CZ29627U1 - Přenosné zobrazovací zařízení rentgenových paprsků se zpětným rozptylem - Google Patents

Description

Přenosné zobrazovací zařízení rentgenových paprsků se zpětným rozptylem

Oblast techniky

Technické řešení se týká systémů a způsobů zobrazování rentgenových paprsků, přičemž se zejména týká systémů a způsobů zobrazování rentgenových paprsků při využívání detekce alespoň zpětného rozptylu rentgenových paprsků.

Dosavadní stav techniky

Techniky zpětného rozptylu rentgenových paprsků byly využívány za posledních 25 let za účelem detekování předmětů, umístěných za zakrývající bariérou, a to bez nutnosti umístit detektor rentgenových paprsků vzdáleně od zobrazovaného předmětu (vzhledem ke zdroji rentgenových paprsků).

To se osvědčilo jako velice výhodné pro určitá zobrazovací uplatnění, jako je jednostranná inspekce (tj. s detektorem a zdrojem na stejné straně předmětu) vozidel, nákladních kontejnerů, oblečení a dokonce lidí.

Dosud však tato zařízení byla příliš velká a těžká v důsledku rozměrů a hmotnosti zdrojů rentgenových paprsků, mechanizmu pro vytváření svazku paprsků, který je nutný pro vytváření skenovacího tužkového svazku paprsků, a detektorů pro detekování zpětně rozptýlených rentgenových paprsků.

Zařízení pro zpětný rozptyl pro detekování struktury, skryté za stěnou bylo navrženo v japonské zveřejněné přihlášce č. 10 185 842 (dále jen „Toshiba ’842“), podané 12. prosince 1996, jejíž obsah se zde poznamenává ve formě odkazu.

Zařízení, popsané v přihlášce Toshiba ’842 nemůže poskytovat více než okamžitý obraz oblasti ve skenovacím rozmezí v jakémkoliv okamžiku pomocí zdroje, který drží obsluha.

Nedávno vyvinutí kompaktních lehkých zdrojů rentgenových paprsků, které pracují na středním výkonu (v rozmezí obvykle od 1 do 20 W) při poměrně vysokých energiích rentgenových paprsků (od 50 do 120 ke V), společně s malými a velice účinnými elektromotory pro pohánění rotujícího přerušovacího kotouče pro vytváření svazku paprsků, umožnilo konstrukci a vývoj lehkých a kompaktních přenosných zobrazovacích systémů zpětného rozptylu.

Kromě toho známé systémy zpětného rozptylu rentgenových paprsků, využívající rentgenové trubice, jak je popsáno například v patentu US 5 763 886 (Schulte), vždy poskytovaly prostředky pro zajišťování pohybu bud předmětu nebo zobrazovacího systému při vzájemném pohybu vzhledem k sobě podél „skenovacího“ směru, což je obvykle směr kolmý na rovinu, obsahující rastrový skenovací svazek rentgenových paprsků, vytvořený pomocí přerušovacího kotouče.

Například pro inspekci předmětu, který má svislou plochu (jako je například stěna nebo zavazadlo), je svazek rentgenových paprsků obvykle skenován ve svislé rovině, přičemž prověřovaný předmět se pohybuje ve vodorovné rovině.

To je typické pro systémy, které skenují zavazadla, kdy se zavazadlo pohybuje ve vodorovném směru na dopravníkovém pásu, nebo pro systémy, které skenují vozidla, kdy vozidlo projíždí podél systému nebo přes systém, nebo kdy se alternativně systém pohybuje ve vodorovném směru podél stojícího vozidla.

Pro osobní skenery, využívající zpětný rozptyl rentgenových paprsků, je svazek paprsků obvykle skenován ve vodorovné rovině, přičemž zdroj se pohybuje podél stojící osoby ve svislém směru.

V každém případě pro vytvoření dvourozměrného obrazu zpětného rozptylu zde musí existovat vzájemný pohyb systému a skenovaného předmětu, přičemž tento požadavek obvykle přidává výraznou přídavnou hmotnost, velikost a složitost pro zobrazovací systém.

Podstata technického řešení

V souladu s různými provedení tohoto technického řešení bylo vyvinuto zobrazovací zařízení.

-1 CZ 29627 UI

Zobrazovací zařízení má pouzdro a zdroj pronikavého záření, obsažený zcela v pouzdru, pro generování pronikavého záření. Kromě toho má zařízení prostorový modulátor pro tvarování pronikavého záření do svazku paprsků pro ozařování předmětu a pro rozklad svazku paprsků, detektor pro generování rozptylového signálu na základě pronikavého záření, rozptylovaného pomocí obsahu prověřovaného předmětu, snímač pro snímání pohybu zařízení vzhledem k předcházející poloze zařízení vzhledem k prověřovanému předmětu, a procesor pro přijímání rozptylového signálu a pro generování obrazu obsahů prověřovaného předmětu na základě alespoň jednoho rozptylového signálu.

Pouzdro může být uzpůsobeno pro držení obsluhou jednou rukou, přičemž u některých provedení může snímačem být mechanický kodér, nebo akcelerometr, nebo optický snímač, a to ve formě pouze tri příkladů.

Procesor může být uzpůsoben pro modulování intenzity pronikavého záření na základě snímaného pohybu zařízení.

U jiných provedení tohoto technického řešení zobrazovací zařízení zpětného rozptylu rovněž má zařízení pro zmírnění tření, uzpůsobené pro poskytování kontaktu mezi zařízením a prověřovaným předmětem.

Zařízení pro zmírnění tření může zahrnovat kolečka, rejdovné válečky a podložky s nízkým třením.

U ještě dalších provedení zde může být jedna, dvě nebo více rukojetí, připojených k pouzdru.

Může zde být vzájemné blokování pro deaktivaci zdroje pronikavého záření, pokud není žádný předmět detekován ve specifické blízkosti zařízení.

U alternativních provedení tohoto technického řešení je přenosový detektor rovněž připojen k zařízení.

Štít zpětného rozptylu může být uspořádán, přičemž je uzpůsoben pro rozvinutí ven z pouzdra, přičemž štít zpětného rozptylu může být rovněž pružně ohebně uzpůsoben pro přizpůsobení se ploše prověřovaného předmětu.

Objasnění výkresů

Shora uvedené znaky tohoto technického řešení budou zřejmé s odkazem na následující podrobný popis, který bude podán s odkazem na přiložené obrázky výkresů, kde:

Obr. 1 znázorňuje rozložený pohled na ruční zařízení pro rozptyl rentgenových paprsků podle provedení tohoto technického řešení.

Obr. 2 znázorňuje schematicky využívání kolimováných detektorů pro snížení detekce rozptylu blízkého pole podle provedení tohoto technického řešení.

Obr. 3 znázorňuje přenosné zobrazovací zařízení s odnímatelným jednokanálovým přenosovým detektorem podle provedení tohoto technického řešení.

Obr. 4 znázorňuje přenosné zobrazovací zařízení s odnímatelným vícekanálovým přenosovým detektorem podle jiného provedení tohoto technického řešení.

Obr. 5A až obr. 5C znázorňují obouruční provoz přenosného zařízení zpětného rozptylu podle provedení tohoto technického řešení.

Příklady uskutečnění technického řešení

Definice:

Jak je používáno v tomto popise a v přiložených nárocích na ochranu, tak výraz „obraz“ se týká jakéhokoliv vícerozměrného znázornění, ať již hmatatelného či jinak patrného nebo rozeznatelného od jiných, přičemž hodnota určité charakteristiky je sdružena s každým z množiny míst,

-2CZ 29627 UI odpovídajících rozměrovým souřadnicím předmětu ve fyzickém prostoru, ačkoliv nemusí být nezbytně jednotlivě zmapován.

Takže například grafické zobrazení prostorového rozložení určitého prvku, jako je atomové číslo, v jedné nebo více barvách, představuje obraz.

Obraz rovněž představuje skupina čísel v paměti počítače nebo holografickém médiu.

Obdobně výraz „zobrazení“ se týká poskytnutí stanovených fyzikálních charakteristik z hlediska jednoho nebo více obrazů.

Rozložení energie pronikavého záření zde může být uváděno pro usnadnění prostřednictvím uvedení koncové emitované energie (často nazývané jako energie „koncového místa“).

Takže například rentgenová lampa, emitující záření bremsstrahlung v důsledku elektronů, urychlených prostřednictvím potenciálu 100 kV, bude emitovat rentgenové paprsky o energii menší, než 100 ke V, přičemž spektrum emitovaného záření zde může být charakterizováno jako „svazek paprsků 100 ke V“, a obraz detekovaného záření, zpětně rozptýleného ze svazku paprsků, zde může být uváděn jako „rozptýlený obraz 100 ke V“.

Jak je používáno v tomto popise a ve kterémkoliv z přiložených nároků na ochranu, tak výrazy „vysoké Z“ a „nízké Z“ budou mít konotace vzájemně vůči sobě, takže lze říci, že „vysoké Z“ se týká materiálu nebo linie pohledu, charakterizovaným prostřednictvím efektivního atomového čísla Z, které je vyšší než materiál nebo linie pohledu, kterých se týká, a to ve stejném kontextu jako „nízké Z“.

Popis provedení

Zařízení 100 pro zobrazování zpětného rozptylu podle provedení tohoto technického řešení bude nyní popsáno obecně s odkazem na obr. 1.

Zdroj 102 pronikavého záření, kterým může být například rentgenová lampa, jak je znázorněno, nebo kterým může být rovněž jakýkoliv jiný zdroj částic (jako gama paprsků) pronikavého záření, emituje pronikavé záření, které je tvarováno do svazku 106 paprsků prostřednictvím struktury pro vytváření svazku paprsků (nebo pro kolimaci), označené obecně vztahovou značkou 108.

Takové struktury pro vytváření svazků paprsků jsou z dosavadního stavu techniky všeobecně známy, přičemž všechny takové struktury jsou zahrnuty do rozsahu předmětného technického řešení.

Svazek 106 paprskuje dočasně přerušován, například pomocí přerušovacího kotouče Π0, poháněného motorem 109, přestože jakékoliv jiné prostředky pro přerušování svazku 106 paprsků mohou být prakticky využívány v rámci rozsahu předmětného technického řešení.

Mechanizmus, využívaný pro tvarování svazku 106 paprsků a pro dočasné přerušování a prostorové skenování svazku 106 paprsků, zde může být nazýván jako prostorový modulátor.

Svazek 106 paprsků naráží na plochu 120 prověřovaného předmětu 121, umístěného na vnější straně zařízení 100.

Pronikavé záření 124, rozptylované prostřednictvím obsahu 118 na plochu 120 nebo za ní, je detekováno prostřednictvím jednoho nebo více detektorů 122 zpětného rozptylu, z nichž každý je připojen k procesoru 130 pro vytváření obrazu zpětného rozptylu předmětu 121.

Detektory 122 zpětného rozptylu mohou využívat vlákno pro posunutí vlnové délky v zapojené scintilaci, čímž je umožněno, aby detektory s tenkým profilem byly rozvinuty ven ze sklopeného uspořádání vzhledem k pouzdru 142.

Zobrazeným předmětem 121 může být vnitřní stěna budovy nebo bedny nebo krabice, zatímco vztahová značka 120 označuje povrchovou plochu této stěny, bedny nebo krabice.

Podle výhodných provedení tohoto technického řešení zobrazovací zařízení 100 skenuje svazek 106 rentgenových paprsků v jediné lineární dráze 125 (například podél linie ve vodorovné ro

-3CZ 29627 UI vině) s využitím všeobecně známých skenovacích technik, založených na otáčení štěrbin vzhledem k pevné štěrbině atd.

Je zcela pochopitelné, že lineární dráha skenování může být obloukovitá nebo jinak zakřivená, a to v rámci rozsahu předmětného technického řešení.

Obsluha mimochodem zajišťuje pohyb systému ve směru 127 „skenování“, který je v podstatě kolmý na tuto rovinu. (U příkladu, znázorněného na obr. 1, představuje směr skenování svislý směr.) To znamená, že systém nemusí zahrnovat mechanizmus pro zajišťování tohoto relativního pohybu, což umožňuje, aby byl systém mnohem jednodušší, lehčí a kompaktnější.

Za účelem zajištění stability, když je systém využíván, může být jedno nebo více zařízení 123 pro zmírnění tření zabudováno do přední části zařízení, což umožňuje, aby byl systém přitlačován na plochu 120 předmětu 121, který je zobrazován.

Zařízení 123 pro zmírnění tření může například obsahovat soustavu koleček, rejdovných válečků nebo třecích podložek.

Jak je dále znázorněno na obr. 1, tak miniaturní rentgenová trubice (emitující přibližně 10 W s uplatňovaným anodovým potenciálem přibližně 70 kW) může sloužit jako zdroj 102 pronikavého záření.

Přerušovací kotouč 110, poháněný motorem 109, vytváří skenovací tužkový svazek 106 rentgenových paprsků, jak je znázorněno.

Pouzdro 142 je u znázorněného provedení opatřeno dvěma držadly 140 a 141, takže je usnadněno ovládání zařízení 100 jednou rukou nebo dvěma rukama, a to v závislosti na tom, co je pro obsluhu snazší.

Podle výhodných provedení tohoto technického řešení je těžiště zobrazovacího zařízení 100 uspořádáno tak, že přední plocha 126 zařízení zůstává v úplném kontaktu s plochou 120 skenovaného předmětu, a to i tehdy, když je zařízení drženo pouze pomocí horního držadla.

Tím dochází ke snížení veškerých torzních sil, působících na rameno nebo zápěstí obsluhy, čímž dochází rovněž ke snížení únavy, takže zařízení je snadnější pro užívání.

Korekce proměnlivé rychlosti skenování a směru skenování

Jedno z omezení při spoléhání se na obsluhu za účelem zajišťování vzájemného pohybu ve směru „skenování“ představuje proměnlivost rychlosti skenování a směru skenování, ke kterým bude docházet, a to v důsledku nezkušenosti nebo únavy obsluhy, nebo v důsledku nestejnoměrných ploch.

Podle provedení předmětného technického řešení může být proměnlivost rychlosti skenování kompenzována prostřednictvím zahrnutí jednoho nebo více snímačů 145 nebo polohových kodérů, které umožňují odvození stávající polohy vzhledem k předcházející poloze tak, že aspektový poměr obrazu může být dynamicky upravován, a to pomocí jedné skenovací linie za druhou skenovací linií.

Pokud například obsluha zpomalí vzájemný pohyb během části skenování, tak kodér nebo snímač informuje software, prováděný procesorem 130, že k tomu došlo, takže zobrazovací software může poté zprůměrovat několik linií dohromady tak, že žádné zborcení není patrné na obrazu, zobrazeném pro obsluhu.

Pokud naopak obsluha zrychlí pohyb během části skenování, tak software může interpolovat přídavné linie do obrazu tak, že opět není žádné zborcení obrazu patrné.

Kromě toho mohou být kodéry využívány pro nápravu proměnlivosti směru skenování a opravy obrazu, pokud například přilehlé řádky obrazu nejsou vzájemně zcela rovnoběžné.

Kodéry nebo snímače polohy mohou obsahovat, avšak bez omezení, optickou nebo mechanickou myš, kodéry, připojené ke kolečkům nebo pojezdovým válečkům, nebo akcelerometry, které monitorují změny rychlosti skenování.

-4CZ 29627 UI

Další provedení tohoto technického řešení umožňuje dynamické měnění anodového proudu rentgenové trubice 102 v závislosti na okamžité rychlosti skenování u předmětného zařízení. Pokud je například rychlost skenování snížena o jeden faktor nebo dva, tak může být anodový proud snížen o jeden faktor nebo dva. To znamená, že i když skenování bude trvat dvakrát déle pro dokončení, tak celková dávka radiace na sken pro obsluhu a okolní prostředí zůstává stejná, takže dochází ke zvýšení bezpečnosti zařízení.

„Sešívání“ obrazu

Využívání polohových snímačů nebo akcelerometrů 145 rovněž umožňuje, aby obrazy pro malé oblasti skenování byly „sešity“ dohromady pro vytvoření většího obrazu s podstatně větším formátem. Obsluha může například nejprve naskenovat 12 palců širokou svislou řadu stěny, a poté se může přesunout na přilehlou svislou řadu.

Jelikož systém zná místo (alespoň vzhledem k počátečnímu bodu, i když nikoliv nezbytně absolutní polohu) rentgenového paprsku v jakémkoliv daném čase, tak obrazy, odpovídající každé řadě mohou být spojeny dohromady pomocí počítače systému nebo řídicí jednotky 130 pro vytvoření jednoho obrazu, který obsahuje množinu řad.

Algoritmy pro sešívání rozdílných obrazů jsou ze stavu techniky známy, jak je patrno například z publikace Szelinski, „Image Alignment and Stitching: A Tutorial,“ Technical Report MSR-TR2004-92, Microsoft Corporation, in Paragios (ed.), Handbook of Mathematical Models in Computer Vision, str. 273-92 (2005).

Posílení radiační bezpečnosti

Další důležité úvahy v případě přenosného zařízení 100 se týkají radiační bezpečnosti. Podle provedení předmětného technického řešení mohou být obsluha a další osoby v bezprostřední blízkosti chráněny s využitím jednoho nebo více z následujících blokovacích prvků:

1. Detekovaný signál zpětného rozptylu je konstantně monitorován pomocí procesoru 130, přičemž pokud spadá pod předem stanovené prahové rozhraní, tak to znamená, že přední plocha 126 zařízení není v těsné blízkosti stěny nebo jiného předmětů 121, což je nežádoucí okolnost;

2. Snímač (mechanický, kapacitní, atd.) 128 může blokovat rentgenové záření, pokud přední plocha zřízení není v blízkosti tuhé plochy;

3. Snímač (optický, akustický, atd.) může měřit vzdálenost zařízení od nejbližšího předmětu a deaktivovat rentgenové záření, pokud není žádný předmět detekován v určité vzdálenosti; a

4. Snímač pohybu, jako je akcelerometr 145, může deaktivovat rentgenové záření, pokud je zařízení stacionární a není v pohybu.

Navíc k blokovacím prvkům další provedení technického řešení využívá přeložené rozptylové štíty 129, které snižují radiační dávku pro obsluhu.

Štít 129 může být tuhý nebo pružně ohebný pro umožnění využívání systému v těsných rozích.

Tuhé štíty mohou být vytvořeny z tenkého olova, wolframu nebo oceli (například).

Pružně ohebné stínící materiály štítů zahrnují využívání pružně ohebných plastů, impregnovaných pomocí olověného nebo wolframového prášku.

Detekční kolimace

Jak je znázorněno na obr. 2, tak velké množství zpětně rozptýlených rentgenových paprsků 124, které jsou detekovány v detektorech 122 zpětného rozptylu u zařízení, je rozptýleno od prvního předmětu 120, ozářeného svazkem paprsků, který v celé řadě případů vytváří zatemňovací bariéru, jako je stěna nebo dveře zámku.

To má za účinek snížení schopnosti vidět předměty 118 za bariérou, neboť tyto rentgenové paprsky „blízkého pole“ mají tendenci zamlžit obraz a snížit kontrast hlubších předmětů.

-5CZ 29627 UI

Jelikož rozptyl blízkého pole počíná od místa v blízkosti zařízení, tak je výhodné, aby detektory zpětného rozptylu byly fyzikálně kolimovány takovým způsobem, že záření od blízkého pole 202 je blokováno tak, že nevstupuje do detektorů, přičemž pouze rozptyl od vzdáleného pole 204 je detekován, jak je znázorněno na obr. 2.

To má za důsledek zlepšený poměr k signálu šumu (SNR) pro zobrazování hlubších předmětů.

Kolimace může být prováděna s využitím jedné nebo více tenkých lopatek 200 z materiálu, pohlcujícího rentgenové paprsky, umístěných před detektory zpětného rozptylu (například z olova, wolframu, mosazi nebo oceli), umístěných a skloněných tak, že záření blízkého pole není schopno procházet mezi lopatkami a do detektoru.

Navíc k používání standardních kolimačních technik může být využívána technika, nazývaná „Aktivní kolimace“, v případě přenosného zařízení pro současné detekování rozptýlených rentgenových paprsků jak od blízkého pole, tak od vzdáleného pole.

Tato technika je popsána v patentové přihlášce US 13/163 854, podané dne 20. června 2011, jejíž obsah se zde poznamenává ve formě odkazu.

Přenosové zobrazování

Kromě provádění zobrazování zpětného rozptylu rentgenových paprsků může být zařízení 100 pro zobrazování zpětného rozptylu rovněž využíváno pro vytváření přenosových obrazů.

To vyžaduje, aby přenosový detektor byl umístěn za zobrazovaným předmětem.

Jelikož zařízení využívá skenovací tužkový svazek 106 rentgenových paprsků (jak je znázorněno na obr. 1), a to namísto kuželového nebo vějířového svazku paprsků, tak detektorem nemusí být nákladný a drahý zmatený detektor, neboť to může být detektor s jediným kanálem, který dostatečně pokrývá oblast pro zachycování veškerých rentgenových paprsků, přenášených přes předmět.

Tento detektor může být podobný jako detektor zpětného rozptylu, avšak obsahuje scintilátor, který je optimalizován pro detekování rentgenových paprsků v primárním svazku, namísto rozptýlených rentgenových paprsků.

Toto uspořádání umožňuje dosahovat velice kompaktní a lehké provedení detektoru, čímž dochází ke zlepšení přenosnosti zařízení.

Zařízení může být například využíváno u oddílu pro vyhledávání bomb pro skenování podezřelých předmětů (jako například opuštěného balíčku), a to jak v modalitě zpětného rozptylu nebo přenosu, což značně zvyšuje možnost zjišťování výbušných ústrojí.

Provedení pro využívání zařízení v přenosovém režimu s jednokanálovým jednorozměrovým přenosovým detektorem 300, připevněným k zařízení, je znázorněno na obr. 3.

V tomto případě je přenosový detektor 300 připevněn k přenosnému zařízení 100, a zachycuje přenášený svazek paprsků, když se rozkládá ve vodorovné rovině na vzdálené straně sledovaného předmětu.

Přenosový detektor 300 může být odnímatelný, takže zařízení může být využíváno s přenosovým zobrazováním nebo bez přenosového zobrazování.

Toto provedení předmětného technického řešení může být s výhodou využíváno například pro zobrazování kontinuální délky trubky.

S připevněným přenosovým detektorem je zařízení vhodné a schopné provádět inspekci takových předmětů, jako jsou trubky nebo dřevěné trámy, a to z hlediska vad v důsledku únavy, přičemž jak zobrazení zpětného rozptylu, tak přenosové zobrazení jsou vytvářena současně.

Konečné provedení pro umožnění toho, aby zařízení provádělo přenosové zobrazování, představuje nutnost mít odnímatelný nebo přepínatelný mechanizmus 108 pro vytváření svazku paprsků (znázorněno na obr. 1), který umožňuje přepínat zařízení z produkování rozkladového tužkového svazku paprsků na produkování vějířového svazku.

-6CZ 29627 UI

V tomto režimu produkování vějířového svazku může být zobrazovací zařízení 100 kombinováno s přenosovým detektorem 400, který je odnímatelný a je určen pro vysoké rozlišení segmentované soustavy, přičemž obsahuje větší počet malých detektorových prvků 402, jak je znázorněno na obr. 4.

Provedení tohoto technického řešení, znázorněné na obr. 4, vykazuje obzvláštní výhodu z hlediska zobrazování dlouhých struktur, jako jsou trubky nebo dřevěné trámy, z hlediska vysokého rozlišení.

Uspořádání detektoru zpětného rozptylu

Většina uspořádám podle tohoto technického řešení využívá různá provedení detektorů zpětného rozptylu pro zvýšení výkonu nebo pro poskytování dodatečných informací.

Některá jsou formou příkladu uvedena dále:

1) Přeložené detektory pro poskytování větší oblasti detekce.

Je tak umožněno dosahovat velice kompaktního zařízení z hlediska ukládání a pohyblivosti, přičemž je však umožněno dosahovat vyšší kvality zobrazení.

To je obzvláště využitelné tehdy, kdy vzdálenost musí být větší v důsledku prostorových omezení nebo v důsledku nutnosti skenování větší oblasti, přičemž je rychlejší při skenování z větší vzdálenosti.

Tyto přeložené detektory s výhodou poskytují přídavné rozptylové odstínění pro obsluhu, přičemž rovněž popřípadě obsahují přídavné materiály pro zvýšení jejich stínící schopnosti, jako je plast, impregnovaný pomocí olova a wolframu.

2) Nesouměmá velikost nebo umístění detektoru pro poskytování informací o hloubce zobrazovaného předmětu, a tím poskytování určitých informací 3D, je popsáno v patentu US 6 282 260, jehož obsah se zde poznamenává ve formě odkazu.

3) Přídavné přenosné moduly detektorů mohou být umístěny v blízkosti předmětu 121. kteiý má být skenován.

Tyto moduly mohou být samostatné a soběstačné z hlediska napájení, přičemž mohou odesílat své výstupní signály do systému pro přijímání dat bezdrátově (a to včetně i opticky), nebo mohou být opatřeny kabely, které mohou být zapojeny do přenosného zařízení nebo do přístavní stanice.

Proměnlivé rozlišení

V závislosti na předmětech, které mají být skenovány, požadované době skenování nebo odstupné vzdálenosti zařízení od zobrazovaného předmětu, může být výhodné mít možnost dynamické změny zobrazovací rozlišnosti systému.

To lze nej výhodněji dosáhnout prostřednictvím změny šířky kolimátoru, což definuje rozměr svazku paprsků podél směru skenování (to znamená rozměr svazku paprsků kolmo na směr rozkladu a rovnoběžně se směrem skenování u zařízení přes předmět).

Pokud je zařízení v těsné blízkosti ke skenovanému předmětu, tak snížení kolimační šířky o dvě způsobí zvýšení rozlišení téměř o faktor dvě ve směru skenování. To rovněž přináší přídavnou výhodu z hlediska snížení dávky za jednotku času, působící na životní prostředí.

Například pro počáteční vysokou rychlost skenování předmětu může být šířka kolimátoru zvětšena, v důsledku čehož dochází k vyššímu toku paprsků, tj. k rychlejšímu skenování, avšak k nižšímu rozlišení.

Pokud jsou zjištěna určitá podezření v případě prvního zobrazení o nízkém rozlišení, tak sekundární skenování s vyšším rozlišením může být prováděno se zmenšenou kolimační šířkou.

Šířka kolimátoru může být nastavena manuálně pomocí mechanické páčky, nebo alternativně může být šířka kolimátoru nastavena elektricky pomocí elektromechanických ovladačů nebo krokových motorů.

-7 CZ 29627 UI

Dálkové napájení nebo přístavní stanice

Jedním z omezení přenosného zařízení, provozovaného bez baterie, je často délka doby, po kterou může být zařízení využíváno před nutností dobytí baterie.

Jelikož rentgenová trubice, popsaná u tohoto technického řešení, využívá zhruba 10 W elektronového proudu na anodě, tak celková spotřeba energie u zařízení může být zcela nízká, přičemž provozní doba s využitím baterie s lithiovými ionty může být zcela postačující.

Pro uplatnění, vyžadující velký počet skenů nebo provádění skenů přes velké oblasti, však může být výhodné využívat větší napájecí zdroj, který není namontován v přenosném zařízení.

Baterie nebo jiný typ napájecího zdroje (například palivový článek) může být namontován na opasku obsluhy, může být nošen obsluhou v batohu na zádech nebo může být umístěn v samostatném modulu, umístěném na podlaze, například na vozíku s kolečky.

Podle dalšího provedení tohoto technického řešení byla vytvořena přenosná nebo nepřenosná doková stanice, ve které je umístěno ruční přenosné zařízení.

Doková stanice může poskytovat jednu nebo více ze čtyř hlavních funkcí:

1) Nese zařízení a zajišťuje jeho pohyb regulovanou rychlostí pro provádění zpětného rozptylu s vysokým rozlišením a/nebo přenosového zobrazení;

2) Poskytuje přídavnou energii pro prodloužení provozní doby;

3) Dobíjí baterii zařízení; nebo

4) Poskytuje elektrická připojení pro zavádění obrazových a/nebo diagnostických informací.

Další alternativní provedení

U některých provedení tohoto technického řešení, znázorněných na obr. 5A až obr. 5C, pouzdro 142 zařízení zahrnuje provedení, kdy pouzdro zařízení má jak horní držadlo 141, tak spodní držadlo 140, přičemž pouzdro a držadla jsou znázorněna na obr. 1.

To umožňuje, aby zařízení bylo drženo pomocí spodního držadla pro oblasti skenování, které jsou vysoko nad zemí, a pomocí horního držadla pro oblasti skenování v blízkosti podlahy.

Je rovněž uspořádáno tak, že systém může být vlečen jednoduchým kontinuálním pohybem z takové výšky, kterou může obsluha pohodlně dosáhnout (jak je znázorněno na obr. 5A), celou cestu až k zemi (jak je znázorněno na obr. 5C), a to s využitím následujícího pořadí:

1) Jedna ruka je pouze, na spodním držadle (horní část skenu), jak je znázorněno na obr. 5A;

2) Obě ruce jsou současně na obou držadlech (střední část skenu), jak je znázorněno na obr. 5B;

3) Jedna ruka je pouze na horním držadle (spodní část skenu), jak je znázorněno na obr. 5C.

Shora uvedený provozní režim může s výhodou minimalizovat únavu obsluhy prostřednictvím rozložení zatížení mezi obě ruce, stejně jako může maximalizovat skenovací oblast na svislý rozsah zařízení.

Přestože zde uvedené příklady zahrnují specifické kombinace kroků způsobů nebo prvků systému, tak je zcela pochopitelné, že tyto kroky a tyto prvky mohou být kombinovány jinak pro zajištění stejného úkolu zobrazování rentgenových paprsků.

Kromě toho jediné znaky zařízení mohou splňovat požadavky na samostatně uvedené prvky v nároku.

Provedení technického řešení, která jsou zde popsána, jsou míněna pouze jako příkladná, přičemž různé variace a modifikace budou zřejmé pro odborníka z dané oblasti techniky.

Veškeré takové variace a modifikace je nutno považovat za takové, že spadají do rozsahu tohoto technického řešení, jak je definován v kterémkoliv z přiložených nároků.

Claims (16)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zobrazovací zařízení, vyznačující se tím, že obsahuje:

   a. pouzdro,

   b. zdroj pronikavého záření, obsažený zcela v pouzdru, pro generování pronikavého záření,

   c. prostorový modulátor pro tvarování pronikavého záření do svazku paprsků pro ozařování předmětu a pro rozklad svazku paprsků,

   d. detektor pro generování rozptylového signálu na základě pronikavého záření, rozptylovaného pomocí obsahu prověřovaného předmětu,

   e. snímač pro snímání pohybu vzhledem k předcházející poloze zařízení vzhledem k prověřovanému předmětu, a

   f. procesor pro přijímání rozptylového signálu a pro generování obrazu obsahů prověřovaného předmětu na základě alespoň jednoho rozptylového signálu.
2. 2. Zobrazovací zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že pouzdro je uzpůsobeno pro držení obsluhou jednou rukou.
3. 3. Zobrazovací zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že snímačem je mechanický kodér.
4. 4. Zobrazovací zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že snímačem je akcelerometr.
5. 5. Zobrazovací zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že snímačem je optický snímač.
6. 6. Zobrazovací zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že procesor je uzpůsoben pro modulování intenzity pronikavého záření na základě snímaného pohybu zařízení.
7. 7. Zobrazovací zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje zařízení pro zmírnění tření, uzpůsobené pro poskytování kontaktu mezi zařízením a prověřovaným předmětem.
8. 8. Zobrazovací zařízení podle nároku 7, vyznačující se tím, že zařízení pro zmírnění tření je zvoleno ze skupiny, obsahující kolečka, rejdovné válečky a podložky s nízkým třením.
9. 9. Zobrazovací zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje alespoň jedno držadlo, připojené k pouzdru.
10. 10. Zobrazovací zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje dvě držadla, připojená k pouzdru.
11. 11. Zobrazovací zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, že dále obsahuje vzájemné blokování pro deaktivaci zdroje pronikavého záření, pokud není žádný předmět detekován ve specifické blízkosti zařízení.
12. 12. Zobrazovací zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje alespoň jeden kolimátor pro tlumení detekovaného záření od materiálu ve specifické blízkosti zařízení.
13. 13. Zobrazovací zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje přenosový detektor, připojený k zařízení.

    -9CZ 29627 UI
14. 14. Zobrazovací zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje štít zpětného rozptylu, připojený k zařízení.
15. 15. Zobrazovací zařízení podle nároku 14, vyznačující se tím, že štít zpětného rozptyluje uzpůsoben pro rozvinutí ven z pouzdra.
16. 16. Zobrazovací zařízení podle nároku 13, vyznačující se tím, že štít zpětného rozptyluje pružně ohebně uzpůsoben pro přizpůsobení se ploše prověřovaného předmětu.