DK201600059Y3 - Håndholdt røntgen backscatter billeddannelsesindretning - Google Patents

Abstract

Indretning til billeddannelse af enkeltdele bag en skjulende barriere. En kilde af gennemtrængende stråling er helt indesluttet i et hus. En rumlig modulator omdanner den gennemtrængende stråling til en stråle og sweeper strålen til bestråling af en inspiceret genstand. En detektor genererer et scatter-signal baseret på en gennemtrængende stråling spredt af indholdet af den inspicerede genstand, og en sensor registrerer en bevægelse relativt til en tidligere position af indretningen i forhold til den inspicerede genstand. En processor modtager scatter-signalet og genererer et billede af indholdet af den inspicerede genstand baseret i det mindste på scatter-signalet. Huset kan være tilpasset således, at en operatør kan holde fast i det med en hånd.

Description

Håndholdt røntgen-backscatter-billeddannelsesindretning

Den foreliggende ansøgning kræver prioritet fra provisorisk US-ansøgning med serienr. 61/591,360, indleveret den 27. januar 2012, og fra provisorisk US-ansøgning med serienr. 61/598,521 og 61/598,576, begge indleveret den 14. februar 2012, og provisoriske US-ansøgninger med serienr. 61/607,066, indleveret den 6. marts 2012, hvoraf alle ansøgninger er inkorporeret heri ved henvisning.

Teknisk område

Den foreliggende opfindelse angår systemer og fremgangsmåder til røntgenbilleddannelse og især systemer og fremgangsmåder til røntgenbilleddannelsesanvendelsesdetektion i det mindste af spredte røntgenstråler.

Opfindelsens baggrund Røntgen-backscatter-teknikker har været anvendt de sidste 25 år med henblik på at detektere enkeltdele, der befinder sig bag en skjulende barriere, uden at der er behov for at anbringe en røntgendetektor distalt i forhold til den genstand, der afbildes (relativt til røntgenkilden). Dette har vist sig at være meget hensigtsmæssigt for bestemte billeddannelsesanvendelser såsom den ensidede inspektion (dvs. med detektor og kilde på samme side af genstanden) af køretøjer, containergods, kufferter og sågar mennesker.

Imidlertid har disse indretninger indtil nu haft en tendens til at være ret store og tunge, hvilket skyldes størrelsen og vægten af røntgenkilderne, den stråledannende mekanisme, som er nødvendig for at etablere den scannende nålestråle, og detektorerne, som detekterer de tilbagespredte røntgenstråler.

En backscatter-indretning til detektion af en struktur, der skjules af en væg, er blevet foreslået i en offentliggjort japansk ansøgning med offentliggørel-sesnr. 10-185842 (herefter "Toshiba '842"), indleveret 12. december 1996 og inkorporeret heri ved henvisning. Indretningen, der er beskrevet i Toshiba '842, kan altid kun give et momentant billede af en region inden for scanningsområdet af en kilde, der holdes af en operatør.

I den seneste tid har udviklingen af kompakte, lette røntgenkilder, som fungerer ved moderat effekt (typisk inden for området mellem 1 - 20 Watt) med relativt høje røntgenenergier (50 - 120 keV) sammen med små og meget effektive elektriske motorer til at drive et roterende stråledannende chopper-hjul, gjort det muligt at udforme og udvikle lette og kompakte håndholdte backscatter-billeddannelsessystemer.

Desuden har backscatter-røntgensystemer i henhold til kendt teknik under anvendelse af røntgenrør, som f.eks. beskrevet i US-patent nr. 5,763,886 (to Schulte), altid tilvejebragt et middel til bevægelse af enten genstanden eller billeddannelsessystemet i en relativ bevægelse i forhold til hinanden langs 'scannings"-retningen, som typisk er i en retning vinkelret på planet indeholdende en raster-scanning-røntgenstråle dannet af et chopper-hjul. Hvis man f.eks. skal inspicere en genstand med en vertikal flade (som f.eks. en væg eller et stykke bagage), bliver røntgenstrålen typisk scannet i et vertikalt plan, mens genstanden, der inspiceres, bevæges i en horisontal retning. Dette er typisk for systemer, som scanner bagage, hvor kufferten bevæges i en horisontal retning på et transportbånd, eller for systemer, som scanner køretøjer, hvor køretøjet kører forbi (eller gennem) systemet, eller systemet som alternativ bevæges i en horisontal retning forbi et stationært køretøj. For person-scannere, der anvender røntgen-backscatter, bliver strålen typisk scannet i det horisontale plan, mens kildeelementet bevæges forbi en stationær person i den vertikale retning. I begge tilfælde skal der, for at danne et todimensio-nelt backscatter-billede, være en relativ bevægelse af systemet og genstanden, der scannes, og dette krav resulterer normalt i en betydelig ekstravægt, størrelse og kompleksitet for billeddannelsessystemet.

Sammenfatning af opfindelsens udførelsesformer

Der er i overensstemmelse med forskellige udførelsesformer af den foreliggende opfindelse tilvejebragt en billeddannelsesindretning. Billeddannelsesindretningen har et hus og en kilde af en gennemtrængende stråling helt indesluttet i huset til generering af den gennemtrængende stråling. Indretnin gen har endvidere en rumlig modulator for at omdanne den gennemtrængende stråling til en stråle til bestråling af genstanden og til sweeping af strålen, en detektor til generering af et scatter-signal baseret på den gennemtrængende stråling spredt af indholdet af den inspicerede genstand, en sensor til registrering af indretningens bevægelse relativt til en tidligere position af indretningen i forhold til den inspicerede genstand og en processor til modtagelse af scatter-signalet og til generering af et billede af indholdet af den inspicerede genstand baseret i det mindste på scatter-signalet.

Huset kan være tilpasset således, at en operatør kan fastholde det med en hånd, og, for at anføre tre eksempler, kan sensoren i nogle udførelsesformer være en mekanisk koder eller et accelerometer eller en optisk sensor. Processoren kan være tilpasset til at modulere en intensitet af den gennemtrængende stråling baseret på en registreret bevægelse af indretningen.

I andre udførelsesformer af den foreliggende opfindelse har backscatter-billeddannelsesindretningen også en friktionsdæmper, som er tilpasset således, at den tilvejebringer kontakt mellem indretningen og den inspicerede genstand. Friktionsdæmperen kan omfatte hjul, rullehjul og lavfriktionspuder.

I endnu yderligere udførelsesformer kan der være et, to eller flere håndtag, som er koblet til huset. Der kan være en spærreanordning til deaktivering af kilden af den gennemtrængende stråling, hvis der ikke detekteres nogen genstand i en specificeret nærhed af indretningen.

I alternative udførelsesformer af opfindelsen er der tillige koblet en transmissionsdetektor til indretningen. Der kan være tilvejebragt en backscatter-skærm, som er tilpasset til at blive anbragt uden for huset, hvor backscatter-skærmen også kan være fleksibelt indrettet, således at den passer til en overflade af en inspiceret genstand.

Kort beskrivelserne af figurerne

Det vil være nemmere at forstå de førnævnte træk ved opfindelsen, ved at der henvises til den efterfølgende detaljerede beskrivelse under henvisning til de medfølgende figurer, hvor:

Fig. 1 er en eksploderet tegning af en håndholdt røntgen-backscatter-indretning i overensstemmelse med en udførelsesform af den foreliggende opfindelse.

Fig. 2 viser skematisk anvendelsen af kollimerede detektorer for at reducere detekteringen af en nærfeltsscatter i overensstemmelse med udførelsesformer af den foreliggende opfindelse.

Fig. 3 viser en håndholdt billeddannelsesindretning med en aftagelig enkeltkanalstransmissionsdetektor i overensstemmelse med en udførelsesform af den foreliggende opfindelse.

Fig. 4 viser en håndholdt billeddannelsesindretning med en aftagelig flerka-nalstransmissionsdetektor i overensstemmelse med en anden udførelsesform af den foreliggende opfindelse.

Figur 5A-5C viser en tohåndsbetjening af en hånd-til-hånd-backscatter-indretning i overensstemmelse med en udførelsesform af den foreliggende opfindelse.

Detaljeret beskrivelse af opfindelsens udførelsesformer

Definitioner:

Som anvendt i denne beskrivelse og i de vedlagte krav henviser udtrykket "billede" til en hvilken som helst flerdimensionel visning, hvad enten i konkret eller på anden måde synlig form eller i øvrigt, hvor en værdi af nogle karakteristikker er associeret med hver af en flerhed af lokationer svarende til di-mensionelle koordinater af en genstand i et fysisk område, skønt ikke nødvendigvis afbildet en-til-en derpå. Således for eksempel danner den grafiske visning af den rumlige fordeling af nogle træk såsom atomnummer i en eller flere farver et billede. Dette gør således også en talrække i en computerhukommelse eller et holografisk medium. Tilsvarende henviser "afbildning" til gengivelsen af en angivet fysisk karakteristik angående et eller flere billeder.

Energifordelinger af gennemtrængende stråling kan heri for notationens skyld være angivet på en sådan måde, at man henviser til deres udsendte slut-energi (ofte kaldet ”slutpunkt-"energi). Følgelig vil f.eks. et røntgenrør, der udsender bremsstrahlung-stråling på grund af elektroner accelereret gennem et potential på 100 kV, udsende røntgenstråler med en energi på mindre end 100 keV, og spektret af udsendt stråling kan heri karakteriseres som en "100 keV-stråle," og et billede af detekteret stråling spredt fra denne stråle kan heri betegnes som et "100 keV scatter-billede."

Som anvendt i denne beskrivelse og i de vedlagte krav vil udtrykkene "høj- Z" og "lav-Z" have konnotationer i forhold til hinanden, hvilket betyder, at "høj-Z" henviser til et materiale eller til en synslinje, kendetegnet ved et effektivt atomnummer Z, som er højere end et materiale eller synslinje, der betegnes som "lav- Z" i samme kontekst.

Beskrivelse af udførelsesformer:

En backscatter-billeddannelsesindretning 100 i overensstemmelse med udførelsesformer af den foreliggende opfindelse vil nu blive generelt beskrevet under henvisning til fig. 1. En kilde 102 af gennemtrængende stråling, som kan være et røntgenrør, som det f.eks. er vist, eller også kan være en anden kilde af partikler (såsom gammastråler) af gennemtrængende stråling, udsender en gennemtrængende stråling, der omdannes til en stråle 106 ved hjælp af en stråledannende (eller kollimerende) struktur, der generelt er angivet med nummeret 108. Sådanne stråledannende strukturer er kendt teknik, og alle sådanne strukturer er inden for rammerne af den foreliggende opfindelse.

Strålen 106 bliver midlertidigt choppet af et chopperhjul 110, der drives af motoren 109, skønt et hvilket som helst andet middel til chopping af strålen 106 kan anvendes inden for rammerne af den foreliggende opfindelse. Den mekanisme, der anvendes til at forme strålen 106 og til midlertidigt at afbryde og rumligt at scanne strålen 106, kan betegnes som en rumlig modulator heri. Strålen 106 rammer en overflade 120 af en inspiceret genstand 121 uden for indretningen 100. En gennemtrængende stråling 124 spredt af ind holdet 118 i eller bag ved overfladen 120 detekteres af en eller flere backscatter-detektorer 122, som hver er koblet til en processor 130 til dannelse af et backscatter-billede af genstanden 121. Detektorer 122 kan anvende bølgelængde-skiftende fiberkobling af scintillation, hvorved det bliver muligt at anbringe detektorer med tynd profil uden for en foldet konfiguration i forhold til huset 142. En afbildet genstand 121 kan være den indvendige sheet-rock-væg af en bygning eller en kasse eller boks, mens tallet 120 angiver overfladen af denne væg, kasse eller boks.

I overensstemmelse med foretrukne udførelsesformer af den foreliggende opfindelse scanner billeddannelsesindretningen 100 røntgenstrålen 106 på en enkelt lineær sti 125 (f.eks. langs en linje i det horisontale plan) under anvendelse af kendte scanningsteknikker baseret på roterende slots relativt til en fikseret slit, etc. Det bør forstås, at den lineære scanningssti kan være bueformet eller på anden måde kurvelineær inden for rammerne af den foreliggende opfindelse. I mellemtiden bevæger operatøren systemet i en "scannings-" retning 127 i det væsentlige vinkelret på dette plan. (I eksemplet, som er vist i fig. 1, er scanningsretningen den vertikale retning). Dette betyder, at systemet ikke behøver at omfatte mekanismer for at tilvejebringe denne relative bevægelse, hvilket muliggør, at systemet bliver meget mere simpelt, lettere og meget mere kompakt.

For at tilvejebringe stabilitet, mens systemet er i brug, kan der inkorporeres en eller flere friktionsdæmpere 123 foran på indretningen, hvorved det bliver muligt at trykke systemet ind mod overfladen 120 af genstanden 121, der afbildes. Friktionsdæmperen 123 kan f.eks. omfatte et sæt af hjul, rullehjul eller lavfriktionspuder.

Idet der også henvises til fig. 1, kan et miniaturerøntgenrør (der udsender ca. 10 W, med et påført anodepotential på ca. 70k V) tjene som en kilde 102 af gennemtrængende stråling. Chopperhjulet 110, der drives af motoren 109, skaber den scannende nålestråle 106 af røntgenstråler som vist. Fluset 142 er som vist i udførelsesformen forsynet med to håndtag 140 og 141, således at en ethånds- eller tohåndsbetjening af indretningen 100 gøres nemmere afhængigt af, hvad der er nemmest for operatøren.

I overensstemmelse med foretrukne udførelsesformer af opfindelsen er tyngdepunktet af billeddannelsesindretningen 100 konfigureret på en sådan måde, at indretningens forside 126 forbliver i fuldstændig kontakt med siden 120 af genstanden, der scannes, selv når indretningen kun holdes ved hjælp af det øvre håndtag. Dette reducerer torsionskræfter på operatørens arm og håndled, hvorved man mindsker træthed, og det bliver nemmere at anvende indretningen.

Korrigering af variabel scanningshastighed og scanningsretning

En af begrænsningerne ved at være afhængig af, at operatøren tilvejebringer den relative bevægelse i "scannings-" retningen, er udsving i scanningshastigheden og -retningen, som vil forekomme, på grund af operatørens manglende erfaring eller træthed eller på grund af ujævne overflader. I overensstemmelse med udførelsesformer af den foreliggende opfindelse kan der tages højde for udsving i scanningshastigheden ved at inkorporere en eller flere sensorer 145 eller positionskodere, som gør det muligt at udlede den nuværende position ud fra en tidligere position, således at billedets dimensionsforhold kan korrigeres dynamisk scanningslinje efter scanningslinje. Hvis operatøren f.eks. sætter farten ned på bevægelsen, mens der scannes, meddeler koderen eller sensoren softwaren, der udføres af processoren 130, at dette sker, og billeddannelsessoftwaren kan udjævne flere linjer, således at der ikke forekommer en forvrængning i det billede, som operatøren får vist. Hvis operatøren omvendt sætter farten op på bevægelsen, mens der scannes, kan softwaren interpolere yderligere linjer til billedet, således at der igen ikke forekommer nogen forvrængning i billedet. Desuden kan koderne anvendes til at korrigere udsving i scaningsretningen, korrigere billedet, f.eks. hvis nærliggende udsnit af et billede ikke er helt parallelle med hinanden. Koderne eller positionssensorerne kan omfatte, men er ikke begrænset til, en optisk eller mekanisk mus, kodere, som er koblet til hjul eller rullekugler eller accelerometre, som overvåger ændringer i scanningshastigheden.

En yderligere udførelsesform af opfindelsen gør det muligt at ændre anodestrømmen for røntgenrøret 102 dynamisk afhængigt af indretningens momentane scanningshastighed. Hvis scanningshastigheden f.eks. reduceres med en faktor to, kan anodestrømmen reduceres med en faktor to. Dette betyder, at selv om scanningen vil tage dobbelt så lang tid at udføre, vil den samlede strålingsdosis per scanning i forhold til operatøren og omgivelserne forblive den samme, hvorved indretningens sikkerhed øges.

Billede "Hæftning"

Ved at anvende positionssensorer eller accelerometre 145 bliver det også muligt at "hæfte" billederne fra små områdescanninger sammen for at danne et større billede med et i det væsentlige større format. Operatøren kan f.eks. først scanne et 12-tommer bredt vertikalt udsnit af en væg og derefter gå videre til et nærliggende vertikalt udsnit. Eftersom systemet kender lokationen (i det mindst relativt til et begyndelsespunkt, skønt ikke nødvendigvis en absolut position) af røntgenstrålen på et hvilket som helst tidspunkt, kan billederne, der svarer til hvert udsnit, samles ved hjælp af en systemcomputer eller styreenhed 130, så der dannes et billede, der indeholder flere udsnit. Algoritmer til hæftning af forskellige billeder er kendt teknik som f.eks. vist i Szelinski, "Image Alignment and Stitching: A Tutorial," Technical Report MSR-TR-2004-92, Microsoft Corporation, in Paragios (ed.), Handbook of Mathematical Models in Computer Vision, s. 273-92 (2005).

Forbedring af strålingssikkerhed

Et andet vigtigt aspekt, når det det drejer sig om overvejelser med hensyn til den håndholdte indretning 100, vedrører strålingssikkerheden. I overensstemmelse med udførelsesformer af den foreliggende opfindelse kan en operatør og andre i umiddelbar nærhed beskyttes, ved at der tages en eller flere af de følgende foranstaltninger med henblik på spærring i brug: 1. Det detekterede backscatter-signal overvåges konstant af processoren 130, og hvis det falder under en foruddefineret tærskelværdi, betyder det, at indretningens forside 126 ikke er tæt på en væg eller en anden genstand 121, hvilket er en uønsket situation; 2. En sensor (mekanisk, kapacitiv, osv.) 128 kan deaktivere røntgenstrålerne, hvis indretningens forside ikke er hosliggende ved en fast overflade; 3. En sensor (optisk, akustisk, osv.) kan måle indretningens afstand fra den nærmeste genstand og deaktivere røntgenstrålerne, hvis der ikke detekteres en genstand inden for en bestemt afstand; og 4. En bevægelsessensor såsom et accelerometer 145 kan deaktivere røntgenstrålerne, hvis indretningen er stationær og ikke er i bevægelse.

Ud over spærreindretninger anvender en anden udførelsesform af opfindelsen foldeud-scatter-skærme 129, som reducerer strålingsdosen i forhold til operatøren. Skærmen 129 kan være stiv eller fleksibel, således at det bliver muligt at anvende systemet i snævre hjørner. Stive skærme kan (f.eks.) være fremstillet af tyndt bly, tungsten eller stål. Fleksible skærmmaterialer omfatter anvendelsen af fleksibel plast imprægneret med bly- eller tungstenpulver.

Detektorkollimation

Idet der nu henvises til fig. 2, spredes mange af de tilbagespredte røntgenstråler 124, som detekteres i backscatter-detektorerne 122 af indretningen, fra den første genstand 120, der belyses af strålen, som i mange tilfælde vil være den skjulende barriere såsom en væg eller døren af et skab. Dette har den virkning, at evnen til at se genstande 118 bag barrieren reduceres, da disse "nærfelts-" røntgenstråler tenderer til at sløre billedet og reducere kontrasten af de dybere genstande. Da nærfeltsscatteren stammer fra et punkt tæt ved indretningen, er det hensigtsmæssigt, at backscatter-detektorerne bliver fysisk kollimeret på en sådan måde, at strålingen fra nærfeltet 202 hindres i at komme ind i detektorerne, mens det kun er scatteren fra fjernfeltet 204, der bliver detekteret som vist i fig. 2. Dette resulterer i et forbedret sig-nal-støj-forhold (SNR) til afbildning af dybere genstande. Kollimationen kan udføres ved anvendelse af en eller flere tynde blade 200 af røntgenabsorberende materiale, som er anbragt foran backscatter-detektorerne (f.eks. bly, tungsten, messing eller stål) positioneret og vinklet således, at nærfeltsstrålingen ikke er i stand til at passere mellem bladene og ind i detektoren.

Ud over at anvende standardteknikker inden for kollimation kan der anvendes en teknik, der kaldes "aktiv kollimation" på den håndholdte indretning til samtidig detektering af spredte røntgenstråler både fra nærfeltet og fjernfeltet. Denne teknik er beskrevet i US patentansøgning med serienummer 13/163,854, indleveret 20. juni, 2011, som er inkorporeret heri ved henvisning.

Transmissions-billeddannelser

Ud over at foretage røntgen-backscatter-afbildning kan den håndholdte backscatter-billeddannelsesindretning 100 også anvendes til at danne transmissionsbilleder. Dette kræver, at en transmissionsdetektor anbringes bag en genstand, der afbildes. Eftersom indretningen anvender en scanningsnålestråle 106 af røntgenstråler (vist i fig. 1) i stedet for en kegle eller en viftestråle, behøver detektoren ikke at være en dyr pixeleret detektor, men kan være en enkeltkanalsdetektor, som dækker et tilstrækkeligt område til at opfange alle røntgenstrålerne, som sendes gennem genstanden. Denne detektor kan være lig med en backscatter-detektor, men indbefatter en scintillator, som er optimeret til detektering af røntgenstråler i den primære stråle i stedet for spredte røntgenstråler. Denne udformning muliggør en meget kompakt og letvægtsdetektorkonstruktion, hvorved indretningens bærbarhed forbedres. Indretningen kan f.eks. så anvendes af et bomberydningshold til scanning af mistænkelige genstande (såsom en efterladt pakke) i både backscatter- og transmissionsmodalitet, hvorved muligheden for at detektere sprængstoffer forbedres betydeligt.

En udførelsesform til anvendelse af indretningen i en transmissionsmodus med en endimensionel enkeltkanalstransmissionsdetektor 300, som er fastgjort til indretningen, er vist i fig. Fig. 3. I dette tilfælde er transmissionsdetektoren 300 fastgjort til den håndholdte indretning 100 og opfanger den udsendte stråle, når den sweeper i det horisontale plan på den anden side af genstanden, der inspiceres. Transmissionsdetektoren 300 kan være aftagelig, således at indretningen kan anvendes med eller uden transmissionsbilleddannelse. Denne udførelsesform af opfindelsen kan hensigtsmæssigt anvendes, f.eks. for at afbilde en kontinuerlig rørlængde. Når transmissionsdetektoren er fastgjort, kan indretningen anvendes til at inspicere enkeltdele såsom rør eller træbjælker for fejl eller defekter grundet træthed, hvor både backscatter- og transmissionsbillederne dannes samtidigt.

En endelig udførelsesform for at gøre det muligt for indretningen at udføre transmissionsbilleddannelse er at have en aftagelig eller omstillelig stråledannende mekanisme 108 (vist i fig. 1), som gør det muligt for indretningen at omstille sig fra at en fremkalde en sweeping scannende nålestråle til at fremkalde en viftestråle. I sin viftestrålemodus kan billeddannelsesindretningen 100 kombineres med en aftagelig segmenteret arraytransmissions-detektor 400 med høj opløsning, indeholdende mange små detektorelementer 402 som vist i fig. 4. Udførelsesformen af opfindelsen vist i fig. 4 er særlig hensigtsmæssig ved høj opløsning-billeddannelse af lange strukturer såsom rør eller træbjælker.

Backscatter-detektor-konfigurationer

Mange udførelsesformer af opfindelsen anvender forskellige konfigurationer for backscatter-detektorerne for at forbedre effekten eller for at tilvejebringe yderligere informationer. Nogle erf.eks. angivet nedenfor: 1) Foldeud-detektorer for at tilvejebringe et større detektorområde. Dette muliggør en meget kompakt indretning med hensyn til stuvning og mobilitet, men tillader en større billeddannelseseffekt, der skal opnås. Dette er især nyttigt, når stand-off-afstanden skal være større på grund af pladsbegrænsninger, eller fordi et stort område skal scannes, og det er hurtigere at scanne fra en større afstand. Disse foldeud-detektorer tilvejebringer hensigtsmæssigt yderligere scatter-afskærmning i forhold til operatøren og indeholder eventuelt også yderligere materiale til forbedring af deres afskærmningsevne såsom bly- eller tungsten-imprægneret plast.

2) Asymmetrisk detektorstørrelse eller -anbringelse for at tilvejebringe informationer om dybden af genstanden, der afbildes, og derfor tilvejebringe nogle 3D-informationer som beskrevet i US patent nr. 6,282,260, som er inkorporeret heri ved henvisning.

3) Der kan anbringes yderligere bærbare detektormoduler tæt ved genstanden 121, der scannes. Disse moduler kan være uafhængige med hensyn til strøm og trådløst sende deres outputsignaler til dataopsamlingssystemet (herunder optisk), eller de kan have kabler, som kan plugges ind i den håndholdte indretning eller dockingstationen.

Variabel billedopløsning

Afhængigt af de genstande, som scannes, de nødvendige scanningstider eller indretningens stand-off-afstand fra genstanden, der afbildes, kan det være hensigtsmæssigt at være i stand til dynamisk at ændre systemets billeddannelsesopløsning. Dette opnås nemmest ved at variere bredden af kol-limatoren, som definerer dimensionen af strålen langs med scanningsretningen (dette er stråledimensionen vinkelret på sweep-retningen og parallelt med indretningens scanningsretning over genstanden). Hvis indretningen er meget tæt på genstanden, der scannes, vil en reduktion på to i kollimator-bredden øge opløsningen næsten med en faktor 2 i scanningsretningen. Dette vil også yderligere have den fordel, at dosen per tidsenhed reduceres i forhold omgivelserne.

Kollimatorens bredde kan f.eks. øges for en første højhastighedsscanning af en genstand, hvilket resulterer i en højere stråleflux (dvs. hurtigere scanning), men lavere opløsning. Hvis der detekteres noget mistænkeligt på det første billede med lav opløsning, kan der udføres en anden scanning med højere opløsning med en reduceret kollimatorbredde. Kollimatorens bredde kan justeres manuelt med et mekanisk greb, eller kollimatorbredden kan alternativt justeres elektrisk ved anvendelse af elektro-mekaniske aktuatorer eller stepmotorer.

Fjernstrømforsyning eller dockingstation

En af begrænsningerne ved en håndholdt indretning, som fungerer med et batteri, er ofte den tidslængde, hvor indretningen kan anvendes, før det kræves, at batteriet genoplades. Eftersom røntgenrøret, som er beskrevet i opfindelsen, kun anvender ca. 10 Watt af elektronstrøm på anoden, kan det samlede strømforbrug for denne indretning være temmelig lavt, og driftstiderne, hvor der anvendes et lithium-ion-batteri, kan være ret væsentlige.

For anvendelser, der kræver mange scanninger eller scanninger over store områder, kan det imidlertid være hensigtsmæssigt at anvende en større strømforsyning, som ikke er monteret i den håndholdte indretning. Batteriet eller en anden forsyningstype (f.eks. en brændselscelle) kan monteres på operatørens bælte, i en rygsæk, der bæres af operatøren, eller i en separat modul, som f.eks. er anbragt på gulvet eller på en vogn, som er udstyret med hjul.

I overensstemmelse med en anden udførelsesform af opfindelsen er der tilvejebragt en bærbar eller ikke-bærbar dockingstation, hvori den håndholdte indretning er anbragt. Dockingstationen kan stille en eller flere af fire hovedfunktioner til rådighed: 1) understøtter indretningen og bevæger den med en kontrolleret hastighed med henblik på at udføre backscatter- og/eller transmissionsbilleddannelse med høj opløsning; 2) leverer yderligere strøm for at forlænge driftstiderne; 3) genoplader indretningens batteri; eller 4) tilvejebringer elektriske forbindelser til at downloade billeder og/eller diagnoseinformationer.

Yderligere alternative udførelsesf ormer I nogle udførelsesformer af opfindelsen, der er angivet i fig. 5A-5C, omfatter huset 142 en udførelsesform, hvor indretningshuset både har et øvre håndtag 141 og et nedre håndtag 140, hvor huset og håndtagene er angivet i fig.

1. Dette gør det muligt at holde indretningen med det nedre håndtag med henblik på scanningsområder, der befinder sig højt oppe overjorden, og med det øvre håndtag med henblik på scanning af områder tæt på jorden. Den er også konstrueret på en sådan måde, at systemet kan sweepes i en enkelt kontinuerlig bevægelse fra lige så højt, som operatøren komfortabelt kan nå, (som vist i fig. 5 A) hele vejen ned til jorden (som vist i fig. 5C) ved anvendelse af den følgende sekvens: 1) Kun en hånd på det nedre håndtag (scanningstoppen) som i fig. 5 A; 2) Begge hænder på begge håndtag på samme tid (scanningsmidten) som i fig. 5B; 3) Kun en hånd på det øvre håndtag (scanningsbunden) som i fig. 5C.

Den førnævnte driftsform kan hensigtsmæssigt minimere operatørens træthed, ved at belastningen fordeles mellem begge arme, ligesom scanningsområdet per vertikal sweep af indretningen maksimeres.

Hvor de heri angivne eksempler omfatter specifikke kombinationer af fremgangsmåder eller systemelementer, bør det forstås, at disse fremgangsmåder og disse elementer kan kombineres på andre måder for at opnå det samme formål med røntgenbilleddannelse. Derudover kan enkelte indretningstræk opfylde kravene af elementer, der angives separat i et patentkrav. De udførelsesformer af opfindelsen, som er beskrevet heri, skal blot tjene som eksempel; variationer og ændringer vil fagmanden kunne se. Alle sådanne variationer og ændringer er beregnet til være inden for rammerne af den foreliggende opfindelse i henhold til de vedlagte krav.

Claims (16)

1. Billeddannelsesindretning omfattende: a. et hus; b. en kilde af gennemtrængende stråling helt indesluttet i huset til generering af den gennemtrængende stråling; c. en rumlig modulator til omdannelse af den gennemtrængende stråling til en stråle til bestråling af genstanden og til sweeping af strålen; d. en detektor til generering af et scatter-signal baseret på den gennemtrængende stråling spredt af indholdet af den inspicerede genstand; e. en sensor til registrering af en bevægelse relativt til en tidligere position af indretningen i forhold til den inspicerede genstand; og f. en processor til modtagelse af scatter-signalet og til generering af et billede af indholdet af den inspicerede genstand baseret i det mindste på scatter-signalet.

2. Billeddannelsesindretning ifølge krav 1, hvor huset er tilpasset således, at en operatør kan fastholde det med en hånd.

3. Billeddannelsesindretning ifølge krav 1, hvor sensoren er en mekanisk koder.

4. Billeddannelsesindretning ifølge krav 1, hvor sensoren er et accelerometer.

5. Billeddannelsesindretning ifølge krav 1, hvor sensoren er en optisk sensor.

6. Billeddannelsesindretning ifølge krav 1, hvor processoren er tilpasset til at modulere en intensitet af den gennemtrængende stråling baseret på den registrerede bevægelse af indretningen.

7. Billeddannelsesindretning ifølge krav 1, desuden omfattende en friktionsdæmper, som er tilpasset til at tilvejebringe kontakt mellem indretningen og den inspicerede genstand.

8. Billeddannelsesindretning ifølge krav 7, hvor friktionsdæmperen er udvalgt fra en gruppe omfattende hjul, rullehjul og lavfriktionspuder.

9. Billeddannelsesindretning ifølge krav 1, yderligere omfattende mindst et håndtag, der er koblet til huset.

10. Billeddannelsesindretning ifølge krav 1, yderligere omfattende to håndtag, som er koblet til huset.

11. Billeddannelsesindretning ifølge krav 1, yderligere omfattende en spærreindretning til deaktivering af kilden af den gennemtrængende stråling, hvis der ikke detekteres nogen genstand i en specificeret nærhed af indretningen.

12. Billeddannelsesindretning ifølge krav 1, yderligere omfattende mindst en kollimator til dæmpning af den detekterede stråling fra materialet i en specificeret nærhed af indretningen.

13. Billeddannelsesindretning ifølge krav 1, yderligere omfattende en transmissionsdetektor, som er koblet til indretningen.

14. Billeddannelsesindretning ifølge krav 1, yderligere omfattende en backscatter-skærm, som er koblet til indretningen.

15. Billeddannelsesindretning ifølge krav 14, hvor backscatter-skærmen er tilpasset til blive anbragt uden for huset.

16. Billeddannelsesindretning ifølge krav 13, hvor backscatter-skærmen er fleksibelt indrettet, således at den passer til en overflade af en inspiceret genstand.