扫描系统

阅读:456发布:2021-07-16

专利汇可以提供扫描系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供一种用于扫描在第一方向中移动的物体的方法、系统和检测器装置,包括:以具有至少900KeV的峰值 能量 的放射线照射物体,提供具有至少2mm的厚度的第一检测器区域和具有至少5mm的厚度的第二检测器区域,其中第二检测器区域被安排来接收已经通过第一检测器区域的放射线,在放射线已经与物体相互作用或通过物体之后检测放射线,以便提供与物体有关的信息。检测放射线包括:在第一检测器区域检测放射线,在第二检测器区域接收已经通过第一检测器区域的放射线,在第二检测器区域检测放射线。在第一检测器区域、第二检测器区域或在两者中,检测放射线包括使用不同群组的检测元件捕获多组检测数据,每个检测元件被安排来提供与该物体的对应部分有关的信息,在不同时间捕获每组检测数据,使得每个群组的检测元件被安排来提供关于该物体的相同区域的信息。每个群组 覆盖 的对应部分在具有和第一方向 正交 的分量的第二方向中重叠。,下面是扫描系统专利的具体信息内容。

1.一种用于扫描在第一方向中移动的物体的扫描方法,包括:
以具有至少900KeV的峰值能量的放射线照射物体,
提供具有至少2mm的厚度的第一检测器区域和具有至少5mm的厚度的第二检测器区域,其中第二检测器区域被安排来接收已经通过第一检测器区域的放射线,在放射线已经与物体相互作用或通过物体之后检测放射线,以便提供与物体有关的信息,
其中检测放射线包括:
在第一检测器区域检测放射线,
在第二检测器区域接收已经通过第一检测器区域的放射线,
在第二检测器区域检测放射线,
其中在第一检测器区域、第二检测器区域,或在两者中,检测放射线包括使用不同群组的检测元件捕获多组检测数据,
每个检测元件被安排来提供与该物体的对应部分有关的信息,
在不同时间捕获每组检测数据,使得每个群组的检测元件被安排来提供关于该物体的相同区域的信息,
其中每个群组覆盖的对应部分在具有和第一方向正交的分量的第二方向中重叠。
2.根据权利要求1所述的方法,其中第一检测器区域具有15mm的厚度,并且第二检测器区域具有30mm的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的方法,还包括感测物体的移动的速率以便协调各组检测数据的捕获的时序的步骤。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其中由每个群组覆盖的对应部分重叠,以便提供在足够用于在第二方向中以至少尼奎斯特采样率扫描物体的区域的空间频率处的信息。
5.根据权利要求4所述的方法,其中检测元件在第二方向中具有相同的长度,并且重叠部分被这样重叠从而按照平均,与两个部分有关的数据按照检测元件的长度来捕获。
6.根据权利要求1或2所述的方法,其中不同群组的检测元件在第一方向是彼此相对偏置的。
7.根据权利要求1或2所述的方法,包括将时间协调扫描信息提供给安排来提供物体的图像的成像部件。
8.根据权利要求1或2所述的方法,包括控制物体的移动,使得在数据捕获时区域和检测元件的相关群组对准。
9.根据权利要求1或2所述的方法,包括以足够用于提供在第一方向中以至少尼奎斯特采样率扫描物体的区域的时间频率来捕获数据。
10.根据权利要求1或2所述的方法,其中照射物体包括以离散脉冲照射物体,并且该扫描方法包括在下一个脉冲出现之前发送响应于来自检测元件的脉冲而接收的检测信息。
11.根据权利要求1或2所述的方法,包括将第一检测器区域安置在物体和第二检测器区域之间。
12.根据权利要求1或2所述的方法,包括计算在第一检测器区域检测的放射线相对于在第二检测器区域检测的放射线的比率,以便基于该计算的比率确定关于物体的信息。
13.根据权利要求1或2所述的方法,包括配置第一检测器区域和第二检测器区域以检测相对于彼此的预定数量的放射线。
14.根据权利要求13所述的方法,包括配置第一检测器区域和第二检测器区域以检测彼此相同数量的放射线。
15.根据权利要求14所述的方法,包括配置一个检测器区域或每个检测器区域的尺寸、形状或材料的任意一个或多个,使得第一检测器区域和第二检测器区域检测相对于彼此的预定数量的放射线。
16.一种在扫描系统中使用的检测器装置,该系统包括:放射线源,安排来利用具有至少900KeV的峰值能量的放射线照射在第一方向中移动的要扫描的物体,其中检测器装置被安排来在放射线已经与物体相互作用或通过物体之后检测放射线,以便扫描物体,其中该检测器装置包括具有至少2mm的厚度并且安排来检测放射线的第一检测器区域,以及具有至少5mm的厚度并且安排来检测放射线的第二检测器区域,其中第二检测器区域被安排来接收已经通过第一检测器区域的放射线,
其中第一检测器区域、第二检测器区域或两者包括检测器阵列,该检测器阵列包括多个检测元件的群组,每个检测元件安排来捕获与物体的对应部分有关的检测数据,每个群组被安排来在不同时间捕获一组检测数据,使得每组检测数据覆盖物体的相同区域,以及其中在具有和第一方向正交的分量的第二方向中各部分的至少两个组重叠。
17.根据权利要求16所述的检测器装置,其中第一检测器区域具有15mm的厚度,并且第二检测器区域具有30mm的厚度。
18.根据权利要求16或17所述的检测器装置,其中各部分的各组重叠以便提供在足够用于在第二方向中以至少尼奎斯特采样率扫描物体的空间频率处的信息。
19.根据权利要求18所述的检测器装置,其中检测元件在第二方向中具有相同的长度,并且重叠部分被这样重叠从而按照平均,与两个部分有关的数据按照检测元件的长度来捕获。
20.根据权利要求19所述的检测器装置,其中不同群组的检测元件在第一方向是彼此相对偏置的。
21.根据权利要求19或20的任一所述的检测器装置,其中每个群组包括相同组的检测元件。
22.根据权利要求16、17、19或20的任一所述的检测器装置,其中群组包括在第二方向延伸的检测元件的各列。
23.根据权利要求22所述的检测器装置,其中列的宽度是一个检测元件。
24.根据权利要求16、17、19或20的任一所述的检测器装置,其中群组彼此相邻安排。
25.根据权利要求16、17、19或20的任一所述的检测器装置,其中群组是分离的。
26.根据权利要求16、17、19或20的任一所述的检测器装置,其中检测元件包括闪烁晶体。
27.根据权利要求16、17、19或20的任一所述的检测器装置,其中第一检测器区域安置在要扫描的物体和第二检测器区域之间。
28.根据权利要求16、17、19或20的任一所述的检测器装置,其中第一检测器区域和第二检测器区域被配置来检测相对于彼此的预定数量的放射线。
29.根据权利要求28所述的检测器装置,其中配置第一检测器区域和第二检测器区域以检测彼此相同数量的放射线。
30.根据权利要求29所述的检测器装置,其中配置一个检测器区域或每个检测器区域的尺寸、形状或材料的任意一个或多个,使得第一检测器区域和第二检测器区域检测相对于彼此的预定数量的放射线。
31.根据权利要求16、17、19或20的任一所述的检测器装置,包括:包括第一检测器区域的第一检测器和包括第二检测器区域的第二检测器。
32.根据权利要求31所述的检测器装置,其中第一检测器安装于第一安装部件上,该第一安装部件安排来机械支撑检测器或提供在第一检测器和信息输出电路之间的电子连接,或者两者均有,以及第二检测器安装于第二安装部件上,该第二安装部件安排来机械支撑检测器或提供在第二检测器和信息输出电路之间的电子连接,或者两者均有。
33.根据权利要求31所述的检测器装置,其中第一检测器和第二检测器安装于联合安装部件上,该联合安装部件安排来机械支撑各检测器或提供在各检测器和一个或多个信息输出电路之间的电子连接,或者两者均有。
34.根据权利要求32或33所述的检测器装置,其中任意一个或多个安装部件包括电路板
35.根据权利要求34所述的检测器装置,其中第一检测器安装在电路板的第一侧,并且第二检测器安装在该电路板的相对的第二侧。
36.根据权利要求31所述的检测器装置,其中第一检测器和第二检测器或它们中的每个包括线性检测器阵列。
37.一种扫描系统,包括:放射线源,安排来利用具有至少900KeV的峰值能量的放射线照射在第一方向中移动的要被扫描的物体;检测器装置,安排来在放射线已经与物体相互作用或通过物体之后检测放射线,以便提供用于扫描物体的信息,其中该检测器装置包括权利要求16到36的任一的检测器装置。
38.根据权利要求37所述的扫描系统,还包括运动传感器,安排来感测物体的移动的速率,以便协调各组检测数据的捕获的时序,使得检测元件的各群组捕获和物体的相同区域有关的不同数据组。
39.根据权利要求38所述的扫描系统,包括控制器,安排来控制通过扫描区的物体的运动,使得检测元件的各群组捕获和物体的相同区域有关的不同数据组。
40.根据权利要求39所述的扫描系统,其中所述控制器安排来与运动传感器通信并且控制通过检测元件的群组的数据捕获的时间,以协调通过扫描区的物体的运动,使得检测元件的各群组捕获和物体的相同区域有关的不同数据组。
41.根据权利要求39或40所述的扫描系统,其中所述控制器安排来计算在第一检测器区域检测的放射线相对于在第二检测器区域检测的放射线的比率,以便基于计算的比率确定与物体有关的信息。
42.根据权利要求37、38或40的任一所述的扫描系统,包括多个检测器装置。
43.根据权利要求37、38或40的任一所述的扫描系统,其中一个检测器装置或每个检测器装置包括放射线安排来冲击的表面,并且该表面安排来面对放射线源。
44.一种根据权利要求1到15的任一所述的方法提供扫描物体的图像的成像方法,包括校准不同组的检测数据以便提供图像,其中不同组的检测数据已经在不同的时间捕获,并且提供关于物体的相同区域的信息。

说明书全文

扫描系统

技术领域

[0001] 本发明涉及扫描系统。它在用于货物的扫描系统中有特别的应用,但是也能够在用于诸如安全和高能医用扫描仪的其它应用的扫描仪中使用。

背景技术

[0002] 存在对于非法材料和设备的存在与否而筛选集装箱的要求。通常这种集装箱很大(例如,40英尺x8英尺x8英尺的ISO集装箱),并且可以包含诸如机械的密集载荷。为了提供非侵入和快速的检查过程,已经开发多个成像系统,其使用高能量X射线源来穿透即便是大的集装箱。
[0003] 典型地,这些系统将高能量X射线线性加速器源和以线性方式排列的一系列X射线检测器组合来创建通过物体的一维检查线。通过经过X射线波束以控制的速度扫描物体,收集一组一维的投影,它们然后能够被重新格式化为用于随后操作员查看的二维图像。
[0004] 在全部此类已知的系统中,图像收集过程根据尼奎斯特采样法则来固有地向下采样,该尼奎斯特采样法则阐述了数据应该以信号中的最高带宽的速率的两倍来采样。
[0005] 同样,用于货物检查的X射线扫描仪典型地包括具有4MeV到9MeV的波束品质的高能量X射线源(常常基于X射线线性加速器)。从X射线线性加速器输出的X射线然后被向下校准为放射线的狭窄扇形波束,它是通过检查下的货物的项目发光。然后X射线检测器元件的线性阵列与X射线源相对安置,使得在通过检查下的物体的X射线波束的衰减之后它由放射线的扇形波束照射。

发明内容

[0006] 在本发明的一些实施例中,描述了增强的检测阵列,其提供图像数据的完全的尼奎斯特采样。在另外的实施例中,检测阵列还修改来提供材料区分能,这能够对操作员在他们的做决定时提供显著的帮助。
[0007] 本发明的一方面提供一种用于扫描在第一方向中移动的物体的扫描方法,包括:以具有至少900KeV的峰值能量的放射线照射物体,提供具有至少2mm的厚度的第一检测器区域和具有至少5mm的厚度的第二检测器区域,其中第二检测器区域被安排来接收已经通过第一检测器区域的放射线,在放射线已经与物体相互作用或通过物体之后检测放射线,以便提供与物体有关的信息,其中检测放射线包括:在第一检测器区域检测放射线,在第二检测器区域接收已经通过第一检测器区域的放射线,在第二检测器区域检测放射线,其中在第一检测器区域、第二检测器区域,或在两者中,检测放射线包括使用不同群组的检测元件捕获多组检测数据,每个检测元件被安排来提供与该物体的对应部分有关的信息,在不同时间捕获每组检测数据,使得每个群组的检测元件被安排来提供关于该物体的相同区域的信息,其中每个群组覆盖的对应部分在具有和第一方向正交的分量的第二方向中重叠。
[0008] 独立权利要求定义本发明寻求保护的各方面。从属权利要求定义优选的发明特征。从属权利要求的任意特征可以与本发明的其它权利要求或其它方面的特征结合使用,即便它们没有明确地从属其中,这对本领域的技术人员是清楚的。
[0009] 当在一种类别(如,方法、系统、检测器装置等)中主张特征时,也寻求该特征在另一类别中的保护,即便没有明确主张。附图说明
[0010] 仅是作为示例,现在将参考附图描述本发明的实施例,其中:
[0011] 图1是概述根据本发明的实施例的方法的流程图
[0012] 图2是概述根据本发明的实施例的另一方法的流程图;
[0013] 图3示意地示出根据本发明的实施例的扫描系统;
[0014] 图4示意地示出偏置交错的检测器阵列;
[0015] 图5示意地图示在本发明的实施例中数据捕获是如何共轴;
[0016] 图6示意地图示在本发明的实施例中使用的检测器模
[0017] 图7示意地图示根据本发明的实施例的堆叠检测器装置;
[0018] 图8是图示如通过本发明的实施例的扫描系统所见的高和低的原子质量物体的不同特性的曲线图;
[0019] 图9是图示响应于接收的放射线的能量的变化的曲线图;
[0020] 图10图示根据本发明的实施例的检测器装置;
[0021] 图11图示根据本发明的另一实施例的检测器装置;
[0022] 图12图示根据本发明的实施例的扫描系统;
[0023] 图13示意地示出根据本发明的实施例安排的检测器的阵列的示例;
[0024] 图14a和14b图示在本发明的实施例中图像数据如何显示给操作员;
[0025] 图15图解在本发明的实施例中使用的来自放射线源的输出放射线轮廓;
[0026] 图16示意地示出根据本发明的实施例的检测器装置。

具体实施方式

[0027] 参考图1和图3,本发明的实施例提供一种用于扫描在第一方向中移动的物体32的方法10和系统30。系统30包括放射线源36,安排来当物体在第一方向中移动时利用放射线照射物体32。放射线源36安排来提供具有至少900keV的峰值能量的放射线。扫描系统30还包括检测器装置38。检测器装置被安排来在放射线已经与物体32相互作用或通过物体32之后检测放射线以便提供扫描物体的信息。检测器装置38包括第一检测器40和第二检测器42。第一检测器40有至少2mm的厚度。在该实施例中第一检测器的厚度是大约15mm。在另一实施例中,厚度可以多些或少些并且能够按技术人员要求的来调节。第二检测器42具有至少5mm的厚度。在该实施例中,第二检测器42的厚度是大约30mm。再次说明,对技术人员将是清楚的是,该检测器厚度能够通过实验改变以便按要求调节检测器装置38。在该实施例中,参考图3,第一检测器40安置在物体32和第二检测器42之间。在另一实施例中,技术人员可以设想不同的排列。在特定实施例中,该排列提供简单的几何形状以便实现期望的检测器配置,使得通过第一检测器40的放射线在它已经与物体32相互作用之后到达第二检测器42。
[0028] 系统30在其最宽的实施例中不包括运动传感器。在一些实施例中,系统30包括运动传感器,如图3所示。运动传感器44安排来测量物体32的位置、速度、速率或加速度的任意一个或多个,使用该运动传感器收集的数据可以在扫描物体时用来协调数据捕捉的时序。
[0029] 参考图1,扫描方法10包括以具有900keV或更高的峰值能量值的放射线照射要扫描的物体的步骤12。方法10还包括提供具有至少2mm的厚度的第一检测器区域,以及具有至少5mm的厚度的第二检测器区域的步骤14。第二检测器区域安排来接收已经通过第一检测器区域的放射线。方法10包括在放射线已经与物体相互作用或通过物体之后检测放射线以便提供与物体相关的信息。检测放射线包括通过使用不同群组的检测元件捕获多组检测数据来在第一检测器区域检测16放射线,以及通过使用不同群组的检测元件捕获多组检测数据来在第二检测器区域检测18放射线。
[0030] 每个检测元件被安排来提供与物体的对应部分有关的信息,并且在不同时间捕获每组检测数据,使得每个群组的检测元件提供关于该物体的相同区域的信息。每个群组覆盖的对应部分在具有和第一方向正交的分量的第二方向中重叠。
[0031] 参考图4,示出第一检测器40的一部分。这里,第一检测器40的该部分是从X射线源的观点观看的,并且看到包括两行X射线检测器元件50;引导行46和尾随行48。在箭头A的方向中通过经过两个检测器行的X射线波束扫描该物体。为了清楚起见,每行示出具有仅几个检测器元件,但是在全尺寸成像系统中,每行将典型地包含成百上千的检测元件。在该实施例中,各元件是相同。在其它实施例中,它们可以按要求而不同(尺寸、形状等)。
[0032] 通过X射线检测器元件产生的信息必须按与物体的扫描时间相关的方式来读出;物体扫描越快,每行数据必须被读出得越快。在物体的扫描速度和检测器必须被读出的速率之间的关系在图5中示出。在该图的顶部的垂直箭头指示X射线源产生信号的脉冲(在a、b、c、d、e、f)的时间,并且在下一X射线脉冲开始之前来自检测器的数据被出取。标记“a”的X射线脉冲将照亮引导和尾随检测器阵列两者。下一X射线(标记为“b”)也将照亮引导和尾随检测器阵列两者。这意味着在脉冲“b”中对尾随阵列收集的数据完全符合在脉冲“a”期间对引导阵列收集的数据。
[0033] 为此,在一些实施例中,方法10包括感测20物体的移动的速率,以便协调各组检测数据的捕获的时序。在这种实施例中,可以存在控制机制以便考虑如通过运动传感器44感测的物体32的移动来调整来自源36的X射线脉冲的时序。例如,如果物体32包括卡车,则运动传感器44能够判断卡车行进的速度,并且相应地调整来自X射线源36的X射线脉冲的时序,以便集合检测数据使得每个群组的检测元件提供关于物体的相同区域的信息。
[0034] 在该实施例中,由于在引导检测器阵列中对于检测器元件的中心是沿阵列的长度偏移恰好从尾随阵列的那些起一半的检测器元件,能够看出X射线信号的垂直采样是如在当前已知的货物检查系统的情况下使用的单个检测器行将具有的垂直采样的两倍。
[0035] 检测器阵列的空间频带极限值由各个检测器元件的物理孔径来确定。能够示出当如上所述在时域中采样时,在图4的检测器的安排在垂直方向中完全满足尼奎斯特采样法则要求。
[0036] 使用如图4所示的相同偏置交错检测器阵列,也可以在平方向中满足尼奎斯特采样法则。在这种情况下,如图5所示,X射线波束脉冲速率必须翻倍同时维持相同的扫描速度。这些额外的脉冲在图5中示作a’、b’、c’等。
[0037] 在本发明的另一实施例中,提出一种具有在系统操作期间可选择的垂直和水平采样模式两者的偏置交错检测器阵列。
[0038] 典型地总是使用针对尼奎斯特标准的垂直采样。水平采样能够在要求最佳图像质量时操作于完全尼奎斯特采样,并且当要求低剂量成像时操作在其它较低采样速率。
[0039] 在本发明的另一实施例中,检测器模块可以制造如图6所示的示例那样。这里偏置交错检测器阵列60由闪烁晶体的阵列形成。闪烁晶体在暴露于X射线下发光并且该光通过大量的闪烁材料发送到光敏器件,该光敏器件将输入光信号转换为电流用于随后通过电子电路的积分。该积分信号能够随后被转换为数字形式用于传输到数字电路,其能够将数据译为诸如图像的人可读的形式,并且也能够将数据存储在诸如计算机盘的数字档案中。典型的闪烁检测器应具有高的密度和高的原子序数,并且典型地从包括以下材料的组合中选择:CsI、NaI、BGO、CdW04、LSO、GSO、LYSO和LaBr3。通常光敏器件将是半导体器件,诸如光电二极管光电二极管光电倍增器,或者可以是诸如光电倍增器管的电子管器件,或更特殊的混合器件,诸如具有光电二极管读出的宏沟道感光板。
[0040] 其它检测器配置也是可能的,例如,通过使用充气电离或成比例的检测器,诸如注满增压氙气的检测器。为了实现要求的检测效率,气体将通常加压至少5巴(bar)。替换品将是使用高密度宽带隙半导体材料,诸如CdTe、CdZnTe、HgI等。
[0041] 完全相同偏置交错的检测器阵列原理能够用于其它图像探测,包括热中子快中子,它们能够提供另外的诊断好处。
[0042] 在本发明的另一实施例中,设想混合成像系统,其中偏置交错的X射线敏感检测器阵列位于接近于偏置交错的中子敏感检测器阵列,以允许相同集装箱的同时X射线和中子成像检查。
[0043] 约束在物质(例如,因为来自源脉冲的放射线通过物体和每个检测器)中X射线衰减的主要公式是
[0044]
[0045] 其中I(E)=以能量E传输通过物体的放射线的强度,I0(E)=通过源以能量E发出的放射线的强度,μ(E)=在能量E的物体的线性衰减系数,并且l=由通过物体的放射线的(笔形)波束所取的线。
[0046] 从X射线线性加速器输出的X射线是具有大致如图15所示的能量分布的多色(polychromatic)。最大X射线能量(Ep)从线性加速器的目标中那些电子相互作用中产生,其中全部电子能量转换为单个X射线光子。典型地,小于全部电子能量被转换为在X射线波束的X射线能量的宽范围中产生的光子。在低能量处,图15所示的峰值是由于在电子和目标原子之间的荧光相互作用,从而导致作为目标材料的特性的X射线。
[0047] 通常使用积分检测器以测量在等式1中描述的X射线信号。在这种情况下,检测信号能够写成:
[0048]
[0049] 其中Id=检测信号,μd(E)=在能量E的检测器材料的线性衰减系数,并且s=通过检测器的X射线波束的路径长度。
[0050] 因此,清楚的是Id没有保留进入的X射线波束的能量分布的知识,仅保留全部X射线能量的累积效果。
[0051] 然而,也能够看到除非通过检测器材料的路径s确实非常大,一些能量将传输通过检测器(即,将不会有100%的检测效率)。参考图4,如果第二检测器B放置在第一检测器A的输出处,则传输通过第一检测器的能量有机会在第二检测器中被吸收。在这种情况中我们能够写出:
[0052]
[0053] 其中IdB=在检测器B中记录的强度,μdA(E)=在能量E的检测器A材料的线性衰减系数,μdB(E)=在能量E的检测器B材料的线性衰减系数,并且t=经过检测器B的X射线波束所取的路径。
[0054] 检查等式3示出在检测器B入射的能量谱不和在检测器A入射的能量谱相同。因此,能够认为检测器A已经保留一些能量信息,尽管积分输出单独不足以断定该能量信息是什么。对检测器B也如此。
[0055] 在本发明的另一方面,能认识到由检测器A和检测器B产生的测量是空间和时间相关的,并且在检测器A中记录的强度和在检测器B中记录的强度的比率将必定提供关于入射的X射线波束的能量分布的一些信息,即,
[0056]
[0057] 其中f{}=函数运算符。
[0058] 还能够通过等式(1)的检查看出,检测器测量的比率也包括由于在物体的衰减的因子。
[0059] 三个物体参数将影响检测器的比率(等式4),并且这些是物体的线性衰减系数μ(E),由通过物体的X射线波束所取的路径l和主要波束的能量分布I0(E)。在该情况中,有三个未知数的和两个测量,因此不可能唯一地确定关于三个物体未知数的值。主要波束的能量分布I0(E)从一个扫描到下一个中是恒定的,所以能够做出对第一阶的I0(E)的估计。因此假定I0(E)是已知的并且是基本材料区别,这导致于对于被分析的物体的平均原子质量指示。
[0060] 本发明关注于高能量扫描。在低能量处(例如多数医疗扫描器),光电效应是通过其X射线与被扫描的物体中的物质相互作用的机制。相反,本发明关注于非常大的X射线源能量-即,上述的较低能量主波束分布具有500keV或以上的峰值(并且较高能量波束具有比这更高的值)。支配在这些能量处物质内的放射线的相互作用的主要机制是康普顿散射。
[0061] 受光电效应影响的X射线的物质中的衰减示出与Z4(其中Z=原子序数)成比例1
的相关性。相反,康普顿散射产生Z 相关性。一些康普顿散射也在低能量处存在。
[0062] 配置本发明的检测器区域,使得在前部检测器中,存在源自光电效应和康普顿散4 1
射效应的组合的大约Z 相关性。第二后部检测器具有Z 相关性。结果,由于支配物质的相互作用的不同物理法则,与低能量X射线扫描相比存在显著不同的考虑。发明人已经认识到对于高能量X射线扫描应用,在主张的安排中的前部和后部检测器对于与高能量放射线的相互作用受不同物理法则支配。作为不同物理关系的结果,相对于低能量X射线扫描器,要求不同的检测器安排。因此,第一检测器规定为至少2mm厚,而第二检测器规定为至少5mm厚。同样,要求不同的信号处理来解决在第一检测器出现的光电效应和康普顿散射的组合,以及在第二检测器中主要的康普顿散射效应。结果,传统货物扫描器不具有如本发明规定的双检测器区域安排。
[0063] 作为本发明的另一实施例,描述了如图7所示的双能量传感器阵列。这里,放射线波束70冲击通过检测器元件的第一偏置交错行的长边缘。第一偏置交错检测器阵列72被调节来允许部分的入射放射线穿过检测器元件,使得放射线波束然后能够截取检测器元件的第二偏置交错行74。
[0064] 在一些实施例中,通过使用X射线线性加速器来产生X射线波束。该波束具有宽的能量频谱。在X射线频谱中的最大X射线能量等于线性加速器的峰值加速势能(例如,在一些实施例中的6MeV),但是在该频谱的平均X射线能量典型地仅为该峰值的三分之一(例如,2MeV),并且最可探测的X射线能量比这还小许多。在另外的实施例中,峰值能量是900keV,或是任何合适的较高的峰值能量。
[0065] 通过采用图7所示的堆叠方法,检测器元件的前部偏置交错行72预滤波X射线波束,并且优选地检测X射线信号的低能量分量。穿过检测器元件的尾部偏置交错行的X射线信号因此具有比在检测器的前部偏置交错行中检测的容量更高的净能量谱容量。在两组检测器的能量响应中的改变在图9所示的图中总结。
[0066] 在图9的特定实施例中,前部和尾部检测器的厚度已经调节为提供相似的整体检测概率,这在随后数据获取系统中的设计中是有利的。
[0067] 然后通过比较在前部检测器元件中检测的信号和由对应尾部检测器元件检测的信号的比率,可以执行一些基本的材料区分。在图8示出关于作为对于高和低原子序数(Z)材料的材料厚度的函数的前后(F/R)检测信号比率的表示效果。在较低能量处,由于不管材料的原子序数,在前部(F)检测器处吸收绝对多数放射线,所以在低和高原子序列材料之间没有显著的差别。在较高能量处,材料之间的差别更显著。在非常高的能量处,该差别变得不显著。
[0068] 取得由前部和尾部检测器组检测的绝对值对系统提供检查下的物体的总的放射学厚度的估计。然后F/R比率提供是否在图像中的物体是高-Z材料的小厚度或低-Z材料的大厚度的估计。这样,能够自动执行材料类型的基本估计。
[0069] 注意,在这里所述的双能量方法同等地适用于其它检测器配置,诸如单行线性阵列。
[0070] 本发明的另一实施例可以使用两个独立的数据获取系统,一个用于读出前部检测器阵列数据,而一个用于读出尾部检测器阵列数据,如图10所示,其中仅示出数据获取系统的检测器元件。这里,X射线检测器装置100被组装到电路卡102上,其提供对检测器的机械支撑以及提供必需的电子读出器104和线缆接口106。两个相同的卡102、108完成该双能量检测器配置。
[0071] 本发明的另一实际实施例在图11中示出。这里,单个电路卡110用于提供对于两个检测器阵列112、114(即,前部和尾部两者)的机械和电气接口。单个线缆连接116将来自检测器阵列两者的数据取出到单个数据获取系统。典型地,前部和尾部的检测器数据交错,并且通过数据获取系统的数字元件重新格式化为前端检测器模块的下行流。
[0072] 在一些实施例中,检测器模块将对敏感的前端放射线检测器提供机械、环境和热保护。为了便于定量成像,有益的是将前部和尾部检测器元件维持在相同温度
[0073] 另外,在一些实施例中,各检测器基本上向后指向放射线的源,以便限制放射线波束的视差检测。这能够很简单地通过图13示意示出的“锯齿”排列来实现。这里,与每个检测器阵列138正交的向后指向源139,使得典型地能够将视差错误包含在几度内。
[0074] 参考图12,在本发明的另一实施例中,提供一种系统120,用于以和图3的实施例所示的相似方式来扫描运动物体122。系统120包括X射线源126,用于利用高能量放射线(具有900keV或更高的峰值)照射物体。系统120还包括检测器装置128,其包括第一检测器130和第二检测器132。该实施例不同于图3所示的实施例在于物体122提供在传送带134上。物体122在传送带134上固定。系统120还包括控制器136,其驱动传送带并且控制其运动。控制器136控制物体122的运动和由源126发出的X射线脉冲的时序,使得在不同的时间捕获每组检测数据,并且如前所述地协调来提供关于物体的相同区域的信息。
[0075] 在其它实施例中,对技术人员将显而易见的是存在其它安排,其能够用来监视通过扫描区的物体的运动,并且从而如权利要求1要求的来协调扫描。在一些有用的实施例中可以提供传送带和运动传感器的组合。
[0076] 在一些示例中,图像数据被显示给操作员,如图14a和14b所示。图14a示出数据应该如何在低剂量模式中显示;r-a意味着在脉冲a的情况下来自尾随检测器元件的数据,f-b意味着在脉冲b的情况下来自引导检测器元件的数据。在这种情况下,显示的像素是矩形。图14b示出数据应该如何在完全尼奎斯特采样模式中显示。这里ra意味着来自尾随检测器脉冲a的数据,而ra’意味着来自尾随检测器脉冲a’的数据。在这种情况下,显示的像素是方形。
[0077] 也可以显示材料区分图像,在这种情况下数据应该如图14b所示的来表示,但是这时像素应该显示比率值F/R。例如,F(ra)/R(ra)、F(fb)/R(fb)等。该值应该换算为合适集合的值,如例如F/R=1被换算为256而F/R=0被换算为0,使得呈现给操作员的屏幕的平均亮度维持在舒适的观看水平。
[0078] 当操作员屏幕不具有足够的像素以显示全部的图像数据时,能够在垂直和水平方向两者中按要求采用插值直到图像维度匹配接近于屏幕的解析度。图像数据的高的固有空间分辨率能够被用来提供增强的显示缩放功能,通过它能够用于传统的线性检测器阵列,由于完全尼奎斯特采样的使用,在传统子采样系统中在缩放等级中提供倍数2的增加。
[0079] 可以对本发明做出各种修改而不脱离它的范围(如权利要求定义的)。公开的扫描系统使用偏置检测器排列来另外提供尼奎斯特采样率扫描,其中检测器装置包括安排来检测放射线的第一检测器区域和安排来检测放射线的第二检测器区域,其中第二检测器区域安排来接收已经通过第一检测器区域的放射线。
[0080] 在一些实施例中,检测器是偏置的但是不足够实现尼奎斯特采样率。在此类实施例中,依然产生的图像具有比非偏置检测器更高的分辨率。
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