一種用于x射線背散射成像系統(tǒng)的跳線飛點掃描裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于輻射成像檢測設備領域，具體涉及一種用于X射線背散射成像系統(tǒng)的跳線飛點掃描裝置。
【背景技術】
[0002]本發(fā)明所涉及的裝置主要應用于生成線狀X射線束，實現(xiàn)在某一固定方向上周期性的一維線掃描，并由其他機械裝置在垂直于線掃描方向上移動，實現(xiàn)二維掃描。
[0003]傳統(tǒng)的X射線檢查系統(tǒng)應用于機場、海港、陸路關卡的貨物檢查以及在公共場所對人員攜帶的包裹、行李進行檢查。典型的基于X透射能量吸收檢測的系統(tǒng)為透射成像系統(tǒng)，通常使用X光機發(fā)出的扇形射線束，線探測器獲取透射后的X射線能量數(shù)據(jù)，形成掃描圖像；還有一類X射線檢查系統(tǒng)為背散射成像系統(tǒng)，使用筆形射線束，配合塊狀背散射探測器獲取圖像。也可二者結合，同時使用透射探測器和背散射探測器分別獲取數(shù)據(jù)，同時形成透射圖像和背散射圖像。
[0004]如圖1所示，在X射線背散射成像系統(tǒng)中，多采用前置準直裝置獲得筆形射線束。前置準直裝置所構成的點掃描機構配合大塊背散射探測器構成背散射成像系統(tǒng)的主體，圖1中18表示為某種結構的點掃描器準直裝置。
[0005]點掃描器有多種結構形式，其旋轉機構與X光機扇形射線束的基本幾何位置如圖2所示。其中，16為射線源，即X光機焦點處，由于焦點面積相當小，X射線源可看作點源。X光機扇形射線束處于XYZ三維直角坐標系的YZ平面內。不同設計的點掃描器的旋轉軸分別利用X’、Y、Z軸。
[0006]點掃描器類型一:盤形狹縫斬波輪，如圖3a、圖3b所示，盤形狹縫斬波輪23由具有一定剛性且能遮擋X射線的材料制成，其上開有一系列狹縫24，扇形X射線束面與圓盤垂直，圓盤繞Z軸勻速旋轉。在任何時刻，圓盤上只有一個狹縫24與扇形X射線束相交，即任意時刻只能通過一根極細的筆形X射線束透過圓盤，射線束截面為棱形。隨著盤形狹縫斬波輪23的轉動，X射線束方向改變，實現(xiàn)飛點掃描。其優(yōu)點是盤形狹縫斬波輪23安裝在X光機外部，機械結構簡單，缺點是棱形光點面積有變化，在不同位置上光通量不同，同時會有X光泄漏，需要在設備上在額外增加防護層。
[0007]點掃描器類型二:
[0008]筒形斬波輪，如圖4a、圖4b所示，將射線源16放置于中心處，筒型斬波輪25以V軸為旋轉軸。扇形X射線束面在任意時刻只能通過一個小孔26射出，形成極細的筆形射線束。射線束投影為橢圓，出射射線橫截面面積有變化大。整套機構回轉半徑大，占用空間，不適合中小型X射線設備的使用。
[0009]設有準直器的斬波輪(筒形斬波輪的改進形式)，如圖5所示，采取圓盤形主體，在掃描圓盤27上安裝徑向準直器28，射線源16(即X光機焦點)放置于掃描圓盤27中心處，射線通過掃描圓盤27上的徑向準直器28的徑向小孔射出。在任意一個時刻，X射線可以從其中的一個小孔射出，形成一束極細的筆形射線束。當掃描圓盤27勻速旋轉時，從小孔射出的筆形X射線束從一端移動向另一端，實現(xiàn)一次線掃描，在掃描圓盤27持續(xù)旋轉過程中，筆形射線束實現(xiàn)周期性的掃描，在其他機械機構的配合下，可實現(xiàn)對被檢物體的二維掃描。其優(yōu)點是從徑向準直器28中射出的筆形X射線束截面積相同，缺點與筒形斬波輪25一樣，因為將X光機焦點置于圓心處，導致整套機構回轉半徑大。
[0010]圓筒形飛點掃描器，如圖6、圖7所示，通過在可旋轉的掃描轉筒29 (圓筒型)上透刻螺旋狹縫。裝置的優(yōu)點是可以裝在X光機外部，缺點是圓筒形掃描轉筒29上同時透刻連續(xù)的入射狹縫30和出射狹縫31 (其中出射狹縫31長度大于入射狹縫30的長度)，導致掃描轉筒29的剛性被極大地削弱。在兼顧掃描轉筒29對X射線的屏蔽能力下還需考慮掃描轉筒29的剛性性能，對材料的要求比較高。
[0011]以上現(xiàn)有技術存在著一些問題，例如:x射線泄漏，斬波輪回轉機構過大、剛性差，體積過大不適合在狹小空間安裝，點掃描的空間分辨率低，信噪比差等等，有必要針對這些不足提出新的技術方案。

【發(fā)明內容】

[0012]針對現(xiàn)有技術中所存在問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于X射線背散射成像系統(tǒng)的跳線飛點掃描裝置，可以解決圓筒形飛點掃描器因為掃描轉筒連續(xù)透刻所造成的掃描轉筒剛性不足，以及其他形式的X光掃描器存在的體積過大，不能在狹小空間安裝，存在X射線泄露等等問題。
[0013]為達到以上目的，本發(fā)明采用的技術方案是一種用于X射線背散射成像系統(tǒng)的跳線飛點掃描裝置，包括位于X光機內的射線源，在所述X光機與掃描器外筒之間設有入射準直器，所述掃描器外筒的筒壁上沿軸向設有與所述入射準直器相對應的入射細縫，筒壁的另一側對稱設有出射細縫，出射細縫外側對應設有出射準直器，在所述掃描器外筒內設有掃描轉筒，其中所述掃描轉筒側壁透刻若干不連續(xù)的入射狹縫段和出射狹縫段，在掃描轉筒轉動的任意時刻能夠通過一條所述入射狹縫段和一條所述出射狹縫段相對構成唯一的掃描準直孔。
[0014]進一步，所述掃描器外筒為空心圓筒，兩端軸心位置設有安裝孔，所述出射細縫的長度大于且寬度小于所述入射細縫。
[0015]進一步，所述掃描轉筒為空心圓筒，掃描轉筒的側壁按照圓筒圓周刻度等分為若干個分區(qū)，每個分區(qū)包含一條所述入射狹縫段和一條所述出射狹縫段；在所述掃描轉筒的軸線兩端設有與所述掃描器外筒的安裝孔相匹配的轉軸。
[0016]更進一步，所述掃描轉筒的側壁按照圓筒圓周刻度等分為10個分區(qū)。
[0017]進一步，所述掃描器外筒為厚度均勻的鋼制空心圓筒。
[0018]進一步，所述掃描轉筒為厚度均勻的鉛銅合金空心圓筒，所述轉軸從所述安裝孔中伸出，其中一端轉軸安裝皮帶輪，另一端轉軸安裝轉筒位置傳感器。
[0019]進一步，所述入射準直器內部具有狹縫，所述狹縫同所述掃描器外筒的所述入射細縫寬度相同；狹縫的一端同所述X光機的射線出光口狹縫相連，另一端同所述掃描器外筒的所述入射細縫相連；所述狹縫同掃描器外筒的入射細縫相連一端的長度大于所述狹縫同所述X光機的出光口狹縫相連一端的長度，能夠保證所述X光機發(fā)出的扇形X射線束通過。
[0020]進一步，所述出射準直器內部具有狹縫，所述狹縫同所述掃描器外筒的所述出射細縫相連且寬度相同。
[0021]進一步，所述入射準直器與所述X光機和所述入射細縫之間以及所述出射準直器與所述出射細縫之間采用鎢滲銅板緊密結合。
[0022]進一步，所述掃描器外筒通過設置在其兩端的固定裝置固定于背散射成像設備臺架上。
[0023]本發(fā)明的效果在于:
[0024]1.本發(fā)明所述的用于X射線背散射成像系統(tǒng)的跳線飛點掃描裝置，在入射狹縫段和出射狹縫段構成的每一個掃描段內形成的為連續(xù)的飛點，相較于純粹離散的點掃描方式，在取樣時間內通過的光子數(shù)可以提高幾倍，提高背散射信號計數(shù)；可以通過提高采樣頻率，提高圖像的空間分辨率。
[0025]2.由于掃描轉筒上的每個入射狹縫段與每個出射狹縫段相互之間都有分隔，彼此不連通，相比較于采用連續(xù)透刻的入射狹縫和出射狹縫的掃描轉筒，在掃描轉筒采用同一種材料的情況下，轉筒的剛性增加；與此相應的是，在同樣的裝置剛性要求下可以使裝置材料的剛性性能降低，尤其對于鉛銅合金而言可以在滿足裝置剛性要求的前提下增加鉛材料的含量，可以增加對X射線的遮擋能力，降低X射線的泄漏劑量。由此可以額外獲得2個有益效果，其一是減小整臺設備的X射線泄漏劑量率，其二是，降低所成圖像的本底數(shù)值。
[0026]3.本發(fā)明所述的用于X射線背散射成像系統(tǒng)的跳線飛點掃描裝置采取的跳線掃描方式，在小范圍內為連續(xù)掃描，在大范圍內跳變，使掃描點分布更加均勻，尤其是在掃描轉筒轉速較慢的情況下更有利于后期圖像處理的超分辨率重建。
[0027]4.筒形的掃描器與X光機分離，X光機和掃描器的相對位置易于調整安裝。筒形掃描器回轉半徑小，對空間的要求降低，可以在較小的空間內使用。
【附圖說明】
[0028]圖1是X光背散射成像系統(tǒng)示意圖；
[0029]圖2是點掃描器與X光機扇形射線束的基本幾何位置示意圖；
[0030]圖3a、圖3b是現(xiàn)有技術中的盤形狹縫斬波輪結構示意圖；
[0031]圖4a、圖4b是現(xiàn)有技術中的筒形斬波輪結構示意圖；
[0032]圖5是現(xiàn)有技術中的帶準直器的筒形斬波輪結構示意圖；
[0033]圖6是現(xiàn)有技術中的圓筒形飛點掃描器結構示意圖；
[0034]圖7是現(xiàn)有技術中的連續(xù)刻線式掃描轉筒結構示意圖；
[0035]圖8是本發(fā)明所述用于X射線背散射成像系統(tǒng)的跳線飛點掃描裝置的掃描轉筒結構示意圖；
[0036]圖9是本發(fā)明所述用于X射線背散射成像系統(tǒng)的跳線飛點掃描裝置的結構圖；
[0037]圖1Oa是本發(fā)明所述用于X射線背散射成像系統(tǒng)的跳線飛點掃描裝置的橫截面示意圖；
[0038]圖1Ob是本發(fā)明所述用于X射線背散射成像系統(tǒng)的跳線飛點掃描裝置的固定裝置的結構示意圖；
[0039]圖1la-圖1lc分別是本發(fā)明所述用于X射線背散射成像系統(tǒng)的跳線飛點掃描裝置的掃描器外筒的俯視、側視、仰視三視圖；
[0040]圖12是現(xiàn)有技術中連續(xù)透刻入射狹縫和出射狹縫的掃描轉筒外表層展開示意圖；
[0041]圖13是本發(fā)明所述用于X射線背散射成像系統(tǒng)的跳線飛點掃描裝置的掃描轉筒外表層展開不意圖；
[0042]圖中:1X光機，2入射準直器，3出射準直器，4掃描器外筒，5皮帶輪，6位置傳感器，7掃描轉筒，8轉軸，9入射細縫，10出射細縫，11入射狹縫段，12出射狹縫段，13安裝孔，14狹縫，15狹縫，16射線源，17固定裝置，18點掃描器，19背散射探測器，20準直器，21透射探測器，22被檢測物體，23盤型狹縫斬波輪，24狹縫，25筒型斬波輪，26小孔，27掃描圓盤，28徑向準直管，29掃描轉筒，30入射狹縫，31出射狹縫。
【具體實施方式】
[0043]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步描述。
[0044]如圖9所示一種用于X射線背散射成像系統(tǒng)的跳線飛點掃描裝置，包括位于X光機I內的射