CN201488958U - 一种便携式x射线安检系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种便携式X射线安检系统，包括：X射线源、数字图像采集器，所述数字图像采集器包括图像传感器、增感屏、图像控制处理器用于接收所述X射线源发射的X射线穿过被测物形成的图像，所述X射线源包括纳秒脉冲高压发生器、由所述纳秒脉冲高压发生器驱动的冷阴极闪光X射线管、以及为所述纳秒脉冲高压发生器提供电力的可控高频高压电源。该系统中的脉冲高压发生器采用新材料新技术提高了螺旋传输线的性能，冷阴极闪光X射线管采用新材料新工艺射线剂量当量增强，可控高频高压电源新技后效率提高，图像控制处理器功能完备。

Description

一种便携式X射线安检系统

技术领域

本实用新型涉及安检领域，尤其涉及一种便携式X射线安检系统。

背景技术

X射线检查仪是一种检查封闭体内存物的仪器，也可以用来对材料探伤，这种检查仪采用了冷阴极闪光X射线管，该管在高压快脉冲的作用下，阴极金属表面的势垒发生畸变，使阴极表面上产生很强的纯场发射电流而形成一层等离子体，该等离子体以极快的速度向阳极发射电子，致使钨金属阳极受高能高速电子轰击后发射X射线。

中国专利号ZL96212209.2的专利文献中公开了一种便携式脉冲X射线安检系统，该系统主要由螺旋传输线式小型纳秒脉冲高压发生器、冷阴极闪光X射线管、计数可控的高频高压电源、成像底片和处理器组成。

其中，该X射线管包括由外玻管和内玻管组成一体的玻璃壳体，法兰盘、屏蔽筒、阳极和阴极，其中阴极采用碳毡圆环片，并且阳极设置在外玻管的中心，顶部为圆锥体，阳极的底部为一个可伐合金制作的套帽，在套帽的外部伸出阳极接电极。但上述X射线管的阴极所用材料碳毡材料不仅成本高，而且疏松脆弱，不能机械加工，加工后的零件尺寸误差大，影响X射线管的X射线输出剂量当量。

该脉冲高压发生器总的由直流高压电源、螺旋形传输线和轨道开关组件组成。其中在螺旋形传输线内侧和外侧分别设置磁屏蔽，并且该磁屏蔽采用多块磁片粘贴而成。轨道开关的电极为钨铜合金圆柱电极。在螺旋传输线、轨道开关和负载管室构成的整体的内部空间灌注绝缘用油介质。在部件连接处及前盖板外平面均浇注环氧树脂。但是上述脉冲高压发生器中采用多块磁片粘结成一体作为磁屏蔽的屏蔽效果并不理想，进而影响螺旋传输线的性能。

该计数可控的高频高压电源由低压电源电路、高频高压DC-DC变换器和计数控制电路组成，由24节镍镉电池组通过低压电源的稳压电路来驱动高频高压DC-DC变换器的脉宽调制器。但是24节镍镉电池组电压较高，体积较大，重量较重，而且镍镉电池充电时有记忆效应，不易维护。另外通过专门的稳压电路驱动脉宽调制器导致电路的复杂程度增加。

而以照相方式进行图像采集，即X光穿透被测物并在胶片上感光，这种方式速度慢，使用成本高，易受环境影响，图像不易保存和处理。而通常用于图像采集的单片机(例如51系列单片机)性能相对较低，不能很好地满足复杂的控制和处理的需求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种便携式X射线安检系统，该系统中脉冲高压发生器的磁屏蔽效果较好，提高了螺旋传输线的性能，X射线管的阴极成本较低，并且利于加工、输出剂量当量大，高频高压电源体积和重量较小、效率高，图像控制处理器能够完成复杂的图像处理功能并且成本较低。

为实现上述目的，本实用新型提供一种便携式X射线安检系统，包括：X射线源和数字图像采集器，所述的数字图像采集器用于接收所述X射线源发射的X射线穿过被测物形成的图像，其特征在于，所述X射线源包括纳秒脉冲高压发生器、由所述纳秒脉冲高压发生器驱动的冷阴极闪光X射线管、以及为所述纳秒脉冲高压发生器提供电力的可控高频高压电源；所述的数字图像采集器包括图像传感器、增感屏、以及图像控制处理器；

所述纳秒脉冲高压发生器包括负载管子室，以及套在所述负载管子室后侧外部的外包封组件，所述外包封组件由内向外依次包括环氧内绝缘筒，外磁屏蔽套管，在所述环氧内绝缘筒的前后端分别设有前盖板和后盖板，所述前盖板设有用于穿过所述负载管子室的中心通孔；

在所述负载管子室的位于外包封组件内部的一段外壁从内向外依次设置内屏蔽铅套管、内磁屏蔽套管、螺旋式脉冲形成线包；在所述负载管子室内设置高压输出导杆组合件；

在所述内绝缘筒和外磁屏蔽套管的上部设置一开口，在所述开口处设置一轨道开关和充电输入插座，所述充电输入插座的一端用于与直流高压充电电源连接，另一端用于通过充电馈线与所述轨道开关的第一轨道开关电极实现电连接，所述轨道开关的第二轨道开关电极接地；整个高压发生器内部灌注绝缘介质；

所述螺旋式脉冲形成线包为由外导电金属箔、内导电金属箔以及与所述外导电金属箔和内导电金属箔相间重叠设置的两个绝缘膜绕成圆筒形结构；在外端，所述外导电金属箔接地，所述内导电金属箔与所述轨道开关的第一轨道开关电极实现电连接；在内端，所述外导电金属箔与所述高压输出导杆组合件的后端实现电连接，所述内导电金属箔悬空；

所述内磁屏蔽套管和外磁屏蔽套管均采用整块高导磁率、高频铁氧体橡胶磁板弯成圆筒粘接而成；

所述冷阴极闪光X射线管包括：由外玻管和内玻管所组成一体的折返型玻璃壳体，所述玻璃壳体的顶端设置一法兰盘，在所述法兰盘内周面固定一窗筒，所述窗筒内具有一个阶梯型孔，在上阶梯孔处设置一封闭的输出窗，在下阶梯孔处设置环形阴极，在所述玻璃壳体内部的中心设置阳极，其特征在于，所述阳极包括：设置在前端的阳极头和位于后端与所述阳极头固定连接的阳极引线，其中，所述阳极头的顶部设置在所述环形阴极的环孔中心处，在所述内玻管的顶端封接一个可伐圈，所述可伐圈中部沿着上下两个方向分别伸出上部引线和下部引线，所述阳极引线的底端固定连接在所述可伐圈的上部引线中，所述阴极为硬质碳纤维复合材料制成的阴极；

所述可控高频高压电源包括高频高压DC-DC变换器和脉冲取样整形电路，所述高频高压DC-DC变换器由12节镍氢电池组供电，所述高频高压DC-DC变换器与12节镍氢电池组之间设置用于控制高频高压DC-DC变换器开启和停止工作的继电器，所述高频高压DC-DC变换器的直流高压输出端与X射线安检系统中的脉冲高压发生器的电压输入端相连，所述脉冲取样整形电路用于进行分压取样，形成正脉冲信号，并将所述正脉冲信号输出到X射线安检系统中的图像控制处理器中，以便使得所述图像控制处理器检测到接收的正脉冲数达到阈值时，控制所述继电器断开，从而停止所述高频高压DC-DC变换器的工作；

所述数字化图像控制处理装置包括：ARM微处理器，复杂可编程逻辑器件，存储单元，其中，所述复杂可编程逻辑器件用于控制图像传感器的输出信号，将图像传感器采集的图像数据存储在复杂可编程逻辑器件中的存储子单元中，所述ARM微处理器用于将所述复杂可编程逻辑器件中的存储子单元中的每帧图像数据读取出来并存储在所述存储单元中，并对所述存储单元中的每帧图像数据进行降噪和修正处理。

本实用新型提供的便携式X射线安检系统中的脉冲高压发生器的磁屏蔽效果较好，提高了螺旋传输线的性能，X射线管的阴极成本较低，并且利于加工，高频高压电源体积和重量较小，图像控制处理器能够完成复杂的图像处理功能并且成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的便携式X射线安检系统的总体结构示意图；

图2是本实用新型实施例中纳秒脉冲高压发生器的剖视图；

图3是图2的A-A方向剖视图；

图4是本实用新型实施例中冷阴极闪光X射线管的剖视图；

图5是图4中冷阴极闪光X射线管的顶部局部示意图；

图6是图4中冷阴极闪光X射线管的可伐圈局部示意图；

图7是本实用新型实施例中可控高频高压电源的示意图；

图8是本实用新型实施例中可控高频高压电源的一种具体电路实现方式示意图；

图9是本实用新型实施例中的图像控制处理器的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1示出了本实用新型实施例提供的便携式X射线安检系统的总体结构示意图，该系统总体包括X射线源100、用于接收由X射线源100发射的X射线穿过被测物在增感屏上形成的图像的图像传感器200以及图像控制处理器300，该图像控制处理器300接收图像传感器200获得的图像数据进行降噪和修正处理，另外，可选的，还可以设置网络控制器400，通过网络控制器400可以将图像控制处理器300处理后的图像数据通过无线或有线网络输出到上位机500中，上位机500在实际中可以是笔记本电脑。其中，图像传感器200、增感屏以及图像控制处理器300组成数字图像采集器。

其中，X射线源100又具体包括：纳秒脉冲高压发生器1001、由该纳秒脉冲高压发生器1001驱动的冷阴极闪光X射线管1002、以及为纳秒脉冲高压发生器1001提供电力的可控高频高压电源1003。

下面详细说明本实施例提供的便携式X射线安检系统中的各个组成部分的详细结构。

图2示出了纳秒脉冲高压发生器1001的剖视图，图3为图2的A-A方向剖视图，该脉冲高压发生器包括一个负载管子室5，以及套在负载管子室5后侧外部的外包封组件，该负载管子室5可以是尼龙1010(增强型)管子室，该外包封组件由内向外依次包括环氧内绝缘筒29和外磁屏蔽套管28。其中，外磁屏蔽套管28采用整块高磁导率、高频铁氧体相交磁板弯成圆筒粘接而成。

在环氧内绝缘筒的前端和后端分别设有前盖板36和后盖板24，其中，前盖板36的中心设置一个用于穿过负载管子室5的中心通孔，本实施例中优选地，在负载管子室5位于外包封组件内部、并且紧靠前盖板36的位置具有一个凸台，该凸台用于增强绝缘作用。后盖板24为一个中心设有通气孔的金属板，它通过后盖密封法兰21、绝缘衬环20、环氧内绝缘筒29相密封，在后盖密封法兰21上设有耐油缓冲密封帽25，该缓冲密封帽25在环境温度改变时，对绝缘油的热胀冷缩起到缓冲作用，以确保油的密封。另外，在前盖板36上设有补充油的注油孔7，在注油孔7中设置密封螺钉6。绝缘衬环20用于固定后盖密封法兰21。为了加强前盖板36与负载管子室5粘接时的密封作用，还设置密封圈37。为固定前盖板36，在前盖板36后端再设置一绝缘衬环35。

在负载管子室5位于外包封组件内部的一段外壁上从内向外依次设置内屏蔽铅套管34、内磁屏蔽套管26、螺旋式脉冲形成线包27。当负载是X射线管时，该内屏蔽铅套管34用于屏蔽X射线。螺旋式脉冲形成线包27是由外导电金属箔和内导电金属箔以及与该外导电金属箔和内导电金属箔相间重叠设置的两个绝缘膜绕成圆筒形结构。其中，外导电金属箔和内导电金属箔均可以是两层厚15μm、宽80mm的铝箔，绝缘膜可以由6层厚15μm、宽120mm的聚丙烯薄膜组成。

在本实施例中，内磁屏蔽套管26和外磁屏蔽套管28均采用整块高导磁率、高频铁氧体橡胶磁板弯成圆筒粘接而成。针对原有的螺旋式脉冲形成线的磁屏蔽采用多块磁片粘接造成的缺点，本实施例中可以提高磁屏蔽效果和脉冲形成线的性能。

在环氧内绝缘筒29和外磁屏蔽套管28的上部设置一开口，在该开口处设置一轨道开关和充电输入插座，充电输入插座的一端与直流高压充电电源连接，另一端通过充电馈线与轨道开关的第一轨道开关电极131连接，第二轨道开关电极132接地。整个高压发生器内部灌注绝缘介质。该绝缘介质优选采用二芳基乙烷绝缘介质。传统的作为绝缘介质的硅油对兼有脉冲形成线包芯柱作用的内屏蔽铅套管具有腐蚀作用，而二芳基乙烷不会产生腐蚀现象；另外，二芳基乙烷的击穿电压比硅油高得多，可明显提高电绝缘性能。轨道开关电极(包括第一轨道开关电极131和第二轨道开关电极132)优选采用钼棒。钼棒与传统的利用钨铜合金制作的电极相比，在保持性能的情况下成本相对低廉，并且更容易加工成形。

上述轨道开关包括：在环氧内绝缘筒和外磁屏蔽套管的上部开口处的开关底板17，在开关底板17上用密封胶粘接有开关绝缘子16，在开关绝缘子16上方罩设一个开关盖，在开关绝缘子16的内孔上用密封胶粘接有电极撑座14，在电极撑座14上端焊接有表面经过电镀的第一轨道开关电极131，与该第一轨道开关电极131相对的方向在开关盖12的内侧焊有第二轨道开关电极132。通过所述开关盖12边沿的多个螺钉孔与开关底板连接，使整个轨道开关形成一个封闭空间。在本实施例中上述螺丝孔设置为14个。轨道开关的开关盖与接地线相连接。电极撑座必须良导电，本实施例优选采用紫铜加工。为了垫开关底板17的一端，使内绝缘筒开口处与外磁屏蔽套管处于同一水平高度，还设置一绝缘衬垫19。

上述充电输入插座包括：用密封胶固定在开关底板17上的充电绝缘帽11、设置在充电绝缘帽11中的第一充电导杆9和第二充电导杆10。第一充电导杆9的一端与直流高压电源连接，另一端与第二充电导杆10的一端相接触，第二充电导杆10的另一端与充电馈线的一端连接，该充电馈线的另一端连接设置在轨道开关的电极撑座14的底部的紫铜连接压条15上。

在负载管子室5内部的后端设置高压输出导杆组合件。该高压输出导杆组合件用于输出脉冲高压。具体包括：黄铜高压输出导杆30，在黄铜高压输出导杆30前端设置高压连接帽31，该高压连接帽31的前端具有一个中心孔，而后端具有一个凸台的高压触头33从高压连接帽31的内部穿过中心孔，并可以相对移动，在高压连接帽31内部，高压触头33的后端与黄铜高压输出导杆30之间设置用于支撑的弹簧32，在黄铜高压输出导杆30的后部设置环形密封圈22和螺纹，可与负载管子室5实现连接并密封。在黄铜高压输出导杆后部端面上设置一螺钉孔。

螺旋式脉冲形成线包与轨道开关和高压输出导杆组合件的连接关系是：在螺旋式脉冲形成线包的外端，外导电金属箔接地，内导电金属箔与轨道开关的第一轨道开关电极131实现电连接；在螺旋式脉冲形成线包的内端，外导电金属箔与设置在高压输出导杆组合件的后端实现电连接，内导电金属箔悬空。

其中，在外端内导电金属箔与轨道开关的第一轨道开关电极131实现电连接可以具体实现为：外导电金属箔通过镀锡铜箔与开关底板17焊接，该开关底板17在当纳秒脉冲高压发生器工作时处于地电位，所有需要接地的部件都应与其连接。在外端的内导电金属箔与轨道开关的第一轨道开关电极131实现电连接具体可以实现为：外端的内导电金属箔通过镀锡铜箔与连接有第一轨道开关电极131的电极撑座14底部通过紫铜连接压条15用螺钉实现电连接。由于轨道开关的电极撑座为良导电，使外端的内导电金属箔与第一轨道开关电极131之间实现电连接。

在螺旋式脉冲形成线包的内端，外导电金属箔与高压输出导杆组合件的后端实现电连接具体实现为：外导电金属箔通过镀锡铜箔条焊接接到内屏蔽铅套管34上，并通过焊接到内屏蔽铅套管34边沿上的导电片用螺钉23与黄铜高压输出导杆30后部端面上的螺钉孔实现连接。

负载管子室5的前端从后到前依次设置黄铜管子室口4、负载压紧螺环3和窗口部件1。其中，尼龙管的前端通过螺纹与黄铜管子室口4连接，外套一屏蔽铅筒38，并与黄铜管子室口4一起接地。在窗口部件1的内侧设置一X射线输出窗口2。

本实施例纳秒脉冲高压发生器中采用的密封胶和外包封胶分别优选为性能优良、成本低廉的新型密封胶E2019和GF-5。

为了确保本实施例中的纳秒脉冲高压发生器工作时的安全，整个外部零部件都处于地电位，所有外露金属零件都连接在一起，接地。

图4示出了冷阴极闪光X射线管1002的剖视图，图5是图4中冷阴极闪光X射线管1002的顶部局部示意图，图6是图4中冷阴极闪光X射线管1002的可伐圈局部示意图。请同时参见图4和图5，该冷阴极X射线管包括由外玻管100211和内玻管100210组成一体的折返型玻璃壳体100212，一法兰盘10021与玻璃壳体100212的顶端相接，在法兰盘10021内周面固定连接一窗筒10022，该窗筒10022内具有一个阶梯型孔，上阶梯孔处设置一个封闭的输出窗10023。该输出窗10023优选为钛膜，厚度可以是0.1mm。该输出窗10023的作用在于：一方面，该输出窗10023的厚度很薄，X射线可以很容易从X射线管内穿出到管外大气中；另一方面，该输出窗10023可以利用银铜焊料密封焊接在窗筒10022内，将X射线管内的真空环境与管外大气隔离，保证管内的真空环境。在窗筒10022内的下阶梯孔中设置环形阴极10024。在阴极10024的上下两侧设置用于保护并支撑阴极10024的两个金属片10025。

在本实施例中，环形阴极10024为硬质碳纤维复合材料制成，现有技术中的阴极材料采用碳毡材料，发明人在实现现有技术方案过程中，发现碳毡质地疏松，导电性能不够优良，相对电阻值较大，另外碳毡材料无法实现机械加工，只能手工操作加工，利用碳毡材料加工的零件尺寸误差较大；为了避免碳毡材料中的纤维折断，零件装配时不能挤压过紧，这往往又会造成零件松动。本实施例中阴极10024采用硬质碳纤维复合材料，这样制作的阴极质地坚硬，导电性能优良，并且易于加工，零件误差范围得到控制，从而使得不同的X射线管之间的X射线输出剂量基本相同，另外，由于阴极10024质地坚硬，所以在装配时可以压紧避免松动，提高了装配的稳定性。

在玻璃壳体100212内部的中心设置阳极，该阳极包括：设置在前端的阳极头10027和位于后端与阳极头10027固定连接的阳极引线10028。阳极头10027的顶端设置在环形阴极10024的环孔中心处。阳极头10027的顶端优选采用锥体形状，锥度优选为10度，这样相对于现有技术中锥度为20度的阳极头，本实施例中的阳极头10027的顶端更尖，产生的X射线束焦点更小，X射线成像的分辨率更高，图像更加清晰。该阳极头10027的材料可以是钨。

在内玻管100210的顶部封接一个可伐圈10029。

现有技术中，在可伐圈中部具有一个上下贯通的孔，阳极引线穿过该孔，从玻璃壳体内部穿出到壳体外，该穿出的部分用于与外部高压驱动脉冲信号源相连。为了保证玻璃壳体的内部密封，需要将阳极引线与可伐圈中心的孔的结合部进行密封焊接，但对这样的结构进行密封焊接的难度很大。本实施例中，在可伐圈的中部沿着上下两个方向各伸出一个引线，其中上部引线100291位于玻璃壳体100212内部，下部引线100292位于玻璃壳体100212外部，在实际中，上述两个引线结构可以利用车床在可伐圈中部两个方向加工出来。

请同时参见图4和图6，阳极引线10028的底端固定连接可伐圈10029的上部引线100291中，具体的实现方案可以是：阳极引线10028的底部具有一螺杆，可伐圈10029的上部引线100291与阳极引线10028底部对应的方向具有与阳极引线10028的螺杆相配合的螺孔，阳极引线10028底部的螺杆固定连接在上部引线100291的螺孔中，夹紧，并点焊固定。由于本实施例中的阳极引线10028并未贯穿可伐圈10029，并未破坏玻璃壳体100212的内部密封，因此将阳极引线10028的底端固定在可伐圈10029中的制作工艺较为简单，大大降低了装配难度。在实际应用中，可伐圈10029的下部引线100292用于与外部高压驱动脉冲信号源相连，这样通过下部引线100292和上部引线100291，可以将外部高压脉冲驱动信号输送到X射线管内部的阳极引线10028上，并进一步导入到阳极头10027上。

另外，为了保持X射线管中的阴极10024与阳极头10027之间的电场均匀，优选地，在窗筒10022的下阶梯孔中设置用于屏蔽阴极10024和阳极头10027之间的电场的屏蔽筒10026，这样可以保证阴极10024和阳极头10027之间的电压较高，以达到阴极发射电子的目的。该屏蔽筒10026可以将环形阴极10024压紧在窗筒10022的下阶梯孔中。

图7示出了可控高频高压电源的示意图，请参见图7，该可控高频高压电源1003包括高频高压DC-DC变换器10031、脉冲取样整形电路10032和继电器10033。其中高频高压DC-DC变换器10031由12节镍氢电池组(图7中未示)供电，在高频高压DC-DC变换器10031与12节镍氢电池组之间设置用于控制高频高压DC-DC变换器10031开启或停止工作的继电器10033。

高频高压DC-DC变换器10031的直流高压输出端与X射线安检系统中的纳秒脉冲高压发生器1001相连，用于向纳秒脉冲高压发生器1001充电，使得纳秒脉冲高压发生器1001中产生纳秒级高压脉冲，该高压脉冲最终加在冷阴极闪光X射线管1002上，使冷阴极闪光X射线管1002产生一个纳秒级的X射线脉冲。

脉冲取样整形电路10032用于分压取样，形成正脉冲信号，并将该正脉冲信号输出到X射线安检系统中的图像控制处理器300中，当图像控制处理器300接收到的正脉冲数达到预先设定的阈值时，由图像控制处理器300发出信号，使继电器10033断开，进而高频高压DC-DC变换器停止工作，从而达到控制X射线脉冲闪光的次数。

与现有技术相比，本实施例中的可控高频高压电源中的电池组的电压较低，并且减去了低压电路和部分技术控制电路，整个装置的体积减小了很多，便于维护和携带。

下面以一个具体的电路实现方式为例说明本实施例中的可控高频高压电源。如图8所示，高频高压DC-DC变换器由12节SC型镍氢电池供电，并且通过接头J1与图像控制处理器连接。当J1的4管脚送入12V电压时，继电器G1导通，电池组通过高频高压变换器中的DC-DC变换器的脉宽调制器SG3525驱动两只MOSFET管Q1和Q2交替导通。由铁氧体磁芯的高频变压器T1产生的交变高压经过由C13、D11、C14、D12、C15、D13、D14组成的倍压电路产生约10KV的直流负高压，输出到小型纳秒脉冲高压发生器上。其中，纳秒脉冲高压发生器的输入端相当于一个0.3-0.4微法的高压电容和一平行轨道开关，该轨道开关的一条电极接负高压，另一条电极接地，当负高压给电容器充电接近10KV时，开关两电极之间产生放电，接着再发生电容充电、开关放电，如此反复。每次放电过程都会在脉冲高压发生器中产生一个纳秒级的高压脉冲并使闪光X射线管产生一个纳秒级的X射线脉冲。

在纳秒脉冲高压发生器充放电的同时，高压放电过程通过电阻R20、R21、R22、R10以及电感L2和电阻R11进行分压取样，又通过由电容C6、C8、电阻R18、二极管D2、D3和晶体管TR1、TR2、电阻R12、R13、R14、R15和电容C7组成的脉冲形成电路输出一个负的窄脉冲到IC2时基电路555的管脚2上。该时基电路555也由图像控制处理器通过J1的1管脚提供12V电压供电。由时基电路555、电阻R16、R17以及电容C9和C11、二极管D4形成单稳电路。当时基电路555的2管脚输入一个负的窄脉冲时，时基电路555的3管脚就输出一个约10ms的正脉冲，此正脉冲通过电阻R19和电容C10滤波后，通过接头J1的3管脚输出到图像控制处理器。上述脉冲形成电路和单稳电路构成了脉冲取样整形电路。

当图像控制处理器接收到的正脉冲数达到预定的数量阈值时，由图像控制处理器发出信号，取消接头J1的4管脚送入的12V电压，从而使继电器G1断开，高频高压DC-DC变换器停止工作，从而用来控制X射线脉冲闪光的次数。

图9为本实用新型实施例中的图像控制处理器300的示意图，如图9所示，本实用新型实施例中的图像控制处理器300包括ARM微处理器3001、复杂可编程逻辑器件3002和存储单元3003。其中复杂可编程逻辑器件(CPLD，Complex Programmable Logic Device)3002用于控制图像传感器200的输出信号，将图像传感器200采集的图像数据存储在复杂可编程逻辑器件3002中的存储子单元30021中，该存储子单元30021可以是SRAM(静态随机存储器)。复杂可编程逻辑器件在速度和并行运算上具有很大的优势，适合图像处理的实时性要求，在本实施例中优选地采用XILINX公司的XC95216型号的复杂可编程逻辑器件，它具有丰富的可编程I/O管脚、使用灵活的特点，不但可以实现常规的逻辑器件功能，还可以实现复杂的时序逻辑功能。图像传感器200与复杂可编程逻辑器件3002之间的数据通信可以通过SCSI接口完成。

ARM(Advanced RISC Machines)体系结构是32位嵌入式RISC微处理器结构，该ARM微处理器拥有丰富的指令集且编程灵活。在本实施例中，ARM微处理器3001用于复杂可编程逻辑器件3002中的存储子单元30021中的每帧图像数据读取出来，并存储到存储单元3003中。该存储单元3003可以是SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步动态随机存储器)。另外，ARM微处理器3001还用于将存储在存储单元3003中的每帧图像数据进行降噪和修正处理。其中降噪和修正处理可以包括：伪彩色处理、反色、上下反转、左右反转、平滑过滤、图象锐化、灰度拉伸、轮廓提取或图像校正等等。这样可以保证最终输出显示图像的视觉效果清晰、稳定。在本实施例中，ARM微处理器的型号优选为三星公司的S3C44B0X 16/32位RISC处理器。

另外，为了能够实现图像数据的网络传输，当整个安检系统还包括网络控制器400和上位机500时，网络控制器400将ARM微处理器3001处理后的图像数据通过网络接口输出到上位机500上，该上位机500用于接收ARM微处理器3001处理后的图像数据并进行显示。在实际应用中，网络控制器400可以是以太网控制器，此时网络接口可以采用标准的RJ45接口。以太网控制器可以是全双工即插即用方式的以太网控制器。同时还可以增加用于输出图像信号的无线网络模块。

为了进一步减轻ARM微处理器3001的工作，提高整个图像控制处理器的执行效率，本实施例中的图像控制处理器300进一步优选地还设置一单片机3006，该单片机3006与其他外围电路构成一个子系统，专门用来监视电源电压，对电源开关、输出脉冲宽度调整、返回脉冲计数和电源电压报警等功能进行控制。

需要说明的是，在实际中，ARM微处理器3001的执行动作可以预先以程序代码的方式存储在Flash存储器3007中。

下面详细说明本实用新型实施例提供的图像控制处理器的工作过程：

首先，图像传感器200通过镜头采集图像数据，将模拟信号转换成数字信号，通过SCSI接口与复杂可编程逻辑器件3002进行通信，复杂可编程逻辑器件3002将图像传感器200采集的图像数据存储在存储子单元30021中，当图像数据写满复杂可编程逻辑器件3002中的存储子单元30021时，向ARM微处理器3001发送一个中断信号，之后ARM微处理器3001读取复杂可编程逻辑器件3002中的存储子单元30021中的图像数据，并存储在存储单元3003中，然后ARM微处理器3001对图像进行进一步地降噪和修正处理，将处理后的图像数据通过网络控制器输出到上位机上。

本实用新型实施例中的图像控制处理器结构清晰，各部分职能明确，有效地提高了执行效率。并且所采用的元器件应用广泛，价格低廉，在充分满足使用要求的基础上有效地降低了成本。

另外，本实施例中优选的方式中可以通过网络将图像数据以有线和无线两种方式输出，从而可以使用多种复杂的使用环境。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种便携式X射线安检系统，包括：X射线源和数字图像采集器，所述的数字图像采集器用于接收所述X射线源发射的X射线穿过被测物形成的图像，其特征在于，所述X射线源包括纳秒脉冲高压发生器、由所述纳秒脉冲高压发生器驱动的冷阴极闪光X射线管、以及为所述纳秒脉冲高压发生器提供电力的可控高频高压电源；所述的数字图像采集器包括图像传感器、增感屏、以及图像控制处理器；

所述纳秒脉冲高压发生器包括负载管子室，以及套在所述负载管子室后侧外部的外包封组件，所述外包封组件由内向外依次包括环氧内绝缘筒，外磁屏蔽套管，在所述环氧内绝缘筒的前后端分别设有前盖板和后盖板，所述前盖板设有用于穿过所述负载管子室的中心通孔；

在所述负载管子室的位于外包封组件内部的一段外壁从内向外依次设置内屏蔽铅套管、内磁屏蔽套管、螺旋式脉冲形成线包；在所述负载管子室内设置高压输出导杆组合件；

在所述内绝缘筒和外磁屏蔽套管的上部设置一开口，在所述开口处设置一轨道开关和充电输入插座，所述充电输入插座的一端用于与直流高压充电电源连接，另一端用于通过充电馈线与所述轨道开关的第一轨道开关电极实现电连接，所述轨道开关的第二轨道开关电极接地；整个高压发生器内部灌注绝缘介质；

所述螺旋式脉冲形成线包为由外导电金属箔、内导电金属箔以及与所述外导电金属箔和内导电金属箔相间重叠设置的两个绝缘膜绕成圆筒形结构；在外端，所述外导电金属箔接地，所述内导电金属箔与所述轨道开关的第一轨道开关电极实现电连接；在内端，所述外导电金属箔与所述高压输出导杆组合件的后端实现电连接，所述内导电金属箔悬空；

所述内磁屏蔽套管和外磁屏蔽套管均采用整块高导磁率、高频铁氧体橡胶磁板弯成圆筒粘接而成；

所述冷阴极闪光X射线管包括：由外玻管和内玻管所组成一体的折返型玻璃壳体，所述玻璃壳体的顶端设置一法兰盘，在所述法兰盘内周面固定一窗筒，所述窗筒内具有一个阶梯型孔，在上阶梯孔处设置一封闭的输出窗，在下阶梯孔处设置环形阴极，在所述玻璃壳体内部的中心设置阳极，所述阳极包括：设置在前端的阳极头和位于后端与所述阳极头固定连接的阳极引线，其中，所述阳极头的顶部设置在所述环形阴极的环孔中心处，在所述内玻管的顶端封接一个可伐圈，所述可伐圈中部沿着上下两个方向分别伸出上部引线和下部引线，所述阳极引线的底端固定连接在所述可伐圈的上部引线中，所述阴极为硬质碳纤维复合材料制成的阴极；

所述可控高频高压电源包括高频高压DC-DC变换器和脉冲取样整形电路，所述高频高压DC-DC变换器由12节镍氢电池组供电，所述高频高压DC-DC变换器与12节镍氢电池组之间设置用于控制高频高压DC-DC变换器开启和停止工作的继电器，所述高频高压DC-DC变换器的直流高压输出端与X射线安检系统中的脉冲高压发生器的电压输入端相连，所述脉冲取样整形电路用于进行分压取样，形成正脉冲信号，并将所述正脉冲信号输出到X射线检安检系统中的图像控制处理器中，以便使得所述图像控制处理器检测到接收的正脉冲数达到阈值时，控制所述继电器断开，从而停止所述高频高压DC-DC变换器的工作；

所述数字化图像控制处理装置包括：ARM微处理器，复杂可编程逻辑器件，存储单元，其中，所述复杂可编程逻辑器件用于控制图像传感器的输出信号，将图像传感器采集的图像数据存储在复杂可编程逻辑器件中的存储子单元中，所述ARM微处理器用于将所述复杂可编程逻辑器件中的存储子单元中的每帧图像数据读取出来并存储在所述存储单元中，并对所述存储单元中的每帧图像数据进行降噪和修正处理。

2.根据权利要求1所述的便携式X射线安检系统，其特征在于，所述纳秒脉冲高压发生器中的轨道开关的电极为钼棒。

3.根据权利要求1所述的便携式X射线安检系统，其特征在于，在所述纳秒脉冲高压发生器内部灌注的绝缘介质为二芳基乙烷。

4.根据权利要求1所述的便携式X射线安检系统，其特征在于，所述X射线管阳极头的前端为锥体，并且锥度为10度。

5.根据权利要求1所述的便携式X射线安检系统，其特征在于，所述可控高频高压电源中的高频高压DC-DC变换器包括用于产生交变高压的交变高压产生电路和用于将所述交变高压进行倍压整流形成直流高压的倍压电路。

6.根据权利要求1所述的便携式X射线安检系统，其特征在于，所述数字化图像控制处理装置还包括单片机，所述单片机用于监控电源电压、控制电源开关。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的便携式X射线安检系统，其特征在于，还包括：网络控制器和上位机，所述网络控制器用于将所述ARM微处理器处理后的图像数据通过网络接口输出到上位机上，所述上位机用于接收所述ARM微处理器处理后的图像数据并进行显示。

8.根据权利要求7所述的便携式X射线安检系统，其特征在于，所述网络控制器为以太网控制器，所述网络接口为RJ45接口。

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