ES1153636U - Dispositivo de inspección por Rayos X para inspeccionar los bajos de un vehículo - Google Patents

Abstract

1. Dispositivo de inspección por rayos X para inspeccionar los bajos de un vehículo, caracterizado porque comprende: a. una fuente de rayos X que sustancialmente apuntan hacia arriba acoplada a un bastidor; y b. un detector de centelleo acoplado mediante fibra con desplazamiento de longitud de onda dispuesto en el bastidor para detectar rayos X dispersados por el vehículo y por objetos escondidos debajo o dentro del vehículo.

Description

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DISPOSITIVO DE INSPECCION POR RAYOS X PARA INSPECCIONAR LOS BAJOS

DE UN VEHiCULO

La presente solicitud reivindica prioridad a partir de las solicitudes de patente provisional de los EE.UU, con numero de serie 61/598.521, y 61/598.576, ambas presentadas el 14 de febrero de 2012, y la solicitud de patente provisional de los EE.UU, con numero de serie 61/607.066, presentada el 6 de marzo de 2012, todas las cuales quedan incorporadas al presente documento por referencia.

Campo tecnico

La presente invencion se refiere a detectores de centelleo acoplados mediante fibra, y a dispositivos de inspeccion por rayos X que emplean detectores de centelleo para una deteccion eficiente por rayos X.

Estado de la tecnica anterior

Se han empleado detectores de centelleo acoplados mediante fibra para detectar radiacion y particulas a lo largo de los ultimos 30 anos. En algunos casos, el centellador esta pixelado, consistiendo en discretes elementos de centelleo, y en otros casos, se emplean otras estratagemas (tales como el acoplamiento de fibras cruzadas ortogonalmente) a fin de aportar resolucion espacial. Se proporcionan ejemplos de detectores de centello acoplados mediante fibra en las patentes de los Estados Unidos N° 6.078.052 (de DiFilippo) y N° 7.326.9933 (de Katagiri et al), quedando ambas incorporadas al presente documento por referencia. Ambos detectores, descritos por DiFilippo y Katagiri et al., emplean fibras con desplazamiento de longitud de onda (WSF) tales que la luz re-emitida por el material del nucleo de la fibra pueda conducirse, con poca atenuacion, hasta unos foto-detectores dispuestos en un lugar conveniente, a menudo lejos del mismo centellador. La resolucion espacial tiene particular importancia en aplicaciones tales como la formacion de imagenes por neutrones. La resolucion espacial tambien es primordial en el Telescopio espacial Fermi de gran area (antiguamente conocido como, GLAST) en el que un detector de centelleo segmentado de alta eficiencia emplea lecturas de WSF para detectar rayos cosmicos de alta energia, como se describe en el documento de Moiseev, et al, High efficiency plastic scintillator detector with wavelength-shifting fiber readout for the GLAST

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Large Area Telescope, Nucl. Instr. Meth. Phvs. Res. A, vol. 583, paginas 372-81 (2007), que queda incorporado al presente documento por referenda.

Debido a los contextos en los que los detectores de centelleo mediante fibra se han empleado hasta la fecha, todos los detectores de centello acoplados mediante fibra conocidos han contado los pulsos producidos por interacciones individuales de particulas (fotones o particulas masivas) con el centellador, permitiendo de este modo determinar la energla depositada por la particula incidente, basandose en el flujo acumulado de luz re-emitido por el centellador.

Los requisitos de deteccion de los sistemas de inspeccion por retrosdispersion de rayos X, sin embargo, son completamente diferentes de los requisitos que satisfacen los detectores de centelleo acoplados mediante fibra, actuates. Hace mas de 25 ahos que se usan sistemas de inspeccion por retrodispersion de rayos X, para detectar materiales organicos ocultos en maletas, contenedores de carga, vehiculos y personas. Dado que los materiales organicos a granel tienden preferentemente a dispersar los rayos X (por el efecto Compton) en vez de absorberlos, estos materiales aparecen como objetos mas brillantes en las imagenes por retrodispersion. En la medida en la que los rayos X incidentes se dispersan en todas las direcciones, la sensibilidad prevalece, de lejos, sobre la resolucion espacial como requisito, y en la mayoria de las aplicaciones de dispersion, la resolucion espacial del detector no preocupa en absoluto, puesto que la resolucion viene regida por el haz incidente en vez de por la deteccion.

Los requisitos de deteccion especializada que plantean los sistemas de rayos X dispersos para grandes zonas y alta sensibilidad son particularmente enojosos en el caso de los detectores de centelleo "convencionales" 100 del tipo que se muestra en una seccion transversal lateral en la Fig. 1A y en una seccion transversal frontal en la Fig. 1B. En la patente de los EE.UU N° 5.302.817 (de Yokota) se describe un ejemplo de semejante detector, y queda incorporado al presente documento por referencia. Normalmente, hay una caja estanca a la luz 102 alineada con pantallas de centelleo 103 donde la radiacion incidente de rayos X 101 se convierte en luz de centelleo, normalmente en las regiones del espectro electromag netico (EM), visibles, de UV o con longitudes de onda superiores. Se acoplan unos tubos fotomultiplicadores de gran area fotocatodica (PMT) 105 para recibir luz de centelleo a traves de unas incisiones 108. Un problema consiste en que la fraccion de la luz de centelleo que se origina dentro de la pantalla se transmite desde la pantalla al volumen cerrado. La luz de centelleo remanente se pierde en el material de la pantalla. Las

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pantallas de centelleo 103 estan disenadas para maximizar la fraction de luz emitida, que es primordial para asegurar un coeficiente de transmision T elevado para el interfaz entre la pantalla 103 y el medio (normalmente aire) que llena el volumen del detector. No obstante, en un detector conventional de retrodispersion del tipo del que se ha representado en las Figs. 1A y 1B, las pantallas de centelleo 103 tambien deberian servir como buenos reflectores dado que la luz de centelleo, una vez emitida en el volumen de la caja 102, normalmente necesita multiples reflexiones hasta alcanzar un foto-detector 105. De este modo, el coeficiente de reflexion R de la superficie de la pantalla tambien deberia ser elevado, sin embargo, dado que la suma de T y R esta limitada a formar una unidad, ambos T y R no pueden maximizarse simultaneamente, y se debe alcanzar un compromiso. Como resultado, la eficiencia de la recogida de luz del detector conventional de retrodispersion es inherentemente baja, recogiendose en los foto-detectores iinicamente un pequeno porcentaje de la luz de centelleo generada.

Para un detector de formation de imagenes, el ruido estadistico de los fotones se calcula en terminos de fotones absorbidos por el detector y se usa para generar la imagen. Cualquier foton que pase a traves del detector sin ser absorbido, o incluso aquellos que son absorbidos sin generar information de la imagen, se desechan y no contribuyen a reducir el ruido en la imagen. Dado que los fotones no pueden subdividirse, representan el nivel cuantico fundamental de un sistema. Es una practica comun calcular el ruido estadistico en terminos del numero mas pequeno de cuantos utilizado para representar la imagen en cualquier sitio a lo largo de la cadena de formation de imagenes. El punto a lo largo de la cadena de formation de imagenes en el que se utiliza el menor numero de cuantos para representar la imagen se denomina "sumidero cuantico". El nivel de ruido en el sumidero cuantico determina el llmite de ruido del sistema de formation de imagenes. Sin aumentar el numero de portadores de information (es decir, cuantos) en el sumidero cuantico, no se puede mejorar el llmite de ruido del sistema. Una escasa recogida de luz posiblemente pueda crear un sumidero cuantico secundario, es decir que limitara la fraction de rayos X incidentes que tiene como resultado la corriente de los PMT. Ademas, aumentara el ruido de la imagen. La eficiencia de la recogida de luz puede mejorarse aumentando el area sensible de los foto-detectores, sin embargo, ese camino a la eficiencia resulta costoso.

A continuation se describe la estructura de la pantalla de centelleo que se emplea normalmente en los detectores de centelleo de rayos X de la tecnica anterior, con referenda a la Fig. 2. Se intercala una capa de centellador compuesto 202 entre una lamina de refuerzo 204 de soporte estructural y una delgada pelicula protectora, 206 transparente,

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compuesta de poliester, por ejemplo. El centellador compuesto, normalmente consiste en micro-cristales inorganicos en una matriz inorganica o resina. Los cristales son en realidad el material centelleante, el fluorocloruro de bario (BaFCI, o "BFC") o el oxisulfuro de gadolinio (Gd202S, o "Gadox") dopado con elementos de tierras raras son elecciones comunes para los mismos. La potencia de frenado de la pantalla esta determinada por el espesor de la capa compuesta de centellador 202, que normalmente se mide en miligramos de cristal centellador por unidad de area. Dado que los centelladores inorganicos {tales como el BFC o Gadox) padecen una auto-absorcion muy acusada, la capa de centellador compuesto debe mantenerse bastante fina para extraer una buena fraccion de la luz de centelleo. Esto limita el poder de frenado util de la pantalla y la convierten en apta solo para la deteccion de rayos X con energias de hasta aproximadamente 100 keV.

Por lo tanto, seria ventajoso tener un detector de centelleo para aplicaciones de deteccion de dispersion de rayos X que proporcione una extraction, recogida y deteccion de luz de centelleo mas eficiente.

Tal y como se ha tratado antes brevemente al principio, hace tiempo que se emplean fibras con desplazamiento de longitud de onda (WSF) para la deteccion de centelleo. Las fibras con desplazamiento de longitud de onda consisten en un nucleo con un indice de refraccion relativamente alto, rodeado de una o mas capas de revestimiento con un indice de refraccion menor. El nucleo contiene material de desplazamiento de longitud de onda, tambien denominado tinte. La luz de centello que entra en la fibra es absorbida por el tinte que, a su vez, emite luz con una longitud de onda mayor. La luz con la longitud de onda mayor se emite isotropicamente en el material de la fibra. La reflexion total interna atrapa una fraccion de esa luz y la conduce a traves de largas distancias con una perdida relativamente baja. Esto es posible, como se describe con referencia a la Fig. 3, debido a que efectivamente los intervals de las longitudes de onda de absorcion 302 y de emision 304 del tinte no se superponen, de modo que la luz con longitud de onda desplazada no se reabsorbe. La fraccion capturada viene determinada por la relacion de los indices de refraccion en las superficies de las fibras. Una ventaja adicional de la WSF, es que el desplazamiento de la longitud de onda puede llevar la luz de centelleo 306 al intervalo de sensibilidad a las longitudes de onda del foto-detector (del PMT, del fotomultiplicador de silicio (SiPM), o del Contador de fotones Multi-Pixel (MPPC), u otro).

Las estructuras centelladoras se han producido utilizando muchas tecnologias de

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fabricacion, que incluyen, por ejemplo, fundicion a presion, moldeado por inyeccion (como describe Yoshimura et alPlastic scintillator produced by the injection-molding technique, Nucl. Instr. Meth, Phys. Res. A. vol. 406, paginas 435-41 (1998)), y por extrusibn, (Como se describe en la patente de los EE.UU. N° 7.067.079, de Bross, et al.), quedando ambos documentos incorporados al presente documento por referencia.

Sumario de los modos de realizacion de la invencion

De acuerdo con varios modos de realizacion de la presente invencion, se proporcionan sistemas y metodos que aplican detectores de centelleo acoplados mediante fibra a problemas en la inspeccion por retrodispersion y transmision de rayos X.

Para una mayor comodidad en la notacion, en el presente documento se podra hacer referencia a los detectores de centelleo acoplados mediante fibra con desplazamiento de longitud de onda como detector “Sc-WSF".

En un primer modo de realizacion de la presente invencion, se proporciona un detector de radiacion penetrante que tiene un volumen no pixelado de medio de centelleo para convertir la energia de radiacion penetrante incidente en luz de centelleo. El detector tiene multiples gufas de ondas opticas, alineadas sustancialmente paralelas entre si sobre una region de extraccion de luz de centelleo que es contigua al volumen no pixelado del medio de centelleo. Las guias de ondas opticas gulan la luz derivada de la luz de centelleo a un foto-detector para detectar fotones guiados por las guias de ondas y para generar una serial detectora.

En otros modos de realizacion de la presente invencion, el detector tambien puede tener un circuito integrador para integrar la serial detectora a lo largo de un tiempo, de duracion especifica.

En un modo de realizacion alternative de la invencion, se proporciona un detector de radiacion penetrante que tiene un volumen de medio de centelleo para convertir la energia de radiacion penetrante incidente en luz de centelleo y una pluralidad de guias de ondas opticas alineadas sustancialmente paralelas entre si sobre una region de extraccion de luz de centelleo contigua al volumen del medio de centelleo. Las guias de ondas opticas guian la luz derivada de la luz de centelleo a un foto-detector que genera una serial detectora. Para terminar, un circuito integrador para integrar la serial detectora a lo largo de un tiempo,

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de duration especifica.

En otros modos de realization de la invention, las guias de onda adicionales en los detectores anteriores pueden estar adaptadas para desplazar la longitud de onda de la luz de centelleo y, mas particularmente, pueden ser fibras opticas de desplazamiento de longitud de onda. El medio de centelleo puede incluir un haluro mixto de bario dopado con lantanido, tal como fluorocloruro de bario. El foto-detector puede incluir un fotomultiplicador.

En otro modo mas de realization de la invention, el cuadrado del espesor de cualquiera de los detectores anteriores, dividido por el area del detector, puede ser inferior a 0,001. Al menos una de la pluralidad de guias de ondas puede carecer de revestimiento y el medio de centello puede estar caracterizado por un indice de refraction de valor inferior al indice de refraction que caracteriza la guia de ondas. Las guias de ondas opticas pueden disponerse en multiples pianos paralelos, conteniendo cada uno de los pianos paralelos un subconjunto de la pluralidad de guias de ondas opticas.

En otros modos de realization de la invention, el detector puede tener una pluralidad de capas de medio de centelleo que un haz incidente puede encontrar sucesivamente, y las capas pueden caracterizarse por distintas sensibilidades espectrales al haz incidente. Capas alternadas de centellador pueden incluir Li6F:ZnS(Ag) alternado con al menos uno de BaFCI(Eu) acoplado mediante una fibra y de BaFI(Eu) acoplado mediante una fibra. Una primera capa de la pluralidad de capas del medio de centelleo puede ser un detector acoplado mediante fibra con desplazamiento de longitud de onda preferentemente sensible a rayos X de baja energta, y una ultima capa de la pluralidad de capas del medio de centelleo puede ser un centellador plastico.

Pueden disponerse segmentos del medio de centelleo en un piano transversal a la direction de propagation de un haz incidente, y puede estar acoplado de manera distintiva a foto-detectores mediante fibras opticas.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invention, un metodo para fabricar un detector de centelleo, comprendiendo el metodo la extrusion de una cubierta de material de centelleo alrededor de una guia de onda optica, y en un modo de realization particular, la guia de onda optica es una fibra optica de desplazamiento de longitud de onda.

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En un modo de realizacion alternatives, un metodo para detectar radiacion de rayos X dispersos consta de lo siguientes pasos:

a. la provision de un detector caracterizado por una pluralidad de segmentos leidos individualmente; y

b. la suma de una serial de un subconjunto de los segmentos leidos individualmente, en el que el subconjunto se selecciona en base a una serial relativa sobre el ruido.

En otro aspecto de la invencion, se proporciona un metodo para detectar radiacion de rayos X dispersos. El metodo consta de los siguientes pasos:

a. la provision de un detector caracterizado por una pluralidad de segmentos leidos individualmente; y

b. la suma de una serial de un subconjunto de los segmentos leidos individualmente, en el que el subconjunto se selecciona en base a una posicion conocida de un haz iluminador primario.

Se proporciona un sistema mdvil de inspeccion por rayos X de acuerdo con otro modo de realizacion. El sistema de inspeccion tiene una fuente de radiacion de rayos X dispuesta sobre un transportadorque tiene una plataforma y miembros en contacto con el suelo, y un detector de centelleo acoplado mediante fibra desplegado fuera del transportador durante la operacion de inspeccion para detectar los rayos X que han interactuado con el objeto inspeccionado.

El sistema mdvil de inspeccion por rayos X tambien puede tener un detector de centelleo de tipo toldo de inspeccion acoplado mediante fibra, desplegado por encima del objeto inspeccionado en el transcurso de una inspeccion, y el detector de tipo toldo puede deslizarse hacia fuera desde un tejado del transportador antes de la operacion de inspeccion. Tambien puede desplegarse un detector de tipo falddn por debajo de la plataforma del transportador, y un detector de techo para la deteccion de espacios mas altos que el transportador, asi como segmentos de deteccion de centello sustancialmente horizontales y sustancialmente erectos acoplados mediante fibra. Los segmentos de deteccion de centello sustancialmente horizontales y sustancialmente erectos acoplados mediante fibra pueden estar conformados en forma de estructura integral.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invencion, se proporciona un aparato para detectar radiacion incidente en el aparato, comprendiendo el aparato:

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a. una pluralidad de hojas de colimacion activa sustancialmente paralelas que comprenden detectores de centelleo acoplados mediante fibra con desplazamiento de longitud de onda, sensibles a la radiacion para generar al menos una serial de deteccion;

b un detector posterior de zona amplia para detectar radiacion que pasa entre hojas de colimacion activa sustancialmente paralelas de la pluralidad de hojas de colimacion activa y generar una segunda serial de deteccion; y

c. un procesador para recibir y procesar la primera y la segunda senales de deteccion.

De acuerdo con la invencibn, se proporciona un sistema de inspeccion por rayos X para inspeccionar los bajos de un vehiculo. El sistema de inspeccion por rayos X tiene una fuente de rayos X que sustancialmente apuntan hacia arriba, acoplada a un bastidor y un detector de centelleo acoplado mediante fibra con desplazamiento de longitud de onda dispuesto sobre el bastidor para detectar rayos X dispersados por el vehiculo y por objetos escondidos bajo o dentro del vehiculo. El bastidor puede estar adaptado para maniobrarse por debajo del vehiculo mediante al menos un motor y un control manual.

Breve descripcion de las figuras

Las caracterlsticas anteriores de la invencibn se entenderan con mas facilidad por referencia a la siguiente descripcion detallada, que se hace en referencia a las figuras adjuntas, en las que:

Las Figs. 1A y 1B muestran una vista lateral y una vista en seccion transversal, respectivamente, de un detector de centelleo de "tipo caja" del estado de la tecnica anterior.

La Fig. 2 es una vista esquematica de una pantalla centelladora del estado de la tecnica anterior.

La Fig. 3 representa las relaciones espectrales entre la luz de centelleo y el tipico espectro de absorcion y de emision de la fibra con desplazamiento de longitud de onda.

La Fig. 4 es una vista esquematica en perspectiva de un grupo de fibras con desplazamiento de longitud de onda intercaladas entre el material centellador, de acuerdo

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con un modo de realizacion de la presente invencion.

La Fig. 5 es una vista esquematica en seccion transversal de un grupo de fibras con desplazamiento de longitud de onda, embebido en una matriz de material centellador, de acuerdo con un modo de realizacion de la presente invencion.

La Fig. 6 es una vista en perspectiva de un centellador cilindrico extruido alrededor de una WSF, de acuerdo con un modo de realizacion de la presente invencion.

La Fig. 6B es una representacion esquematica de un sistema para extruir un centellador cilindrico alrededor de una WSF, de acuerdo con un modo de realizacion de la presente invencion.

La Fig. 6C es una vista de seccion transversal de un extrusor para co-extruir un centellador cilindrico con una WSF, de acuerdo con un modo de realizacion de la presente invencion.

La Fig. 7 es una vista esquematica en seccion transversal de un detector de centelleo con multiples filas de WSF, de acuerdo con un modo de realizacion de la presente invencion.

La Fig. 8 es una vista desde arriba de un detector de centelleo acoplado mediante fibra con desplazamiento de longitud de onda de acuerdo con un modo de realizacion de la presente invencion.

La Fig. 9 muestra detectores por retrodispersion de techo y faldon, recogidos de acuerdo con unos modos de realizacion de la presente invencion. Mientras que la Fig. 10 muestra los mismos detectores desplegados en el transcurso de unas operaciones de inspection.

La Fig. 11 muestra un detector de tipo toldo y de tipo faldon para su uso con un sistema de inspeccion por retrodispersion de acuerdo con modos de realizacion de la presente invencion.

La Fig. 12 es una vista esquematica en seccion transversal de un apilamiento de capas centelladoras para su uso como detector de transmisiones de rayos X de alta energia, de acuerdo con un modo de realizacion de la presente invencion.

Las Figs. 13A y 13B muestran un detector de transmision laminado dentro de un baden de control de velocidad de 5,08 cm (2-pulgadas) de altura, de acuerdo con un modo de

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realization de la presente invencion, mientras que la Fig. 13C muestra una seccion transversal del conjunto detector insertado en la estructura del baden de control de velocidad.

La Fig. 14A muestra una vista en perspectiva de un detector de transmisiones de rayos X segmentado para medir la distribucion de la intensidad detectada por toda la anchura de un haz de rayos X, de acuerdo con un modo de realizacion de la presente invencion, mientras que las Figs. 14B y 14C muestran una termination en seccion transversal y el tipico perfil de un haz del detector de la Fig. 14A.

La Fig. 15 es una seccion transversal esquematica de un detector de centelleo con resolution de multiples energias, de acuerdo con un modo de realizacion de la presente invencion.

La Fig. 16 muestra un detector de centelleo de multiples capas para la deteccion tanto de rayos X como de neutrones termicos, de acuerdo con un modo de realizacion de la presente invencion.

La Fig. 17 muestra una vista en perspectiva de un detector con colimadores activos.

Las Figs. 18A y 18B muestran unas vistas en perspectiva y en seccion transversal de un detector-WSF utilizado como un colimador activo de acuerdo con un modo de realizacion de la presente invencion, y las Figs. 18C y 18D muestran una disposicion con lecturas independientes separadas por un absorbedor de rayos X hermetico a la luz para distinguir la radiacion que golpea cada cara, de acuerdo con otro modo de realizacion de la presente invencion.

Las Figs. 19A y 19B muestran multiples detectores desplegandose de un escaner manual, en condition de almacenamiento y desplegados, respectivamente, de acuerdo con un modo de realizacion de la presente invencion.

Las Figs. 20A y 20B muestran una unidad de retrodispersion que en virtud de los detectores Sc-WSF y de acuerdo con la presente invencion, puede deslizarse por debajo de un vehiculo para inspeccionar el chasis por debajo.

Las Figs. 21A y 21B representan el uso de una combinacion en angulo recto de detectores basados en la tecnologia Sc-WSF junto con un sistema movil de inspeccion y de acuerdo

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con un modo de realization de la presente invention.

Description detallada de los modos de realizacion de la invention

De acuerdo con unos modos de realizacion de la presente invention, el acoplamiento optico del material centellador a las guias de ondas opticas, y mas particularmente, a fibras con desplazamiento de longitud de onda, ventajosamente permiten alcanzar objetivos incluyendo aquellos que son propios de las exigencias de la detection por dispersion de rayos X.

Definiciones:

El termino "imagen" se referira a cualquier representation unidimensional o multidimensional, ya sea de forma tangible o de cualquier otra forma perceptible, o bien, mediante la cual un valor de alguna caracteristica (tal como intensidad fraccional transmitida a traves de una columna de un objeto inspeccionado por un haz incidente, en el caso de la formation de imagenes portransmision de rayos X) esta asociado con cada uno de una pluralidad de lugares (o, vectores en un espacio Euclideo, normalmente % 2) correspondientes a coordenadas dimensionales de un objeto en un espacio fisico, aunque no necesariamente mapeadas una a una sobre el mismo. Una imagen puede comprender un grupo de numeros en una memoria de un ordenador o medio holografico. De manera similar, la "formation de imagenes" se refiere a la representation de una caracteristica fisica determinada, en terminos de una o mas imagenes.

Los terminos de relation espacial, tal como “encima,” "debajo”, “superior”, “inferior”, y similares, pueden utilizarse en este documento para facilitar la description a fin de describir la relation de un elemento con otro, tal y como se muestra en las figuras. Se entendera que tales terminos de relacion espacial tienen por objeto englobar distintas orientaciones del aparato en uso o en funcionamiento ademas de la orientation descrita y/o representada en las figuras.

Cuando se describa un elemento indicando que esta "sobre", "conectado a" o "acoplado a" otro elemento, puede estar directamente sobre, conectado o acoplado al otro elemento, o, como alternativa, uno o mas elementos intervinientes podrian estar presentes, a no ser que se especifique lo contrario.

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La terminologia utilizada en este documento tiene por objeto describir modos de realization particulars y no pretende constituir una limitation. Las formas en singular "un,” “una," y “el/la," pretenden incluir tambien las formas en plural.

Detectores WSF

En primer lugar, con referencia a la Fig. 4, en un modo de realization de la invention, una capa de fibras con desplazamiento de longitud de onda 400 paralelas y muy poco separadas, esta intercalada entre dos capas 403 de pantalla compuesta de centelleo. El materia] centellador preferido es el fluorocloruro de bario dopado con europio (BaFCLEu), si bien otros centelladores, tales como as BaFI Eu, u otros haluros mixtos de bario dopado con lantanido (incluyendo, a modo de ejemplo adicional, BaBrLEu y BaCsLEu), pueden utilizarse dentro del ambito de la presente invention. Dado que los materiales centelladores empleados para la detection de rayos X tipicamente exhiben una auto-absorcion muy acusada de fotones de centelleo, los modos de realization de conformidad con la presente invention ventajosamente permiten el empleo de volumenes de centellador 403 inusualmente grandes y aun asi seguir emitiendo la serial de centelleo eficientemente.

Una ventaja de utilizar una pantalla compuesta de centelleo en la presente solicitud es que permite la fabrication por extrusion de un detector acoplado mediante fibra.

El centellador compuesto 403 esta estructuralmente soportado por unas capas exteriores 404 de plastico, o de otro material, que proporcionan un soporte mecanico. El contacto optico entre el revestimiento de fibra 401 y el centellador compuesto 403 se establece rellenando los vacios con un material de indice coincidente 405 con un indice de refraccion adecuado que sea transparente a la luz de centelleo. El indice de refraccion del material de relleno se elige para optimizar la recogida de fotones de luz primarios en la WSF y la captura de fotones con longitud de onda desplazada en la fibra. El material de relleno 405 puede ser grasa optica o un epoxido optico, por ejemplo, aunque cualquier material se encuentra dentro del ambito de aplicacion de la presente invencion.

Cuando los fotones de los rayos X inciden, la luz de centelleo emitida por el centellador 403 se acopla a traves del revestimiento 401 en el nucleo 407 de las respectivas fibras, con frecuencia reducida (es decir, desplazada al rojo) y se propaga a uno o mas foto-detectores.805 (se muestra en la Fig. 8, por ejemplo). La luz de los nucleos de la fibra 407 se convierte en una corriente a traves de un foto-detector 805, y la corriente se Integra

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durante un intervalo de tiempo, normalmente en un rango de 1-12 ps, para obtener la potencia de la serial para cada pixel. La integration de la serial del detector puede realizarse mediante un circuito integrador (no se muestra), como un pre-amplificador integrador, porejemplo.

A continuacion con referenda a la Fig. 5, se embeben fibras con desplazamiento de longitud de onda 400 en la matriz de la pantalla de centelleo 503. El embebido de las WSF en el medio de centelleo crea el mejor contacto optico.

En otro modo de realizacion adicional de la invencidn, que se describe a continuacion con referenda a la Fig. 6A, el material centelladorcompuesto 603 se aplica como revestimiento o cubierta alrededor de una WSF 601 con nucleo 602. Esta aplicacion se presta a un proceso de fabricacion de tipo extruido y permite usar de la manera mas efectiva el costoso material centellador 603. El material centellador 603 esta sellado con una capa protectora 604 que tambien actua como reflector de la luz de centelleo. Dentro del ambito de la presente invencion, el revestimiento puede omitirse cuando el centellador tenga un indice de refraccion inferior al de la fibra y la union del centellador con la fibra tenga la suavidad y robustez necesarias.

Puede fabricarse una fibra optica polimerica de desplazamiento de longitud de onda, de acuerdo con un modo de realizacion de la invencion que ahora se describe con referenda al esquema del dibujo representado en la Fig. 6B. Se alimenta un troquel de coextrusionado 612 dentro de la zona de extrusion 614 con fuentes de polimero fundido 606 de las WSF, polimero fundido 608 del revestimiento con bajo indice de refraccion, y polimero fundido opticamente transparente embebido en fosforo 610, todos a presion, y se co-extruisionan. Se pulveriza, gas seco 611, tal como aire o nitrogeno seco, por ejemplo, sobre la fibra extruida para enfriarla. Se alimenta un troquel de extrusion 618 con el polimero fundido con un pigmento reflector de la luz (tal como Ti02, por ejemplo) 616 a presion para obtener una funda reflectora de la luz sobre la WSF recubierta de centellador 613. Las WSF cargadas de centellador 620 resultantes se enrollan para su almacenamiento mediante una devanadora 622. La Fig. 6C muestra una vista en seccion transversal de un sistema de coextrusion, para su uso de acuerdo con unos modos de realizacion de la presente invencion, para la fabricacion de WSF recubiertas de centellador. Se inyecta las WSF polimericas fundidas 606, junto con el polimero fundido del revestimiento con un bajo indice de refraccion 608 y el polimero fundido opticamente transparente embebido en fosforo 610, en el troquel de extrusion 612. Se alimenta el

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troquel de extrusion 618 con el polimero fundido con un pigmento reflector de la luz 616 a presion. La fibra terminada tiene un nucleo de WSF 602, un revestimiento de bajo indice 601, un revestimiento cargado de centellador 603, y un recubrimiento reflector 604

Para todos los modos de realizacion de un detector de centelleo de acuerdo con la presente invencion, resulta ventajoso que el espesor del material centellador se optimice para la energia de la radiacion que se quiere detectar. El disefio deberia garantizar que se recoge suficiente luz como para evitar un sumidero cuantico secundario. En particular, los modos de realizacion de la invencion descritos en este documento proporcionan detectores extraordinariamente finos en relacion a su area.

Definiciones: A efectos de la presente description, y en cualquier revindication adjunta, el termino “espesor", tal y como se aplica para un detector de centelleo, representara la extension media del detector en una dimension a lo largo de, o paralelo a, un centroide del campo visual del detector. El termino area, se aplica a un detector, o, de manera equivalente, el termino “area activa" se referira al tamafio del detector medido en un piano transversal al centroide de todos los vectores de propagacion de radiacion dentro del campo visual del detector.

Los modos de realizacion de la presente invencion, incuso aquellos con hasta 8 capas WSF, tienen relaciones del cuadrado del espesor del detector con respecto al area del detector activo inferiores a 0.001. Por ejemplo, un detector de 8 capas con un area de 121,92 cm x 30,48 cm (48" x 12") tiene un espesor que no supera los 1,27 cm (0.5"), de modo que la relacion del cuadrado del espesor con respecto al area del detector es de 0.0005. Esta relacion de espesor al cuadrado sobre el area es normalmente de un orden de magnitud o mas, inferior a la relacion comparable para los detectores por retrodispersion en los que la luz de centelleo la detecta directamente un foto-detector.

De acuerdo con otro modo de realizacion de la invencion representado en la Fig. 7, el poder de frenado util del detector puede aumentarse combinando multiples capas 701, 702 de WSF 400 (u otras guias de ondas opticas) aumentando asi la profundidad del material de centelleo 403 a lo largo del recorrido de la radiacion incidente.

Un modo de realizacion de un detector de centelleo con desplazamiento de longitud de onda de acuerdo con la presente invencion, se muestra en la Fig. 8. las fibras con desplazamiento de longitud de onda 801 estan embebidas en el material centellador 803,

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acoplando luz, y reduciendo su frecuencia para que la detecten los tubos fotomultiplicadores 805.

De acuerdo con los varios modos de realizacion que se han descrito hasta ahora, los extremos de la WSF estan distribuidos en haces y acoplados dpticamente a al menos un foto-detector. Ejemplos de foto-detectores adecuados incluyen los PMT y los fotomultiplicadores de silicio (SiPM).

Las ventajas del detector, cuya invencion se describe en este documento, incluyen la eficiencia de deteccion y el bajo perfil geometrico de implementacion. Esto permite una mayor libertad para disenar un sistema de deteccion y hace que sean posibles nuevas aplicaciones con restricciones espaciales. La flexibilidad mecanica de la estructura del detector permite conformar la superficie del detector para adaptarse a la aplicacion, tal como una implementacion en la que un objeto del que se forma una imagen este rodeado por un volumen de deteccion. El perfil bajo tambien hace que resulte relativamente facil orientar y proteger la zona de deteccion para minimizar la deteccion de radiacion dispersa indeseada (diafonia) de algun sistema cercano de formacion de imagenes por rayos X.

La extraccion de la luz de centelleo a lo largo de una region grande centelladora permite tener detectores con una gran relacion de aspecto, de la anchura sobre la profundidad. En particular, detectores que delimitan angulos espaciales de 0,1 sr, o mas, se facilitan en modos de realizacion de la presente invencion.

En un sistema tipico de formacion de imagenes por retrodispersion de rayos X, un haz estrecho de rayos X escanea un objetivo del que se ha formado imagenes con un movimiento lineal, mientras que los detectores de radiacion alargados se disponen a ambos lados de una abertura de salida de una fuente de rayos X. A medida que el haz estrecho se mueve, la zona de deteccion mas cercana al haz normalmente recibira la sefial mas fuerte y la zona de deteccion mas alejada del haz una serial menor. Si la zona de deteccion esta segmentada en secciones que pueden leerse individualmente, la relacion de serial sobre ruido del sistema de deteccion puede mejorarse leyendo solo los segmentos con una buena relacion de serial sobre ruido y despreciando los segmentos que contribuyen predominantemente con ruido a la suma de senales. La seleccion de segmentos que contribuyen a la deteccion puede hacerse basandose en la serial detectada en realidad o basada en la posicion conocida del haz estrecho.

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Ventajas de la Fabricacion del Centellador por Extrusion

La extrusion, o proceso de "recubrimiento automatico", descrito anteriormente con referenda a las Figs. 6A-6C, supone un claro contraste con los metodos tlpicos para depositar material de centelleo policristalino, tal como BaFCI(Eu), sobre una trasera plana. El metodo de extrusion para fabricarfibras individuates con desplazamiento de longitud de onda, recubiertas con un espesor uniforme de centellador, como se ha ensenado anteriormente, produce fibras que pueden contornearse de manera que las restricciones sobre la forma de un detector Sc-WSF se rijan principalmente por el requisite) de una captura total en la fibra por reflexion total interna. El concepto de acoplamiento a fibras recubiertas uniformemente le aporta mayor libertad al diseno de detectores de retrodispersion (BX), especialmente al de los detectores manuales y los que se montan en robots, cuando se dispone de poco espacio.

Detectores desplegables para aumentar la eficiencia geometries de rayos X dispersos

Algunos sistemas moviles de rayos X, como los descritos, por ejemplo en las patentes de los Estados Unidos N° 5.764.683, de Swift, et al. y 7.099.434, de Chalmers et al., quedando ambas incorporadas al presente documento por referenda, utilizan el metodo de retrodispersion de rayos X (BX) para inspeccionar coches y camiones desde un lateral. El primero usa detectores desplegados fuera de un transportador en funcionamiento, mientras que el ultimo utiliza una zona de deteccion totalmente contenida en un habitaculo, concretamente bajo la cubierta de un transportador. Ambos utilizan detectores para grandes zonas a fin de maximizar la eficiencia en la deteccion por dispersion de rayos X. La cobertura zonal del detector por retrodispersion en el caso de un producto, de acuerdo con las ensefianzas de la Patente de Chalmers '434 abarca aproximadamente 1,86 metros cuadrados (20 pies cuadrados) de la superficie interior de un habitaculo que este enfrente del objetivo. Este detector en una zona encubierta tiene una eficiencia geometrica relativamente pobre para recoger la radiacion dispersa de objetivos altos o bajos. El perfil geometrico intrinsecamente profundo de tales detectores, necesario para la captura directa de la luz de centelleo por parte de los fotomultiplicadores, es un impedimento para su despliegue fuera del furgon.

Definiciones: tal y como se usa en este documento y en cualquier reivindicacion adjunta, el termino “detector para grandes zonas” se refiere a cualquier detector individual, o a cualquier modulo detector, que subtienda un angulo de apertura de al menos 30° en cada

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una de dos direcciones ortogonales transversales tal y como se veria desde un punto en un objeto sometido a inspection de manera equivalente, caracterizado por un angulo espacial de al menos tt esterorradianes.

Un "transportador” sera cualquier dispositivo caracterizado por una plataforma soportada sobre miembros en contacto con el suelo, tales como ruedas, railes, peldafios, patines, etc., utilizados para transportar equipo de un lugar a otro.

Un detector Sc-WSF, de acuerdo con unos modos de realization de la presente invention, hace que resulte practico el almacenamiento discreto de detectores para grandes zonas que pueden desplegarse rapidamente fuera del furgon en posiciones que potencian sustancialmente la eficiencia de la deteccion.

A continuation, con referencia, a la Fig. 9, un detector Sc-WSF de tipo toldo 1101 para grandes zonas, se muestra en una position recogida, almacenada sobre el techo de una furgoneta de inspection por retrodispersion 1103, y un detector fino de faldon 1105 se muestra en posicion recogida por encima de una rueda de la furgoneta de inspection por retrodispersion. En la Fig. 10, tanto el detector de techo como el de faldon se muestran desplegados para aumentar el angulo solido a fin de detectar objetivos mas altos y mas bajos, respectivamente; el detector de tipo toldo se despliega por encima de un objeto inspeccionado en el transcurso de una inspeccion, mientras que el detector de faldon esta desplegado, al menos en parte, por debajo de la plataforma del transportador. En otro modo de realization de la invencion descrito con referencia a la Fig. 11, un detector de tipo toldo 1301 puede desplegarse para objetivos bajos y cercanos, tal como para la deteccion de contrabando en el maletero o en el lado mas alejado de un coche 1303. Un detector de tipo toldo 1301 puede deslizarse hacia fuera desde un tejado del transportador antes de la operation de inspeccion. La Fig.11 tambien muestra el despliegue del detector de faldon Sc-WSF 1105 utilizado para examinar eficientemente los neumaticos, pasos de rueda, y el interior de vehiculos cercanos.

Detectores duales y de multiples energias para la deteccion de transmision de haces estrechos de rayos X de escaneado

Los haces estrechos de rayos X de escaneado no solo revelan objetos analizando la radiation retrodispersada, sino que, en algunas aplicaciones, puede obtenerse information adicional mediante el analisis simultaneo de la radiation de transmision (TX) y de la radiation dispersada hacia delante (FX). Los detectores de TX y FX no precisan estar

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segmentados dado que la zona de seccion transversal del haz estrecho, junto con el tiempo de integracion de la serial, definen el tamano del pixel. Ademas, los detectores de TX y FX solo necesitan ser detectores de energia total ya que, en la mayorla de las aplicaciones, el flujo de los rayos X de TX o FX es demasiado elevado para contar pulsos. Las pantallas de centelleo son los detectores tradicionales para tales aplicaciones de haz de escaneado. Los detectores Sc-WSFs extienden sustancialmente el abanico de aplicaciones de los detectores de centelleo TX y FX actuales, como dejan claro los siguientes ejemplos.

TX para haces de rayos X de hasta al menos 250 keV

La eficiencia de absorcion de las pantallas de centelleo tradicionales, fabricadas, por ejemplo, con BaFCI(Eu) o Gadox, cae por debajo del 50 % para rayos X con energias por encima de -80 keV. El punto del 50 % para dos capas es de aproximadamente 100 keV. A modo de distincion, el detector Sc-WSF puede fabricarse con mas de dos capas de centellador sin aumentar sustancialmente el perfil del detector. Un detector Sc-WSF rentable, con 4 capas, puede utilizarse para TX con haces de rayos X de escaneado generados por un tubo de rayos X estandar de 140 keV. Un detector de multiples capas tal como el detector de 9 capas, como se muestra en la Fig. 12, y que en general, se designa en la misma con el numero 1400, puede ser altamente eficaz para detectar rayos X 1402 emitidos por un tubo de rayos X estandar de 225 keV (que no se muestra), tal como el que se utiliza en la inspeccion por rayos X de vehiculos a traves de portales. Se muestran las capas 1404 de material centellador, y fibras WSF 1406 acopladas a foto-detectores 1408.

Detector TX transportable para un formador de imagenes de arriba-a-abajo en portales de inspecciones de tres lados

El fino perfil del detector de transmisiones (TX) de multiples capas hace que un detector de transmisiones (TX) sobre la parte superior de la carretera resulte practico. Las Figs. 13A y 13B muestran tal detector dentro de un baden de control de velocidad de 5,08 cm (2 pulgadas) de altura 1131, lo suficientemente fuerte como para soportar una tractora-remolque con toda su carga, y que no requiere excavacion alguna del terreno para su despliegue. La fuente 1132 de radiacion penetrante emite un haz en abanico 1134 incidente sobre un conjunto detector lineal 1135 dentro del bastidor 1136 del baden de control de velocidad. 1131 o una protuberancia similar por encima de una superficie subyacente. El conjunto detector 1135 incluye segmentos de material de centelleo 1137 separados por hojas 1138 con un numero atomico elevado. Como se ha descrito

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anteriormente, por ejemplo con referencia a la Fig. 4, la luz de centelleo esta acoplada a foto-detectores mediante fibras opticas con desplazamiento de longitud de onda 1139.

Detector TX segmentado para determinar el perfil de intensidad del haz del escaner

A continuacion con referencia a las Figs. 14A y 14B, se muestra un detector de transmisiones segmentado, que en general se designa con el nurnero 1141, para medir el perfil de intensidad de un haz de escaneo de rayos incidentes 1143. La alineacion del detector Sc-WSF 1141 (utilizado en la transmision) con el piano del haz estrecho de escaneado presenta un notable desafio cuando se despliega el detector TX para un sistema movil de seguridad La Fig. 14B muestra una seccion transversal de un detector Sc-WSF vertical 1141 (al que tambien se hace referencia en este documento, cuando resulta apropiado, como “detector de transmisiones" o “detector TX detector”) con una lectura independiente de las fibras 1145 de las WSF, proporciona los medios para medir simultaneamente tanto la intensidad transmitida de cada pixel como la distribucion lineal por toda la anchura del haz para determinar su posicion centroide. Las fibras 1145 se enrutan en haces 1147 hasta los foto-detectores 1149 individuales tal como los PMT. La distribucion de la intensidad puede extenderse para obtener la intensidad de la dispersion hacia delante, que contiene informacion util con respecto al material dispersador, y da una medida de la radiacion dispersada hacia dentro que se esta contando como intensidad de Transmision.

La posicion relativa del piano detector y del piano de rayos X de escaneado puede controlarse automaticamente. El detector para este concepto se muestra esquematicamente en la Fig. 14A. Puede proporcionarse una superficie reflectora 1148 en el extremo del detector 1141 distal a los foto-detectores 1149

Con un unico canal de datos para una serial de transmision, la resolucion espacial a lo largo de la direccion del trafico {transversal a un haz de rayos X iluminador con forma de abanico) viene determinada por la menor de las dos dimensiones siguientes: la anchura de la zona sensible del detector o el tamafio del haz transversal al detector TX. (A efectos heuristicos, en esta descripcion no se contemplan casos de submuestreo). La resolucion espacial puede mejorarse, sin embargo, estrechando la zona sensible del detector, como se describe a continuacion con referencia a la Fig. 14C. De acuerdo con unos modos de realization de la presente invencion, la resolucion espacial transversal a la direccion del trafico (a lo largo de la linea de deteccion) se potencia empleando multiples detectores de

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un grupo de detectores 1450 asociados con una pluralidad de canales (A, B, C, en la Fig. 14C) y entrelazando sus zonas sensibles. El espaciado del patron de entrelazado depende de la anchura del haz a lo largo del detector. Idealmente, el espaciado (es decir, la distancia entre dos detectores 1451 y 1454 asociados a un unico canal "A") tiene que ser lo bastante grande como para que dos segmentos detectores de! mismo canal de deteccion no reciban a la vez radiacion directa del haz. El perfil de intensidad del haz esta representado con el numero 1456. Por razones practicas, el requisito no es tan estricto, puesto que cierta cantidad de diafonia entre pixeles resulta aceptable. Las multiples imagenes resultantes tienen que estar entrelazadas, empleando cualquier metodo, incluyendo metodos muy conocidos en el estado de la tecnica, para crear una imagen de mayor resolucion. Cabe destacarque la mejora de la resolucion espacial en el detector se produce a expensas del flujo y esta, por tanto, limitada por consideraciones de senal sobre ruido.

Otra configuracion dentro del ambito de la presente invencion incluye una combinacion del detector vertical 1141 que se muestra en la Fig. 14A con un detector de carretera horizontal 1135 de la Fig. 13B para formar un detector con forma de L que es ventajosamente facil de instalar y de alinear.

En otro modo de realizacion adicional de la invencion, un grupo de detectores de transmisiones 1450 (independientemente de la orientacion geometrica, ya sea vertical, horizontal, con forma de L, etc.) esta segmentado en una pluralidad de unidades; tales como B, C y A de la Fig 14C. Tal y como se muestra, el perfil del haz 1456 es simetrico con respecto a B y A de modo que la relacion de intensidades medidas sea una unidad. Si, por la razon que fuera, cambiara la alineacion, esa relacion cambiara drasticamente. Si la alineacion se desfasa cuando un haz estrecho de iluminacion de rayos X escanea de arriba a abajo, el cambio en la relacion de B/A mide los dos, el desfase y la desviacion lateral. Los datos recogidos pueden entonces corregirse para tal desviacion llnea a linea.

Detectores TX de energia dual y multiples energias para identificacion material

Separar las sefiales de las capas frontales y de las capas traseras del centellador permite que la capa frontal de una medida del componente de baja energia de cada pixel mientras que la capa trasera da una medida de los componentes de alta energia. Poner una capa de material absorbente entre el centellador frontal y el trasero es un modo estandar de potenciar la diferencia entre componentes de alta y baja energia, y eso se consigue facilmente con un detector Sc-WSF.

El detector Sc-WSF hace que resulte practico el detector de energia dual consistente en

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una capa de Sc-WSF, tal como BaFCI-WSF, sobre un detector de centellador plastico; el BaFCl es sensible a los rayos X de baja energia y no a los rayos X de alta energia, mientras que el detector plastico es sensible a los rayos X de alta energia y muy insensible a los rayos X de baja energia,

Es posible fabricar un discriminador de material alternative y potencialmente mas eficaz, utilizando mas de dos capas independientes de Sc- WSF, con lecturas separadas para cada capa. Un absorbedor pasivo, tal como un espesor apropiado de cobre, puede insertarse despues de la Sc-WSF superior para potenciar la aplicacion de energia dual, tal y como se practica con detectores segmentados. Como alternativa, el centellador intermedio puede utilizarse como capa absorbente activa. La medicion de tres parametros independientes permite obtener una medida tanto del niimero atomico medio de los materiales atravesados como el alcance del endurecimiento del haz. El Sc-WSF puede extenderse mas para obtener mas de tres valores energeticos para cada pixel, siendo el limite las incertidumbres estadisticas, que aumentan con el numero de componentes. El detector 1400 que se muestra en la Fig. 12 es un ejemplo extremo de semejante detector.

Una importante aplicacion de TX de energia dual es en escaneres de rayos X para personas en las terminates de los aeropuertos. Proporcionar imagenes TX simultaneamente con BX ha demostrado ser util en las inspecciones. El anadir energia dual a las imagenes TX hasta ahora resultaba poco practico principalmente debido a las limitaciones de tamano impuestas por los detectores convencionales. El Sc-WSF elimina esas limitaciones y promete mejorar considerablemente el rendimiento, ya que multiples detectores, con distintas sensibilidades de energia, pueden apilarse, como se muestra en la Fig. 15, en la que un detector de energia dual o multiple 1500 incluye un detector Sc-WSF 1508, sensible a un componente mas bajo de energia de rayos X incidentes 1501, situado enfrente de una plancha de centellador plastico 1502, que es sensible a los rayos X de energia mas alta. El detector Sc-WSF 1508 contiene una lectura de centellador 1504 mediante dos capas de fibras WS 1506.

Detector de radiacion compacto de radiacion gamma y de neutrones

El metodo Sc-WSF hace que resulte practico un pequeno, ligero y economico monitor de neutrones y rayos gamma 1601. El BaFCI(Eu)-WSF es bastante sensible a la radiacion gamma a la vez que es insensible a los neutrones, mientras que el Li6F:ZnS(Ag)-WSF es insensible a los rayos gamma y bastante sensible en la deteccion de neutrones termicos.

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La Fig. 16 muestra un intercalado multicapa en "sandwich de varios pisos" que consiste en una o mas capas 1602 de BaFCI(Eu), leldo por un unico foto-detector (no se muestra) mediante fibras opticas 1604, y una o mas capas 1606 de Li6F:ZnS(Ag)-WSF, leido por un segundo, foto-detector independiente (no se muestra), con los elementos activos ocupando un espesor de no mas de uno o dos centimetros. Una capa apropiada de moderador de neutrones 1612, tal como el polietileno, puede situarse a cualquier lado del LisF:ZnS(Ag)-WSF para potenciar la eficiencia en la deteccion de neutrones. Una lamina opticamente reflectora 1608, tal como una lamina de aluminio, confina el centelleo a las respectivas regiones de deteccion.

La solicitud de patente de los Estados Unidos, con N° de serie 13/163.854 (de Rothschild), titulada "Detector with Active Collimators", y que queda incorporada al presente documento por referenda, describe un modulo de deteccion por retrodispersion 30 que aumenta la profundidad de la inspeccion, distinguiendo la dispersion del campo cercano y del lejano de los objetos inspeccionados, como se ha representado en la Fig. 17. El angulo de un juego de hojas de colimacion activas 31 puede o bien ajustarse una vez en fabrica, o puede conectarse a cualquier tipo de dispositivo electromecanico provisto para ajustarse dinamicamente a las mismas, dependiendo del tipo y/o de la distancia del objeto que se este escaneando. La luz de centelleo de las hojas de colimacion es detectada por uno o mas foto-detectores (por ejemplo, por PMT 32 situados en la parte superior e inferior del compartimento del detector). Un compartimento posterior 36 del detector esta aislado opticamente de un compartimento frontal 35 mediante un tabique ligero 34, y la luz de centello de los rayos X detectados en el compartimento posterior 36 se recoge con un segundo juego de uno o mas foto-detectores (por ejemplo, PMT 37 montados en la cara posterior del detector. El compartimento posterior puede estar revestido con una pantalla centelleante de fosforo, por ejemplo, o, en otros modos de realizacion de la invencion puede contener plastico o centellador liquido.

Una adicion util a una unidad estandar de retrodispersion seria un colimador de tipo "persiana veneciana” fabricado con centellador. Las lamas interceptan la radiacion que no entra directamente a traves de los huecos entre lamas, de manera que los detectores de caja preferentemente detecten objetos situados mas hacia el interior. Los colimadores activos registran la radiacion rechazada. Los PMT detectan la luz de los colimadores activos, cuya eficiencia de recogida disminuye rapidamente a medida que disminuyen los huecos entre colimadores. Sustituir los PMT y las hojas de centelleo por hojas que consisten en detectores Sc-WSF resuelve los principales inconvenientes y hace que el colimador de tipo persiana veneciana resulte practico. En primer lugar, la recogida de luz es

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independiente del ancho del hueco entre hojas. En segundo lugar, la zona activa de los PMT o fotomultiplicadores de silicio utilizados para recoger la luz de los colimadores activos es en general, mucho menor que la zona activa necesaria de los PMT, de manera que el coste de los foto-detectores es inferior. En tercer lugar, la colocacion del foto-detector al final de los haces de WSF no es critica para la eficiencia de la recogida de luz. En cuarto lugar, las senales de las WSF de cada lama pueden procesarse independientemente, ofreciendo un margen considerable para maximizar la informacion sobre el interior del objeto inspeccionado. En quinto lugar, la luz de las pantallas finas de centelleo en el frontal y la trasera de cada hoja pueden recogerse mediante WSF independientes, lo que puede mejorar considerablemente la profundidad de discriminacion.

Las Figs. 18C y 18D representan (en una vista en perspectiva y en seccion transversal, respectivamente) un colimador activo WSF 181 sensible a los rayos X que impactan desde cualquiera de los lados del centellador La luz de centelleo desde ambas regiones de centelleo 182 esta acoplada a foto-detectores mediante fibras opticas de desplazamiento de longitud de onda 183. Las Figs. 18A y 18B muestran (en una vista en perspectiva y en seccion transversal, respectivamente) un colimador activo WSF 185 con lecturas independientes 187 separado por un absorbedor de rayos X hermetico a la luz 189 para distinguir la radiacion que golpea cada cara. Por ejemplo, cada colimador 185 puede consistir en un modo de realizacion, de dos capas de detectores Sc-WSF 182, que contiene cada una, una densidad de area de 60 mg BaFCkEu por cm2. El absorbedor de rayos X hermetico a la luz 189 puede consistir en una capa fina de hojalata, que tambien proporciona soporte estructural.

Detectores para mini sistemas de inspeccion de retrodispersion

La finura de los detectores Sc-WSF les proporciona un potencial unico para aplicaciones en las que un peso y una potencia reducidas sean cruciales. Con referenda a las Figs. 19A y 19B, un sistema manual de formation de imagenes 193 supone un ejemplo de semejante aplicacion. Los requisitos de potencia, tiempo de inspeccion, y, calidad de la imagen, se ven todos afectados por el angulo solido de deteccion. Un detector tradicional con, por ejemplo, una seccion transversal de 10 cm x 10 cm (100 cm2), pesa aproximadamente medio kilo. Se puede hacer un Sc-WSF de 10 cm cubicos, que no pese mas del doble, a partir de detectores Sc-WSF individuales de 10 cm x 10 cm, con un espesor de menos de 5 mm cada uno, que puede desplegarse para presentar una zona de deteccion por retrodispersion de al menos 2.000 cm2, un incremento de veinte veces en este ejemplo. La

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cobertura adicional de deteccion puede alcanzar una mejora en el orden de magnitud del rendimiento del sistema manual.

El perfil fino de los detectores Sc-WSF descritos en este documento proporciona la posibilidad de ajustar detectores contorneados en pequenos espacios. Por ejemplo, los detectores pueden adaptarse para escaneres personales limitados a encajarse en los reducidos espacios de inspeccion de los aeropuertos.

La Fig. 19 muestra un ejemplo en el que cuatro detectores 191 se pliegan o deslizan fuera del escaner manual 193 para aumentar sustancialmente la eficiencia del detector, especialmente para objetos escondidos mas profundamente en el objeto que se esta inspeccionando. Los detectores por retrodispersion 195 se extienden a ambos lados de los haces de irradiacion 197.

Inspeccion por retrodispersion en los bajos de vehiculos parados

La inspeccion de los bajos de vehiculos con un sistema portatil de retrodispersion de rayos X presenta problemas especiales. La distancia al suelo de los coches no supera los 20,32 cm (8") y puede ser tan corta como 15,24 cm (6"). Los sistemas de inspeccion fijos, tales como los portales, pueden colocar un detector en el suelo o como se ha descrito anteriormente, puede colocarse sobre el suelo utilizando un Sc-WSF. Sin embargo, nunca se han desarrollado sistemas moviles de inspeccion de bajos de vehiculos. Los inspectores dependen de herramientas de inspeccion pasivas tales como espejos y camaras, que pasan por alto el contrabando en los depositos de combustible o que esta camuflado para parecer inocuo.

Los detectores Sc-WSF hacen que resulte practico un sistema de retrodispersion de rayos X que no mida mas de 15,24 cm {6") de altura. A continuacion se describe un bosquejo de un sistema practico con referencia a las Figs. 20A y 20B. La fuente de rayos X consiste en un escaner electromagnetico 221 de un haz de electrones a traves de un anodo. El escaner electromagnetico 221 esta accionado por un modulo electronico 223.Los rayos X estan colimados por un grupo lineal de aberturas 225 que abarcan, por ejemplo, 76,20 cm (30") de los bajos de una pasada. Los detectores Sc-WSF 227 se montan a cada lado del tubo de rayos X de modo que detecten rayos X 236 retrodispersados desde un vehiculo 229. Las fuentes de suministro electrico, los procesadores de pulsos e imagenes pueden montarse adecuadamente. El bastidor 234 de la unidad de inspeccion 230 sobre ruedas 232 puede

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adaptarse para maniobrarse por debajo del vehiculo 229 mediante un motor o un control manual.

Transmision movil de inspeccion con grupo de segmentos de deteccion en forma de L

De acuerdo con otro aspecto de la presente invencion, a continuacion se describe un sistema movil de inspeccion, designado en general con el numero 240, con referencia a las Figs. 21A y 21B. Una fuente de radiacion penetrante (que no se muestra, y que se describe en este documento, sin limitacion, en terminos de rayos X) se traslada dentro de una unidad movil de inspeccion 241, que, normalmente, es capaz de moverse con su propia fuente de energia, aunque tambien podria remolcarse o transportarse de otra manera dentro del ambito de la presente invencion. Un haz 242 de radiacion penetrante se emite desde la unidad movil de inspeccion 241, ya sea como haz de barrido fino o como haz en abanico, en cualquier caso se emite en el piano designado como haz de representacion 242 en la Fig. 21A. El objeto inspeccionado 244, que puede ser un vehiculo tal y como se muestra, u otro tipo (como mercancia transportada), atraviesa el haz 242 en el transcurso de una inspeccion, y en el recorrido de su trayectoria, pasa sobre una unidad integral de deteccion con forma de L 245, como se describe a continuacion en mas detalle. La unidad de deteccion 245 tiene un segmento horizontal 246 y un segmento erecto 247, como se indica en la Fig. 21B.

Cada uno de los segmentos horizontal y erecto 246 y 247 de la unidad de deteccion en forma de L 245 puede comprender multiples capas paralelas 249, que proporcionan resolution energetica dual o de manera mas general multiple de rayos X detectados, para proporcionar una identificacion material, tal y como se ha descrito antes con referencia a la Fig. 12. Ademas, un grupo erecto de segmentos de deteccion 247 puede tener multiples segmentos de deteccion 248 en una direccion transversal a la direccidn del haz 242 y sustancialmente a lo largo de la direccidn de movimiento relativo entre el objeto inspeccionado 244 y el haz 242 de modo que proporcione una indicacion de asimetria o desviacion lateral de los detectores con respecto al haz, tal y como se ha descrito antes con referencia a las Figs. 14A - 14C. La unidad detectora integral con forma de L 245 puede trasladarse a un punto de inspeccion a bordo de una unidad movil de inspeccion 241 o de un remoque o arrastrarse de otro modo en un remolque 250 adjunto, y puede ensamblarse, en parte, al desplegar en el punto de inspeccion. Pueden emplearse ayudas complementarias de alineacion, tal como un laser de alineacion 251, para establecer la posicion y la orientacion adecuadas de la unidad detectora 245 con respecto a la unidad

movil de inspeccion 241 y al haz 242.

Cuando los ejemplos que se presentan en este documento impliquen combinaciones especificas de las actuaciones de un metodo o de los elementos de un sistema, debera 5 entenderse que estas actuaciones y estos elementos pueden combinarse de otros modos para alcanzar los mismos objetivos de deteccion de rayos X. Ademas, caracteristicas individuates del dispositivo podrlan cumplir los requisitos de los elementos, enunciados independientemente en una reivindicacion. Los modos de realizacion de la invention descritos en este documento tienen por objeto servir de ejemplo; ya que variaciones y 10 modificaciones de los mismos resultaran evidentes para los expertos en la materia. Se pretende que todas estas variaciones y modificaciones se encuentren dentro del ambito de la presente invencion tal y como se define en cualquiera de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (2)

1. REIVINDICACIONES

   1. Dispositivo de inspection por rayos X para inspeccionar los bajos de un vehiculo, caracterizado porque comprende:

   5 a. una fuente de rayos X que sustancialmente apuntan hacia arriba acoplada a

   un bastidor; y

   b. un detector de centelleo acoplado mediante fibra con desplazamiento de longitud de onda dispuesto en el bastidor para detectar rayos X dispersados por el vehiculo y por objetos escondidos debajo o dentro del vehiculo.

   10
2. 2. Dispositivo de inspeccion por rayos X de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que el bastidor esta adaptado para maniobrarse bajo el vehiculo mediante al menos un motor y un control manual.