DE19749783A1 - Device for X-ray computer tomography scanning of parcels or luggage - Google Patents

Device for X-ray computer tomography scanning of parcels or luggage

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Abstract

The device comprises a computer tomography system for building up an X-ray image, which has two X-ray sources (4',4''), two corresponding detector arrays (13',13'') and a device for rotating the objects being examined. The detector elements of the detector arrays produce narrow fan shaped beam arrays (18',18''), which scan the parcels (1) and produce a narrow image of the layer through which the beam penetrates. The parallel beam projection images produced are suitable for building a computer tomography image. Before entry into the second scanner unit the parcel is rotated around an axle (23) on the object conveyor belt, which is perpendicular to the object. Alternatively, the parcel may be returned backwards through the first scanner after it has been rotated.

Description

Für die Gepäckkontrolle an Flughäfen oder generell von zu überprüfendem Stückgut hat sich die Röntgenaufnahme in Abtasttechnik eingeführt und bewährt. Die Röntgenaufnahmen werden in der Regel als Abtastbilder gemäß Fig. 1 und Fig. 1a erzeugt: Das zu kontrollierende Stückgut 1 wird auf ein Förderband oder eine andere linear bewegte Fördereinrichtung 2 aufgelegt und durchfährt auf diesem einen flachen, im wesentlichen senkrecht zur Transportrichtung ausgerichteten Fächer 3 von Röntgenstrahlen, der vom Röntgenstrahler 4 mit einem im wesentlichen punkt­ förmigen Brennfleck 5 und einem linearen ortsselektiven Röntgendetektor 6 aufge­ spannt wird. Nach heutigem Technologiestand ist dieser Detektor in der Regel als linear angeordnete Reihe von einzelnen Detektorelementen ausgeführt. Die von den Detektorelementen dieser Detektorreihe ausgehenden Signale werden über die Signal- oder Datenverbindung 7 einem Bildverarbeitungssystem 8 zugeführt und in dessen Bildspeicher als jeweils zeitlich letzte und örtlich erste oder letzte vertikale Zeile eines Bildes abgespeichert, wenn der lineare Detektor senkrecht zur Bewe­ gungsrichtung des Stückgutes 1 orientiert ist. (Ausführungsgemäße Abweichungen des Detektors von einer vertikalen Orientierung bedeuten auch die gleiche Abwei­ chung der angesprochenen Bildzeile von ihrer vertikalen Orientierung.) Das Bild insgesamt wird einem Sichtgerät 9 zugeführt und dort auf dem Betrachtungsschirm 10 dargestellt. In Fig. 1 ist auf dem Sichtgerät das zum röntgen-durchstrahlten Stückgut als Skizze im Betrachtungsschirm 10 angedeutet.X-ray imaging in scanning technology has been established and proven for baggage control at airports or generally for piece goods to be checked. The X-rays are generated in the rule as sample images according to Figures 1 and 1a.:. This is placed on a conveyor belt or other linearly moving conveyor 2 to be controlled cargo 1 and by traveling on this one flat, substantially aligned perpendicular to the direction of transport trays 3 of X-rays, which is spanned by the X-ray emitter 4 with an essentially point-shaped focal spot 5 and a linear, location-selective X-ray detector 6 . According to the current state of technology, this detector is usually designed as a linearly arranged row of individual detector elements. The signals emanating from the detector elements of this row of detectors are fed via the signal or data connection 7 to an image processing system 8 and are stored in its image memory as the last time and location of the first or last vertical line of an image when the linear detector is perpendicular to the direction of movement of the piece goods 1 is oriented. (In accordance with the embodiment, deviations of the detector from a vertical orientation also mean the same deviation of the addressed image line from its vertical orientation.) The image as a whole is fed to a viewing device 9 and displayed there on the viewing screen 10 . In Fig. 1, the X-ray-irradiated piece goods are indicated as a sketch in the viewing screen 10 on the display device.

Das mit der vorstehend beschriebenen Einrichtung entstehende Bild ist als klas­ sisches Röntgenbild aufzufassen, bei dem sich alle Strukturen des Stückgutes überlagern, die die Röntgenstrahlen beim Durchgang durch das Stückgut schwä­ chen. In Analogie zur medizinisch-diagnostischen Anwendung ist die beschriebene Einrichtung für die Erkennung und Beurteilung schwachkontrastiger Strukturen wenig geeignet, und es wird dann bei besonderem Bedarf Stückgut mit CT-Ein­ richtungen untersucht. Die dabei zum Einsatz kommenden CT-Geräte sind heute solche, die für die medizintechnische Anwendung hergestellt wurden oder diesen in ihren grundsätzlichen Komponenten gleichen.The picture created with the device described above is class X-ray image, showing all the structures of the general cargo superimpose that the X-rays weaken as they pass through the piece goods chen. The described is analogous to the medical-diagnostic application Device for the detection and assessment of weakly contrasting structures not very suitable, and it becomes general cargo with CT-Ein if there is a special need directions examined. The CT devices used here are today those that were manufactured for medical technology use or in resemble their basic components.

Die Gewinnung von den für die CT-gemäße Bildrekonstruktion notwendigen ein­ dimensionalen Projektionen geschieht bei einem modernen Fächerstrahlgerät nach Fig. 2 so, daß ein flacher, von einer Röntgenstrahlenquelle 4 ausgehender Strahlen­ fächer 11 eine als Ebene angenommene Scheibe 12 des Objektes (hier skizziert als Querschnitt durch den Stamm des menschlichen Körpers) durchdringt, und der Intensitätsverlauf der Strahlung hinter dem Objekt von einem als Zeile aufgebauten Detektorarray 13 aufgenommen wird. Die von der auf die Detektorelemente 14 auftreffenden Strahlung abgeleiteten elektrischen Signale werden einem Bild­ rekonstruktionsprozessor 15 zugeführt; das rekonstruierte Querschnittsbild wird auf einem Bildauswertungssystem 16 mit nachgeschaltetem Sichtgerät 17 zur Darstellung gebracht. Die für eine komplette Bildrekonstruktion notwendigen Projektionen werden dadurch erzeugt, daß sich die Anordnung Strahler-Detektor um eine Achse dreht, die senkrecht zu der für die Abbildung vorgesehenen Objektebene steht. Dabei bleibt das Objekt in Ruhe.The acquisition of the one-dimensional projections necessary for the CT-appropriate image reconstruction takes place in a modern fan beam device according to FIG. 2 in such a way that a flat fan 11 emanating from an X-ray source 4 exposes a pane 12 of the object assumed as a plane (here sketched as a cross section penetrates through the trunk of the human body), and the intensity curve of the radiation behind the object is recorded by a detector array 13 constructed as a line. The electrical signals derived from the radiation impinging on the detector elements 14 are fed to an image reconstruction processor 15 ; the reconstructed cross-sectional image is displayed on an image evaluation system 16 with a downstream viewing device 17 . The projections necessary for a complete image reconstruction are generated in that the arrangement of the radiator-detector rotates about an axis which is perpendicular to the object plane provided for the imaging. The object remains at rest.

Vorläufer dieser moderneren Geräte waren sogenannte Geräte mit Zweifach- Bewegung ("Dual-Motion") nach Fig. 3, bei denen die für die Bildrekonstruktion notwendigen Projektionen durch lineare Querverschiebung eines dünnen Strahlen­ bündels oder Bleistiftstrahl 18 sukzessiv aufgebaut wird, wobei ein sog. Parallel­ strahlenfächer oder auch Parallelstrahlprojektion 19 entsteht. Das dünne Strah­ lenbündel 18 geht von einer Röntgenquelle 4 aus, durchdringt das Objekt 12 und trifft auf ein Detektorelement 14. Die Anordnung Strahlenquelle/Detektorelement wird dabei quer zur Strahlenrichtung so verschoben, daß der Bleistiftstrahl in der aufzunehmenden Objektschicht bleibt. Nach Aufnahme dieser Projektion wird das System Strahlenquelle/Detektor durch Drehung um eine Achse, die senkrecht durch die aufzunehmende Objektschicht geht, gemäß Fig. 3a in eine neue Position gebracht, und der sich in einer neuen Winkellage befindliche Bleistiftstrahl wird wieder quer zu seiner Richtung linear verschoben; es entsteht eine neue Projektion.The forerunners of these more modern devices were so-called devices with dual movement (“dual motion”) according to FIG. 3, in which the projections required for the image reconstruction are built up successively by linear transverse displacement of a thin beam or pencil beam 18 , a so-called parallel radiation fan or parallel beam projection 19 is formed. The thin beam of rays 18 starts from an X-ray source 4 , penetrates the object 12 and strikes a detector element 14. The arrangement of the radiation source / detector element is displaced transversely to the beam direction so that the pencil beam remains in the object layer to be recorded. After this projection has been recorded, the radiation source / detector system is brought into a new position as shown in FIG. 3a by rotation about an axis which passes perpendicularly through the object layer to be recorded, and the pencil beam which is in a new angular position becomes linear again transverse to its direction postponed; a new projection is created.

Für eine artefaktarme Bildrekonstruktion sind nicht nur ausreichend viele Projektionen erforderlich, sondern die Projektionen müssen über einen Winkel von mindestens 180 Grad verteilt sein mit möglichst gleichen Winkelabständen. Auch hier bleibt das Objekt während des gesamten Aufnahmevorgangs in Ruhe.There are not only enough for an artifact-free image reconstruction Projections required, but the projections must be at an angle of be distributed at least 180 degrees with the same angular distances as possible. Also here the object remains at rest during the entire recording process.

Die Weiterentwicklung dieser Geräte mit Zweifach-Bewegung hat zu Systemen nach Fig. 3b geführt, bei denen aus einer Röntgenquelle mehrere in einer Ebene liegende Bleistiftstrahlen mit zugehörigen Detektorelementen gewonnen werden, die unter unterschiedlichen Winkeln die aufzunehmende Objektschicht durchdringen. Auf diese Weise können mit einer Linearbewegung mehrere der für die Bildrekon­ struktion notwendigen Projektionen gewonnen werden.The further development of these devices with double movement has led to systems according to FIG. 3b, in which a plurality of pencil beams lying in one plane with associated detector elements are obtained from an X-ray source and penetrate the object layer to be recorded at different angles. In this way, several of the projections necessary for image reconstruction can be obtained with a linear movement.

Aufgabe der Erfindung ist es, die für eine fortlaufende Untersuchung von Stückgut-Stücken z. B. in Form von Gepäckstücken zweckmäßige lineare Transportbewegung des Stückgutes für die Gewinnung von Röntgenstrahlungs­ projektionen des Stückgutes zu nutzen, die sich für die Rekonstruktion von CT- Bildern eignen.The object of the invention is that for a continuous investigation of General cargo pieces z. B. in the form of luggage useful linear Transport movement of the piece goods for the extraction of X-ray radiation to use projections of the piece goods, which are suitable for the reconstruction of CT Images.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Fig. 4 bis Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is hereinafter with reference to in Figs. 4 to FIG. Explained embodiments shown in Figure 5 in more detail.

Aus Fig. 4 ergibt sich folgendes:
Die in Fig. 4 gezeigte Einrichtung zur Stückgutkontrolle mittels Röntgenstrahlung und aus den Durchstrahlungsdaten des Objektes rekonstruiertem Querschnittbild (Röntgencomputertomogramm) besteht aus einer Abtasteinheit 20, die ihrerseits aus einer Röntgenstrahlenquelle 4 und einem Detektorarray 13 besteht, wobei die Blei­ stiftstrahlen 18, die von der Röntgenstrahlenquelle 4 ausgehen und die Einzel­ detektoren 14 des Detektorarrays 13 treffen, immer in der Schicht bzw. Ebene des Objektes 12 liegen, die abgebildet werden soll, wobei diese Ebene ihrerseits parallel zur Bewegungsrichtung der Fördereinrichtung 21 ist. The following results from FIG. 4:
The device for general cargo control shown in FIG. 4 by means of X-ray radiation and a cross-sectional image reconstructed from the radiation data of the object (X-ray computer tomogram) consists of a scanning unit 20 , which in turn consists of an X-ray source 4 and a detector array 13 , the lead being pen rays 18 that are from the X-ray source 4 go out and meet the individual detectors 14 of the detector array 13 , always lie in the layer or plane of the object 12 that is to be imaged, this plane in turn being parallel to the direction of movement of the conveyor device 21 .

Die Einzeldetektoren 14 des Arrays 13 sind so angeordnet, daß die Winkel 22 zwischen den auf sie gerichteten Strahlen im wesentlichen gleich groß sind. Der in Fig. 4 als lineares Array skizzierte Detektor ist als eine von möglichen Ausführungs­ formen anzusehen; je nach konstruktiven Gegebenheiten kann z. B. ein gekrümmtes Detektorarray eine günstigere Stahlengeometrie bieten. Folgen die Detektorelemente 14 unmittelbar nacheinander, so gehen auch in der Ebene bzw. Schicht, die der Brennfleck der Röntgenstrahlenquelle 4 und der Detektor 14 aufspannen, die Bleistiftstrahlen 18 Ineinander über, so daß ein geschlossener Strahlenfächer entsteht.The individual detectors 14 of the array 13 are arranged such that the angles 22 between the beams directed at them are essentially the same size. The detector sketched as a linear array in FIG. 4 is to be regarded as one of possible embodiments; depending on the design, z. B. a curved detector array offer a cheaper steel geometry. If the detector elements 14 follow one after the other, then the pencil rays 18 also merge into one another in the plane or layer that spans the focal spot of the X-ray source 4 and the detector 14 , so that a closed radiation fan is created.

Durchfährt nun das Stückgut die laut Fig. 4 aufgespannten Strahlen, so wird von jedem Strahl 18 eine eindimensionale Projektion der durch eine Ebene angenäher­ ten Objektscheibe erzeugt, in der der Strahl liegt. Aus diesen in Fig. 5 skizzierten Projektionen kann wie in Fig. 2 dargestellt mittels eines Bilddatenverarbeitungs­ systems (Prozessor) 15 ein Röntgenquerschnittsbild oder Röntgencomputertomo­ gramm dieser Objektquerschnitts bzw. -ebene bzw. -scheibe rekonstruiert werden und zwar nach dem Prinzip der Parallelstrahlprojektionen, das in der Pionierzeit der Computertomographie von 1972 bis 1976 überwiegend zur Anwendung kam. Benötigt werden nach den Regeln dieses Verfahrens Projektionen, die sich über einen Gesamt­ winkel von 180 Grad gleichmäßig verteilen bei einer für eine ausreichend artefakt­ arme Bildrekonstruktion ausreichend hohen Anzahl der Projektionen.If the piece goods now travel through the beams spanned according to FIG. 4, a one-dimensional projection of the object disk approximated by a plane in which the beam lies is generated by each beam 18 . From these projections sketched in FIG. 5, as shown in FIG. 2, an X-ray cross-sectional image or X-ray computer tomogram of this object cross-section or plane or slice can be reconstructed using an image data processing system (processor) 15 , specifically according to the principle of parallel beam projections, which in the pioneering era of computer tomography from 1972 to 1976 was mainly used. According to the rules of this procedure, projections are required that are evenly distributed over a total angle of 180 degrees with a sufficiently high number of projections for a sufficiently artifact-poor image reconstruction.

Auch wenn es gelänge, allein mit einer als 20 gekennzeichneten Abtasteinheit Projektionen zu erzeugen, die einen Winkel von insgesamt 180 Grad überdecken, so wird die Erzeugung der am Anfang und am Ende des Projektionenbündels befind­ lichen Projektionen technisch schwierig, wenn nicht unmöglich, weil z. B. bei insgesamt nur 45 Projektionen (und mehr sollten erforderlich sein) die Richtungen der ersten und der letzten Projektion einen Winkelabstand zur Durchlaufrichtung des Stückgutes 1 von nur noch zwei Grad hätten. (Dabei betrüge zwischen zwei benachbarten Projektionen der Winkelabstand vier Grad; die erwähnten zwei Grad des Winkelabstandes der ersten und letzten Projektion zur Bewegungsrichtung des Stückgutes - bei Beachtung der Zählrichtung müßte es für die letzte Projektion eigentlich 178 Grad heißen - kommen dadurch zustande, weil weder die erste noch die letzte Projektion längs zur Bewegungsrichtung des Stückgutes ausgerichtet sein sollen.) Dieser geringe Winkelabstand zwischen erster bzw. letzter Projektion und der Bewegungsrichtung des Stückgutes hätte zur Konsequenz, daß zur Erstellung dieser beiden Projektionen, und auch noch zur Erstellung der benachbarten, die Abstände zwischen Röntgenquelle und Detektor sehr groß werden müßten. Große Abstände bedeuten hier nicht nur Probleme für die mechanischen Konstruktion der Gesamt­ anordnung, sondern führen auch dazu, daß für diese äußeren Detektorelemente des Detektors die auftreffende Röntgenstrahlungsintensität aufgrund des quadratischen Abstandsgesetzes deutlich kleiner ist als für die Projektionen der Mitte des Bündels, für die kleine Abstände zwischen Strahlenquelle und Detektor gelten.Even if it were possible to generate projections alone with a scanning unit marked as 20 , which cover an angle of 180 degrees in total, the generation of the projections located at the beginning and at the end of the projection bundle is technically difficult, if not impossible, because e.g. B. with a total of only 45 projections (and more should be necessary), the directions of the first and the last projection would have an angular distance from the direction of passage of the piece good 1 of only two degrees. (The angular distance between two adjacent projections would be four degrees; the two degrees of the angular distance of the first and last projections to the direction of movement of the piece goods - if the counting direction should actually be 178 degrees for the last projection - come about because neither First, the last projection should be aligned longitudinally to the direction of movement of the piece goods.) This small angular distance between the first or last projection and the direction of movement of the piece goods would have the consequence that for the creation of these two projections, and also for the creation of the neighboring ones, the distances between the X-ray source and the detector would have to be very large. Large distances here not only mean problems for the mechanical construction of the overall arrangement, but also lead to the fact that for these outer detector elements of the detector, the incident X-ray intensity is significantly smaller than for the projections of the center of the bundle, for the small distances due to the square distance law apply between radiation source and detector.

Abhilfe kann dadurch geschaffen werden, daß die Projektionen des für die Rekon­ struktion benötigten Gesamtbündels von Projektionen gemäß Fig. 5 durch zwei Abtasteinheiten 20' und 20'' oder auch noch weitere Abtasteinheiten erzeugt werden, die das Stückgut nacheinander durchfährt. Wesentlich ist dabei, daß alle in den Abtasteinheiten 20' uns 20'' erzeugten Bleistiftstrahlen 18' bzw. 18'' durch die gleiche Ebene des Stückgutes gehen, wobei das auf dem Fördermittel 21 befindliche Stückgut 1 vor Eintritt in eine nächste definiert um eine Achse gedreht werden muß, die senkrecht zu der Ebene liegt, die für die Durchstrahlung vorgesehen ist. Der Drehwinkel und die Winkel, den die Bleistiftstrahlen der beiden Abtasteinheiten abdecken, sind so zu wählen, daß aus den beiden Durchgängen gewonnenen Projektionen zu dem für die Bildrekonstruktion benötigten Gesamtbündel von Projektionen zusammengesetzt werden kann.Remedy can be created in that the projections of the total bundle of projections required for the reconstruction according to FIG. 5 are generated by two scanning units 20 'and 20 ''or else further scanning units which pass through the piece goods in succession. It is essential that all pencil beams 18 'and 18 ''generated in the scanning units 20 ' and 20 '' pass through the same plane of the piece goods, the piece goods 1 located on the conveyor 21 being defined around an axis before entering a next one must be rotated, which is perpendicular to the plane which is intended for the radiation. The angle of rotation and the angle covered by the pencil beams of the two scanning units are to be selected such that projections obtained from the two runs can be combined to form the overall bundle of projections required for the image reconstruction.

Ein System mit zwei Abtasteinheiten 20' und 20'' kann auch durch eines mit einer Abtasteinheit 20 ersetzt werden, wenn das Stückgut die Abtasteinheit zweimal oder mehrmals durchläuft mit geeigneter Drehung des Stückgutes nach obiger Darstel­ lung. Bei einem Hin- und Rücklauf des Stückgutes z. B. würde es grundsätzlich rei­ chen, wenn bei den beiden Durchgängen jeweils Projektionenbündel erzeugt würden, die nur 90 Grad abdecken, aus Gründen der Strahlengeometrie zweckmäßiger- aber nicht notwendigerweise mit der Bündelmitte senkrecht zur Bewegungsrichtung des Stückgutes 1 ausgerichtet. Im dargelegten Fall stellt die Drehung des Stückguts 1 um 90 Grad zwischen den beiden Durchgängen sicher, daß die beiden von den Abtasteinheiten erzeugten Projektionsbündel zu einem resultierenden Projektions­ bündel zusammengesetzt werden können, dessen einzelne Projektionen mit ihren Richtungen einen Winkel von insgesamt 180 Grad abdecken.A system with two scanning units 20 'and 20 ''can also be replaced by one with a scanning unit 20 if the piece goods passes through the scanning unit twice or more with a suitable rotation of the piece goods as shown above. With a return of the piece goods z. B. it would generally be sufficient if projection beams were generated in each of the two passes, which only cover 90 degrees, for reasons of beam geometry more expediently, but not necessarily, with the center of the beam oriented perpendicular to the direction of movement of the piece good 1 . In the case described, the rotation of the piece goods 1 by 90 degrees between the two passes ensures that the two projection bundles generated by the scanning units can be assembled into a resulting projection bundle, the individual projections of which cover an angle of 180 degrees with their directions.

Zur simultanen Aufnahme mehrerer Parallelschichten können bei einem System mit einer Abtasteinheit 20 aus dem vom Brennfleck des Röntgenstrahlers 4 gemäß Fig. 4 oder bei einem System mit zwei Abtasteinheiten 20' und 20'' gemäß Fig. 5 oder auch mehr Abtasteinheiten aus den von den Brennflecken der zugehörigen Röntgenstrah­ ler ausgehenden Strahlenkegel mehrere Anordnungen von Bleistiftstrahlen ausge­ blendet werden, wobei zu jeder dieser Anordnungen eine eigene Detektorzeile oder Detektorarray gehört. Bedingung ist, daß diese Anordnungen Objektschichten durchstrahlen, die im Sinne der Computertomographie wenigstens näherungsweise als Ebenen anzusehen sind, wobei durch die einzelnen Ebenen bzw. Schichten jeweils alle Bleistiftstrahlen gehen, die die über den Winkel von 180 Grad anzuord­ nenden und für das Computertomogramm dieser Schicht vorgesehenen Projektionen erzeugen, was ja korrekt nur bei der Objektschicht zutrifft, die vor und nach der Drehung beim Übergang des Objektes von der ersten Abtasteinheit in die zweite bzw. bei einer Abtasteinheit vor dem Übergang zu einem neuem Durchlauf mit allen ihren durchstrahlten Teilen genau senkrecht zu der Drehachse steht.For the simultaneous recording of several parallel layers in a system with a scanning unit 20 from the focal spot of the X-ray emitter 4 according to FIG. 4 or in a system with two scanning units 20 'and 20 ''according to FIG. 5 or more scanning units from the focal spots the associated X-ray beam outgoing beam cone several arrangements of pencil beams are faded out, with each of these arrangements having its own detector line or detector array. The condition is that these arrangements shine through object layers which, in the sense of computer tomography, are at least approximately to be regarded as planes, all pencil beams passing through the individual planes or layers, which are to be arranged over the angle of 180 degrees and for the computer tomogram of this layer Provide projections, which is correct only with the object layer, which before and after the rotation when the object changes from the first scanning unit to the second or with a scanning unit before the transition to a new run with all of its irradiated parts exactly perpendicular the axis of rotation is.

Die simultane Aufnahme mehrerer Parallelschichten kann auch dadurch bewerk­ stelligt werden, daß gleichartige Systeme übereinander angeordnet werden. An die Stelle der Einzelzellen-Arrays treten wieder mehrzeilige Detektorarrays. Für eine zweckmäßige, d. h. kostengünstige und quer zur Zeilenrichtung der Detektoren gedrängte Anordnung jeweils mehrerer Strahler anstelle der einzelnen Strahler 4, 4' bzw. 4'' können für die Strahlenerzeugung einzelne, jedoch in einem gemeinsamen Strahler erzeugte Brennflecke jeder für sich die Funktion eines der mehreren Strahler anstelle der einzelnen Strahler 4, 4' bzw. 4'' in der Abtasteinheit 20, 20' bzw. 20'' übernehmen, vorausgesetzt, daß das Blendensystem des gemeinsamen Strahlers die von den einzelnen Brennflecken ausgehende Strahlung so einblendet, daß diese nur die jeweils zugehörigen Detektorzeilen trifft. Die beschriebene Reihe von Einzelbrennflecken kann auch durch einen einzelnen langen Brennfleck eines Strahlers ersetzt werden, indem das Blendensystem des Strahlers die Aufteilung in eine Reihe der jeweils auf die einzelnen Detektorzeilen wirkenden Brennfleck­ abschnitte übernimmt.The simultaneous recording of several parallel layers can also be accomplished by arranging similar systems one above the other. Multi-row detector arrays replace the single cell arrays. For an expedient, that is to say cost-effective arrangement of a plurality of emitters instead of the individual emitters 4 , 4 ′ or 4 ″, which is pushed transversely to the row direction of the detectors, individual focal spots, but generated in a common emitter, can each have the function of one for the radiation generation take over several emitters instead of the individual emitters 4 , 4 'or 4 ''in the scanning unit 20 , 20 ' or 20 '', provided that the aperture system of the common emitter fades in the radiation emanating from the individual focal spots so that it only hits the associated detector rows. The series of individual focal spots described can also be replaced by a single long focal spot of a radiator, in that the aperture system of the radiator takes over the division into a series of the focal spot sections acting on the individual detector lines.

Die vorstehend beschriebenen Erzeugung von computertomographischen Bilder kann mit der Erzeugung von Projektionsröntgenbildern so kombiniert werden, daß der gleiche oder die gleichen Strahler 4, 4' bzw. 4'' zur Verwendung kommen. Ergänzt man eine für die Erzeugung von computertomographischen Bildern vorgesehene Ab­ tasteinheit 20, 20' bzw. 20'' mit einem Detektorarray, das nicht längs der Transport­ richtung des Stückgutes 1 ausgerichtet ist, zweckmäßig wäre eine Anordnung senk­ recht zur Transportrichtung, und blendet man die vom Strahler der Abtasteinheit erzeugte Strahlung so aus, daß auch dieses Detektorarray bestrahlt wird, liefert dieses Detektorarray Daten für Röntgenprojektionsbilder gemäß den Einrichtungen laut Fig. 1 und 1a.The above-described generation of computer tomographic images can be combined with the generation of projection X-ray images in such a way that the same or the same radiators 4 , 4 'and 4 ''are used. Supplementing one intended for the generation of computed tomographic images from scanning unit 20 , 20 'or 20 ''with a detector array, which is not aligned along the transport direction of the piece goods 1 , an arrangement would be perpendicular to the direction of transport, and one fades the Radiation generated by the radiator of the scanning unit in such a way that this detector array is also irradiated, this detector array provides data for X-ray projection images according to the devices according to FIGS. 1 and 1a.

Die vorstehend beschriebene Abtasteinheit 20, 20' bzw. 20'' kann auch dadurch zur Erzeugung von Daten für Projektionsbilder geeignet gemacht werden, daß der Detek­ tor 13, 13' bzw. 13'' drehbar eingerichtet wird und zwar so, daß er im Sinne der Fig. 1 und 1a aus seiner Richtung längs zur Transportrichtung des Stückgutes 21 in eine Richtung im wesentlichen quer dazu gedreht wird. Bei einer solchen Verdrehung ist der Strahler 4, 4' bzw. 4'' oder dessen Blendeneinrichtung so mitzudrehen, daß der Fächer der Bleistiftstrahlen 18, 18' bzw. 18'' auf den Detektor ausgerichtet bleibt. Eine solche Einrichtung hätte den Vorteil, daß mit ein und derselben Vorrichtung Daten wahlweise Daten sowohl für computertomographische Bilder wie auch für Projektionsbilder erzeugt werden können, aus denen bei geeigneter Bildverarbeitung (Prozessoren) die zugehörigen Bilder aufgebaut werden. Eine solche Vorrichtung ließe sich bedarfsweise zur Erzeugung des einen oder anderen Bildtyps verwenden, wobei auch vorstellbar ist, daß eine Vorrichtung von einem Stückgut 1 in einem Untersuchungsgang sowohl ein Computertomogramme wie auch Projektionsbilder erzeugt. Es ist zum Beispiel denkbar, daß im einfachen Fall einer Vorrichtung mit einer Abtasteinheit bei einem ersten Durchtreten des Stückgutes ein Projektionsbild erzeugt wird und im Rücklauf durch die Abtasteinheit nach Verdrehen des Detektors ein erster Satz computertomographischer Daten und im erneuten Vorlauf ein für die computertomographischen Gesamtdaten notwendiger zweiter.The scanning unit 20 , 20 'or 20 ''described above can also be made suitable for generating data for projection images in that the detector 13 , 13 ' or 13 '' is rotatably set up so that it in the sense of FIG. 1 and 1a is rotated from its direction along the transport direction of the piece goods 21 in a direction substantially transverse thereto. With such a rotation, the radiator 4 , 4 'or 4 ''or its diaphragm device must be rotated so that the fan of the pencil beams 18 , 18 ' or 18 '' remains aligned with the detector. Such a device would have the advantage that one and the same device can be used to selectively generate data for both computed tomographic images and projection images, from which the appropriate images are constructed with suitable image processing (processors). Such a device could, if necessary, be used to generate one or the other type of image, and it is also conceivable that a device generates a computer tomogram as well as projection images of a piece goods 1 in one examination cycle. It is conceivable, for example, that in the simple case of a device with a scanning unit, a projection image is generated the first time the item is passed through, and in the return through the scanning unit after rotating the detector, a first set of computer tomographic data and in the new lead one necessary for the overall computer tomographic data second.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Röntgencomputertomogrammen von Stück­ gut (1) mittels einer linear bewegten Fördereinrichtung (21) und zwei aufein­ anderfolgenden Röntgenabtasteinheiten (20') und (20''), bestehend aus den Röntgenstrahlern (4') bzw. (4'') und den hierzu fest zugeordneten Detektor­ arrays (13') bzw. (13''), durch die das Stückgut (1) hindurch bewegt wird, wobei diese Abtasteinheiten (20') und (20'') das Stückgut (1) In der darzu­ stellenden Objektschicht, die parallel zur Bewegungsrichtung des Stückgutes (1) orientiert ist, mit dünnen Strahlenbündeln (18') bzw. (18'') durchstrahlen, die von den Röntgenstrahlern (4') bzw. (4'') der Abtasteinheiten (20') und (20'') ausgehen und auf die Detektorelemente (14') bzw. (14'') der Detektorarrays (13') bzw. (13'') fallen, derart, daß durch die lineare Bewegung des Stück­ gutes (1) jedes Strahlenbündel eine für eine röntgencomputertomographische Bildrekonstruktion geeignete Parallelstrahlprojektion erzeugt, wobei vor Eintritt in die zweite Abtasteinheit (20'') das Stückgut (1) um eine Achse, die senkrecht zur darzustellenden Objektschicht steht, um einen solchen Winkel gedreht wird, daß mit der zweiten Abtasteinheit (20'') Parallelstrahlprojek­ tionen erzeugt werden, die die in der ersten Abtasteinheit (20') erzeugten Parallelstahlprojektionen zu der für eine regelrechte Bildrekonstruktion benötigten Anzahl von über einen Winkel von mindestens 180 Grad durch im wesentlichen gleiche Winkelabstände (22) gleichmäßig verteilten Parallel­ strahlprojektionen ergänzen, und die Drehung des Stückgutes (1) mittels einer auf der Fördereinrichtung (21) befindlichen Dreheinrichtung (23), die vor Eintritt des Stückgutes (1) in die zweite Abtasteinheit (20'') dieses dreht und dabei für sich allein arbeitet oder hierfür mit Vorrichtungen außerhalb der Fördereinrichtung (21) stationär positionierten Steuer- oder Antriebs­ mitteln zusammenwirkt, wobei sich dann die auf der Fördereinrichtung (21) befindliche Dreheinrichtung (23) auf eine für die Drehung des Stückgutes (1) ausreichend geeignete Oberfläche des Fördermittels reduzieren kann.1. Device for generating x-ray computer tomograms of pieces well ( 1 ) by means of a linearly moving conveyor device ( 21 ) and two successive x-ray scanning units ( 20 ') and ( 20 ''), consisting of the x-ray emitters ( 4 ') and ( 4 ') ') and the detector arrays ( 13 ') or ( 13 ''), which are permanently assigned to this, through which the piece goods ( 1 ) are moved, these scanning units ( 20 ') and ( 20 '') the piece goods ( 1 ) In the object layer to be displayed, which is oriented parallel to the direction of movement of the piece goods ( 1 ), shine through with thin beams ( 18 ') or ( 18 '') which are emitted by the X-ray emitters ( 4 ') or ( 4 '') Scanning units ( 20 ') and ( 20 '') go out and fall onto the detector elements ( 14 ') and ( 14 '') of the detector arrays ( 13 ') and ( 13 ''), respectively, such that the linear movement of the Pieces of good ( 1 ) each bundle of rays suitable for X-ray computer tomographic image reconstruction e generates parallel beam projection, whereby ( '20') prior to entering the second scanning unit is rotated, the unit load (1) about an axis which is perpendicular to the displayed object layer by such an angle that with the second scanning unit (20 '') Parallelstrahlprojek tions are generated, which complement the parallel steel projections generated in the first scanning unit ( 20 ') to the number required for a true image reconstruction of parallel beam projections evenly distributed over an angle of at least 180 degrees by substantially equal angular distances ( 22 ), and the rotation of the Piece goods ( 1 ) by means of a rotating device ( 23 ) located on the conveyor device ( 21 ), which rotates the piece goods ( 1 ) before it enters the second scanning unit ( 20 '') and works for itself or for this purpose with devices outside the conveyor device ( 21 ) stationary control or drive means together acts, whereby the rotating device ( 23 ) located on the conveying device ( 21 ) can then be reduced to a surface of the conveying means that is sufficiently suitable for the rotation of the piece goods ( 1 ). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Stückgut (1) mehr als zwei Abtast­ einheiten (20') und (20'') durchläuft und jeweils vor Eintritt in eine der Abtasteinheit (20'') nachfolgende Abtasteinheit so gedreht wird, daß beim Durchlauf durch die unterschiedlichen Abtasteinheiten Parallelstrahlprojek­ tionen erzeugt werden, aus denen die für eine regelrechte Bildrekonstruktion benötigte Anzahl von über einen Winkel von mindestens 180 Grad durch im wesentlichen gleiche Winkelabstände (22) gleichmäßig verteilten Parallel­ strahlprojektionen gewonnen werden können.2. Device according to claim 1, wherein the unit load (1) units of more than two sample (20 ') and (20' ') passes through and is in each case rotated (20' ') following scanning unit so before entry into one of the scanning unit that when passing through the different scanning units, parallel beam projections are generated, from which the number required for a true image reconstruction can be obtained from parallel beam projections evenly distributed over an angle of at least 180 degrees by essentially the same angular distances ( 22 ). 3. Vorrichtung zur Erzeugung von Röntgencomputertomogrammen von Stück­ gut (1) mittels einer linear bewegten Fördereinrichtung (21) und einer Röntgenabtasteinheit (20), welche aus einem Röntgenstrahler (4) und einem hierzu fest zugeordneten Detektorarray (13) besteht, durch die das Stückgut (1) hindurch bewegt wird, wobei diese Abtasteinheit (20) das Stückgut (1) in der darzustellenden Objektschicht, die parallel zur Bewegungsrichtung des Stückgutes (1) orientiert ist, mit dünnen Strahlenbündeln (18) durchstrahlt, die von dem Röntgenstrahler (4) der Abtasteinheit (20) ausgehen und auf die Detektorelemente (14) des Detektorarrays (13) fallen, derart, daß durch die lineare Bewegung des Stückgutes jedes Strahlenbündel eine für eine röntgencomputertomographische Bildrekonstruktion geeignete Parallelstrahl­ projektion erzeugt, wobei nach Austritt aus der Abtasteinheit (20) die Bewe­ gungsrichtung des Stückgutes (1) umgekehrt wird für einen Rück-Durchlauf durch die Abtasteinheit (20) und zuvor das Stückgut (1) um eine Achse, die senkrecht zur darzustellenden Objektschicht steht, um einen solchen Winkel gedreht wird, daß mit der gleichen Abtasteinheit (20) beim Rück-Durchlauf des Stückgutes (1) Parallelstrahlprojektionen erzeugt werden, die die beim ersten Durchgang durch die Abtasteinheit (20) erzeugten zu der für eine regelrechte Bildrekonstruktion benötigten Anzahl von über einen Winkel von mindestens 180 Grad durch im wesentlichen gleiche Winkelabstände (22) gleichmäßig verteilten Parallelstrahlprojektionen ergänzen, und die Drehung des Stückgutes (1) mittels einer auf dem Fördermittel befindlichen Dreh­ einrichtung 23, die vor dem Rück-Durchlauf des Stückgutes (1) durch die Abtasteinheit (20) dieses dreht und dabei für sich allein arbeitet oder hierfür mit Vorrichtungen außerhalb der Fördereinrichtung (21) stationär positio­ nierten Steuer- oder Antriebsmitteln zusammenwirkt, wobei sich dann die auf der Fördereinrichtung (21) befindliche Dreheinrichtung (23) auf eine für die Drehung des Stückgutes (1) ausreichend geeignete Oberfläche des Fördermittels reduzieren kann.3. Device for generating x-ray computer tomograms of pieces well ( 1 ) by means of a linearly moving conveyor ( 21 ) and an x-ray scanning unit ( 20 ), which consists of an x-ray emitter ( 4 ) and a detector array ( 13 ) assigned to it, through which the piece goods ( 1 ) is moved through, this scanning unit ( 20 ) radiating the piece goods ( 1 ) in the object layer to be displayed, which is oriented parallel to the direction of movement of the piece goods ( 1 ), with thin beams ( 18 ) which are emitted by the x-ray emitter ( 4 ) the scanning unit ( 20 ) go out and fall onto the detector elements ( 14 ) of the detector array ( 13 ) in such a way that, by the linear movement of the piece goods, each beam bundle generates a parallel beam projection suitable for X-ray computer tomographic image reconstruction, after exiting the scanning unit ( 20 ) the direction of movement of the piece goods ( 1 ) is reversed for a return k pass through the scanning unit ( 20 ) and previously the piece goods ( 1 ) about an axis that is perpendicular to the object layer to be displayed, is rotated by such an angle that with the same scanning unit ( 20 ) when the piece goods ( 1 ) Parallel beam projections are generated, which supplement the parallel beam projections generated over the course of the first pass through the scanning unit ( 20 ) to the number required for a true image reconstruction over an angle of at least 180 degrees by essentially equal angular distances ( 22 ), and the rotation of the General cargo ( 1 ) by means of a rotating device 23 located on the conveying means, which rotates before the return passage of the general cargo ( 1 ) through the scanning unit ( 20 ) and works for itself or for this purpose with devices outside the conveyor ( 21 ) stationary positioned control or drive means cooperates, wherein the rotating device ( 23 ) located on the conveying device ( 21 ) can then be reduced to a surface of the conveying means which is sufficiently suitable for the rotation of the piece goods ( 1 ). 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei nach abgeschlossenem Rück-Durchlauf das Stückgut (1) wiederum gedreht wird und in einem neuen Vorwärts- Durchlauf die Abtasteinheit (20) durchläuft, wobei die in allen drei Durch­ läufen gewonnenen Parallelstrahlprojektionen der abzubildenden Objekt­ schicht zu der für eine regelrechte Bildrekonstruktion benötigten Anzahl von über einen Winkel von mindestens 180 Grad durch im wesentlichen gleiche Winkelabstände (22) gleichmäßig verteilten Parallelstrahlprojektionen beitragen.4. Apparatus according to claim 3, wherein after completion of the return pass, the piece goods ( 1 ) is rotated again and in a new forward pass the scanning unit ( 20 ) passes, the parallel beam projections of the object to be imaged obtained in all three passes to the layer the number of parallel beam projections evenly distributed over an angle of at least 180 degrees by essentially the same angular spacings ( 22 ) contribute to a true image reconstruction. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei sich der in Anspruch 4 beschriebene Durchlaufvorgang Hin-Rück-Hin einmal oder mehrfach wiederholt, und die aus der Gesamtheit aller Durchläufe gewonnen Parallelprojektionen der abzubildenden Objektschicht zu der für eine regelrechte Bildrekonstruktion benötigten Anzahl von über einen Winkel von mindestens 180 Grad durch im wesentlichen gleiche Winkelabstände (22) gleichmäßig verteilten Parallel­ strahlprojektionen beitragen.5. The device according to claim 4, wherein the through-out process described in claim 4 is repeated one or more times, and the parallel projections of the object layer to be imaged, obtained from the totality of all the runs, to the number required for a true image reconstruction of over an angle of contribute at least 180 degrees by substantially equal angular distances ( 22 ) evenly distributed parallel beam projections. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5, bei der das Stückgut (1) mehr als eine Abtasteinheit gemäß (20), (20') oder (20'') in Hin- und Gegenrichtung nach erstmaligem Passieren der ersten Abtasteinheit durchläuft.6. The device according to claim 3 to 5, wherein the piece goods ( 1 ) passes through more than one scanning unit according to ( 20 ), ( 20 ') or ( 20 '') in the back and forth direction after the first passing through the first scanning unit. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, bei der durch die Abtasteinheiten gemäß (20), (20') oder (20'') mehrere Schichten simultan aufgenommen wer­ den durch Mehrzeilenanordnungen bei den Detektoren gemäß (13), (13') oder (13''), wobei jede Zeile eines zu einer Abtasteinheit gehörigen Detektorarrays mit dem Röntgenstrahler gemäß (4), (4') oder (4'') dieser Abtasteinheit eine Abtasteinheit nach den Ansprüchen 1 bis 5 darstellt mit der Einschränkung, daß die unterschiedlichen, vom Strahler und den Detektorelementen der Zeilen des zugeordneten Detektors definierten Strahlenfächer mit den dün­ nen Strahlenbündeln gemäß (18), (18') oder (18'') je nach Lage der Objekt­ schicht und der ihr zuzuordnenden Detektorzeile die für eine noch ausrei­ chend gute Bildrekonstruktion anzustrebende Koplanarität mit der zugehöri­ gen Objektschicht gut oder ausreichend gut erfüllen.7. Device according to claims 1 to 6, in which by the scanning units according to ( 20 ), ( 20 ') or ( 20 '') a plurality of layers are simultaneously recorded by the multi-line arrangements in the detectors according to ( 13 ), ( 13 ') or ( 13 ''), each row of a detector array belonging to a scanning unit with the X-ray emitter according to ( 4 ), ( 4 ') or ( 4 '') of this scanning unit being a scanning unit according to claims 1 to 5 with the restriction that the different, defined by the radiator and the detector elements of the lines of the assigned detector fan with the thin bundles of rays according to ( 18 ), ( 18 ') or ( 18 '') depending on the position of the object layer and the detector line to be assigned to it for another Sufficiently good image reconstruction to achieve the coplanarity with the associated object layer well or sufficiently well. 8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, bei der durch die Abtasteinheiten gemäß (20), (20') oder (20'') mehrere Schichten simultan aufgenommen werden durch Mehrzeilenanordnungen bei den Detektoren gemäß (13), (13') oder (13''), wobei jeder Zelle eines zu einer Abtasteinheit gehörigen Detektorarrays ein eigener Röntgenstrahler gemäß (4), (4') oder (4'') zugeordnet wird, und alle einem Detektorarray zugehörigen Röntgenstrahler als Brennfleck-Array eines gemeinsamen Röntgenstrahlers aufgebaut sein können, und die Strahlenausblendung des gemeinsamen Röntgenstrahlers dafür sorgt, daß die von einem einzelnen Brennfleck des Brennfleck-Arrays ausgehende Strahlung nur auf die zugehörige Zeile des zugehörigen Detektorarray gerichtet ist.8. Device according to claims 1 to 6, in which by the scanning units according to ( 20 ), ( 20 ') or ( 20 '') several layers are recorded simultaneously by multi-line arrangements in the detectors according to ( 13 ), ( 13 ') or ( 13 ''), each cell of a detector array belonging to a scanning unit being assigned its own x-ray emitter according to ( 4 ), ( 4 ') or ( 4 ''), and all x-ray emitters belonging to a detector array being constructed as a focal spot array of a common x-ray emitter can be, and the radiation suppression of the common X-ray emitter ensures that the radiation emanating from a single focal spot of the focal spot array is directed only at the associated row of the associated detector array. 9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, bei der zu den Detektorarrays gemäß diesen Ansprüchen zusätzlich eines oder mehrere dazu senkrechte oder von der Waagerechten deutlich abweichende angebracht werden, auf die jeweils ein von der selben Strahlungsquelle erzeugter Strahlenfächer fällt, so daß simultan zur Erzeugung von computertomographischen Bildern auch Röntgenprojektionsbilder gemäß der Anordnung nach Fig. 1 und 1a erzeugt werden können.9. Device according to claims 1 to 7, in which in addition to the detector arrays according to these claims one or more perpendicular thereto or clearly deviating from the horizontal are attached, on each of which a radiation fan generated by the same radiation source falls, so that simultaneously for generation X-ray projection images can also be generated from computer tomographic images in accordance with the arrangement according to FIGS. 1 and 1a. 10. Vorrichtung nach dem Anspruch 8 für den Fall vielzeiliger Detektorarrays anstelle der Detektoren gemäß (13), (13') oder (13''), bei denen durch fortlaufende Abfrage ausgewählter, nicht zur Transportrichtung des Stückgutes (1) parallel orientierter Detektorelementstrukturen, z. B. die Spalten zweidimensionaler Detektorarrays Röntgenprojektionsbilder erzeugt werden können.10. The device according to claim 8 in the case of multi-line detector arrays instead of the detectors according to ( 13 ), ( 13 ') or ( 13 ''), in which, by continuous interrogation, selected detector element structures which are not oriented parallel to the transport direction of the piece goods ( 1 ), e.g. B. the columns of two-dimensional detector arrays x-ray projection images can be generated. 11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, bei der Detektoren gemäß (13), (13') oder (13'') um Achsen gedreht werden können, die auf einer Verbin­ dungslinie zwischen den Detektoren und den zugehörigen Röntgenstrahlern gemäß (4), (4') oder (4'') liegen, mit gleichzeitiger Drehung der von den dün­ nen Strahlenbündeln gemäß (18), (18') oder (18'') aufgespannten Strahlen­ fächer durch Verdrehen der Röntgenstrahler gemäß (4), (4') oder (4'') um dieselben Achsen oder durch eine entsprechende Einstellung der den Röntgenstrahlern zugehörigen Strahlenausblendeinrichtungen, so daß die Abtasteinheiten, die mit einer solchen Vorrichtung versehen sind, je nach Stellung des ihnen zugehörigen Detektors gemäß (13), (13') oder (13'') Datensätze entweder für die computertomographische Bildrekonstruktion oder Datensätze für den Aufbau von Röntgenprojektionsbildern erzeugen.11. The device according to claims 1 to 7, in which detectors according to ( 13 ), ( 13 ') or ( 13 '') can be rotated about axes which on a connecting line between the detectors and the associated x-ray emitters according to ( 4 ) , ( 4 ') or ( 4 ''), with simultaneous rotation of the radiation beams spanned by the thin bundles of rays according to ( 18 ), ( 18 ') or ( 18 '') by turning the X-ray radiators according to ( 4 ), ( 4 ') or ( 4 '') about the same axes or by a corresponding setting of the beam blanking devices associated with the X-ray emitters, so that the scanning units which are provided with such a device, depending on the position of the associated detector, according to ( 13 ), ( 13 ') or ( 13 '') generate data records either for computer tomographic image reconstruction or data records for the construction of x-ray projection images.
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