KR101296422B1

KR101296422B1 - 사람의 스크리닝을 위한 다중 이미지 수집 및 통합

Info

Publication number: KR101296422B1
Application number: KR1020107010342A
Authority: KR
Inventors: 리차드 마스트로나디; 딘 플러리; 제프리 알. 슈베르트; 조셉 디메어; 리차드 슈엘러; 알렉산더 찰머즈
Original assignee: 아메리칸 사이언스 앤 엔지니어링, 인크.
Priority date: 2007-11-19
Filing date: 2008-11-17
Publication date: 2013-08-13
Also published as: WO2009067394A4; IL205541A; WO2009067394A2; MY152361A; RU2476863C2; BRPI0820773B1; RU2010119995A; EP2223165A2; BRPI0820773A2; HK1153277A1; EG26397A; PL2223165T3; WO2009067394A3; CN101960333B; KR20100101084A; MX2010005223A; EP2223165B1; CN101960333A; IL205541A0; JP2011503624A

Abstract

본 발명은 사람을 검사하기 위한 장치 및 방법 또는 그의 효과를 개시한다. 제1 캐리지 및 제2 캐리지 각각은 피검자에 입사하는 관통 방사선의 빔을 생성하기 위한 소스를 수반한다. 위치 설정기는 수직 성분을 갖는 방향으로 각 캐리지 대 검사자의 동시적인 상대 이동을 제공한다. 검출기는 방사선이 피검자와 상호작용한 후에, 소스들 중 적어도 하나에 의해 생성되는 방사선을 수용한다.

Description

사람의 스크리닝을 위한 다중 이미지 수집 및 통합 {MULTIPLE IMAGE COLLECTION AND SYNTHESIS FOR PERSONNEL SCREENING}

본 출원은 2007년 11월 19일자로 출원되고 전체가 본원에 참조로 포함되는 미국 가출원 제60/988,933호에 대해 우선권을 주장한다.

본 발명은 숨겨진 물체를 검출하기 위해 사람, 패키지 또는 다른 물체를 X-선 이미징하는 분야에 관한 것이다.

후방 산란 및 밀리미터파 기술을 사용하는 현재의 사람 스크리닝 시스템은 스캔된 물체의 표면을 나타내는 이미지를 제공할 수 있지만, 이들이 스캔된 물체 전체를 관통할 수 없는 한, 이들은 물체의 먼 측에 위치하는 관심 품목, 또는 물체를 둘러싼 환경과 유사한 신호 응답을 복귀시키는 관심 품목, 또는 물체에 교묘하게 숨겨진 품목을 이미징하는 능력이 부족하다.

이러한 스크리닝 시스템의 검출 정확도를 증가시키려고 시도하는 경우에, 스캔될 물체를 재위치 설정시키는 것을 추가로 필요로 하는 추가적인 스캔이 요구된다. 이들 추가적인 스캔 요구조건은, 가능하게는 검출 정확도를 증가시키지만, 큰 체적의 스캔을 경험하는 환경 하에서 일반적으로 실행되는 이러한 시스템의 처리 속도를 크게 감소시킨다.

높은 처리 속도로 정확하고 효율적인 이미징을 제공하고 검사된 물체가 적은 방사선량만으로 노출되는 것을 필요로 하는 시스템이 특히 이러한 적용예에서 바람직하다.

이에 따라, 본 발명은 이들 원하는 목적을 달성할 수 있는 스캔 방법 및 장치를 제공하는 것에 관한 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 피검자와 관련된 재료 특성을 확인하고 특정 실시예에서는 피검자의 하나 이상의 이미지를 생성하는 장치가 제공된다. 이 장치는 제1 캐리지, 제2 캐리지, 적어도 하나의 수직 위치 설정기 및 적어도 하나의 검출기를 일반적으로 포함한다. 각 캐리지는 피검자에 입사하는 관통 방사선의 빔을 생성하도록 구성되는 소스를 포함한다. 수직 위치 설정기는 수직 성분을 갖는 방향으로 피검자에 대해 각 캐리지를 동기식으로 변위시키도록 구성된다. 적어도 하나의 검출기는 방사선이 피검자와 상호작용한 후에 소스들 중 적어도 하나에 의해 생성되는 방사선을 수용한다. 검출기는 제1 캐리지 상에 배치될 수도 있다. 피검자는 사람일 수도 있다.

각 소스에 의해 생성된 관통 방사선은 X-선 방사선 형태일 수도 있다. 각 소스는 방사선의 펜슬 빔(pencil beam)을 생성하도록 구성될 수도 있다. 각 소스는 또한 캐리지의 이동 방향에 대해 횡방향으로 소스에 의해 생성된 관통 방사선의 빔을 이동시키도록 구성되는 스캐너를 가질 수도 있다. 각 스캐너는 초퍼 휠(chopper wheel)의 형태일 수도 있고, 초퍼 휠은 인터리브식 빔(interleaved beam)을 제공하도록 구성될 수도 있다.

각 캐리지는 복수의 검출기를 포함할 수도 있다. 복수의 검출기 각각은 산란기 및 투과 검출기 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.

제1 캐리지 및 제2 캐리지는 실질적으로 반대로 지향된 관통 방사선의 빔들을 생성할 수도 있다.

제1 캐리지의 투과 검출기는 제2 캐리지의 소스와 실질적으로 동등한 고도에 배치될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 제1 캐리지 및 제2 캐리지는 구조적으로 결합될 수도 있다. 두 캐리지는 단일의 기계적 플랫폼에 결합될 수도 있고, 적어도 하나의 위치 설정기는 수직 성분을 갖는 방향으로 단일의 기계적 플랫폼을 이동시키도록 구성될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 각 소스는 일시적인 인터리브식 조사 패턴을 제공하는 간헐적 조사 소스일 수도 있다.

본 발명의 실시예는 변위 엔코더(displacement encoder)를 포함할 수도 있다.

이 장치의 위치 설정기는 본 발명의 실시예에 따른, 리드 스크류에 결합된 회전 모터, 랙(rack) 및 피니언(pinion) 시스템, 전자기계적 추진 시스템, 유압 피스톤 또는 풀리(pulley) 시스템 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다.

이 장치는 적어도 하나의 검출기로부터 신호를 수용하고 적어도 신호에 기초하여 이미지를 생성하기 위한 프로세서를 포함할 수도 있고, 일 실시예에서 각 검출기에 의해 생성되는 이미지를 전자적으로 결합하기 위한 프로세서를 더 포함할 수도 있다.

본 발명의 관련 실시예에 따르면, 장치는 작동 과정 중에 적어도 하나의 위치 설정기 및 캐리지들을 내장하는 수납부를 포함할 수도 있다. 적어도 하나의 고정식 검출기는 수납부에 결합될 수도 있다. 수납부는 환경 제어식 수납부일 수도 있다. 수납부는 외부 환경으로부터 밀봉 가능할 수도 있다.

본 발명의 실시예에서, 각 소스는 피검자를 간헐적으로 조사하도록 구성되는 펄스 소스일 수도 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치가 제공되는데, 이 장치는 제1 캐리지, 제2 캐리지 및 적어도 하나의 수직 위치 설정기를 포함한다. 제1 캐리지는 피검자에 입사하는 관통 방사선의 빔을 생성하도록 구성되는 소스와, 피검자에 의해 산란되는 관통 방사선을 검출하기 위한 제1 검출기를 포함한다. 제2 캐리지는 제1 캐리지의 소스에 의해 생성되고 피검자를 통해 투과되는 관통 방사선을 검출하기 위한 제2 검출기를 포함한다. 적어도 하나의 수직 위치 설정기는 수직 성분을 갖는 방향으로 피검자에 대해 각 캐리지의 위치를 동시에 변경하도록 구성된다. 위치 설정기는 피검자에 대해 제1 캐리지 상의 소스의 상대 위치를 변경시키도록 제1 캐리지 상에서 작동할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치가 제공된다. 이 장치는 관통 방사선의 빔을 생성하도록 구성되는 소스들의 2개의 수직으로 배치된 어레이와, 방사선이 피검자와 상호작용한 후에 소스들 중 적어도 하나에 의해 생성되는 방사선을 수용하기 위한 적어도 하나의 검출기와, 어레이들 중 적어도 하나의 어레이 내의 적어도 하나의 소스를 동일한 어레이 내의 다른 소스와 관계없이 활성화시키기 위한 제어기를 포함한다.

관련 실시예에서, 장치의 적어도 하나의 검출기는 검출기들의 2개의 수직 어레이와, 특정된 시간 간격 동안에 각 검출기에 의해 수용되는 검출 데이터를 처리하기 위한 프로세서를 포함한다.

장치의 또 다른 관련 실시예에서, 장치는 소스들 중 적어도 하나에 의해 생성된 관통 방사선의 적어도 하나의 빔을 이동시키도록 구성되는 스캐너를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 피검자를 검사하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 피검자에 입사하는 관통 방사선의 빔을 생성하도록 구성된 제1 소스가 결합되는 제1 캐리지를 이동시키는 단계와, 관통 방사선의 빔을 생성하도록 구성된 제2 소스가 결합되는 제2 캐리지를 제1 캐리지와 동기식으로 이동시키는 단계와, 방사선이 피검자와 상호작용한 후에 소스들 중 적어도 하나에 의해 생성되는 방사선을 적어도 하나의 검출기를 이용하여 검출하는 단계와, 적어도 하나의 검출기에 의해 수용되는 방사선에 기초하여 검출기 출력 신호를 생성하는 단계와, 검출기 출력 신호에 기초하여 피검자를 특징짓는 단계를 포함한다. 적어도 하나의 검출기는 제1 캐리지 및 제2 캐리지 중 적어도 하나에 결합될 수도 있다.

관련 실시예에서, 이 방법은 캐리지들의 이동 방향에 대해 횡방향으로 소스에 의해 생성된 관통 방사선의 빔을 스캔하는 단계를 더 포함한다.

또 다른 관련 실시예에서, 이 방법은 제1 검출기 및 제2 검출기에 의해 검출되는 방사선에 기초하여 이미지를 생성하는 단계를 더 포함한다.

또 다른 관련 실시예에서, 이 방법은 제2 캐리지에 결합된 소스에 의해 생성된 관통 방사선의 빔을 캐리지들의 이동 방향에 대해 횡방향으로 스캔하는 단계와, 제1 검출기 및 제2 검출기에 의해 수용되는 방사선에 기초하여 검출기 출력 신호를 생성하는 단계와, 제1 빔 및 제2 빔으로부터 검출되는 방사선에 기초하여 이미지를 생성하는 단계를 더 포함한다. 피검자를 검사하기 위한 전술된 방법들 중 어느 방법에서도 피검자는 사람일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 피검자를 검사하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 일시적으로 변하는 고도에서 관통 방사선의 빔을 생성하는 단계로서, 이 관통 방사선의 빔은 피검자를 향한 제1 방향으로 방사선을 유도하도록 위치 설정된 적어도 하나의 제1 소스와, 피검자를 향한 제2 방향으로 관통 방사선을 유도하도록 위치 설정된 적어도 하나의 제2 소스에 의해 생성되는, 관통 방사선의 빔을 생성하는 단계와, 방사선이 피검자와 상호작용한 후에 소스들 중 적어도 하나에 의해 생성되는 방사선을 적어도 하나의 검출기를 이용하여 검출하는 단계를 포함한다. 적어도 하나의 제1 소스는 특정 수직 높이에 배치된 복수의 제1 소스를 포함할 수도 있고, 적어도 하나의 제2 소스는 특정 수직 높이에 있는 복수의 제2 소스를 포함할 수도 있다.

본 발명은 수화물 또는 임의의 다른 패키지 및/또는 피검자를 스크리닝하는 분야에 관한 것이다.
본 발명의 전술된 특성은 첨부도면과 함께 취해진 이하 상세한 설명을 참조하여 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 이미징 장치로 진입한 사람을 스캔하는데 사용되는 본 발명의 실시예의 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 캐리지에 부착되는 리드 스크류형 위치 설정기의 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른, 소스들이 피검자를 교호식으로 스캔할 수 있도록 구성되는 2개의 초퍼 휠 및 2개의 소스의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 특정 실시예에 따른, 수납부 내에 제공되는 검사 시스템을 도시한다.
도 5는 전자장 방출에 기초한 종래 기술의 X-선 소스의 개략적인 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른, 후방 산란 이미징 어플리케이션 내의 개별 소스들의 1차원 어레이의 사용을 도시한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 후방 산란 이미징 어플리케이션 내의 개별 소스들의 2차원 어레이의 사용을 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 후방 산란 이미징 어플리케이션 내의 고정 세트의 후방 산란 검출기와, 개별 소스들의 1차원 어레이의 사용을 도시한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른, 다중 1차원 소스 어레이가 단일 실린더에 장착되는 이미지 생성 장치를 도시한다.
도 10a는 X-선이 위로부터 방출되는 본 발명의 실시예의 정면도를 도시한다.
도 10b는 위로부터 방출되는 복수의 X-선 빔을 횡단하는 연속 위치들에 있는 사람을 도시하는, 본 발명의 실시예의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 11a는 X-선이 대향 측부들로부터 방출되는, 본 발명의 실시예의 정면도를 도시한다.
도 11b는 위로부터 방출되는 복수의 X-선 빔을 횡단하는 연속 위치들에 있는 사람을 도시하는, 본 발명의 실시예의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른, 다중 후방 산란 이미징 시스템을 사용하는 X-선 검사 시스템의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 13은 도 12의 X-선 검사 시스템의 측면도를 도시한다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시예들에 채용되는 종류의 전자기 스캐너를 채용한 종래의 후방 산란 시스템을 도시한다.

정의. 본 명세서와 첨부된 특허청구범위에 사용된 바와 같이, 이하 용어들은 내용이 다르게 요구되지 않는다면 지시된 의미를 가질 것이다.

"캐리지"는 관통 방사선의 검출기 및/또는 소스를 포함하는 가동 시스템이다. 캐리지는 방사선을 검출하는 검출기를 포함할 수도 있지만, 꼭 필요한 것은 아니다.

"수직 위치 설정기"는 수직 성분을 갖는 방향으로 캐리지를 변위시킬 수 있는 시스템 부품이다. 위치 설정기는 모터와 같은 액추에이터 및 부수적인 기계적 링크 장치 또는 커플링을 포함할 수도 있다.

"수직으로 배치된 어레이"는 소스들의 수직으로 배치된 어레이 내의 적어도 하나의 소스가 동일한 수직으로 배치된 어레이 내의 적어도 하나의 다른 소스와 상이한 고도에 있도록 수직 성분을 갖는 구조로 배치된 복수의 물체, 일반적으로는 소스 또는 검출기이다.

도 1은 이미징 장치의 근처로 진입한 사람을 스캔하는 본 발명의 실시예의 개략도이다. 도 1에 도시되고 일반적으로 도면 부호 10으로 지시된 이미징 장치는, 물체가 단일 패스로 스캔되고 2개의 대향 측부들로부터 이미징되도록 관통 방사선을 생성하는 2개의 별개의 소스를 사용하여, 이에 의해 임의의 숨겨진 물체를 효율적으로 확인할 수 있다. 각 소스에 의해 생성되는 관통 방사선은 통상적으로 X-선 또는 서브 밀리미터 파(sub-millimeter-wave) 방사선과 같은 전자기 방사선이지만, 일정 환경 하에서는, 바리온(baryon)과 같은 전체적으로 다른 입자들의 사용 또는 다른 주파수 범위의 전자기 방사선의 사용이 유리할 수도 있다. 소스들은 관통 방사선의 빔이 각 캐리지로부터 생성되게 하여 물체를 이미징하는 것을 용이하게 한다는 점에서 소스들은 특이하다. 물체의 측부 및/또는 상부에서 검출되는 투과 및/또는 산란 방사선에 기초한 이미지를 포함하는 다양한 이미지들이 생성될 수도 있다. 이들 이미지는 동시에 생성될 수도 있다. 동시에 생성된 이미지는 임의의 처리 방법을 사용하여 조합될 수도 있다. 장치의 소스(102)는 캐리지(100)에 결합된다. 캐리지(100)는 하나 이상의 검출기를 포함할 수도 있다. 설명을 위해서 3개의 검출기가 도시되어 있다. 도시된 3개의 검출기는 전방 산란 검출을 위해 구성된 검출기(104), 투과 검출을 위해 구성된 검출기(106), 및 전방 산란 검출을 위해 또한 구성된 검출기(105)를 포함한다. 캐리지는 3개의 검출기 또는 특정 유형의 검출기를 포함하는 것에 제한되지 않는다는 것이 당해 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자에게 이해될 것이다. 특히, 각 검출기는 1개보다 많은 형태의 방사선을 검출하도록 구성될 수도 있다. 캐리지는 하나 이상의 검출기를 포함할 수도 있고, 캐리지 상의 임의의 단일의 검출기는 전방 산란, 투과 또는 후방 산란 방사선 검출기로서 기능을 하도록 구성될 수도 있다.

특정 종류의 방사선을 감지하도록 검출기를 구성하는 것은, 검출기 출력, 검출 기간, 및/또는 감도 레벨을 변형함으로써 달성될 수도 있다. 예컨대, 각 검출기는 검출된 신호를 처리하도록 특별히 구성되는 프로세서로 검출된 정보를 출력할 수도 있다. 또한, 프로세서 구성은 어느 유형의 방사선이 임의의 주어진 시간 간격 동안에 검출되는지에 따라 다를 수 있다. 예컨대, 소스(102)가 방사선의 빔을 생성하고 있는 시간 간격 동안에, 검출기(104, 105 및 106)가 후방 산란 방사선을 검출하도록 구성되고 검출기(114 및 115)가 전방 산란 방사선을 검출하도록 구성되고 검출기(116)가 투과 방사선을 검출하도록 구성되도록, 검출기들이 구성될 수도 있다. 동일한 일례에서, 방사선의 빔을 생성하는 소스(112)에 의해 정해진 또 다른 시간 간격 동안에, 검출기(114, 115 및 116)가 후방 방사선을 검출하도록 구성되고 검출기(104 및 105)가 전방 산란 방사선을 검출하도록 구성되고 검출기(106)가 투과 방사선을 검출하도록 구성되도록, 검출기들이 구성될 수도 있다. 이는 검출기가 어떻게 작동하도록 구성될 수 있는지의 한가지 일례이고, 제공된 시스템 부품과 특정 용도에 대해서 구조가 수정될 수 있다. 따라서, 명확하게 설명될 수 없는 다양한 구조가 본 발명의 실시예들에 따라 제공될 수 있다.

캐리지(100)와 유사한 캐리지(110)는 캐리지에 결합되는 3개의 검출기를 포함한다. 캐리지(110)에 결합되는 3개의 검출기는 전방 산란 방사선을 검출하도록 구성 가능한 검출기(114), 투과 방사선을 검출하도록 구성 가능한 검출기(116), 및 전방 산란 방사선을 검출하도록 구성 가능한 검출기(115)를 포함한다. 캐리어(100) 상의 검출기들과 같은 이들 검출기는 전술된 일례에서 논의된 바와 같이 전방 산란, 투과 및/또는 후방 산란 방사선을 포함하는 각 유형의 방사선을 검출하도록 각각 구성될 수도 있다.

캐리지(100 및 110)는 스캔을 통하여 실질적으로 동일한 고도에서 각각 유지된다. 캐리지(100 및 110)는 도 2a에 또한 도시된 바와 같이, 각각 라인(108 및 118)으로 도시된 궤적을 따라 캐리어들을 이동시키는 수직 위치 설정기들을 분리시키도록 일반적으로 각각 결합된다. 위치 설정기는 캐리지가 각 캐리지의 변위를 통하여 서로에 대해 실질적으로 동등한 고도를 유지하기 위해 캐리지를 동일한 속도로 대체로 수직인 방향으로 이동시킨다. 도시된 스캔 시스템은 스캔 동안에 대략 수직으로 산란된 방사선을 검출하는 고정식 측방 산란 검출기(122)를 더 포함한다.

캐리지들이 서로 동기식으로 수직으로 변위되는 것과 동시에, 도 1에 도시된 소스가 물체(120)를 수평으로 스캔할 때, 제1 캐리지에 위치되는 제1 소스로부터 생성되는 방사선은 대향하는 제2 캐리지에 위치되는 검출기에 의해, 방사선이 물체와 상호작용한 후에 검출될 수도 있다. 부가적으로, 제2 캐리지에 위치되는 제2 소스로부터 생성되는 방사선은 대향하는 제1 캐리지에 위치되는 검출기에 의해, 방사선이 물체와 상호작용한 후에 검출될 수도 있다. 방사선 검출의 유형은 투과 검출 및/또는 산란 검출을 포함할 수도 있다. 후방 산란 검출기가 도 1에서 캐리지 상에 명백히 도시되지 않더라도, 캐리지는 후방 산란 방사선을 검출하도록 구성되는 검출기를 포함할 수도 있다. 검출기가 후방 산란 방사선을 검출하도록 구성되는 실시예에서, 검출기는 전술된 일례에 설명된 바와 같이, 검출기와 동일한 캐리지에 위치되는 소스로부터 생성되는 방사선을 검출할 수도 있다.

바람직한 실시예에서, 각 캐리지의 소스는 펜슬 빔 X-선을 생성하도록 구성될 수도 있다. 이는 관통 방사선의 좁은 빔을 생성하는 임의의 수단에 의해 또는 조준기의 사용을 통해 달성될 수도 있다. 소스는 바람직한 실시예에서 캐리지에 의해 대체로 수직인 진행 방향에 대해 횡단하는 방향으로 물체를 스캔하도록 또한 구성될 수도 있다. 스캔은 초퍼 휠, 전자기 조향 장치 또는 임의의 다른 스캔 시스템을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 장치를 사용하여 달성될 수도 있다.

또한, 도 1은 특히 도시된 검출기 및 소스의 구성에 있어서, 1개의 캐리지 상의 검출기의 대안의 캐리지 상의 소스에 대한 상대 위치들을 도시한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 각 소스는 투과 검출을 위해 구성 가능한 대향 검출기의 높이 또는 고도에 대응하는 위치에 위치된다. 구체적으로, 캐리지(110)의 검출기(116)는 캐리지(100) 상의 소스(102)와 실질적으로 동일한 고도에 있고, 캐리지(110) 상의 소스(112)는 캐리지(100) 상의 검출기(106)와 실질적으로 동일한 고도에 있다.

일 실시예에서, 각 캐리지 상의 전방 산란 방사선을 검출하도록 구성 가능한 검출기들 중 2개가 대응 소스로부터 수직으로 오프셋된 거리로 이격 배치되어서, 물체에 입사하는 관통 방사선의 빔으로부터 발생되는 산란된 방사선이 검출된다. 검출기(106)가 산란 방사선을 검출하도록 구성될 수 있을지라도, 검출기(104 및 105)는 캐리지들 사이에 배치된 물체와 상호작용하는 소스(112)의 빔으로부터 발생되는 전방 산란 방사선을 검출할 때 검출기(106)보다 더 적합할 수도 있다. 유사하게, 검출기(116)는 전방 산란 방사선을 검출하도록 구성될 수도 있지만, 검출기(114 및 115)는 소스(102)로부터의 검출기(114 및 115)의 수직 오프셋으로 인해, 물체와 상호작용하는 소스(102)에 의해 생성된 빔으로부터 발생되는 전방 산란 방사선을 검출할 때 검출기(116)보다 더 적합할 수도 있다.

캐리지의 통합된 이동을 달성하기 위해, 캐리지가 단일 본체로서 이동할 수 있게 하는 구조적인 커플링이 제공될 수도 있다.

사용 시에, 물체는 검사 시스템의 근처로 진입하고, 이후 캐리지는 물체가 단일 패스로 2개 이상의 측부로부터 스캔될 때 수직으로 변위된다. 새로운 물체가 스캔을 위해 입구로 진입하는 경우, 캐리지가 이전 스캔 시에 수행된 변위의 대향 방향으로 수직 변위될 때 캐리지는 그의 현재 위치로부터 물체를 스캔하기 시작할 수 있다. 예컨대, 1개의 물체는 고도가 감소하는 수직 방향으로 캐리지가 변위될 때 스캔되고, 스캔이 완료되고 후속 물체가 진입한 후에 후속 물체는 고도가 상승하는 수직 방향으로 캐리지가 변위될 때 스캔될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 각 캐리어는 가동 캐리어에 결합된 임의의 검출기 없이 소스를 포함할 수도 있다. 예컨대, 캐리어들(100 및 110)은 검출기(104, 105, 106, 114, 115 및 116) 중 어느 검출기도 없이 각각 제공될 수 있다. 이 일례에서, 캐리지가 변위되고 소스가 교호식으로 작동할 때 투과 및/또는 산란 방사선을 검출하는 고정식 검출기가 제공될 수도 있다. 이 일례에서의 고정식 검출기가 구성될 수 있다. 고정식 검출기는 예컨대 캐리어의 진행 길이를 대략적으로 연장시키는 어레이에 제공될 수도 있어서, 이에 의해 고정식 검출기는 도 1에 도시된 캐리어에 부착된 검출기와 유사한 방사선을 검출할 수 있다.

도 1은 소스를 갖는 각각의 캐리어를 일반적으로 도시하지만, 2개의 캐리어들 중 단 1개의 캐리어 상에 소스를 제공하는 것과, 소스와 동일한 캐리지 상에 산란 검출기를 제공하고 대향하여 배치된 캐리지 상에 대응하는 투과 또는 전방 산란 검출기를 제공하는 것은 본 발명의 범주 내에 있는 것이다. 다르게는, 도 1에 도시된 장치는 물체(120)가 이미징될 때 캐리지에 의해 생성되는 방사선을 단독으로 검출하는 대향하여 배치된 캐리지와, 관통 방사선을 생성하는 1개의 캐리지 상의 단 1개의 소스로 작동할 수 있다.

도 2a는 본 발명의 캐리지에 부착된 리드 스크류형 위치 설정기의 도면이다. 도 2a에 도시되고 일반적으로 도면부호 11로 지시된 이미징 장치는, 위치 설정기로서 기능을 하는 회전 리드 스크류 모터(201 및 202)가 동시에 작동할 때 캐리지(100 및 110)가 개별의 리드 스크류의 회전축을 따라 대체로 수직인 방향으로 이동하도록 캐리지(100 및 110)에 결합된 리드 스크류(200 및 210)를 도시한다. 이 도면은 필수 변위를 달성하기 위해 본 발명의 캐리지와 함께 실행될 수 있는 위치 설정기의 일 유형을 도시하지만, 그러나 본 발명의 실시예는 캐리지의 변위를 달성하는데 사용될 수 있는 다른 시스템들을 합체할 수도 있다. 이들 시스템은 전자기 추진(electro-magnetism propulsion), 유압 시스템 또는 풀리 시스템을 사용할 수 있는 전자 기계 시스템 및 랙 및 피니언 시스템을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 본 발명은 캐리지에 결합되는 단일 위치 설정기에 의해 캐리지를 변위시키는 것도 또한 고려한다. 위치 설정기는 1개보다 많은 캐리지에 결합되는 기계 플랫폼을 갖는 단일 위치 설정기를 포함할 수도 있다. 대안으로 또는 부가적으로, 위치 설정기는 수직 방향이 아닌 방향 또는 방향들로의 캐리지 또는 캐리지들의 이동을 허용하는 시스템을 포함할 수도 있다. 기술된 시스템들 중 임의의 시스템, 또는 사용된 임의의 다른 위치 설정기는 특정된 변위에 의해 또는 특정된 위치로 캐리지의 변위를 제공하도록 변위 엔코더(212)를 포함하는 제어기에 의해 명령을 받을 수도 있다. 제어기는 변위가 달성되는 속도, 또는 캐리지 이동에 관한 임의의 다른 관련 변수를 더 명령할 수도 있다.

일 실시예에서, 위치 설정기는 피검자(120)가 캐리어에 결합되는 위치 설정기에 대향하여 배치될 수 있는 변위 가능한 부재에 결합될 수도 있다. 예컨대 피검자(120)가 2개의 캐리지 사이에 위치되는 기계 플랫폼에 배치될 수 있는 변위 가능한 부재에 위치 설정기가 부착되는 실시예에서, 위치 설정기는 피검자 또는 피검자의 일부 영역이 캐리지에 의해 스캔되도록 수직 성분을 갖는 방향으로 부재의 높이를 변경할 수도 있다. 이들 실시예는 각 캐리지를 다른 캐리지에 대해 변하지 않는 고도로 유지하면서, 캐리지에 대한 피검자의 상대 배향의 변경을 제공하기 때문에, 이 실시예에서 수직 성분을 갖는 방향으로 동기식으로 캐리지를 이동시킴으로써 생성되는 동일한 이미지가 달성된다.

도 2b는 이미징 장치로 진입한 사람을 스캔하는데 사용되는 본 발명의 실시예의 프로파일 도면이다. 앞서 설명된 바와 같이, 요구되는 유형의 검출을 위해 구성 가능한 대향 검출기의 높이 또는 고도에 대응하는 위치에 각 소스가 있도록, 소스들은 서로 오프셋될 수도 있다. 예컨대, 투과 검출을 위해 구성 가능한 검출기는 대향하여 배치된 캐리지 상에 위치된 소스에 상응하는 1개의 캐리지 상의 수직 높이에 위치된다. 도 2b에서 일반적으로 도면부호 12로 지시된 이미징 장치는 대응 캐리지들인 캐리지(250 및 260)를 오프셋함으로써 소스들(252 및 262)의 오프셋이 달성될 수 있다는 것을 보여준다. 예컨대, 소스가 중심에 위치되고 캐리지 상의 중심 위치로부터 투과 방사선의 빔을 생성하도록 캐리지들이 유사하게 구성된다면, 각 캐리지는 일정 고도에서 각각의 위치 설정기에 결합될 수 있어서, 각 캐리지의 소스 각각이 다른 캐리지의 소스에 대해 수직으로 오프셋되도록 하나의 캐리지가 다른 캐리지로부터 수직으로 오프셋된다. 이러한 설정은 전술된 바와 같이 구성 가능한 검출기들의 사용을 여전히 유효하게 한다. 특히, 소스(252)가 활성화될 때의 시간 간격 동안에, 검출기들(253 및 254)은 후방 산란 방사선을 검출하도록 구성될 수도 있고, 검출기(264)는 투과 방사선을 검출하도록 구성될 수도 있고, 검출기(263)는 전방 산란 방사선을 검출하도록 구성될 수도 있다. 또한, 소스(262)가 활성화될 때의 시간 간격 동안에, 검출기들(263 및 264)는 후방 산란 방사선을 검출하도록 구성될 수도 있고, 검출기(253)는 투과 방사선을 검출하도록 구성될 수도 있고, 검출기(254)는 전방 산란 방사선을 검출하도록 구성될 수도 있다.

또한, 도 2b는 리드 스크류가 모터(255 및 265)에 의해 회전될 때 캐리지(250 및 260)를 대체로 수직인 방향으로 이동시키는, 리드 스크류(251 및 261)를 도시한다.

도 3은 소스가 피검자에 입사하는 방사선을 교호식으로 생성하도록 구성되는 초퍼 휠을 갖는 2개의 소스의 평면도이다. 이미징 장치는 도 3에서 도면부호 13으로 지시된다. 본 발명은 특정 시간 간격으로 피검자에 입사하는 방사선을 생성하도록 소스를 구성하는 것을 포함한다. 이는 특정 시간 간격 동안에 방사선을 전송하는 펄스 소스를 이용하여 또는 안정 상태 전송 소스를 이용하여 달성된다. 안정 상태 전송 소스가 사용되는 경우에, 소스에는 예컨대 정상 개수의 절반의 슬릿을 갖는 초퍼 휠이 제공될 수도 있다. 따라서, 장치에는, 위치 설정기 또는 위치 설정기들에 의해, 대체로 수직인 방향으로 동기식으로 배치되는 캐리지와 동시에, 피검자의 양측부에서 전체 폭 스캔을 달성하기 위해 특정된 시간 간격 동안에 피검자에 입사하는 방사선을 소스가 교호식으로 생성하도록 피검자의 소스 조사를 동기화하도록 구성되는 제어기가 제공될 것이다.

도 3에는 제1 캐리지 및 제2 캐리지(300 및 310)가 평면도로 도시된다. 캐리지 각각은 관통 방사선(302 및 312)을 생성하는 소스(301 및 311)를 도시한다. 관통 방사선은 사용된 소스에 의해 지시된 범위 내에서 생성될 수도 있고, 예시로써 제한되도록 의도되지 않는다. 소스의 범위는 방사선의 빔이 스캔되거나 스윕(sweep)되는 범위를 한정한다. 이 범위는 라인(315) 및 라인(305)으로 도시된다. 라인(315)은 소스(311)에 의해 생성된 빔이 스윕되는 범위 또는 창을 나타낸다. 라인(305)은 소스(301)에 의해 생성된 빔이 스윕되는 범위 또는 창을 나타낸다. 피검자는 스캔을 위해 마커(320)로 도시된 바와 같이 캐리지들 사이에 배치된다. 소스는 초퍼 휠(304 및 314)에 의해 스윕되는 방사선의 빔을 생성한다. 초퍼 휠은 개구(303 및 313)를 포함하고, 개구(303 및 313)는 휠이 대체로 회전 운동으로 이동할 때 각각의 소스에 의해 생성된 관통 방사선이 개구를 통해 방출되는 것을 허용한다. 초퍼 휠의 회전은 완전한 360도 회전 또는 360도 미만의 회전을 포함할 수도 있다. 또한, 초퍼 휠의 회전은 진동 회전, 또는 방사선이 스캔되는 것을 허용하는 임의의 다른 운동을 포함할 수도 있다. 휠은 개구(303 및 313) 중 어느 개구도 각각의 소스로부터의 방사선 방출 방향의 전방에 있지 않은 시간 간격 동안에 소스로부터 방출된 방사선을 효율적으로 차폐하도록 설계된다. 따라서, 휠은 사용된 소스에 의해 생성된 방사선을 효율적으로 차폐하는 납(lead) 또는 임의의 다른 적절한 재료로 구성될 수도 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 빔(316)은 소스(301)에 의해 생성된 방사선(302)을 차폐하는 초퍼 휠(304)과 동시에 범위(315)에 걸쳐 스윕하기 시작한다. 빔은 피검자를 완전하게 스캔하기 위해, 캐리지가 페이지의 평면 안팎으로 수직 방향으로 이동함에 따른 교호적인 스윕을 지속할 것이다. 다양한 인터리브식 조사 기법(interleaved irradiation scheme)을 허용하는 대안적인 구조가 제공될 수 있다.

도 4는 작동 과정 중에 적어도 하나의 위치 설정기 및 캐리지를 내장하기 위한 수납부 내에 제공된 검사 시스템의 도면이다. 수납부(450)는 스캔을 위해 피검자가 진입할 수 있는 입구(451)를 포함할 수도 있다. 수납부는 이동식 형태로 제공될 수 있다. 도시된 수납부에는 특정 스캔 용도에 요구되는 소정의 검출기 소스 조합체를 내장할 수 있는 캐리지(400 및 410)가 제공된다. 이러한 캐리지는 대체로 직각인 방향으로 변위된다. 수납부(450)는 또한 시스템(451)과 같은 고정식 산란 검출 시스템을 포함할 수도 있다. 수납부는 용기의 상부, 바닥, 또는 임의의 다른 측면 상에 위치되는 고정식 검출기를 포함할 수도 있다. 이들 검출기 각각으로부터 획득된 정보는 개별적으로 관찰되거나 처리될 수 있거나, 또는 정보는 스캔된 피검자 상에 위치된 관심 있는 숨겨진 물체에 대한 보다 면밀한 획득을 위해 (캐리지 상에 위치된 검출기를 포함하는) 다른 검출기 또는 검출기들로부터의 정보와 함께 처리 및 결합될 수 있다. 또한, 수납부는 현장의 검사 제어기 및 분석 시스템을 포함할 수 있거나 또는 원격 분석 시스템과 함께 사용하도록 구성될 수도 있다. 수납부가 환경 제어를 위해 제공됨으로써, 내부 온도, 습도, 공기 압력, 미생물 또는 오염 물질 또는 다른 환경적인 요소들이 통제될 수 있다. 수납부는 주변의 외부 환경으로부터 수납부의 내부를 밀봉할 수 있다.

본원에 전체가 참조로 포함된 미국 특허 출원 공보 제2007/0258562호에 기재된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예는 개별적으로 활성화될 수 있는 다중 X-선 소스를 사용하는 관통 방사선에 의해 물체를 관찰하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것일 수 있다.

X-선 소스는 전계 방출(field-emission) 캐소드에 기초될 수 있어서, 열전자 소스에 비해 공간적이고 시간적인 해상도의 이점을 제공한다. 전자의 전계 방출은 고전기장에 의해 생성되기 때문에 열이 필요하지 않으므로 이러한 전자 이미터(emitter)는 통상적으로 콜드 캐소드(cold cathode)로 칭해진다. 이러한 장치에 의해 방출된 전자 빔은 작은 발산을 가져서 포커싱을 용이하게 할 수 있다. 또한, 소스의 사실상 순간적인 응답은 제어 회로의 시간 분해능에 필적할 수 있는 타임 게이팅 역량(time gating capability)을 제공하고, 현 기술을 사용하여 10억분의 1초만큼 빠를 수 있다.

Medical Imaging 2006(Proceedings of SPIE, 제6142권, 2006년 3월 2일자)에 기재된 장(Zhang) 등의 "A Multi-beam X-ray Imaging System Based on Carbon Nanotube Field Emitters"에는 노스 케롤라이나의 리서치 트라이앵글 파크에 소재하는 신텍, 인크.(Xintek, Inc.)에 의한 5개의 X-선 소스의 선형 어레이의 제조에 대해 기재되어 있으며, 각 X-선 소스는 탄소 나노튜브(CNT) 전극의 사용에 기초하여 200 내지 300㎛ 사이의 초점을 가진다. 0.1 내지 1㎃ 범위의 전류는 40 내지 60 kVp의 가속 전압으로 알려져 있다. 콜드 캐소드의 수명은 2000시간을 초과하는 것으로 평가되었다. 가속 전압이 200 kV인 경우, 빔 전류는 13㎃로 측정되었다. 전술한 장 등의 문헌은 본 명세서에서 참고 문헌으로 포함된다. 10㎒의 펄스 반복율과 미터당 1000 픽셀을 갖는 장치는 현재 수준 내에서의 기술과 더불어 계획될 수 있다.

또한, X-선 소스 분야에서의 CNT 콜드 캐소드의 사용은 2004년도판 75 Rev . Sci. Instruments의 3264면에 기재된 쳉(Cheng) 등의 "Dynamic radiography using a carbon-nanotube-based field-emission X-ray source"에 기재되어 있고, 스캔 분야에서의 CNT 콜드 캐소드 소스 어레이의 사용은 2005년도판 "86 Appl. Phys. Lett."의 184104면에 기재된 장(Zhang) 등의 "Stationary scanning x-ray source based on carbon nanotube field emitters"에 기재되어 있고, 이들의 내용은 본원에 참조로 포함된다.

또한, 단층 촬영에서의 CNT 콜드 캐소드 소스 어레이의 사용은 본원에 참조로 포함된 2005년도판 "76 Rev . Sci . Instruments"의 94301면에 기재된 장(Zhang) 등의 "A nanotube-based field emission x-ray source for microcomputed tomography"에 기재되어 있다.

개별 콜드 캐소드 소스는 연속 방식으로 (10억분의 1초 단위로) 저지연율(low latency)로 소스의 전자적 회전을 유리하게 제공할 수 있고, 이에 따라 X-선 이미징 분야에서 종종 실시되는 펜슬 빔을 형성하거나, 또는 다르게는 소정 시간에 소스의 패턴을 선택하여 코딩된 빔을 형성한다. CNT의 발전은 전류 안정성 및 캐소드의 수명과 관련한 중요한 기술적 문제의 극복할 수 있게 하였다.

도 5에 일반적으로 도면부호 1010으로 지시된 콜드 캐소드 X-선 소스의 일반적인 작동은 본 기술분야에 주지되어 있고 도 5를 참조하여 설명된다. 콜드 캐소드 장치는 유리하게는 고도의 제어를 가능하게 한다. 제어 회로(1013)에 의해 제어되는, 캐소드(1014)와 게이트(1012) 사이의 전압(V_gc)은 전자(1015)의 흐름을 제어하고, X-선 타겟으로서도 기능하는 애노드(1016; anode)와 캐소드(1014) 사이의 전압(V_ca)은 타겟(1016)에 충돌하는 전자 에너지를 제어하며, 포커싱 전극(1018)에 인가된 전압은 전자 빔 스팟 사이즈(electron beam spot size)를 결정한다.

도 5는 X-선이 반사 타겟(1019)에 의해 발생되는 조립체를 도시하고 있지만, 본 발명의 범주 내에서 투과 타겟이 채용될 수도 있다.

본 발명에 따라 X-선 이미징을 위한 개별 X-선 소스의 사용은, X-선 소스 어레이의 차원과(1차원, 2차원, 또는 3차원), 스캔 모드[레스터(raster) 또는 패턴]와, 상이하거나 변하는 에너지의 동적 사용과, 타임 게이팅의 사용에 따라 변한다.

본 발명의 실시예가 도 6을 참조하여 설명된다. X-선 소스(1022)의 1차원 어레이(1020)는 후방 산란 검출기(1023)와 함께 어레이의 종방향(통상적으로 수직방향) 축(1021)의 하나 이상의 측면에 배치된다. 전체 장치(1024)는 라인 바이 라인(line-by-line) 원리에 따라 이미지를 생성하도록 횡방향(1025)으로, 통상적으로는 수평 방향으로 병진 운동할 수 있다. 다르게는, 어레이(1020)는 X-선 빔(1026)이 횡방향(즉, 통상적으로는 수평 방향)으로 스윕하도록 종방향(통상적으로 수직 방향) 축(1021)을 중심으로 회전될 수 있고, 이에 의해 전체 장치의 이동없이 라인 바이 라인 이미지를 생성한다. 이미지 라인은 하나의 소스(1022)를 연속적으로 동시에 회전시켜 소스를 수직방향으로 래스터 스캔(raster scanning)함으로써 생성된다.

도 7을 참조하면, 2차원 소스 어레이(1030)는 기계적으로 이동하는 부품을 구비하지 않고, 단시간 내에 [소스(1032)의 총 개수와 소스의 발산에 의해 결정되는] 미리 정해진 입체각의 적용 범위를 허용할 수 있다. 이는 CRT 또는 패턴 빔[하다마드(Hadamard) 또는 기타 코딩 기구]과 유사한 래스터 스캔 기구를 이용할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 일반적으로 도면부호 1040으로 지시된 제어된 속도를 갖는 시스템이 도 8을 참조하여 설명된다. 하나 이상의 후방 산란 검출기(1042)는 고정되지만, 소스 어레이(1044)는 검출기(1042)에 인접하여 또는 검출기들 사이에서 방향(1045)을 따라 전후로 일정한 속도로 병진 운동한다. 또한, 이런 시스템은 이하 설명되는 비월 모드(interlaced mode)에 사용된다.

또한, 다용도성(versatility)은 도 9에 도시된 실시예, 즉 2개 이상의 1차원 X-선 소스 어레이(1051, 1052)가 실린더(1054)에 장착되는 관련 실시예를 이용하여 달성될 수 있다. 어레이가 고속으로 전자적으로 턴온 및 턴오프될 수 있기 때문에, (도시되지 않은) 타겟을 조명하는 X-선 빔(1055)을 발생시키는 어레이만이 온 상태가 되고 다른 어레이는 오프 상태가 되며, 이에 따라 하나의 어레이를 다른 어레이로부터 차단할 필요가 없게 된다. 이런 모델의 다용도성은 설명되는 바와 같은 비월 모드를 포함하고 이미지를 연속적으로 축적하기 위해 그의 고유 성질에 존재한다. 대안적으로 두 개의 실린더는 피검자의 두 측면 상에 입사하는 방사선을 생성하도록 제공될 수 있다. 각 어레이의 소스는 소스의 독립적인 활성을 위해 제어기와 함께 제공될 수도 있다.

비월은 기술적 한계로 인해 또는 설계로 두 소스들 사이의 최소 간격이 1㎝ 인 경우에 유용할 수 있지만 특정 용도를 위해 요구되는 해상도는 4㎜ 이격된 소스를 필요로 한다. 실린더에서, 3개의 1차원 어레이는 서로에 대해 120도 각도를 이루어 배치되고 3.33㎜만큼 수직 방향으로 이동된다. 각각의 어레이는 1㎝씩 이격된 라인들을 스캔하지만, 수직 방향으로의 이동으로 인해 실린더의 완전한 회전에 대한 최종 이미지는 3.33㎜의 해상도를 가질 것이다. 이 작동 모드를 "비월 모드"라고 칭한다. 도 8에 도시된 시스템에서, 비월 이미징은 각각의 수평 패스에 대한 어레이의 수직 병진 운동을 통해 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 선형 또는 2차원으로 구성된 탄소 나노튜브 X-선 소스는 전술한 바와 같이 순차적으로 트리거(trigger)된다. 현재 사용되고 있거나 앞으로 개발될 다른 개별 X-선 소스는 실질적으로 유사한 방식으로 채용될 수도 있으며, 이들은 본 명세서와 첨부한 특허청구범위에 기재된 바와 같이 본 발명의 범주 내에 있다.

이런 용도로서 이런 유형의 X-선 소스 어레이의 사용은 특히 다음과 같은 이유로 유리하다.

- X-선 소스는 특히 X-선 방출 라인을 따른 치수로서 초소형일 수 있다.

- X-선 빔의 선형 어레이의 사용은 유리하게는 단일 지점 소스와 관련된 이미지 뒤틀림을 감소시킬 수 있다.

- X-선을 발생시키기 위한 시도는 통상의 단일 지점 X-선 소스에 기반을 둔 시스템보다 월등히 우수한 이미지 획득, 형상 및 동선의 유연성을 제공한다.

- X-선 소스의 선형 어레이의 순차적 트리거를 이용함으로써, 후방 산란 이미지는 소스들 사이의 혼선(cross-talk) 없이 획득 가능하다.

- 스캔되는 사람을 2개 이상의 뷰(view)에서 동시에 포획하는 구조에 사용되는 경우, 본 발명은 유리하게는 검사된 피검자의 처리량을 향상시킨다.

본 발명의 다른 실시예는 도 10a를 참조하여 설명된다. 선형 어레이(1111) 또는 2차원 어레이로 구성된 탄소 나노튜브 X-선 소스(1110) 세트는 스캔되는 사람(1112)의 (도시된 바와 같이) 상측 또는 측면에 배치된다. 사람이 대표적인 검사 물체로 도시되어 있지만, 본 명세서에 개시된 장치 및 방법은 생물이든 무생물이든 임의의 물체에 유용하게 적용될 수 있다.

후방 산란 또는 측방 산란 검출기일 수 있는 산란 검출기(1114)는, 예컨대 산란된 X-선을 포획하도록 위치 설정될 수 있다. 스캔되는 사람은 X-선 빔(1116)을 통과하여 걷거나, 또는 컨베이어(1118) 또는 피플 무버(people mover)와 같은 수단에 의해 이동된다. 손잡이(1119)가 제공될 수도 있다. 개별의 소스(1110)는 공지된 알고리즘에 따라 공간 분해능을 제공하기 위해 순차적으로 활성화될 수 있다. 도 10b는 일반적으로 도면부호 1100으로 지시된 검사 스테이션을 가로지르는 피검자(1112)의 연속적인 위치를 도시한다. 검사 스테이션(1100)은 전방 소스(1160)와 후방 소스(1162)를 가지며, 각각의 소스는 도 10a에 도시된 소스(1111)와 같은 선형 어레이를 내장할 수 있고, 각각의 소스는 페이지를 가로지르는 축을 따라 배열된 다수의 개별 X-선 소스를 포함한다. 피검자(1112)는, 검사 스테이션을 가로질러 이동하는 동안 각각의 소스(1160 및 1162)에 의해 피검자의 상이한 부분들이 스캔되는 방식으로, 걸어서 이동하거나 컨베이어(1118)에 의해 이동된다.

본 발명의 다른 실시예가 도 11a 및 도 11b에 도시되어 있고, 이는 현재 사용중인 금속 검출기에 접근하는 구조를 도시한다. 도 11b의 평면도에 도시된 바와 같이, 그리고 도 6a의 정면도에 보다 명확하게 도시된 바와 같이, X-선 소스 어레이(1210)는 X-선(1212)을 방출한다. 어레이(1210)는 수직으로 배치된 어레이로 제공될 수 있다. 각 어레이의 각 소스는 본 발명의 실시예에 따른 어레이의 다른 소스들과 관계없이 활성화될 수도 있다. X-선(1212)은 일반적으로 도면부호 1200으로 지시된 검사 스테이션을 피검자(1112)가 지나갈 때 피검자(1112)와 충돌한다. 피검자(1112)에 의해 또는 피검자인 사람이 휴대하거나 착용한 물체에 의해 산란된 방사선은 산란 검출기(1220)에 의해 검출된다. 산란 검출기(1220)는 산란 검출기가 검출한 관통 방사선에 기초하여 산란 신호를 발생시키고, 산란 신호는 공지된 알고리즘에 따라 위협적인 재료와 물체를 검출 및 인지하도록, 또는 검사된 물체의 적절하게 처리된 이미지를 디스플레이 모니터(1240)에 표시하도록, 프로세서(1230)에 의해 처리한다. 어느 경우에나, 이미지는 생성되고, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 "이미지"는 검사된 물체의 공간적 특정 요소에 상응하는 정렬된 어레이의 값들을 의미한다. 이런 기하학적 배열이 이미지 데이터의 뒤틀림(distortion) 및 섀도잉(shadowing)을 최소화하기 때문에, 형상 인식에 의존하는 자동화된 검출 기술은 감소된 이미지 뒤틀림과 섀도잉으로 인해 상당한 장점을 갖는다. 이런 장점들은 종래의 투과 및 후방 산란 수화물 시스템에 적용될 수도 있다.

대안적으로, (도 14에 도시된) 스캐너(2104)와 같은 전자기 스캐너가 채용되는데, 이는 2002년 7월 23일에 출원되고 발명의 명칭이 "투과 방사선의 연속적인 빔을 생성하기 위한 방법 및 장치(Method and Apparatus for Generating Sequential Beams of Penetrating Radiation)"이고 본원에 참조로 포함된 미국 특허 제6,421,420호에 기재되어 있다. 소스(2412)는 타겟(2160)의 표면으로 가속되는 대전된 입자(2140)의 빔을 공급한다. 전자기 빔 유도자(2418)는 자기 요크(yoke) 또는 정전기 요크와 같은 임의의 전자기 빔 유도 장치일 수 있다. 관통 전자기 방사선은 타겟(2160)에 의해 방출되고 타겟으로부터 특정된 거리에 배치된 조준기(2422)를 통과하여, 방사선의 연속적인 평행 빔을 생성한다.

회전식 후프(hoop) 및 초퍼 휠과 같은 기계적 수단에 의해 플라잉-스팟 시스템(flying spot system)이 실현되는 경우에, 전술된 이러한 특징은 위상 오프셋에 의해 편향되는 기계적 초퍼 요소의 운동의 동기화에 의해 충족될 수 있다. 이렇게 작동할 수 있는 시스템은 전문이 본원에 참조로 포함된 미국 특허 제7,400,701호에 기재되어 있다. 따라서, 예를 들어, 조준기가 새로운 X-선 빔(2023)의 경로를 형성하도록 회전되는 경우에, 당해 분야에 공지된 폐쇄 루프 운동 제어기 시스템이 조준기의 회전을 구동하도록 채용될 수 있다. 듀티 사이클(duty cycle)은 팬 개구[빔의 전체 스윕 각도, 즉 단일 소스의 말단 빔들(2023 및 2024) 사이의 각]를 듀티 사이클의 2π 배로 설정함으로써 제어될 수 있다. 방출된 방사선이 전자적으로 제어되는 시스템에 있어서, 임의의 원하는 순차적 조사 또는 스윕의 범위가 제한 없이 전자 제어 또는 소프트웨어 제어에 의해 전체적으로 설정될 수 있다.

혼선을 감소 또는 제거하는 일시적인 순차적 효력에 의해, 소스는 가능한 것보다 더 가까이 위치될 수 있다. 특히, 소스(2013, 2015 및 2017)는 단일 평면으로 배치될 수 있어서, 물체가 이미저(imager)로 통과하는 속도에 상관없이 X-선의 실질적으로 동시적인 온/오프 제어를 유리하게 허용한다.

개시된 시스템은 바람직하게, 각각이 빔(2023 내지 2028)을 방출하는 연속적인 소스(2013, 2015, 및 2017) 각각으로부터 이미지가 획득될 수 있게 하기 위해 제공될 수 있다. 도 12는, 각각이 동일 평면상에 있는 궤적을 스윕하는 빔(2023, 2025 등)과 함께 예시적인 3개의 뷰 시스템(2010)을 도시한다.

각각의 이미저로부터의 빔이 연속으로 스윕되어서, 단 하나의 이미저가 동시에 방사선을 방출한다. 따라서, 소스[또는 '이미저'](2013)는 그의 빔을 먼저 스윕한다. 광선(2044)으로 표시된 물체로부터 산란되는 방사선은, 선택적인 기계적 컨베이어(2029)에 의해 시스템을 통해 운반될 수 있는 물체의 이미지를 획득하기 위해 모든 검출기(2031 내지 2036)에 의해 수용되고 프로세서(2040)로 전달된다. 각각의 검출기로부터의 신호는 획득 시스템에 의해 개별 채널로서 획득된다. 이러한 공정은 3개의 이미저 각각에 대해 반복됨으로써 물체가 이동함에 따라 물체의 "슬라이스(slice)"를 생성한다.

도 13을 참조하면, 도 13의 장치의 측면도는 대응하는 도면 부호로 표시된 요소와 함께 도시된다. 측방향(2016)으로 이동하면서 물체(2018)가 스캔될 때 검출기(2031)의 세그먼트(2052 및 2054)를 통해 소스(2013)의 빔이 통과하는 슬롯(2050)이 도시된다.

검출기로부터의 신호는 물체의 이미지를 재구성하도록 선택적으로 사용될 수 있다. 검출기(2033 및 2034)에 의해 소스(2013)로부터 검출되는 산란된 광자(2044)가 소스(2017)로부터의 산란된 광자만큼 유용하기 때문에, 이러한 동일한 검출기는 모든 소스들과 공유될 수 있고, 결국 검출기 하드웨어의 충분한 사용으로 산란 수집이 개선된다.

또한 본 발명의 실시예에서는 혼선을 제거함으로써, 그리고 각각의 뷰에 대해 개개의 이미저의 근접 위치 설정을 허용함으로써 보다 작은 작동 동선으로 실시될 수 있는 다중 뷰 플라잉-스팟 X-선 산란 이미징(multi-view Flying-Spot X-ray Scatter imaging)을 바람직하게 허용할 수 있다. 이들 이미저["이미저"는 소스, 적어도 하나의 검출기 및 관련된 전자 기기 및 신호 프로세싱]의 근접 위치 설정은 또한 이미저들 사이의 또는 이미저들 간의 산란 검출기의 공유를 허용할 수 있어서, 검출기 하드웨어의 효율적인 사용과 함께 개선된 이미지 품질을 위해 보다 많은 산란 수집을 허용하게 된다.

물체의 선택적인 영역의 스캔이 요구되는 어플리케이션에서, 이미저의 동일 평면상의 위치 설정은 물체가 이미저로 통과되는 속도에 상관없이 X-선의 동시적인 온/오프 제어를 허용한다. 이는 다중 뷰 검사 시스템의 각각의 이미저로부터의 X-선 방출의 제어 설계를 매우 단순화시켜서, 방출이 동일 평면상에 있지 않은 시스템에서 통상적으로 실시됨에 따라, 개별의 연속 X-선 방출이 수행될 필요가 없게 된다.

지금까지 설명된 본 발명의 실시예들은 단지 예시이며, 무수한 변형예 및 변경예가 가능함은 본 기술분야의 당업자에게 명백할 것이다. 이런 모든 변형예 및 변경예는 첨부된 특허청구범위에 한정된 바와 같이 본 발명의 범주 내에 있도록 의도된다.

Claims

피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치이며,
피검자에 입사하는 관통 X-선 방사선의 펜슬 빔을 생성하도록 구성되는 조준기를 포함하는 소스를 각각 포함하는 제1 캐리지 및 제2 캐리지와,
수직 성분을 갖는 방향으로 피검자에 대해 펜슬 빔을 이동시키는 방식으로 피검자에 대해 각 캐리지를 변위시키도록 구성되는 적어도 하나의 액추에이터와,
피검자에 의한 방사선의 후방 산란 후에 소스들 중 적어도 하나의 소스에 의해 생성되는 방사선을 수용하기 위한 적어도 하나의 검출기를 포함하는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제1항에 있어서,
적어도 하나의 액추에이터는 수직 성분을 갖는 방향으로 피검자에 대해 각 캐리지를 동기식으로 변위시키도록 구성되는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제1항에 있어서,
제1 검출기는 제1 캐리지에 결합되는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제3항에 있어서,
제2 검출기는 제2 캐리지에 결합되는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제1항에 있어서,
제1 캐리지는 제1 스캐너를 포함하고,
제2 캐리지는 제2 스캐너를 포함하고,
각 스캐너는 소스들 중 대응하는 소스와 관련되고, 이러한 소스의 캐리지의 이동 방향에 대해 횡방향으로 대응 소스에 의해 생성된 관통 방사선의 펜슬 빔을 이동시키도록 구성되는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제1항에 있어서,
스캐너는 인터리브식 빔을 제공하도록 구성되는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제1항에 있어서,
제1 캐리지에 포함된 소스 및 제2 캐리지에 포함된 소스는 실질적으로 반대로 지향된 관통 방사선의 빔들을 생성하는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제1항에 있어서,
각 소스는 간헐적으로 조사하는 소스인
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제1항에 있어서,
적어도 하나의 검출기로부터 신호를 수용하고 적어도 신호에 기초하여 이미지를 생성하기 위한 프로세서를 더 포함하는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
피검자를 검사하기 위한 방법이며,
피검자에 입사하는 관통 방사선의 빔을 생성하도록 구성된 제1 소스가 결합되는 제1 캐리지를 이동시키는 단계로서, 제1 캐리지는 수직 성분을 갖는 방향으로 관통 방사선의 제1 펜슬 빔을 스캔하는 방식으로 이동되는, 제1 캐리지 이동 단계와,
피검자에 입사하는 관통 방사선의 빔을 생성하도록 구성된 제2 소스가 결합되는 제2 캐리지를 이동시키는 단계로서, 제2 캐리지는 수직 성분을 갖는 방향으로 관통 방사선의 제2 펜슬 빔을 스캔하는 방식으로 이동되는, 제2 캐리지 이동 단계와,
피검자에 의해 후방 산란되는 방사선을 적어도 하나의 검출기를 이용하여 검출하는 단계와,
적어도 하나의 검출기에 의해 수용되는 방사선에 기초하여 검출기 출력 신호를 생성하는 단계와,
검출기 출력 신호에 기초하여 피검자를 특징짓는 단계를 포함하는
피검자를 검사하기 위한 방법.
제10항에 있어서,
제2 캐리지를 이동시키는 단계는 제1 캐리지를 이동시키는 단계와 동시에 발생되는
피검자를 검사하기 위한 방법.
제10항에 있어서,
적어도 하나의 검출기 중 적어도 제1 검출기가 제1 캐리지에 결합되는
피검자를 검사하기 위한 방법.
제12항에 있어서,
적어도 하나의 검출기 중 적어도 제2 검출기가 제2 캐리지에 결합되는
피검자를 검사하기 위한 방법.
제10항에 있어서,
각각이 수직 성분을 갖는 개별 방향들로 제1 캐리지 및 제2 캐리지를 이동시키는 단계를 더 포함하는
피검자를 검사하기 위한 방법.
제10항에 있어서,
적어도 하나의 검출기에 의해 검출되는 방사선에 기초하여 이미지를 생성하는 단계를 더 포함하는
피검자를 검사하기 위한 방법.
제10항에 있어서,
캐리지의 이동 방향에 대해 횡방향으로 제2 캐리지에 결합된 소스에 의해 생성된 관통 방사선의 빔을 스캔하는 단계와,
적어도 하나의 검출기에 의해 수용되는 방사선에 기초하여 검출기 출력 신호를 생성하는 단계와,
제1 빔 및 제2 빔으로부터 검출되는 방사선에 기초하여 이미지를 생성하는 단계를 더 포함하는
피검자를 검사하기 위한 방법.
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치이며,
피검자에 입사하는 관통 방사선의 빔을 생성하도록 구성되는 소스를 각각 포함하는 제1 캐리지 및 제2 캐리지와,
수직 성분을 갖는 방향으로 피검자에 대해 각 캐리지를 동기식으로 변위시키도록 구성되는 적어도 하나의 수직 위치 설정기와,
방사선이 피검자와 상호작용한 후에, 소스들 중 적어도 하나에 의해 생성되는 방사선을 수용하기 위한 적어도 하나의 검출기를 포함하는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제17항에 있어서,
적어도 하나의 검출기는 제1 캐리지 상에 배치되는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제17항에 있어서,
피검자는 사람인
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제17항에 있어서,
관통 방사선은 X-선 방사선인
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제17항에 있어서,
소스는 방사선의 펜슬 빔을 생성하도록 구성되는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제21항에 있어서,
각 캐리지는 캐리지의 이동 방향에 대해 횡방향으로 소스에 의해 생성된 관통 방사선의 펜슬 빔을 이동시키도록 구성되는 스캐너를 포함하는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제22항에 있어서,
스캐너는 초퍼 휠인
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제23항에 있어서,
초퍼 휠은 인터리브식 빔을 제공하도록 구성되는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제17항에 있어서,
각 캐리지는 복수의 검출기를 더 포함하는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제25항에 있어서,
각 캐리지는 산란기 및 투과 검출기 중 적어도 하나를 포함하는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제26항에 있어서,
제1 캐리지 상의 소스 및 제2 캐리지 상의 소스는 실질적으로 반대로 지향된 관통 방사선의 빔들을 생성하는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제27항에 있어서,
제1 캐리지의 투과 검출기는 제2 캐리지의 소스와 실질적으로 동등한 고도에 배치되는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제27항에 있어서,
제1 캐리지 및 제2 캐리지는 구조적으로 결합되는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제17항에 있어서,
각 소스는 일시적인 인터리브식 조사 패턴을 제공하기 위한 간헐적 조사 소스인
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제17항에 있어서,
제1 캐리지 및 제2 캐리지는 구조적으로 결합되는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제17항에 있어서,
적어도 하나의 수직 위치 설정기는 변위 엔코더를 포함하는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제17항에 있어서,
적어도 하나의 수직 위치 설정기는 리드 스크류에 결합된 회전 모터, 랙 및 피니언 시스템, 전자기계적 추진 시스템, 유압 피스톤 또는 풀리 시스템 중 적어도 하나를 포함하는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제17항에 있어서,
적어도 하나의 검출기로부터 신호를 수용하고 적어도 신호에 기초하여 이미지를 생성하기 위한 프로세서를 더 포함하는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제34항에 있어서,
프로세서는 복수의 검출기로부터의 신호에 기초하여 생성되는 이미지를 조합하고, 복수의 검출기는 방사선이 피검자와 상호작용한 후에 소스들 중 적어도 하나에 의해 생성되는 방사선을 수용하기 위한 적어도 하나의 검출기를 포함하는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제17항에 있어서,
작동 과정 중에 적어도 하나의 위치 설정기 및 캐리지들을 내장하는 수납부를 더 포함하는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제36항에 있어서,
수납부에 결합되는 적어도 하나의 고정식 검출기를 더 포함하는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제36항에 있어서,
수납부는 환경 제어식 수납부인
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제36항에 있어서,
수납부는 외부 환경으로부터 밀봉 가능한
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제17항에 있어서,
각 소스는 피검자를 간헐적으로 조사하도록 구성되는 펄스 소스인
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치이며,
피검자에 입사하는 관통 방사선의 빔을 생성하도록 구성되는 소스와, 피검자에 의해 산란되는 관통 방사선을 검출하기 위한 제1 검출기가 결합되는 제1 캐리지와,
제1 캐리지의 소스에 의해 생성되고 피검자를 통해 투과되는 관통 방사선을 검출하기 위한 제2 검출기를 갖는 제2 캐리지와,
수직 성분을 갖는 방향으로 상기 피검자에 대해 각 캐리지의 위치를 동시에 변경하도록 구성되는 적어도 하나의 수직 위치 설정기를 포함하는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제41항에 있어서,
적어도 하나의 수직 위치 설정기는 피검자에 대해 소스의 상대 위치를 변경시키도록 제1 캐리지 상에서 작동하는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치이며,
관통 방사선의 빔을 생성하도록 구성되는 개별 소스들의 2개의 수직으로 배치된 어레이와,
방사선이 피검자와 상호작용한 후에 소스들 중 적어도 하나에 의해 생성되는 방사선을 수용하기 위한 적어도 하나의 검출기와,
어레이들 중 적어도 하나의 어레이 내의 적어도 하나의 소스를 동일한 어레이 내의 다른 소스와 관계없이 활성화시키기 위한 제어기를 포함하는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제43항에 있어서,
적어도 하나의 검출기는 검출기들의 2개의 수직 어레이와, 특정된 시간 간격 동안에 각 검출기에 의해 수용되는 검출 데이터를 처리하기 위한 프로세서를 포함하는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
제43항에 있어서,
소스들 중 적어도 하나에 의해 생성되는 관통 방사선의 적어도 하나의 빔을 이동시키도록 구성되는 스캐너를 더 포함하는
피검자와 관련된 재료 특성을 확인하기 위한 장치.
피검자를 검사하기 위한 방법이며,
피검자에 입사하는 관통 방사선의 제1 빔을 생성하도록 구성된 제1 소스가 결합되는 제1 캐리지를 이동시키는 단계와,
관통 방사선의 제2 빔을 생성하도록 구성된 제2 소스가 결합되는 제2 캐리지를 제1 캐리지와 동기식으로 이동시키는 단계와,
방사선이 피검자와 상호작용한 후에 소스들 중 적어도 하나에 의해 생성되는 방사선을 적어도 하나의 검출기를 이용하여 검출하는 단계와,
적어도 하나의 검출기에 의해 수용되는 방사선에 기초하여 검출기 출력 신호를 생성하는 단계와,
검출기 출력 신호에 기초하여 피검자를 특징짓는 단계와,
캐리지들의 이동 방향에 대해 횡방향으로 제2 캐리지에 결합되는 제2 소스에 의해 생성되는 관통 방사선의 제2 빔을 스캔하는 단계와,
적어도 하나의 검출기에 의해 수용되는 방사선에 기초하여 검출기 출력 신호를 생성하는 단계와,
제1 및 제2 빔에 의해 검출되는 방사선에 기초하여 이미지를 생성하는 단계를 포함하는
피검자를 검사하기 위한 방법.
제46항에 있어서,
피검자는 사람인
피검자를 검사하기 위한 방법.
피검자를 검사하기 위한 방법이며,
관통 방사선의 빔을 생성하는 단계로서, 관통 방사선의 빔은 피검자를 향한 제1 방향으로 방사선을 유도하도록 위치 설정된 적어도 하나의 제1 소스와, 피검자를 향한 제2 방향으로 관통 방사선을 유도하도록 위치 설정된 적어도 하나의 제2 소스에 의해 생성되는, 관통 방사선의 빔을 생성하는 단계와,
피검자를 가로지르는 각 빔의 수직 고도의 단일 통과 동안에 제1 소스 및 제2 소스 양자 모두를 수평으로 스캔하는 단계와,
방사선이 피검자와 상호작용한 후에 소스들 중 적어도 하나에 의해 생성되는 방사선을 적어도 하나의 검출기를 이용하여 검출하는 단계를 포함하는
피검자를 검사하기 위한 방법.
제48항에 있어서,
적어도 하나의 제1 소스는 별개의 수직 높이들에 배치된 복수의 제1 소스를 포함하고, 적어도 하나의 제2 소스는 별개의 수직 높이들에 있는 복수의 제2 소스를 포함하는
피검자를 검사하기 위한 방법.