WO2019214724A1 - 组合扫描x射线发生器、复合检查设备以及检查方法 - Google Patents

组合扫描x射线发生器、复合检查设备以及检查方法 Download PDF

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Abstract

一种组合扫描X射线发生器、复合检查设备以及检查方法。组合扫描X射线发生器包括：外壳（6）；阳极，设置在所述外壳（6）内，阳极包括相对的阳极第一端（20）和阳极第二端（40）；笔形束辐射源（1），设置在所述阳极第一端（20），配置用以发射笔形X射线束；扇形束辐射源（2），设置在所述阳极第二端（40），配置用以发射扇形X射线束，其中第一端（20）和第二端（40）是所述阳极的相对的两端；其中笔形束辐射源（1）和扇形束辐射源（2）能够独立操作。

Description

组合扫描X射线发生器、复合检查设备以及检查方法 技术领域
本公开的实施例涉及射线发生技术领域，特别涉及组合扫描X射线发生器、复合检查设备以及检查方法。
背景技术
X射线透射和背散射成像技术已经分别在安检领域获得广泛的应用。透射成像技术穿透性好，空间分辨率高，根据X射线穿过不同物质后衰减程度的不同，对铜铁等高原子序数物质反应灵敏，成像清晰，辩识效果较佳。背散射成像技术辐射量剂量低，安全性好，虽然穿透能力有限，但是对低原子序数物质更敏感，对于毒品、汽油和炸药等具有很好的探测效果；此外，背散射成像技术采用点束扫描方式，因此需要将常规X射线发生器所产生的扇形束或者锥形束调制成笔形束。
X射线透射和背散射两种技术单独使用时，因其固有缺陷，不可避免地会出现漏检现象。随着安全形势的日益严峻，对于安检设备的要求也越来越高，于是就有了X射线透射和背散射技术融合使用的需求；这样就可以扩大检测范围，提高检测性能。
发明内容
组合扫描X射线发生器，包括：外壳；阳极，设置在所述外壳内，阳极包括相对的阳极第一端和阳极第二端；笔形束辐射源，设置在所述阳极第一端，配置用以发射笔形X射线束，其中，笔形束辐射源包括第一阴极，所述第一阴极配置成在笔形束辐射源内朝向阳极第一端发射电子；扇形束辐射源，设置在所述阳极第二端，配置用以发射扇形X射线束，其中，扇形束辐射源包括第二阴极，所述第二阴极配置成在扇形束辐射源内朝向阳极第二端发射电子；其中，笔形束辐射源和扇形束辐射源能够独立操作。
根据本公开的一方面，本公开的实施例提供一种复合检查设备，包括多个检查通道和至少一台上述的组合扫描X射线发生器，
其中，每一台组合扫描X射线发生器被构造成发出一个笔形X射线束和一个扇形X射线束，所述笔形X射线束适用于对一个检查通道内的待检目标进行背散射扫描，所述扇形X射线束适用于对另一个检查通道内的待检目标进行透射扫描。
根据本公开的一方面，本公开的实施例提供一种复合检查设备，包括第一检查通道、第二检查通道、设置在所述第一检查通道与所述第二检查通道之间的一个如上述的组合扫描X射线发生器、以及对应的探测器，
其中，所述X射线发生器被构造成发出笔形X射线束，所述笔形X射线束适用于对所述第一检查通道内的待检目标进行背散射扫描并且被构造成发出扇形X射线束，所述扇形X射线束适用于对所述第二检查通道内的待检目标进行透射扫描。
根据本公开的一方面，本公开的实施例提供一种利用上述的复合检查设备的用于待检目标的检查方法，所述方法包括：
使第一待检目标从一个检查通道中穿过，以利用所述笔形X射线束对所述第一待检目标进行背散射扫描；以及
使第二待检目标从另一个检查通道中穿过，以利用所述扇形X射线束对所述第二待检目标进行透射扫描。
根据本公开的一方面，本公开的实施例提供一种用于人体的复合检查设备，包括：
上述扫描X射线发生器，配置成能够分别独立地产生用于背散射检测的笔形X射线束和用于透射检测的扇形X射线束，其中笔形X射线束能够扫描一扇形区域，扇形X射线束具有扇形轮廓覆盖一扇形区域；
用于探测被人体散射的笔形X射线束的第一探测器；和
用于探测透射通过人体的扇形X射线束的第二探测器；
其中在第一探测器和第二探测器之间限定用于被检查人体的检查通道。
根据本公开的一方面，本公开的实施例提供一种用于人体的检查方法，包括使用上述的复合检查设备执行人体检查其中，所述检查方法包括：
使用扫描X射线发生器发射笔形X射线束执行背散射检测；以及
如果需要，使用扫描X射线发生器发射扇形X射线束再次对人体执行透射检测。
根据本公开的一方面，本公开的实施例提供一种利用上述的复合检查设备对待检目标进行检查的方法，所述方法包括：
在完成了对待检目标的背散射扫描之后，再对所述待检目标进行透射扫描；或者
在完成了对待检目标的透射扫描之后，再对所述待检目标进行背散射扫描。
附图说明
图1示出本公开的一个实施例的组合扫描X射线发生器截面示意图；
图2示出本公开的一个实施例的密封接头的示意图；
图3示出本公开的实施例的组合扫描X射线发生器的阳极第一端的防护转筒的截面示意图；
图4示出本公开的实施例的组合扫描X射线发生器的阳极第二端的准直器的截面示意图；
图5示出本公开的实施例的组合扫描X射线发生器的两端处X射线束的示意图；
图6示出本公开的实施例的组合扫描X射线发生器的两端处X射线束的示意图；
图7示出本公开的实施例的组合扫描X射线发生器的两端处X射线束的位置关系示意图，其中，图7的a图是示出两端X射线束的示意图，图7的b图示出笔形X射线束扫描范围的张角和扇形X射线束张角的位置关系
图8是根据本公开的实施例的双通道复合检查设备的总体构造和使用方法的示意图；
图9是将本公开的实施例的双通道复合检查设备级联起来使用的状态的示意图；
图10示出本公开的一个实施例的用于人体的复合检查设备的示意图；
图11示出本公开的实施例的第一探测器的沿图8中B方向看的示意图；
图12示出本公开的实施例的扫描X射线发生器的扇形束辐射源的检查设备准直器的调节器的截面示意图。
具体实施方式
尽管本公开的容许各种修改和可替换的形式，但是它的具体的实施例通过例子的方式在附图中示出，并且将详细地在本文中描述。然而，应该理解，随附的附图和详细的描述不是为了将本公开的限制到公开的具体形式，而是相反，是为了覆盖落入由随附的权利要求限定的本公开的精神和范围中的所有的修改、等同形式和替换形式。附图是为了示意，因而不是按比例地绘制的。
在本说明书中使用了“上”、“下”等术语，并不是为了限定元件的绝对方位，而是为了描述元件在视图中的相对位置，帮助理解。本说明书中“顶侧”和“底侧”是相对于一般情况下，物体正立的上侧和下侧的方位。
下面参照附图描述根据本公开的多个实施例。
参看图1，图1示出本公开的一个实施例的一种组合扫描X射线发生器，包括：外壳；阳极，设置在所述外壳内，阳极包括相对的阳极第一端和阳极第二端；笔形束辐射源，设置在所述阳极第一端，配置用以发射笔形X射线束，其中，笔形束辐射源包括第一阴极，所述第一阴极配置成在笔形束辐射源内朝向阳极第一端发射电子；扇形束辐射源，设置在所述阳极第二端，配置用以发射扇形X射线束，其中，扇形束辐射源包括第二阴极，所述第二阴极配置成在扇形束辐射源内朝向阳极第二端发射电子。在本实施例中，组合扫描X射线发生器可以发射两束X射线，实现单个X射线管实施两个物体的同时辐照，相对于现有技术需要使用两套X射线发生装置可以节省空间，对于一些场地有限的场合尤为有利。进一步，本实施例的组合扫描X射线发生器可以同时提供笔形X射线束和扇形X射线束，使得组合扫描X射线发生器的应用更广泛，适应性提高。在本实施例中，可以将笔形束辐射源和扇形束辐射源看作共用一个阳极。
进一步，笔形束辐射源1和扇形束辐射源2可以独立操作。例如，笔形束辐射源1和扇形束辐射源2可以同时操作，也可以按照一定时序操作，还可以分别发射相同能量的X射线束，也可以发射不同能量的X射线束，这些配置将使得组合扫描X射线发生器的使用更加灵活，适应不同的需求，真正通过一个组合扫描X射线发生器实现两个X射线发生装置的功能。
本公开的组合扫描X射线发生器的部件封装于一个外壳6内，也可以笔形束辐射源1和扇形束辐射源2分别封装于两个外壳部分内，这两个外壳部分分别与阳极柄5的两端部分密封连接。
在本公开的一个实施例中，第一阴极10可以看作笔形束辐射源1的一部分，第二阴极30可以看作扇形束辐射源2的一部分。第一阴极10包括第一灯丝11、第一聚焦罩12和第一灯丝引线13；第二阴极30包括第二灯丝31、第二聚焦罩32和第二灯丝引线33。第一灯丝引线13和第二灯丝引线33用于外接灯丝电源及高压电源的负极。在一个实施例中，第一灯丝11连接一个高压电源的负极和灯丝电源，用于发射电子；第二灯丝31连接同一个高压电源的负极和灯丝电源，用于发射电子。在另一实施例中，第一灯丝11连接一个高压电源的负极和灯丝电源，用于发射电子；第二灯丝31连接另外一个高压电源的负极和灯丝电源，用于发射电子，从而第一灯丝11和第二灯丝31的电压和电流可以单独控制，进而实现前述的笔形束辐射源1和扇形束辐射源2的独立工作。第一聚焦罩12和第二聚焦罩32可以聚焦电子，兼用作支撑阴极。第一聚焦罩12设置电子出射的开口，其他部分是密封的，电子不会散射到环境中，第二聚焦罩32类似。在一个实施例中，第一灯丝11、第二灯丝31、第一靶23和第二靶43的中心位于同一条水平直线上。如图1所示，外壳6的一端与第一聚焦罩12焊接，外壳6的另一端与第二聚焦罩32焊接。外壳6可以是硬质玻璃、波纹陶瓷或金属陶瓷等材质。在一个实施例中，为了降低X射线束的损耗，提高其输出效率和剂量性能，外壳6的用于透过X射线的部分可以嵌装铍窗。
根据本公开的实施例，笔形束辐射源1和扇形束辐射源2可以独立操 作，由此，组合扫描X射线发生器发出的两个X射线束的能量可以单独控制。
例如，在一个实施例中，施加在第一阴极10和阳极第一端20之间的电压等于施加在第二阴极30和阳极第二端40之间的电压，从而笔形束辐射源1和扇形束辐射源2分别产生的X射线能量相同。
在另一个实施例中，组合扫描X射线发生器配置成使得施加在第一阴极10和阳极第一端20之间的电压不等于施加在第一阴极10和阳极第一端20之间的电压，从而笔形束辐射源1和扇形束辐射源2分别产生的X射线能量不相同。
例如，对于检测两个不同的物体的情形，一个物体进行背散射检测，另一个物体进行透射检测，本实施例的组合扫描X射线发生器能够同时出射两束不同能量的笔形X射线束和扇形X射线束完成检测，这提高了检测效率，增强了组合扫描X射线发生器的适应性，大大提高了设备的应用范围。
在本实施例中，笔形束辐射源1包括第一靶23，设置在阳极第一端20端面，第一靶23受到电子轰击后发射X射线；扇形束辐射源2包括第二靶43，设置在阳极第二端40端面，第二靶43受到电子轰击后发射X射线。在本实施例中，第一端端面与阳极的长度延伸方向不垂直，第二端端面与阳极的长度延伸方向不垂直。在本实施例中，笔形束辐射源1和扇形束辐射源2可以独立操作，从而使得第一靶23和第二靶43可以同步地或不同步地发射X射线。
在一个实施例中，笔形束辐射源1包括防护转筒211，配置成将第一靶23发射的X射线调制成笔形X射线束。扇形束辐射源2包括准直器41，配置成将第二靶43发射的X射线调制成扇形X射线束。
第一阴极10的电子轰击到第一靶23上时，第一靶23将生成X射线，在第一靶23前设置准直器可以将第一靶23发出的X射线限制在一定范围内。为了清楚，图1没有示出设置在第一靶23前的用以限制X射线出射范围的准直器。然而，应该知道，第一靶23出射的X射线可以是扇形X射线。准直器的张角决定了出射的扇形X射线的面束的张角。防护转筒 211包围阳极第一端20，并允许电子穿过防护转筒211的端面，例如端面设置开口或孔，轰击第一靶23，并限制第一靶23发射的X射线，使得第一靶23发射的X射线仅能够从防护转筒出射孔212射出，形成笔形X射线束。防护转筒211配置成能够围绕所述阳极第一端20旋转，从而通过防护转筒出射孔212形成的笔形X射线束在一定角度范围内扫描。
如图3所示，笔形束辐射源1还包括设置在所述阳极上靠近阳极第一端20的电枢铁芯215和围绕在电枢铁芯215上的电枢绕组214，以及对应电枢铁芯215设置在防护转筒211内壁上的多个永磁体213，以便在电枢绕组214形成变化的磁场时电枢绕组214与多个永磁体213相互作用而驱动防护转筒211围绕所述阳极第一端20转动。
如图3所示，在一个实施例中，阳极第一端20远离第一靶23的部分开有走线管道51，驱动器217的一端通过线缆218与励磁绕组214连接，另一端的线缆219通过走线管道51与密封接头52的内侧连接。通电后，电枢绕组214不断地换相通电并形成旋转磁场，与多个永磁体213所产生的磁场相互作用，推动防护转筒211以阳极第一端20的中心线为轴线做圆周运动。如此通过防护转筒出射孔212的旋转运动将扇形X射线束调制成扫描状态的笔形X射线束。
在一个实施例中，组合扫描X射线发生器的阳极还包括阳极柄5，所述阳极柄5与所述外壳6连接用于将所述阳极固定在所述外壳6内部。阳极柄5内可以设置走线通道51。阳极柄5包括密封接头52，结构如图2所示，由玻璃芯柱521和烧结密封于其中的导电引针522组成。玻璃芯柱521通过烧结等工艺与阳极柄5融为一个封闭的整体；导电引针522一端连接笔形束辐射源1内部导线，另一端连接到X射线管外部。这种引线方式保证了X射线管内部为真空状态。此外，也可为其它密封与固定样式，如法兰盘挤压O形圈密封等。
防护转筒211和外顶环223可以选用钨或钨合金材料，这样防护转筒211和外顶环223一起可以有效地实现X射线辐射防护。
在一个实施例中，阳极第一端20、套筒221和内顶环222优选紫铜或者铜合金材料，有利于散热，同时兼具一定的X射线辐射防护能力。
在一个实施例中，在阳极第一端20附近套装套筒221，轴承220套装在套筒221上，轴承220的内环的内壁套接套筒221。轴承220的内环通过套筒221的上肩和内顶环222限位，外环通过防护转筒211的凸沿和外顶环223限位。防护转筒211通过轴承220的外环的外壁安装。防护转筒211的内壁紧固若干个永磁体213，并且呈均匀分布状态。驱动器217置于电枢铁芯215的一侧，通过套环216固定在阳极第一端20上。靶点23的一侧开有走线孔51，驱动器217的一端通过线缆218与励磁绕组214连接，另一端的线缆219通过走线孔51与密封接头52的内侧连接。通电后，电枢绕组214不断地换相通电并形成旋转磁场，与永磁体213所产生的磁场相互作用，推动防护转筒211以第一阳极棒22的中心线为轴做圆周运动。如此通过防护转筒出射孔212的旋转运动将扇形X射线束调制成连续的笔形X射线束
防护转筒211、套筒221、外顶环223和第一阳极棒22组成一个近乎封闭的性能良好的X射线屏蔽室。
如图1所示，准直器41包围阳极第二端40，允许电子穿过准直器41轰击第二靶43，并限制第二靶43发射的X射线，使得第二靶43发射的X射线仅能够从准直器出口411射出，形成扇形X射线束。
图4示出准直器41的截面图。如图4所示，准直器41具有扇形的开口，即准直器出口411。准直器出口411的形状决定射出的X射线束的轮廓。准直器41的端面还设有允许电子射入准直器41内的开口或孔，电子从准直器41的端面上的开口或孔射入，轰击第二靶43，从而产生X射线。准直器41可以具有其他形状，然而，准直器41需要屏蔽散射电子和生成的X射线，不但防止电子和射线对周围环境的损伤，还用于生成想要的X射线束。准直器41可以由钨或钨合金材料制成，可以有效实现X射线的防护。
根据本公开的实施例，防护转筒211和准直器41可以分别调制从第一靶23和第二靶43发射的X射线，包括调制所形成的扇形X射线束的张角、发射方向等特征。应该知道，防护转筒211和准直器41控制的是X射线束的形状和方向，而X射线束的能量由阳极和阴极之间的高压电源来 控制，当轰击到第一靶23上的电子能量高，则第一靶23射出的X射线能量高。由此，通过控制阳极和阴极之间的电压、设置防护转筒211和准直器41的结构和朝向，可以分别在组合扫描X射线发生器的两端获得想要的X射线束。在如图1所示的组合扫描X射线发生器中，阳极第一端20的第一靶23前可以设置第一准直器，第一准直器对第一靶23发射的X射线进行限制或塑形，例如形成第一扇形X射线束，而第一扇形X射线束再通过防护转筒211形成笔形X射线束，第一准直器的射线出口张角限定了笔形X射线束能够扫描的幅度。
在一个实施例中，防护转筒出射孔212射出的笔形X射线束和准直器出口411射出的扇形X射线束分别位于两个平行的平面内。如图5所示，阳极第一端20和阳极第二端40发射的X射线向下，并且位于两个平行的面内。应该知道，图5仅是为了图示说明，阳极第一端20和阳极第二端40发射的X射线可以同时向上，位于两个平行的面内。
在如图6所示的实施例中，阳极第一端20发射的X射线向上，阳极第二端40发射的X射线向下。在本实施例中，阳极第一端20端面和阳极第二端40端面的朝向相反，在图6中，左端端面朝向斜上方，右端端面朝向斜下方。
在一个实施例中，防护转筒出射孔212射出的笔形X射线束的扫描覆盖范围或扫描幅度和准直器出口411射出的扇形X射线束的覆盖范围在沿阳极长度方向上看时不重叠、部分重叠或完全重合。图7描述了防护转筒出射孔212射出的笔形X射线束的扫描覆盖范围和准直器出口411射出的扇形X射线束的覆盖范围的重叠关系。图7仅为了示意地表示组合扫描X射线发生器的两端处X射线束的位置关系，简化了视图中例如防护转筒、准直器等其他部件。
如图7a所示，假设第一靶23对应的防护转筒出射孔212射出的笔形X射线束的扫描范围或幅度的张角为α 1，第二靶43对应的准直器出口411射出的扇形X射线束的张角为α 2，两个X射线束张角范围的重叠部分的角度为α 3，如图7b所示。则该具体实施例中的有效X射线束张角α不小于α 1或α 2，其对应关系为：
α＝α 1+α 2-α 3
在上面的实施例中，防护转筒出射孔212射出的笔形X射线束的扫描范围或幅度的张角α 1与准直器出口411射出的扇形X射线束的张角α 2相同。在另一个实施例中，防护转筒出射孔212射出的笔形X射线束的扫描范围或幅度的张角α1与准直器出口411射出的扇形X射线束的张角α 2不相同。
在一个实施例中，阳极柄5还可以设置成用于连接高压电源的正极，特别地，对于负高压电源可以直接接地。阳极柄5可以是阳极的一部分，换句话说，阳极是一体件。在另一实施例中，阳极柄5可以是连接至阳极的部件。
阳极和阳极柄5可以由紫铜或铜合金制成。这有利于导电，减小电阻；而且，有利于散热；此外，还具有一定的X射线辐射防护能力。
在本公开的一个实施例中，阳极由阳极第一端20和阳极第二端40构成，阳极第一端20和阳极第二端40可以相对于彼此转动。在本实施例中，通过阳极第一端20和阳极第二端40之间转动一定角度，使得防护转筒出射孔212和准直器出口411方向相对于原始设置错位一定角度。例如，在初始状态下，阳极第一端20的笔形束辐射源1和阳极第二端40的扇形束辐射源2分别发射的笔形X射线束和扇形X射线束分别位于两个平行的面内，且笔形X射线束的扫描范围和扇形X射线束在沿阳极中心轴线方向上重合。通过相对转动阳极第一端20和阳极第二端40，可以使得笔形X射线束的扫描范围和扇形X射线束在沿阳极中心轴线方向上错开一定角度。
应该知道，通过相对转动阳极第一端20和阳极第二端40可以随时根据实际需要改变组合扫描X射线发生器的笔形X射线束扫描范围和扇形X射线束的覆盖范围的重叠情形。
在本公开的一个实施例中，组合扫描X射线发生器的X射线管部件封装于一个外壳6内，也可以笔形束辐射源1和扇形束辐射源2分别封装于两个外壳，这两个外壳分别与阳极柄5的两端部分密封连接。
图8是根据本公开的实施例的双通道复合检查设备的总体构造和使 用方法的示意图。该双通道复合检查设备利用单台组合扫描X射线发生器产生一个笔形X射线束和一个扇形X射线束，从而可以同时对两个检查通道内的待检目标分别进行背散射扫描和透射扫描。
本实施例的双通道复合检查设备主要包括主机320、背散通道330和透射通道340。主机320是该双通道复合检查设备的核心构件。主机320可以包括组合扫描X射线发生器21，组合扫描X射线发生器21可以具有与前文描述的组合扫描X射线发生器相同的结构和功能设置。
主机320还可以包括前准直器322和背散探测器323。主机320还可以包括控制台325、控制模块326和数采模块327等。
背散通道330可以包括传送机构332。在对背散目标331(例如人体)进行检查时，背散目标331被安置在传送机构332上并随着传送机构332移动。透射通道340包括透射探测器342和传送机构343。在对透射目标341(例如行李)进行检查时，透射目标341被安置在传送机构343上并随着传送机构343移动。
当对待检目标进行检查时，组合式扫描X射线发生器21和背散探测器323位于背散目标331的同一侧，并且位于固定的底托324上。安置在传送机构343上的透射目标341从组合扫描X射线发生器321和透射探测器342之间穿过。组合扫描X射线发生器21产生一个笔形X射线束，用于对背散目标331进行背散射扫描，同时产生一个扇形X射线束，用于对透射目标341进行透射扫描。扇形X射线束指的是具有扇形轮廓的X射线束。笔形X射线束的张角中心线和扇形X射线束的张角中心线之间形成一定的夹角(即稍后描述的角度α)以避免串扰。
以图8所示的沿着逆时针方向旋转的飞点为例。当笔形X射线束沿着背散目标331从上往下扫描完一列时，组合扫描X射线发生器21的另一侧的扇形X射线束同时对透射目标341完成一个截面扫描。由于笔形X射线束的张角中心线和扇形X射线束的张角中心线在旋转圆周方向上相差一定角度，所以使得背散射扫描操作与透射扫描操作之间没有信号串扰。
在传送机构332的单次行程结束时，完成了对背散目标331的单侧 扫描。如果需要对背散目标3331进行双侧扫描，则可以使得传送机构332承载着背散目标331返回一次，以便对背散目标331的另一侧进行扫描。需要注意的是，在传送机构332开始返回行程时，使背散目标331翻转180°，以使背散目标331的另一侧朝向组合扫描X射线发生器21。与此不同地，在传送机构343的单次行程结束时就能完成对透射目标341的全部截面的扫描。在对待检目标进行扫描时，两个探测器323和342分别感测相应的X射线信号。控制台325与控制模块326及数采模块327进行通信，然后进行数据分析和处理，最终生成相应的背散射图像和透射图像。
在一个实施例中，主机320、背散通道330和透射通道340可以是相互独立的装置，也可以被组装在同一个罩板内。另外，主机320、背散通道330和透射通道340可以处于同一个水平面上，也可以布置成其它的空间位置关系。
在一个实施例中，本实施例的双通道复合检查设备在其底部或顶部空间中进行电气走线等操作，同时设置相关的联接装置和紧固装置。
在一个实施例中，组合扫描X射线发生器21和背散探测器323位于背散目标331的同一侧(在图8中为右侧)。用于安置透射目标341的传送机构343位于组合扫描X射线发生器21和透射探测器342之间。
在一个实施例中，背散探测器323接收从背散目标331散射回来的X射线信号，透射探测器342接收穿过透射目标341的X射线信号。
在一个实施例中，控制台325与控制模块326及数采模块327进行通信。在接收到检查指令后，控制模块326使组合扫描X射线发生器21同时发出笔形X射线束和扇形X射线束，启动传送机构332和传送机构343，触发数采模块327以收集背散射信号和透射信号，然后将收集到信号传送至控制台325，以便进行数据分析和处理，最终生成待检目标331的背散射图像和待检目标341的透射图像。然后，可以对所生成的背散射图像和透射图像进行人工查视或者借助软件进行自动识别，以分辨有无危险品并且适当地进行标识和报警。
在一个实施例中，控制模块376可以控制笔形X射线束和扇形X射 线束的起始位置、旋转方向和扫描周期。在本实施例中，传送机构332和传送机构343同时启动。在完成了对背散目标331的单侧扫描以及对透射目标341的全部截面的扫描之后，传送机构332和343都停止移动。在传送机构332停止移动之后，使背散目标331翻转180°(例如，在背散目标331是人体的情况下，使人体转身180°)，然后使背散目标331随着传送机构32返回，由此完成对背散目标331的另一侧的扫描。
在一个实施例中，本实施例中的组合扫描X射线发生器21在单只X射线管上集成一个飞点光源和一个扇束光源。该X射线管在接通高压电源之后通过两个靶点和分别产生朝向和能量相同或不同的一个笔形X射线束和一个扇形X射线束。
在一个实施例中，本公开的双通道复合检查设备可以是开放式的或封闭式的，不受机壳、背板或顶盖等辅助构件的限制。
在一个实施例中，在本公开的双通道复合检查设备中，组合扫描X射线发生器的位置、X射线束的张角和能量等没有特殊的限制，而是可以根据实际应用情况来适当地设定。
在一个实施例中，可以根据透射X射线的张角特性而在透射通道的底部附加地安装透射探测器，从而与已有的透射探测器组成L形或其它形状的透射探测器，这样可以提高检测效率。
在一个实施例中，以上描述的是主机320固定而背散通道330和透射通道340内的待检目标331、341随着各自的传送机构移动的模式。可以理解的是，也可以采用其它相对运动的模式。
在一个实施例中，本公开适用于人、物分检的场合，其中，背散射部分用于人体的检测，透射部分用于行李、物品等的检测。另外，也可以将背散射部分用于人体检测；在这种情况下，如果发现了嫌疑物，则再利用透射部分进行复检。当然，待检目标不局限于以上提及的这些对象，也可以是动物、货物或车辆等。
在一个实施例中，可以将背散通道和透射通道组合成一个通道。这样，可以实现对同一个待检目标同时或者分时完成背散射检测和透射检测，从而提高了检测能力。
在一个实施例中，本公开的实施例仅以双通道复合检查设备为例进行了说明。然而，本公开的复合检查设备不局限于此。作为另一个实施例，可以将上述双通道复合检查设备进行级联，由此形成多个检查通道，如图9所示。在这种情况下，所形成的检查通道中的一部分待检通道可以对同一个待检目标的双侧(例如图9所示的待检人体的正面和背面)同时(或者分时)完成背散射检测和/或透射检测。这样，待检目标通常仅需扫描一次(即，待检目标无需返回或者翻转)即可完成双侧扫描。可以理解的是，每个透射通道可以独立地使用，通过单次扫描就能完成对待检目标的全面透射扫描。另外，可以理解的是，图9中示出的级联起来使用的通道的数量仅是示例性的，而不是限制性的。在实际应用中，复合检查设备的使用者/操作者可以根据需要来适当地增加或者减少级联起来使用的通道的数量。
参看图10，图10示出根据本公开的实施例的用于人体的复合检查设备。复合检查设备包括：扫描X射线发生器，配置成能够分别独立地产生用于背散射检测的笔形X射线束和用于透射检测的扇形X射线束，其中笔形X射线束能够扫描一扇形区域，扇形X射线束具有扇形轮廓以覆盖一扇形区域；用于探测被人体散射的笔形X射线束的第一探测器；和用于探测透射通过人体的扇形X射线束的第二探测器；在第一探测器和第二探测器之间限定用于被检查人体的检查通道。
例如，在图10示出的实施例中，扫描X射线发生器311位于图的右侧，朝向图的左侧发射X射线；用于探测被人体散射的笔形X射线束的第一探测器313a和用于探测透射通过人体的扇形X射线束的第二探测器313b之间限定了检查通道，人体可以在检查通道中接收检查。
换句话说，第一探测器313a设置在检查通道和扫描X射线发生器311之间，在实施检查的时候，笔形X射线束扫描一个扇形区域，扫描范围设置成例如覆盖人体的扇形区域，应该知道，笔形X射线束扫描范围可以根据实际情况进行设置。笔形X射线束入射在人体上时将被人体散射，第一探测器313a面对人体314能够接收被散射回的X射线信号，并将接收的X射线信号转化为例如电信号等从而实现背散射检测。
第一探测器313a可以例如为平面板形，如图11示出一种第一探测器313a。在第一探测器中，设置狭缝以便笔形X射线束和扇形X射线束通过第一探测器投射到人体。
在图10中，第二探测器313b设置在检查通道的远离扫描X射线发生器的一侧用以接收透过人体14的X射线，即图的左侧。第二探测器313b可以呈C形，即包括第二探测器竖直部分和接续第二探测器竖直部分的第二探测器上侧水平部分和接续第二探测器竖直部分的第二探测器下侧水平部分。图10示出的第二探测器313b的形状只是一种备选的形状，第二探测器313b可以具备其他形状，例如第二探测器上侧水平部分和第二探测器下侧水平部分与第二探测器竖直部分并未连接，只需要第二探测器上侧水平部分和第二探测器下侧水平部分与第二探测器竖直部分涵盖透射过人体的X射线。例如，第二探测器上侧水平部分能够接收透过人体的头部及附近身躯部分的X射线，第二探测器下侧水平部分够接收透过人体的脚及附近身躯部分的X射线。图10中第二探测器313b允许接收和探测透过整个人体后的衰减的X射线，并将探测的射线信号转化为例如电信号以实现透射检测。
在根据本公开的复合检查设备中，还可以包括电控显示模块316，其用于与用户交互信息，以便控制复合检查设备的操作和显示检查的结果，例如输入控制扫描X射线发生器发射X射线的信号，包括仅发射笔形X射线束或扇形X射线束，或者同时发射笔形X射线束和扇形X射线束，实施检查，以及输入其他命令；还可以显示透射检测的结果、用于显示背散射检测结果等。
在一个实施例中，电控显示模块316包括电气模块316a、数据采集模块316b、服务器316c、对外接口316d和客户终端316e。其中，服务器16c对检测信号进行数据分析和处理并成像，通过有线接口或者无线传输(如WIFI)等方式实时传送给客户终端316e，可以用两个显示器分别显示背散射图像和透射图像，也可以在一个显示器同时显示背散射和透射两个图像。
在根据本公开的复合检查设备中，还可以包括传送装置315，沿着检 查通道做匀速平移运动，从而逐列完成被检人体314的全身背散射扫描或者透射扫描，再通过电控显示模块316与用户交互信息。本公开的检查系统为单通道模式，不受有无机壳、背板或者顶盖等辅助装置的限制。在本实施例中，扫描X射线发生器和探测器保持静止，被检查人体被移动。具体地，例如传送装置315包括载人滑板315a，载人滑板315a上设计有扶手，供被检人314抓握，消除平移运动带来的摔跌等安全隐患。特别地，传送装置15包括滚珠丝杠及电机驱动装置315b，可以往复运动，当被检人314完成检查后，载人滑板315a能够及时返回以备于下一次检查操作。特别地，也可以采用皮带传送或者其他的传动方式。
在本公开的其他实施例中，复合检查设备可以包括移动装置，移动装置能够移动扫描X射线发生器和探测器，对静止的人体实施扫描。
在根据本公开的复合检查设备中，扫描X射线发生器能够分别独立地产生用于背散射检测的笔形X射线束和用于透射检测的扇形X射线束。这是有利的，常规的X射线发生器仅具有一个X射线发射源，能够发射一种能量的X射线，当需要对被检物品实施透射检测和被散射检测时，需要被检物品分别通过透射检测通道和背散射检测通道，因为每种检测通道仅能够提供一种能量形式的X射线，这造成检测不便；然而，在本公开的复合检查设备中，扫描X射线发生器能够分别发射两种能量的X射线，其中一种低能量的笔形X射线束能够用于被散射检测，另一高能量的扇形X射线束能够用于透射检测，因而，仅一个检测通道即可以完成两种检测。
然而，应该知道，在本公开的其他实施例中，笔形X射线束和扇形X射线束的能量可以调节，笔形X射线束的能量可以较高，扇形X射线束的能量可以较低。
根据本公开的实施例，复合检查设备能够仅实施背散射检测，例如仅发射笔形X射线束对人体进行扫描。由于笔形X射线束的能量小，对人体的伤害小，仅通过背散射即可以对人体进行初步的检查；当对人体实施初步检查后，如果需要进一步检查，则根据本公开的复合检查设备可以对人体实施透射检查，而不需要人体移动位置。根据本公开的复合检查设备集成度高，并且检查的安全性被提高，检查便利性被提高。
在一个实施例中，复合检查设备还包括复合检查设备准直器312，复合检查设备准直器312包括第一准直缝312’和第二准直缝312”，第一准直缝用于准直笔形X射线束，第二准直缝用于准直扇形X射线束，笔形X射线束和扇形X射线束分别穿过第一准直缝和第二准直缝投射到人体上，第一准直缝和第二准直缝通过隔板隔开。换句话说，第一准直缝312’和第二准直缝312”的尺寸配置成使得扫描X射线发生器发射的笔形X射线束和扇形X射线束分别与第一准直缝312’和第二准直缝312”对应。在一个实施例中，第一准直缝312’的横向宽度(即水平方向)可以为0.5mm-2mm，例如可以是1mm，竖直方向的开口长度为1000mm-2000mm，例如可以是1200mm；第二准直缝”的横向宽度可以为0.5mm-2mm，例如可以是1mm，竖直方向的开口长度为1000mm-2000mm，例如可以是1200mm。第一准直缝312’和第二准直缝312”之间有隔板将第一准直缝312’和第二准直缝312”隔开，使得笔形X射线束仅通过第一准直缝312’，扇形X射线束仅通过第二准直缝312”。隔板的厚度可以是5mm-15mm，例如可以是8mm，可以是10mm。
第一准直缝312’和第二准直缝312”能够分别对通过的笔形X射线束和扇形X射线束进行约束，使得笔形X射线束和扇形X射线束分别具有复合检查设备所需的扫描方向和范围，减小了X射线对周围的辐照伤害。
在一个实施例中，复合检查设备准直器312还可以包括调节器312a，其剖视图如图12所示，配置成限制源准直器出口的高度和宽度。调节器312a的开口的四边能够调节使得开口的尺寸能够将扇形X射线束约束到复合检查设备所需的范围。设置调节器312a是有利的，可以灵活地调整辐射束的照射范围，减小对环境的损害。
在一个实施例中，阳极柄3300还可以设置成用于连接高压电源的正极，特别地，对于负高压电源可以直接接地。阳极柄3300可以是阳极的一部分，换句话说，阳极是一体件。在另一实施例中，阳极柄300可以是连接至阳极的部件。
阳极和阳极柄3300可以由紫铜或铜合金制成。这有利于导电，减小电阻；而且，有利于散热；此外，还具有一定的X射线辐射防护能力。
本公开的另一方面，提供一种用于人体的检查方法，其使用上述的复合检查设备实施检查。由于复合检查设备具备发射两种能量的X射线束的功能，根据本实施例的检查方法使用时对人体的伤害小，便利性提高。
具体地，可以对每个被检查人体首先使用扫描X射线发生器发射笔形X射线束执行背散射检测，笔形X射线束能量小，对人体的伤害小，在没有发现可疑物品时，完成检查；
当发现人体存在可以物品时，使用扫描X射线发生器发射扇形X射线束执行透射检测。扇形X射线束透过人体能够更加清晰地显示人体所携带的物品，提高检查的可靠性。
人体在同一个检查通道上不需要移动就可以完成背散射检测和透射检测，因而便利性大大提升，检查效率提高。
虽然本总体专利构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体专利构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本公开的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (34)

  1. 一种组合扫描X射线发生器，包括：
    外壳；
    阳极，设置在所述外壳内，阳极包括相对的阳极第一端和阳极第二端，其中第一端和第二端是所述阳极的相对的两端；
    笔形束辐射源，设置在所述阳极第一端，配置用以发射笔形X射线束，其中，笔形束辐射源包括第一阴极，所述第一阴极配置成在笔形束辐射源内朝向阳极第一端发射电子；
    扇形束辐射源，设置在所述阳极第二端，配置用以发射扇形X射线束，其中，扇形束辐射源包括第二阴极，所述第二阴极配置成在扇形束辐射源内朝向阳极第二端发射电子；
    其中，笔形束辐射源和扇形束辐射源能够独立操作。
  2. 如权利要求1所述的组合扫描X射线发生器，其中阳极设置成阳极第一端和阳极第二端可以相对彼此转动。
  3. 如权利要求1或2所述的组合扫描X射线发生器，其中，笔形束辐射源包括第一靶，设置在阳极第一端端面，第一靶受到电子轰击后发射X射线；扇形束辐射源包括第二靶，设置在阳极第二端端面，第二靶受到电子轰击后发射X射线；
    其中，第一端端面与阳极的长度延伸方向不垂直，第二端端面与阳极的长度延伸方向不垂直。
  4. 如权利要求3所述的组合扫描X射线发生器，配置成使得笔形束辐射源的第一靶和扇形束辐射源的第二靶能够同步地或不同步地发射X射线。
  5. 如权利要求3所述的组合扫描X射线发生器，其中，组合扫描X射线发生器配置成使得施加在第一阴极和阳极第一端之间的电压等于施加在第二阴极和阳极第二端之间的电压，从而产生的X射线能量相同。
  6. 如权利要求3所述的组合扫描X射线发生器，其中，组合扫描X射线发生器配置成使得施加在第一阴极和阳极第一端之间的电压不等于施加在第二阴极和阳极第二端之间的电压，从而产生的X射线能量不相 同。
  7. 如权利要求1或2所述的组合扫描X射线发生器，其中，
    笔形束辐射源包括防护转筒，配置成将第一靶发射的X射线调制成笔形X射线束；和
    其中，扇形束辐射源包括准直器，配置成将第二靶发射的X射线调制成扇形X射线束。
  8. 如权利要求7所述的组合扫描X射线发生器，其中，防护转筒包围阳极第一端，允许电子穿过防护转筒轰击第一靶，并限制第一靶发射的X射线，使得第一靶发射的X射线仅能够从防护转筒出射孔射出，形成笔形X射线束。
  9. 如权利要求7所述的组合扫描X射线发生器，其中，笔形束辐射源还包括设置在所述阳极上靠近阳极第一端的电枢铁芯和围绕在电枢铁芯上的电枢绕组，以及对应电枢铁芯设置在防护转筒内壁上的多个永磁体，以便在电枢绕组形成变化的磁场时电枢绕组与多个永磁体相互作用而驱动防护转筒围绕所述阳极第一端转动。
  10. 如权利要求7所述的组合扫描X射线发生器，其中，准直器包围阳极第二端，允许电子穿过准直器轰击第二靶，并限制第二靶发射的X射线，使得第二靶发射的X射线仅能够从准直器出口射出，形成扇形X射线束。
  11. 如权利要求7所述的组合扫描X射线发生器，其中，防护转筒出射孔射出的笔形X射线束和准直器出口射出的扇形X射线束分别位于两个平行的平面内。
  12. 如权利要求7所述的组合扫描X射线发生器，其中，在沿阳极长度方向上看，防护转筒出射孔射出的笔形X射线束的扫描覆盖范围和准直器出口射出的扇形X射线束的覆盖范围不重叠、部分重叠或完全重合。
  13. 如权利要求7所述的组合扫描X射线发生器，其中，防护转筒出射孔射出的笔形X射线束的扫描范围的张角与准直器出口射出的扇形X射线束的张角相同或不相同。
  14. 如权利要求1或2所述的组合扫描X射线发生器，其中，所述阳 极包括阳极柄，所述阳极柄与所述外壳连接用于将所述阳极固定在所述外壳内部。
  15. 如权利要求14所述的组合扫描X射线发生器，其中，所述阳极柄包括冷却通道，配置成用以流过冷却介质。
  16. 一种复合检查设备，包括多个检查通道和至少一台如权利要求1～15中任一项所述的组合扫描X射线发生器，
    其中，每一台组合扫描X射线发生器被构造成发出一个笔形X射线束和一个扇形X射线束，所述笔形X射线束适用于对一个检查通道内的待检目标进行背散射扫描，所述扇形X射线束适用于对另一个检查通道内的待检目标进行透射扫描。
  17. 根据权利要求16所述的复合检查设备，其中，
    所述复合检查设备包括两个检查通道和一台组如权利要求1～15中任一项所述的合扫描X射线发生器，并且
    所述组合扫描X射线发生器设置在所述两个检查通道之间，向一个检查通道内的待检目标发射所述笔形X射线束，并向另一个检查通道内的待检目标发射所述扇形X射线束。
  18. 根据权利要求16所述的复合检查设备，其中，
    每一台组合扫描X射线发生器被构造成发出一个笔形X射线束和一个扇形X射线束，使得所述背散射扫描和所述透射扫描相互独立地进行并且互无串扰；
    其中，所述背散射扫描和所述透射扫描同时进行或者不同时进行。
  19. 根据权利要求16所述的复合检查设备，其中，
    所述多个检查通道位于同一个水平面上。
  20. 根据权利要求16所述的复合检查设备，其中，
    所述复合检查设备还包括背散探测器和透射探测器，
    所述组合式X射线发生器和所述背散探测器位于所述一个检查通道内的待检目标的同一侧，并且
    所述组合扫描X射线发生器和所述透射探测器分居所述另一个检查通道内的待检目标的两侧，所述透射探测器被设置为]形或L形。
  21. 根据权利要求16所述的复合检查设备，其中，
    所述复合检查设备是开放式的或封闭式的。
  22. 一种复合检查设备，包括第一检查通道、第二检查通道、设置在所述第一检查通道与所述第二检查通道之间的一个如权利要求1～15中任一项所述的组合扫描X射线发生器、以及对应的探测器，
    其中，所述X射线发生器被构造成发出笔形X射线束，所述笔形X射线束适用于对所述第一检查通道内的待检目标进行背散射扫描并且被构造成发出扇形X射线束，所述扇形X射线束适用于对所述第二检查通道内的待检目标进行透射扫描。
  23. 一种利用如权利要求16至22中的任何一项所述的复合检查设备的用于待检目标的检查方法，所述方法包括：
    使第一待检目标从一个检查通道中穿过，以利用所述笔形X射线束对所述第一待检目标进行背散射扫描；以及
    使第二待检目标从另一个检查通道中穿过，以利用所述扇形X射线束对所述第二待检目标进行透射扫描。
  24. 一种用于人体的复合检查设备，包括：
    如权利要求1～15中任一项所述的扫描X射线发生器，配置成能够分别独立地产生用于背散射检测的笔形X射线束和用于透射检测的扇形X射线束，其中笔形X射线束能够扫描一扇形区域，扇形X射线束具有扇形轮廓覆盖一扇形区域；
    用于探测被人体散射的笔形X射线束的第一探测器；和
    用于探测透射通过人体的扇形X射线束的第二探测器；
    其中在第一探测器和第二探测器之间限定用于被检查人体的检查通道。
  25. 根据权利要求24所述的复合检查设备，其中第一探测器设置在检查通道和扫描X射线发生器之间面对人体以便接收从人体散射回的X射线；
    第一探测器包括狭缝以便笔形X射线束和扇形X射线束通过第一探测器投射到人体。
  26. 根据权利要求24所述的复合检查设备，其中第二探测器设置在检查通道的远离扫描X射线发生器的一侧用以接收透过人体的X射线；
    第二探测器呈C或[形，包括第二探测器竖直部分、接续第二探测器竖直部分的第二探测器上侧水平部分和接续第二探测器竖直部分的第二探测器下侧水平部分。
  27. 如权利要求25所述的复合检查设备，还包括复合检查设备准直器，配置成包括第一准直缝和第二准直缝，第一准直缝用于准直笔形X射线束，第二准直缝用于准直扇形X射线束，笔形X射线束和扇形X射线束分别穿过第一准直缝和第二准直缝投射到人体上，第一准直缝和第二准直缝通过隔板隔开。
  28. 如权利要求27所述的复合检查设备，其中，复合检查设备准直器包括调节器，配置成限制源准直器出口的高度和宽度；并且，调节器的开口的四边能够调节使得开口的尺寸能够将扇形X射线束约束到复合检查设备所需的范围。
  29. 如权利要求24所述的复合检查设备，还包括电控显示模块，用于与用户交互信息，以便控制复合检查设备的操作和显示检查的结果。
  30. 如权利要求16、22、24中的任何一项所述的复合检查设备，还包括传送装置，沿着检查通道做匀速平移运动，以便被检人体的全身被逐列背散射扫描或者透射扫描。
  31. 一种用于人体的检查方法，包括使用如权利要求16、22、24中的任何一项所述的复合检查设备执行人体检查其中，所述检查方法包括：
    使用扫描X射线发生器发射笔形X射线束执行背散射检测；以及
    如果需要，使用扫描X射线发生器发射扇形X射线束再次对人体执行透射检测。
  32. 一种利用如权利要求16、22、24中的任何一项所述的复合检查设备对待检目标进行检查的方法，所述方法包括：
    在完成了对待检目标的背散射扫描之后，再对所述待检目标进行透射扫描；或者
    在完成了对待检目标的透射扫描之后，再对所述待检目标进行背散 射扫描。
  33. 根据权利要求32所述的方法，其中，
    在对待检目标进行背散射扫描或透射扫描的过程中，所述待检目标相对于所述复合检查设备移动，或者所述复合检查设备相对于所述待检目标移动。
  34. 根据权利要求32所述的方法，其中，
    将两台或更多台复合检查设备级联起来或者组合起来使用，使得待检目标一次通过所述复合检查设备而无需返回或者翻转即可完成检查。
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