專利名稱：用以確定物質(zhì)的原子序數(shù)的、高能量x射線的基于光譜學(xué)的檢查系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)總體上涉及輻射能量成像系統(tǒng)領(lǐng)域，并且更具體地涉及使用透射(transmit)或透射且散射的X射線能量的全譜以用于對(duì)物質(zhì)(諸如貨物集裝箱中的物體)的原子序數(shù)的改進(jìn)的確定的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前X射線檢查系統(tǒng)在檢查且從非危險(xiǎn)物質(zhì)區(qū)分出違禁品、毒品、武器、爆炸物和其它藏匿在貨物中令人感興趣的物品的能力上是有限的。另一個(gè)令人感興趣的方面是出于貨單確認(rèn)的目的檢查貨物以確認(rèn)已支付了適當(dāng)?shù)年P(guān)稅。透射的X射線的強(qiáng)度與X射線穿過(guò)的物質(zhì)的面密度(即密度X厚度)和原子序數(shù)(Z)有關(guān)。由于物體是重疊的且不提供Z信息，因此由傳統(tǒng)的X射線系統(tǒng)產(chǎn)生的射線照片通常難以闡釋。因此，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的操作人員必須學(xué)習(xí)且闡釋每張圖像從而給出是否存在感興趣的目標(biāo)或某種威脅的意見(jiàn)。當(dāng)有大量這樣的射線照片要被闡釋時(shí)，諸如在大流量的中轉(zhuǎn)點(diǎn)和港口，這些固有的困難，結(jié)合操作人員/篩選員的疲勞和分心會(huì)損害檢測(cè)性能。存在對(duì)用于檢測(cè)威脅和其它目標(biāo)的自動(dòng)檢測(cè)和/或篩選輔助工具的需要，從而改進(jìn)操作人員的效率和精確度，并且降低檢測(cè)需要的操作人員的數(shù)目。本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的用于獲得有用的Z信息的方法包括使用雙能X射線源，以及雙粒種(dual-species)技術(shù)(與中子檢查結(jié)合的X射線檢查)。然而，這些方法并不容易允許精確地確定貨物內(nèi)容的實(shí)際Z，而是產(chǎn)生代表X射線束路徑中各種物質(zhì)的混合的平均Z。因此，這些方法不是有效的。因此，現(xiàn)有技術(shù)中目前可用的X射線檢查系統(tǒng)提供用于檢測(cè)感興趣的物品的有限的精確度。此外，這些系統(tǒng)并不有效地檢測(cè)高原子-序數(shù)(“高-z”)物質(zhì)。檢測(cè)這樣的物質(zhì)，特別是走私的可以潛在地被用于制造武器的特殊核物質(zhì)(special nuclearmaterial, SNM)，或用于屏蔽其放射性輻射的物質(zhì)是非常復(fù)雜的任務(wù)。最使人顧慮的物質(zhì)之一，即高濃縮鈾，具有相對(duì)地的放射性。钚，另一種核武器級(jí)物質(zhì)，具有更高的特定放射性和更高的能量輻射。然而，可以通過(guò)使用用于屏蔽伽馬射線的高-Z物質(zhì)和用于屏蔽由自發(fā)裂變產(chǎn)生的中子的低原子序數(shù)(“低-z”)的中子吸收體的組合來(lái)將其屏蔽。因此，很難檢測(cè)屏蔽或藏匿的物質(zhì)。因此期望具有改進(jìn)的方法和系統(tǒng)，用于有效地檢測(cè)高-Z物質(zhì)，特別是考慮這樣的物質(zhì)可以被用于屏蔽伽馬射線的高Z物質(zhì)和用于屏蔽中子的低Z中子吸收體的組合所屏蔽的可能。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，本申請(qǐng)公開(kāi)了一種用于識(shí)別被掃描的物體的物質(zhì)組成的X射線掃描系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括當(dāng)權(quán)利要求許可時(shí)，我們將逐字并入權(quán)利要求。本發(fā)明的上述和其它實(shí)施例將在以下提供的附圖和詳細(xì)描述中被更深入地描述。


本申請(qǐng)的這些和其它特征和優(yōu)點(diǎn)在當(dāng)參照和附圖一起考慮的詳細(xì)描述時(shí)會(huì)得以更好的理解從而被進(jìn)一步理解圖I說(shuō)明對(duì)于不同的吸收體，相對(duì)于能量(MeV)每單位能量的透射的X射線束的標(biāo)準(zhǔn)化強(qiáng)度；
圖2說(shuō)明在相對(duì)于原子序數(shù)描繪的、圖I所示的透射譜中低能量和高能量區(qū)域的幅值的譜比；圖3說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的正在掃描貨物集裝箱的X射線透射光譜學(xué)系統(tǒng)；圖4說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的正在掃描貨物集裝箱的X射線透射光譜學(xué)系統(tǒng)；以及圖5說(shuō)明用于所述X射線透射光譜學(xué)系統(tǒng)的示例性數(shù)據(jù)流。
具體實(shí)施例方式本申請(qǐng)是用于篩選貨物的改進(jìn)的方法，其使用來(lái)自只是透射的高能量X射線束或來(lái)自透射和散射兩者的高能量X射線束的光譜的(spectroscopic)信息，來(lái)提供對(duì)用當(dāng)前的X射線方法和/或通過(guò)本領(lǐng)域已知的被動(dòng)輻射檢測(cè)技術(shù)難以檢測(cè)的違禁品、威脅和感興趣的其它目標(biāo)的加強(qiáng)的檢測(cè)能力。本發(fā)明的系統(tǒng)提供對(duì)于感興趣的物體自動(dòng)地或作為工具輔助操作人員的、改進(jìn)的檢測(cè)性能，而與此同時(shí)降低誤警報(bào)率?？傮w而言，對(duì)于給定厚度的吸收體，原子序數(shù)越高，X射線譜的高端(high end)的衰減越高。因此，透射的X射線譜受到貨物中各種物質(zhì)的物品(item)的原子序數(shù)的變化的影響。本申請(qǐng)檢測(cè)和測(cè)量透射的或透射和散射的X射線的整個(gè)能量譜，并且識(shí)別束路徑中的物質(zhì)和其可能的原子序數(shù)和面密度。透射穿過(guò)貨物和由貨物散射的X射線能量譜包括關(guān)于射線穿過(guò)的貨物的物質(zhì)屬性的豐富的信息。理論分析和實(shí)際測(cè)量證明透射的X射線的X射線譜對(duì)貨物物質(zhì)的Z十分敏感。本發(fā)明致力于多個(gè)實(shí)施例。提供以下公開(kāi)的內(nèi)容從而使具有本領(lǐng)域普通技能的人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明。本申請(qǐng)中使用的語(yǔ)言不應(yīng)解釋為是對(duì)任何特定實(shí)施例的一般的否定，或被用來(lái)將權(quán)利要求限制在這里使用的術(shù)語(yǔ)的含義之外。在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，這里限定的總的原則可以應(yīng)用于其它的實(shí)施例和使用。還有，使用的術(shù)語(yǔ)和措辭是為了描述示例性實(shí)施例的目的而不應(yīng)被認(rèn)為是限制的。因此，本發(fā)明是要符合包括與所公開(kāi)的原理和特征一致的眾多替代、修改和等同物的最寬的范圍。為了清楚起見(jiàn)，沒(méi)有詳細(xì)描述相關(guān)于與本發(fā)明有關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域中已知的技術(shù)材料的細(xì)節(jié)，從而沒(méi)有不必要地模糊本發(fā)明。參照?qǐng)DI,示出對(duì)于不同的吸收體,相對(duì)于以MeV為單位的能量105,每單位能量的透射的X射線束的標(biāo)準(zhǔn)化強(qiáng)度115。如所示，對(duì)于9MV X射線透射譜，碳(Z=6)具有與鈾(Z=92)的譜十分不同的譜。參照?qǐng)D2，示出相對(duì)于原子序數(shù)215繪制的，(圖I所示的)透射譜中低能量和高能量區(qū)域的幅值的譜比205的曲線，表現(xiàn)出高度的靈敏度225。參照?qǐng)D3，示出正在掃描貨物集裝箱305的本發(fā)明的X射線透射光譜學(xué)系統(tǒng)。系統(tǒng)300使用準(zhǔn)直的X射線源335并且使用具有預(yù)定的能量分辨率的快速光譜檢測(cè)器325測(cè)量透射的X射線315的能量譜。X射線源335能量越高，效應(yīng)越強(qiáng)。在另一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)300測(cè)量相對(duì)于原始的X射線的方向以小的角度散射的X射線315的能量譜。應(yīng)該理解X射線源可以是任何能量級(jí)，但是優(yōu)選是IMeV或更高的能量級(jí)。此外，X射線源可以是脈沖形式的源類似電子線性加速器、連續(xù)X射線發(fā)射源、強(qiáng)度-調(diào)制的X射線源，諸如通過(guò)引用并入這里的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?2/484，172中公開(kāi)的，或任何其它類型的X射線源，并且可以使·用任何的束的幾何形狀(geometry),包括光線錐(pencil)、扇形、圓錐形或其它幾何形狀。參照?qǐng)D4，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)400測(cè)量透射的X射線能量譜和大角度(>90度)散射的能量譜。同時(shí)測(cè)量?jī)山M譜進(jìn)一步加強(qiáng)了系統(tǒng)400的Z靈敏度。在圖4中，示出正在掃描貨物集裝箱405的X射線透射光譜學(xué)系統(tǒng)400。該系統(tǒng)400使用X射線源435并且使用具有預(yù)定的能量分辨率的快速光譜檢測(cè)器425測(cè)量透射的X射線415的能量譜。系統(tǒng)400還使用如使用X射線屏蔽和準(zhǔn)直445所確定的準(zhǔn)直的高能量后向散射的X射線檢測(cè)器495測(cè)量相對(duì)于原始的X射線的方向的后向散射的X射線465的能量譜。在透射的能量譜之外還測(cè)量以大于90度的角散射的X射線中的一些的能量譜?？梢越M合得自X射線415和465的兩組譜的信息以大大地增加了 Z靈敏度。在這個(gè)實(shí)施例中，使用準(zhǔn)直的檢測(cè)器495，其測(cè)量高能量后向散射的X射線輻射465的能量譜。以示例的方式，可能需要上下移動(dòng)視錐(cone of view)從而掃描由X射線扇形束示出的貨物的整個(gè)切片(slice)。其它掃描方法也是可能的。所建議的方法可以和使用例如電子線性加速器(Iinac)以及CW (連續(xù)波)X射線源的脈沖形式的X射線源一起使用。傳統(tǒng)的線性加速器以短(通常小于5 μ s)輻射脈沖產(chǎn)生X射線。在這種情況下，在脈沖期間到達(dá)檢測(cè)器的X射線瞬時(shí)速率可能非常高。特別在當(dāng)沒(méi)有貨物存在(“in air”在空氣中)時(shí)，以及對(duì)于X射線透射較高的輕度裝載的集裝箱該速率特別高。如果計(jì)數(shù)率足夠高，有可能由于兩個(gè)或更多的X射線導(dǎo)致在X射線檢測(cè)器中的信號(hào)在時(shí)間上重疊，這樣無(wú)法可靠地測(cè)量的個(gè)體X射線的能量。如果X射線檢測(cè)器及其讀出系統(tǒng)不夠快則這種效應(yīng)會(huì)加劇。然而即使在這種情況下，當(dāng)計(jì)數(shù)率沒(méi)有超過(guò)這個(gè)閾值時(shí)在貨物造成的X射線衰減范圍內(nèi)物質(zhì)辨別仍然是可能的。可選地，可以在檢測(cè)器前面放置屏蔽從而降低該計(jì)數(shù)率，但是這是以能夠以高衰減進(jìn)行光譜法作為代價(jià)而實(shí)現(xiàn)的。CW源在時(shí)間上連續(xù)產(chǎn)生X射線。對(duì)于這樣的源，對(duì)相同的(積分)輸出，瞬時(shí)計(jì)數(shù)率低于脈沖形式源的瞬時(shí)計(jì)數(shù)率。這使得可以將本發(fā)明的使用延伸到更廣范圍的貨物衰減。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，除了用于射線照相術(shù)的主檢測(cè)器陣列之外，還使用非常快的第二檢測(cè)器陣列來(lái)獲得譜信息。產(chǎn)生高分辨率射線照片圖像的檢測(cè)器的第一陣列，可能沒(méi)有檢測(cè)器的第二陣列快并且不需要測(cè)量譜。以這種方式，可將非?？焖俚臋z測(cè)器用于透射光譜學(xué)，例如具有光電倍增管的塑料閃爍體。在這樣的系統(tǒng)中，光譜學(xué)系統(tǒng)的空間分辨率可能與例如射線照相術(shù)系統(tǒng)的空間分辨率不匹配，這是因?yàn)槿绻褂帽对龉?，則其相比通常用于射線照相術(shù)的光電管相對(duì)地大。光譜陣列(spectroscopic array)可以位于射線照相陣列的旁邊或后邊。在這個(gè)實(shí)施例中，傳統(tǒng)的高分辨率射線照相的圖像和低分辨率光譜的圖像共同維持。這可以提供在能力和費(fèi)用之間良好的折衷。在系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例中，例如在具有低得多的穿透要求的移動(dòng)系統(tǒng)中，可以使用更慢但是更密的閃爍體材料(materials),諸如LaBr3 (溴化鑭)或LYSO (娃酸乾镥閃爍晶體)。這使得可以制造具有更好的空間分辨率的緊湊的透射光譜學(xué)檢測(cè)器。在這個(gè)實(shí)施例中，由于這些閃爍體材料也適于用在主成像系統(tǒng)中，因此可將成像和透射光譜學(xué)陣列組合為一個(gè)單個(gè)的陣列。只用于成像的檢測(cè)器陣列通常使用慢閃爍體，諸如CsI (碘化銫)或CdWO4 (鶴酸鎘)，以及使用在“整合(integration)”模式下使用的無(wú)偏置的PIN光電二極管，即其當(dāng)使用脈沖形式的源時(shí)在加速器脈沖期間，或當(dāng)使用CW源時(shí)在固定的時(shí)間段期間測(cè)量在其中堆積的能量的總量。還用于透射光譜學(xué)的成像檢測(cè)器陣列必須使用密且更快的閃爍體，諸 如已經(jīng)提過(guò)的LaBr3 *LYD0，以及更快的光檢測(cè)器，諸如偏置的PIN 二極管。可選的實(shí)施例包括使用雪崩光電二極管和/或硅漂移檢測(cè)器。然而應(yīng)該理解，可以使用對(duì)于這里描述的預(yù)期的目的足夠快的任何檢測(cè)器材料和讀出方法。這包括對(duì)于這里描述的預(yù)期的目的足夠快的任何閃爍體/光電檢測(cè)器的組合，以及適于用于檢測(cè)X射線和測(cè)量其能量的任何半導(dǎo)體設(shè)備。組合檢測(cè)器陣列以單個(gè)的檢測(cè)器陣列實(shí)現(xiàn)高分辨率的射線照相和透射光譜學(xué)。一個(gè)缺點(diǎn)是大量光譜通道的可能的較高成本。如果沒(méi)有要求高分辨率射線照相的圖像，則可以使用較大的檢測(cè)器。不管使用的檢測(cè)器如何，使用至少兩種分析方法中的一種分析光譜信息。在第一種情況下，使用各種譜特征實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離(separation)。通過(guò)用每個(gè)譜除以測(cè)量的總的透射的X射線或能通量而標(biāo)準(zhǔn)化X射線透射譜。使用這樣的標(biāo)準(zhǔn)化方法，每種物質(zhì)Z的譜的形狀是獨(dú)有的。由于譜具有明顯不同的峰值位置、強(qiáng)度、寬度、統(tǒng)計(jì)的偏態(tài)(skewness)和其它特征，因此該方法提供了將高-Z物質(zhì)與低-Z物質(zhì)的良好的分離。例如，高-Z物質(zhì)的譜能量均值更低，且峰更窄且具有更大的幅值。在中-Z物質(zhì)(例如鐵)和高-Z物質(zhì)之間且在中-Z和含氫的物質(zhì)之間具有非常好的分離。圖2中示出了譜特征(此例中為譜的更低能量區(qū)域和更高能量區(qū)域的幅值的比)的Z依賴性的例子。這里所選的特征和原子序數(shù)之間有很強(qiáng)的相關(guān)性。在替代的分析方法中，至少一個(gè)檢測(cè)器的譜被配合(fit)到預(yù)期的譜。通過(guò)計(jì)算穿過(guò)特定物質(zhì)的衰減的X射線譜并且對(duì)檢測(cè)器響應(yīng)進(jìn)行校正而從通過(guò)源產(chǎn)生的入射的X射線譜計(jì)算預(yù)期的譜。候選物質(zhì)的面密度是該配合(fit)的參數(shù)。在這種方法中，基于觀測(cè)到的透射計(jì)算初始的物質(zhì)-組成估計(jì)。利用包括非負(fù)厚度的一系列的約束條件，進(jìn)行最小平方(或其它)統(tǒng)計(jì)的最小化直到計(jì)算的譜和觀測(cè)到的譜之間的差最小。在一些實(shí)施例中，以兩個(gè)或更多個(gè)步驟進(jìn)行該最小化。在第一步中，使用少量的物質(zhì)參數(shù)作為估計(jì)，并且在隨后的迭代中使用越來(lái)越多數(shù)量的物質(zhì)參數(shù)。在最后的迭代中，使用了考慮的組中的所有物質(zhì)。
在兩種分析方法中，給出貨物中有可能有的物質(zhì)的面密度的組合作為結(jié)果，例如且不限于是這樣的值或物質(zhì)，100克/平方厘米的木頭或50克/平方厘米的鋼。原則上,使用具有足夠能量分辨率和具有高計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)(counting statistics)的檢測(cè)器，有可能確定束路徑上的貨物的完全的元素組成。在實(shí)踐中(由當(dāng)前的技術(shù))，具有類似原子序數(shù)的物質(zhì)不能夠被輕易地辨別。典型的檢測(cè)組包括有機(jī)物質(zhì)，或低Z : (Z < 10)，中-低Z :11彡Z彡19，中Z :20彡Z彡39，中-高Z :40彡Z彡72，以及高Z: (Z彡73)?？梢曰赬射線產(chǎn)生源(脈沖形式或連續(xù)的)的能量、其強(qiáng)度、光譜檢測(cè)器的類型和尺寸、檢查時(shí)間等以不同的方式選擇Z組的數(shù)目及其界限范圍。以上描述的技術(shù)提供了一種使用X射線獲得加強(qiáng)的物質(zhì)分辨的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法提高了對(duì)違禁品、威脅和其它目標(biāo)的檢測(cè)，允許更容易地確認(rèn)貨物的貨單，并且便于自動(dòng)檢測(cè)。這些技術(shù)優(yōu)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為提高的操作人員的準(zhǔn)確度和效率，帶來(lái)了人力的減少，增加的被禁止的違禁品以及增加的關(guān)稅收入。
以上的示例只是對(duì)本發(fā)明的系統(tǒng)的諸多應(yīng)用的說(shuō)明。雖然已經(jīng)在這里描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，但是應(yīng)該理解本發(fā)明可以在不偏離本發(fā)明的主旨和范圍的情況下由多個(gè)其它的特定形式來(lái)體現(xiàn)。因此，當(dāng)前的示例和實(shí)施例被認(rèn)為是說(shuō)明性而非限制性的，并且可在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)修改本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于識(shí)別被掃描的物體的物質(zhì)組成的X射線掃描系統(tǒng)，包括 a.至少一個(gè)X射線源，用于將X射線束投射在物體上，至少一部分投射的X射線束透射穿過(guò)物體； b.至少一個(gè)檢測(cè)器陣列，用于測(cè)量透射的X射線的能量譜；以及 c.處理器，用于識(shí)別所述物體的物質(zhì)組成，其中所述處理器使用所述譜來(lái)確定物質(zhì)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述物質(zhì)組成的識(shí)別包括下述中的至少一個(gè)確定所述物體中至少某種物質(zhì)的原子序數(shù)，確定所述物體中至少某種物質(zhì)的原子序數(shù)的范圍，或確定所述物體中至少某種物質(zhì)的面密度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述處理器使用所述譜通過(guò)下述操作來(lái)確定物質(zhì)組成 a.接收所述能量譜； b.使用值標(biāo)準(zhǔn)化所述能量譜；以及 c.基于所述標(biāo)準(zhǔn)化的能量譜和多個(gè)已知的譜確定物體的物質(zhì)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中將所述標(biāo)準(zhǔn)化的能量譜與多個(gè)已知的譜比較并且其中基于所述比較識(shí)別物質(zhì)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)檢測(cè)器陣列還檢測(cè)所述透射的X射線并產(chǎn)生透射圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述處理器使用所述譜和所述透射圖像來(lái)確定物質(zhì)組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的X射線掃描系統(tǒng)，還包括準(zhǔn)直的后向散射X射線檢測(cè)器陣列，用于測(cè)量被物體以大于90度的角散射的X射線的能量譜以用于檢測(cè)和測(cè)量后向散射的X射線和從其產(chǎn)生后向散射數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述處理器使用所述譜、所述后向散射數(shù)據(jù)和所述透射圖像來(lái)確定物質(zhì)組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X射線掃描系統(tǒng)，還包括第二檢測(cè)器陣列，用于檢測(cè)所述透射的X射線和產(chǎn)生透射圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)檢測(cè)器陣列具有比第二檢測(cè)器陣列低的空間分辨率。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中從第二檢測(cè)器陣列產(chǎn)生的數(shù)據(jù)不經(jīng)歷光譜分析。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述處理器使用所述譜和所述透射圖像來(lái)確定物質(zhì)組成。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)檢測(cè)器陣列位于第二檢測(cè)器陣列的后面、前面或旁邊。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的X射線掃描系統(tǒng)，還包括準(zhǔn)直的后向散射X射線檢測(cè)器陣列，用于測(cè)量被物體以大于90度的角散射的X射線的能量譜并從其產(chǎn)生后向散射數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述處理器使用所述譜、所述后向散射數(shù)據(jù)和所述透射圖像來(lái)確定物質(zhì)組成。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)檢測(cè)器陣列包括至少一個(gè)快速光譜檢測(cè)器，包括塑料的閃爍體材料，包括LaBr3 (溴化鑭)的閃爍體材料，或包括LYSO (硅酸釔镥閃爍晶體)的閃爍體材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述X射線束具有光線錐形、扇形或圓錐形。
18.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述X射線源包括下述中的至少一個(gè)連續(xù)的X射線源、脈沖形式的X射線源、強(qiáng)度調(diào)制的X射線源、電子線性加速器或具有IMeV或更高的能量級(jí)的X射線源。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述處理器使用所述譜由下述操作來(lái)確定物質(zhì)組成 a.接收所述能量譜； b.將所述能量譜中的至少一個(gè)配合到預(yù)期的能量譜，其中所述預(yù)期的能量譜是由透射和檢測(cè)穿過(guò)已知物質(zhì)的X射線以及校正所述檢測(cè)的X射線以考慮檢測(cè)器中的變化而產(chǎn)生的多個(gè)先前測(cè)量的X射線譜中的至少一個(gè)；以及 c.基于所述配合識(shí)別物體的物質(zhì)組成。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述處理器基于所述透射的X射線的譜中的至少一個(gè)并且不基于所述配合來(lái)產(chǎn)生所述物質(zhì)組成的第一估計(jì)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述處理器通過(guò)最小化所述透射的X射線的譜中的至少一個(gè)和所述預(yù)期的能量譜之間的差而識(shí)別物體的物質(zhì)組成。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中每個(gè)所述預(yù)期的能量譜專屬于特定的物質(zhì)。
23.一種用于識(shí)別被掃描的物體的物質(zhì)組成的X射線掃描系統(tǒng)，包括 至少一個(gè)X射線源，用于將X射線束投射在物體上，至少一部分投射的X射線束透射穿過(guò)物體； 至少兩個(gè)檢測(cè)器陣列，其中所述至少兩個(gè)檢測(cè)器陣列中的一個(gè)陣列測(cè)量透射的X射線的能量譜；以及 處理器，用于識(shí)別所述物體的物質(zhì)組成，其中所述處理器使用所述譜來(lái)確定物質(zhì)組成。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述至少兩個(gè)檢測(cè)器陣列中的一個(gè)陣列檢測(cè)所述透射的X射線并產(chǎn)生透射圖像。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中測(cè)量透射的X射線的能量譜的檢測(cè)器具有比產(chǎn)生透射圖像的檢測(cè)器低的空間分辨率。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述處理器使用所述譜和所述透射圖像確定物質(zhì)組成。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的X射線掃描系統(tǒng)，還包括準(zhǔn)直的后向散射X射線檢測(cè)器陣列，用于測(cè)量被物體以大于90度的角散射的X射線的能量譜并從其產(chǎn)生后向散射數(shù)據(jù)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述處理器使用所述譜、所述后向散射數(shù)據(jù)和所述透射圖像來(lái)確定物質(zhì)組成。
29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述物質(zhì)組成的識(shí)別包括下述中的至少一個(gè)確定所述物體中至少某種物質(zhì)的原子序數(shù)，確定所述物體中至少某種物質(zhì)的原子序數(shù)的范圍，或確定所述物體中至少某種物質(zhì)的面密度。
30.根據(jù)權(quán)利要求23所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述處理器使用所述譜通過(guò)下述操作來(lái)確定物質(zhì)組成 a.接收所述能量譜； b.使用值標(biāo)準(zhǔn)化所述能量譜；以及 c.基于所述標(biāo)準(zhǔn)化的能量譜和多個(gè)已知的譜確定物體的物質(zhì)組成。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中將所述標(biāo)準(zhǔn)化的能量譜與多個(gè)已知的譜比較并且其中基于所述比較來(lái)識(shí)別物質(zhì)組成。
32.根據(jù)權(quán)利要求23所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述X射線束具有光線錐形、扇形或圓錐形。
33.根據(jù)權(quán)利要求23所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述X射線源包括下述中的至少一個(gè)連續(xù)的X射線源、脈沖形式的X射線源、強(qiáng)度調(diào)制的X射線源、電子線性加速器或具有IMeV或更高的能量級(jí)的X射線源。
34.根據(jù)權(quán)利要求23所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述處理器使用所述譜由下述操作來(lái)確定物質(zhì)組成 a.接收所述能量譜； b.將所述能量譜中的至少一個(gè)配合到預(yù)期的能量譜，其中所述預(yù)期的能量譜是由透射和檢測(cè)穿過(guò)已知物質(zhì)的X射線以及校正所述檢測(cè)的X射線以考慮檢測(cè)器中的變化而產(chǎn)生的多個(gè)先前測(cè)量的X射線譜中的至少一個(gè)；以及 c.基于所述配合識(shí)別物體的物質(zhì)組成。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述處理器基于所述透射的X射線的譜中的至少一個(gè)并且不基于所述配合來(lái)產(chǎn)生所述物質(zhì)組成的第一估計(jì)。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中所述處理器通過(guò)最小化所述透射的X射線的譜中的至少一個(gè)和所述預(yù)期的能量譜之間的差而識(shí)別物體的物質(zhì)組成。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的X射線掃描系統(tǒng)，其中每個(gè)所述預(yù)期的能量譜專屬于特定的物質(zhì)。
全文摘要
本申請(qǐng)公開(kāi)了用X射線掃描來(lái)識(shí)別被掃描物體的物質(zhì)組成的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括至少一個(gè)X射線源，用于將X射線束投射在該物體上，其中投射的X射線束的至少部分透射穿過(guò)該物體，以及該系統(tǒng)包括用于測(cè)量透射的X射線的能量譜的檢測(cè)器陣列。該測(cè)量的能量譜被用于確定物體的原子序數(shù)以識(shí)別該物體的物質(zhì)組成。該X射線掃描系統(tǒng)還可具有準(zhǔn)直的高能量后向散射的X射線檢測(cè)器陣列，用于測(cè)量被物體以大于90度的角度散射的X射線的能量譜，其中測(cè)量的能量譜和透射能量譜一起用于確定物體的原子序數(shù)以識(shí)別該物體的物質(zhì)組成。
文檔編號(hào)G01N23/10GK102884422SQ201180020812
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月25日
發(fā)明者J.本達(dá)漢, C.M.布朗, T.高贊尼, W.G.J.蘭格韋德, J.D.史蒂文森 申請(qǐng)人:拉皮斯坎系統(tǒng)股份有限公司