雙通道高能x射線透視成像系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在無(wú)損探傷、透視成像、以及大型集裝箱檢查、車(chē)輛檢查、航空貨物檢查、火車(chē)檢查等安檢設(shè)備中利用高能電子加速器產(chǎn)生高能X射線進(jìn)行透視成像的系統(tǒng)，特別涉及使用單臺(tái)高能X射線源對(duì)兩個(gè)通道中的受檢查對(duì)象同時(shí)進(jìn)行透視成像的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]X射線在工業(yè)無(wú)損檢測(cè)、安全檢查等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。對(duì)于大型的檢測(cè)對(duì)象，如鍋爐、航天發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)場(chǎng)/鐵路/海關(guān)的大宗貨物、轎車(chē)/卡車(chē)/集裝箱/火車(chē)等整車(chē)貨物，對(duì)其進(jìn)行透視檢查需要使用高能X射線，通常使用能量2MeV以上的電子加速器產(chǎn)生。電子加速器產(chǎn)生X射線的基本方法為:利用電子槍產(chǎn)生電子束流，利用電場(chǎng)對(duì)電子束流進(jìn)行加速使其獲得高能量，高能電子束流打靶產(chǎn)生X射線。高能X射線透視成像系統(tǒng)是利用X射線的高穿透能力，X射線穿透受檢查對(duì)象時(shí)，其強(qiáng)度會(huì)減弱，減弱的程度與受檢查對(duì)象的密度、形狀、厚度、物質(zhì)材料等相關(guān)，使用探測(cè)器獲取X射線穿透受檢查對(duì)象后的強(qiáng)度信息，并經(jīng)過(guò)信號(hào)處理、算法分析、圖像重建等過(guò)程得出反映受檢查對(duì)象的形狀、結(jié)構(gòu)甚至物質(zhì)材料等信息的透視圖像，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)分析、缺陷檢查、貨物名稱(chēng)與類(lèi)型檢驗(yàn)、危險(xiǎn)品識(shí)別、違禁物品檢查等目的。
[0003]大型貨物檢查系統(tǒng)，分為使用高能X射線源和同位素放射源兩大類(lèi)。其中使用高能X射線源的系統(tǒng)，通常使用能量2MeV及以上的電子加速器打靶產(chǎn)生X射線。目前，同方威視技術(shù)股份有限公司是該技術(shù)應(yīng)用的世界領(lǐng)先者，具有大量的專(zhuān)利和成熟產(chǎn)品。其中使用同位素放射源的系統(tǒng)，通常使用放射性同位素鈷一 60 (Co — 60)產(chǎn)生Y射線作為射線源，Y射線的能量分別為1.17 MeV及1.33 MeV0使用鈷一 60的大型貨物檢查系統(tǒng)，一方面射線能量較低，穿透能量有限，受檢查對(duì)象的體積有限；另一方面，鈷一 60具有固定的半衰期，為5.27年，因此一定時(shí)間后必須更換射線源，否則因?yàn)樯渚€強(qiáng)度變?nèi)?，圖像質(zhì)量變差。使用鈷一 60的大型貨物檢查系統(tǒng)更因?yàn)殁捯?60的固有放射性，在安全管理上存在比較多的問(wèn)題，不像電子加速器系統(tǒng)，只有上電并出束才有X射線產(chǎn)生，停束或斷電即安全。因此，目前的大型貨物檢查系統(tǒng)90%以上都是使用高能X射線源。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)高能X射線的使用都是從打靶電子束的正前方取X射線束流進(jìn)行透視成像應(yīng)用，是盡量利用X射線的能量最高和強(qiáng)度最大部分，基本上都是弓I出一個(gè)X射線束流，用于一個(gè)檢查通道的系統(tǒng)，檢查速度慢，效率低。
[0005]中國(guó)專(zhuān)利“一種雙通道組合移動(dòng)式集裝箱或車(chē)輛檢查系統(tǒng)(專(zhuān)利號(hào):CN2840027Y)”公開(kāi)了一種使用鈷一 60產(chǎn)生的Y射線作為射線源，兩個(gè)L形探測(cè)器構(gòu)成左右兩個(gè)門(mén)式結(jié)構(gòu)的檢查通道的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“檢測(cè)通過(guò)率提高2 — 4倍”。鈷一 60 Y射線源在使用處理上有其特殊性，如快門(mén)裝置等，而且具有能量低，穿透能力有限；固有衰減，壽命短，需定期更換；長(zhǎng)期放射性，安全管理難度大等不足之處。
[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種使用高能電子加速器為射線源，通過(guò)兩個(gè)側(cè)向位置的準(zhǔn)直器分別獲取兩個(gè)X射線束流，同時(shí)對(duì)兩個(gè)通道中的受檢查對(duì)象進(jìn)行透視成像。相比現(xiàn)有技術(shù)具有成本低、速度快、功能多、圖像質(zhì)量好、安全性高等優(yōu)勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種雙通道高能X射線透視成像系統(tǒng)，所述雙通道高能X射線透視成像系統(tǒng)包括:單臺(tái)高能電子加速器、屏蔽準(zhǔn)直裝置、第一檢查通道、第二檢查通道、第一探測(cè)器陣列、第二探測(cè)器陣列、電源與控制子系統(tǒng)、信號(hào)分析與圖像處理子系統(tǒng)；其中，高能電子加速器包括電子發(fā)射單元、電子加速單元、靶，產(chǎn)生的電子束流具有2MeV以上的能量；屏蔽準(zhǔn)直裝置包括屏蔽結(jié)構(gòu)和至少兩個(gè)準(zhǔn)直器，兩個(gè)準(zhǔn)直器分別設(shè)置在電子束流的軸線的兩側(cè)；所述第一檢查通道和第二檢查通道分別位于電子加速器的兩側(cè)；第一準(zhǔn)直器、第一探測(cè)器陣列與電子束流打靶的靶點(diǎn)處于第一平面內(nèi)，第二準(zhǔn)直器、第二探測(cè)器陣列與電子束流打靶的靶點(diǎn)處于第二平面內(nèi)。
[0008]本發(fā)明通過(guò)電子加速器、屏蔽準(zhǔn)直裝置、第一探測(cè)器陣列、第二探測(cè)器陣列、各種機(jī)械組合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，利用僅一臺(tái)電子加速器、兩組X射線束流和兩組探測(cè)器系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)兩個(gè)通道內(nèi)的受檢查對(duì)象進(jìn)行透視成像，具有以下優(yōu)點(diǎn):兩個(gè)通道同時(shí)檢查，速度快；只使用單臺(tái)電子加速器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；相比鈷一 60系統(tǒng)，使用電子加速器為射線源，安全可靠性更高；通過(guò)準(zhǔn)直器的設(shè)計(jì)，可以引出更多組X射線束流，可以實(shí)現(xiàn)雙視角功能，使透視圖像能夠分層次可辨；可以引出不同能量的X射線束流，實(shí)現(xiàn)對(duì)受檢查對(duì)象的材料識(shí)別；而且可以實(shí)現(xiàn)多種綜合功能的雙通道/雙能/雙視角高能X射線透視成像系統(tǒng)。且本發(fā)明中的X射線束流在其平面扇形區(qū)域內(nèi)，具有能散小、強(qiáng)度分布均勻、靶點(diǎn)尺寸小、可大角度引出等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，可以提高X射線透視成像系統(tǒng)的圖像質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明的雙通道高能X射線透視成像系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)為固定式、組合式、軌道移動(dòng)式或車(chē)載移動(dòng)式等具體形勢(shì)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、功能強(qiáng)、圖像質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的雙通道高能X射線透視成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電子加速器和屏蔽準(zhǔn)直裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的屏蔽準(zhǔn)直裝置剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的雙通道高能X射線透視成像系統(tǒng)的布局示意圖；
圖5 (A)-5 (E)示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的幾種不同形狀的探測(cè)器陣列的結(jié)構(gòu)及布置方法示意圖；
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的組合固定式雙通道高能X射線透視成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的車(chē)載移動(dòng)式雙通道高能X射線透視成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的車(chē)載移動(dòng)式雙通道/雙能/雙視角高能X射線透視成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]如圖1、圖2和圖3所示，一種雙通道高能X射線透視成像系統(tǒng)包括:單臺(tái)高能電子加速器1、屏蔽準(zhǔn)直裝置2、第一檢查通道3、第二檢查通道4、第一探測(cè)器陣列5、第二探測(cè)器陣列6、電源與控制子系統(tǒng)7、信號(hào)分析與圖像處理子系統(tǒng)8 ;其中，高能電子加速器I包括電子發(fā)射單元101、電子加速單元102、靶103，產(chǎn)生的電子束流E具有2MeV以上的能量；屏蔽準(zhǔn)直裝置2包括屏蔽結(jié)構(gòu)201和至少兩個(gè)準(zhǔn)直器202a和202b，兩個(gè)準(zhǔn)直器分別設(shè)置在電子束流E的軸線的兩側(cè)；所述第一檢查通道3和第二檢查通道4分別位于電子加速器I的兩側(cè)；第一準(zhǔn)直器202a、第一探測(cè)器陣列5與電子束流E打靶的靶點(diǎn)處于第一平面內(nèi)，第二準(zhǔn)直器202b、第二探測(cè)器陣列6與電子束流E打靶的靶點(diǎn)處于第二平面內(nèi)。
[0011 ] 所述第一平面和第二平面分別與電子束流E的軸線形成第一夾角和第二夾角，優(yōu)選地，所述第一夾角和第二夾角的角度范圍為30度至150度，分別在所述第一平面和第二平面內(nèi)引出強(qiáng)度分布均勻的第一 X射線束流和第二 X射線束流。
[0012]優(yōu)選地，所述第一夾角和第二夾角大小相等，所述第一 X射線束流和第二 X射線束流是平面對(duì)稱(chēng)的。
[0013]優(yōu)選地，電子加速器的軸線與第一檢查通道及第二檢查通道的夾角均小于60度，更優(yōu)選地，電子加速器的軸線與第一檢查通道及第二檢查通道相互平行。電子加速器I的軸線L與檢查通道形成夾角的情形如圖4所示。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，第一平面planel與第一通道3形成的夾角、以及第二平面plane2與第二通道4形成的夾角均大于45度,優(yōu)選地,第一平面planel與第一通道3形成的夾角、以及第二平面plane2與第二通道4形成的夾角均為90度。第一平面planel與第一通道3形成夾角Y1，第二平面plane2與第二通道4形成夾角Y 2的情形如圖1所
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[0015]圖1示出了一種雙通道高能X射線透視成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意，電子加速器I產(chǎn)生高能電子束流E，其軸線為L(zhǎng)，電子束流E打靶，在靶點(diǎn)位置O產(chǎn)生4 π立體角發(fā)射的X射線。包圍靶點(diǎn)O的屏蔽準(zhǔn)直裝置2吸收阻擋大部分X射線，通過(guò)位于電子束流軸線L不同側(cè)的兩個(gè)準(zhǔn)直器202a和202b分別引出第一平面扇形X射線束流Xl和第二平面扇形X射線束流X2。第一檢查通道3和第二檢查通道4分別布置在電子加速器I的兩側(cè)，且三者互相平行。靶點(diǎn)O，第一準(zhǔn)直器202a，第一探測(cè)器陣列5，位于第一平面planel內(nèi)，第一平面planel與第一檢查通道3形成夾角Y I ;靶點(diǎn)O，第二準(zhǔn)直器202b，第二探測(cè)器陣列6，位于第二平面plane2內(nèi)，第二平面plane2與第二檢查通道4形成夾角Y 2。Xl和X2同時(shí)透射位于第一檢查通道3和第二檢查通道4中的多個(gè)受檢查對(duì)象9的不同位置，X射線的強(qiáng)度受到不同程度的減弱，并分別被第一探測(cè)器陣列5和第二探測(cè)器陣列6接收，第一探測(cè)器陣列5和第二探測(cè)器陣列6將反映X射線強(qiáng)度的信號(hào)進(jìn)行初步處理后，發(fā)送給信號(hào)分析與圖像處理子系統(tǒng)8，經(jīng)過(guò)信號(hào)分析、算法計(jì)算、圖像構(gòu)建等過(guò)程得出反映兩個(gè)通道中多個(gè)受檢查對(duì)象9的兩個(gè)被X射線穿透的切面的透視圖像。工作過(guò)程中，如果讓受檢查對(duì)象9與X射線透視成像系統(tǒng)保持相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即讓受檢查對(duì)象9的各部分先后經(jīng)過(guò)兩個(gè)檢查通道中的X