CN204882412U

CN204882412U - 探测装置及文物病害检测设备

Info

Publication number: CN204882412U
Application number: CN201520632398.0U
Authority: CN
Inventors: 刘圆圆; 岳会国; 郑鹏; 张少君; 张彦
Original assignee: NUCLEAR AND RADIATION SAFETY CENTER
Current assignee: NUCLEAR AND RADIATION SAFETY CENTER
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2025-08-20

Abstract

本实用新型提供了一种探测装置及文物病害检测设备。探测装置用于接收射线源发射的X射线，包括低能探测单元和高能探测单元，其特征在于，低能探测单元是可移动的，其所占面积为探测装置所占探测区域的一半，高能探测单元是可移动的，其所占面积为探测装置所占探测区域的另一半。根据本实用新型的技术方案能够在确保同等成像质量的同时，降低约50％的探测器成本。

Description

探测装置及文物病害检测设备

技术领域

本实用新型涉及文物保护领域，尤其涉及一种探测装置及文物病害检测设备。

背景技术

近些年，文物保护工作越来越被关注，制定合理有效的文物保护方案是确保文物修复的保障。青铜器是人类历史上的一项伟大发明，是世界冶金铸造史上最早的合金，它的变迁体现了世界文明在社会、经济以及文化内涵方面的发展和进步。中国古代青铜器是中国的国粹，无论是从青铜器的使用规模、铸造工艺，还是造型艺术及品种而言，都在世界艺术史上占有重要地位。但是，由于长期埋藏于地下以及出土后存贮条件的限制等原因，使得青铜器面临着严峻的病害腐蚀问题。其中，危害极大的有害锈与空气和水分等相互作用后，会使青铜器文物酥粉、毁溃、寿命缩短，严重时会使整件器物粉化甚至完全毁坏，文物考古界形象地称之为青铜器的“癌症”。2013年8月，湖南黄土坡M47号战国墓出土的青铜剑，即是“癌症”病变后严重腐蚀至断成几截，令人惋惜；此外，云南李家山古墓群约40％出土的青铜器文物均濒危或重度腐蚀等。因此，为使这类受腐蚀的青铜器文物能够长期的保存下去，首先必须准确的“诊断”青铜器文物病害的“结构”和“成分”信息，再制定对症“治疗”的文物保护修复方案进行保护。

然而，在实际文物病害诊断工作中，由于检测技术的限制，目前对于文物病害的物理结构和化学成分信息需要分别独立的进行检测。因此，引入了数据不匹配的错误信息，特别对于材料变化处和细节处理时，容易导致文物保护人员进行错误判断，同时，增加了时间成本。此外，结构和成分分别进行检测时，由于传统技术自身的局限性，又引入了大量其他错误诊断信息。

一方面，对于青铜器文物“结构”信息的检测，X射线成像检测技术作为最传统的诊断手段已得到国内外的广泛认可。随着科学技术的发展，利用胶片成像的X射线检测技术正逐渐的向利用IP板成像的计算机X射线成像技术CR(ComputedRadiography)过渡，并最终会被可以直接将X射线信号转化成数字信号的X射线数字成像技术DR(DigitalRadiography)所取代。但是，DR成像技术对于青铜器病害结构信息的准确检测仍存在两方面局限性，一个视角下重建致使重建结果存在结构重叠现象，同时，X射线多色能谱硬化效应导致重建图像具有硬化伪影问题。此外，即使采用目前最先进的计算机断层成像技术CT(ComputedTomography)去解决结构重叠问题，重建结构也仍然存在多色能谱引起的硬化伪影干扰。综上，传统结构检测技术，存在结构重叠和硬化伪影的问题，引入大量的失真信息，干扰文物保护人员对病害的判断。

另一方面，对于青铜器文物病害“成分”信息的识别，目前被广泛采用的方法主要有激光拉曼光谱分析技术LRS(LaserRamanspectroscopy)和X射线衍射分析技术XRD(X-RayDiffraction)。但是，这两种技术一次照射仅能获取待测器物的局部病害成分信息，如想获得器物整体病害信息，需要反复的进行操作再将结果进行整合，费时且引入整合误差。此外，对于无法打开的密封器物，其内表面的病害成分是无法进行检测的，产生盲区。综上，传统成分检测技术，存在多次照射结果进行整合引入的误差以及密闭器物内层病害无法检测等问题，带来了大量的不确定信息，同样影响文物保护人员对病害的判断，并且时间成本再次提高。

目前传统的文物病害检测技术如X射线成像检测技术、激光拉曼光谱分析技术和X射线衍射分析技术等均无法同时、准确的给出文物病害的结果和成分信息。双能CT成像技术已被证明是解决这一问题的有效手段之一。为了能够同时诊断文物病害形状和成分，现有技术的利用辐射成像对文物病害进行检测的设备如图1所示。双能CT成像设备由四大部分组成：射线源、探测装置、数据获取与数据处理装置、图像重建及可视化装置。

但是，该文物病害检测设备的成本较高，特别是在探测器的成本方面。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种探测装置及文物病害检测设备，以实现低成本的文物病害检测。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种探测装置，用于文物病害检测设备，探测装置用于接收射线源发射的X射线，包括低能探测单元和高能探测单元，其特征在于，低能探测单元是可移动的，其所占面积为探测装置所占探测区域的一半，高能探测单元是可移动的，其所占面积为探测装置所占探测区域的另一半。

优选地，探测装置包括机械传动装置，连接到低能探测单元和高能探测单元，用于使低能探测单元在探测区域的一半和另一半之间往复移动，以及使高能探测单元在探测区域的一半和另一半之间往复移动。机械传动装置将低能探测单元从探测区域的一半移动到另一半的同时，将高能探测单元从探测区域的另一半移动到一半。

低能探测单元位于高能探测单元所在平面上方。探测装置还可以包括位于低能探测单元所在平面与高能探测单元所在平面之间的滤波装置。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种文物病害检测设备，其特征在于，包括：射线源，用于发射X射线；前述探测装置；数据处理装置，连接到探测装置，用于获取探测装置探测的数据以进行预处理；图像重建装置，连接到数据处理装置，用于根据数据处理装置预处理的数据进行图像重建。

与现有技术相比，根据本实用新型的技术方案能够在确保同等成像质量的同时，降低约50％的探测器成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是现有技术的文物病害检测设备的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的文物病害检测设备的示意图。

在这些附图中，使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步地详细说明。

在以下描述中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的实施例或示例可以包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度，但并非每个实施例或示例都必然包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度。另外，重复使用短语“在一个实施例中”虽然有可能是指代相同实施例，但并非必然指代相同实施例。

为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。

文物病害检测设备包括：射线源、探测装置、数据处理装置和图像重建装置。数据处理装置和图像重建装置与图1类似，所以图2中省略显示。

射线源用于发射X射线。探测装置用于接收射线源发射的X射线，包括低能探测单元和高能探测单元。数据处理装置连接到探测装置，用于获取探测装置探测的数据以进行预处理。图像重建装置连接到数据处理装置，用于根据数据处理装置预处理的数据进行图像重建。

低能探测单元是可移动的，其所占面积为探测装置所占探测区域的一半，高能探测单元是可移动的，其所占面积为探测装置所占探测区域的另一半。

概括而言，其中a、b、c、d分别表示将传统设备中低能探测单元1和高能探测单元2平均分成两个探测单元四个中心的位置。仅利用传统探测器的一半探测区域1’和2’，即探测器成本降低一半就可实现与传统成像设备同样的成像质量。其中，图2中黑色区域表示滤波装置。

具体分为两个步骤进行数据采集。第一步：如图2位置采集后，利用机械传动装置，将低能探测单元1’的中心从a点平移至b点，同时，将高能探测单元2’的中心从d点平移至c点；第二步，按照圆轨迹的扫描方式，按照预先设定的任意角度旋转(扫描角度的个数直接影响图像重建质量，角度越小，重建质量越高)，再重复第一步，直至扫描终止。扫描方式可以是文物病害检测设备静止，处于射线区域中的文物旋转角度，也可以是文物静止，文物病害检测设备绕文物旋转角度。

该设备可实现重建同等成像质量时，将探测器成本降低50％。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims

1.一种探测装置，用于文物病害检测设备，所述探测装置用于接收射线源发射的X射线，包括低能探测单元和高能探测单元，其特征在于，

所述低能探测单元是可移动的，其所占面积为所述探测装置所占探测区域的一半，

所述高能探测单元是可移动的，其所占面积为所述探测装置所占探测区域的另一半。

2.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，包括机械传动装置，连接到所述低能探测单元和所述高能探测单元，用于使所述低能探测单元在所述探测区域的一半和另一半之间往复移动，以及使所述高能探测单元在所述探测区域的一半和另一半之间往复移动。

3.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述低能探测单元位于所述高能探测单元所在平面上方。

4.根据权利要求3所述的探测装置，其特征在于，还包括位于所述低能探测单元所在平面与所述高能探测单元所在平面之间的滤波装置。

5.根据权利要求2所述的探测装置，其特征在于，所述机械传动装置将所述低能探测单元从所述探测区域的一半移动到另一半的同时，将所述高能探测单元从所述探测区域的另一半移动到一半。

6.一种文物病害检测设备，其特征在于，包括：

射线源，用于发射X射线；

根据权利要求1-5中任一项所述的探测装置；

数据处理装置，连接到所述探测装置，用于获取所述探测装置探测的数据以进行预处理；

图像重建装置，连接到所述数据处理装置，用于根据所述数据处理装置预处理的数据进行图像重建。