵敏传感器一般包括感光胶片、荧光屏及“像增强器”等，此类位置灵敏传感器的分辨率甚至可在微米量级，因而可用于检测微小结构。但这些传统方法对曝光时间有要求，且获得图像的手续比较繁琐。与此不同的是，实时性较好的数字辐射成像技术则克服了这些缺点(安继刚等著，钴-60数字辐射成像装箱检测系统，北京：清华大学出版社，2003)。1971年由Hounsfield等首次研制出并获得诺贝尔奖的计算机层析(Computer Tomograph-CT)成像装置，就是数字辐射成像技术方面的重大突破。至今此类方法已拓展应用到许多领域，如集装箱检测(安继刚等著，钴-60数字辐射成像装箱检测系统，北京：清华大学出版社，2003)。特别是，我国近年来在此领域内也取得一系列重大进展，如康克军等以加速器为辐射源，发明了双车移动式集装箱检测系统(康克军等，以加速器为辐射源的双车移动式集装箱检测系统，中国发明专利99122363.2；康克军等，一种车载机动式射线照相检测系统，中国发明专利02146207.0)；安继刚等直接采用放射性同位素作为辐射源，发明了γ数字辐射成象无损检测装置(安继刚等，移动式γ数字辐射成象无损检测方法与装置及其用途，中国发明专利96102080.6；安继刚等，一种大型客体数字辐射成象检测装置，中国发明专利99110839.6)，由于避免了X-射线加速器的建造，因而可大大简化装置的结构及降低设备成本。以上装置在海关部门的大型集装箱检测方面正发挥着重要作用。

可以看到，前面所阐述的装置的出发点都集中于发展大型辐射成像设备上。迄今，由上述途径发展出的微型化数字成像装置在全球范围内均鲜有报道。比利时SkyScan公司，采用类似医用CT的原理，借助X射线显微光学及X射线断层重构(CT)技术，推出一类微型CT系统，由于其新颖性，该技术在提出后不久就被欧盟科技部列为100项重大科技产品。但遗憾的是，此系统由于仍需要设置用于产生X射线的机构，因而总体体积实际上不可能作得很小。此外，其他一些研究机构也相继提出过一些微型CT系统(Johnson，et al，Three-dimensionalmicrotomographic analysis system，United States Patent 5,402,460；中译：三维微层析图像分析系统，美国专利5,402,460)，但它们也同样需要能产生X-射线的装置，因而也存在如上所说的微型化障碍。

针对上述不足，本发明将从新的技术路线出发，提供一种无须X射线机构或加速器的微型化CT系统，本发明的核心在于直接采用放射性同位素作为辐射源，来对物体进行直接透视，由此实现的数字辐射成像系统甚至可作到手机大小。相比于已有的用于检测大型物体的数字辐射成像检测系统以及基于X射线的微型CT系统，本发明提供的装置是一种高度微型化的系统，在观念乃至应用领域、技术内涵等方面均明显区别于已有装置，可望在微小物体的测试方面发挥重要作用。

由此发展出的微型CT的一种重要用途可体现在生物医学方面，比如可采用此类装置考察生命系统内的细观和微观结构问题，并将其与生物个体的整体功能关联起来，从而揭示出相应的生物学规律。除此，该类系统在其他方面的检测价值也是显而易见的，此处不一而足。可以预见的是，这种微型化、低成本的CT装置必然会大大有助于微器件研究的开展。以往的数字辐射成像装置的体积往往过于庞大，价格高得惊人，仅用于极特殊部门如海关、医疗机构等，在推广应用上存在很大困难。本发明提供的微型CT系统可弥补这些不足，因而具有重要的推广应用价值。

本发明还采用大量离散布置的探测元件构成阵列探测器件，取代传统的位置灵敏传感器，可分别探测出所在位置的辐射强度，并实时给出相应的动态数字信号直至图像，由此即可反映出所探测位置的结构特点。图2给出的是数字辐射成像的原理过程。其中射线源发出的射线通过由两块重金属板构成的前准直器的缝隙后，会形成片状的射线束，此片状射线束穿过被检物后，再经过同样由两块重金属板构成的后准直器的缝隙，入射到阵列探测器上，由探测器元件结合计算机信号处理，即可重构出物体的内部信息。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种高度微型化的以放射性同位素作为射线源的微型CT系统；从有别于现有的数字辐射成像系统主要集中于发展大型集装箱检测设备的观念出发，提供一种高度集成化和微型化的计算机层析成像系统。该技术拓展了已有的大型设备概念，可望在微小物体的检测上发挥重要作用。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的以放射性同位素作为射线源的微型CT系统，包括：

依次集成放置在隔离室13中底座8上的带屏蔽开关的辐射源1、前准直器2、样品夹持装置或样品台3、后准直器5和阵列探测器7；以及

数据采集器仪10和计算机11；或者数据采集、处理和存储微芯片71和微型液晶显示器79；

所述的样品夹持装置或样品台3包括：样品夹或样品台，固定支持样品夹或样品台的转轴31，固定安装在底座8上的滑轨4，所述转轴31安装在滑轨4内，并在所述滑轨4内滑动；所述样品夹上设有中心孔32；

控制样品夹持装置或样品台3运动的由步进电机驱动的控制机构；

所述的数据采集仪10分别连接阵列探测器7及计算机11；所述的数据采集、处理和存储微芯片71分别连接阵列探测器7和微型液晶显示器79；

所述辐射源(1)包括放置在辐射源箱体中心处的Co-60、铱Ir-192，铥Tm-170或铯Cs-137，其初始质量从1纳克到1克范围内。

所述辐射源箱体为由钨或铅制成的箱体，其前端面设有供辐射线出射的射线出射小孔12；所述屏蔽开关为一由启动开关控制的钨或铅材质的活动金属片67，设置在辐射源射线出射的路径上；

所述前准直器2和后准直器5分别为由钨或铅制成的金属片，所述前准直器2上设有第一狭缝21，所述后准直器5上设有第二狭缝6；

所述的隔离室13为由钨或铅制成的壁厚为1cm到1mm的箱体。

所述隔离室13的上表面上设置一透明的有机玻璃观察窗14。所述的隔离室13的整体尺寸为30cm×30cm×30cm到2cm×2cm×2cm。所述的射线出射小孔12的直径为1cm到0.1mm。所述的辐射源箱体的整体形状为正方体、圆柱体或球体；其整体尺寸在5cm×5cm×5cm到1cm×1cm×1cm范围，壁厚为2cm到0.1mm。所述的阵列探测器8为线阵闪烁晶体探测器、面阵平板探测器、影像增强器或数字X-射线冷却CCD相机。所述的辐射源1、阵列探测器7为1至6对。所述的辐射源1与前准直器2集成为一体，前准直器2设置在辐射源1出口；所述的后准直器5、阵列探测器7，以及数据采集、处理及存储微芯片71，微型液晶显示屏79集成为一体。

本发明提供的采用放射性同位素对微小物体进行辐照，并对透射强度加以探测和数字化，从而对其内部结构实施动态成像的微型计算机层析成像(ComputerTomograph-CT)系统，可按下列方案实施，包括：辐射源探伤机、屏蔽阀门、前准直器、后准直器、隔离室、控制机构、阵列探测器、数据采集仪、计算机、步进电机、样品平台等。其中，辐射源探伤机、前准直器、样品平台、后准直器、阵列探测器等按顺序集成布置在隔离室的底板上；样品平台通过转轴连接有控制机构、步进电机及电路等执行器，由计算机控制，可根据需要变动样品的空间位置，从而获取不同部位的图像；数据采集仪连接阵列探测器及计算机，且数据采集仪及计算机布置在隔离室之外，便于操作。整套系统的结构简单、成本低且操作简便，是一种高度集成化的便携式微型CT系统。而在传统的宏观或微型CT系统中，各部件均是分离放置在不同的大空间内，如本发明所提供的以同位素为射线源并将所有部件封装集成到一块底板上的技术路线，至今还未在科技文献及专利申请中报道，在微成像系统领域内是一种崭新的观念。

本发明中，用于成像的射线源可有多种选择，比如采用工业上常用的常规钴Co-60探伤机，其钴源活度不大，可在11.1TBq(300Ci)以下，且最终衰变物为稳定的同位素镍(Ni)，没有任何污染，可由专业公司回收；钴Co-60的半衰期为5.27年，其γ射线能量在1.33和1.17MeV，一般主要用来检测厚度大于2.5cm的铁、黄铜和其它中等密度的金属。此外，射线源也可在以下几类同位素中选用，如：在非常需要轻便小型设备的现场检测中，同位素铱Ir-192是一种理想的射线源，其半衰期为74.3天，γ射线为0.31、0.47和0.6MeV，一般主要用来检测厚度为3～75mm的钢；另外，也可选用铥Tm-170，其半衰期129天，γ射线0.084、0.052MeV，一般主要用来检测厚度为0.8mm的钢或13mm的铝，可用于内部组件如飞机部件和复合材料的检测；当然，也可选用铯Cs-137，其半衰期30.1年，γ射线0.66MeV。当将上述各种同位素用作本发明提供的微型CT的射线源时，所需的量均极小，因而因其辐射而产生的危险性很小。这些射线源易于在专业生产企业制作出，用户可根据所需要的各种结构形式和尺寸直接购买或委托定制，且可定期更换而用于新的成像。所以，本发明所涉及的辐射部件易于实现。

在本发明提供的微型CT系统中，若计算系统(台式机或笔记本电脑)较大时，除计算机外，整套系统可放置于总体尺寸范围在30cm×30cm×30cm到2cm×2cm×2cm内的隔离室内；但若采用微数据采集、处理及存储芯片代替计算机系统时，则所有部件均可封装在隔离室内，成为一体的微型CT系统。隔离室一般采用重金属如钨或铅制成，以隔离辐射，其壁厚为0.2mm到1mm；隔离室上表面可设置一个透明的有机玻璃观察窗，用于观察样品的位置，其尺寸在6cm×6cm到0.5cm×0.5cm范围；该观察窗也可不作设置。

具有一定放射性的同位素封装于辐射源探伤机的容器中心处，容器形状可呈正方体、圆柱体或球体，尺寸在5cm×5cm×5cm到1cmm×1cm×1cm范围，壁厚为2cm到1mm。由于辐射源的发射呈各向同性，本发明在辐射源容器的右侧开设有供辐射线出射的通向外界的小孔(直径在1cm到0.1mm)，在此路径上还设置有屏蔽开关，用于阻断或开通射线的出射。

计算机采集及处理可采用台式计算机或笔记本电脑完成。当然，也可将数据采集、处理及存储功能集成到一块微芯片上，而相应图像则显示在一微型屏幕上，由此发展出的微型CT系统甚至可与手机大小相当。

用于夹持或摆放样品的样品台通过转轴固定在隔离室底部的滑轨上，且位于前、后准直器之间，可在步进电机的控制下沿上、下、左、右移动或旋转。由此，通过调整样品与出射的同位素射线的相对位置，可以获得样品的空间结构。

本发明装置中，阵列探测器采用常见的阵列探测器即可，比如，在系统中可采用线阵闪烁晶体探测器、面阵平板探测器、影像增强器或高精度数字X-射线冷却CCD相机(High Resolution Digital X-ray cooled CCD Camera)等。而且，当前的进展已使得加工微/纳米光电探测器等成为可能，这使得本装置的空间探测分辨率可望得到更进一步提高，且由于本CT系统针对的是微小样品，因而探测器的尺寸可以作得极小，这也是与传统数字辐射成像装置不同的地方。本装置中，前、后准直器由钨、铅等金属制成，其中心开有缝隙，供射线透过。

总之，本发明所涉及的各类装置及传感器均易于购买或制作，因而整套微型CT系统是不难实现的。

本发明的关键之处在于将以往的大型数字辐射成像的原理应用于发展高度微型化的CT装置，从而提供了一种概念崭新的微小型CT系统，这是对传统辐射成像技术在实现方法及应用领域方面的一个观念性的革新。虽然该装置的实现部分采用了已有的成像原理，但设备在概念和内涵乃至应用领域上完全不同于已有设备，至今，基于同位素射线源的微型CT系统在国内外还未见报道，这种全系统集成化的技术有望开辟出一个崭新的微型CT仪器领域。

当前，微型CT的研究在国际上正逐步引起研究人员的高度重视，但迄今仅有基于X-射线源的微型X-CT得以发展出，而且，一经提出，就得到普遍的推崇；但是，由于此类装置的运行必须有用以产生X-射线的装置，而X-射线装置在目前的水平上不可能作得很小，因而其体积的进一步微小化存在难以逾越的困难。本发明由于直接采用微量的放射性同位素作为射线源，因而省去了空间体积可观的X-射线机或加速器装置，大大简化了系统结构，并能较好地保证成像质量，其发明将为微型成像系统领域增加一套强有力的工具。

本发明提供的微型CT系统，是对微系统成像技术的一个概念性突破。沿着这种采用放射性同位素充当微型CT的射线源的技术路线，还可拓展出更多实用化的微型CT系统模式，并不仅限于以上所阐述的设备形式，以下仅列举出数例。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图；

附图2为数字辐射成像原理图；

附图3为带屏蔽开关67的示意图；

附图4为本发明一实施例的结构示意图。

附图5为采用三对辐射源和阵列探测器的实施例示意图。

附图6为采用滑轨式辐射源和阵列探测器的实施例示意图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步描述本发明：

实施例1：图1为本发明提供的采用放射性同位素对微小物体进行辐照，并对透射强度加以探测和数字化，从而对其内部结构实施动态成像的微型计算机层析成像系统的结构示意图，也是本发明的一个实施例。由图可知，本发明提供的微型CT系统，包括：辐射源1；前准直器2；前准直器上的第一缝隙21；样品台3；样品台支撑转轴31；滑轨4；后准直器5；后准直器上的第二缝隙6；阵列探测器7；底座8；电路连线9；数据采集仪10；计算机11；射线出射小孔12；隔离室13；隔离室观察孔14；同位素射线源66；屏蔽开关的钨材质的活动金属67。其中，辐射源1、前准直器2、样品台3、后准直器5、阵列探测器7等按顺序集成布置在隔离室13的底座8上；隔离室13由底座8及上盖72组成，且上盖72可与底座脱离；样品台3连接有控制机构、步进电机及电路等，由计算机11控制；数据采集仪10连接阵列探测器7及计算机7，且数据采集仪10及计算机11布置在隔离室13之外。辐射源1、滑轨4均连有电路，可通过计算机控制其上的开关动作。整套系统的结构简单、成本低且操作简便，是一种高度集成化的便携式微型CT系统。

本发明中，用于成像的射线源1可有多种选择，比如采用工业上常用的常规钴Co-60探伤机，其钴源活度不大，可在11.1TBq(300Ci)以下，且最终衰变物为稳定的同位素镍(Ni)，没有任何污染，可由专业公司回收；钴Co-60的半衰期为5.27年，其γ射线能量在1.33和1.17MeV，一般主要用来检测厚度大于2.5cm的铁、黄铜和其它中等密度的金属。此外，射线源也可在以下几类同位素中选用，如：在非常需要轻便小型设备的现场检测中，同位素铱Ir-192是一个理想的射线源，其半衰期为74.3天，γ射线为0.31、0.47和0.6MeV，一般主要用来检测厚度为3～75mm的钢；另外，也可选用铥Tm-170，其半衰期129天，γ射线0.084、0.052MeV，一般主要用来检测厚度为0.8mm的钢或13mm的铝，可用于内部组件如飞机部件和复合材料的检测；当然，也可选用铯Cs-137，其半衰期30.1年，γ射线0.66MeV。当将上述各种同位素用作微型CT的射线源时，所需的量均极小如在1纳克到1克范围，因而因其辐射而造成的危险性很小。这些射线源易于在专业生产企业制作出，用户可直接购买或定制，且可定期更换而用于新的成像。所以，本发明所涉及的辐射部件易于实现。

实现本发明时，计算机采集及处理可采用台式计算机或笔记本式计算机完成。整套系统除计算机11及数据采集仪10外，放置于总体尺寸范围在30cm×30cm×30cm到2cm×2cm×2cm内的隔离室13内；隔离室由重金属钨或铅制成，其壁厚为1cm到1mm；隔离室13上表面可设置一个透明的有机玻璃观察窗14，其尺寸在6cm×6cm到1cm×1cm范围；该观察窗14也可不作设置。

如图3所示，放射性同位素66封装于辐射源箱体1的中心处，其形状可为正方体、圆柱体或球体，尺寸在5cm×5cm×5cm到1cm×1cm×1cm范围，壁厚为2cm到1mm；由于辐射源的发射呈各向同性，本发明采用在辐射源1右侧，开设出供同位素66辐射线出射的通向外界的射线出射小孔12(直径在1cm到0.1mm)，在此路径上设置有开关控制的钨(或铅)质的活动金属片67，用于阻断或开通射线的出射。

用于夹持样品的样品台3设置在隔离室13底部的滑轨4上，其中心为直径在1mm到5cm的中心空孔32，利于射线穿过；样品夹可由两片结构尺寸完全一致的平片组成，待测样品夹持于两平片之间，再通过平片上的螺钉即可固定牢靠，当然也可采用其他类似固紧机构，此处不一而足。中心孔32位于前准直器2和后准直器5之间，可在步进电机的控制下沿上、下、左、右移动或旋转。由此，通过调整样品与出射的同位素射线的相对位置，可以获得样品的空间结构。

本发明装置中，阵列探测器7采用常规的阵列探测器即可，比如，在系统中可采用线阵闪烁晶体探测器、面阵平板探测器、影像增强器或高精度数字X-射线冷却CCD相机(High Resolution Digital X-ray cooled CCD Camera)等。而且，当前的进展已使得加工微/纳米光电探测器成为可能，这使得本装置的空间探测分辨率可望得到更进一步的提高。本装置中，前、后准直器2、3由重金属钨、铅制成，其中心开有尺寸在5mm×5mm到0.1mm×0.1mm的第一缝隙21、第二缝隙6，供射线透过。

应该指出的是，一般用作本发明的同位素射线源66应满足如下要求：活度小于11.1TBq(300Ci)，应与结构材料相容，且不能对周围环境造成影响使用寿命的不利因素。而且，辐射源、阵列探测器可按1至6对组合在一起，辐射源和阵列探测器之间的位置也可相互调整，由此相互配合来对物体进行空间层析成像。

本发明所提供的采用放射性同位素作为射线源，对微小物体进行层析成像的微型CT系统，其使用方式如下：打开隔离室13的上盖72，将样品夹持到样品夹的中心孔32处并固定好，打开计算机。于是，通过计算机控制，打开射线源1的活动金属片67，射线源即朝小孔12外进行辐射，经由前准直器2的第一缝隙21，到达样品，再到达后准直器5的第二缝隙6，直至阵列探测器7上，通过数据采集仪10及计算机11即可进行数字重构，由此实时得到样品的内部结构。

实施例2：本发明提供的以放射性同位素作为射线源的微型CT，并不限于以上结构，可衍生出更多形式的微型CT成像系统。比如，可将数据采集及处理、存储等功能集成到一块芯片上，相应图像则显示在一微型屏幕上，则甚至可由此发展出在整体尺寸上与手机、相机大小相当或更小的微型CT系统。此处进一步给出一个实施例。其技术路线是将前面所述的各部件全面集成，以最大限度地缩小整套系统的体积。在本实施例中，我们将所有部件如射线源1，前、后准直器2、5，样品台3、探测器7、数据采集处理及存储微芯片71及微型显示器79均集成封装到一起，即成为如图4所示的高度一体化的微型CT成像系统。这种结构看上去有些像一部照相机或手机，但其内涵和功能显然完全不一样。

在如图4所示的微型CT系统中，前准直器2与射线源1制作成一体，此处可为固定方式直接制作在射线源1的出射小孔12路径上，也可以制作成小孔21可在该外表面的上下、左右方向上滑动的情况(图中未画出)，类似地，射线源的内部也可作成部分中空或其他复杂结构，所以，微小化的CT可采用更多有效的结构，而大型CT由于局部结构改进所带来的效果提升并不明显，因而在结构设计上选择余地较小；样品台3的形式可采用不同于实施例1所用夹具的形式，可采用一个可转动和升降的平台结构，这样可直接将待测样品摆放其上加以透视即可；另外，后准直器6也与探测器7、数据采集与处理微芯片71、微型显示器79制作成一体。同时，在样品台3的空间部位，可在上表面设置一有机玻璃盖73作为观察窗。测试时，可将有机玻璃盖73掀起，将待测微小物体搁置在样品台3的上表面，开启微型CT系统的各个电开关75，即可对物体进行透视成像并将其动态显示在微型液晶显示器79上。这些图像既可存储在存储芯片内供随后分析，也可通过电缆将其信号直接传输到普通计算机或笔记本电脑的大屏幕上加以处理和显示。可见，采用这种掌上成像装置，可以获得物体的空间结构，这属于一种新观念下的透视相机，扩大了传统照相机的内涵。

以上实施例中，所选用材料均可与实施例1相同。但系统尺寸由于选择微芯片后，得以更大限度的缩小，其中各部件相对尺寸可根据需要加以选择配合，比如其边长范围可在1nm到10cm之间，由此制成的整套微型CT的尺寸可在10cm×l0cm×10cm到2cm×2cm×2cm范围。这样，即实现了一个高度集成化的微型CT系统。与前面所述的比利时SkyScan公司发展的微型X光CT相比，本发明达到了真正的微型化，其体积与现有手机尺寸相当甚至更小。这在技术上大大拓展了以往的CT概念。

本发明提供的采用放射性同位素建立的微型CT系统具有很多优点，首先，射线源用量远远低于大型辐射成像设备的情况，因而使用十分安全；其最突出的优点还在于，整套系统的尺寸可以很小，因而突破了以往大型CT或微型CT的技术思路，并易于方便地推广应用到大量的检测领域中；也由于这些特点，使得本发明装置的成本很低，使用更灵活，适用面更广。

实施例3：本发明提供的以放射性同位素作为射线源的微型CT，也不限于以上给出的仅设置有单一辐射源和阵列探测器的情况，还可扩展为1至6对的相对应的辐射源和阵列探测器结构。图5给出的是采用三对辐射源1和阵列探测器7的微型CT系统示意图。其中，每对辐射源和阵列探测器用于对由该辐射源所发出的射线在传输路径上所穿透的物体的透视情况进行数字化成像。这样，综合三对辐射源和阵列探测器的透视结果，将其采集到计算机或微芯片内进行数据分析和图像重构，就可一次获得并在屏幕上显示出所观测物体的整体内部结构，从而获取其全部空间信息。

实施例4：本发明提供的以放射性同位素作为射线源的微型CT，还可将一对辐射源和阵列探测器制作在环形的滑轨上，从而通过控制其滑动，来实施对物体多个角度的整体成像，由此也可得到物体的整体结构。图6给出的是采用滑轨式辐射源和阵列探测器的微型CT系统示意图，根据需要调整辐射源(1)和阵列探测器(7)在滑轨(虚线环部分)上的位置，即对射线所穿透的物体内部结构进行成像，由此通过多次转动，也能获得物体的整体内部结构信息。

Claims (9)

1、一种以放射性同位素作为射线源的微型CT系统，包括：

依次集成放置在隔离室(13)中底座(8)上的带屏蔽开关的辐射源(1)、前准直器(2)、样品夹持装置或样品台(3)、后准直器(5)和阵列探测器(7)；以及

数据采集仪器(10)和计算机(11)；或者数据采集、处理和存储微芯片(71)和微型液晶显示器(79)；

所述的样品夹持装置或样品台(3)包括：样品夹或样品台，固定支持样品夹或样品台的转轴(31)，固定安装在底座(8)上的滑轨(4)，所述转轴(31)安装在滑轨(4)内，并在所述滑轨(4)内滑动；所述样品夹上设有中心孔(32)；

控制样品夹持装置或样品台(3)运动的由步进电机驱动的控制机构；

所述的数据采集仪(10)分别连接阵列探测器(7)及计算机(11)；所述的数据采集、处理和存储微芯片(71)分别连接阵列探测器(7)和微型液晶显示器(79)；

所述辐射源(1)包括放置在辐射源箱体中心处的Co-60、铱Ir-192，铥Tm-170或铯Cs-137，其初始质量从1纳克到1克范围内；

所述辐射源箱体为由钨或铅制成的箱体，其前端面设有供辐射线出射的射线出射小孔(12)；所述屏蔽开关为一由启动开关控制的钨或铅材质的活动金属片(67)，设置在辐射源射线出射的路径上；

所述前准直器(2)和后准直器(5)分别为由钨或铅制成的金属片，所述前准直器(2)上设有第一狭缝(21)，所述后准直器(5)上设有第二狭缝(6)；

所述的隔离室(13)为由钨或铅制成的壁厚为1cm到1mm的箱体。

2、按权利要求1所述的以放射性同位素作为射线源的微型CT系统，其特征在于，所述隔离室(13)的上表面上设置一透明的有机玻璃观察窗(14)。

3、按权利要求1所述的以放射性同位素作为射线源的微型CT系统，其特征在于，所述的隔离室(13)的整体尺寸为30cm×30cm×30cm到2cm×2cm×2cm。

4、按权利要求1所述的以放射性同位素作为射线源的微型CT系统，其特征在于，所述的射线出射小孔(12)的直径为1cm到0.1mm。

5、按权利要求1所述的以放射性同位素作为射线源的微型CT系统，其特征在于，所述的辐射源箱体的整体形状为正方体、圆柱体或球体；其整体尺寸在5cm×5cm×5cm到1cm×1cm×1cm范围，壁厚为2cm到0.1mm。

6、按权利要求1所述的以放射性同位素作为射线源的微型CT系统，其特征在于，所述的阵列探测器(8)为线阵闪烁晶体探测器、面阵平板探测器、影像增强器或数字X-射线冷却CCD相机。

7、按权利要求1所述的以放射性同位素作为射线源的微型CT系统，其特征在于，所述的辐射源(1)、阵列探测器(7)为1至6对。

8、按权利要求1所述的以放射性同位素作为射线源的微型CT系统，其特征在于，所述的辐射源(1)与前准直器(2)集成为一体，前准直器(2)设置在辐射源(1)出口；所述的后准直器(5)、阵列探测器(7)，以及数据采集、处理及存储微芯片(71)，微型液晶显示屏(79)集成为一体。

9、按权利要求1所述的以放射性同位素作为射线源的微型CT系统，其特征在于，所述的辐射源(1)和阵列探测器(7)制作在环形的滑轨上。

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