手持式x射線反向散射成像設備的制造方法
【專利說明】手持式X射線反向散射成像設備
[0001]本申請要求2012年I月27日提交的美國臨時專利申請序號61/591，360、以及兩者都在2012年2月14日提交的美國臨時專利申請序號61/598，521和61/598，576以及2012年3月6日提交的美國臨時專利申請序號61/607，066的優(yōu)先權(quán)，該申請全部通過引用并入到本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本實用新型涉及用于X射線成像的系統(tǒng)和方法，并且更特別地涉及用于采用至少散射X射線的檢測的X射線成像的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0003]在過去25年中已經(jīng)使用X射線反向散射技術(shù)以便檢測位于隱藏障礙物后面的項目，而不要求將X射線檢測器放置在被成像的對象的遠側(cè)(相對于X射線源)的需要。這已被證明對某些成像應用非常有益，諸如交通工具、貨物集裝箱、手提箱以及甚至人的單面檢查(即，其中檢測器和源在對象的同一側(cè))。
[0004]然而，到目前為止，這些設備已由于X射線源、創(chuàng)建掃描筆形射束所需的射束成形機構(gòu)以及檢測反向散射X射線的檢測器的尺寸和重量而趨向于是相當大且沉重的。
[0005]1996年12月12日提交且被通過引用并入到本文中的日本特許公開號10-185842(在下文中“東芝’842”)已經(jīng)提出了用于檢測被墻壁隱藏的結(jié)構(gòu)的反向散射設備。在東芝’842中描述的裝置只能提供由操作員保持的源的在任何時刻下的掃描范圍內(nèi)的區(qū)域的瞬時圖像。
[0006]最近，在相對高的X射線能量(50—120 keV)下以適度的功率(通常在I一20瓦特之間的范圍內(nèi))連同用以驅(qū)動旋轉(zhuǎn)射束形成調(diào)制盤的小且非常高效的電動機一起操作的緊湊式輕質(zhì)X射線源的開發(fā)已考慮到設計和開發(fā)輕質(zhì)且緊湊的手持式反向散射成像系統(tǒng)。
[0007]另外，諸如在例如美國專利號5，763，886 (授予Schulte)中描述的使用x射線管的現(xiàn)有技術(shù)反向散射X射線系統(tǒng)已始終提供用以使對象或成像系統(tǒng)沿著“掃描”方向在相對于彼此的相對運動中移動的手段，所述“掃描”方向通常在垂直于包含由調(diào)制盤創(chuàng)建的光柵掃描X射線束的平面的方向上。例如，為了檢查具有垂直表面的對象(例如，諸如墻壁或一件行李)，通常在垂直面中掃描X射線束，其中被檢查的對象在水平方向上移動。這是掃描行李的系統(tǒng)的典型，其中，袋子在傳送帶上在水平方向上移動，或者對于掃描交通工具的系統(tǒng)而言，其中交通工具駛過(或通過)系統(tǒng)，或者替換地，該系統(tǒng)在水平方向上移動經(jīng)過固定交通工具。對于使用X射線反向散射的人員掃描儀而言，通常在水平面中掃描射束，其中源組件在垂直方向上移動經(jīng)過固定的人。在任一種情況下，為了創(chuàng)建2維反向散射圖像，必須存在系統(tǒng)與正被掃描的對象的相對運動，并且此要求通常向成像系統(tǒng)添加顯著的附加重量、尺寸以及復雜性。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]根據(jù)本實用新型的各種實施例，提供了成像裝置。該成像裝置具有外殼和被完全包含在外殼內(nèi)以便生成貫穿輻射的貫穿輻射源。另外，該裝置具有用于將貫穿輻射形成為射束以用于照射對象且用于掃描射束的空間調(diào)制器、用于基于由被檢查對象的內(nèi)含物散射的貫穿輻射而生成散射信號的檢測器、用于感測裝置相對于裝置相對于被檢查對象的先前位置的運動的傳感器和用于接收散射信號且用于至少基于該散射信號而生成被檢查對象的內(nèi)含物的圖像的處理器。
[0009]該外殼可適于由操作員單手保持，并且在某些實施例中，該傳感器可以是機械編碼器或加速度計或光學傳感器，即舉三個例子。處理器可適于基于裝置的所感測運動而調(diào)制貫穿輻射的強度。
[0010]在本實用新型的其它實施例中，反向散射成像裝置還具有適于提供裝置與被檢查對象之間的接觸的摩擦緩和物(mi t i gator )。該摩擦緩和物可包括輪子、滾子腳輪(rollercastor)和低摩擦襯墊。成像裝置還包括用于使來自裝置的指定鄰近內(nèi)的材料的所檢測輻射衰減的至少一個準直儀。
[0011]在又一實施例中，可存在被耦合到外殼的一個、兩個或更多把手?？纱嬖谌绻谘b置的指定鄰近內(nèi)未檢測到對象則將貫穿輻射的源去激活的互鎖。
[0012]在本實用新型的替換實施例中，還將透射檢測器耦合到裝置?？商峁┻m于從外殼向外展開的反向散射屏蔽件，其中，該反向散射屏蔽件還可靈活地適于符合被檢查對象的表面。
【附圖說明】
[0013]通過參考參考附圖進行的以下詳細描述，將更容易地理解本實用新型的前述特征，在所述附圖中:
[0014]圖1描述了根據(jù)本實用新型的實施例的手持式X射線反向散射設備的分解圖。
[0015]圖2示意性地描述了根據(jù)本實用新型的實施例的用以減少近場散射的檢測的準直檢測器的使用。
[0016]圖3示出了根據(jù)本實用新型的實施例的具有可拆卸單通道透射檢測器的手持式成像設備。
[0017]圖4示出了根據(jù)本實用新型的另一實施例的具有可拆卸多通道透射檢測器的手持式成像設備。
[0018]圖5A-5C示出了根據(jù)本實用新型的實施例的手持式反向散射設備的雙手操作。
【具體實施方式】
[0019]定義:
[0020]如在本描述中和在所附權(quán)利要求中所使用的，術(shù)語“圖像”指的是任何多維表示，無論是采取有形或另外可感覺形式或用其它方式，由此，某些特性的值與對應于對象在物理空間中的維度坐標的多個位置中的每個相關(guān)聯(lián)，但不一定一對一地向那里映射。因此，例如，一個或多個色彩的諸如原子數(shù)之類的某特征的空間分布的圖形顯示組成圖像。因此，計算機存儲器或全息介質(zhì)中的數(shù)字陣列也是如此。類似地，“成像”指的是就一個或多個圖像的所述物理特性的呈遞(render)。
[0021]在本文中，為了注釋的方便起見，可通過敘述貫穿輻射的端子發(fā)射能量(常常稱為“端點”能量)來表示貫穿福射的能量分布。因此，例如，由于通過10kV的電位被加速的電子而發(fā)射軔致輻射的X射線管將發(fā)射小于100 keV的能量的X射線，并且在本文中可將發(fā)射輻射的光譜表征為“ 100 keV射束”，并且在本文中可將由該射束散射的所檢測輻射的圖像稱為“100 keV散射圖像”。
[0022]如在本描述中和在任何所附權(quán)利要求中所使用的，術(shù)語“高Z”和“低Z”應具有相對于彼此的含義，也就是說，“高Z”指的是材料或視線，由高于在同一語境中被稱為“低Z”的材料或視線的有效原子數(shù)Z來表征。
[0023]實施例的描述:
[0024]現(xiàn)在一般地參考圖1來描述根據(jù)本實用新型的實施例的反向散射成像裝置100。例如，如所示，可以是X射線管或者也可以是貫穿輻射的粒子(例如，伽馬射線)的任何其它源的貫穿輻射的源102發(fā)射貫穿輻射，其被借助于一般地用數(shù)字108指定的射束形成(或準直)結(jié)構(gòu)而被形成為射束106。此射束形成結(jié)構(gòu)在本領(lǐng)域中是眾所周知的，并且所有此結(jié)構(gòu)被包含在本實用新型的范圍內(nèi)。
[0025]射束106是時間多變(temporalIy chopped)的，如由調(diào)制盤110，被馬達109驅(qū)動，但是在本實用新型的范圍內(nèi)可實施多變射束106的任何其它手段。為了使射束106成形并為了使射束106時間上中斷并進行空間掃描所采用的機構(gòu)在本文中可稱為空間調(diào)制器。射束106撞擊在裝置100外部的被檢查對象121的表面120上。被在表面120內(nèi)或后面的內(nèi)含物118散射的貫穿輻射124被一個或多個反向散射檢測器122檢測，每個被耦合到處理器130以便形成對象121的反向散射圖像。檢測器122可采用閃爍的波長位移光纖耦合，從而允許薄輪廓(thin profile)檢測器被相對于外殼142從折疊配置向外展開。被成像對象121可以是建筑物的內(nèi)部片石墻壁或板條箱或箱子，而數(shù)字120指定該墻壁、板條箱或箱子的表面。
[0026]根據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施例，成像裝置100基于相對于固