JP6170070B2 - 結合散乱及び透過マルチビューイメージングシステム - Google Patents

Description

クロスリファレンス

本発明は、２０１２年２月３日に出願された米国特許仮出願第６１／５９４、６２５号を基礎とする優先権を主張する。上記出願は、リファレンスとして本明細書に取りこまれている。

本明細書は、一般的には、セキュリティスキャンニングのためのＸ線イメージングシステムの分野に関し、特に、透過及び後方散乱イメージングを効果的に組み合わせたマルチビューＸ線スキャンニングシステムに関する。

テロ行為及び密貿易のまん延により、車、バス、大型車両、貨物を効率良く且つ効果的に仕分けして、不審な危険物や違法物質を検出できるシステムに対する切迫した需要が存在する。

過去に、多くの技術がセキュリティ検査にアクセスし、しばし、Ｘ線イメージングが、係る目的に対して合理的な技術として特定されてきた。周知のＸ線スキャンニングシステムが、車、バス及びその他車両を仕分けるために配置されてきた。係るシステムは、透過及び後方散乱Ｘ線スクリーニングシステムを含む。これらの従来技術のＸ線システムは、非常に限定された向き、大抵は１つ、潜在的には２つの向きからのスキャンニングを提供する。例えば、透過型Ｘ線システムは、サイドシューター又はトップシューター配置に構成されている。後方散乱システムは、シングルサイド、又は、たまに、スリーサイド配置で利用可能である。

従って、ビューの任意個数、大抵は１以上を有するマルチビューイメージングシステムに対する需要が従来から存在する。また、後方散乱及び透過イメージング法の組み合わせを使用する非常に低線量で高検出性能を呈するモジュールタイプのマルチビューシステムに対する需要も存在する。

本発明は、一実施の形態において、Ｘ線ビームを放射するように構成されたＸ線源と、複数の非画素化検出器を含む検出器アレイとを有し、前記非画素化検出器の少なくとも一部は、Ｘ線源に向けられていないＸ線検査システムを開示する。

他の実施の形態において、本発明は、少なくとも２つのＸ線源と、少なくとも２つの検出器アレイとを有するＸ線検査システムを開示する。Ｘ線源の各々は、Ｘ線ビームを放射するように構成されている。各検出器アレイは、複数の非画素化検出器を含む。前記非画素化検出器の少なくとも一部は、両方のＸ線源に向けられている。

他の実施の形態において、本明細書は、３つのＸ線源と少なくとも２つの検出器アレイとを含むスリービュー構成を有するマルチビューＸ線検査システムを開示する。各Ｘ線源は、回転し、回転Ｘ線ペンシルビームを放射するように構成されている。各検出器アレイは、複数の非画素化検出器を有する。前記非画素化検出器の少なくとも一部分は、両方のＸ線源の方向に向けられている。

一の実施の形態において、Ｘ線ビームは、ペンシルビームであり、各Ｘ線源は、回転角度の範囲に亘って回転する。Ｘ線検査システムは、固有の空間分解能を有し、固有の空間分解能は、Ｘ線ビームのコリメーションの程度によって判別され、Ｘ線スキャンデータの画素化の程度によって判別されない。さらに、実施の形態において、単一の検出器は、時間内に特定のポイントで前記Ｘ線源の１つからの唯一のＸ線ビームのみに晒される。各検出器は、面を画定する。前記面は、各Ｘ線源によって画定される各面からオフセットされている。実施の形態において、各検出器は、長方形である。

本発明の他の実施の形態において、Ｘ線検査システムは、Ｘ線ビームを放射するように構成された少なくとも１つのＸ線源と、検出器アレイとを有する。検出器アレイは、少なくとも２つの長方形プロフィール後方散乱検出器と、正方形プロフィール透過検出器とを含む。正方形プロフィール透過検出器は、この少なくとも２つの長方形プロフィール後方散乱検出器の間に配置されている。

他の実施の形態において、本明細書は、Ｘ線ビームを放射するように構成された少なくとも１つのＸ線源と、検出器アレイとを含むＸ線検査システムを開示する。検出器アレイは、少なくとも２つの長方形プロフィールの後方散乱検出器と、少なくとも２つの長方形プロフィールの後方散乱検出器の間に配置された正方形プロフィール透過検出器と、１対の固定コリメータとを含む。１対の固定コリメータは、正方形プロフィール透過検出器と、少なくとも２つの長方形プロフィール後方散乱検出器の一方との間に配置されている。

実施の形態において、制御システムを含むＸ線検査システムが開示される。前記Ｘ線検査システムは、ガンマ線を検出するために起動されるとき、前記制御システムは、Ｘ線源をオフにし、検出器データ処理モードを現在の積算モードからパルスカウントモードに切り替える。

他の実施の形態において、本発明は、少なくとも１つのＸ線源を有するＸ線検査システムを開示する。このＸ線源は、拡張アノードＸ線管と、回転コリメータアセンブリと、ベアリングと、ドライブモータと、ロータリーエンコーダとを有する。

他の実施の形態において、本発明は、少なくとも１つのＸ線源を有するＸ線検査システムを開示する。このＸ線源は、拡張アノードＸ線管と、回転コリメータアセンブリと、ベアリングと、ドライブモータと、第２のコリメータセットと、ロータリーエンコーダとを有する。

実施の形態において、制御システムを含むＸ線検査システムが開示される。この制御システムは、速度データを受け取る。また、制御システムは、Ｘ線源のコリメータ回転速度と、データ獲得レートと、この速度データに基づいたＸ線管電流の少なくとも１つを調整する。

他の実施の形態において、本明細書は、制御システムを有するＸ線検査システムを開示する。この制御システムは、Ｘ線源のコリメータ回転速度と、データ獲得レートと、Ｘ線管電流の少なくとも１つを調整して、スキャンされるべき物体の単位長さあたりの均一な照射量を確実にする。

本明細書は、物体をスキャンするＸ線検査システムに関する。この検査システムは、各々が透過パスを画定する複数の回転Ｘ線ビームを同時に放射するように構成された少なくとも２つの回転Ｘ線源と、少なくとも２つの検出器アレイと、少なくとも１つのコントローラとを有する。少なくとも２つの検出器アレイの各々は、少なくとも２つのＸ線源の１つと対向して配置されてスキャンニングエリアを形成する。コントローラは、Ｘ線源の各々を制御して、少なくとも２つのＸ線源のＸ線ビームが透過パスをクロスしないように、調整された方法で物体をスキャンする。

一の実施の形態において、放射されたＸ線ビームの各々は、ペンシルビームであり、各Ｘ線源は、回転の所定の角度に亘り回転する。

一の実施の形態において、各検出器は、非画素化検出器である。

一の実施の形態において、第１、第２、第３の回転Ｘ線源は、回転Ｘ線ビームを同時に放射するように構成されている。第１のＸ線源は、実質的に垂直位置で始動して時計回りに移動することによって、物体をスキャンする。第２のＸ線源は、実質的に下方の垂直位置で始動して時計回りに移動することによって、物体をスキャンする。第３のＸ線源は、実質的に水平位置で始動して時計回りに移動することによって、物体をスキャンする。

一の実施の形態において、各検出器が適宜の時刻に複数のＸ線ビームによって照射されながら、スキャンされた物体の複数のビューが同時に集められる。

一の実施の形態において、検出器の容量は、獲得される物体のスキャンされたビューの個数とは独立である。

一の実施の形態において、Ｘ線検査システムは、固有空間分解能を有し、この固有空間分解能は、Ｘ線ビームのコリメーションの程度によって決定される。

一の実施の形態において、１つ以上の検出器は、シンチレータ検出器のアレイを有する。シンチレータ検出器のアレイは、検出器アレイの端部から現れる１つ以上のフォトマルチプライヤ管を有し、隣接Ｘ線源からのＸ線ビームは、フォトマルチプライヤ管と対向する検出器アレイの遮るもののない面を通過することができる。

一の実施の形態において、１つ以上の検出器は、シンチレーション材料のバーから形成されている。シンチレーション材料は、高い光出力効率と、高速の反応時間とを有し、環境条件の変化に対する反応が殆ど無い状態で大容量にわたって機械的に安定している。

一の実施の形態において、１つ以上の検出器は、キセノン又は他の圧縮ガスを含むガスイオン化検出器である。

一の実施の形態において、１つ以上の検出器は、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＩ、Ｓｉ及びＧｅなどの半導体材料などから作成されるが、これらの材料に限定されない。

一の実施の形態において、Ｘ線検査システムは、Ｘ線源をオフにして検出器を現在の積算モードからパルスカウントモードに切り替えることによってガンマ線を検出するように構成されている。

本明細書は、物体をスキャンするＸ線検査システムに関する。この検査システムは、物体を照射するための回転Ｘ線ビームを同時に放射するように構成された少なくとも２つのＸ線源と、検出器アレイと、少なくとも１つのコントローラとを有する。前記Ｘ線ビームの各々は、透過パスを画定する。検出器アレイは、少なくとも２つの後方散乱検出器の間に配置された少なくとも１つの透過検出器を有する。各後方散乱検出器は、物体の第１のサイドに配置された第１のＸ線源によって放射され後方散乱されたＸ線を検出する。透過検出器は、物体の反対側のサイドに配置された第２のＸ線源によって放射され透過されたＸ線を検出する。コントローラは、Ｘ線源の各々を制御し、Ｘ線ビームの各々の透過パスがクロスしないような、調整され、且つオーバーラップしない態様で、同時に物体をスキャンする。

一の実施の形態において、検出器アレイは、少なくとも２つの長方形プロフィールの後方散乱検出器と、この少なくとも２つの長方形プロフィールの後方散乱検出器の間に配置された正方形プロフィールの透過検出器とを有する。

他の実施の形態において、検出器アレイは、２つの後方散乱検出器の間に配置された透過検出器を有する。検出器は、スキャンされるべき物体と対向する単一面内に配置され、透過検出器は、後方散乱検出器の各々よりも小さい露出面を有する。

一の実施の形態において、Ｘ線検査システムは、さらに、１対の固定コリメータを有する。この１対の固定コリメータは、少なくとも２つの後方散乱検出器の一方と透過検出器との間に配置されている。

一の実施の形態において、Ｘ線の各々は、拡張アノードＸ線管、回転コリメータアセンブリ、ベアリング、ドライブモータ、及びロータリーエンコーダを有する。

他の実施の形態において、Ｘ線源の各々は、冷却回路に結合された拡張アノードＸ線管と、接地電位にあるアノードと、回転コリメータアセンブリと、ベアリングと、ロータリーエンコーダと、第２のコリメータセットとを有する。回転コリメータアセンブリは、周縁部に所定角度で切り欠かれたスロットを有する少なくとも１つのコリメーティングリングを有する。各スロットの長さは、スロットの幅及び回転軸よりも長く、スロットの幅は、スキャンニング方向のＸ線検査システムの固有空間分解能を定義する。ベアリングは、コリメータアセンブリの重量を支持すると共に、コリメータアセンブリからドライブシャフトをドライブモータに伝達する。ロータリーエンコーダは、Ｘ線ビームの絶対回転角度を測定する。第２のコリメータセットは、所定のスキャンニング方向の空間分解能を改善する。

一の実施の形態において、コントローラは、物体の速度を含む速度データを受け取り、速度データに基づいて、Ｘ線源のコリメータ回転速度、データ獲得レート、又は速度データに基づいたＸ線管電流の少なくとも１つを調整する。

本発明の上記及びその他実施の形態は、図面及び以下の記載に記載される。

本発明の一の実施の形態によるシングルビュー・トップシュータ・透過イメージングシステムを示す。 本発明の一の実施の形態による第１のサイドシュータ配置。 本発明の一の実施の形態による第２のサイドシュータ配置。 本発明のマルチビューＸ線イメージングシステム。 本発明のマルチビューＸ線イメージングシステムにおいて使用されるＸ線源の面からのＸ線検出器のオフセットの形態を示す。 本発明のマルチビューシステムにおいて使用される適切なＸ線検出器の実施例を示す。 （Ａ）は、本発明のマルチビューシステムにおいて使用される検出器アレイの側面図であり、（Ｂ）は、本発明のマルチビューシステムにおいて使用される検出器アレイの端面図。 本発明のマルチビューシステムと共に使用される後方散乱・透過検出器構成の実施例。 本発明のマルチビューシステムと共に使用される後方散乱・透過検出器構成の他の実施例。 本発明のマルチビューシステムと共に使用される適切なスキャンニングＸ線源の実施例。 垂直方向における空間分解能を改善するための第２のコリメーターセットを示す。 回転コリメータの外周部周辺に配置される図１１Ａの第２のコリメータセットを示す。 本発明のマルチビューシステムの検出器と共に使用される読み出しエレクトロニクス回路の実施の形態。 「ｎ」マルチビューイメージングシステムのセットが、「ｍ」のイメージ検査者のグループによってモニタされるマトリックス化構成を示す。 本発明の実施の形態により貨物をスキャンするマルチビューイメージングシステムの展開を示す。 本発明の実施の形態により使用中の車両をスキャンするマルチビューイメージングシステムの展開を示す。 スキャンニング用に準備されたオペレーティング状態にある移動検査システムを示す。 水平ブームの端部のヒンジポイントを中心に垂直ブームを折りたたむステップを示す。 垂直サポートのトップでのヒンジポイントを中心に水平ブームと同時に垂直ブームを折りたたむステップを示す。 移動検査車両の後部に向けて垂直ブームを畳むステップを示す。 オペレーティング状態から少なくとも９０度だけ底部イメージングセクションを折りたたむステップを示す。 外側水平ベースセクションを１８０度折り込んで、内側ベースセクションと平行にするステップを示す。 ベースセクションを９０度完全に折り込んでシステムの収納を終えるステップを示す。

本明細書は、後方散乱及び透過テクノロジの両方からの画像情報を効果的に組み合わせるＸ線スキャンニングシステムに関する。特に、本発明は、４つのディスクリート後方散乱システムを使用する。しかしながら、１の後方散乱システムからのペンシルビームを再利用して、第2の後方散乱システムからの広範囲の検出器を照射し、故に、４つのＸ線ビームの同一のセットを使用する同時マルチ・サイド後方散乱及び透過イメージングが達成される。このアプローチは、費用効率が高く、セグメント化された検出器アレイの価格を節約するという点で、未だに、包括的な検査を提供する。

本明細書は、複数の実施の形態を提供する。以下の開示は、当業者が本発明を実施可能とするために提供される。本明細書で使用される言語は、適宜の特定の実施の形態の一般的な否認として解釈すべきではなく、本明細書で使用される技術用語の意味を超えた特許請求の範囲を限定するために使用されるべきではない。本明細書で定義される一般的な原理は、本発明の権利範囲を逸脱せずに、他の実施の形態及び適用例に適用され得る。また、使用される技術用語及び語法は、例示的な実施の形態を記載する目的のためであり、限定として考慮すべきではない。このように、本発明は、開示された原理及び特徴と一致する多数の変更例、変形例、及び等価例を包含する最も広い権利範囲と一致する。明確さのために、本発明と関係する技術分野において周知の技術材料に関する詳細は、本発明を無駄に不明確にしないようにするために、詳細に記載しない。

図１は、本発明の実施の形態によるシングルビュー・トップシュータ透過イメージングシステム１００を示す。システム１００は、回転ペンシルビームコリメータを備えたＸ線源１０５を有する。Ｘ線ビームがオンである時、コリメータは、連続して回転して移動Ｘ線ビーム１１０を形成し、Ｘ線ビーム１１０は、扇形領域１１５に亘ってスイープする。一連のＸ線検出器１２０が、透過型検査の構成に配置される。すなわち、Ｘ線検出器１２０は、Ｘ線ビーム１１０と対向して、検出器１２０とＸ線ビーム１１０との間に検査対象を挟み、Ｘ線ビームが車両などの物体１２５を通過すると、Ｘ線ビーム１１０の強度を記録する。一の実施の形態において、検出器１２０は、１０００ｍｍのオーダの長さを有し、端と端とがスタックされて、数メートルに等しい長さを有するリニアセンサを形成する。係る検出器の長所は、空間分解能を有しないので、検出器をかなり廉価で組み立てることができることである。

物体１２５のＸ線スキャン画像は、いつも、Ｘ線ペンシルビーム１１０の回転角度と同様に、各検出器１２０の出力部で信号の強度を記録することによって形成される。動径座標では、物体のＸ線透過は、Ｘ線検出器１２０からの記録されたＸ線強度をプロットすることによって測定される。このＸ線強度は、適宜の瞬間に、その回転角度に対するＸ線ビーム１１０によってポイントされている。当業者に周知なように、所定の座標変換は、このデータを、デカルトグリッド又はその他の適宜に選択された座標グリッドの上にマップする。

典型的な従来のＸ線イメージングシステムとは対照的に、システム１００の固有の空間分解能は、Ｘ線スキャンニングデータのピクセレーションによって判別されず、線源１０５でのＸ線ビーム１１０のコリメーションによって判別される。Ｘ線ビーム１１０は、有限領域内の小さな焦点スポットから生成されるので、Ｘ線ペンシルビーム１１０は、発散し、故に、システム１００の空間分解能は、線源１０５からの検出器１２０の距離に応じて変化する。従って、システム１００の空間分解能は、Ｘ線源１０５と直接対向する下方のコーナでは、最も小さい。しかしながら、この変化する空間分解能は、システム１００の空間インパルスレスポンスのデコンボリューションによって、回転角度の関数として修正され、故に、一定に知覚できる空間分解能で画像を生成する。

図２は、図１のシステム１００のサイドシュータ配置であり、回転ペンシルビーム２１０と一連の同一のＸ線検出器２２０を備えた同一のＸ線源２０５を使用するが、これらの配置は異なる。図３に示すように、鏡像対称のサイドシュータ配置が、同一のＸ線源３０５及び検出器３２０を使用して実現される。しかし、この配置は、図２に示す配置と鏡像配置になっている。

図４は、マルチビューＸ線イメージングシステム４００である。システム４００は、本発明の実施の形態である図１から図３の配置を一体化したものである。一の実施の形態において、システム４００は、３つの同時にアクティブとなって回転するＸ線ビーム４０５、４０６、４０７によって実現され、複数の検出器が対応して配置されている３ビュー配置を有する。一の実施の形態では、スキャンニングトンネル４２０を形成する透過型の構成である。システム４００は、本発明の目的により、ハイレベルの検査能力を提供し、同時に、実質的に低Ｘ線線量でこれを達成する。適宜の時刻に照射される空間の容量は、従来のラインスキャンシステムに比較して低いためである。なお、従来のラインスキャンシステムは、その多くが、多数の画素化されたＸ線検出器及び扇形ビームＸ線放射を有する。

図４に示すように、同時に収集される３つのＸ線ビューの間のクロストークは殆どない。これは、Ｘ線源４０５、４０６、４０７が、少なくとも１つのコントローラ４９７によって制御されているからである。コントローラ４９７は、ローカル、又は、Ｘ線源４０５、４０６、４０７から離れており、Ｘ線源４０５、４０６、４０７によって調整され且つ重なり合わないような態様で目標物体４９５をスキャンさせるように、制御信号をＸ線源４０５、４０６、４０７の各々に送信する。一の実施の形態において、Ｘ線源４０５は、実質的に垂直位置（１２時と１時との間）でスタートし、次に時計回りに移動することによって、物体４９５をスキャンする。同時に、Ｘ線源４０６は、実質的に下方の垂直位置（４時のあたり）でスタートし、次に時計回りに移動することによって、物体４９５をスキャンする。同時に、Ｘ線源４０７は、実質的に水平位置（９時のあたり）でスタートし、次に時計回りに移動することによって、物体４９５をスキャンする。上記のＸ線源の各々は、ａ）各々が、他のＸ線源の初期のスキャンニング方向とオーバラップしない方向でスキャンニングを開始し、さらに、ｂ）各々が、他のＸ線源のスキャンと実質的にオーバラップしない方向及び速度でスキャンニングを開始するならば、異なる位置で始動し得る。

本発明の概念により、各検出器セグメント４２１が適宜の時刻に１つのみのプライマリＸ線ビームによって照射されているシステム４００にて同時に収集されるビューの個数に、殆ど制限はない。一の実施の形態において、検出器の構成４３０は、図４に示すように、１２の検出器セグメント４２１からなる。その各々は、およそ１ｍの長さを有して、およそ３ｍ（幅）×３ｍ（高さ）の検査トンネルを形成する。一の実施の形態において、検出器構成４３０は、６つの独立したＸ線ビューをサポートでき、隣接する検出器間の広範にわたるＸ線ビューのつなぎを可能とする。０．５ｍ長の検出器セグメント４２１を有する他の実施の形態は、１２までの独立Ｘ線イメージビューをサポートすることができる。

当業者は、システム４００において、検出器材料の容量は、収集されるビューの個数とは独立であり、読み出し電子機器の密度は、従来の画素化Ｘ線検出器アレイと比較すると、かなり低い。さらに、複数のＸ線源が、適切な定格高電圧ジェネレータから駆動され、故に、さらなるＸ線源を比較的簡単にかつ便利に追加することが可能となる。これらの特徴によって、本発明の高密度マルチビューシステム４００は、手荷物検査の用途において有利に使用することができる。

図５に示すように、マルチビューシステムは、図４に示すもののように、Ｘ線源５０５の面からオフセットされたＸ線検出器５２０を有する。このオフセットは、Ｘ線ビーム５１０が、検査下の物体に入射するまえに、最も近接する検出器へと、比較的強力に吸収されることを防止する。

他の概念により、Ｘ線検出器は、空間分解機能を有することは必要とされないので、イメージングシステムの全性能への衝撃を最小にしつつ、プライマリビームは、検出器の面に亘り、さらに検出器の側面にまで届くことが可能となる。これは、従来の画素化Ｘ線システムに比較して、検出器の配置をかなり簡単にする。その理由は、画素化システムでは、検出器は、空間分解能を維持するために対応する線源に向けて戻るように向きが設定される必要があるからである。このように、従来の画素化Ｘ線システムにおいて、単一の検出器は、複数の線源位置に向かうことができず、故に、専用の画素化アレイが、各線源に対して必要になる。

図６は、本発明のマルチビューシステム（図４の３ビューシステム４００など）において使用される適切なＸ線検出器６００の実施の形態を示す。図示されるように、検出器６００は、Ｘ線検出材料の棒６０５から形成されている。一の実施の形態において、棒６０５は、シンチレーション材料から組み立てられている。シンチレーションプロセスにおいて、Ｘ線エネルギは、オプティカルフォトンへ変換され、これらのフォトンは、フォトマルチプライヤやフォトダイオード６１０などの適切な光検出器を使用して集められる。適切なシンチレーション材料は、プラスチックシンチレータ、ＣｓＩ、ＢＧＯ、ＮａＩ、又は当業者には周知な他のシンチレーション材料を有する。これらの材料は、高光出力効率と、高速応答性を有し、変化する環境条件に対する反応性が少ない状態で、大容量に亘って機械的に安定である。又は、検出器材料は、ガスイオン化及びガス比例検出器を有し、理想的には、信号収集時間の改善に備え、検出効率及び高電界強度をエンハンスするための圧縮ガスを備えている。圧縮キセノン検出器などの希ガスベースの検出器は、本発明のマルチビューシステムとの使用にかなり適している。半導体検出器材料も、これら材料の静電容量、反応時間、価格及び温度応答性が好ましい選択ではないが、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＩ、Ｓｉ及びＧｅ等を採用することができる。

シンチレータ検出器７２０のアレイを、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示す。シンチレータ検出器７２０のアレイは、フォトマルチプライヤ管７２５を有する。このフォトマルチプライヤ管７２５は、シンチレーティング材料の同一の長端部から出現し、隣接Ｘ線源からのＸ線ビームの、フォトマルチプライヤ管７２５と対向する検出器の遮られていない面への通過を可能とする。２つのＸ線源７０５、７０６は、図７（Ａ）の検出器アレイ７２０の側面図から見ることができる。３つのＸ線源７０５、７０６、７０７は、図７（Ｂ）の検出器アレイ７２０の端面図から見ることができる。

物体を通過して物体の反対側にある１組の透過検出器にまで直線的に伝達されるＸ線から、Ｘ線の一部が、物体から他の方向へ散乱する。当業者には、散乱Ｘ線の検出の確率は、散乱場所からの検出器の距離の逆二乗で変化する。これは、Ｘ線ビームに近接配置された検出器は、物体に入射するとき、Ｘ線源からかなり離れて配置された検出器よりも、より多量の後方散乱信号を受け取ることを意味する。

図８は、透過Ｘ線に加え、検査中の物体から後方散乱されたＸ線を利用する本発明のマルチビューシステムと共に使用される検出器の配置の実施例を示す。本実施の形態において、Ｘ線源８０５は、Ｘ線のスキャンニングペンシルビーム８１０で物体８２５を照らす。Ｘ線８１５の一部は後方散乱し、次に、１対の長方形検出器８２１、８２２によって検知される。物体８２５の他側側での第２のＸ線源（図示せぬ）からの透過Ｘ線ビーム８３０は、より小さい正方形セクション検出器８３５のよって捕捉される。

検出器は、適宜の形状を有することができ、長方形形状に限定されない。この特別な実施の形態において、長方形形状が選択される。その理由は、長方形形状は、一様な応答性を呈し、相対的な製造価格を有するからである。さらに、長方形形状は、円形や他の曲線形状の検出器に比較して、端部と端部とのスタックが容易である。同様に、小さな正方形断面の使用は、最も均一な応答性を呈し、例えば、円形断面を有する円筒形検出器に比較して、製造価格が比較的廉価となる。

正方形プロフィール透過検出器８３５が、２つの長方形プロフィール後方散乱検出器８２１、８２２の間に配置される。１対の固定コリメータ８４０は、実質的に、近くのＸ線源に起因する、透過検出器８３５への散乱放射の影響を減らす。透過検出器８３５は、対向するＸ線源（図示せぬ）からの比較的弱い透過信号を測定する。全検出器８２１、８２２、８３５は、アクティブな面を除いた全ての面の周りで、鋼や鉛などの適宜の材料を使用してシールドされ、自然界のガンマ放射や不要なＸ線スキャッタリングによるバックグラウンド信号を回避する。故に、透過検出器は、スキャンされる対象物と対向する単一の平面内で、２つの後方散乱検出器の間に挟まれる。また、透過検出器は、後方散乱検出器の各々の露出面よりも小さい露出面を有する。

図９は、結合Ｘ線後方散乱・透過検出器の別の実施例を示す。ここで、大きなイメージングパネル９００は、スキャンニングＸ線源９０５に加え、６つの独立Ｘ線検出器を有する。イメージングパネル９００は、一の実施の形態では、全体の長さが、１．５ｍから３．０ｍの範囲に及ぶ。４つの検出器９１０、９１１、９１２、９１３は、ローカルＸ線源９０５からのＸ線後方散乱を記録するために使用され、一方、２つの検出器９１４、９１５は、後方散乱検出器９１０、９１１、９１２、９１３の露出面よりは小さい露出面を有し、対向するＸ線ジェネレータからの透過Ｘ線信号を記録するために使用される。

当業者は、図８及び９の検出器の配置によって、各透過ビューに相当する１の後方散乱ビューを有する本発明のマルチビュー後方散乱システムが、実現されることに気がつくべきである。

さらなる概念により、透過イメージング検出器も、透過イメージングビームによって直接照射されないときに、後方散乱信号を記録するために使用される。しかしながら、さらなる検出センサの使用は、図８及び９に示すように、実質的により高額にも拘わらず、後方散乱検出器の感度を実質的に改善する。故に、適度の後方散乱性能を備えた低価格システムは、図５及び６に示すような、オフセット形態に単一の検出器アレイのみを使用して組み立てることができる。

当業者に周知の適宜のシンチレータが高速の応答時間（＜１０μｓプライマリの減衰時間）と、良好な均一性と、環境条件の変化に対する安定性とを有していれば、このシンチレータを使用することができるが、一の実施の形態において、さらなる後方散乱イメージングパネルが、シンチレーション材料などの低価格高容量検出器材料から形成される。なお、シンチレーション材料は、プラスチックシンチレータ、光学ライトガイドを備えたＧｄＯ_２Ｓなどのシンチレーションスクリーン、ＣｓＩやＮａＩなどの固体シンチレータを含む。半導体及びガス充填検出器は、圧縮キセノンガス検出器を除いて好ましいものではないが、これらの半導体及びガス充填検出器を使用することもできる。

本発明の他の概念により、図８及び９の検出器パネルの大面積アレイは、特別の核物質、及びＣｏ−６０、Ｃｓ−１３７及びＡｍ−２４１などの対象の他の放射能源などから放射されるもののガンマ放射のパッシブ検出器としても使用される。システムの感度をパッシブガンマ線に対して可能とするために、Ｘ線源は、オフにされ、検出器エレクトロニクスは、現在の積算モードからパルスカウントモードに切り替えられる。検査下の車両などの物体は、最初に、本発明のＸ線システムによってスキャンされる。本発明の方法は、シングルビュー構成、又はマルチビュー構成において使用される。疑わしき物体が検出されると、車両は、このときはパッシブ検出モードで再びスキャンされる。これは、本発明のイメージングシステムに対し、二重のオペレーティング機能能力を提供する。さらに、検出器パネルの空間ポジショニングにより、（線源から検出器までの距離による検出器でのカウントレートの逆二乗減少を認識しつつ）空間内で放射線源のおおよそな場所を突き止めることが可能になる。このローカライゼーションは、グラフィックオーバーレイの形でマルチビューＸ線イメージに適用され、パッシブガンマ線源の位置を示す。

図１０に示すように、適切なスキャンニングＸ線源１０００の実施の形態は、本発明のマルチビューシステムとの使用のために、拡張アノードＸ線管１００５、回転コリメータアセンブリ１０１０、ベアリング１０１５、ドライブモータ１０２０及びロータリーエンコーダ１０２５を有する。

一の実施の形態において、拡張アノードＸ線管１００５は、接地電位のアノードを有する。アノードには、冷却回路が設けられて、延長オペレーティング期間の間のターゲットの加熱を最小限にする。一の実施の形態において、回転コリメータアセンブリ１０１０は、鋼やタングステンなどの適切なエンジニアリング材料から効率良く形成されている。コリメータは、少なくとも１つのコリメーティングリングを有し、リングの周縁の適切な角度の複数箇所にスロットが切りかかれている。各スロットの長さは、その幅よりも大きく、回転軸よりは長く、回転方向に狭い。スロットの幅は、スキャンニングの方向に透過イメージングシステムの固有空間分解能を定義する。

ベアリング１０１５は、コリメータアセンブリ１０１０の重量を支持すると共に、ドライブシャフトをコリメータアセンブリからドライブモータ１０２０に伝達する。ドライブモータ１０２０は、電子サーボドライブを使用してスピードコントロールされ、回転の正確な速度を維持する。ロータリーエンコーダ１０２５は、回転の絶対角度を提供する。その理由は、これが、最終的に生成されるイメージの中でサンプルされた検出器ポイントの各々の位置を判別するために必要とされるからである。

図１０の線源によって生成された回転Ｘ線ビームは、一方向のみに良好な分解能を有する。垂直方向の空間分解能を改善するために、二次的コリメータセットが、図１１Ａ及び１１Ｂに示すように設けられる。図１１Ａ及び１１Ｂを同時に参照すると、フープ状のコリメータ１１００が、回転コリメータ１１１０の外周部の周囲に配置され、ビーム幅方向へのコリメーションを提供する。一の実施の形態において、透過検出器は、正方形断面（図８の検出器８３５など）を有する傾向がある。（図５で議論したような）本発明のオフセットシステム配置と組み合わせるとき、二次的ビーム幅コリメータ１１１０の使用によって、特別な形状のビームの生成が可能となる。このビームは、イメージング検出器の中心線に正確に追従する。

本発明の実施の形態において、追加のコリメーションが、透過検出器のところに配置されて、検出器材料そのものの入る前に、Ｘ線ビームの幅に制限を課す。物体を通過する実際のＸ線ビームが固有空間分解能が低いものであったとしても、これによって、任意の空間分解能のイメージを収集することが可能となる。物体を通過するＸ線ビームの幅は、検査下の物体への線量を最少条件とするために、できる限り小さく維持されるが、最終コリメータスロット幅と一致する。

マルチビューシステムでの各検出器には、読み出し電子装置が設けられている。この電子装置は、光検出器をバイアスし、光検出器からの出力信号をバッファするとともに増幅し、結果としての信号をディジタル化する。図１２は、バッファ増幅器と高速アナログ・ディジタル（ＡＤＣ）コンバータ１２１０とを備えたフォトマルチプライヤ管回路１２０５を示す。ＡＤＣ１２１０からのデータは、全ての他の光検出器（ＤＥＴ_１、ＤＥＴ_２、...、ＤＥＴ_ｎ）からのディジタルデータと共にシステムコントローラ回路１２１５へと転送される。システムコントローラ回路１２１５は、また、Ｘ線源の各々からエンコーダデータ１２２０に取り込み、Ｘ線源の各々に対し、モータドライブ信号１２２５を提供する。このように、システムコントローラ回路１２１５は、検出器システムの各部品間のデータ獲得を調整し、イメージデータストリーム１２３０を生成する。このイメージデータストリーム１２３０は、透過及び後方散乱Ｘ線ビューの各々に対し個別にデータを提供する。

適切なセンサ１２３５のセットが使用されて、車両や物体が検査領域を通過するときの、物体や車両の速度を測定する。適切なセンサは、マイクロ波レーダーカメラ、スキャンニング赤外線レーザー、又は周知の距離を離れて配置された簡単な誘導センサを含む。センサは、車両がスキャンするときに各センサが偽から真に変わり、またその逆となるときと比較することによって、速度測定（すなわち、距離／時間）を提供する。このスピード情報は、一の実施の形態において、システムコントローラ１２１５まで送られる。システムコントローラ１２１５は、次にコリメータ回転速度、データ獲得レート及びＸ線管電流を調整し、スキャンすべき物体の単位長さあたりの線量の均一性を確実にする。高速ＡＤＣ１２１０を使用することによって、複数のサンプルが透過及び後方散乱源のポイントの各々で獲得され、故に、平均値、又はフィルタ化された値が保存されて、イメージングシステムの信号対ノイズ比を改善する。

透過イメージング検出器の面を横切るＸ線ビームのリニアスキャンニング速度は、線源からの距離の関数（すなわち、より離れたポイントは、より速いリニアスキャンニング速度を被る）として変化する。従って、一の実施の形態において、高速オーバーサンプリングアナログ・ディジタルコンバータ１２１０の使用は、サンプル時間の調整を簡単にし、例えばエンコーダ１２２０を使用するリニアスキャンニング速度と一致し、各サンプル期間のスタートをトリガする。ここで、関連するエンコーダの値は、スキャンニングの開始前にディジタル参照テーブルに保存される。低サンプル速度イメージのみをデコンボリューションしようとすることによって達成されるものと比較すると、測定データをオーバーサンプリングし、次に低サンプル速度出力イメージデータを生成することにより、高速でのデータのサンプリングは、スキャンニング方向での空間分解能のデコンボリューションを可能とする。

実施の形態によると、システムコントローラ１２１５は、フィールドプログラマブルゲートアレイ及びマイクロコントローラなどのディジタル電子装置の組み合わせを使用して、有利に設計される。ディジタル回路は、正確なタイミングを提供する。このタイミングは、オートメーション化された態様で、エンコーダ１２２０からのデータのみを使用してアクティビティを調整するために、マルチプル検出器及びマルチプルエンコーダからスキャンされたイメージを組み立てるために必要とされる。１以上のマイクロコントローラは、システム構成能力と、ファームウエアのフィールドアップグレードのためのインシステム・プログラマビリティと、最終データ伝送プロセス用のサポートとを提供する。

実施の形態は、マルチビューイメージングシステムが、「ｍ」イメージ検査官のグループによってモニタされている、マトリックス化構成を利用する。この構成において、図１３に示すように、各イメージングシステムＳＹＳ₁，ＳＹＳ₂，...，ＳＹＳ_nは、ネットワーク１３１５に接続される。ネットワーク１３１５は、全イメージデータの記憶及び想起用にデータベース１３０５を提供する。ジョブスケジューラ１３１０は、どのシステムがオンラインにあり、どのオペレータＩＮＳＰＥＣＴ₁，ＩＮＳＰＥＣＴ₂，...,ＩＮＳＰＥＣＴ_mが検査のために利用できるかについてのトラックを維持する。データベース１３０５からのイメージは、レビューのために次に利用可能な検査官に自動的に送られる。検査の結果は、関連するイメージングシステムに戻される。このシステムは、検査下の疑わしい車両又は物体の直接マニュアルサーチへのトラフィック制御手段を含む。システム監督者１３２０は、一の実施の形態において、イメージングシステムの状態をモニタし、オペレータの効率をモニタし、検査官からの検査結果をダブルチェックできるマネージャである。

図１４は、貨物をスキャンするマルチビューイメージングシステムの配置を示す。本発明の実施の形態により、システムは、メインイメージングシステムを中心に備えたガントリ１４００を有する。ガントリ１４００は、車両が検査トンネル１４０５の中心を通過できるようにそれぞれが設けられた、ドライブアップ及びドライブダウンランプ１４１０、１４１１を備える。他の実施の形態において、ガントリ１４００には、貨物を検査トンネル１４０５に通過させるコンベアが設けられている。一の実施の形態において、適切なトンネルのサイズは、小さな手荷物に対しては最大８００ｍｍ×５００ｍｍであり、パケット及び小型貨物に対しては最大１８００ｍｍ×１８００ｍｍであり、小型車両及び大型貨物に対しては最大３０００ｍｍ×３０００ｍｍであり、大型車両及びコンテナ貨物に対しては最大５５００ｍｍ×４０００ｍｍである。

図１５は、本発明の実施の形態による使用中の車両をスキャンするマルチビューイメージングシステムの配置を示す。この配置では、マルチレーンロード１５００の車両は、複数のスキャナ１５０５にアプローチする。なお、１レーンに１のスキャナが設けられている。車両１５２５は、各スキャナを通過するときにスキャンされ、バリアや、トラフィックライトを含む他の適切なトラフィックコントロール設備などの、複数の対応するトラフィックコントロールシステム１５１０にアプローチする。イメージ検査官からの判別結果は、オートマチックにこれらのトラフィックコントロールシステム１５１０に送られる。システム１５１０は、必要に応じて、トラフィックを保持したり分流する。図示した例において、ホールディングエリア１５１５が、示され、車両１５２０が、検査官・オペレータが車両１５２０のスキャンイメージが疑わしいとしてマークした結果として、エリア１５１５に駐車している。

他の概念により、本発明のマルチビューイメージングシステムは、検査場所への高速リロケーションのために移動検査車両の形で配置される。図１６Ａは、スキャンニングのために準備が整ったオペレーション状態の移動検査システム１６００を示す。車両１６０５は、マルチビュー検査システムを搬送する。この場合、スキャンニングトンネル１６１０は、ブーム１６１５、１６２１、１６２２のセットによって包囲される。

例示的なブーム収容シーケンスを、図１６Ｂから１６Ｇまでを使用して図示する。

図１６Ｂは、水平ブーム１６２１の端部のヒンジポイント１６０１を中心に垂直ブーム１６２０を折り畳むステップ１６５０を示す。これは、例えば水圧シリンダアクチュエーションを使用することによって達成される。なお、ワイヤの牽引やエレクトロニックドライバなど、当業者には周知の他の機構も使用し得る。

ステップ１６５５は、図１６Ｃに示すように、ヒンジポイント１６０２を中心に水平ブーム１６２１及び垂直ブーム１６２０を同時に折りたたむ。ヒンジポイント１６０２は、垂直サポートブーム１６２２のトップに位置する。

ステップ１６６０は、図１６Ｄに示すように、車両１６０５のバックに向けて垂直サポートブーム１６２２を下げる。垂直サポートブーム１６２２は、オペレータの検査キャビン用の場所を車両のバックに近づけて配置することを可能にするような急峻な角度にまで折り曲げられる。他の実施の形態においては、垂直サポートブーム１６２２は、車両のバックプラットフォームと実質的に平行になるまで折り曲げられて、コンパクトなシステム構成を可能とする。この構成は、従来の航空輸送を使用してシステムの高速リロケーションを可能とするように効果的に開発されている。

ステップ１６６５は、図１６Ｅに示すように、そのオペレーティング位置から少なくとも９０度だけ、イメージングシステムのベース部１６２５を折り曲げるステップである。その後、ステップ１６７０は、図１６Ｆに示すように、メインベース部１６２５の外側水平ベース部１６２５ａを折り曲げる。その結果、外側水平ベース部１６２５ａは、内側ベース部１６２５ｂと平行になる。

最後に、ステップ１６７５において、図１６Ｇに示すように、ベース部の完全な折畳が、９０度の回転によって生じて、システムの収納が終了する。上記ステップ１６５０〜１６７５は、図１６Ａのオペレーティング状態を得るためのブームの展開に対し、逆シーケンスのブーム収納ステップを示す。

他の実施の形態において、移動検査システム１６００は、下方イメージングセクションを除き、垂直及び水平ブームのみが展開される。これは、サイドシュータ構成の二重ビューイメージング能力をあたえるが、トップシュータービューは与えない。このモードにおいて、システムは、後方散乱能力の有無に拘わらず、少なくとも１つの透過ビューのイメージング構成を備えたフル車内スキャンニングモードを可能とする。

上記の実施の形態は、本発明のシステムの多くの用途の例示にすぎない。本発明の実施例の幾つかを記載したにすぎないが、本発明は、権利範囲から逸脱せずに様々な特別な形態で実施されることを理解すべきである。このように、本実施の形態は、例示にすぎず、また限定するのもでもない。本発明は、添付の請求項の範囲内で変更が可能である。

Claims (19)

1. 物体をスキャンするＸ線検査システムであって、
   回転Ｘ線ビームを同時に放射するように構成された少なくとも２つの回転Ｘ線源であって、各Ｘ線源は、前記Ｘ線ビームの絶対回転角度を測定するロータリーエンコーダを含み、前記Ｘ線ビームの各々は、透過パスを確定する少なくとも２つの回転Ｘ線源と、
   各々が複数の非画素化検出器を有すると共に、各々は前記少なくとも２つのＸ線源の１つと対向して配置されてスキャンニング領域を形成する少なくとも２つの検出器アレイと、
   前記Ｘ線源の各々を制御して、同時に放射された回転Ｘ線ビームが前記スキャンニング領域を通過して異なる方向に向けられるような調整された方法で前記物体をスキャンする少なくとも１つのコントローラと
   を有し、前記Ｘ線ビームの回転角度と同様に、前記少なくとも２つの検出器アレイの各々からの信号出力の強度を記録することによって、前記物体のＸ線スキャン画像を形成するように構成されていることを特徴とするＸ線検査システム。
2. 放射されたＸ線ビームの各々は、ペンシルビームであり、
   前記Ｘ線源の各々は、所定の回転角度に亘って回転することを特徴とする請求項１に記載のＸ線検査システム。
3. 第１、第２及び第３の回転Ｘ線源が、同時に回転Ｘ線ビームを放射するように構成され、
   前記第１の回転Ｘ線源は、第１位置で始動して時計回りに移動することによって前記物体をスキャンし、
   前記第２の回転Ｘ線源は、第２位置で始動して時計回りに移動することによって前記物体をスキャンし、
   前記第３の回転Ｘ線源は、第３位置で始動して時計回りに移動することによって前記物体をスキャンし、
   前記Ｘ線源の各々は異なる位置で始動することを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線検査システム。
4. 各検出器は、時間内に特定のポイントでＸ線源の１つからの唯一のＸ線ビームに晒されることを特徴とする請求項１から３の何れか一に記載のＸ線検査システム。
5. 前記物体の複数のスキャンされたビューは同時に収集され、検出器の各々は、適宜の時刻に唯一のＸ線ビームによって照射されていることを特徴とする請求項１から４の何れか一に記載のＸ線検査システム。
6. 前記検出器の容量は、得られた前記物体のスキャンされたビューの個数とは独立であることを特徴とする請求項１から５の何れか一に記載のＸ線検査システム。
7. 前記Ｘ線検査システムは、固有の空間分解能を有し、前記固有の空間分解能は、Ｘ線ビームのコリメーションの度合いによって決定されることを特徴とする請求項１から６の何れか一に記載のＸ線検査システム。
8. 前記１つ以上の検出器は、１つ以上のフォトマルチプライヤ管を有するシンチレータ検出器のアレイを有し、前記フォトマルチプライヤ管は、前記検出器アレイの端部から現れて、隣接するＸ線源からのＸ線ビームを前記フォトマルチプライヤ管と対向する前記検出器アレイの遮るもののない面を通過可能とすることを特徴とする請求項１から７の何れか一に記載のＸ線検査システム。
9. 前記１つ以上の検出器は、高い光出力効率、高速応答時間を有するシンチレーション材料のバーから形成され、前記バーは、環境条件の変化に対する反応が小さく大容量に亘って機械的に安定していることを特徴とする請求項１から８の何れか一に記載のＸ線検査システム。
10. 前記１つ以上の検出器は、キセノン又は適宜の圧縮ガスを有するガスイオン化検出器であることを特徴とする請求項１から９の何れか一記載のＸ線検査システム。
11. 前記１つ以上の検出器は、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＩ、Ｓｉ及びＧｅなどの半導体材料から形成されるが、これらの何れか一つに限定されないことを特徴とする請求項１から１０の何れか一に記載のＸ線検査システム。
12. 前記Ｘ線検査システムは、前記Ｘ線源をオフにして、前記検出器を現在の積算モードからパルスカウントモードに切り替えることによってガンマ線を検出するように構成されていることを特徴とする請求項１から１１の何れか一に記載のＸ線検査システム。
13. 物体をスキャンするＸ線検査システムであって、
    前記物体を照射するために回転Ｘ線ビームを同時に放射するように構成された２つの回転Ｘ線源であって、各Ｘ線源は、前記Ｘ線ビームの絶対回転角度を測定するロータリーエンコーダを含み、前記Ｘ線ビームの各々は透過パスを確定する少なくとも２つの回転Ｘ線源と、
    少なくとも２つの後方散乱検出器の間に配置される少なくとも１つの透過検出器を含む検出器アレイであって、前記後方散乱検出器の各々は、前記物体の第１の側部に配置される第１のＸ線源によって放射される後方散乱Ｘ線を検出し、前記透過検出器は、前記物体の対向する側部に配置される第２のＸ線源によって放射される透過Ｘ線を検出する非画素化検出器アレイと、
    前記Ｘ線源の各々を制御して、同時に放射された回転Ｘ線ビームが異なる複数の方向に透過パスを有するような調整された方法で前記物体を同時にスキャンする少なくとも１つのコントローラと
    を有し、Ｘ線ビームの回転角度と同様に、各検出器アレイからの信号出力の強度から前記物体のＸ線スキャン画像を形成するように構成されていることを特徴とするＸ線検査システム。
14. 前記検出器アレイは、少なくとも２つの長方形プロフィール後方散乱検出器と、前記少なくとも２つの長方形プロファイル後方散乱検出器の間に配置される正方形プロフィール透過検出器とを含むことを特徴とする請求項１３に記載のＸ線検査システム。
15. 前記検出器アレイは、２つの後方散乱検出器の間に配置される透過検出器を含み、前記透過検出器及び前記２つの後方散乱検出器は、スキャンされる前記物体と対向する単一面内に配置され、前記透過検出器は、前記後方散乱検出器の各々よりは小さい露出面を有することを特徴とする請求項１３又は１４に記載のＸ線検査システム。
16. 前記少なくとも２つの後方散乱検出器の１つと前記透過検出器との間に配置される対をなす固定コリメータをさらに含むことを特徴とする請求項１３から１５の何れか一に記載のＸ線検査システム。
17. 前記Ｘ線源の各々は、拡張アノードＸ線管、回転コリメータアセンブリ、ベアリング及びドライブモータを有することを特徴とする請求項１３から１６の何れか一に記載のＸ線検査システム。
18. 前記Ｘ線源の各々は、
    アノードが接地電位に接続され且つ冷却回路に結合された拡張アノードＸ線管と、
    周縁部に所定の角度でスロットが切り欠かれた少なくとも１つのコリメートリングを含む回転コリメータアセンブリであって、各スロットの長さはスロットの回転軸及び幅よりも大きく、スロットの前記幅はスキャンニング方向の前記Ｘ線検査システムの固有空間分解能を画定する回転コリメータアセンブリと、
    前記回転コリメータアセンブリの重量をサポートし、且つドライブシャフトを前記回転コリメータアセンブリからドライブモータに伝達するベアリングと、
    垂直スキャンニング方向に空間分解能を改善する第２のコリメータセットと
    を有することを特徴とする請求項１３から１７の何れか一に記載のＸ線検査システム。
19. 前記コントローラは、前記物体の速度を含む速度データを受け取り、前記速度データに基づいて、Ｘ線源のコリメータ回転速度、データ獲得レート、又は前記速度データに基づいてＸ線管電流の少なくとも１つを調整することを特徴とする請求項１８に記載のＸ線検査システム。

Images