DE4217359C2 - Einrichtung zur Inspektion eines Gegenstandes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung der im Oberbe­ griff des Anspruchs 1 genannten Art zur Inspektion eines Gegenstandes.

Eine Einrichtung der betreffenden Art ist aus der EP 0 312 851 A1 bekannt. Es sei hierzu auf Fig. 7 Bezug genommen, in der diese bekannte Einrichtung dargestellt ist. Wie aus Fig. 7 zu ersehen ist, bestrahlt bei dieser bekannten Ein­ richtung ein fächerförmiger Röntgenstrahl 1, der durch einen Röntgenstrahler 2 und einen Kollimator 3 erzeugt wird, einen Gegenstand 4, der durch ein Transportband 5 in Richtung ei­ nes Pfeiles X transportiert wird. Infolge der Bestrahlung mit dem fächerförmigen Röntgenstrahl 1 werden gestreute Röntgenstrahlen von dem Gegenstand 4 in alle Richtungen emittiert. Ein Scintillator 6 fängt einen Teil der emittier­ ten gestreuten Röntgenstrahlen über Schlitzblenden 7 eines Modulators 8 auf und erzeugt sichtbare Strahlen. Die von dem Scintillator 6 erzeugten sichtbaren Strahlen werden dann durch einen optoelektrischen Wandler 9 in elektrische Signa­ le umgewandelt. Das Ausgangssignal des optoelektrischen Wandlers 9 wird in einen Bildprozessor 10 eingespeist, der ein Bild des Gebietes des Gegenstandes 4 erzeugt, das auf einem TV-Monitor 11 dargestellt wird. Primäre Röntgenstrah­ len werden durch einen Liniendetektor 12 für Röntgenstrahlen ebenfalls festgestellt und als Primärstrahlungsbild über einen Multiplexer 13 und den Bildprozessor 10 auf dem TV-Monitor 11 dargestellt.

Da aufgrund der schmalen Schlitzblenden der Wirkungs­ grad bei der Detektion der gestreuten Röntgenstrahlen gering ist, wird das Streustrahlungsbild bei der Darstellung auf dem TV-Monitor 11 bereits durch geringe Störungen beein­ trächtigt.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Einrichtung besteht darin, daß aufgrund der Anordnung des Detektors und der Schlitzblende bezüglich des Röntgenstrahlers räumliche Ver­ zerrungen bei der Detektion der gestreuten Röntgenstrahlung auftreten, so daß die gleichzeitige Darstellbarkeit von Pri­ märstrahlungsbild und Streustrahlungsbild auf einem Monitor beeinträchtigt ist.

Aus dem DE-GM 86 31 620 ist ein Röntgenscanner be­ kannt, der einen Detektor für gestreute Röntgenstrahlen auf­ weist, der aus einer Zeile punktförmiger Einzeldetektoren besteht, vor denen jeweils ein aus mehreren Lamellen gebil­ deter Kollimator angeordnet ist.

Ein Nachteil dieses bekannten Röntgenscanners besteht darin, daß bei der Detektion der gestreuten Röntgenstrahlung räumliche Verzerrungen auftreten, so daß die gleichzeitige Darstellbarkeit von Primärstrahlungsbild und Streustrah­ lungsbild auf einem Monitor beeinträchtigt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrich­ tung der betreffenden Art zur Inspektion eines Gegenstandes anzugeben, bei der räumliche Verzerrungen bei der Detektion der gestreuten Röntgenstrahlen verringert sind und bei der die Detektion der gestreuten Röntgenstrahlen verbessert ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Lehre gelöst.

Zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen der erfin­ dungsgemäßen Lehre sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht und zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Einzelheit der ersten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 ist eine Ansicht zur Verdeutlichung der Ar­ beitsweise der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 4 ist eine Seitenansicht und zeigt eine Detek­ tionsfläche der Röntgenfernsehkamera von Fig. 3.

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht und zeigt eine zweite Ausführungsform des Strahlungs­ detektors.

Fig. 6 ist eine auseinandergezogene Schnittdarstel­ lung und zeigt einen linienförmigen Scintil­ lator gemäß Fig. 5.

Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht eines zum Stand der Technik gehörenden Beispiels.

Ein erstes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1-4 beschrieben.

Die Gesamtanordnung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, weist eine erfindungs­ gemäße Einrichtung eine Röntgenstrahlungsquelle 20 auf, die aus einer Röntgenröhre 21 mit einem Röntgenstrahlfokus S besteht. Ein Schlitz 22 vor der Röntgenröhre 21 wandelt von der Röntgenröhre 21 erzeugte Röntgenstrahlen in einen fä­ cherförmigen Röntgenstrahl 23 um, der ungefähr 1 mm breit ist. Die Röntgenröhre 21 wird durch eine Röntgensteuerein­ richtung 24 gesteuert.

Die Röntgenstrahlungsquelle 20 ist an einer Seite eines Transportbandes 25 angeordnet, das einen Gegenstand 26 quer zum Pfad des fächerförmigen Röntgenstrahls 23 transportiert, der durch die Röntgenröhre 21 erzeugt wird.

Ein Röntgenstrahlliniendetektor 27 (Primärstrahlungs­ detektor) weist ungefähr 400 einzelne Detektorelemente auf und ist auf der der Röntgenstrahlungsquelle 20 abgewandten Seite des Transportbandes 25 gegenüber der Röntgenstrah­ lungsquelle 20 angeordnet und stellt einen primären Röntgen­ strahl fest, den der Gegenstand 26 durchgelassen hat. Ein primärer Röntgenstrahlschlitz 28 (zweiter Schlitz) ist an einer Einfallseite des Röntgenstrahlliniendetektors 27 an­ geordnet und läßt den primären Röntgenstrahl durch, während er gestreute Röntgenstrahlen abblockt.

Eine Durchlaßeinrichtung 29 für gestreute Röntgenstrah­ len weist einen Schlitz 30 (erster Schlitz) auf, der mit einer Linie L fluchtet, die durch den Röntgenstrahlfokus S der Röntgenröhre 21 läuft.

Eine Röntgenfernsehkamera 31 dient als Detektor für gestreute Röntgenstrahlen und weist ungefähr 400 Kanäle und eine Röntgenstrahldetektionsfläche 32 auf, die parallel zu der Durchlaßeinrichtung 29 für gestreute Röntgenstrahlen angeordnet ist. Gestreute Röntgenstrahlen 33, die von dem Gegenstand 26 infolge einer Bestrahlung durch den fächerför­ migen Röntgenstrahl 23 emittiert werden, passieren den Schlitz 30 der Durchlaßeinrichtung 29 für gestreute Röntgenstrahlen und werden durch die Röntgenfernsehkamera 31 detektiert.

Der Röntgenstrahlliniendetektor 27 ist an eine Display­ einrichtung 34 über eine Datenabfrageeinrichtung 35 ange­ schlossen, und die Röntgenfernsehkamera 31 ist an eine Dis­ playeinrichtung 36 über eine Datenabfrageeinrichtung 37 an­ geschlossen.

Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform wird nachfol­ gend beschrieben.

Der von der Röntgenröhre 21 erzeugte fächerförmige Röntgenstrahl 23 wird durch den Röntgenstrahlliniendetektor 27 durch den primären Röntgenstrahlschlitz 28 detektiert. Wenn der fächerförmige Röntgenstrahl 23 den Gegenstand 26 bestrahlt, der von dem Transportband 25 mit einer Ge­ schwindigkeit von 15 m/min. transportiert wird, wird ein Teil des fächerförmigen Röntgenstrahls 23 durch den Gegen­ stand 26 gestreut, und die gestreuten Röntgenstrahlen werden in alle Richtungen emittiert. Die gestreuten Röntgenstrahlen 33, die durch den Schlitz 30 treten, werden durch die Rönt­ genfernsehkamera 31 detektiert.

Während der Gegenstand 26 von dem Transportband 25 transportiert wird, werden der sich ändernde primäre Rönt­ genstrahl und gestreute Röntgenstrahlen durch den Röntgen­ strahlliniendetektor 27 bzw. die Röntgenfernsehkamera 31 detektiert. Während jeder Bewegung des Transportbandes 25 um 2 mm (entsprechend einer Zeitspanne von 8 Millisekunden) werden der detektierte primäre Röntgenstrahl und der ge­ streute Röntgenstrahl jeweils integriert. Das integrierte Datensignal wird nachfolgend als "1 Liniendaten" bezeichnet.

Das Ausgangssignal der 400 individuellen Detektorele­ mente, die den Röntgenstrahlliniendetektor 27 bilden, wird integriert, von einem analogen Signal in ein digitales Si­ gnal umgewandelt und durch die Datenabfrageeinrichtung 35 korrigiert. Diese Korrektur besteht in einer Versatzkorrek­ tur und einer Verstärkungskorrektur. Die Versatzkorrektur ist die Differenz zwischen dem Ausgangssignal jedes indivi­ duellen Detektorelements und dem Signal des jeweiligen in­ dividuellen Elements, das sich ergibt, wenn dort kein Rönt­ genstrahl auf den Gegenstand 26 gerichtet ist. Die Verstär­ kungskompensation ist das Verhältnis des Wertes (nach Ver­ satzkompensation) des Ausgangssignals, der sich ergibt, wenn der Gegenstand 26 durch den primären Röntgenstrahl bestrahlt ist, zu dem Wert des Signals, der sich ergibt, wenn der Li­ niendetektor 27 direkt durch den primären Röntgenstrahl be­ strahlt ist.

Nach der Korrektur wird das Ausgangssignal der Daten­ abfrageeinrichtung 35 als "1 Liniendaten" in einem Speicher (nicht gezeigt) der Displayeinrichtung 34 gespeichert. Zu dieser Zeit werden die "1 Liniendaten" in dem Speicher ge­ speichert, passend zu einer Vertikallinie der linken Seite eines (nicht gezeigten) Schirms der Displayeinrichtung 34. Die vertikale Linie des Schirmes zeigt die Richtung der An­ ordnung der einzelnen Detektoren des Röntgenstrahlliniende­ tektors 27 an.

Für die nächsten 8 Millisekunden werden "1 Liniendaten" in der gleichen Weise wie oben beschrieben detektiert und in dem Speicher in Richtung nach rechts von den vorherigen "1 Liniendaten" gespeichert.

Wenn das Transportband 25 sich über eine Distanz von einem Meter bewegt hat, so sind 500 Partien von "1 Linien­ daten" gemessen.

Die 500 Liniendaten entsprechen einem primären Röntgen­ strahlbild des Gegenstandes 26. Das primäre Röntgenstrahl­ bild wird auf dem Schirm der Displayeinrichtung 34 in Über­ einstimmung mit den 500 Liniendaten dargestellt, die von der Datenabfrageeinrichtung 35 erhalten worden sind.

Das Gewinnen der "1 Liniendaten" durch die Röntgenfern­ sehkamera 31 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 beschrieben.

Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, wird der gestreute Röntgenstrahl, der auf einer Linie "A" des fächerförmigen Röntgenstrahls 23 gestreut ist, auf einer Linie "a" auf der Röntgenstrahldetektionsfläche 32 der Röntgenfernsehkamera 31 gebündelt. In der gleichen Weise wird der auf einer Linie "B" gestreute Röntgenstrahl auf einer Linie "b" auf der Röntgenstrahldetektionsfläche 32 gebündelt, und der auf ei­ ner Linie "C" gestreute Röntgenstrahl wird auf einer Linie "c" auf der Röntgenstrahldetektionsfläche 32 gebündelt.

Da die Röntgenstrahldetektionsfläche 32 parallel zu dem Schlitz 30 angeordnet ist, bildet jeder der auf den Linien "A" bis "C" gestreuten Röntgenstrahlen ein Röntgenstreu­ strahlbild von parallelen Linien "a" bis "c" auf der Rönt­ genstrahldetektionsfläche 32.

Die vertikale Richtung der gestreuten Röntgenstrahlen a, b, c, die auf der Detektionsfläche 32 gesammelt sind, entspricht den Winkeln zwischen den Linien A bis C des fä­ cherförmigen Röntgenstrahls 23 und einer Grundlinie W, und die Querrichtung des Röntgenstreustrahlbildes entspricht der Querabtastrichtung der Röntgenfernsehkamera 31.

Die Abtastfunktion der Röntgenfernsehkamera 31 wird als Rasterabtastung über eine 8-Millisekunden-Zeitspanne verwen­ det.

Das Ausgangssignal über eine 20-Mikrosekunden-Zeitspan­ ne der Röntgenfernsehkamera 31 wird während der Quer­ abtastung integriert und von einem Analogsignal in ein Digi­ talsignal durch die Datenabfrageeinrichtung 37 umgewandelt. 400 Partien von Daten werden von der Datenabfrageeinrichtung 37 nach der Umwandlung angefordert und jeweils korrigiert.

Das Verfahren der Korrektur entspricht dem in der Da­ tennabfrageeinrichtung 35 angewandten Verfahren. Nach der Korrektur werden die Daten in einem Speicher (nicht gezeigt) der Displayeinrichtung 36 als "1 Liniendaten" gespeichert. Die "1 Liniendaten" werden in dem Bereich des Speichers ent­ sprechend der vertikalen Linie der linken Seite des Schirmes (nicht gezeigt) der Displayeinrichtung 36 gespeichert, und für die nächste 8-Millisekunden-Zeitspanne werden "1 Linien­ daten" in der gleichen, zuvor beschriebenen Weise detektiert und in einem Bereich des Speichers entsprechend der nächsten Position rechts von den vorhergehenden "1 Liniendaten" ge­ speichert, usw., so daß immer dann, wenn sich das Transport­ band 25 um einen Schritt von 2 mm bewegt, die "1 Linienda­ ten" gemessen werden, so daß dann, wenn sich das Transport­ band 25 über einen Meter bewegt, 500 "1 Liniendaten"-Teile gemessen sind. Demgemäß wird ein Röntgenstreustrahlbild, das dem Gegenstand 26 entspricht, in dem Speicher der Display­ einrichtung 36 gespeichert und auf dem Schirm der Display­ einrichtung 36 dargestellt.

Da in der oben beschriebenen Weise gemäß dieser Ausfüh­ rungsform der Wirkungsgrad der Messung des gestreuten Rönt­ genstrahles verbessert ist, ist die Qualität der Bilder des Röntgenstreustrahlbildes dadurch verbessert.

Es sei bemerkt, daß, obwohl bei der vorliegenden Aus­ führungsform die Röntgenfernsehkamera 31 zur Detektion der gestreuten Röntgenstrahlen verwendet wird, der Detektor, wie das in den Fig. 5 und 6 beispielsweise gezeigt ist, ein­ fach aus einem Liniendetektor 40 bestehen kann, der aus einer Photodiodenanordnung (nicht gezeigt) und einem li­ nienförmigen Scintillator 41 gegenüber dem Liniendetektor 40 bestehen kann. Der Liniendetektor 40 stellt sichtbare Strah­ len fest. Die Oberfläche des Scintillators 41 ist mit einer Schicht 42 von aufgedampftem Aluminium bedeckt, um so sicht­ bare Strahlen von außen abzuhalten und innerhalb des Scin­ tillators 41 erzeugte Strahlen abzufangen. Neben der Alumi­ niumschicht 42 kann eine Silberschicht oder eine mit einer weißen Beschichtung versehene Schicht verwendet werden.

Statt eines Linienscintillators 41 kann ein bekannter Glasfiberscintillator verwendet werden, der Licht emittiert, wenn er mit Röntgenstrahlen bestrahlt wird. Die Oberfläche des Glasfiberscintillators kann ebenfalls mit einer Alumini­ umschicht oder dergleichen durch Aufdampfung beschichtet werden, um den Wirkungsgrad der Detektion zu verbessern.

Bei dem obigen Ausführungsbeispiel sind die Displayein­ richtungen 34, 36 benachbart zueinander angeordnet, jedoch können das Streustrahlungsbild und das Primärstrahlungsbild auch auf nur einer Displayeinrichtung dargestellt werden. Wird dann beispielsweise das Röntgenstreustrahlbild in grün und das Primärstrahlungsbild in rot auf der Displayeinrich­ tung dargestellt, so können die Bilder weiterhin unterschie­ den werden.

Da der Schlitz 30 koinzident mit der Linie L ist, die durch den Röntgenstrahlfokus S verläuft, und die Rönt­ genstrahldetektionsfläche 32 parallel zu dem Schlitz 30 verläuft, werden parallele Streustrahlungen gleichzeitig detektiert. Da außerdem der Punkt, wo Primärstrahlung detektiert wird, dem Punkt entspricht, wo die Streustrahlung detektiert wird, können beide Bilder gleichzeitig auf einer Displayein­ richtung dargestellt und überwacht werden.

Claims (6)

1. Einrichtung zur Inspektion eines Gegenstandes,
mit einer Strahlungsquelle zur Erzeugung eines fächerförmigen Strahles,
mit einem ersten Schlitz, durch den von einem in dem Pfad des Strahles angeordneten Gegenstand gestreute Strahlung hindurchtreten kann und
mit einem ersten Strahlungsdetektor, der durch den Schlitz hindurchtretende gestreute Strahlung auffängt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Schlitz (30) zu der Strahlungsquelle (20) ausgerichtet ist, derart, daß der erste Schlitz (30) mit einer durch den Brennfleck (S) der Strah­ lungsquelle (20) verlaufenden Linie (L) fluchtet und
daß der erste Strahlungsdetektor flächig ausgebildet ist und parallel zu dem ersten Schlitz (30) verläuft.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zweiten Schlitz (28), durch den eine Primär­ strahlung tritt, die durch den Gegenstand (26) über­ tragen worden ist, der jedoch die Streustrahlung ab­ blockt und
einen Primärstrahlungsdetektor (27), der die durch den Gegenstand (26) und den zweiten Schlitz (28) hin­ durchgetretene Primärstrahlung auffängt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Strahlungserzeugung eine Röntgenröhre (21) vor­ gesehen ist, vor der ein Schlitz (22) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der erste Strahlungsdetektor eine Röntgenfernsehkamera (31) ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Strahlungsdetektor als Photodiodenzeile mit damit verbundenen linienförmigen Scintillatoren (41) ausgebildet ist und die Scintillatoren eine aluminisierte oder versilberte Oberfläche aufwei­ sen.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Strahlungsdetektor einen Glasfiberscintillator aufweist.