RU2166749C1 - Рентгенографическое устройство - Google Patents

Abstract

Использование - техническая физика. Предложено рентгенографическое устройство, содержащее источник рентгеновского излучения, коллиматор для формирования веерообразного потока излучения, инспекционную камеру, конвейер, многоканальную систему рентгеновских фотоприемников с входными коллиматорами, систему приема и аналого-цифровой обработки сигналов, вычислительное устройство, пульт управления и монитор. Устройство отличается тем, что система фотоприемников выполнена в виде многорядной матрицы, фотоприемники каждого ряда или за исключением фотоприемников одного из рядов затенены однородными внутри ряда, но отличающимися от ряда к ряду рентгеновскими фильтрами, а источник излучения и формирующий коллиматор выполнены так, что они формируют веерообразный поток излучения в виде сегмента цилиндра, толщина которого согласована с размерами матрицы вдоль направления движения конвейера. Технический результат - расширение функциональных возможностей. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к области цифровой рентгеновской техники, используемой для контроля объектов.

Известны и широко используются рентгенографические устройства для контроля объектов, формирующие их теневые полутоновые изображения (см. 1. Бекешко Н. А. , Ковалев А.В. Радиационные системы контроля багажа. - Зарубежная радиоэлектроника, 1989 г., N 6, с. 63-76). Устройства этого типа содержат инспекционную камеру, конвейер для перемещения объектов через инспекционную камеру, источник рентгеновского излучения и коллиматор, расположенные по одну сторону конвейера и формирующие узкий веерообразный поток излучения, пронизывающий инспекционную камеру, многоканальную систему фотоприемников, выполненную в виде одного ряда фотодетекторов и расположенную по другую сторону конвейера в зоне действия веерообразного потока излучения, коллиматоры на входе фотоприемников для отсечки рассеянного объектом излучения, систему приема и цифровой обработки сигналов с выходов фотоприемников, вычислительное устройство для совершения операций над изображениями, пульт управления и монитор.

Устройство работает следующим образом. Объект устанавливается на конвейер и протягивается через инспекционную камеру. До появления объекта в зоне облучения включается рентгеновский источник и регистрируются сигналы с выходов фотоприемников, являющиеся мерой интенсивности излучения. Сигналы оцифровываются и передаются в вычислительное устройство. При появлении объекта в зоне облучения с выходов фотоприемников регистрируются сигналы, пропорциональные интенсивности ослабленного объектом излучения, оцифровываются и также передаются в вычислительное устройство, где осуществляется их нормировка. Шаг за шагом, по мере перемещения объекта через зону облучения вычислительное устройство формирует на мониторе двумерное теневое изображение объекта, позволяющее выявить его внутреннюю структуру. При необходимости, по заданию с пульта управления вычислительное устройство осуществляет стандартные операции над изображением: изменение контраста, подчеркивание контуров, изменение масштаба и т.п.

Принципиальным недостатком рассматриваемых устройств является тот факт, что, поскольку ослабление излучения объектом определяется как массовым набегом по лучу зондирования, соответствующему отдельному фотоприемнику, так и химическим составом объекта, информация о массовом набеге и информация о химическом составе объектов в них неразделимы.

Для различения объектов по их химическому составу разработаны на основе очерченных выше устройств устройства, в которых либо осуществляется расщепление спектра падающего на фотоприемники излучения, либо объект зондируется последовательно излучением от двух источников с разными электрическими потенциалами на рентгеновских трубках (см. 2. Проспекты на устройства Linescan фирмы EG & G Astrophysics; 3. Патент РФ N 2115914, кл. 6 G 01 N 23/04 от 23.04.1997 г. ; 4. Заявка на изобретение N 4406958 ФРГ от 03.03.1994 г. РЖ "Метрология и измерительная техника", отд. выпуск, ВИНИТИ, 1996 г., N 12, реферат 12.132.589П).

В устройствах Linescan расщепление спектра излучения достигается тем, что однорядная многоканальная система регистрации излучения выполнена так, что каждый канал регистрации состоит из двух расположенных один за другим фотодетекторов. В этом случае первый фотодетектор является рентгеновским фильтром по отношению ко второму. Первый фотодетектор воспринимает преимущественно низкоэнергетическую часть спектра излучения, ослабление которой объектом сильно зависит от химического состава этого объекта, а второй - высокоэнергетическую часть спектра, ослабление которой определяется в основном массовым набегом по лучу зондирования, воспринимаемому отдельным каналом регистрации. Совместная обработка сигналов с этих фотодетекторов и позволяет судить о химическом составе соответствующих пространственных элементов объектов. В известном смысле каждая химическая компонента может быть охарактеризована двумя параметрами: величинами сигналов с первого и второго фотодетекторов.

Аналогичные решения используются в последнее время и в устройствах Hi-scan фирмы Heimann.

Одним из недостатков устройств рассматриваемого типа является некоторое снижение качества теневого изображения по сравнению с базовыми устройствами из-за увеличения шумов, вносимых системой регистрации, поскольку теневое изображение должно строиться по сумме сигналов от обоих фотодетекторов в каждом канале регистрации.

В устройстве по патенту РФ N 2115914 также используется один ряд фотоприемников, а расщепление спектра достигается с помощью установки пластинчатых рентгеновских фильтров на входах фотодетекторов через один детектор. При этом затененные фильтрами фотодетекторы регистрируют преимущественно высокоэнергетическую часть спектра излучения, а незатененные - весь спектр. Совместная обработка сигналов с затененных и незатененных детекторов, как и в предыдущем случае, позволяет осуществлять различение объектов по их химическому составу (если организовать разностный сигнал двух детекторов и использовать сигнал с затененного детектора, то данный случай не отличается от предыдущего).

Недостатком принципиального характера последнего устройства является тот факт, что сравниваются сигналы от детекторов, соответствующих разным путям прохождения рентгеновских лучей через объект. Следствием этого является то, что такие устройства оказываются весьма чувствительными к неоднородностям объектов и применимы только для различения достаточно однородных объектов.

В заявке на изобретение N 4406958 ФРГ предлагается использование для инспектирования объектов двух рентгеновских источников с разными электрическими потенциалами на рентгеновских трубках, разнесенных по пути движения конвейера. При этом каждому источнику соответствует свой ряд фотодетекторов, размещаемых в зонах действия веерообразных потоков излучения. Из-за различия в электрических потенциалах на трубках различается и спектральный состав излучения обоих источников. Это создает предпосылки для различения объектов по их химическому составу при корреляционной обработке сигналов от обоих рядов фотоприемников.

Недостатком этого третьего типа устройств является значительное усложнение оборудования, приводящее фактически к удвоению их основных составляющих.

Принципиальным общим недостатком всех трех рассмотренных типов устройств является то, что эти устройства позволяют идентифицировать только однокомпонентные по лучу зондирования объекты. В случае, если на пути зондирующих лучей химический состав объекта изменяется (например, наркотики упакованы в металлический ящик), то эти устройства позволяют получать только некоторую усредненную информацию о химическом составе таких объектов, что совершенно недостаточно для инспекционных целей.

Целью предлагаемого изобретения является повышение функциональных возможностей рентгенографических устройств на основе базовой модели без ухудшения качества теневого изображения, а сама базовая модель рассматривается как ближайший прототип. Эта цель достигается путем реализации нового направления развития базовой модели. Именно в устройствах, содержащих инспекционную камеру, конвейер, источник рентгеновского излучения с коллиматором, формирующие поток веерообразного излучения, многоканальную систему рентгеновских фотоприемников с коллиматорами на их входах, систему приема и цифровой обработки сигналов с выходов фотоприемников, вычислительное устройство, пульт управления и монитор, предлагается многоканальную систему фотоприемников выполнить в виде многорядной матрицы, а источник излучения и формирующий коллиматор выполнить так, что они формируют веерообразный поток излучения в виде сегмента цилиндра, толщина которого согласована с размерами матрицы фотоприемников вдоль направления движения конвейера, причем все ряды фотоприемников или все ряды за исключением одного ряда предлагается затенить однородными внутри ряда и различающимися от ряда к ряду рентгеновскими фильтрами.

Предлагаемые новые технические решения позволяют осуществить многоспектральное зондирование объекта по мере его перемещения через зону облучения, что в свою очередь позволяет при корреляционной обработке сигналов со всех рядов матрицы различать по химическому составу объекты, в том числе содержащие несколько химических компонент по направлению лучей зондирования. Число различимых компонент определяется числом рядов в матрице фотоприемников. Это подтверждает существенность изложенных выше новых признаков.

Для уменьшения экспозиционной дозы при облучении объекта предлагается в качестве формирующих коллиматоров применить многощелевые коллиматоры с согласование расположения каждой щели с расположением соответствующего ряда в матрице фотоприемников или коллиматоры на основе растровых рассеивающих фильтров, или коллиматоры на основе многоканальных пластин с большим числом каналов на единицу площади, выполненные из материалов с большим линейным коэффициентом ослабления рентгеновского излучения.

Аналогично для улучшения качества изображений и для повышения различимости химических компонент предлагается коллиматоры на входах фотоприемников выполнить в виде щелевых коллиматоров, коллиматоров на основе рентгеновских растровых фильтров или коллиматоров на основе многоканальных пластин.

Фильтры и коллиматоры на входе фотоприемников могут быть совмещены, что повысит механическую прочность и стабильность конструкции и как следствие стабильность потребительских характеристик устройства в целом.

Для увеличения числа различимых химических компонент предлагается в качестве рентгеновских фильтров на входах фотоприемников одного ряда или нескольких рядов, или всех рядов матрицы установить гофрированные пластины, разные для разных рядов, причем внутри одного ряда шаг гофра согласовывается с размерами соответствующего фотоприемника. Гофрированная пластина в одном из рядов может быть заменена на пластинчатые фильтры, устанавливаемые через один фотодетектор.

Увеличение числа различимых компонент при заданной рядности матрицы достигается также при установке в одном ряде или в нескольких рядах, или во всей матрице в качестве фотоприемников составных фотодетекторов, состоящих из двух фотодетекторов, расположенных так, что первый из них является рентгеновским фильтром для второго.

Для выделения информации о суммарном массовом набеге по лучу зондирования объекта, соответствующему отдельному каналу регистрации, предлагается один из рядов матрицы фотоприемников и/или только соответствующие этому ряду коллиматоры на входе фотоприемников установить под углом к медианной плоскости веерообразного потока излучения так, чтобы фотоприемники этого ряда регистрировали только рассеянное объектом на малые углы излучение.

Изложенные дополнительные признаки увеличивают функциональные возможности заявляемого устройства и/или улучшают качество изображений и уменьшают ошибки в выявлении химического состава объектов, что подтверждает существенность этих дополнительных признаков.

На фиг.1 представлена структура рентгенографического устройства; на фиг. 2 показан схематически разрез в плоскости, параллельной плоскости конвейера, показывающий взаимное расположение источника, формирующего коллиматора, объекта, входных фильтров, входных коллиматоров и многорядной матрицы фотоприемников; фиг. 3 показывает взаимное расположение гофрированной пластины и фотоприемников, принадлежащих одному ряду матрицы; фиг. 4 иллюстрирует размещение одного из рядов фотоприемников под углом к медианой плоскости веерообразного потока излучения.

Устройство содержит источник рентгеновского излучения 1, коллиматор 2, формирующий веерообразный поток излучения в виде сегмента цилиндра, инспекционную камеру 3, конвейер 4, на котором размещаются инспектируемые объекты 5, рентгеновские входные фильтры 6, входные коллиматоры 7, многорядную матрицу фотоприемников 8, выходы которых через систему приема и аналого-цифровой обработки 9 связаны с вычислительным устройством 10, а само вычислительное устройство функционально связано с видеомонитором 11 и пультом управления 12.

Функционирует устройство следующим образом. Инспектируемый объект 5 устанавливается на конвейере 4 и по команде с пульта управления 12 перемещается через инспекционную камеру 3 и зону облучения в ней.

Поток излучения от источника 1, пройдя через коллиматор, приобретает веерообразную форму в плоскости, перпендикулярной направлению перемещения объекта 5, пронизывает инспекционную камеру 3 и через входные фильтры 6 и входные коллиматоры 7 попадает на входы фотоприемников многорядной матрицы 8. Фотоприемники матрицы 8 регистрируют интенсивность прошедшего через камеру излучения в отсутствие объекта 5 и изменение этой интенсивности при наличии в зоне своей ответственности объекта. Сигналы с выходов фотоприемников трансформируются системой приема и аналого-цифровой обработки 9 в цифровой код и поступают в вычислительное устройство 10, в котором осуществляется нормировка измененных объектом сигналов по сигналам с одних и тех же фотоприемников, полученных в отсутствие объекта. Нормированные сигналы одного из рядов высвечиваются на мониторе и по мере перемещения объекта формируют на экране монитора его теневое изображение.

После прохождения объекта через зону облучения в памяти вычислительного устройства формируются несколько двумерных матриц цифровых данных по числу рядов матрицы фотоприемников. Каждая такая матрица соответствует своему спектру падающего на нее излучения, обусловленному наличием рентгеновского фильтра на входах фотоприемников данного ряда. При этом один и тот же пространственный элемент объекта оказывается прозондированным несколькими лучами с различающимися спектрами по числу рядов в матрице фотоприемников. Корреляционная обработка результатов этого зондирования и позволяет определить химический состав этого элемента и объекта в целом. Данные о химическом составе элементов и объекта в целом отражаются на мониторе в виде цифробуквенной информации и с помощью окраски теневого изображения в псевдоцвета. По команде с пульта управления на монитор могут быть выведены теневые изображения, соответствующие другим рядам матрицы фотоприемников (другим эффективным спектрам зондирующего излучения).

Применение двухрядной матрицы фотоприемников позволяет проводить различение однокомпонентных по химическому составу объектов по лучу зондирования, регистрируемому отдельным фотоприемником. Применение трехрядной матрицы позволяет осуществлять распознавание химического состава уже двухкомпонентных по лучу зондирования объектов, четырехрядной - трехкомпонентных объектов, и т.д.

Рассмотрим процесс распознавания более подробно.

Величина нормированных сигналов U_i на выходе фотоприемников разных рядов для одного и того же элемента объема объекта может быть представлена в виде

где E₀ - максимальная энергия рентгеновских квантов;
I(E) - спектральная интенсивность источника;
S(E) - спектральная чувствительность фотоприемника;
G(E) - спектральная характеристика фильтра на входе соответствующего фотоприемника;
i - номер ряда в матрице фотоприемников;
m_j - массовый набег для j-й химической компоненты объекта на пути зондирующего луча, воспринимаемого рассматриваемым фотоприемником;
μ_j (E) - массовый коэффициент ослабления рентгеновского излучения j-й химической компонентой при энергии квантов E;
n - число химических компонент в объекте по лучу зондирования;
k - число рядов в матрице фотоприемников.

Под химической компонентой при этом следует понимать либо химический элемент либо химическое соединение, либо смесь химических соединений и/или элементов, для которых могут быть измерены или вычислены массовые коэффициенты ослабления рентгеновского излучения как функции энергии квантов.

Массовый коэффициент ослабления рентгеновского излучения для энергий квантов E > I₀ может быть представлен в виде:

где b(E)Z_эфф ⁴(E) есть отношение сечения фотоэлектрического поглощения к сечению комптоновского рассеяния для данной химической компоненты при энергии квантов E;
I₀ - максимальное из значений энергии ионизации из K-оболочки для атомов, входящих в рассматриваемую химическую компоненту;
Z_i, A_i - атомный номер и атомный вес для атомов сорта, входящих в данную химическую компоненту;
N_i - число атомов сорта i, содержащихся в данной химической компоненте;
функциональная зависимость сечения комптоновского рассеяния от энергии квантов.

Суммирование в (2) проводится по всем сортам атомов, содержащихся в рассматриваемой химической компоненте.

В диапазоне энергий квантов E по крайней мере до 200 кэВ Z_эфф (E), F(E) являются медленными функциями энергии, а b(E) уменьшается с ростом энергии пропорционально E^-3,5
Рассмотрим однокомпонентный объект и двухрядную матрицу. Выберем такой рентгеновский фильтр для фотоприемников второго ряда, что для всех энергий квантов, проходящих через фильтр,
b(E)Z_эфф ⁴(E) << 1 (3)
Тогда

где E_ф нижняя граница энергий квантов, пропускаемых фильтром.

Для большинства веществ
(∑NiZi)/(∑NiAi) ≈ 0,45-0,55. (6)
Видно, что величина сигнала U₂ не зависит от химического состава объекта и определяется только массовым набегом по лучу зондирования, а величина сигнала U₁ является функцией как массового набега, так и химического состава объекта, характеризующегося значением Z_эфф(E). Любая химическая компонента при выполнении условия (6) может быть охарактеризована двумя величинами: значениями измеряемых сигналов U₁ и U₂, что и является основанием для различения однокомпонентных по лучу зондирования объектов с помощью рассматриваемых устройств. Необходимо только предварительно составить таблицы значений величин сигналов U₁ и U₂ для всех представляющих интерес веществ. Можно также решить интегральные уравнения (4) и (5) относительно параметра m и функции Z_эфф(E) и характеризовать химические компоненты значением Z_эфф при некоторой энергии квантов E.

Применение изложенной процедуры для анализа более сложных объектов приводит к быстрому нарастанию математических и технических трудностей. Так, для объектов с двумя компонентами по лучу зондирования необходимо решать систему из четырех интегральных уравнений и применять четырехрядную матрицу для регистрации излучений и т.д. Поэтому применим для анализа сложных объектов другой подход.

Будем предполагать, что для всех химических компонент, которые могут содержаться в инспектируемых объектах, измерены или вычислены μ (E) или Z_эфф (E) в пределах используемого спектра излучения и заложены в банк данных измерительного устройства. Будем рассматривать соотношения (1) как систему уравнений относительно массовых набегов m_j и осуществлять перебор всех возможных комбинаций компонент из банка, вычисляя из интегральных уравнений возможные массовые набеги для этих компонент, исходя из очевидного условия
m_j ≥ 0 (7)
На первом шаге проверяется гипотеза об однокомпонентном составе рассматриваемого пространственного элемента объекта. Для этого выбирается из банка данных какая-либо компонента и соответствующую ей функцию μ(E) подставляют в систему уравнений (1). Далее из первого, например, уравнения определяется значение массового набега m. Подставляя найденное значения m и функцию μ(E) в другие уравнения системы, проверяют их выполнение. Если в пределах ошибок измерений и вычислений эти уравнения выполняются, процедура распознавания завершается, в противном случае переходят к следующей компоненте из банка данных.

Минимально необходимое число уравнений для распознавания однокомпонентного объекта при изложенной процедуре равно двум. Это означает, что для идентификации (распознавания) однокомпонентных объектов необходимо использовать двухрядную матрицу (двухспектральный режим регистрации излучения).

На практике обычно ставится вопрос: содержит ли объект какие-либо из небольшого списка компоненты (наркотики и т. п.). В этом случае проверяется только этот небольшой список компонент.

При отрицательном ответе по всему списку компонент необходимо перейти к аналогичной процедуре в предположении, что объект (элемент объекта) является двухкомпонентным, например, содержит наркотики в упаковке. Как и ранее, из банка данных (или из небольшого списка возможных комбинаций) выбираются две компоненты. Подставляя известные для этих веществ значения μ₁ (E) и μ₂ (E) в первые два, на пример, уравнения системы (1), определяют m₁ и m₂. Найденные значения m₁ и m₂ и известные функции подставляют в остальные уравнения. Если последние в пределах ошибок измерений и вычислений выполняются, процедура завершается. В противном случае необходимо перейти к новой паре компонент.

Минимально необходимое число уравнений для распознавания двухкомпонентных объектов равно трем, причем два из них используются для определения массовых набегов, а третье - для подтверждения гипотезы о составе объекта.

Таким образом, k - рядная матрица позволяет осуществлять распознавание объектов, содержащих (k-1) химическую компоненту.

Изложенная процедура остается применимой и в случаях, когда в каналах регистрации используются составные фотодетекторы и/или рентгеновские фильтры на основе гофрированных пластин или в одном из каналов используются пластинчатые фильтры, устанавливаемые через один фотодетектор.

Если, например, двухрядная матрица содержит один ряд затененных однородным рентгеновским фильтром простых детекторов и один ряд составных, реализуется вариант трехспектральной регистрации излучения и возможно распознавание двухкомпонентных объектов.

Если двухрядная матрица содержит два ряда составных фотоприемников, причем один из рядов затенен однородными рентгеновскими фильтрами, реализуется четыре спектральных канала регистрации и возможно распознавание трехкомпонентных объектов.

Если, например, двухрядная матрица содержит два ряда простых фотоприемников, причем один из рядов затенен рентгеновским фильтром на основе гофрированной пластины, также реализуется режим трех спектральных каналов регистрации. Однако в этом случае повышаются требования к однородности химического состава объекта.

Число различимых компонент в объекте определяется числом спектральных каналов регистрации излучения.

Если один из рядов матрицы фотоприемников установлен под углом к медианной плоскости веерообразного потока излучения так, что фотоприемники этого ряда регистрируют рассеянное объектом под малыми углами излучение, то величина сигналов на выходе его фотоприемников равна

Здесь B - коэффициент, зависящий от угловой избирательности фотоприемников. Сравнивая (8)и (1), получим

где U ненормированный сигнал на выходе соответствующих фотоприемников незатененного ряда.

Как видно из (9), в рассматриваемом случае можно определить суммарный массовый набег по лучу зондирования и измеряемых величин, что сокращает число последующих вычислений. Если рассматриваемый ряд фотоприемников затенен фильтрами, то в массовый набег включается доля, обусловленная фильтром.

Вариант устройства с двухрядной матрицей на основе простых фотоприемников с затенением одного из рядов однородным рентгеновским фильтром по своим функциональным возможностям эквивалентен рассмотренным выше устройству Linescan, устройству по патенту РФ N 2115914 и устройству по заявке на изобретение N 4406958. Однако от первого он выгодно отличается применением технологически более простых фотоприемников и ожидаемым более высоким качеством теневого изображения, так оно может быть построено на основе сигналов незатененного ряда, как в базовой модели, или по сумме сигналов фотоприемников обоих рядов с учетом пространственного сдвига. По сравнению с устройством по патенту РФ N 2115914 он менее чувствителен к однородности объектов, так как сравниваемые сигналы фотоприемников обоих рядов порождаются рентгеновскими лучами, которые проходят один и тот же путь в объекте. От устройства по заявке N 4406958 рассматриваемый вариант выгодно отличается существенно меньшим объемом оборудования.

Если матрица фотоприемников содержит три ряда или более, то в таких устройствах возможна организация трех и более спектральных каналов регистрации излучения и распознавание химического состава объектов, содержащих две и более компоненты по лучу зондирования, что недоступно известным радиографическим устройствам.

При достаточно большом числе спектральных каналов возможен поэлементный анализ объектов, что позволило бы выявлять в объектах представляющие интерес компоненты по соотношению между элементами, например взрывчатые вещества по повышенному содержанию азота.

В устройстве могут использоваться как непрерывные, так и импульсные рентгеновские источники, в том числе непрерывные и импульсные источники со сканированием электронного пучка в трубке вдоль направления, параллельного направлению движения конвейера, с поочередной засветкой рядов фотодетекторов. В этом последнем случае фактически оба режима, непрерывный и импульсный, приводят к импульсному возбуждению фотоприемников. Достоинством этих режимов является возможность достижения большей яркости источников излучения при допустимых дозах облучения объектов, что улучшает отношение сигнал/шум, повышает качество изображений и надежность распознавания химического состава объектов. Если же сканирование не применяется, необходимо, чтобы размеры фокального пятна в рентгеновских трубках были достаточно большими, чтобы обеспечить формирование достаточно протяженного потока излучения в направлении движения конвейера. При использовании матриц фотоприемников из трех или более рядов целесообразно использовать трубки с ленточными пучками электронов.

Для облегчения вычислений целесообразно применять синхронизацию считывания сигналов с фотоприемников с перемещением объекта конвейером, как это осуществляется в базовой модели, а при импульсной работе источника частота импульсов должна быть синхронизована с тактовой частотой считывания и согласована с шагом перемещения объекта между двумя считываниями.

При достаточно хорошей избирательности входных коллиматоров формирующий коллиматор может быть однощелевым. Более сложные формирующие коллиматоры целесообразны для уменьшения дозы облучения объектов в процессе инспекции.

Входные коллиматоры обеспечивают не только отсечку рассеянного объектом излучения, но и первичного излучения, соответствующего фотоприемникам соседних рядов. Способы коллимирования излучения в рентгенографических цифровых устройствах, основанные на применении рентгеновских растровых фильтров и многоканальных пластин, предложены нами ранее (см. 5. Заявка на изобретение N 99110841/09(011562) от 25.05.1999 г.).

Рентгеновские фильтры могут быть размещены как перед входными коллиматорами, так и после них. Предпочтительно размещение фильтров перед коллиматорами, так как в этом случае отсекается и рассеянное фильтрами излучение. Фильтры можно совместить с коллиматорами, что увеличит механическую прочность и стабильность конструкции, особенно при использовании многощелевых и растровых коллиматоров.

Система приема и аналого-цифровой обработки сигналов должна содержать в своем составе буферные аналоговую и цифровую памяти для уменьшения объемов оборудования и для выравнивания потоков информации на входах вычислительного устройства, как это осуществляется и в известных рентгенографических устройствах.

В качестве вычислительного устройства в связи с большими объемами вычислений целесообразно использовать универсальные персональные ЭВМ с большим быстродействием.

Предлагаемое устройство может найти применение в таможенной службе для контроля грузов и багажа на предмет выявления недозволенных вложений, в службе авиаперевозок для выявления взрывчатых веществ в багаже авиапассажиров, в службах безопасности для выявления оружия и взрывчатых веществ в различного рода посылках, кейсах, чемоданах.

Claims (11)

1. Рентгенографическое устройство, содержащее инспекционную камеру, транспортный конвейер для перемещения объектов через инспекционную камеру, источник рентгеновского излучения и коллиматор, расположенные с одной стороны конвейера и формирующие веерообразный поток рентгеновского излучения, пронизывающего инспекционную камеру, многоканальную систему фотоприемников, расположенную по другую сторону конвейера в зоне действия веерообразного потока излучения, дополнительные коллиматоры на входе фотоприемников для отсечки неиспользуемого излучения, систему приема и цифроаналоговой обработки сигналов с выходов фотоприемников, вычислительное устройство, пульт управления и видеомонитор, отличающееся тем, что многоканальная система фотоприемников выполнена в виде многорядной матрицы, причем фотоприемники каждого ряда, или кроме одного из рядов, затенены различающимися от ряда к ряду и однородными внутри ряда рентгеновскими фильтрами, а источник излучения и формирующий коллиматор выполнены так, что они формируют веерообразный поток излучения в виде сегмента цилиндра, толщина которого согласована с размерами матрицы вдоль направления движения конвейера.

2. Рентгенографическое устройство по п.1, отличающееся тем, что формирующий коллиматор выполнен многощелевым, причем количество щелей и их расположение согласованы с числом и положением рядов фотоприемников матрицы.

3. Рентгенографическое устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что для формирования излучения использован растровый рентгеновский фильтр.

4. Рентгенографическое устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что для коллимирования излучения на входе фотоприемников установлен многощелевой коллиматор так, что каждая щель коллиматора соответствует одному ряду матрицы фотоприемников.

5. Рентгенографическое устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что для коллимирования излучения на входе фотоприемников установлены рентгеновские растровые фильтры.

6. Рентгенографическое устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что для коллимирования излучения на входе фотоприемников установлены многоканальные пластины.

7. Рентгенографическое устройство по любому из пп.1 - 6, отличающееся тем, что рентгеновские фильтры встроены в коллиматоры на входе фотоприемников.

8. Рентгенографическое устройство по любому из пп.1 - 7, отличающееся тем, что коллиматоры одного из рядов матрицы установлены под углом к медианной плоскости веерообразного потока излучения так, что они пропускают на входы соответствующих фотоприемников только рассеянное объектом на малые углы излучение.

9. Рентгенографическое устройство по любому из пп.1 - 8, отличающееся тем, что один из рядов, или несколько рядов, или вся матрица фотоприемников выполнены из составных фотодетекторов, состоящих по крайней мере из двух расположенных друг за другом так, что первый из них является рентгеновским фильтром для второго.

10. Рентгенографическое устройство по любому из пп.1 - 6, 8, 9, отличающееся тем, что рентгеновские фильтры выполнены в виде гофрированных пластин, причем шаг гофра согласован с линейными размерами входных апертур соответствующих фотоприемников.

11. Рентгенографическое устройство по п.10, отличающееся тем, что один из рядов фотоприемников затенен пластинчатыми фильтрами, установленными через один фотоприемник.

Images