高动态范围射线照相成像系统技术方案

本说明书提供了一种X射线检查系统，包括：X射线源；以及对应的检测器，用于检测具有宽范围强度的透射的X射线。检测器包括至少一个晶体，用于在与X射线相互作用时产生光信号。每个晶体连接到至少一个光电二极管和光电倍增管。与晶体连接的处理单元丢弃能量低于预定阈值的所有检测到的辐射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高动态范围射线照相成像系统交叉引用本申请依赖于2015年10月21日提交的题为“HighDynamicRangeRadiographicImagingSystem”的美国专利临时申请62/244,226的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本说明书总体上涉及成像系统，尤其涉及具有高动态操作范围的高级射线照相成像系统。
技术介绍
材料的实际运输(包括邮件、商品、原材料和其他货物的运输)是任何经济的组成部分。通常，这些材料以一种运输集装箱或货物箱的形式运输。这种集装箱或箱子包括用于半拖车、大型卡车和铁路车厢上的集装箱或箱子，以及可以在集装箱船或货运飞机上承运的多式联运集装箱。然而，这种运输或货物集装箱可能用于非法运输违禁品，例如，核材料和放射性材料。检测这些威胁需要快速、安全和准确的检测系统来检测隐藏的违禁品物质的存在。X射线成像是用于检测货物中违禁品物质的一种最常用方法。然而，在检查大型或快速移动的集装箱(例如，轨道车)时，传统X射线系统通常由于辐射穿透不足而产生具有暗区的图像。这些暗区可能表明存在威胁材料；然而，几乎没有提供有关材料确切性质的信息来区分良性材料和威胁性材料。现有货物检测系统的典型穿透深度范围为200至400mm的铁。这种穿透深度对于某些海运货物集装箱是不够的，特别是对于遇到较高密度和较长路径长度的货物的铁路货物是不够的。因此，绝大多数货物必须充分穿透，以确保适当的筛选。提高X射线等辐射的穿透水平来检查货物，需要更高的强度源和更低的散射。使用这种高能量X射线系统时面临的一个典型问题是散射辐射对高度衰减货物的影响变得越来越重要。散射辐射是图像中的一种不需要的信号或“噪声”，并容易模糊和掩盖图像，从而降低图像对比度。图像中的对比度损失的程度取决于检测到的散射。与X射线系统相关联的高水平散射辐射导致图像质量差。散射减少有助于提高图像质量和高能量X射线辐射的穿透能力。X射线系统中用于减少散射的典型方法是准直(通过使用准直器)。然而，准直器的有用性是有限的，因为准直自己产生散射。X射线照相系统从由X射线检测器阵列检测到的信号产生图像。通常，检测器包括将X射线转换成光线的闪烁晶体，并耦接到将这种光线转换成可测量的电子信号的硅光电二极管。通过模数转换器(ADC)对数据进行采样，以产生信号的数字表示。传统X射线成像系统中使用的常见ADC的分辨率范围从16位到20位。强烈辐射源的使用要求更高的采样分辨率，以允许测量与(由于高X射线衰减而产生的)非常低的信号相关联的数据到与(由于没有X射线衰减或者低X射线衰减而产生的)非常高的信号相关联的数据。具有较高分辨率的一些ADC可用，但与这种ADC相关的电子系统会产生干扰检测低能量X射线的高水平的噪声，因此不适用于这种环境，尤其是在使用脉冲X射线源的系统中。无法检测低强度和高强度X射线，显着影响成像系统的分辨率检测水平。为了解决上述挑战，对先进和改进的X射线成像系统的需求是至关重要的。因此，需要一种能够扫描货物中的高衰减物体而不损害图像质量的X射线成像系统。还需要一种X射线检测系统，该系统可以减少散射辐射的影响并在最终的输出射线照相图像中产生高水平的对比度。通常，在X射线检测系统中，当不存在货物时产生高检测信号，并且当存在高度衰减的货物时产生低检测信号。当检查系统源(X射线)的功率增加(例如，10倍)以增加穿透时，高信号(对应于无货物)也增加对应值(例如，10倍)。随着功率的增加，将更多地穿透/检测衰减货物。因此，需要一种X射线检测系统，该系统包括坚固的电子设计和高动态范围，允许在高度衰减的货物中检测到非常低的信号到从非衰减光束中检测到非常高的信号，因为源强度增加，以增加穿透。特别地，需要一种用于X射线检测系统的先进的ADC系统，其具有与其电子电路相关联的低噪声并且能够提供至少24位的分辨率。
技术实现思路
本说明书公开了一种X射线检查系统，包括：X射线源；以及检测器，用于检测具有一强度范围的透射的X射线，其中，所述检测器包括：至少一个晶体，用于在与X射线相互作用时产生光信号，所述至少一个晶体与至少一者光电二极管和至少一者光电倍增管耦接；以及处理单元，其与所述至少一个晶体耦接，其中，所述处理单元适于丢弃能量水平低于预定阈值的所有检测到的辐射。可选地，X射线检查系统还包括与所述光电二极管耦接的电流积分器。可选地，X射线检查系统还包括与所述光电倍增器耦接的单光子检测器，所述单光子检测器适于实现所透射的X射线的能量敏感的单光子计数。单光子检测器可被配置为跨多个能量阈值运行。所述X射线源可以是脉冲源和连续波源中的至少一者。所述光电倍增器可以是固态光电倍增器。所述至少一个晶体可以包括铈掺杂的硅酸镥钇(LYSO)闪烁晶体和钨酸铅基的闪烁晶体中的至少一者。可选地，所述至少一个晶体包括非闪烁材料，其中，所述至少一个晶体适于通过切伦科夫辐射产生光信号。可选地，所述至少一个晶体包括至少一个面，其中，所述至少一个晶体的至少一个面涂覆有波长移位器材料，用于将切伦科夫辐射移位到频率，以提高检测效率。可选地，所述波长移位器材料包括对三联苯和二苯基丁二烯。可选地，所述处理单元包括至少一个模数转换器(ADC)。本说明书还公开了一种X射线检查系统，包括：X射线源；以及检测器，其适于检测所透射的具有一强度范围的X射线，其中，所述检测器包括：至少一个晶体，其适于在与X射线相互作用时产生光信号，其中，所述至少一个晶体与具有第一面积的第一光电二极管和具有第二面积的第二光电二极管耦接，并且其中，所述第一面积与所述第二面积不同；与所述第一光电二极管耦接的第一ADC和与所述第二光电二极管耦接的第二ADC；以及处理单元，其与所述第一ADC和第二ADC耦接，其中，所述处理单元适于通过使用由第一ADC输出的数字信号、由第二ADC输出的数字信号和预定公式来确定最终数字信号。所述处理单元可以从所述第一光电二极管和所述第二光电二极管输出的数字信号中选择与最高不饱和信号对应的最终数字信号。可选地，所述处理单元包括至少一个FPGA和至少一个计数寄存器。可选地，所述X射线源是具有9MV能量和10KW功率的高强度源。可选地，所述X射线源是脉冲源和连续波源中的一个。可选地，所述第二面积等于所述第一面积的十六分之一，并且所述检测器还包括具有等于所述第一面积的1/256的第三面积的第三光电二极管。可选地，所述第二面积等于所述第一面积的1/n，并且其中，所述检测器还包括具有等于所述第一面积的1/m的第三面积的第三光电二极管，其中，n是等于或大于2且小于50的数，并且其中，m是等于或大于4、小于500且大于n的数。本说明书还公开了一种X射线检查系统，包括：X射线源；以及检测器，其适于检测所透射的具有一强度范围的X射线，其中，所述检测器包括：至少一个晶体，其在与X射线相互作用时产生光信号，其中，所述至少一个晶体与不同面积的多个光电二极管和固态光电倍增器耦接；至少一个电流积分器，其与所述多个光电二极管耦接；至少一个单光子检测器，其与所述固态光电倍增器耦接并且适于实现透射的X射线的能量敏感的单光子计数；以及处理单元，其与所述光电倍增器耦接，用于基于由所述多个光电二极管输出的信号的强度来确定指示透射的X射线的信号。可选地，X射线检查系统还本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种X射线检查系统，包括：X射线源；以及检测器，用于检测具有一强度范围的透射的X射线，其中，所述检测器包括：至少一个晶体，用于在与X射线相互作用时产生光信号，所述至少一个晶体与至少一个光电二极管以及至少一个光电倍增管耦接；以及处理单元，与所述至少一个晶体耦接，其中，所述处理单元适于丢弃能量水平低于预定阈值的能量水平的所有检测到的辐射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.21 US 62/244,2261.一种X射线检查系统，包括：X射线源；以及检测器，用于检测具有一强度范围的透射的X射线，其中，所述检测器包括：至少一个晶体，用于在与X射线相互作用时产生光信号，所述至少一个晶体与至少一个光电二极管以及至少一个光电倍增管耦接；以及处理单元，与所述至少一个晶体耦接，其中，所述处理单元适于丢弃能量水平低于预定阈值的能量水平的所有检测到的辐射。2.根据权利要求1所述的X射线检查系统，还包括：与所述光电二极管耦接的电流积分器。3.根据权利要求1所述的X射线检查系统，还包括：与所述光电倍增器耦接的单光子检测器，所述单光子检测器适于实现所透射的X射线的能量敏感的单光子计数。4.根据权利要求1所述的X射线检查系统，其中，所述X射线源是脉冲源和连续波源中的至少一者。5.根据权利要求1所述的X射线检查系统，其中，所述光电倍增器是固态光电倍增器。6.根据权利要求1所述的X射线检查系统，其中，所述至少一个晶体包括铈掺杂的硅酸镥钇(LYSO)闪烁晶体和钨酸铅基的闪烁晶体中的至少一者。7.根据权利要求1所述的X射线检查系统，其中，所述至少一个晶体包括非闪烁材料，并且其中，所述至少一个晶体适于通过切伦科夫辐射产生光信号。8.根据权利要求1所述的X射线检查系统，其中，所述至少一个晶体包括至少一个面，其中，所述至少一个晶体的所述至少一个面涂覆有波长移位器材料，所述波长移位器材料用于将切伦科夫辐射移位到提高检测效率的频率。9.根据权利要求8所述的X射线检查系统，其中，所述波长移位器材料包括对三联苯和二苯基丁二烯。10.根据权利要求3所述的X射线检查系统，其中，所述单光子检测器被配置为在多个能量阈值上运行。11.根据权利要求1所述的X射线检查系统，其中，所述处理单元包括至少一个模数转换器(ADC)。12.一种X射线检查系统，包括：X射线源；以及检测器，适于检测具有一强度范围的透射的X射线，其中，所述检测器包括：至少一个晶体，适于在与X射线相互作用时产生光信号，其中，所述至少一个晶体与具有第一面积的第一光电二极管和具有第二面积的第二光电二极管耦接，并且其中，所述第一面积不同于所述第二面积；与所述第一光电二极管耦接的第一ADC以及与所述第二光电二极管...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫·本达安，雅耶什·兰彻霍德哈艾·帕特尔，
申请(专利权)人：拉皮斯坎系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US