專利名稱：在海港等處對貨物運載容器的輻射掃描的制作方法
技術(shù)領域：
對物體的輻射掃描，更具體地為，對違禁物品的貨物運載容器的輻射掃描。
背景技術(shù)：
輻射通常用于對例如行李、袋子、公文包以及類似物的非入侵檢查，用來識別隱藏的違禁物品。違禁物品包括槍支、刀具、爆炸裝置以及非法藥品等。隨著罪犯以及恐怖分子在隱藏違禁物品方面越來越具有創(chuàng)意，對于更有效的非入侵檢查技術(shù)的需求也與日俱增。雖然將違禁物品置于手提包或行李中帶上飛機的走私是眾所周知的，然而，很少公開但是也很嚴重的威脅是將違禁物品置于大的貨物集裝箱內(nèi)走私過境。由船運往美國的17百萬噸貨物集裝箱僅有2％-10％被檢查。“檢查站恐懼”，美國新聞及世界報告，2002年2月11日，第52頁。
一個通常的檢查系統(tǒng)為行掃描儀，例如行李等待檢查的物體在靜止的輻射源(例如X射線輻射)和靜止的探測器之間通過。該輻射被校準為豎直的扇形線束或者筆狀線束，物體水平移動通過線束。通過該物體的輻射被該物體所容納的物品衰減到不同的程度。輻射的衰減是輻射線束所穿過的材料的密度的函數(shù)。衰減后的輻射被檢測并生成物體所容納物品的射線照片圖像，以用于檢查。該射線照片圖像展示出所容納物品的形狀、尺寸以及不同的密度。
在典型的海港環(huán)境中，貨船停泊在海港內(nèi)，升降機將集裝箱提升離開貨輪。該集裝箱可能被升降機放置到卡車上。如果決定檢查該集裝箱是否藏有違禁物品，則卡車將集裝箱運至指定的檢查地點。
典型的X射線檢查系統(tǒng)如果用在海港或機場環(huán)境則并不適用，這是由于貨物集裝箱的尺寸所決定的。標準的貨物集裝箱為20-50英尺長(6.1-15.2米)、8英尺高(2.4米)、6-9英尺寬(1.8-2.7米)?？者\貨物集裝箱用于裝盛多件行李或其他貨物并被儲藏在飛機機身中，它們的尺寸在從大約35×21×21英寸(0.89×0.53×0.53米)到大約240×118×96英寸(6.1×3.0×2.4米)的范圍內(nèi)。海運貨物集裝箱典型地為大約40-50英尺長、8英尺寬、8英尺高。(12.2-15.2×2.4×2.4米)。大的物件，例如多件行李等，可能被支承在托臺上。托臺可能具有支承側(cè)壁，其尺寸可能和貨物集裝箱相當。用于此處的術(shù)語“貨物運載容器”包括貨物集裝箱(包括海運貨物集裝箱)以及托臺。
固定檢查系統(tǒng)被推薦用于檢查大的集裝箱。例如，Yoshida的美國專利No.4430568，公開了一種用于檢查包裝箱(包括大的船運集裝箱)的X射線系統(tǒng)。輸送裝置移動包裝箱或集裝箱使其水平通過支承底面上的X射線源和探測器陣列之間。類似地，Cable的美國專利No.4599740公開了一種固定檢查系統(tǒng)，其中X射線源發(fā)射連續(xù)輻射線束使其穿過輸送裝置，待檢查的集裝箱沿著該輸送裝置移動。該集裝箱連續(xù)移動或增量移動。透過集裝箱的輻射被“折疊式”傳感器屏所檢測，或者被另一設備檢測，該設備具有兩個垂直臂，當檢查時，其中一個垂直臂沿著集裝箱的側(cè)面豎直延伸，另外一個臂在集裝箱的頂面水平延伸。相對于為了檢測透過整個集裝箱的輻射所必須的高度而言，該折疊式傳感器使得系統(tǒng)具有較小的高度。
另外建議的是采用便攜式X射線成像系統(tǒng)掃描大的集裝箱。例如，Armistead的美國專利No.5638420公開了一種跨式檢查系統(tǒng)，由此輻射掃描系統(tǒng)(輻射源和探測器)被固定到可移動的框架上并且該框架沿著集裝箱的長度方向水平移動，同時順序記錄圖像數(shù)據(jù)。Geus等人的美國專利No.5692028公開了一種X射線檢查系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括安裝在電動機車輛上的輻射源和探測器。該車輛駛過檢查物體以掃描物體所容納的物品。該系統(tǒng)也被建議用于檢查海運集裝箱。
上文所述的系統(tǒng)具有幾個缺點。例如，這些系統(tǒng)占用了海港的寶貴空間。盡管Armistead和Geus的專利設計為便攜式的，目的是減小X射線設備永久占用的空間量，但是這兩個系統(tǒng)還是很龐大并且在使用時占據(jù)大的排他區(qū)域。此外，所有這些系統(tǒng)還可能不適用于大集裝箱環(huán)境。例如，一旦將集裝箱從輪船上卸下并放置到碼頭上用以分配到檢測站時，違禁物品則可能在檢查之前被容易地轉(zhuǎn)移走。上述系統(tǒng)的檢查速度也緩慢。典型地從輪船上卸下集裝箱的速度可能快于掃描器完成檢查的速度。因此，仍需要改進用于海港內(nèi)的海運集裝箱的檢查系統(tǒng)。
另外有人建議將輻射探測器安裝在升降機系統(tǒng)上，用于在貨物運載容器被升降機系統(tǒng)移動時探測由其內(nèi)放射性材料發(fā)射出的輻射。這樣的系統(tǒng)無法檢查出非放射性或被屏蔽的違禁物品。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個實施例中，輻射掃描系統(tǒng)包括輻射源，例如X射線輻射源，以及輻射探測器，輻射源和探測器均接近升降機系統(tǒng)，該升降機系統(tǒng)從一個位置到另一個位置移動物體，例如貨物以及海運集裝箱以及其他貨物運載容器。在此，“升降機系統(tǒng)”可以為任何能夠從第一個位置提升物體并且將物體放置到第二個不同位置的系統(tǒng)。該升降機系統(tǒng)移動物體使其通過輻射源和探測器之間的空間，由此使得該物體被掃描。該升降機系統(tǒng)可以移動物體，例如海運集裝箱及其他類型的貨物運載容器，并將其提升或者放置在海港處的輪船上。例如，該輻射源和/或探測器可以由升降機系統(tǒng)支承，或者被支承在升降機系統(tǒng)附近的地面上。術(shù)語“緊鄰”在此是指由其支承或在其附近。此處所用的術(shù)語“接近”是指升降機能夠使物體經(jīng)過其的任何位置。如果不被升降機系統(tǒng)支承，則輻射源和/或探測器優(yōu)選被設置在升降機系統(tǒng)所限定的輪廓內(nèi)，由此使得輻射掃描系統(tǒng)不會占據(jù)額外的空間。
在海港環(huán)境下，從輪船上卸下的物體可能被放下并通過由輻射源發(fā)射出的輻射線束，并由探測器探測該輻射線束?；蛘?，當被裝載到輪船上時，被裝載到輪船的物體可能被從海港提升并通過輻射線束。該系統(tǒng)使得對大型貨物運載容器的檢查能夠在裝載和卸載時進行，無需將運載容器輸送到獨立的檢查設備處。此外，由于在該實施例中，輻射源和探測器優(yōu)選由升降機系統(tǒng)支承或設置在升降機系統(tǒng)的輪廓內(nèi)，因此該系統(tǒng)不會占用升降機系統(tǒng)自身已經(jīng)占用的空間之外的空間。


附圖1a是根據(jù)本發(fā)明實施例之一，由升降機系統(tǒng)支承的輻射掃描系統(tǒng)的示意圖。
附圖1b是附圖1中輻射掃描系統(tǒng)的后視圖。
附圖2是附圖1所示實施例中，貨物運載容器降落通過由輻射源(例如線性加速器等)發(fā)射出的輻射線束的頂視圖。
附圖3是用于附圖1實施例的另一輻射源的側(cè)視圖。
附圖4是附圖3中輻射源的前視圖。
附圖5是附圖3中的輻射源的側(cè)視圖，其中所述輻射源用在附圖1的輻射掃描系統(tǒng)中。
附圖6是貨物運載容器降落通過附圖3中輻射源所發(fā)射的輻射線束的頂視圖。
附圖7是附圖1所示實施例中，貨物運載容器降落通過三個獨立的輻射源所發(fā)射的三個輻射線束的部分頂視圖。
附圖8是本發(fā)明另一實施例的側(cè)視圖，其中輻射源和探測器被緊鄰升降機系統(tǒng)的地面支承。
附圖9是附圖8所示實施例的頂視圖。
附圖10是根據(jù)使用附圖8所示輻射掃描系統(tǒng)的本發(fā)明實施例之一的海港的頂視圖。
具體實施例方式
附圖1a是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的輻射掃描系統(tǒng)10的示意圖。在該實施例中，系統(tǒng)10包括支承輻射源14和輻射探測器16的升降機系統(tǒng)12。該升降機系統(tǒng)12可以是標準升降機，從現(xiàn)有技術(shù)中可知，該升降機可用于從海港22處的輪船20上裝載和卸載貨物運載容器18，例如海運集裝箱或托臺等。根據(jù)本發(fā)明，該升降機系統(tǒng)12可以是用于從一個位置提升物體并將該物體放于另外一個位置上的任何設備。
該升降機系統(tǒng)12包括相對設置的豎直構(gòu)件24、26，用于支撐懸臂28。輸送系統(tǒng)30由該懸臂28支撐。該輸送系統(tǒng)30(其細節(jié)在此并未示出，但為本領域所公知)可以包括托架或擴桿(spreader)32，用于固定貨物運載容器18或其他類似物體。該托架32自鏈條或金屬繩索34懸掛下來，鏈條或金屬繩索34纏繞在滑輪上并由電動機(未示出)驅(qū)動。該輸送系統(tǒng)30通過托架32能夠?qū)⒇浳镞\載容器18豎直提升離開輪船(如箭頭A所示)，朝向海港22水平移動貨物運載容器(如箭頭B所示)，隨后將貨物運載容器放在卡車34或海港岸上(如箭頭C所示)。該升降機系統(tǒng)12可由位于控制室36內(nèi)的操作者操作。該托架32通過輸送系統(tǒng)30被釋放并返回到輪船20上，與另外一個貨物運載容器18相連接。該過程也可以反向為向輪船20裝載貨物運載容器18。
附圖1b為輻射掃描系統(tǒng)10的后視圖，表示支承在橫梁38(附圖1a也已示出)上的輻射源14，該橫梁38連接豎直構(gòu)件24的一對豎直支架24a、24b。該視圖未示出的探測器16也類似地支承在位于豎直構(gòu)件26的豎直支架之間的橫梁上。該視圖也沒有示出導向件40和輪船20。輻射源14和探測器16被分隔開足夠的距離，以使得貨物運載容器18或其他類似物體能夠下降到它們之間。該視圖另外示出了支承懸臂28的上橫梁29。
該輻射源14以及探測器16可以由現(xiàn)有橫梁或附加橫梁支承，并且可以添加用于支承輻射源和/或探測器的附屬支承構(gòu)件，這取決于升降機系統(tǒng)12的尺寸和構(gòu)造以及輻射源和探測器之間的目標距離?？梢匀菀椎馗聵藴噬禉C系統(tǒng)12以包括輻射源14和探測器16。
當貨物運載容器18被移至輻射源14和探測器16之間(無論上升或下降)，該輻射源向貨物運載容器18的表面18a上發(fā)射輻射線束43。該探測器16探測穿過貨物運載容器18的輻射。移動貨物運載容器18完全通過線束，則整個運載容器被掃描。
優(yōu)選地，該輻射線束43為水平發(fā)散線束。更優(yōu)選地，該輻射線束為水平發(fā)散扇形線束。也可以使用錐形線束。在此，術(shù)語“扇形線束”是指具有基本是一維尺寸的發(fā)散輻射線束，例如沿水平方向。術(shù)語“錐形線束”是指二維發(fā)散輻射線束，例如沿水平和豎直方向發(fā)散的輻射線束。該錐形線束并非必須為精確的圓錐，其可以為任意形狀的錐形，例如，該錐形的橫截面外邊緣可為長方形、正方形、圓形和橢圓形。例如，該輻射線束可以為矩形不對稱的錐形線束。該水平發(fā)散線束43可以由一個或多個準直器所限定，這是現(xiàn)有技術(shù)。該準直器可以與輻射源14一體。
可以在接近輻射源14和探測器16的位置處設置導向件40，該導向件40包括楔形壁42，用于當貨物運載容器18在輻射源14和探測器16之間移動時引導該貨物運載容器18。當貨物運載容器18下降并被掃描時，該導向件40位于輻射源14和探測器16水平位置的上方，如圖1a中的實施例一樣。當貨物運載容器18邊上升邊被掃描時，該導向件40位于輻射源14和探測器16水平位置的下方。該導向件40可以由連接到升降機支承構(gòu)件24、26上的水平梁42a支承。附圖1a示出了一對對置的楔形壁42。如果需要的話，也可以設置橫過第一對壁的第二對對置壁。
附圖2是水平發(fā)散輻射線束43掃描貨物運載容器18的頂視圖，該貨物運載容器18正豎直下降通過該線束。在現(xiàn)有技術(shù)中，相反地，物體典型地是水平移動通過豎直發(fā)散的線束。圖中示出了輻射源14和探測器16。
該探測器16可以為探測器陣列。該探測器陣列16可以具有一個位于貨物運載容器18后面的長部16a以及兩個彼此平行并與長部16a垂直的短部16b、16c。該短部16b、16c朝向貨物運載容器18的側(cè)壁18b、18c。該短部16b、16c探測穿過貨物運載容器18的側(cè)壁18b、18c的輻射。設置如此短并且平行的部分能夠使探測陣列16更加緊湊?？梢栽O置更長的長部16a取代平行短部18b、18c，用于俘獲所有穿過貨物運載容器18的輻射。該探測器和探測器陣列16也可以為曲線。例如，其可以為半圓形。
該輻射源14可以為X射線輻射源，例如軔致輻射。為了使用根據(jù)附圖1所示實施例的輻射掃描系統(tǒng)10檢查寬度W大于大約5英尺(1.5米)的貨物運載容器，該X射線源14優(yōu)選能產(chǎn)生峰值能量大于大約1MeV的輻射線束43。更優(yōu)選地，該X射線源14能產(chǎn)生能量大于大約6MeV的輻射線束43。該X射線源14可以是線性加速器，例如Linatron線性加速器(“Linatron”)，可從加州帕洛阿爾托市的Varian Medical Systems，Inc獲得。也可以使用其它類型的X射線源，例如靜電加速器、電子回旋加速器以及電子感應加速器。也可以使用X射線管，特別適用于寬度小于5英尺(1.5米)的貨物運載容器以及其他物體。
為探測扇形線束，該探測器矩陣16可以是包括多個探測器元件的模塊的一維探測器陣列，如現(xiàn)有技術(shù)所公開。每個一維探測器模塊可以包括單排的多個探測器元件。該探測器元件可以包括輻射敏感探測器，例如閃爍器；以及光敏檢測器，例如光電管或光電二極管，如現(xiàn)有技術(shù)所公開。可以使用高密度閃爍器，例如鎢酸鎘閃爍器。例如，該閃爍器的密度可以為8克/cm3。例如，合適的鎢酸鎘閃爍器可以由美國俄亥俄州的SaintGobain Crystals，Solon以及英國肯特郡的Spectra-Physics Hilger Crystals提供。優(yōu)選使用具有探測效率從大約10％到大約80％的探測器模塊，這取決于輻射線束43的輻射光譜。
可由一個或多個準直器限定多個緊密間隔并平行的扇形線束。這樣，可以為每個扇形線束設置一列一維探測器。
該探測器陣列通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器48被電連接至處理器46，例如計算機等。該處理器46將探測器陣列16輸出的數(shù)據(jù)重構(gòu)為圖像，該圖像可以顯示在旁邊或者其他位置上的監(jiān)測器50上。盡管只示出了一個處理器46和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器48，然而也可以設置其他處理器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器以及其他信號處理電路，這也可以從現(xiàn)有技術(shù)獲知。
如果使用錐形線束，該探測器陣列可以包括一排或多排二維探測器模塊。二維探測器模塊可以包括多排和多列的探測器元件。
水平發(fā)散的線束43在貨物運載容器18的面18a處的水平長度可以稍大于貨物運載容器的寬度。例如，該扇形線束在面18a處的豎直高度可以從大約2mm到大約10mm。如果使用錐形線束，則其在面18a處可以具有從大約200mm到大約400mm的豎直高度。
可以在物體和探測器陣列15之間設置準直器(未示出)，用于阻擋散射輻射，防止其到達探測器陣列16。
如果需要也可以設置屏蔽?？梢栽谔綔y器16的后面設置鉛幕屏蔽件52、53，用以俘獲散射輻射。鉛幕53防止散射輻射穿過載有工作人員的輪船20的甲板20b。可以在探測器16的后面設置由升降機系統(tǒng)12支承的輻射阻擋件54?？梢詫⒉僮髡呤?6屏蔽以保護操作人員。如果需要，也可以在升降機系統(tǒng)12的側(cè)面設置屏蔽，例如另外的鉛幕。也可以取代輻射阻擋件54和/或至少鉛幕52、53的部分長度或者除此之外，而在輪船20的船殼20a上設置屏蔽。本發(fā)明該實施例的優(yōu)點是在通常不被占用的區(qū)域中使用輻射，與至少某些現(xiàn)有的系統(tǒng)相比，降低了屏蔽要求。
該輻射掃描系統(tǒng)100能夠在貨物運載容器18被升降機系統(tǒng)移動時盡可能快速地檢查該貨物運載容器18。例如，如果輻射源為能夠在貨物運載容器18的面18a處產(chǎn)生寬度大約為5-7mm的扇形線束，并且以300脈沖/秒的速度發(fā)射輻射線束的線性加速器，則將會用大約2秒鐘以大約5mm的空間分辨率掃描高度大約為2.5米的貨物運載容器18。
典型的輻射源14沿縱軸14a發(fā)射的輻射線束43(如附圖2所示)具有沿該軸最強的強度。隨著偏離該軸14a的角度的增大，該強度急劇下降。因此優(yōu)選不發(fā)射角度太寬的輻射線束。例如，優(yōu)選線束的角度不超過30度。然而，為了使用窄的輻射線束照射較長物體(例如海運集裝箱)的整個面18a，該輻射源14必須遠離該面。強度也降低輻射源14與面18a之間距離的平方。在附圖2的實例中，如果貨物運載容器為具有長度L為40英尺(12.2米)的海運集裝箱，則在大約為25度的角度X內(nèi)發(fā)射的輻射線束43必須距面18a大約43英尺(13.1米)才能照射整個面。輻射線束43的角度X以及輻射源和面18a之間的距離是在設計輻射掃描系統(tǒng)10時將被平衡的因素。
附圖3表示輻射源14的替換構(gòu)造，其能夠使該輻射源更接近貨物運載容器18，并且能以比附圖2的輻射源所發(fā)射的輻射線束更均勻的輻射線束照射貨物運載容器的整個面18a。附圖3中的該X射線源100被稱之為“全景式”輻射源，在2002年7月19日提交申請No.10/199781中有所描述，該申請已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人，在此引入作為參考。該全景式輻射源100包括線性加速器主體102，其可以為如上文所述的Varian Linatron，或者可以具有現(xiàn)有技術(shù)中已知的其他構(gòu)造。該線性加速器主體102具有開口輸出端103。電子線束104(如虛線所示)在沿著主體的軸縱L1跟隨通過線性加速器主體102時被加速。該電子束104從輸出端103射出加速器主體。被稱為漂移管的管106的近端連接到線性加速器主體102的輸出端103，與開口輸出端連通并由開口輸出端延伸。例如，該漂移管106的直徑可以在大約6到大約10mm的范圍內(nèi)。該漂移管16可以與線性加速器主體102的材料相同，這有助于將漂移管連接到線性加速器主體上。例如，該漂移管106以及線性加速器主體102可以為金屬。該漂移管106以及線性加速器主體102也可以為其他材料。
目標物108被設置在漂移管106的遠端，所述目標物108為具有高原子量及高熔點的金屬，例如鎢和其他難熔金屬。屏蔽材料110，例如鎢、鋼或鉛等，被設置成圍繞漂移管106以及目標物108，并且可以延伸到線性加速器102的遠側(cè)部。例如，該屏蔽材料110可以為球形，目標物108可在球的中心，并在漂移管106內(nèi)。該屏蔽材料110也可以具有其他形狀。該漂移管106、目標物108以及屏蔽材料被稱為“被屏蔽目標111”。
準直槽112從漂移管106的端部延伸，穿過屏蔽材料110，橫過線性加速器主體102的縱軸L1。該槽112被成形為能夠?qū)⒂赡繕宋锷涑龅腦射線束準直為所需形狀，例如扇形或錐形線束，該線束從被屏蔽目標沿著與線性加速器主體102的軸線L1相垂直的方向射出。該槽112具有第一角度θ1。附圖4是附圖3中屏蔽目標111經(jīng)線4-4的剖視圖，示出了該槽的第二角度θ2。該第一角度θ1和第二角度θ2限定了線束43的形狀。在優(yōu)選的使用中，輻射源100被定向使得第一角度θ1限定輻射線束43的豎直高度，第二角度θ2限定輻射線束43的水平角度，如附圖5所示，下面對此進行論述。
由線性加速器主體102沿其縱軸L1射出的電子線束104穿過漂移管106，并撞擊目標物108。軔致輻射X射線輻射從目標物108沿各個方向射出。沿著準直槽112方向射出的輻射被準直為所需形狀并且從裝置100中射出。該屏蔽材料110吸收沿其他方向射出的輻射。盡管與電子線束撞擊目標物方向垂直的輻射的強度可能遠小于前述方向上的輻射強度，通過由第二角度θ2限定水平角度和線束而使該橫過整個輻射線束43的輻射具有基本相同的強度。由于第二角度θ2可以是直到180度的任何所需角度，因此該輻射源100可以非常接近貨物運載容器18的面18a。由于距離增加而導致的輻射強度下降也因此遠小于其他構(gòu)造。
附圖5示出了由升降機橫梁38支承的帶有被屏蔽目標111的輻射源100，由升降機橫梁27支承的探測器16，以及由懸于金屬繩索34下方的托架32所支承的貨物運載容器18。升降機系統(tǒng)12的其他部分沒有示出。該貨物運載容器18在輻射源100和探測器34之間移動。該輻射源100定向為線性加速器主體102的縱軸L1是豎直的。為了限定扇形線束的豎直高度，槽112的第一角度θ1可在小于1度到大約5度的范圍內(nèi)。為了限定錐形線束的豎直高度，該第一角度θ1可在大約5度到大約45度之間。該第二角度θ2可以是任意所需角度，例如可以為任意能夠照射貨物運載容器18的面18a整個寬度的所需角度。該角度可以為30度和更大。
附圖6是貨物運載容器18移動通過全景式輻射源100所發(fā)射的輻射線束113的頂視圖。在該實例中，第二角度θ2大約為135度。該輻射源100距離貨物運載容器18的面18a可為大約8.5英尺(2.6米)。由于線性加速器主體102的軸L1平行于貨物運載容器18的面18a，因此該輻射源100可以容易地被升降機系統(tǒng)12的橫梁支承。
替代附圖2和附圖6中所示的由單個水平發(fā)散輻射線束覆蓋貨物運載容器18的面18a的整個長度，可以用多個輻射線束掃描整個面，每個線束掃描該面的一部分。在附圖7中，設置了多個輻射源202、204、206，每個輻射源各自發(fā)射輻射線束202a、204a、206a，用于照射貨物運載容器18的面18a的一部分。每個輻射線束202a、204a、206a優(yōu)選照射稍大于面18a的三分之一的長度。優(yōu)選每個線束稍微覆蓋鄰近線束，以確保完全覆蓋面18a。例如，每個輻射源發(fā)射的水平發(fā)散輻射線束在從大約10度到大約30度的范圍內(nèi)。例如，每個輻射源202、204、206可以為線性加速器，比如所述的Varian Linatron。這些輻射源可以同時、也可以交替照射該面。優(yōu)選每個輻射源202、204、206交替掃描。例如，每個輻射源202、204、206交替地開啟，而在大約1ms的數(shù)據(jù)采集窗口內(nèi)通過一個或多個脈沖。盡管只示出了三個輻射源202、204、206發(fā)射三個線束202a、204a、206a，但也可以設置更多或更少的輻射源和輻射線束。
由于所發(fā)射的每個輻射線束202a、204a、206a的角度要小于單個輻射源14，例如單個線性加速器(見附圖2)被使用時所需的角度，因此整個貨物運載容器面18a被暴露在強度更高更均勻的輻射下。此外，輻射源202、204、206可以更接近面18a，減少了由于距離而導致的強度損失。
替代以升降機系統(tǒng)12支承輻射源14和/或探測器16，可以用海港22支承輻射源和探測器，如附圖8所示。該輻射源14和/或探測器16可以分別安裝在一個或多個支架62、64上。該支架62、64可以是活動的。例如，它們可以沿著海港上的軌道65a、65b移動，如頂視圖9所示。該升降機系統(tǒng)12也可以沿海港22上的軌道67a、67b移動。由活動支架62、64支承輻射源14和/或探測器16有助于安裝并精確定位輻射源14和探測器16，無須考慮升降機系統(tǒng)12的尺寸。附圖9還示出了輻射源14和探測器16在升降機系統(tǒng)12的輪廓P內(nèi)的優(yōu)選位置(如點線66、68所示)，以及垂直構(gòu)件24a、24b、26a、26b，由此使得輻射源和探測器沒有占用額外的空間。然而，輻射源14和探測器16可以在任何位置，只要升降機系統(tǒng)12能夠移動貨物運載容器18通過它們。例如，如果懸臂28可圍繞豎直軸樞轉(zhuǎn)，則貨物運載容器18可能被移動經(jīng)過升降機系統(tǒng)12的輪廓P之外的位置。
本發(fā)明的該實施例使得輻射掃描系統(tǒng)在海港被更能有效地應用。附圖10是海港22的頂視圖。所示的兩艘輪船70、72分別?？吭诤８?2的停泊站。兩個升降機系統(tǒng)74、76位于停泊站處，分別向輪船70、72裝載或者從輪船70、72上卸載貨物運載容器(未在該附圖示出)?？梢栽O置更多的停泊站，以及專用于每個停泊站的升降機。在第一停泊站，示出的輻射源14和探測器16可移動地由軌道78a、78b支承，以掃描裝載到輪船70或者從輪船70上被卸載的貨物運載容器。當完成對輪船70的裝載或卸載后，該輻射源14和探測器16可以移動到第二停泊站，用以掃描裝載到輪船72或者從輪船72上被卸載的貨物運載容器。掃描可以在兩個或多個站之間協(xié)調(diào)進行，使得輻射源14和探測器16在一個站處掃描裝載到輪船或從輪船被卸載的貨物運載容器，另一艘輪船在另一站停泊或者準備被卸載或裝載。一個或幾個輻射掃描系統(tǒng)可以更有效地用于在海港檢查向多艘輪船裝卸的貨物運載容器或從多艘輪船上被卸載的貨物運載容器，其成本低于在每個升降機系統(tǒng)上安裝一套輻射掃描系統(tǒng)。為了移動輻射源14和探測器16，可以在軌道78a和78b上設置輸送系統(tǒng)。
盡管在上述的實施例中，貨物運載容器18在上升或下降的同時被掃描，但該貨物運載容器也可以在由輸送系統(tǒng)30水平移動時(例如沿附圖1的箭頭B)被掃描。在此情況下，該輻射源14和探測器16可以由升降機系統(tǒng)12或者支架62、64支承，使得它們沿著垂直于貨物運載容器18移動的水平方向而被對準。然后，該輻射源14可以發(fā)射豎直發(fā)散的輻射線束。
本領域的技術(shù)人員可以在不脫離由下述權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下知曉，可以對上述的實施例進行改動。
權(quán)利要求
1.一種用于掃描物體的輻射掃描系統(tǒng)，包括升降機系統(tǒng)，用于將物體從第一位置移動到第二位置；緊鄰升降機系統(tǒng)的輻射源；以及緊鄰升降機系統(tǒng)的輻射探測器，所述輻射探測器被定位用來接收與輻射源和探測器之間的物體相互作用的輻射，其中輻射源和探測器被定位使得升降機系統(tǒng)移動物體使物體在輻射源和探測器之間移動。
2.如權(quán)利要求1所述的輻射掃描系統(tǒng)，其中物體可被升降機系統(tǒng)豎直地移動通過輻射源和探測器之間的空間。
3.如權(quán)利要求1所述的輻射掃描系統(tǒng)，其中輻射源適于向探測器發(fā)射水平發(fā)散的線束。
4.如權(quán)利要求3所述的輻射掃描系統(tǒng)，其中輻射源適于發(fā)射扇形線束。
5.如權(quán)利要求1所述的輻射掃描系統(tǒng)，其中輻射源為X射線輻射源。
6.如權(quán)利要求5所述的輻射掃描系統(tǒng)，其中輻射源能夠發(fā)射峰值能量至少大約為1MeV的輻射線束。
7.如權(quán)利要求6所述的輻射掃描系統(tǒng)，其中輻射源能夠發(fā)射至少大約為6MeV的輻射線束。
8.如權(quán)利要求5所述的輻射掃描系統(tǒng)，其中X射線源為線性加速器。
9.如權(quán)利要求1所述的輻射掃描系統(tǒng)，其中探測器和輻射源是對準的。
10.如權(quán)利要求1所述的輻射掃描系統(tǒng)，其中輻射源和探測器至少其中之一由地面支承。
11.如權(quán)利要求10所述的輻射掃描系統(tǒng)，其中輻射源和探測器位于升降機系統(tǒng)所限定的輪廓內(nèi)。
12.如權(quán)利要求10所述的輻射掃描系統(tǒng)，其中地面為海港。
13.如權(quán)利要求1所述的輻射掃描系統(tǒng)，還包括在緊鄰輻射源和探測器的空間中的導向件，用于引導物體在輻射源和探測器之間的移動。
14.如權(quán)利要求1所述的輻射掃描系統(tǒng)，其中輻射源包括垂直定向的具有遠端的加速器主體；以及在所述加速器主體遠端的被屏蔽目標，用于朝向探測器發(fā)射輻射線束。
15.如權(quán)利要求1所述的輻射掃描系統(tǒng)，包括多個緊鄰升降機系統(tǒng)的輻射源，每個輻射源能夠向輻射源和探測器之間的物體的一部分發(fā)射輻射線束。
16.如權(quán)利要求1所述的輻射掃描系統(tǒng)，其中輻射源和探測器被分隔開足夠的距離，以掃描海運貨物運載容器。
17.如權(quán)利要求1所述的輻射掃描系統(tǒng)，其中升降機系統(tǒng)包括至少一個豎直支架；至少一個由豎直支架支承的水平支架；連接到水平支架上的輸送系統(tǒng)，用于從第一位置提升物體，水平移動所述物體并放置所述物體到不同的第二位置處。
18.如權(quán)利要求1所述的輻射掃描系統(tǒng)，還包括至少一個軌道；其中，輻射源和探測器至少其中之一被可移動地支承在所述軌道上。
19.用于掃描物體的輻射掃描系統(tǒng)，包括用于將物體從第一位置移動到第二位置的升降機系統(tǒng)；由所述升降機系統(tǒng)支承的輻射源；以及由所述升降機系統(tǒng)支承的輻射探測器，所述輻射探測器被定位用來接收與輻射源和探測器之間的物體相互作用的輻射；其中輻射源和探測器被定位使得在掃描期間升降機系統(tǒng)能夠豎直移動物體使物體在輻射源和探測器之間移動。
20.如權(quán)利要求19所述的輻射掃描系統(tǒng)，其中所述輻射源包括豎直定向的用于加速電子束的加速器主體，所述加速器主體具有遠端；以及在所述加速器主體遠端處的被屏蔽目標，用于朝向探測器發(fā)射輻射線束。
21.如權(quán)利要求19所述的輻射掃描系統(tǒng)，其中所述被屏蔽目標包括從加速器主體延伸的管子，用于接收被加速器主體加速的電子束；以及在所述管內(nèi)的目標物，用于通過電子束的撞擊生成輻射；以及圍繞所述目標的屏蔽材料，其中屏蔽材料將生成的輻射準直為水平發(fā)散的線束。
22.如權(quán)利要求19所述的輻射掃描系統(tǒng)，其中升降機系統(tǒng)包括至少一個豎支支架；至少一個由所述豎直支架支承的水平支架；連接到水平支架上的輸送系統(tǒng)，用于從第一位置提升物體并使所述物體下降到不同的第二位置。
23.如權(quán)利要求21所述的輻射掃描系統(tǒng)，其中輸送系統(tǒng)能夠沿著水平軸輸送物體。
24.如權(quán)利要求19所述的輻射掃描系統(tǒng)，包括多個由升降機系統(tǒng)支承的輻射源，每個輻射源適于向物體的一部分發(fā)射輻射線束。
25.如權(quán)利要求24所述的輻射掃描系統(tǒng)，其中每個輻射源適于發(fā)射水平發(fā)散的輻射線束。
26.如權(quán)利要求19所述的輻射掃描系統(tǒng)，其中輻射源適于發(fā)射水平發(fā)散的輻射線束。
27.一種輻射掃描系統(tǒng)，包括用于從第一位置提升物體并使所述物體下降到第二位置的移動裝置；用于生成輻射的生成裝置；以及用于探測與物體相互作用的輻射的探測裝置；其中所述移動裝置移動物體使物體在生成裝置和探測裝置之間移動。
28.一種檢查物體所容納的物品的方法，包括沿著第一豎直軸移動所述物體；沿著與第一豎直軸不同的第二豎直軸移動所述物體通過水平發(fā)散的輻射線束；以及探測與所述物體相互作用的輻射。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，包括從第一位置沿著第一豎直軸提升物體；以及沿著第二豎直軸并通過輻射線束使所述物體下降至第二位置。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述物體為貨物運載容器，第一位置在船上，第二位置在海港上，所述方法包括從船上提升貨物運載容器；以及使所述物體下降通過輻射線束而被放到海港上。
31.如權(quán)利要求28所述的方法，包括從第一位置沿著第一豎直軸提升物體使其通過輻射線束；以及沿著第二豎直軸使所述物體下降到第二位置。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述物體為貨物運載容器，第一位置在海港上，第二位置在船上，所述方法包括從海港上提升貨物運載容器使其通過輻射線束；以及使所述貨物運載容器下降到船上。
33.如權(quán)利要求28所述的方法，包括移動物體通過扇形輻射線束。
34.如權(quán)利要求28所述的方法，包括移動物體使其通過錐形輻射線束。
35.如權(quán)利要求28所述的方法，包括用升降機系統(tǒng)移動物體。
36.如權(quán)利要求28所述的方法，還包括移動水平發(fā)散線束的輻射源和探測與物體相互作用的輻射的探測器中的至少一個到操作位置。
37.一種檢查物體所容納的物品的方法，包括利用升降機系統(tǒng)將物體從第一位置、通過輻射線束移動到第二位置；以及探測所述輻射線束與所述物體相互作用后的輻射。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，包括利用升降機系統(tǒng)從第一位置提升物體；利用升降機系統(tǒng)使所述物體下降至第二位置；以及在使物體下降的同時掃描所述物體。
39.如權(quán)利要求37所述的方法，包括從船上提升所述物體；以及使所述物體下降到海港上。
40.如權(quán)利要求37所述的方法，包括利用升降機系統(tǒng)從第一位置提升物體；在提升物體的同時掃描所述物體；以及利用升降機系統(tǒng)使所述物體下降至第二位置。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，包括從海港上提升所述物體；以及使所述物體下降至船上。
42.如權(quán)利要求37所述的方法，還包括在從第一位置移動物體和從第二位置移動物體之間，水平移動所述物體。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，包括水平移動物體使其通過輻射線束。
44.如權(quán)利要求37所述的方法，還包括相對于升降機系統(tǒng)將輻射線束的輻射源和用于探測輻射的探測器中的至少一個移動到位。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，還包括沿著各自的軌道相對于升降機系統(tǒng)將輻射線束的輻射源和用于探測輻射的探測器的至少其中之一移動到位。
46.一種海港，包括多個停泊站；多個升降機系統(tǒng)，每個升降機系統(tǒng)定位在各個停泊站處；至少一個經(jīng)過每個停泊站的軌道；輻射源；以及輻射探測器，其被定位用來探測由輻射源發(fā)射并與被檢查物體相互作用的輻射；其中輻射源和探測器的至少其中之一可移動地支承在軌道上，以從一個停泊站移動到另一個。
全文摘要
一種輻射掃描系統(tǒng)，包括緊鄰升降機系統(tǒng)的輻射源和輻射探測器，該升降機系統(tǒng)在輻射源和探測器之間移動物體，用于掃描。該輻射源和/或探測器可以由升降機系統(tǒng)支承，或者接近該升降機系統(tǒng)。優(yōu)選地，輻射源和探測器由該升降機系統(tǒng)支承或者位于升降機系統(tǒng)所限定的輪廓內(nèi)。該輻射掃描系統(tǒng)特別適用于掃描貨物運載容器，例如海運貨物運載容器，當它們從輪船上被卸下或者裝載到輪船上時。同時還公開了檢查物體的方法。
文檔編號G01N23/04GK1745435SQ200480003329
公開日2006年3月8日 申請日期2004年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月31日
發(fā)明者保羅·比約克爾霍爾姆 申請人:創(chuàng)新醫(yī)療系統(tǒng)技術(shù)公司