CN204116249U - 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，包括辐射源和屏蔽体，屏蔽体的侧壁上具有至少两对螺旋槽，每个螺旋槽具有预定斜率；第一入射槽与第二入射槽相邻，第一入射槽的首端高于第二入射槽的首端，第一入射槽的末端高于第二入射槽的末端，第一入射槽的末端与第二入射槽的首端相隔预定距离，第一入射槽的末端不高于第二入射槽的首端；屏蔽体的第一轴截面与第一入射槽的末端相交，第二轴截面与第二入射槽的首端相交，第一轴截面与第二轴截面的夹角大于0度。利用本实用新型能够提高屏蔽体的抗拉性能。

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所示为一种飞点扫描设备的使用状态图，辐射源1与屏蔽体5之间放置有狭缝准直器3，屏蔽体5为中空圆柱体，水平放置，右侧为沿箭头11方向移动的被测物8。屏蔽体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。当屏蔽体5绕自身中心轴旋转时(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。屏蔽体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。

值得注意的是，图1从原理上解释了飞点形成的过程，反映了飞点形成原理，但是在实际应用中，屏蔽体5上的螺旋线缝隙6’和6”并不能完全按照图1设计，这是因为：射线源1发出的射线是以辐射源的焦点为圆心的锥形射线束，而非平行射线，准直后的扇形射线束以不同的张角穿过屏蔽体5，因此射线在屏蔽体5内部的路径不是相互平行的，而是互成角度的。因此如果缝隙6’和6”如图1所示分布在整个屏蔽体5的高度方向上，必然有一部分缝隙始终没有射线经过，还一部分入射射线被遮挡而无法出射。

实际使用的飞点形成装置的屏蔽体如图2所示，其中左图为屏蔽体竖直放置的侧视图，右图为屏蔽体的侧壁展开图，侧壁展开后为具有一定厚度的矩形板。从侧壁展开图上可清楚地看到两个缝隙he和h’e’，其中he为入射槽，类似于缝隙6’，其分布限制在180度圆周范围内；h’e’为出射槽，类似于缝隙6”，其分布限制在另外180度圆周范围内。某一时刻下，辐射源发出的射线可由入射槽he上的一点(如he的中点)入射，并由出射槽h’e’上的对应点(如h’e’的中点)出射，形成一个飞点，符合飞点形成原理。

经过大量研究分析发现，基于图2的屏蔽体的飞点扫描设备存在以下缺点：1、入射槽he和出射槽h’e’各占据侧壁的一半空间，且出射槽h’e’分布在侧壁整个高度方向上，侧壁抗拉性能差，在屏蔽体高速旋转的情况下，受离心力F＝mωr²的作用，屏蔽体将非常容易发生变形，设备不能按照设计的轨迹形成飞点，影响扫描质量；在极端情况下屏蔽体可能开裂，存在安全隐患。2、在屏蔽体旋转一周的过程中，只在入射槽所处的180度范围内射线能够形成飞点，其余180度范围内无入射槽分布，无法形成飞点，扫描效率低。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提出一种飞点形成装置，采用分段连续的螺旋槽设计方案，不仅可以提高屏蔽体抗拉性能，而且在整个旋转周期内均可形成飞点。

本实用新型提供一种飞点形成装置，包括辐射源和屏蔽体，屏蔽体为中空圆柱体，屏蔽体的侧壁上具有成对设置的螺旋槽，每对螺旋槽包括一个入射槽和一个出射槽，屏蔽体的侧壁上具有至少两对螺旋槽，其中相对于屏蔽体的横截面，每个螺旋槽具有预定斜率；所述至少两对螺旋槽中的第一入射槽与第二入射槽相邻，第一入射槽的首端高于第二入射槽的首端，第一入射槽的末端高于第二入射槽的末端，第一入射槽的末端与第二入射槽的首端相隔预定距离，第一入射槽的末端不高于第二入射槽的首端；并且，屏蔽体的第一轴截面与第一入射槽的末端相交，第二轴截面与第二入射槽的首端相交，第一轴截面与第二轴截面的夹角大于0度；所述至少两对螺旋槽中的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，所述至少两对螺旋槽中的入射槽分布于屏蔽体侧壁的0-360度圆周范围内。

优选地，其中第一入射槽的斜率与第二入射槽的斜率不相等。

优选地，其中所述至少两对螺旋槽中的第一入射槽的末端与第二入射槽的首端相隔第一距离，第二入射槽的末端与第三入射槽的首端相隔第二距离，第一距离与第二距离不相等。

优选地，其中第一入射槽的末端与第二入射槽的首端等高。

本实用新型的有益效果：本实用新型基于“分段连续”的设计理念，对飞点形成装置中屏蔽体上的螺旋槽(包括入射槽和出射槽)进行了优化设计，打破了以往较为单一的设计模式。本实用新型在满足飞点形成原理的前提下，将屏蔽体上的多个螺旋槽相间隔地布置，屏蔽体刚性得到提高，高速旋转作业时不易变形，抗拉性能好。当采用多个入射槽分布于屏蔽体整个旋转周期的方案时，任一时刻均可形成飞点，扫描效率高。本实用新型使飞点形成装置的硬件性能和扫描效果两方面均大幅改善。

附图说明

图1是现有技术中一种飞点扫描设备的使用状态图。

图2是现有技术中一种飞点形成装置中的屏蔽体示意图。

图3是本实用新型第一实施例的屏蔽体侧壁展开图，具有三段入射槽。

图4和图5是本实用新型第二实施例的屏蔽体侧壁展开图，具有四段入射槽。

图6是本实用新型第三实施例的屏蔽体侧壁展开图，具有三段入射槽。

图7是本实用新型第四实施例的屏蔽体侧壁展开图，具有四段入射槽。

图8是本实用新型实施例的屏蔽体纵向剖面图。

具体实施方式

以下结合附图以及具体实施例，对本实用新型的技术方案进行详细描述。

根据飞点形成原理，对于飞点形成装置中屏蔽体上的入射槽和出射槽，两者是相互对应的，可将两者的对应关系描述为：入射槽和出射槽的尺寸和布置方式使得在屏蔽体旋转过程中，某一时刻下，辐射源焦点、入射点和对应出射点三点成一条直线。举例来说，参考图2中左图，t1时刻下，辐射源焦点P、入射点h和对应出射点h’三点成一条直线；屏蔽体旋转180°之后(t2时刻)，辐射源焦点P、入射点e和对应出射点e’三点成一条直线。将入射槽、出射槽分别视为由无数个入射点、出射点组成，则在t1到t2时间段内，入射槽he上的每一点与出射槽h’e’上的每一点一一对应。对于不符合这种对应关系的入射点或出射点，不能形成飞点。据此可知，一旦辐射源和屏蔽体的相对位置确定，且屏蔽体上的入射槽确定，出射槽随之确定。

图3示出了本实用新型一个实施例的屏蔽体侧壁展开图，辐射源未示出，屏蔽体上具有三段入射槽ha、cb和de，以及对应的三段出射槽h’a’、c’b’、d’e’，三段入射槽分段连续，三段出射槽亦分段连续。下文为描述方便，假设屏蔽体为直立放置，屏蔽体的底面在水平面上，屏蔽体的旋转中心轴在竖直方向上。

具体来看，图3实施例中，入射槽ha的a端与入射槽cb的c端高度相同，两端点相隔一定距离；同时，入射槽cb的b端与入射槽de的d端高度相同，两端点相隔一定距离。

根据辐射源和入射槽可确定的三段出射槽h’a’、c’b’、d’e’的尺寸和位置，本实施例中，h’a’的a’端与c’b’的c’端高度相同，相隔一定距离，同时c’b’的b’端与d’e’的d’端高度相同，相隔一定距离。

按照上述设计制作加工成中空圆柱体，得到具有三段入射槽和三段出射槽的屏蔽体，入射槽和出射槽各自分段连续。本实施例中圆柱体的任一轴截面不会同时经过两个入射槽，也不会同时经过两个出射槽。

为了更清楚地解释本实用新型，将图3和图2结合来看，基于图2中的入射槽he，对其稍作调整，缩短其长度，选取he中的任意两个点作为分段点，把he从分段点处断开，则he断裂为三段较短的螺旋槽，移动三段中的至少两段，使三段螺旋槽间隔开，间隔的距离可以相等，也可以不等，如图3中的ha、cb和de，两段间隔ac和bd长度相等。对出射槽h’e’做对应的处理，可得到h’a’、c’b’、d’e’。

图3实施例的三段入射槽ha、cb、de与水平线的夹角相同，也就是三段入射槽所在直线的斜率相同。在本实用新型的其它实施例中，也可令各入射槽与水平线的夹角不同。举例来讲，将ha、cb、de与水平线的夹角记为∠A、∠B和∠C，图3中∠A＝∠B＝∠C。在某些情况下(如加工精度不高时)，三个角不必两两相等，也可令∠A≠∠B≠∠C。只要三段入射槽在高度方向上连续(即a端与c端同高，b端与d端同高)即可，允许射线不间断地入射。

进一步地，考虑到屏蔽体加工精度的问题，不必严格地设计为a端与c端同高、b端与d端同高，具体可按照以下方式处理：参考图3，延长ha的长度，假设h端固定，令a端沿ha的长度方向移动一定距离，则a端低于c端，也就是说，ha和cb在高度方向上有重合的部分，仍符合本实用新型的分段连续的布设原理。需要注意的是，在后期处理飞点扫描数据时，应将ha和cb在高度方向上重合部分的数据去掉，仅保留连续的飞点扫描数据，确保成像质量。

以上描述了本实用新型的螺旋槽“分段连续”的布设原理。基于图3实施例的屏蔽体的飞点形成装置，在满足飞点形成原理的前提下，屏蔽体上的多个螺旋槽相间隔地布置，各螺旋槽长度较短，屏蔽体刚性得到提高，在高速旋转作业时不易变形，抗拉性能好。

在本实用新型的其它实施例中，还可在屏蔽体上设计两段、四段、五段或更多的入射槽，多段入射槽分段连续，出射槽与入射槽相对应。图4和图5示出了具有四段入射槽的情况。具体地，在入射槽he上选定三个点a、b和c，然后在选定点处断开，he被分为四段入射槽，移动以使四段入射槽相互间隔开，如图5，得到ha、db、fc和ge，四者分段连续。对出射槽做对应的处理，得到h’a’、d’b’、f’c’和g’e’，四者分段连续。

比较而言，当屏蔽体直径较大时，横向上可容纳较多螺旋槽；当屏蔽体高度较大时，纵向上可容纳较多螺旋槽。

另一方面，图3实施例中，入射槽ha、cb和de分布在屏蔽体的0-180度圆周范围内，出射槽h’a’、c’b’和d’e’分布在屏蔽体的180-360度圆周范围内。这说明在该屏蔽体旋转一周的过程中，只在0-180度圆周范围内能够形成飞点，而180-360度圆周范围内不会形成飞点。也就是说，在屏蔽体的旋转周期中，有约二分之一的时间无法获得扫描数据，扫描效率低下。

为提高扫描效率，本实用新型将多段入射槽的分布范围扩展至360度圆周范围内，并根据辐射源位置确定对应的多段出射槽的位置，可得到如图6的屏蔽体侧壁展开图。

图6实施例中，入射槽ha、cb和de分布在屏蔽体的0-360度圆周范围内，三者分段连续。与图3实施例相比，图6实施例的排布方式可增大入射槽的长度。关于出射槽h’a’、c’b’和d’e’的位置，观察图6可知，出射槽h’a’、c’b’和d’e’也分布在屏蔽体的0-360度圆周范围内，且在高度方向上的分布范围比入射槽ha、cb和de的分布范围更大。

基于图6实施例形成中空圆柱体，作为飞点形成装置的屏蔽体。相比图2和图3实施例的屏蔽体，图6实施例的三段入射槽分布于屏蔽体的整个旋转周期内，不存在射线不能入射的情况，扫描过程中任一时刻均可形成飞点，获得扫描数据，扫描效率提高了50％。

由于图6实施例的三段入射槽分布于圆柱体的整个旋转周期内，因此圆柱体的一个轴截面有可能同时经过两个入射槽，例如对于图6中经过入射槽ha的h端的轴截面，也会经过入射槽cb中的某一点，该点与h点高度不同，径向上相差π弧度，落在同一轴截面上。

在本实用新型的其它实施例中，还可在屏蔽体上设计两段、四段、五段或更多的入射槽，多段入射槽分段连续，且分布在屏蔽体的整个旋转周期内，出射槽与入射槽相对应。

需要说明的是，由于多段入射槽分布在屏蔽体的整个旋转周期内，与其对应的出射槽也分布在屏蔽体的整个旋转周期内，有可能出现某一个或多个出射槽与其它入射槽相交的情况，说明当前的排布位置不合适。这时需要重新布置入射槽和出射槽的位置，可通过调整入射槽的斜率、调整入射槽之间的间隔和/或调整入射槽的长度等方式重新布置入射槽，再相应地调整出射槽，使各个螺旋槽相互间隔开。

图7示出了具有四段入射槽的情况，入射槽ha、db、fc和ge分布在屏蔽体的0-360度圆周范围内，四者分段连续。进一步地，如前文所述，多段入射槽的斜率可以相等，也可以不相等；相邻入射槽之间的间隔长度可以相等，也可以不相等。详细来看，图7的四段入射槽中，ge的斜率明显大于其余三个入射槽的斜率，且fc和ge之间的间隔cg的长度明显大于ad或bf的长度。相应地，四段出射槽中，g’e’的斜率大于其余三个出射槽的斜率，c’g’的长度大于a’d’或b’f’的长度。这样设计的好处是，根据屏蔽体侧壁的尺寸灵活地调整各个螺旋槽的角度和相互之间的间隔，在满足飞点形成原理的前提下，使入射槽和出射槽尽量均匀地分布在屏蔽体侧壁上，避免在高速旋转过程中某一方向上或某一点上因受力过大而型变，可最大限度的提升屏蔽体刚度。

除此之外，在屏蔽体加工过程中，需要注意螺旋槽的切口方向问题。应基于辐射源位置、辐射源和屏蔽体的距离以及屏蔽体上入射槽、出射槽的位置，来确定入射槽、出射槽的切口方向。图8示出了本实用新型一个实施例的屏蔽体的纵向剖面图，屏蔽体侧壁具有一定厚度(图中阴影部分)，侧壁上四个缺口为入射槽、出射槽的切口，点P代表辐射源的焦点。图中示意性地展示了某一时刻下形成一个飞点的过程。具体地，A和A’为一对入射槽和对应的出射槽的切口，α是A切口方向与水平面的夹角，β是A’切口方向与水平面的夹角，α＝β，E和E’为另一对入射槽和对应的出射槽的切口，θ是该时刻下某一条射线的入射方向与水平面的夹角。注意到，在该时刻下α＝β＝θ，因此射线能够通过A(入射)和A’(出射)形成一个飞点。对于同一时刻的其它射线，例如到达E’的射线，其入射方向与E’的切口方向不同，射线被遮挡，无法穿过屏蔽体出射，因此在该时刻下不会形成另一个飞点，满足飞点形成原理。随着屏蔽体旋转，当E切口旋转至入射面时，射线的入射方向与E和E’的切口方向相同，将形成一个飞点。

在实际的产品应用中，圆柱体的旋转速度越高，其检测图像越清晰。从本实用新型的方案可以看出，对于入射槽的数量，无论是分三段、四段或多段，入射槽分段的断开点是任意的。为了让圆柱体的旋转速度尽可能达到最高，应选取合适的断开点位置，并可依靠力学分析软件对不同分点方案进行圆柱体的力学分析，从而选取最优方案，使得圆柱体的刚性最好，旋转速度达到最高，同时能够保证在高速旋转情况下，圆柱体不变形、不碎裂，图像清晰度达到最好。

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 (5)

1.一种飞点形成装置，包括辐射源和屏蔽体，屏蔽体为中空圆柱体，屏蔽体的侧壁上具有成对设置的螺旋槽，每对螺旋槽包括一个入射槽和一个出射槽，其特征在于，

屏蔽体的侧壁上具有至少两对螺旋槽，其中相对于屏蔽体的横截面，每个螺旋槽具有预定斜率；

所述至少两对螺旋槽中的第一入射槽与第二入射槽相邻，第一入射槽的首端高于第二入射槽的首端，第一入射槽的末端高于第二入射槽的末端，第一入射槽的末端与第二入射槽的首端相隔预定距离，第一入射槽的末端不高于第二入射槽的首端；并且，

屏蔽体的第一轴截面与第一入射槽的末端相交，第二轴截面与第二入射槽的首端相交，第一轴截面与第二轴截面的夹角大于0度；

所述至少两对螺旋槽中的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，所述至少两对螺旋槽中的入射槽分布于屏蔽体侧壁的0-360度圆周范围内。

3.如权利要求1所述的飞点形成装置，其特征在于，其中第一入射槽的斜率与第二入射槽的斜率不相等。

4.如权利要求1所述的飞点形成装置，其特征在于，其中所述至少两对螺旋槽中的第一入射槽的末端与第二入射槽的首端相隔第一距离，第二入射槽的末端与第三入射槽的首端相隔第二距离，第一距离与第二距离不相等。

5.如权利要求1所述的飞点形成装置，其特征在于，其中第一入射槽的末端与第二入射槽的首端等高。