CN203773068U - 一种飞点形成装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种飞点形成装置，包括屏蔽体和辐射源，屏蔽体侧壁上具有成对设置的狭长螺旋槽，屏蔽体的侧壁上具有至少两对螺旋槽，每对螺旋槽包括一个入射槽和一个出射槽；所有入射槽位于辐射源扇形射线束的覆盖范围内，屏蔽体的任一横切面至多经过两个入射槽；每个入射槽相对于屏蔽体的横切面具有倾斜角，相邻两个入射槽之间具有预定距离；各出射槽的位置对应于与其成对设置的入射槽的位置。本实用新型通过合理设置螺旋槽的数量和位置，使各螺旋槽之间留有一定距离，提高了屏蔽体的抗拉性能，可确保设备使用可靠性和安全性。

Description

一种飞点形成装置

技术领域

本实用新型涉及辐射成像技术领域，具体涉及一种飞点形成装置。

背景技术

目前采用一种基于可旋转屏蔽机构的飞点扫描设备进行安检，可旋转屏蔽机构为圆柱体，侧壁上开有供射线入射和出射的螺旋线缝隙，在圆柱体旋转过程中，射线经狭缝准直器照射圆柱体，辐射的粒子通过螺旋线缝隙出射，形成飞点，飞点高速运动形成扫描线，对移动的被测物体实施扫描。这种飞点扫描设备可用于无损检测、安检等场合。

图1示出了这类飞点扫描设备的使用场景，辐射源1与圆柱体5之间放置有狭缝准直器3，圆柱体5水平放置，右侧为沿箭头11方向移动的被测物8。圆柱体5侧壁上具有一对螺旋线缝隙6’和6”，辐射源1发出射线，经由狭缝准直器3上的直线缝隙2被限制为扇形射线束4，照射到圆柱体5上。当圆柱体5绕中心轴旋转时（旋转方向为箭头12所示），扇形射线束4的射线由缝隙6’入射，再穿过缝隙6”出射（显然，缝隙6’和6”两者的位置相对应），形成笔形射线束10。圆柱体5持续旋转，则经缝隙6”出射的飞点在箭头13的水平面内形成无数条笔形射线束，被测物8在扫描范围内沿箭头11方向移动，完成飞点扫描。

经过大量研究分析发现，上述飞点扫描设备的飞点形成环节存在一定弊端：缝隙6’和6”为螺旋线形状，在整个长度方向几乎把圆柱体分开，抗拉性能较差，在长时间执行扫描任务、圆柱体5持续高速旋转的情况下，因受到离心力F=mωr²的作用，圆柱体5非常容易发生变形，导致飞点不能按照设计的轨迹运动，使得扫描图像不完整，检测结果可靠性低，并且在极端情况下还有可能发生圆柱体开裂的情况，存在安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种飞点形成装置，通过合理布置屏蔽体上螺旋槽的数量和位置，提高屏蔽体抗拉性能，确保扫描检测结果准确可靠，设备使用安全。

本实用新型提供一种飞点形成装置，包括屏蔽体和辐射源，其中屏蔽体为中空圆柱体，屏蔽体侧壁上具有成对设置的狭长螺旋槽，辐射源位于屏蔽体外侧，其特征在于，屏蔽体的侧壁上具有N对螺旋槽，且N≥2每对螺旋槽包括一个入射槽和一个出射槽；其中，以屏蔽体的单个横切面为界，M对螺旋槽位于所述单个横切面一侧，N-M对螺旋槽位于所述单个横切面另一侧，其中屏蔽体的横切面平行于屏蔽体的底面，M＜M；所有入射槽位于辐射源扇形射线束的覆盖范围内，屏蔽体的任一横切面至多经过两个入射槽；每个入射槽相对于屏蔽体的横切面具有倾斜角，相邻两个入射槽之间具有预定距离；各出射槽的位置对应于与其成对设置的入射槽的位置。

优选地，其中位于所述单个横切面上方且与所述单个横切面相隔最远的入射点所在的入射槽为第一入射槽，辐射源到屏蔽体侧壁的垂线长度为L，扇形射线束中最大上张角的射线与所述垂线的夹角为则第一入射槽的始端到所述单个横切面的距离为

优选地，其中位于所述单个横切面下方且与所述单个横切面相隔最远的入射点所在的入射槽为第N入射槽槽，辐射源到屏蔽体侧壁的垂线长度为L，扇形射线束中最大下张角的射线与所述垂线的夹角为则第N入射槽槽的末端到所述单个横切面的距离为

优选地，其中屏蔽体侧壁具有预定厚度，成对设置的入射槽和出射槽在侧壁中的切口方向相同。

优选地，其中，在所有入射槽槽中，第x-1个入射槽槽、第x个入射槽槽和第x+1个入射槽槽依次相邻，第x-1个入射槽槽的末端与第x个入射槽槽的始端相隔第一距离，第x个入射槽槽的末端和第x+1个入射槽槽的始端相隔第二距离，其中第一距离与第二距离不相等。

优选地，其中屏蔽体本体为吸收辐射源射线的材料，屏蔽体本体外部覆盖有保护层，所述保护层的材料包含以下种类中的一种或多种：碳纤维、玻璃纤维、金属。

优选地，其中屏蔽体与编码器相连接，编码器用于获取屏蔽体的位置信息和角速度信息。

优选地，其中屏蔽体与形变检测传感器相连接，形变检测传感器用于检测屏蔽体是否发生形变。

优选地，其中屏蔽体与拉线检测传感器相连接，拉线检测传感器用于当屏蔽体在高速旋转过程中发生意外时，切断屏蔽体的旋转动力。

本实用新型的有益效果：本实用新型合理布置屏蔽体上螺旋槽的数量和位置，在确保扫描图像完整的前提下，避免了螺旋槽过长容易变形的缺陷，提高了屏蔽体的抗拉性能，确保扫描检测结果准确可靠、设备使用安全。

附图说明

图1是一种现有飞点形成设备的使用场景示意图。

图2是本实用新型实施例的飞点形成装置使用状态图。

图3是图2实施例的飞点形成装置中屏蔽体的结构示意图。

图4-7是本实用新型实施例的屏蔽体及其侧壁展开示意图。

图8是本实用新型实施例屏蔽体的纵向剖面示意图。

图9是本实用新型实施例中一个飞点的出射过程侧视示意图。

具体实施方式

以下结合附图并举实施例，对本实用新型的技术方案进行详细描述。

图2为本实用新型实施例的飞点形成装置使用状态图。图3为图2实施例中屏蔽体100的结构示意图。其中，屏蔽体100为中空的圆柱体，图中为竖直放置，可绕中心轴I轴旋转。屏蔽体100的侧壁上有若干段狭长的螺旋槽（缝隙），例如螺旋槽对101包括入射槽hg和出射槽h’g’。在屏蔽体100外部，点P代表辐射源，可提供例如X射线，照射旋转的屏蔽体100。

使用时，辐射源P和屏蔽体100之间放置有狭缝准直器200，辐射源P发出X射线，经狭缝准直器200上的狭缝201约束为扇形射线束202，打到旋转的屏蔽体100上，射线经入射槽和出射槽穿过屏蔽体100形成飞点飞出，如图2中，射线经过入射槽ab的a端、出射槽a’b’的a’端后飞出一个飞点，形成笔形射线束203。

在扇形射线束202的覆盖范围内布置入射槽，可在对应的出射槽外连续飞出飞点，令被检测物300沿箭头方向移动即可进行扫描，配合辐射探测器400得到被检测物300的辐射扫描图像，为安检提供依据。

图4为本实用新型实施例的屏蔽体及其侧壁展开后的示意图，左侧为屏蔽体本体，右侧为侧壁展开图，侧壁展开后为具有一定厚度的矩形板。

关于屏蔽体100上的若干段螺旋槽，在图4实施例中，侧壁上具有两对螺旋槽，第一对螺旋槽为ha和h’a’，第二对螺旋槽为de和d’e’，其中ha和de是入射槽，h’a’和d’e’是出射槽。图4中经过辐射源P的水平虚线为屏蔽体的一个横切面W，第一对螺旋槽ha和h’a’在横切面W上方，第二对螺旋槽de和d’e’在横切面W下方，横切面W平行于屏蔽体的底面。

在本实用新型的一个实施例中，横切面W也可不经过辐射源P，如图5实施例，其中横切面W’位于经过辐射源P的水平虚线之下，第一对螺旋槽ha和h’a’在该横切面W’上方，第二对螺旋槽de和d’e’在该横切面W’下方。

为确保飞点的连续性，考虑两个入射槽ha和de的首尾位置关系。在本实用新型的一个实施例中，入射槽ha的a端和入射槽de的d端在同一高度，参照图4，a端和d端都落在横切面W上，a端和d端相隔一定距离，ha和de对横切面W的倾斜角度相同，当a端和d端重合时，入射槽ha和入射槽de共线，此时出射的飞点为严格的依次连续。

在本实用新型的一个实施例中，可令入射槽ha的a端和入射槽de的d端位于不同的高度。例如，令e端位置不变，延长入射槽de的长度，则d端将高于横切面W，也就高于入射槽ha的a端的高度。对出射槽d’e’进行相应调整，仍可保证飞点连续。需要注意的是，在后期对飞点扫描数据进行处理时，应将de在竖直方向上与ha重合部分的数据去掉，剩余的即是连续的扫描数据，可保证成像质量。考虑到在屏蔽体上加工螺旋槽的工艺精度问题，要精确地使a端和d端的高度相同是不容易实现的，因此在实际加工过程中可选择采用这种方案。

在本实用新型的一个实施例中，还可令ha和de对横切面W的倾斜角度不相同，例如，将de的d端绕e端顺时针旋转一个角度，则d端和a端不仅高度不同，并且当a端和d端重合时，ha和de不共线，两者形成角度，如170o、175o或178o等等，相应调整出射槽d’e’的角度，这样的设置仍可保证飞点的连续性。在上述实施例中，对于出射槽h’a’和d’e’的设置，分别与入射槽ha和de的位置相对应，也就是在屏蔽体上入射槽的位置转过180o应为出射槽的位置，且高度应保证辐射源射线穿过入射槽后恰好再穿过出射槽，从而形成飞点。举例来说，对于出射槽h’a’的h’端，其在屏蔽体上与入射槽ha的h端的连线h’h经过辐射源P。可见，只要入射槽的设置确定，与其成对的出射槽的设置也是确定的。

另外，将入射槽ha和de限制在辐射源发出的扇形射线束的覆盖范围内，射线利用率高。

图6示出了本实用新型实施例的飞点扫描装置中屏蔽体侧壁展开后的示意图（辐射源未示出），与图4实施例的相同点是对于螺旋槽布置的设计原理相同，不同点是螺旋槽数量和具体布置位置不同。

具体来看，图6实施例的屏蔽体侧壁上具有四对螺旋槽，第一对螺旋槽为hg和h’g’，第二对螺旋槽为ba和b’a’，第三对螺旋槽为dc和d’c’，第四对螺旋槽为fe和f’e’，其中hg、ba、dc和fe是入射槽，h’g’、b’a’、d’c’和f’e’是出射槽。第一对和第二对螺旋槽在横切面W上方，第三对和第四对螺旋槽在横切面W下方。

对于图6实施例，可以视为将图4的四段螺旋槽中的每一段分为了两段，例如原来的入射槽ha分为了入射槽hg和入射槽ba，原来的出射槽h’a’分为了出射槽h’g’和出射槽b’a’，其余各段同理，得到的八段螺旋槽相互间隔一定距离。与图4实施例相比，图6实施例的螺旋槽数目增多，意味着在屏蔽体直径相同的情况下，屏蔽体刚性材料的连接部分越多，屏蔽体抗拉性能越好，可提高扫描检测的可靠性和安全性。

同理，可将入射槽ha分为更多段，如3段、4段、5段或更多，再分段的数目理论上没有限制，根据屏蔽体的直径、高度等条件确定，以符合加工工艺和使用需求为佳。屏蔽体直径越大，高度越高，可设置的螺旋槽越多。

对于图6实施例中相邻入射槽的首尾位置关系，可按照图4实施例进行设置，确保飞点的连续性。

进一步地，对于图6实施例中相邻入射槽的首尾之间的距离，如gb、ad和cf，这三段距离可设置为相等，也可设置为不相等，图6实施例中gb=cf≠ad。

优选地，基于图6实施例，改变四个入射槽之间的距离，同时结合四个出射槽的相应位置，调整以尽量拉大相邻螺旋槽之间的距离，可形成如图7的螺旋槽位置关系，其中gf≠ed≠cb，也就是所有入射槽的首尾之间的距离均不相等。相对于图6实施例，图7实施例的螺旋槽布置趋于分散，最大限度地拉开了螺旋槽之间的距离，将屏蔽体的抗拉性能最大化，确保仪器使用的可靠性和安全性。

在本实用新型的一个实施例中，也可仅令第一对螺旋槽hg和h’g’在横切面W上方，其余三对螺旋槽全部在横切面W下方。同理，也可令第一、第二和第三对螺旋槽均在横切面W上方，第四对螺旋槽在横切面W下方。

在本实用新型的一个实施例中，为使扇形射线束最大张角的射线能够穿过屏蔽体形成飞点，考虑与横切面W距离最远的入射槽ha的h端以及入射槽de的e端的高度。具体地，辐射源P的扇形射线束张角为Υ，如图4所示，其中最大上张角为Υ1，最大下张角为Υ2，辐射源P到侧壁的距离为L，则令入射槽ha的h端到横切面W的距离为L*tanΥ1，可使扇形射线束上方最大张角的射线恰好穿过h端。

同理，令入射槽de的e端到横切面W的距离为L*tanΥ2，可使扇形射线束下方最大张角的射线恰好穿过e端。

当以上h端和e端的高度条件同时满足时，扇形射线束能够全部穿过屏蔽体形成飞点，射线利用率高。

本实用新型的具体实施例描述了屏蔽体具有两对螺旋槽和四对螺旋槽的情况，在推广使用时，可根据屏蔽体的周长和高度等因素设置其它螺旋槽对数，例如三对、五对、十对、十六对等，屏蔽体直径越大，高度越高，可设置的螺旋槽对数越多。

此外，由于屏蔽体侧壁具有一定厚度，在侧壁上加工螺旋槽时，需考虑螺旋槽的切口方向。图8为本实用新型实施例屏蔽体的纵向剖面图，图8示意性地示出了侧壁中一个入射槽和与其成对设置的出射槽的切口情况。具体来看，∠θ为辐射源的一条射线的出射方向与水平面的夹角，∠α是入射槽的切口方向与水平面的夹角，∠β是出射槽的切口方向与水平面的夹角，应使∠α=∠β=∠θ，以允许射线通过入射槽和出射槽穿过屏蔽体形成飞点。否则，如果出现∠α≠∠θ或∠β≠∠θ的情形，射线都无法穿过屏蔽体。因此，根据扇形射线束的射线出射方向，对每个螺旋槽的切口方向进行设置，保证屏蔽体绕I轴旋转时射线能够通过入射槽和出射槽。

图9示出了基于本实用新型的飞点形成装置，经旋转屏蔽体形成一个飞点的过程示意图，图中为屏蔽体的纵向剖面。其中，A为某时刻下入射槽ab的切口，A’为对应的出射槽a’b’的切口，类似地，E为该时刻下入射槽ef间的切口，E’为对应的出射槽e’f’的切口。可以看到，辐射源P的射线顺利通过A和A’出射形成一个飞点，而无法通过E’或E。另外，对于屏蔽体上的其它螺旋槽，例如图9中的入射槽ef和出射槽e’f’，虽然两者位置相互对应，切口方向相同，但是，在图中所示的时刻下，该切口方向不能使辐射源P射线通过，随着屏蔽体的旋转，ef和e’f’在空间中的位置改变，待旋转至与射线出射方向吻合的时刻，即可允许射线通过形成飞点。

可见，根据本实用新型对螺旋槽的切口方向的设计，使得在屏蔽体旋转过程中某一时刻仅能够形成一个想要的飞点，符合飞点形成装置使用要求。

根据实际应用场合设计本实用新型的飞点形成装置时，可参考以下内容：

1、屏蔽体本体由可吸收辐射源射线的材料制作，例如含有钨、铅、钽、钢的合金或复合材料。

2、屏蔽体可制作为双层结构，内层的屏蔽体本体为吸收辐射源射线的材料，外层包裹低密度、高强度的材料，例如以碳纤维或玻璃纤维为基材的复合材料，或者是相对低密度的金属材料如铝、钢等，以提高屏蔽体的力学性能。

3、可将屏蔽体与编码器相连接，编码器获取屏蔽体的位置信息、角速度信息等，可方便地掌握射线飞点的出射方向，检测屏蔽体的旋转工作状态，从而对装置进行控制。

4、可将屏蔽体与形变检测传感器相连接，例如涡流位移传感器或激光传感器，检测屏蔽体是否发生形变，确保屏蔽体可正常工作，扫描检测结果准确可靠。

5、可将屏蔽体与拉线检测传感器相连接，当屏蔽体在高速旋转过程中发生意外时，可通过拉线检测传感器切断屏蔽体的旋转动力，确保人员和相关设备安全。

以上，结合具体实施例对本实用新型的技术方案进行了详细介绍，所描述的具体实施例用于帮助理解本实用新型的思想。本领域技术人员在本实用新型具体实施例的基础上做出的推导和变型也属于本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种飞点形成装置，包括屏蔽体和辐射源，其中屏蔽体为中空圆柱体，屏蔽体侧壁上具有成对设置的狭长螺旋槽，辐射源位于屏蔽体外侧，其特征在于，屏蔽体的侧壁上具有N对螺旋槽，且N≥2，每对螺旋槽包括一个入射槽和一个出射槽；其中， 

以屏蔽体的单个横切面为界，M对螺旋槽位于所述单个横切面一侧，N-M对螺旋槽位于所述单个横切面另一侧，其中屏蔽体的横切面平行于屏蔽体的底面，M＜N； 

所有入射槽位于辐射源扇形射线束的覆盖范围内，屏蔽体的任一横切面至多经过两个入射槽； 

每个入射槽相对于屏蔽体的横切面具有倾斜角，相邻两个入射槽之间具有预定距离； 

各出射槽的位置对应于与其成对设置的入射槽的位置。 

2.如权利要求1所述的飞点形成装置，其特征在于，其中位于所述单个横切面上方且与所述单个横切面相隔最远的入射点所在的入射槽为第一入射槽，辐射源到屏蔽体侧壁的垂线长度为L，扇形射线束中最大上张角的射线与所述垂线的夹角为则第一入射槽的始端到所述单个横切面的距离为

3.如权利要求1所述的飞点形成装置，其特征在于，其中位于所述单个横切面下方且与所述单个横切面相隔最远的入射点所在的入射槽为第N入射槽，辐射源到屏蔽体侧壁的垂线长度为L，扇形射线束中最大下张角的射线与所述垂线的夹角为则第N入射槽的末端到所述单个横切面的距离为

4.如权利要求1所述的飞点形成装置，其特征在于，其中屏蔽体侧壁具有预定厚度，成对设置的入射槽和出射槽在侧壁中的切口方向相同。 

5.如权利要求1所述的飞点形成装置，其特征在于，其中，在所有入射槽中，第x-1个入射槽、第x个入射槽和第x+1个入射槽依次相邻， 第x-1个入射槽的末端与第x个入射槽的始端相隔第一距离，第x个入射槽的末端和第x+1个入射槽的始端相隔第二距离，其中x为正整数，1＜x＜N，其中第一距离与第二距离不相等。 

6.如权利要求5所述的飞点形成装置，其特征在于，其中第一距离与第二距离相等。 

7.如权利要求1所述的飞点形成装置，其特征在于，其中屏蔽体本体为吸收辐射源射线的材料，屏蔽体本体外部覆盖有保护层，所述保护层的材料包含以下种类中的一种或多种：碳纤维、玻璃纤维、金属。 

8.如权利要求1所述的飞点形成装置，其特征在于，其中屏蔽体与编码器相连接，编码器用于获取屏蔽体的位置信息和角速度信息。 

9.如权利要求1所述的飞点形成装置，其特征在于，其中屏蔽体与形变检测传感器相连接，形变检测传感器用于检测屏蔽体是否发生形变。 

10.如权利要求1所述的飞点形成装置，其特征在于，其中屏蔽体与拉线检测传感器相连接，拉线检测传感器用于当屏蔽体在高速旋转过程中发生意外时，切断屏蔽体的旋转动力。