DE4135282C2 - Röntgenscanner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Röntgenscanner zur Unter­ suchung von Prüfgut mit einem Röntgenstrahler auf einer Seite und einem zeilenförmigen, aus Detektorelementen bestehenden Detektor auf der anderen Seite einer Trans­ portstrecke für das Prüfgut sowie mit einer Elektronik und einem Sichtgerät zur Erzeugung von Röntgenschattenbildern des Prüfgutes.

Es sind Röntgenscanner dieser Art bekannt, bei denen der Röntgenstrahler während der Abtastung eines Volumens des Prüfgutes dauernd eingeschaltet und der Detektor dauernd aktiviert ist (EP 0 198 276). Dies bedeutet, daß auch in den Meßpausen Röntgenstrahlung durch das Prüfgut ge­ schickt, d. h. der Röntgenstrahler belastet wird.

In DE 37 08 843 ist ein Röntgenscanner beschrieben, bei dem den Ort des Prüfgutes erfassende Detektoren vorgesehen sind, die die Röntgenstrahlung ein- und ausschalten, wenn das Prüfgut bestimmte Orte auf der Transportstrecke er­ reicht. Auch bei diesem Röntgenscanner tritt während der Abtastung eines Volumens des Prüfgutes dauernd Röntgen­ strahlung auf. Schließlich ist in US 4 333 145 ein Com­ putertomograph beschrieben, bei dem die Daten bestimmter Detektorelemente, die hinter besonders dichten Objekttei­ len liegen, gefiltert werden, um Bildartefakte zu mini­ mieren. Auch bei diesem Computertomographen ist aber die Röntgenstrahlung während des eigentlichen Abtastvorganges dauernd eingeschaltet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Röntgen­ scanner der eingangs genannten Art hinsichtlich der Ein­ schaltdauer des Röntgenstrahlers zur Abtastung eines Volumens des Prüfgutes zu optimieren.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die Merk­ male des Patentanspruches 1. Der Röntgenstrahler ist bei dem erfindungsgemäßen Röntgenscanner also nur dann ein­ geschaltet, wenn auch gemessen wird. In den Meßpausen tritt keine Röntgenstrahlung auf.

Es ist besonders zweckmäßig, einen integrierenden Detektor zu verwenden. Dadurch wird das Quantenrauschen optimiert.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Röntgenscanner nach der Erfindung, und

Fig. 2 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise des Röntgen­ scanners gemäß Fig. 1.

In der Fig. 1 ist ein Röntgenstrahler 1 dargestellt, der von einem Röntgengenerator 2 gespeist wird. Er sendet von seinem Fokus 3 ein fächerförmiges Röntgenstrahlenbündel 4 aus, dessen Fächerebene senkrecht zur Zeichenebene verläuft und das auf einem Detektor 5 auftrifft, der aus einer Reihe von Detektor­ elementen besteht, also zeilenförmig ausgebildet ist, wobei die Zeilenrichtung ebenfalls senkrecht zur Zeichenebene ver­ läuft. Zwischen dem Röntgenstrahler 1 und dem Detektor 5 liegt eine Transportstrecke 6 für Prüfgut 7, das in Pfeilrichtung durch das Röntgenstrahlenbündel 4 befördert wird. Die Signal­ verarbeitung und Steuerung des Röntgengenerators 2 erfolgt durch eine Elektronik 9. Das erzeugte Röntgenschattenbild des abgetasteten Volumens des Prüfgutes 7 wird auf einem Sicht­ gerät 8 wiedergegeben.

Während des Transportes des Prüfgutes 7 durch die Ebene des Röntgen­ strahlenbündels 4 wird der Röntgenstrahler 1 gepulst und synchron dazu der Detektor 5 nur während der Pulsdauer aktiv geschaltet. Dadurch erhält man Datensätze, die von der Elek­ tronik 9 zu einem Schattenbild des untersuchten Volumens des Prüfgutes 7 verarbeitet werden.

Der zeitliche Verlauf der Strahlungsleistung S des Röntgen­ strahlers 1 wird durch die Pulsdauer t und die Pulsperioden­ dauer T wiedergegeben (Fig. 2). Das Spektrum dieser Pulsfolge ist periodisch, wie Fig. 3 zeigt. Signalanteile treten bei der Frequenz 0, 1/T, 2/T usw. auf. Verwendet man das Nutzsignal, das im Spektrum bei 1/T liegt, so ist nur noch das Breitband­ rauschen niedriger spektraler Dichte wirksam. Durch Bandpaß­ filterung vor dem Abtaster der Elektronik 9 (Kurventeil 11 in Fig. 3) erhält man das Spektrum gemäß Fig. 4, bei dem die Anteile des 1/f-Rauschens unterdrückt werden. Dieses 1/f-Rau­ schen, das bei der Frequenz F = 1/T bereits kleine Werte an­ nimmt, ist in Fig. 3 ebenfalls dargestellt. Der Abtaster der Elektronik 9 setzt die symmetrisch zu 1/T liegenden Spektral­ anteile in das Basisband um (Fig. 5). Nach weiterer Tiefpaß­ filterung erhält man so das Nutzsignal mit optimalem Signal- Rausch-Abstand. Die weiteren Verarbeitungsschritte sind dann:
Analog/Digital-Wandlung
Digitale Signalverarbeitung
Bildspeicherung
Wiedergabe auf dem Sichtgerät 8.

Die Detektorelemente des Detektors 5 integrieren das Signal über die jeweilige Pulsdauer t. Als Röntgenstrahler 1 wird vorzugsweise ein Linearbeschleuniger verwendet. Als Detektor­ element eignet sich zum Beispiel ein Szintillator mit einer Photodiode. Der wesentliche Vorteil der beschriebenen Signal­ verarbeitung mit integrierendem Detektor 5 ist die durch die kurze Aktivzeit des Integrators gegebene Filterwirkung und der damit erzielte hervorragende Signal/Rauschabstand.

Bei einem Röntgenscanner ist die Transportgeschwindigkeit des Prüfgutes 7 nur schwer konstant zu halten. Damit in der Be­ schleunigungs- und Abbremsphase Verzerrungen der Bildgeometrie vermieden werden, ist eine Weggebereinheit 10 vorhanden, deren Pulsrate, d. h. deren Anzahl der Pulse pro Längeneinheit, ein Maß für die augenblickliche Transportgeschwindigkeit ist. Die Pulsfrequenz des Röntgengenerators 2 wird so gesteuert, daß pro Längeneinheit des Prüfgutvorschubes stets die gleiche Pulszahl auftritt, daß also die Anzahl der Pulse des Röntgen­ strahlers 1 pro Längeneinheit stets gleich ist. Damit ist die Auflösung und der Maßstab der Bilddarstellung in Transport­ richtung keine Funktion der Geschwindigkeit. Die Kurvenform und die Signalamplitude der Pulse sollten gemäß Fig. 2 etwa gleich sein. Die Anzahl der Pulse pro Längeneinheit kann programmierbar sein.

Claims (5)

1. Röntgenscanner zur Untersuchung von Prüfgut (7) mit einem Röntgenstrahler (1) auf einer Seite und einem zeilenförmigen, aus Detektorelementen bestehenden Detektor (5) auf der anderen Seite einer Transportstrecke (6) für das Prüfgut (7) sowie mit einer Elektronik (9) und einem Sichtgerät (8) zur Erzeugung von Röntgenschattenbildern des Prüfgutes (7), bei dem der Röntgenstrahler (1) während des Transportes des Prüfgutes (7) durch die Ebene des Röntgenstrahlenbündels (4) gepulst und der Detektor (5) nur während der Pulsdauer aktiv geschaltet wird.

2. Röntgenscanner nach Anspruch 1, mit einem integrierenden Detektor (5).

3. Röntgenscanner nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Röntgen­ strahler (1) von einer Weggebeeinheit (10) so gesteuert wird, daß die Anzahl der Pulse pro Längeneinheit stets gleich ist.

4. Röntgenscanner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Kurvenform und die Signalamplitude der Pulse etwa gleich sind.

5. Röntgenscanner nach Anspruch 3, bei dem die Anzahl der Pulse pro Längeneinheit programmierbar ist.