專利名稱：探測器陣列及設(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器，特別涉及一種探測器陣列和使用該探測器陣列的設(shè)備，以消除利用交替產(chǎn)生的射線檢查被檢物體的過程中出現(xiàn)的邊緣處對物體材料的錯(cuò)誤識別和識別不準(zhǔn)確問題，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射線對被檢物體進(jìn)行無損檢查，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對被檢物體的物質(zhì)材料識別的技術(shù)已經(jīng)開始被廣泛推廣，如美國專利US 5,044,002。最近，在大型客體的無損檢測中，在高能段(＞1MeV)的雙能法來實(shí)現(xiàn)材料識別的技術(shù)也被重新提出，見美國專利US 5,524,133。
雙能法實(shí)現(xiàn)材料識別的物理原理是，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，如美國專利US 6,069,936和國際申請WO 00/43760披露的單一射線源，通過材料吸收的辦法調(diào)制出高能能譜。此外，國際申請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)相互作用的過程并不是完全相同。因此，這將影響對材料識別的正確率，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，對于物體邊緣的錯(cuò)誤識別問題仍然無法解決。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，完成了本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提出一種探測器陣列和使用該探測器陣列的材料識別系統(tǒng)，以消除利用交替產(chǎn)生的射線對被檢物體的檢查過程中引起的物體邊緣錯(cuò)誤識別缺陷。
在本發(fā)明的第一方面，提出了一種探測器陣列，包括第一線陣探測器，用于探測穿透被檢物體的至少一個(gè)部分的第一射線；以及第二線陣探測器，與所述第一線陣探測器平行設(shè)置，用于探測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，所述第一線陣探測器與所述第二線陣探測器緊密排列。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一線陣探測器和所述第二線陣探測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，所述第一線陣探測器和所述第二線陣探測器的每一個(gè)包括閃爍晶體或者氣體探測器。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一線陣探測器和所述第二線陣探測器與同一處理裝置連接。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一線陣探測器和所述第二線陣探測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器陣列的材料識別方法。
在本發(fā)明的另一方面，提出了一種利用探測器陣列探測射線的方法，所述探測器陣列包括平行設(shè)置的第一線陣探測器和第二線陣探測器，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；用第一線陣探測器探測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器探測穿透所述至少一個(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)間來調(diào)節(jié)所述第一線陣探測器與所述第二線陣探測器之間的距離。
探測器陣列對穿透射線進(jìn)行探測，并通過錯(cuò)位匹配，實(shí)現(xiàn)高低能射線束對物體同一位置的相互作用并精確探測。同時(shí)，第一線陣測器和第二線陣探測器之間的距離根據(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)間間隔來確定，從而保證對高低能射線與被檢物體同一部分作用后的射線被探測，提高了雙能法對物質(zhì)材料識別的正確率，并消除了被檢物體邊緣的錯(cuò)誤識別。由于第一線陣探測器和第二線陣探測器之間的距離可調(diào)整使得被檢物體的運(yùn)動(dòng)速動(dòng)可變，減少了對被檢物體運(yùn)動(dòng)速度的要求。此外，由于第一線陣探測器和第二線陣探測器同時(shí)采集信號，相當(dāng)于增加了探測面積，而單個(gè)閃爍體的較小截面又保證了對物體的探測精度，得到精細(xì)的探測圖像。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用探測器陣列實(shí)現(xiàn)物質(zhì)材料識別的系統(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)施例的探測器陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面對照附圖詳細(xì)說明本發(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器陣列實(shí)現(xiàn)物質(zhì)材料識別的系統(tǒng)的示意圖。
如圖1所示，通過使用包括第一線陣探測器104a和第二線陣探測器104b的探測器陣列來實(shí)現(xiàn)對射線源交替產(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和第一線陣探測器104a和第二線陣探測器104b提供同步信號110，使得射線源100同步信號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器104a和第二線陣探測器104b所探測。這里，第一線陣探測器104a和第二線陣探測器104b互相平行，并且根據(jù)同步控制部分105提供的同步信號，調(diào)整采集電路的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)同步采集，但這并不是必須的。
然后，雙列探測器陣列的處理模塊對最近采集的兩個(gè)射線的信號進(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值。該探測值經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳送到圖像處理和材料識別部分106。圖像處理和材料識別部分106通過雙能算法和相關(guān)的圖像處理算法，最終識別被檢物體材料的屬性，如無機(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器104a和第二線陣探測器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器104a和第二線陣探測器104b采集并緩存，分別表示為102L-2A和102L-3B。探測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作用后采集的探測值102L-2A配對，輸出給連接的圖像處理和材料識別部分106。
接下來，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。第一線陣探測器104a和第二線陣探測器104b分別采集高能射線102H與被檢物體103相互作用后的探測值，表示為102H-3A和102H4B。然后，探測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值102H-3A配對，輸出給連接的圖像處理和材料識別部分106。這樣，隨著被檢物體103的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了高低能射線對被檢物體103的同一部分作用后的信號探測。
這樣，由于采用了兩個(gè)平行的第一和第二線陣探測器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器104a探測并輸出部分1的第一探測值，穿透被檢物體103的部分2的第一射線被第二線陣探測器104b探測并輸出部分2的第一探測值。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。第一線陣探測器104a和第二線陣探測器104b分別探測第二射線穿透部分2和3的信號，輸出部分2的第二探測值和部分3的第一探測值。這時(shí)，部分2的第一探測值和部分2的第二探測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)其第一探測值和第二探測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)晶體探測到信號以后，同時(shí)輸出信號302A和302B，這兩個(gè)信號在處理模塊305里被緩存并處理，當(dāng)探測器采集了兩次相鄰脈沖的高低能射線信號后，處理模塊305匹配好高低能信號后輸出被檢物體相應(yīng)部分的高低能探測值對給圖像處理和材料識別部分106。但是，也可讓第一線陣探測器104a和第二線陣探測器104b分別獨(dú)立輸出信號301A和301B到各自的處理模塊(未示出)。探測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后就輸出給處理模塊305，以對探測值按照高低能進(jìn)行配對，從而得到被檢物體103各個(gè)部分的高低能探測值。作為替換方案，兩個(gè)線陣探測器104a和104b的每一個(gè)可以由氣體探測器構(gòu)成。
此外，第一線陣探測器104a和第二線陣探測器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)速度來調(diào)節(jié)這第一線陣探測器和第二線陣探測器之間的距離，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)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種探測器陣列，包括第一線陣探測器，用于探測穿透被檢物體的至少一個(gè)部分的第一射線；第二線陣探測器，與所述第一線陣探測器平行設(shè)置，用于探測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所述的探測器陣列，其特征在于，所述第一線陣探測器與所述第二線陣探測器緊密排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測器陣列，其特征在于，所述第一線陣探測器和所述第二線陣探測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之一所述的探測器陣列，其特征在于，所述第一線陣探測器和所述第二線陣探測器的每一個(gè)包括閃爍晶體或氣體探測器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的探測器陣列，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所述的探測器陣列，其特征在于，所述第一線陣探測器和所述第二線陣探測器與同一處理裝置連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的探測器陣列，其特征在于，所述第一線陣探測器和所述第二線陣探測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之一所述的探測器陣列的材料識別方法。
13.一種利用探測器陣列探測射線的方法，所述探測器陣列包括平行設(shè)置的第一線陣探測器和第二線陣探測器，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；用第一線陣探測器探測穿透所述被檢物體的至少一個(gè)部分的第一射線；用第二線陣探測器探測穿透所述至少一個(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)間來調(diào)節(jié)所述第一線陣探測器與所述第二線陣探測器之間的距離。
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，所述第一線陣探測器和所述第二線陣探測器的每一個(gè)包括閃爍晶體或者氣體探測器。
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
公開了一種探測器陣列，包括第一線陣探測器，用于探測穿透被檢物體的至少一個(gè)部分的第一射線；第二線陣探測器，與所述第一線陣探測器平行設(shè)置，用于探測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。利用所述探測器陣列，能夠提高交替雙能射線對被檢物體的掃描檢查效率和材料識別正確率。
文檔編號G01N23/083GK101074935SQ20061001194
公開日2007年11月21日 申請日期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, 趙書清 申請人:清華大學(xué), 清華同方威視技術(shù)股份有限公司