專利名稱：探測(cè)器陣列及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于物體輻射透視成像的探測(cè)器，特別涉及一種探測(cè)器陣列和使用該探測(cè)器陣列的設(shè)備，以消除利用交替產(chǎn)生的射線檢查被檢物體的過(guò)程中出現(xiàn)的邊緣處對(duì)物體材料的錯(cuò)誤識(shí)別和識(shí)別不準(zhǔn)確問(wèn)題，并可以加倍提高掃描檢查效率。
背景技術(shù)：
隨著海關(guān)和安全檢查系統(tǒng)要求的不斷提高，利用兩種不同能量的X射線對(duì)被檢物體進(jìn)行無(wú)損檢查，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)被檢物體的物質(zhì)材料識(shí)別的技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始被廣泛推廣，如美國(guó)專利US 5,044,002。最近，在大型客體的無(wú)損檢測(cè)中，在高能段(＞1MeV)的雙能法來(lái)實(shí)現(xiàn)材料識(shí)別的技術(shù)也被重新提出，見(jiàn)美國(guó)專利US 5,524,133。
雙能法實(shí)現(xiàn)材料識(shí)別的物理原理是，兩束不同能量的X射線與同一物體相互作用，因?yàn)楣庾幽芰坎煌c物體的相互作用存在差別，可以簡(jiǎn)單的認(rèn)為這差別是綜合表現(xiàn)為衰減系數(shù)比的差別。因此，基于這一原理，提出了多種交替產(chǎn)生兩種不同能量X射線的方法，如美國(guó)專利US 6,069,936和國(guó)際申請(qǐng)WO 00/43760披露的單一射線源，通過(guò)材料吸收的辦法調(diào)制出高能能譜。此外，國(guó)際申請(qǐng)WO2004/030162 A2披露了由一個(gè)加速器交替產(chǎn)生高低兩種能譜的射線。但是，這種交替性產(chǎn)生高低能X射線掃描物體時(shí)，存在一個(gè)嚴(yán)重缺陷兩種不同能量的X射線是一定頻率交替相間產(chǎn)生的，產(chǎn)生兩束射線之間存在一定的時(shí)間間隔。當(dāng)用于被檢客體掃描時(shí)(如行包、集裝箱等)，被掃描物體是一定速度在運(yùn)行，高低能X射線產(chǎn)生的時(shí)間間隔里，被檢物體將會(huì)移動(dòng)一定的距離。這樣，高低能的兩束射線與物質(zhì)相互作用的過(guò)程并不是完全相同。因此，這將影響對(duì)材料識(shí)別的正確率，尤其在被檢物體的邊緣處，存在兩種能量的射線是與不同的物體相互作用的現(xiàn)象，由此得到錯(cuò)誤的識(shí)別結(jié)果。同時(shí)，為了減小因?yàn)楦叩湍苌渚€與非同一物質(zhì)相互作用而引起的誤差，傳統(tǒng)的方法是，讓被檢物體的運(yùn)動(dòng)速度較慢，這將嚴(yán)重限制了貨物檢查效率。而且，對(duì)于物體邊緣的錯(cuò)誤識(shí)別問(wèn)題仍然無(wú)法解決。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問(wèn)題，完成了本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提出一種探測(cè)器陣列和使用該探測(cè)器陣列的材料識(shí)別系統(tǒng)，以消除利用交替產(chǎn)生的射線對(duì)被檢物體的檢查過(guò)程中引起的物體邊緣錯(cuò)誤識(shí)別缺陷。
在本發(fā)明的第一方面，提出了一種探測(cè)器陣列，包括第一線陣探測(cè)器，用于探測(cè)穿透被檢物體的至少一個(gè)部分的第一射線；以及第二線陣探測(cè)器，與所述第一線陣探測(cè)器平行設(shè)置，用于探測(cè)與所述第一射線交替發(fā)射并穿透所述至少一個(gè)部分的第二射線。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一線陣探測(cè)器與所述第二線陣探測(cè)器緊密排列。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一線陣探測(cè)器和所述第二線陣探測(cè)器之間的距離是可調(diào)的。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述距離取決于被檢物體的運(yùn)動(dòng)速度和交替產(chǎn)生第一射線和第二射線之間的間隔時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一線陣探測(cè)器和所述第二線陣探測(cè)器的每一個(gè)包括閃爍晶體或者氣體探測(cè)器。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一線陣探測(cè)器和所述第二線陣探測(cè)器與同一處理裝置連接。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一線陣探測(cè)器和所述第二線陣探測(cè)器分別與各自的處理裝置連接。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一射線和第二射線是由同一射線源產(chǎn)生的。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述閃爍晶體是鎢酸鎘或碘化銫。
此外，本發(fā)明還提供了一種包括所述的探測(cè)器陣列的設(shè)備。
此外，本發(fā)明還提供了一種采用所述的探測(cè)器陣列的輻射成像方法。
此外，本發(fā)明還提供了一種采用所述的探測(cè)器陣列的材料識(shí)別方法。
在本發(fā)明的另一方面，提出了一種利用探測(cè)器陣列探測(cè)射線的方法，所述探測(cè)器陣列包括平行設(shè)置的第一線陣探測(cè)器和第二線陣探測(cè)器，該方法包括步驟交替產(chǎn)生第一射線和第二射線，以穿透以固定速度運(yùn)行的被檢物體；用第一線陣探測(cè)器探測(cè)穿透所述被檢物體的至少一個(gè)部分的第一射線；以及用第二線陣探測(cè)器探測(cè)穿透所述至少一個(gè)部分的第二射線。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法還包括步驟根據(jù)被檢物體的速度和交替產(chǎn)生第一射線和第二射線之間的間隔時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)所述第一線陣探測(cè)器與所述第二線陣探測(cè)器之間的距離。
探測(cè)器陣列對(duì)穿透射線進(jìn)行探測(cè)，并通過(guò)錯(cuò)位匹配，實(shí)現(xiàn)高低能射線束對(duì)物體同一位置的相互作用并精確探測(cè)。同時(shí)，第一線陣測(cè)器和第二線陣探測(cè)器之間的距離根據(jù)被檢物體的運(yùn)動(dòng)速度和射線源產(chǎn)生高低能射線的時(shí)間間隔來(lái)確定，從而保證對(duì)高低能射線與被檢物體同一部分作用后的射線被探測(cè)，提高了雙能法對(duì)物質(zhì)材料識(shí)別的正確率，并消除了被檢物體邊緣的錯(cuò)誤識(shí)別。由于第一線陣探測(cè)器和第二線陣探測(cè)器之間的距離可調(diào)整使得被檢物體的運(yùn)動(dòng)速動(dòng)可變，減少了對(duì)被檢物體運(yùn)動(dòng)速度的要求。此外，由于第一線陣探測(cè)器和第二線陣探測(cè)器同時(shí)采集信號(hào)，相當(dāng)于增加了探測(cè)面積，而單個(gè)閃爍體的較小截面又保證了對(duì)物體的探測(cè)精度，得到精細(xì)的探測(cè)圖像。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用探測(cè)器陣列實(shí)現(xiàn)物質(zhì)材料識(shí)別的系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，射線源交替產(chǎn)生不同的能量的射線時(shí)，探測(cè)器陣列的工作原理示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的探測(cè)器陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用雙列探測(cè)器陣列實(shí)現(xiàn)物質(zhì)材料識(shí)別的系統(tǒng)的示意圖。
如圖1所示，通過(guò)使用包括第一線陣探測(cè)器104a和第二線陣探測(cè)器104b的探測(cè)器陣列來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)射線源交替產(chǎn)生的雙能射線進(jìn)行采集。射線源100能夠交替產(chǎn)生諸如X射線之類的射線。同步控制部分105向射線源100和第一線陣探測(cè)器104a和第二線陣探測(cè)器104b提供同步信號(hào)110，使得射線源100同步信號(hào)110的時(shí)序交替產(chǎn)生高低能射線。
射線源100產(chǎn)生的射線102經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直器101后，得到扇形的平面輻射。被檢物體103以一固定的速度在垂直于輻射平面的一固定方向運(yùn)動(dòng)，如圖1所示。平面輻射與被檢物體103作用后的穿透輻射被第一線陣探測(cè)器104a和第二線陣探測(cè)器104b所探測(cè)。這里，第一線陣探測(cè)器104a和第二線陣探測(cè)器104b互相平行，并且根據(jù)同步控制部分105提供的同步信號(hào)，調(diào)整采集電路的參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)同步采集，但這并不是必須的。
然后，雙列探測(cè)器陣列的處理模塊對(duì)最近采集的兩個(gè)射線的信號(hào)進(jìn)行匹配，輸出高低能射線與被檢物體103同一位置作用后的探測(cè)值。該探測(cè)值經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到圖像處理和材料識(shí)別部分106。圖像處理和材料識(shí)別部分106通過(guò)雙能算法和相關(guān)的圖像處理算法，最終識(shí)別被檢物體材料的屬性，如無(wú)機(jī)物、有機(jī)物、重金屬等。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，射線源100交替產(chǎn)生不同的能量的射線時(shí)，探測(cè)器陣列的工作原理示意圖。
如圖2所示，射線源100根據(jù)時(shí)序203交替產(chǎn)生高低能的射線102H和102L，高低能射線以一固定頻率交替發(fā)射，而且發(fā)射兩個(gè)射線之間的時(shí)間間隔t相等。物體103以固定速度V向一方向運(yùn)動(dòng)。假設(shè)任意時(shí)間，射線源100發(fā)射高能射線102H，射線經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直后與被檢物體103的部分1和部分2作用，穿透后的射線分別被第一線陣探測(cè)器104a和第二線陣探測(cè)器104b采集并緩存，分別表示為102H-1A和102H-2B。
然后，射線源100在經(jīng)過(guò)t時(shí)間后，接著發(fā)射低能射線102L。此時(shí)，被檢物體103已經(jīng)向前運(yùn)動(dòng)一像素的距離V*t。低能射線102L穿透被檢物體的部分2和部分3后，被分別被第一線陣探測(cè)器104a和第二線陣探測(cè)器104b采集并緩存，分別表示為102L-2A和102L-3B。探測(cè)器陣列的處理模塊把上次緩存的高能射線102H與被檢物體103的部分2作用后采集的探測(cè)值102H-2B與這次低能射線102L與被檢物體103的部分2作用后采集的探測(cè)值102L-2A配對(duì)，輸出給連接的圖像處理和材料識(shí)別部分106。
接下來(lái)，射線源100根據(jù)時(shí)序203再次產(chǎn)生高能射線102H，同時(shí)被檢物體103再次移動(dòng)了一個(gè)像素的距離V*t，因此高能射線102H與被檢物體103的部分3和部分4相互作用。第一線陣探測(cè)器104a和第二線陣探測(cè)器104b分別采集高能射線102H與被檢物體103相互作用后的探測(cè)值，表示為102H-3A和102H4B。然后，探測(cè)器陣列的處理模塊把上次緩存的低能射線102L與被檢物體103的部分3相互作用后采集的探測(cè)值102L-3B與這次高能射線102L與被檢物體103的部分3相互作用后采集的探測(cè)值102H-3A配對(duì)，輸出給連接的圖像處理和材料識(shí)別部分106。這樣，隨著被檢物體103的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了高低能射線對(duì)被檢物體103的同一部分作用后的信號(hào)探測(cè)。
這樣，由于采用了兩個(gè)平行的第一和第二線陣探測(cè)器104a和104b，射線源100先產(chǎn)生的一束高能的近似窄束的第一射線與被檢物體103的部分1和部分2相互作用，然后被第一和第二線陣探測(cè)器104a和104b采集。穿透被檢物體103的部分1的第一射線被第一線陣探測(cè)器104a探測(cè)并輸出部分1的第一探測(cè)值，穿透被檢物體103的部分2的第一射線被第二線陣探測(cè)器104b探測(cè)并輸出部分2的第一探測(cè)值。緊接著射線源100發(fā)射一束低能的第二射線，此時(shí)被檢物體103已經(jīng)向前運(yùn)動(dòng)了一個(gè)像素的距離，即此時(shí)第二射線將同時(shí)與被檢物體103的部分2和3相互作用。第一線陣探測(cè)器104a和第二線陣探測(cè)器104b分別探測(cè)第二射線穿透部分2和3的信號(hào)，輸出部分2的第二探測(cè)值和部分3的第一探測(cè)值。這時(shí)，部分2的第一探測(cè)值和部分2的第二探測(cè)值就分別是第一射線和第二射線穿透被檢物體103的部分2后的輸出值。因此，根據(jù)其第一探測(cè)值和第二探測(cè)值就可以確定被檢物體103的部分2中的有效原子序數(shù)，從而確定該部分2的的材料屬性。
這里，兩個(gè)線陣探測(cè)器104a和104b可以由緊挨在一起兩個(gè)閃爍體，如鎢酸鎘(CdWO4)或者碘化銫構(gòu)成，如圖3的(A)所示。如圖3的(A)所示，第一和第二線陣探測(cè)器104a和104b可以組合成一個(gè)整體。每行的兩個(gè)閃爍晶體被固定，并且接處理模塊305。兩個(gè)晶體探測(cè)到信號(hào)以后，同時(shí)輸出信號(hào)302A和302B，這兩個(gè)信號(hào)在處理模塊305里被緩存并處理，當(dāng)探測(cè)器采集了兩次相鄰脈沖的高低能射線信號(hào)后，處理模塊305匹配好高低能信號(hào)后輸出被檢物體相應(yīng)部分的高低能探測(cè)值對(duì)給圖像處理和材料識(shí)別部分106。但是，也可讓第一線陣探測(cè)器104a和第二線陣探測(cè)器104b分別獨(dú)立輸出信號(hào)301A和301B到各自的處理模塊(未示出)。探測(cè)器陣列每采集到高能或低能的射線穿透被檢物體的穿透信號(hào)后就輸出給處理模塊305，以對(duì)探測(cè)值按照高低能進(jìn)行配對(duì)，從而得到被檢物體103各個(gè)部分的高低能探測(cè)值。作為替換方案，兩個(gè)線陣探測(cè)器104a和104b的每一個(gè)可以由氣體探測(cè)器構(gòu)成。
此外，第一線陣探測(cè)器104a和第二線陣探測(cè)器104b之間的距離d可以調(diào)節(jié)，如圖3的(B)所示。這里距離d由被檢物體103的運(yùn)動(dòng)速度V和射線源100產(chǎn)生高低能射線的間隔時(shí)間t決定，即d＝V*t。也就是，根據(jù)射線源產(chǎn)生高低能兩個(gè)射線之間的時(shí)間間隔和被檢物體的運(yùn)動(dòng)速度來(lái)調(diào)節(jié)這第一線陣探測(cè)器和第二線陣探測(cè)器之間的距離，從而滿足相鄰高低能射線穿透被檢物體的同一部分的要求。
以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種探測(cè)器陣列，包括第一線陣探測(cè)器，用于探測(cè)穿透被檢物體的至少一個(gè)部分的第一射線；第二線陣探測(cè)器，與所述第一線陣探測(cè)器平行設(shè)置，用于探測(cè)與所述第一射線交替發(fā)射并穿透所述至少一個(gè)部分的第二射線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)器陣列，其特征在于，所述第一線陣探測(cè)器與所述第二線陣探測(cè)器緊密排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)器陣列，其特征在于，所述第一線陣探測(cè)器和所述第二線陣探測(cè)器之間的距離是可調(diào)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的探測(cè)器陣列，其特征在于，所述距離取決于被檢物體的運(yùn)動(dòng)速度和交替產(chǎn)生第一射線和第二射線之間的間隔時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2～3之一所述的探測(cè)器陣列，其特征在于，所述第一線陣探測(cè)器和所述第二線陣探測(cè)器的每一個(gè)包括閃爍晶體或氣體探測(cè)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的探測(cè)器陣列，其特征在于，所述閃爍晶體是鎢酸鎘或碘化銫。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的探測(cè)器陣列，其特征在于，所述第一線陣探測(cè)器和所述第二線陣探測(cè)器與同一處理裝置連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的探測(cè)器陣列，其特征在于，所述第一線陣探測(cè)器和所述第二線陣探測(cè)器分別與各自的處理裝置連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的探測(cè)器陣列，其特征在于，所述第一射線和第二射線是由同一射線源產(chǎn)生的。
10.一種包括如權(quán)利要求1～9之一所述的探測(cè)器陣列的設(shè)備。
11.一種采用如權(quán)利要求1～9之一所述的探測(cè)器陣列的輻射成像方法。
12.一種采用如權(quán)利要求1～9之一所述的探測(cè)器陣列的材料識(shí)別方法。
13.一種利用探測(cè)器陣列探測(cè)射線的方法，所述探測(cè)器陣列包括平行設(shè)置的第一線陣探測(cè)器和第二線陣探測(cè)器，該方法包括步驟交替產(chǎn)生第一射線和第二射線，以穿透以固定速度運(yùn)行的被檢物體；用第一線陣探測(cè)器探測(cè)穿透所述被檢物體的至少一個(gè)部分的第一射線；用第二線陣探測(cè)器探測(cè)穿透所述至少一個(gè)部分的第二射線。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括步驟根據(jù)被檢物體的速度和交替產(chǎn)生第一射線和第二射線之間的間隔時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)所述第一線陣探測(cè)器與所述第二線陣探測(cè)器之間的距離。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一射線和第二射線是由同一射線源產(chǎn)生的。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一線陣探測(cè)器和所述第二線陣探測(cè)器的每一個(gè)包括閃爍晶體或者氣體探測(cè)器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述閃爍晶體是鎢酸鎘或碘化銫。
全文摘要
公開(kāi)了一種探測(cè)器陣列，包括第一線陣探測(cè)器，用于探測(cè)穿透被檢物體的至少一個(gè)部分的第一射線；第二線陣探測(cè)器，與所述第一線陣探測(cè)器平行設(shè)置，用于探測(cè)與所述第一射線交替發(fā)射并穿透所述至少一個(gè)部分的第二射線。利用所述探測(cè)器陣列，能夠提高交替雙能射線對(duì)被檢物體的掃描檢查效率和材料識(shí)別正確率。
文檔編號(hào)G01N23/083GK101074935SQ20061001194
公開(kāi)日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2006年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月19日
發(fā)明者王學(xué)武, 陳志強(qiáng), 李元景, 鐘華強(qiáng), 張清軍, 趙書(shū)清 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 清華同方威視技術(shù)股份有限公司