ES2962649T3 - Sistema de adquisición de imágenes radiográficas y método de adquisición de imágenes radiográficas - Google Patents

Sistema de adquisición de imágenes radiográficas y método de adquisición de imágenes radiográficas Download PDF

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Abstract

Un sistema de adquisición de imágenes radiográficas está provisto de: una fuente de radiación para emitir radiación hacia un sujeto; un centelleador que es opaco a la luz de centelleo y que tiene una superficie receptora para recibir la radiación que ha pasado a través del sujeto, convirtiendo el centelleador la radiación recibida en la superficie receptora en luz de centelleo; un medio de formación de imágenes para emitir datos de imagen de radiación pertenecientes al sujeto A, teniendo el medio de formación de imágenes una unidad de lente para enfocar la superficie receptora y formar una imagen a partir de la luz de centelleo emitida desde la superficie receptora, y una unidad de formación de imágenes que captura una imagen de la luz centelleante formada por la unidad de lente; y una unidad de producción de imágenes para producir una imagen de radiación del sujeto basándose en los datos de la imagen de radiación emitidos desde los medios de formación de imágenes. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de adquisición de imágenes radiográficas y método de adquisición de imágenes radiográficas
Campo técnico
La presente divulgación se refiere a un sistema de adquisición de imágenes de radiación y a un método de adquisición de imágenes de radiación.
Antecedentes de la técnica
Tal y como se divulga en el Documento de Patente 1, se conoce un aparato de inspección por rayos X que incluye una placa fluorescente que convierte los rayos X, irradiados desde una fuente de rayos X y transmitidos a través de una muestra, en luz y unas cámaras CCD que capturan imágenes de la placa fluorescente. Este aparato utiliza una placa fluorescente constituida por una placa fluorescente de superficie frontal situada en un plano de irradiación de rayos X, una placa fluorescente de superficie posterior situada en el lado posterior del plano de irradiación y un filtro metálico situado entre ellos. Las cámaras CCD incluyen una cámara CCD de alta energía y una cámara CCD de baja energía. La placa fluorescente de la superficie frontal y la placa fluorescente de la superficie posterior convierten los rayos X transmitidos a través de una muestra en luz de centelleo. Las dos cámaras CCD descritas anteriormente realizan a continuación, la captura de imágenes.
El Documento de Patente 2 divulga un dispositivo de inspección por rayos X que incluye una fuente de rayos X con un tamaño de punto focal mayor que el diámetro de un defecto para irradiar una muestra con rayos X; un detector TDI de rayos X dispuesto cerca de la muestra y que tiene píxeles largos en una dirección paralela a la dirección de exploración de la muestra para detectar los rayos X irradiados por la fuente de rayos X y que pasan a través de la muestra como una imagen de transmisión de rayos X; y una unidad de detección de defectos para detectar defectos basándose en la imagen de transmisión de rayos X detectada por el detector TDI de rayos X.
El Documento de Patente 3 divulga un cristal centelleador y, más particularmente, un cristal centelleador que contiene espinela, forsterita o enstatita a la que se añade una cantidad predeterminada de manganeso.
El Documento de Patente 4 se refiere a un sistema de adquisición de imágenes de radiación que incluye una fuente de radiación que irradia radiación hacia un objeto, una unidad de sujeción que sujeta el objeto, un miembro de conversión de longitud de onda que genera luz de centelleo, un primer medio de formación de imágenes que condensa y forma imágenes de la luz de centelleo irradiada desde una superficie de incidencia de la radiación del miembro de conversión de longitud de onda, un segundo medio de formación de imágenes que condensa y forma imágenes de la luz de centelleo irradiada desde una superficie opuesta a la superficie de incidencia del miembro de conversión de longitud de onda, un medio de ajuste de la posición de la unidad de sujeción que ajusta la posición de la unidad de sujeción entre la fuente de radiación y el miembro de conversión de longitud de onda y un medio de ajuste de la posición de la formación de imágenes que ajusta la posición de los primeros medios de formación de imágenes. El Documento de Patente 5 divulga un sistema de imágenes de radiación para adquirir una imagen de radiación de un objeto, que comprende una fuente de radiación, un centelleador, un medio de captura de imágenes que incluye una porción de lente, siendo dicho medio de captura de imágenes una cámara de exploración lineal, una unidad generadora de imágenes y un aparato transportador.
Lista de citas
Bibliografía de patentes
Documento de Patente 1: Patente japonesa no examinada
Publicación N.° 2008-164429
Documento de Patente 2: Documento EP 2813841 A1
Documento de Patente 3: Documento JP 2014 198831 A
Documento de Patente 4: Documento EP 2876466 A1
Documento de Patente 5: Documento US 2014286476 A1
Sumario de la invención
Problema técnico
Los presentes inventores han desarrollado un sistema de adquisición de imágenes de radiación al que se aplica el denominado esquema de detector de centelleo de doble cara (DSSD). En este esquema, la cámara de baja energía captura una imagen de la luz de centelleo emitida desde la superficie frontal del centelleador y la cámara de alta energía captura una imagen de la luz de centelleo emitida desde la superficie posterior del centelleador.
Convencionalmente, asumiendo que un objeto del que se va a capturar una imagen de radiación está constituido por sustancias con diferentes transmitancias de radiación, Se ha considerado que aparecen diferencias de contraste en una imagen de radiación debido a diferencias en la transmitancia de la radiación. Por este motivo, en la fotografía basada en el esquema del detector de centelleo de doble cara, una cámara de baja energía captura una imagen de una sustancia con una alta transmitancia de radiación y una cámara de alta energía captura una imagen de una sustancia con una baja transmitancia de radiación. Asumiendo que los caracteres, patrones o similares, se imprimen con tinta sobre un miembro delgado en forma de lámina de plástico. En cuyo caso, dado que dicho plástico y tinta tienen transmitancias de radiación similares, se ha considerado que son difíciles de identificar. Además, cuando un miembro delgado en forma de lámina de plástico tiene porciones con diferentes grosores, debido a que son iguales en transmitancia de radiación, se ha considerado que es difícil identificar la forma del miembro basándose en diferencias de grosor.
La presente divulgación describe un sistema de adquisición de imágenes de radiación y un método de adquisición de imágenes de radiación que puede adquirir imágenes de radiación nítidas.
Solución al problema
De acuerdo con la invención, se proporciona un sistema de adquisición de imágenes de radiación para adquirir una imagen de radiación de un objeto, como se define en la reivindicación independiente 1 y un método de adquisición de imágenes de radiación para adquirir una imagen de radiación de un objeto, como se define en la reivindicación independiente 9.
De acuerdo con el sistema de adquisición de imágenes de radiación y con el método de adquisición de imágenes de radiación de la invención reivindicada, la porción de lente enfocada sobre la superficie de entrada del centelleador capta la luz de centelleo emitida desde la superficie de entrada a la unidad de captura de imágenes. A continuación, se emiten datos de imagen de radiación de un objeto y se genera una imagen de radiación del objeto basándose en los datos de imagen de radiación. En cuyo caso, el centelleador opaco se utiliza para convertir la radiación en luz de centelleo. Además, se captura una imagen de la luz de centelleo emitida desde la superficie de entrada del centelleador. Con estas características, es posible, por ejemplo, obtener una imagen de radiación contrastada incluso de un objeto constituido por sustancias con transmitancias de radiación similares basándose en ligeras diferencias en la transmitancia de radiación o diferencias en el grosor. Esto hace posible identificar la forma exterior de un objeto y los caracteres, patrones o similares impresos en el objeto a partir de una imagen. Es posible, en particular, adquirir una imagen de radiación que permita una identificación clara de la forma, patrón o similar, de un objeto constituido por elementos claros considerados difíciles de identificar claramente. En cuyo caso, un objeto constituido por sustancias con transmitancias de radiación similares puede ser un objeto constituido por sustancias con transmitancias de radiación ligeramente diferentes, tales como plásticos y tintas o un objeto constituido por sustancias con la misma transmitancia de radiación y que tienen porciones con diferentes grosores.
De acuerdo con algunos aspectos del sistema de adquisición de imágenes de radiación, la porción de lente está dispuesta de manera opuesta a la superficie de entrada. En cuyo caso, con una disposición simple, es posible capturar una imagen de la emisión de luz de centelleo de la superficie de entrada.
De acuerdo con la invención reivindicada, el sistema de adquisición de imágenes de radiación además incluye un aparato de transporte dispuesto entre la fuente de radiación y el centelleador, así como para transportar el objeto en una dirección de transporte. En cuyo caso, es posible adquirir una imagen de radiación a mayor velocidad realizando la captura de la imagen según la velocidad de transporte del objeto utilizando una cámara de exploración lineal. Además, la fuente de radiación puede encenderse según un momento de captura de imágenes utilizando una cámara con sensor de área.
De acuerdo con algunos aspectos del sistema de adquisición de imágenes de radiación, la unidad de captura de imágenes es un sensor de imágenes de área capaz de realizar una activación de integración de retardo de tiempo (TDI) y realiza una transferencia de carga en la superficie receptora de luz en sincronización con el movimiento del objeto mediante el aparato de transporte. En cuyo caso, se puede adquirir una imagen de radiación con una alta relación S/N.
De acuerdo con algunos aspectos del sistema de adquisición de imágenes de radiación, la tensión del tubo de la fuente de radiación puede ajustarse dentro del intervalo de 10 kV a 300 kV y el grosor del centelleador está dentro del intervalo de 10 pm a 1.000 pm.
De acuerdo con algunos aspectos del sistema de adquisición de imágenes de radiación, la tensión del tubo de la fuente de radiación puede ajustarse dentro del intervalo de 150 kV a 1000 kV y el grosor del centelleador está dentro del intervalo de 100 pm a 50.000 pm.
De acuerdo con algunos aspectos del sistema de adquisición de imágenes de radiación, la unidad generadora de imágenes genera la imagen de radiación del objeto basándose en una tabla de búsqueda para la conversión de contraste correspondiente al menos al grosor del centelleador. En cuyo caso, es posible realizar adecuadamente la conversión de contraste según el grosor del centelleador incluso si cambia el contraste de una imagen de radiación obtenida mediante captura de imágenes en la superficie de entrada.
De acuerdo con algunos aspectos del sistema de adquisición de imágenes de radiación, la fuente de radiación emite radiación, incluidos rayos X característicos, de no más de 20 keV y la radiación transmitida a través del objeto y convertida por el centelleador incluye rayos X característicos de no más de 20 keV.
De acuerdo con la invención reivindicada, el método además incluye una etapa (etapa de transporte), de transportar un objeto en una dirección de transporte utilizando un aparato de transporte dispuesto entre la fuente de radiación y el centelleador. En cuyo caso, se puede adquirir una imagen de radiación a una velocidad más alta realizando la captura de imágenes según la velocidad de transporte del objeto utilizando, por ejemplo, una cámara de exploración lineal. Además, la fuente de radiación puede encenderse según un momento de captura de imágenes utilizando una cámara con sensor de área.
De acuerdo con algunos aspectos del método de adquisición de imágenes, la unidad de captura de imágenes incluye un sensor de imágenes de área capaz de realizar una activación de integración de retardo de tiempo y la etapa de captura de imágenes realiza una transferencia de carga en la superficie receptora de luz del sensor de imágenes de área en sincronización con el movimiento del objeto mediante el aparato de transporte. En cuyo caso, se puede adquirir una imagen de radiación con una alta relación S/N.
De acuerdo con algunos aspectos del método de adquisición de imágenes, el grosor del centelleador está dentro del intervalo de 10 pm a 1.000 pm y en la etapa de emisión de radiación, la tensión del tubo de la fuente de radiación está dentro del intervalo de 10 kV a 300 kV.
De acuerdo con algunos aspectos del método de adquisición de imágenes, el grosor del centelleador está dentro del intervalo de 100 pm a 50.000 pm y en la etapa de emisión de radiación, la tensión del tubo de la fuente de radiación está dentro del intervalo de 150 kV a 1.000 kV.
De acuerdo con algunos aspectos del método de adquisición de imágenes, la etapa de generación de imágenes genera una imagen de radiación del objeto basándose en una tabla de búsqueda para la conversión de contraste correspondiente al menos al grosor del centelleador. En cuyo caso, es posible realizar adecuadamente la conversión de contraste según el grosor del centelleador incluso si cambia el contraste de una imagen de radiación obtenida mediante captura de imágenes en la superficie de entrada.
De acuerdo con algunos aspectos del método de adquisición de imágenes, la etapa de emisión de radiación emite radiación que incluye rayos X característicos de no más de 20 keV y la etapa de conversión convierte la radiación transmitida a través del objeto e incluye rayos X característicos de no más de 20 keV en luz de centelleo.
Efectos de la invención
De acuerdo con la invención reivindicada, es posible adquirir imágenes de radiación nítidas.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es una vista que muestra la disposición esquemática de un aparato de adquisición de imágenes de radiación de acuerdo con la primera realización no abarcada por el texto de las reivindicaciones;
la Figura 2 es una vista que muestra la disposición esquemática de un aparato de adquisición de imágenes de radiación de acuerdo con la segunda realización de la presente divulgación;
la Figura 3A es una vista que muestra la configuración de un medio de captura de imágenes de acuerdo con la realización y la Figura 3B es una vista que muestra la configuración de un medio de captura de imágenes de acuerdo con un ejemplo comparativo;
la Figura 4 es una fotografía que muestra una bolsa de plástico para alimentos como objeto;
la Figura 5A es una vista que muestra una imagen de radiación de acuerdo con la primera realización y la Figura 5B es una vista que muestra una imagen de radiación de acuerdo con el primer ejemplo comparativo;
la Figura 6A es una vista que muestra una imagen de radiación de acuerdo con la segunda realización y la Figura 6B es una vista que muestra una imagen de radiación de acuerdo con el segundo ejemplo comparativo;
la Figura 7A es una vista que muestra una imagen de radiación de acuerdo con la tercera realización y la Figura 7B es una vista que muestra una imagen de radiación de acuerdo con el tercer ejemplo comparativo;
la Figura 8A es una vista que muestra una imagen de radiación de acuerdo con la cuarta realización y la Figura 8B es una vista que muestra una imagen de radiación de acuerdo con el cuarto ejemplo comparativo;
La Figura 9A es una vista que muestra una imagen de radiación de acuerdo con el quinto ejemplo comparativo y la Figura 9B es una vista que muestra una imagen de radiación de acuerdo con el sexto ejemplo comparativo, no siendo dichos ejemplos comparativos quinto y sexto de acuerdo con la invención reivindicada; y
la Figura 10A es un gráfico que muestra los espectros de energía de rayos X utilizados para una simulación, la Figura 10B es un gráfico que muestra un resultado de simulación obtenido utilizando un espectro de energía de rayos X antes de la corrección y la Figura 10C es un gráfico que muestra un resultado de simulación obtenido utilizando un espectro de energía de rayos X tras la corrección.
Descripción de las realizaciones
A continuación en el presente documento, se describirán realizaciones de la presente divulgación haciendo referencia a los dibujos adjuntos. Debe tenerse en cuenta que los mismos signos de referencia denotan los mismos elementos en la descripción de los dibujos y se omitirá cualquier descripción duplicada. También, los dibujos respectivos están preparados a efectos de la descripción y están dibujados de manera que se enfaticen especialmente las porciones que se van a describir. Por lo tanto, las proporciones dimensionales de los miembros respectivos en los dibujos no siempre coinciden con las proporciones reales.
Como se muestra en la Figura 1, un sistema de adquisición de imágenes de radiación 1 es un aparato para adquirir una imagen de radiación de un objeto A. El objeto A tiene, por ejemplo, una composición constituida por elementos claros. Debe tenerse en cuenta, sin embargo, que la composición del objeto A no se limita a esto.
El objeto A puede ser un objeto constituido por sustancias con transmitancias de radiación ligeramente diferentes. Dichos objetos incluyen, por ejemplo, productos y películas de plástico sobre los que se imprime tinta, alimentos que contienen sustancias extrañas como parásitos y pelo, espacios de aire y burbujas contenidas en sustancias de elementos claros como resinas, las estructuras internas de materiales compuestos tales como fibras de carbono y plásticos de ingeniería y las estructuras internas de revestimientos. El objeto A también puede ser un objeto que esté constituido por sustancias con la misma transmitancia de radiación y que tenga porciones que tengan diferentes grosores. Tales objetos incluyen plásticos prensados y papeles con filigranas, dispositivos semiconductores microfabricados, separadores y electrodos como componentes de baterías y sus estructuras periféricas. Como se ha descrito anteriormente, el objeto A puede estar constituido por sustancias con transmitancias de radiación similares, que convencionalmente se consideran difíciles de identificar utilizando imágenes de radiación convencionales. Tales objetos A no han sido el objetivo de la captura en imágenes por sistemas convencionales de adquisición de imágenes de radiación. Por otro lado, el sistema de adquisición de imágenes de radiación 1 puede adquirir una imagen de radiación contrastada incluso del objeto A que tiene una composición constituida por elementos claros o está constituido por sustancias con transmitancias de radiación similares. Una imagen de radiación adquirida por el sistema de adquisición de imágenes de radiación 1 permite la identificación de la forma exterior del objeto A y los caracteres, patrones o similares impresos en el objeto A.
El sistema de adquisición de imágenes de radiación 1 incluye una fuente de radiación 2 que emite radiación, tal como rayos X blancos hacia el objeto A, un centelleador 6 que genera luz de centelleo según la entrada de emisión de radiación desde la fuente de radiación 2 y la transmite a través del objeto A, una cámara 3 (medio de captura de imágenes), que captura una imagen de la emisión de luz de centelleo desde una superficie de entrada 6a del centelleador 6 y un ordenador 10 que controla algunas funciones del sistema de adquisición de imágenes de radiación 1 y genera una imagen de radiación. El sistema de adquisición de imágenes de radiación 1 además incluye una porción 7 de sujeción del objeto que sujeta el objeto A y una porción 8 de sujeción de centelleador que sujeta el centelleador 6.
La fuente de radiación 2, la cámara 3, la porción 7 de sujeción del objeto y la porción 8 de sujeción del centelleador están alojadas en una carcasa (no mostrada) y fijadas en la carcasa. Todas o al menos una de la fuente de radiación 2, la cámara 3, la porción 7 de sujeción del objeto y la porción 8 de sujeción del centelleador pueden ser móviles para permitir el ajuste de la relación posicional relativa entre sí. El ordenador 10 puede alojarse en la carcasa o disponerse fuera de la carcasa. Un dispositivo de visualización 16 (unidad de visualización) y un dispositivo de entrada 17 (unidad de entrada) están conectados al ordenador 10.
La fuente de radiación 2 como fuente de luz irradia (emite) rayos X con los que se irradia el objeto A. Por ejemplo, la fuente de radiación 2 irradia (emite) un haz cónico de rayos X desde un punto de emisión de rayos X. Los rayos X irradiados desde la fuente de radiación 2 forman un flujo de radiación 12. La región en la que existe el flujo de radiación 12 es la región de emisión de la fuente de radiación 2. La fuente de radiación 2 emite radiación que incluye rayos X característicos (rayos X fluorescentes) de 20 keV o menos. La fuente de radiación 2 puede emitir radiación que incluye rayos X característicos de 10 keV a 20 keV. La fuente de radiación 2 puede emitir radiación, incluyendo rayos X suaves. La fuente de radiación 2 está configurada para poder ajustar una tensión del tubo y una corriente del tubo. La tensión del tubo de la fuente de radiación 2 se puede ajustar entre al menos 10 kV y 1.000 kV. La corriente del tubo de la fuente de radiación 2 se puede ajustar entre al menos 10 pA y 500 mA. Los rayos X característicos de 20 keV o menos pueden variar según los materiales objetivo de la fuente de radiación. Por ejemplo, con tungsteno (W), la radiación incluye rayos X característicos de los rayos L (9,8 keV). Con molibdeno (Mo), la radiación incluye rayos X característicos de los rayos K (17,4 keV).
La fuente de radiación 2 está dispuesta de manera que el eje óptico de radiación forme un ángulo predeterminado con respecto a una normal a la superficie de entrada 6a del centelleador 6. Es decir, la fuente de radiación 2 mira hacia el objeto A y la superficie de entrada 6a y está dispuesta en una posición fuera de la normal a la superficie de entrada 6a. En otras palabras, la fuente de radiación 2 está dispuesta de manera que el ángulo formado entre su eje óptico y la superficie de entrada 6a sea mayor que 0° y menor que 90°. Debe tenerse en cuenta que la fuente de radiación 2 puede estar dispuesta en la normal a la superficie de entrada 6a.
La porción 7 de sujeción del objeto está dispuesta entre la fuente de radiación 2 y la porción 8 de sujeción del centelleador. La porción 7 de sujeción del objeto mantiene el objeto A en un estado en el que el objeto A está situado al menos dentro del flujo de radiación 12. La porción 7 de sujeción del objeto sujeta el objeto A en el lado opuesto a la fuente de radiación 2. Un filtro o similar que reduzca la radiación, incluyendo los rayos X característicos (rayos X fluorescentes), de 20 keV o menos, no está situado preferentemente entre el objeto A y la fuente de radiación 2. Esto permite irradiar el objeto A con una radiación que incluye rayos X característicos (rayos X fluorescentes) de 20 keV o menos. La porción 7 de sujeción del objeto está provista para reducir (minimizar) su influencia sobre la radiación transmitida a través del objeto A. Por ejemplo, la porción 7 de sujeción del objeto puede estar formada a partir de un material que contiene fibra de carbono o similar o un material con poco elemento tal como una película delgada que incluye un material plástico, un material de película o un material metálico. Además, la porción 7 de sujeción del objeto puede estar provista de una porción de abertura más pequeña que el objeto A para evitar que la porción 7 de sujeción del objeto entre en el campo visual de observación. Cuando el objeto A está sujeto por la porción 7 de sujeción del objeto, la porción 7 de sujeción del objeto puede estar dispuesta fuera del campo visual de observación. Como alternativa, el objeto A y la porción 7 de sujeción del objeto se pueden disponer para impedir que el objeto A se superponga a la porción 7 de sujeción del objeto en una imagen.
El centelleador 6 es un miembro de conversión de longitud de onda en forma de placa (por ejemplo, una placa plana). El centelleador 6 tiene la superficie de entrada 6a en la que se introduce la radiación transmitida a través del objeto A. La superficie de entrada 6a es la superficie de lado delantero (superficie frontal) opuesta a la fuente de radiación 2. La superficie de entrada 6a sirve como superficie de observación en el sistema de adquisición de imágenes de radiación 1. El sistema de adquisición de imágenes de radiación 1 utiliza la superficie de entrada 6a del centelleador 6 como superficie de observación.
El centelleador 6 convierte la radiación transmitida a través del objeto A y enviada a la superficie de entrada 6a en luz de centelleo. El centelleador 6 convierte la radiación, incluyendo los rayos X característicos de 20 keV o menos, que se transmite a través del objeto A y la introduce en la superficie de entrada 6a, en luz de centelleo. La radiación que tiene energía relativamente baja se convierte en el lado de la superficie de entrada 6a y sale (se emite) desde la superficie de entrada 6a. La radiación con energía relativamente alta se convierte en la superficie posterior del centelleador 6 y, en consecuencia, se dificulta su salida desde la superficie de entrada 6a. Por este motivo, en el sistema de adquisición de imágenes de radiación 1 que utiliza la superficie de entrada 6a como superficie de observación, se utiliza luz de centelleo convertida a partir de radiación con energía relativamente baja para la formación de la imagen de radiación.
En esta realización, el centelleador 6 es un centelleador opaco a la luz de centelleo. El centelleador 6 es, por ejemplo, un centelleador formado por evaporación, aplicación, depósito o crecimiento de cristales de un material fluorescente sobre una base o un centelleador formado por incrustación de un material fluorescente en un recipiente de plástico. Además, el centelleador 6 es, por ejemplo, un centelleador granular o un centelleador columnar.
El grosor del centelleador 6 se ajusta en un valor adecuado dentro del intervalo de varios pm a varios cm. En esta realización, en particular, el grosor del centelleador 6 se establece en un valor adecuado basándose en la tensión del tubo de la fuente de radiación 2. El grosor del centelleador 6 se puede establecer en un valor adecuado basándose en la banda de energía de la radiación detectada. El grosor del centelleador 6 se puede establecer en un valor adecuado basándose en la composición o grosor del objeto A.
Más específicamente, el grosor del centelleador 6 está dentro del intervalo de 10 pm a 50.000 pm. Cuando la tensión del tubo de la fuente de radiación 2 se establece dentro del intervalo de 10 kV a 300 kV, el grosor del centelleador 6 se establece en un valor dentro del intervalo de 10 pm a 1.000 pm. Cuando la tensión del tubo de la fuente de radiación 2 se establece dentro del intervalo de 150 kV a 1.000 kV, el grosor del centelleador 6 se establece en un valor dentro del intervalo de 100 pm a 50.000 pm.
La opacidad del centelleador 6 se describirá en detalle. Un centelleador opaco a la luz de centelleo es un centelleador que presenta una transmitancia de luz del 80 % o menos en la longitud de onda de la luz de centelleo al dispersar o absorber la luz de centelleo dentro del centelleador. De acuerdo con dicho centelleador, cuando se introduce luz con la misma longitud de onda que la luz de centelleo en la superficie de entrada 6a del centelleador 6, la cantidad de luz emitida desde una superficie posterior 6b del centelleador 6 llega a ser un 80 % o menos de la cantidad de luz de entrada. La transmitancia de luz del centelleador 6 puede estar dentro del intervalo del 0 % al 60 % (longitud de onda de la luz de centelleo: 550 nm), cuando el centelleador 6 tiene un grosor de 1.000 pm (1 mm). El sistema de adquisición de imágenes de radiación 1 utiliza el centelleador opaco 6 para presentar la utilidad de la observación de la superficie frontal con respecto al objeto A constituido por sustancias con transmitancias de radiación similares (en particular, el objeto A constituido por elementos claros).
La porción 8 de sujeción del centelleador sujeta el centelleador 6 mientras que el centelleador 6 está situado al menos dentro del flujo de radiación 12. La porción 8 de sujeción del centelleador sujeta la superficie posterior del centelleador 6 para exponer la superficie de entrada 6a del centelleador 6. Esto hace que la superficie de entrada 6a sea opuesta tanto a la fuente de radiación 2 como a la cámara 3. La fuente de radiación 2 y la cámara 3 están dispuestas en diferentes direcciones sin superponerse entre sí cuando se ven desde la posición de la porción 8 de sujeción del centelleador. La porción 8 de sujeción del centelleador está configurada para permitir la sustitución del centelleador 6 sujeto para permitir la selección de uno de los centelleadores 6 con diferentes grosores o de diferentes según la tensión del tubo de la fuente de radiación 2 a utilizar. Es decir, la porción 8 de sujeción del centelleador está configurada para cambiar el tamaño (longitud, anchura y altura), y forma de una porción a la que está fijado el centelleador 6. La porción 8 de sujeción del centelleador puede tener un efecto de bloqueo de la luz. Además, aunque la porción 8 de sujeción del centelleador está preferentemente provista de un tratamiento antirreflectante, la porción 8 de sujeción del centelleador puede producir reflejos.
La cámara 3 es un medio de captura de imágenes de un esquema de conversión indirecta que captura una imagen de proyección (es decir, una imagen de transmisión radiográfica), del objeto A, que se proyecta sobre el centelleador 6, desde la superficie de entrada 6a lateral del centelleador 6. Es decir, la cámara 3 es un medio de captura de imágenes en el lado de la superficie de entrada 6a. La cámara 3 incluye una lente 3a (porción de lente), que forma una imagen de la emisión de luz de centelleo desde la superficie de entrada 6a del centelleador 6 y un sensor de imagen 3b (unidad de captura de imágenes), que captura una imagen de luz de centelleo captada por la lente 3a. La cámara 3 puede ser un fotodetector del tipo de acoplamiento de lentes.
La cámara 3 está dispuesta en un lado al que se opone la superficie de entrada 6a con referencia a la porción 8 de sujeción del centelleador. Por ejemplo, la cámara 3 se puede disponer de manera opuesta a la superficie de entrada 6a del centelleador 6. En cuyo caso, al menos la lente 3a está dispuesta de manera opuesta a la superficie de entrada 6a y acopla ópticamente la superficie de entrada 6a al sensor de imagen 3b. Además, la cámara 3 se puede disponer para capturar una imagen de luz de centelleo a través de un espejo (no mostrado), que refleja la luz de centelleo irradiada desde la superficie de entrada 6a del centelleador 6. En cuyo caso, el espejo y la lente 3a acoplan ópticamente la superficie de entrada 6a al sensor de imagen 3b.
La lente 3a condensa luz de centelleo en un campo visual 13. La lente 3a está dispuesta para ajustar un enfoque sobre la superficie de entrada 6a del centelleador 6. Esto hace posible condensar la luz de centelleo obtenida por conversión relativamente en el lado de la superficie de entrada 6a del centelleador 6. La lente 3a también condensa la luz de centelleo emitida desde la superficie de entrada 6a y forma imágenes de la luz de centelleo en una superficie receptora de luz 3c del sensor de imagen 3b. El sensor de imagen 3b recibe la imagen de la luz de centelleo formada por la lente 3a y convierte fotoeléctricamente la luz de centelleo. El sensor de imagen 3b se conecta eléctricamente al ordenador 10. La cámara 3 envía los datos de imágenes de radiación obtenidos mediante la captura de imágenes a un procesador de procesamiento de imágenes 10a del ordenador 10. Como sensor de imagen 3b, se utiliza un sensor de imagen de área, tal como un sensor de imagen de área CCD o un sensor de imagen de área CMOS.
Se describirá en detalle un ejemplo de la configuración de la cámara 3. La cámara 3 está dispuesta de manera que un eje óptico L de la lente 3a sea perpendicular a la superficie de entrada 6a. Es decir, la lente 3a de la cámara 3 mira hacia la superficie de entrada 6a y está dispuesta en una normal a la superficie de entrada 6a. La cámara 3 está dispuesta fuera del eje óptico de la fuente de radiación 2. Es decir, la cámara 3 está dispuesta de manera que esté separada de una región de emisión (una región donde existe el flujo de radiación 12), de radiación procedente de la fuente de radiación 2. Esto impide que la cámara 3 quede expuesta a la radiación de la fuente de radiación 2 e impide la aparición de ruido al generar una señal de conversión directa de radiación dentro de la cámara 3. La lente 3a de la cámara 3 está dispuesta de manera que una línea perpendicular trazada desde el centro de la lente 3a hasta la superficie de entrada 6a del centelleador 6 esté dentro del alcance de la superficie de entrada 6a y también está dispuesta sobre la superficie de entrada 6a del centelleador 6. Esto hace posible detectar una cantidad relativamente grande de luz de centelleo.
Debe tenerse en cuenta que se puede proporcionar un espejo o similar en una posición opuesta al centelleador 6 y la trayectoria óptica de la luz de centelleo se puede cambiar según sea necesario. En cuyo caso, dado que la cámara 3 podría no disponerse de manera que esté opuesta a la superficie de entrada 6a del centelleador 6, la cámara 3 podría disponerse en el lado opuesto a la superficie de entrada 6a, es decir, el lado opuesto a la fuente de radiación 2, con referencia a la porción 8 de sujeción del centelleador. Se pueden proporcionar uno o una pluralidad de espejos como elementos ópticos para guiar la luz de centelleo en una trayectoria óptica, según sea necesario.
Debe tenerse en cuenta que las configuraciones de la fuente de radiación 2 y la cámara 3 no se limitan a las descritas en el aspecto anterior. La fuente de radiación 2 y la cámara 3 se proporcionan preferentemente en posiciones donde no interfieren entre sí (o apenas interfieren entre sí), en términos de la relación entre la porción 7 de sujeción del objeto (objeto A), y la porción 8 de sujeción del centelleador (centelleador 6). Aunque la fuente de radiación 2 y la cámara 3 pueden estar dispuestas en un plano que incluye una normal a la superficie de entrada 6a del centelleador 6, la fuente de radiación 2 y la cámara 3 pueden estar dispuestas tridimensionalmente alrededor de una normal a la superficie de entrada 6a, según sea necesario.
El ordenador 10 está formado por un ordenador que incluye una unidad central de procesamiento (CPU), una memoria de solo lectura (ROM), una memoria de acceso aleatorio (RAM) y una interfaz de entrada/salida. El ordenador 10 incluye un procesador de procesamiento de imágenes 10a (unidad generadora de imágenes), que genera una imagen de radiación del objeto A basándose en los datos de imagen de radiación emitidos desde la cámara 3 y un procesador de control 10b (unidad de control) que controla la fuente de radiación 2 y la cámara. 3. El procesador de procesamiento de imágenes 10a introduce datos de imágenes de radiación y ejecuta un procesamiento predeterminado, tal como un procesamiento de imágenes para los datos de imágenes de radiación de entrada. El procesador de procesamiento de imágenes 10a envía la imagen de radiación generada al dispositivo de visualización 16. El procesador de control 10b controla la fuente de radiación 2 basándose en los valores de tensión del tubo y la corriente del tubo de la fuente de radiación 2 que se almacenan mediante una operación de entrada del usuario o similar. El procesador de control 10b controla la cámara 3 basándose en, por ejemplo, el tiempo de exposición de la cámara 3 que se almacena según una entrada del usuario o similar. El procesador de procesamiento de imágenes 10a y el procesador de control 10b pueden ser procesadores diferentes o el mismo procesador. Además, el ordenador 10 puede programarse para ejecutar las funciones del procesador de procesamiento de imágenes 10a y el procesador de control.
El dispositivo de visualización 16 es una pantalla que muestra imágenes de radiación. Como dispositivo de visualización 16, se puede utilizar una pantalla conocida. El dispositivo de visualización 16 muestra la imagen de radiación emitida desde el procesador de procesamiento de imágenes 10a. El dispositivo de entrada 17 es, por ejemplo, un teclado o ratón. El usuario puede introducir varios tipos de parámetros tales como los valores de la tensión del tubo y la corriente del tubo de la fuente de radiación 2 y el tiempo de exposición de la cámara 3 utilizando el dispositivo de entrada 17. El ordenador 10 almacena varios parámetros introducidos por el dispositivo de entrada 17.
A continuación, se describirá una operación del sistema de adquisición de imágenes de radiación 1, es decir, un método de adquisición de imágenes de radiación. En primer lugar, el usuario prepara el objeto A y deja que la porción 7 de sujeción del objeto sujete el objeto A. Cuando se realiza una observación de la superficie frontal con respecto al objeto A, el usuario introduce parámetros tales como los valores de la tensión del tubo y la corriente del tubo de la fuente de radiación 2 y el tiempo de exposición de la cámara 3, de antemano, utilizando el dispositivo de entrada 17 (etapa de introducción de parámetros). El usuario también selecciona el centelleador 6. En cuyo caso, el usuario determina el grosor, tipo o similar del centelleador 6 y deja que la porción 8 de sujeción del centelleador sujete el centelleador 6 correspondiente. El usuario introduce el grosor y el tipo determinados del centelleador 6 utilizando el dispositivo de entrada 17 (etapa de selección de centelleador). El usuario ajusta las posiciones del centelleador 6, la fuente de radiación 2 y la cámara 3 con respecto a la porción 8 de sujeción del centelleador, posicionándolos de este modo. La cámara 3 está provista para hacer que el eje óptico L de la lente 3a cruce la superficie de entrada 6a. La posición focal de la lente 3a de la cámara 3 se ajusta a la superficie de entrada 6a.
El grosor del centelleador 6 puede estar dentro del intervalo de 10 pm a 1.000 pm. En cuyo caso, la tensión del tubo de la fuente de radiación 2 se puede establecer dentro del intervalo de 10 kV a 300 kV. Además, el grosor del centelleador 6 puede estar dentro del intervalo de 100 pm a 50.000 pm. En cuyo caso, la tensión del tubo de la fuente de radiación 2 se puede ajustar dentro del intervalo de 150 kV a 1.000 kV. De este modo pueden establecerse parámetros tales como la tensión del tubo de la fuente de radiación 2 según el centelleador 6.
A continuación, el usuario comienza la irradiación utilizando la fuente de radiación 2 y la observación en la superficie de entrada 6a (superficie frontal) de la cámara 3. El procesador de control 10b del ordenador 10 controla las siguientes operaciones y el procesamiento. La radiación, tal como los rayos X blancos, se emite (aplica) desde la fuente de radiación 2 al objeto A (etapa de emisión de radiación). En este momento, la radiación con la que se irradia el objeto A es preferentemente radiación que incluye rayos X característicos de 20 keV o menos. En cuyo caso, la radiación que llega al centelleador 6 a través del objeto A puede incluir rayos X característicos de 20 keV o menos. La radiación transmitida a través del objeto A se introduce en la superficie de entrada 6a. A continuación, el centelleador 6 convierte la radiación en luz de centelleo (etapa de conversión). La lente 3a de la cámara 3 forma imágenes de la de luz de centelleo emitida desde la superficie de entrada 6a al sensor de imagen 3b (etapa de obtención de imágenes). El sensor de imagen 3b captura una imagen de luz de centelleo (imagen de centelleo) formada por la lente 3a. La cámara 3 envía los datos de imagen de radiación obtenidos mediante la captura de imágenes al procesador de procesamiento de imágenes 10a del ordenador 10 (etapa de captura de imágenes).
Tras introducir los datos de la imagen de radiación, el procesador de procesamiento de imágenes 10a del ordenador 10 ejecuta un procesamiento predeterminado, tal como el procesamiento de imágenes, para los datos de imagen de radiación de entrada para generar una imagen de radiación (etapa de generación de imágenes). Más específicamente, el procesador de procesamiento de imágenes 10a determina una tabla de búsqueda (LUT) para la conversión de contraste según los parámetros de entrada (los valores de la tensión del tubo y la corriente del tubo de la fuente de radiación 2, el tiempo de exposición de la cámara 3 y el grosor y tipo del centelleador 6), y genera una imagen de radiación basada en los datos de la imagen de radiación de entrada. El ordenador 10 puede guardar una pluralidad de LUT correspondientes a una pluralidad de parámetros y puede seleccionar una LUT correspondiente a los parámetros de entrada de las LUT guardadas o puede generar una LUT basándose en los parámetros de entrada. Además, el usuario puede introducir una LUT correspondiente a los parámetros. Los presentes inventores confirmaron que cambiar el grosor del centelleador cambia el contraste de una imagen de radiación obtenida mediante captura de imágenes de la superficie frontal. Por lo tanto, el procesador de procesamiento de imágenes 10a puede adquirir una imagen de radiación que tiene un contraste adecuado generando una imagen de radiación de un objeto basándose en una LUT para la conversión de contraste que se corresponde al menos con el grosor del centelleador. El procesador de procesamiento de imágenes 10a emite la imagen de radiación generada al dispositivo de visualización 16. El dispositivo de visualización 16 muestra la imagen de radiación emitida desde el procesador de procesamiento de imágenes 10a.
Mediante las etapas anteriores se obtiene una imagen de radiación mediante la observación de la superficie frontal con respecto al objeto A. Una imagen de radiación adquirida por el sistema de adquisición de imágenes de radiación 1 permite una identificación clara de la forma (forma exterior o similar), y el patrón impreso incluso del objeto A constituido por sustancias con transmitancias de radiación similares, tal como un objeto de plástico sobre el que se imprimen caracteres y patrones o un objeto de plástico obtenido mediante un proceso de prensado. Tal imagen de radiación, en particular, permite una identificación clara de la forma (forma exterior o similar), incluso del objeto A constituido por elementos claros, como un objeto de plástico. Además, por ejemplo, incluso ligeras diferencias en el grosor de un objeto formado a partir de un único material se reflejan en una imagen de radiación, permitiendo así la identificación del estampado fino aplicado al objeto A o de los caracteres, patrones o similares impresos en el objeto A.
De acuerdo con el sistema de adquisición de imágenes de radiación 1 y el método de adquisición de imágenes de radiación, el centelleador opaco 6 se utiliza para la conversión de radiación a luz de centelleo. Además, este sistema captura una imagen de la emisión de luz de centelleo desde la superficie de entrada 6a del centelleador 6. Con estas características, es posible obtener una imagen de radiación contrastada incluso del objeto A constituido por sustancias con transmitancias de radiación similares. Es posible, en particular, adquirir una imagen de radiación que permita una identificación clara de la forma o similar de un objeto constituido por elementos claros. Esto permite la identificación de la forma exterior del objeto A, un patrón fino cóncavo/convexo, caracteres o patrones impresos en el objeto o similares a partir de una imagen.
Convencionalmente, una imagen de radiación de un esquema de conversión indirecta que utiliza un centelleador se basa en la premisa de que se obtiene capturando una imagen de la emisión de luz de centelleo desde la superficie posterior del centelleador 6. Los presentes inventores descubrieron que el esquema de observación convencional basado en tal premisa no puede obtener una imagen nítida del objeto A constituido por sustancias con transmitancias de radiación similares e hicieron una investigación seria. Como resultado, los presentes inventores descubrieron que este problema puede resolverse mediante observación en la superficie de entrada 6a utilizando el centelleador opaco 6. Más adelante se describirán realizaciones y ejemplos comparativos.
El sistema de adquisición de imágenes de radiación 1 tiene la lente 3a dispuesta de manera opuesta a la superficie de entrada 6a. Por consiguiente, esta sencilla disposición puede capturar una imagen de la luz de centelleo emitida desde la superficie de entrada 6a.
El procesador de procesamiento de imágenes 10a genera una imagen de radiación del objeto A basándose en una LUT para la conversión de contraste correspondiente al menos al grosor del centelleador 6. Por lo tanto, es posible realizar adecuadamente la conversión de contraste incluso si el contraste de una imagen de radiación obtenida mediante captura de imágenes en la superficie frontal cambia según el grosor del centelleador 6.
A continuación se describirá un sistema de adquisición de imágenes de radiación 1A de acuerdo con la segunda realización haciendo referencia a la Figura 2. El sistema de adquisición de imágenes de radiación 1A difiere del sistema de adquisición de imágenes de radiación 1, de acuerdo con la primera realización, en que incluye un aparato de transporte 20 que transporta un objeto A en una dirección de transporte predeterminada D en lugar de la porción 7 de sujeción de objetos que sujeta el objeto A en estado de reposo y también incluye una cámara 3A como cámara de exploración lineal en lugar de la cámara 3. Como se muestra en la Figura 2, el aparato de transporte 20 incluye una cinta transportadora 21 que se mueve a lo largo de una trayectoria orbital. El objeto A se coloca o se sujeta sobre la cinta transportadora 21. El aparato de transporte 20 incluye una fuente de accionamiento (no mostrada) que acciona la cinta transportadora 21. La cinta transportadora 21 del aparato transportador 20 está dispuesta entre una fuente de radiación 2 y una porción 8 de sujeción del centelleador (centelleador 6). El aparato de transporte 20 está configurado para transportar el objeto A en la dirección de transporte D a una velocidad constante. Se establecen de antemano un tiempo de transporte y una velocidad de transporte para el objeto A en el aparato de transporte 20 y se controlan mediante un procesador de control 10b de un ordenador 10.
La cámara 3A es una cámara de exploración lineal, que realiza la captura de imágenes según el movimiento del objeto A. La cámara 3A incluye un sensor de línea o un sensor de imagen de área capaz de realizar una activación de integración con retardo de tiempo (TDI) como un sensor de imagen 3b. Cuando el sensor de imagen 3b es un sensor de imagen de área capaz de realizar una activación de TDI, en particular, el procesador de control 10b controla el sensor de imagen 3b para realizar la transferencia de carga según el movimiento del objeto A. Es decir, el sensor de imagen 3b realiza una transferencia de carga en una superficie receptora de luz 3c en sincronización con el movimiento del objeto A por parte del aparato de transporte 20. Esto permite obtener una imagen de radiación con una relación SIN alta. Debe tenerse en cuenta que cuando el sensor de imagen 3b es un sensor de imagen de área, el procesador de control 10b del ordenador 10 puede controlar la fuente de radiación 2 y la cámara 3A para encender la fuente de radiación 2 según el tiempo de captura de imágenes de la cámara 3A.
El centelleador 6 está dispuesto de manera que una superficie de entrada 6a esté inclinada en un ángulo predeterminado (por ejemplo, 45°), con respecto a un eje óptico L de una lente 3a de la cámara 3A. Además, la superficie de entrada 6a del centelleador 6 está dispuesta de manera que esté inclinada en un ángulo predeterminado (por ejemplo, 45°) con respecto al eje óptico de la fuente de radiación 2. Esto permite disponer la cámara 3A de forma compacta sin causar ninguna interferencia física con la cinta transportadora 21 del aparato de transporte 20. En cuyo caso, la lente 3a acopla ópticamente la superficie de entrada 6a al sensor de imagen 3b. Sin embargo, la configuración no se limita a tal forma y la cámara 3A puede disponerse para capturar una imagen de luz de centelleo a través de un espejo (no mostrado), que refleja la luz de centelleo irradiada desde la superficie de entrada 6a del centelleador 6. En cuyo caso, el espejo y la lente 3a acoplan ópticamente la superficie de entrada 6a al sensor de imagen 3b.
Un método de adquisición de imágenes de radiación que utiliza el sistema de adquisición de imágenes de radiación 1A es básicamente el mismo que el método de adquisición de imágenes de radiación que utiliza el sistema de adquisición de imágenes de radiación 1 descrito anteriormente, excepto que una etapa de emisión de radiación incluye una etapa de transporte para transportar el objeto A utilizando el aparato de transporte 20 y la transferencia de carga (operación TDI), se realiza en sincronización con el movimiento del objeto A en una etapa de captura de imágenes.
El sistema de adquisición de imágenes de radiación 1A puede adquirir imágenes de radiación a mayor velocidad. Además, este sistema puede adquirir una imagen de radiación con una relación S/N más alta.
A continuación se describirán realizaciones y ejemplos comparativos haciendo referencia a las Figuras 3A a 9B. En las siguientes realizaciones y ejemplos comparativos, como se muestra en la Figura 4, los presentes inventores investigaron imágenes de radiación de una bolsa de polietileno (bolsa de envasado de alimentos), como una muestra del objeto A constituido por elementos claros. Esta bolsa es transparente y tiene un lado con forma irregular (forma de zigzag). Los caracteres están impresos en una porción final de la bolsa. Debe tenerse en cuenta que esta bolsa contiene contenidos como alimentos.
En esta realización, la observación en la superficie de entrada 6a (fotografía de la superficie frontal), se realizó como se muestra en la Figura 3A. En un ejemplo comparativo, como se muestra en la Figura 3B, se realizó una observación en la superficie posterior 6b (fotografía de la superficie posterior). La disposición de un aparato utilizado para fotografiar la superficie frontal es la misma que la del sistema de adquisición de imágenes de radiación 1 de acuerdo con la primera realización y adoptó una forma que utiliza un sensor de imagen de área con el objeto A sujeto en estado de reposo. Cada una de las siguientes realizaciones y ejemplos comparativos utilizaron el centelleador opaco 6 excepto los ejemplo comparativos quinto y sexto. En el quinto ejemplo comparativo, la observación en la superficie de entrada 6a (fotografía de la superficie frontal), se realizó mientras se usaba un centelleador transparente. En el sexto ejemplo comparativo, la observación en la superficie posterior 6b (fotografía de la superficie posterior), se realizó mientras se usaba un centelleador transparente.
La Figura 5A es una vista que muestra una imagen de radiación de acuerdo con la primera realización. La Figura 5B es una vista que muestra una imagen de radiación de acuerdo con el primer ejemplo comparativo. En la primera realización y el primer ejemplo comparativo, la fotografía se realizó con superficies de fotografía opuestas y diferentes tiempos de exposición. Se utilizó una fuente de radiación capaz de emitir radiación que incluye rayos X característicos de 20 keV o menos. En cada caso, se utilizó como centelleador una lámina de GOS opaca con un grosor de 85 pm. En cada caso, la tensión del tubo de la fuente de radiación se estableció a 40 kV y la corriente del tubo de la fuente de radiación se estableció a 200 pA. El tiempo de exposición para la captura de imágenes de la superficie frontal se estableció en 2 segundos. El tiempo de exposición para la captura de imágenes de la superficie posterior se estableció en 10 segundos. Además, no se dispuso ningún filtro para reducir la radiación entre la fuente de radiación y el centelleador.
Como se muestra en la Figura 5A, la imagen de radiación de acuerdo con la primera realización, obtenida mediante fotografía de la superficie frontal, permitió reconocer claramente la forma exterior del objeto A que tiene forma de zigzag a pesar de que el tiempo de exposición establecido para la fotografía de la superficie frontal era más corto que el de la fotografía de la superficie posterior. Además, se pudieron reconocer los caracteres impresos en la bolsa. Como se ha descrito anteriormente, los presentes inventores descubrieron que se podía obtener una imagen contrastada a partir de la bolsa de polietileno. Por otro lado, como se muestra en la Figura 5B, la imagen de radiación de acuerdo con el primer ejemplo comparativo que se obtuvo mediante fotografía de la superficie posterior no permitió un reconocimiento claro de la forma exterior de la bolsa y de los caracteres impresos en la misma.
La Figura 6A es una vista que muestra una imagen de radiación de acuerdo con la segunda realización. La Figura 6B es una vista que muestra una imagen de radiación de acuerdo con el segundo ejemplo comparativo. En la segunda realización y el segundo ejemplo comparativo, la fotografía se realizó en las mismas condiciones, excepto que se establecieron superficies opuestas como superficies de fotografía y se establecieron diferentes tiempos de exposición. Se utilizó una fuente de radiación capaz de emitir radiación que incluye rayos X característicos de 20 keV o menos. En cada caso, se utilizó como centelleador una lámina de GOS opaca con un grosor de 85 pm. En cada caso, la tensión del tubo de la fuente de radiación se estableció a 100 kV y la corriente del tubo de la fuente de radiación se estableció a 200 pA. El tiempo de exposición para la captura de imágenes de la superficie frontal se estableció en 1 segundos. El tiempo de exposición para la captura de imágenes de la superficie posterior se estableció en 2 segundos. Además, no se dispuso ningún filtro para reducir la radiación entre la fuente de radiación y el centelleador.
Como se muestra en la Figura 6A, la imagen de radiación de acuerdo con la segunda realización, obtenida mediante fotografía de la superficie frontal, permitió reconocer claramente la forma exterior del objeto A que tiene forma de zigzag a pesar de que el tiempo de exposición establecido para la fotografía de la superficie frontal era más corto que para el de la fotografía de la superficie posterior. Además, esta imagen permitió reconocer los caracteres impresos en la bolsa. Como se ha descrito anteriormente, los presentes inventores descubrieron que se podía obtener una imagen contrastada a partir de la bolsa de polietileno. En comparación con la imagen de radiación de acuerdo con la primera realización mostrada en la Figura 5A, aumentar la tensión de 40 kV a 100 kV permitió reconocer la forma de la bolsa y los caracteres impresos en la misma en cada caso. En general, aumentar la tensión del tubo cambiará la energía de emisión de radiación de la fuente de radiación 2 a una energía mayor. Un fenómeno en el que incluso un aumento en la tensión (energía) del tubo permite reconocer la forma de una bolsa y los caracteres impresos en ella se considera exclusivo de la observación de la superficie frontal. Por otro lado, como se muestra en la Figura 6B, la imagen de radiación de acuerdo con el segundo ejemplo comparativo que se obtuvo fotografiando la superficie posterior no permitió un reconocimiento claro de la forma exterior de la bolsa y de los caracteres impresos en ella a pesar de que el ejemplo comparativo adoptó un tiempo de exposición que era el doble o más del utilizado en la realización.
La Figura 7A es una vista que muestra una imagen de radiación de acuerdo con la tercera realización. La Figura 7B es una vista que muestra una imagen de radiación de acuerdo con el tercer ejemplo comparativo. En la tercera realización y el tercer ejemplo comparativo, la fotografía se realizó en las mismas condiciones, excepto que las superficies opuestas se establecieron como superficies para fotografiar. Se utilizó una fuente de radiación capaz de emitir radiación que incluye rayos X característicos de 20 keV o menos. En cada caso, se utilizó como centelleador una lámina de GOS opaca con un grosor de 85 pm. En cada caso, la tensión del tubo de la fuente de radiación se estableció a 40 kV y la corriente del tubo de la fuente de radiación se estableció a 200 pA. El tiempo de exposición para la captura de imágenes de la superficie frontal se estableció en 2 segundos. El tiempo de exposición para la captura de imágenes de la superficie posterior se estableció en 10 segundos. Además, no se dispuso ningún filtro para reducir la radiación entre la fuente de radiación y el centelleador.
Como se muestra en la Figura 7A, la imagen de radiación de acuerdo con la tercera realización, obtenida mediante fotografía de la superficie frontal, permitió reconocer claramente la forma exterior del objeto A que tiene forma de zigzag a pesar de que el tiempo de exposición establecido para la fotografía de la superficie frontal era más corto que el de la fotografía de la superficie posterior. Además, esta imagen permitió reconocer los caracteres impresos en la bolsa. Como se ha descrito anteriormente, los presentes inventores descubrieron que se podía obtener una imagen contrastada a partir de la bolsa de polietileno. Por otro lado, como se muestra en la Figura 7B, la imagen de radiación de acuerdo con el tercer ejemplo comparativo que se obtuvo mediante fotografía de la superficie posterior no permitió un reconocimiento claro de la forma exterior de la bolsa y de los caracteres impresos en la misma.
La Figura 8A es una vista que muestra una imagen de radiación de acuerdo con la cuarta realización. La Figura 8B es una vista que muestra una imagen de radiación de acuerdo con el cuarto ejemplo comparativo. En la cuarta realización y el cuarto ejemplo comparativo, la fotografía se realizó en las mismas condiciones, excepto que las superficies opuestas se establecieron como superficies para fotografiar. Se utilizó una fuente de radiación capaz de emitir radiación que incluye rayos X característicos de 20 keV o menos. En cada caso, se utilizó como centelleador una lámina de GOS opaca con un grosor de 85 pm. En cada caso, la tensión del tubo de la fuente de radiación se estableció a 130 kV y la corriente del tubo de la fuente de radiación se estableció en 200 pA. El tiempo de exposición para la captura de imágenes de la superficie frontal se estableció en 1 segundos. El tiempo de exposición para la captura de imágenes de la superficie posterior se estableció en 2 segundos. Además, no se dispuso ningún filtro para reducir la radiación entre la fuente de radiación y el centelleador.
Como se muestra en la Figura 8A, la imagen de radiación de acuerdo con la cuarta realización, obtenida mediante fotografía de la superficie frontal, permitió reconocer claramente la forma exterior del objeto A que tiene forma de zigzag a pesar de que el tiempo de exposición establecido para la fotografía de la superficie frontal era más corto que el de la fotografía de la superficie posterior. Además, esta imagen permitió reconocer los caracteres impresos en la bolsa. Como se ha descrito anteriormente, los presentes inventores descubrieron que se podía obtener una imagen contrastada a partir de la bolsa de polietileno. Además, en comparación con la imagen de radiación de acuerdo con la tercera realización mostrada en la Figura 7A, aumentar la tensión de 40 kV a 130 kV permitió reconocer la forma de la bolsa y los caracteres impresos en la misma en cada caso. Un fenómeno en el que incluso un aumento en la tensión (energía) del tubo permite reconocer la forma de una bolsa y los caracteres impresos en ella se considera exclusivo de la observación de la superficie frontal. Por otro lado, como se muestra en la Figura 8B, la imagen de radiación de acuerdo con el cuarto ejemplo comparativo que se obtuvo mediante fotografía de la superficie posterior no permitió un reconocimiento claro de la forma exterior de la bolsa y de los caracteres impresos en la misma.
Las Figuras 9A y 9B son vistas que muestran imágenes de radiación de acuerdo con los ejemplos comparativos quinto y sexto, no de acuerdo con la invención reivindicada. En estos ejemplos comparativos, se realizó una observación en la superficie de entrada 6a (fotografía de la superficie frontal). Debe tenerse en cuenta, sin embargo, que se utilizó un centelleador transparente. Se utilizó una fuente de radiación capaz de emitir radiación que incluye rayos X característicos de 20 keV o menos. En cada caso, se utilizó un centelleador cerámico transparente con un grosor de 1400 pm (1,4 mm). Más específicamente, un centelleador GOS Pr transparente: se utilizó (Gd<2>O<2>S: Pr (oxisulfuro de gadolinio (impurificado con praseodimio)). En cada caso, la tensión del tubo de la fuente de radiación se estableció a 130 kV y la corriente del tubo de la fuente de radiación se estableció en 200 pA. En cada caso, el tiempo de exposición se estableció en 0,5 segundos. Además, no se dispuso ningún filtro para reducir la radiación entre la fuente de radiación y el centelleador.
Como se muestra en la Figura 9A y en la Figura 9B, en cada uno de los ejemplos comparativos quinto y sexto, no se pudieron obtener imágenes nítidas de radiación al fotografiar la superficie frontal y la superficie posterior, cada una utilizando el centelleador con alta transmitancia de luz visible. No hubo diferencias en la nitidez entre las imágenes obtenidas al fotografiar la superficie frontal y al fotografiar la superficie posterior.
Como se ha descrito anteriormente, los presentes inventores descubrieron que el fenómeno específico que no había sido reconocido hasta ahora aparece en una imagen de radiación obtenida capturando una imagen de la emisión de luz de centelleo desde la superficie de entrada 6a del centelleador opaco 6. Además, los presentes inventores descubrieron que la observación de la superficie frontal a cualquiera de 40 kV, 100 kV y 130 kV permite reconocer la forma de una bolsa y los caracteres impresos en ella. Por lo tanto, se considera que este fenómeno es irrelevante para la tensión del tubo (es decir, energía de radiación) y exclusivo de la observación de la superficie frontal. Además, cuando se utilizó el centelleador transparente, ni siquiera la observación de la superficie frontal permitió identificar la forma de la bolsa y los caracteres impresos en ella. Por lo tanto, esta característica resulta exclusiva cuando se utiliza un centelleador opaco.
No se sabía que la forma de un objeto constituido por elementos claros tal como el polietileno podía representarse gráficamente mediante una imagen de radiación. Tampoco se sabía, en particular, que incluso se podían reconocer los caracteres impresos en un objeto. Los presentes inventores estimaron que uno de los factores del fenómeno anterior es que la emisión de luz de centelleo desde la superficie de entrada 6a del centelleador 6 refleja incluso el ligero grosor del objeto A. El fenómeno específico confirmado esta vez se puede aplicar a, por ejemplo, la verificación de un envase (una verificación de si cualquier porción del contenido está atrapada en las porciones selladas de una bolsa), la inspección de marcas de agua y la inspección de contaminantes.
Los presentes inventores también realizaron diversas investigaciones sobre si el fenómeno anterior aparece en materiales distintos al polietileno. Por ejemplo, los presentes inventores realizaron fotografías de la superficie frontal y de la superficie posterior utilizando el centelleador opaco con respecto a porciones de marcas de agua de muestras de papel. El tiempo de exposición para las fotografías de la superficie posterior se estableció en el doble que para las fotografías de la superficie frontal. Como resultado, una imagen de radiación obtenida mediante fotografía de la superficie frontal pudo proporcionar un contraste que permitió una identificación suficiente de la porción de la marca de agua. Por otro lado, una imagen de radiación obtenida mediante fotografía de la superficie posterior fue inferior en términos de contraste de la porción de la marca de agua. Se reconoció una diferencia de contraste de aproximadamente 1200 entre la imagen de radiación obtenida fotografiando la superficie frontal y la imagen de radiación obtenida fotografiando la superficie posterior con una tensión del tubo de 40 kV. Esto fue aproximadamente 1,5 en términos de relación de ruido a contraste (CNR). Debe tenerse en cuenta que aunque la luminancia se integró 30 veces en la imagen de radiación obtenida al fotografiar la superficie posterior, el contraste resultante fue inferior al de la imagen de radiación obtenida al fotografiar superficie frontal. Esto ha llevado a los presentes inventores a confirmar que fotografiar la superficie frontal proporciona una sensibilidad de 20 a 60 veces mayor que la fotografía de la superficie posterior.
En un experimento con muestras de papel como objetos, incluso un aumento en la tensión del tubo no cambió el contraste de una imagen de marca de agua y apareció un fenómeno específico de la observación de la superficie frontal como en las realizaciones anteriores relativas a muestras de polietileno como objetos. En la técnica convencional, el reconocimiento de imágenes de marcas de agua en papel ni siquiera se concibió en el campo de las imágenes de radiación. Por otro lado, de acuerdo con el sistema de adquisición de imágenes de radiación y el método de adquisición de imágenes de radiación que tienen las características descritas anteriormente, se descubrió que ligeras diferencias en el grosor de un mismo material pueden reflejarse en las imágenes.
De acuerdo con las realizaciones anteriores, también es posible identificar claramente la forma, patrón, etc., incluso de un objeto constituido por sustancias con transmitancias de radiación similares. Por ejemplo, es posible distinguir parásitos existentes en alimentos frescos tales como el pescado y sustancias extrañas como el pelo existentes en alimentos procesados. Convencionalmente, se ha considerado difícil identificar alimentos y sustancias extrañas, como parásitos y pelo, utilizando imágenes de radiación porque tienen transmitancias de radiación similares. Sin embargo, dado que la fotografía de la superficie frontal de un centelleador opaco puede adquirir una imagen de radiación que refleja diferencias de grosor de un objeto constituido por sustancias con transmitancias de radiación similares, es posible distinguir alimentos de sustancias extrañas.
En el sistema de adquisición de imágenes de radiación y el método de adquisición de imágenes de radiación de acuerdo con la presente divulgación, es importante convertir la radiación, incluyendo los rayos X característicos de 20 keV o menos, en luz de centelleo en la superficie de entrada 6a (superficie frontal) del centelleador 6. A continuación se describirán los resultados obtenidos mediante simulaciones. La Figura 10A es una vista que muestra un espectro de energía de rayos X utilizado para una simulación. La Figura 10B es una vista que muestra el resultado obtenido mediante una simulación con un espectro de energía de rayos X antes de la corrección. La Figura 10C es una vista que muestra el resultado obtenido mediante una simulación con un espectro de energía de rayos X tras la corrección.
Como se muestra en la Figura 10A, por lo general, un espectro de energía de rayos X se puede expresar utilizando la fórmula de Tucker (método de Tucker). Como se muestra en la Figura 10A, se realizó una simulación utilizando un espectro de energía de radiación (indicado por la línea continua), obtenido utilizando la fórmula de Tucker. Como se muestra en la Figura 10B, un resultado de simulación de la transmitancia del aluminio (indicado por la línea discontinua), no coincidió con un valor de medición real (indicado por la línea continua), de la transmitancia del aluminio que se calculó basándose en una imagen de rayos X obtenida mediante observación de la superficie frontal.
En circunstancias como la que se muestra en la Figura 10A, los presentes inventores corrigieron un espectro de energía para obtener un espectro de energía (indicado por la línea discontinua), mejorando relativamente los rayos X característicos en la región de 20 keV o menos (es decir, haciendo dominantes los rayos X característicos). Se realizó una simulación utilizando este espectro de energía tras la corrección. Como se muestra en la Figura 10C, un resultado de simulación (indicado por la línea discontinua), de la transmitancia del aluminio coincidía bien con un valor de medición real (indicado por la línea continua), de la transmitancia del aluminio que se calculó basándose en una imagen de rayos X obtenida mediante observación de la superficie frontal.
A partir de la descripción anterior se descubre que los rayos X característicos de 20 keV o menos se convierten eficientemente en luz de centelleo en la superficie de entrada 6a (superficie frontal) del centelleador 6.
La presente invención no está limitada a las realizaciones anteriores. Por ejemplo, la porción de lente puede no estar dispuesta de manera que esté opuesta a la superficie de entrada.
Aplicabilidad industrial
De acuerdo con la invención reivindicada, se pueden adquirir imágenes de radiación nítidas.
Lista de signos de referencia
1, 1A... sistema de adquisición de imágenes de radiación, 2...fuente de radiación, 3... cámara (medios de captura de imágenes), 3a... lente (porción de lente), 3b... sensor de imagen (unidad de captura de imágenes), 3c... superficie receptora de luz, 6... centelleador, 6a... superficie de entrada, 10... ordenador, 10a... procesador de procesamiento de imágenes (unidad generadora de imágenes), 10b... procesador de control (unidad de control), 20... aparato de transporte, A... objeto, D... dirección de transporte, L... eje óptico.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de adquisición de imágenes de radiación (1A) para adquirir una imagen de radiación de un objeto (A), que comprende:
una fuente de radiación (2) para emitir radiación hacia el objeto (A);
un centelleador (6) que tiene una superficie de entrada (6a) en la que se introduce la radiación transmitida a través del objeto (A) y para convertir la radiación de entrada en luz de centelleo, presentando el centelleador (6) una transmitancia de luz de un 80 % o menos en la longitud de onda de la luz de centelleo al dispersar o absorber la luz de centelleo dentro del centelleador (6);
un medio de captura de imágenes (3A) que incluye una porción de lente (3a) enfocada sobre la superficie de entrada (6a) y para formar imágenes de la luz de centelleo emitida desde la superficie de entrada (6a) y una unidad de captura de imágenes (3b) para capturar una imagen de la luz de centelleo formada por la porción de lente (3a) y que emite datos de imagen de radiación del objeto (A); una unidad generadora de imágenes (10, 10a) para generar una imagen de radiación del objeto (A) basándose en los datos de la imagen de radiación, y un aparato de transporte (20) configurado para transportar el objeto (A) en una dirección de transporte predeterminada (D) a una velocidad constante, en donde el medio de captura de imágenes (3A) es una cámara de exploración lineal configurada para realizar la captura de imágenes según un movimiento del objeto (A), un tiempo de transporte y una velocidad de transporte que se establecen de antemano para el objeto (A) en el aparato de transporte (20), y
el centelleador (6) está dispuesto de manera que la superficie de entrada (6a) esté inclinada en un ángulo predeterminado con respecto a un eje óptico (L) de la porción de lente (3a) del medio de captura de imágenes (3A).
2. El sistema de adquisición de imágenes de radiación (1, 1A) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la porción de lente (3a) está dispuesta de manera opuesta a la superficie de entrada (6a).
3. El sistema de adquisición de imágenes de radiación (1, 1A) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que además comprende un aparato de transporte (20) dispuesto entre la fuente de radiación (2) y el centelleador (6) y para transportar el objeto (A) en una dirección de transporte.
4. El sistema de adquisición de imágenes de radiación (1, 1A) de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la unidad de captura de imágenes (3b) incluye un sensor de imagen de área (3b) para realizar la activación de integración de retardo de tiempo y capturar la imagen de la luz de centelleo formada por la porción de lente (3a) realizando una transferencia de carga en una superficie receptora de luz (3c) en sincronización con el movimiento del objeto (A) por parte del aparato transportador (20).
5. El sistema de adquisición de imágenes de radiación (1, 1A) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde una tensión del tubo de la fuente de radiación (2) está configurada para ajustarse dentro de un intervalo de 10 kV a 300 kV y un grosor del centelleador (6) está dentro de un intervalo de 10 pm a 1.000 pm.
6. El sistema de adquisición de imágenes de radiación (1, 1A) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde una tensión del tubo de la fuente de radiación (2) está configurada para ajustarse dentro de un intervalo de 150 kV a 1.000 kV y un grosor del centelleador (6) está dentro de un intervalo de 100 pm a 50.000 pm.
7. El sistema de adquisición de imágenes de radiación (1, 1A) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la unidad generadora de imágenes (10, 10a) está configurada para generar la imagen de radiación del objeto (A) basándose en una tabla de búsqueda para la conversión de contraste correspondiente a al menos un grosor del centelleador (6).
8. El sistema de adquisición de imágenes de radiación (1, 1A) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la fuente de radiación (2) está configurada para emitir radiación que incluye rayos X característicos de no más de 20 keV y la radiación transmitida a través del objeto (A) y convertida por el centelleador (6) incluye rayos X característicos de no más de 20 keV.
9. Un método de adquisición de imágenes de radiación para adquirir una imagen de radiación de un objeto (A), que comprende:
una etapa de emisión de radiación para emitir radiación desde una fuente de radiación (2) hacia el objeto (A); una etapa de conversión para convertir la radiación de entrada en luz de centelleo utilizando un centelleador (6) que tiene una superficie de entrada (6a) en la que se introduce la radiación transmitida a través del objeto (A) y presenta una transmitancia de luz de un 80 % o menos a la longitud de onda de la luz de centelleo al dispersar o absorber la luz de centelleo dentro del centelleador (6);
una etapa de formación de imágenes para formar imágenes de la luz de centelleo emitida desde la superficie de entrada (6a) en una unidad de captura de imágenes (3b) utilizando una cámara de exploración lineal configurada para realizar la captura de imágenes según un movimiento del objeto (A), que incluye una porción de lente (3a) enfocada sobre la superficie de entrada (6a);
una etapa de captura de imágenes para capturar una imagen de la luz de centelleo formada utilizando la unidad de captura de imágenes (3b) y emitir datos de la imagen de radiación del objeto (A);
una etapa de generación de imágenes para generar una imagen de radiación del objeto (A) basándose en los datos de la imagen de radiación, y
una etapa de transporte para transportar el objeto (A) en una dirección de transporte predeterminada (D) utilizando un aparato de transporte (20) a una velocidad constante, en donde
un tiempo de transporte y una velocidad de transporte que se establecen de antemano para el objeto (A) en el aparato de transporte (20), y
en la etapa de emisión de radiación, la etapa de transporte y la etapa de conversión, el centelleador (6) está dispuesto de manera que la superficie de entrada (6a) esté inclinada en un ángulo predeterminado con respecto a un eje óptico (L) de la porción de lente (3a).
10. El método de adquisición de imágenes de radiación de acuerdo con la reivindicación 9, que además comprende una etapa de transporte para transportar el objeto (A) en una dirección de transporte utilizando un aparato de transporte (20) dispuesto entre la fuente de radiación (2) y el centelleador (6).
11. El método de adquisición de imágenes de radiación de acuerdo con la reivindicación 10, en donde la unidad de captura de imágenes (3b) incluye un sensor de imagen de área para realizar la activación de integración de retardo de tiempo, y
la etapa de captura de imágenes realiza una transferencia de carga en una superficie receptora de luz del sensor de imagen de área en sincronización con el movimiento del objeto (A) por parte del aparato de transporte (20).
12. El método de adquisición de imágenes de radiación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en donde un grosor del centelleador (6) está dentro de un intervalo de 10 pm a 1.000 pm, y
en la etapa de emisión de radiación, la tensión del tubo de la fuente de radiación (2) está dentro de un intervalo de 10 kV a 300 Kv.
13. El método de adquisición de imágenes de radiación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en donde el grosor del centelleador (6) está dentro de un intervalo de 100 pm a 50.000 pm, y
en la etapa de emisión de radiación, la tensión del tubo de la fuente de radiación (2) está dentro de un intervalo de 150 kV a 1.000 kV.
14. El método de adquisición de imágenes de radiación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en donde la etapa de generación de imágenes genera la imagen de radiación del objeto (A) basándose en una tabla de búsqueda para la conversión de contraste correspondiente a al menos un grosor del centelleador (6).
15. El método de adquisición de imágenes de radiación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, en donde la etapa de emisión de radiación genera radiación que incluye rayos X característicos de no más de 20 keV y la etapa de conversión convierte la radiación transmitida a través del objeto (A) y que incluye rayos X característicos de no más de 20 keV en la luz de centelleo.
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