用于改善放射成像扫描仪的穿透力的系统与方法技术方案

使用系统和方法增加穿透力并且减少放射成像系统的排外区域。X射线检测方法利用包括竖直移动的扇形波束的X射线小扇形照射对象，每个小扇形具有比对象的角度覆盖更小的角度范围。通过调制X射线波束产生小扇形，使X射线波束与小扇形同步，检测照射对象的小扇形，从与小扇形的完整扫描周期对应的检测器阵列中采集图像切片，并且处理所采集的图像切片而组合成合成图像。

System and Method for Improving the Penetration Force of Radiographic Scanner

Systems and methods are used to increase penetration and reduce the exclusion area of radiographic imaging systems. X-ray detection uses small X-ray fan-shaped objects including vertical moving sector beams, each of which has a smaller angle coverage than the object's angle. By adjusting the X-ray beam to produce a small sector, the X-ray beam is synchronized with the small sector, and the small sector of the irradiated object is detected. The image slices are collected from the detector array corresponding to the complete scanning period of the small sector, and the collected image slices are processed to form a composite image.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于改善放射成像扫描仪的穿透力的系统与方法相关引用本说明书依赖于于2016年7月14日提交的题为“SystemsandMethodsforImprovingPenetrationofRadiographicScanners”的美国专利临时申请号62/362,585的优先权。通过引用将上述申请的全部内容结合在此。
本说明书涉及放射成像系统。更具体地，本说明书涉及一种增加放射成像系统的穿透力并且减少排外区域的方法。
技术介绍
X射线成像是检测货物中的违禁品时所使用的最为常见方法之一。然而，在检查大型集装箱过程中，由于辐射线(radiation)的穿透力不足，传统的X射线系统的共同点是产生具有黑暗区域的图像。这些黑暗区域可能表示存在危险材料；然而，这些黑暗区域几乎不给出关于危险品的精确性质的信息。已有货物检查系统的典型穿透力深度的范围在铁的200mm与400mm之间。尽管已知利用高功率源能够获得具有更高穿透力的系统，然而，使用更高功率的源增加了辐射线排外区域的大小和覆盖区，从而限制了该系统的广泛部署。由此，使用高能X射线用于货物检查不得不做出一些折衷。一方面，为了提供货物的高度成像穿透力，源需要产生高强度、高能X射线波束。另一方面，越高的X射线强度/能量导致的辐射线覆盖区越大，从而要求控制区(排外区域)越大或系统周围的屏蔽越多。这还会导致对货物的辐射剂量越高，并且在入口系统的情况下，对货物驾驶员的辐射剂量也越高。当排外区域不受限制或设置屏蔽建筑物来限制系统的大小时，随着源强度的增加，穿透力深度的增加开始减少，直至其达到X射线源的强度再高也不能引起X射线的穿透力深度增加时的点。限制最高可实现的穿透力深度的主要影响是散射，散射表示添加至传输信号中的背景信号。来自成形的扇形波束的X射线从集装箱壁和货物散射并且产生被添加至传输图像中的低频背景信号，从而显著地降低了对比度，由此限制穿透力。散射的强度取决于碰撞在所扫描的对象上的X射线数目。相比于更短和更窄的扇形，扇形波束越长和越宽，产生的散射越多，近似与照射区的比率成比例。由此，从被检查的对象的其他部分散射的X射线污染了在检测器处接收的传输信号。因此，需要进一步减少散射以增加X射线穿透力。减少散射的最为常见的方案是结合检测器使用准直仪。然而，获得所需穿透力需要大的、重型、以及昂贵的准直仪。此外，由于准直仪自身变成散射源，仅部分减少了散射排斥。减少所测量的散射辐射的其他现有方法由采用本身对低能X射线(其是散射辐射的特性)不敏感的切伦科夫(Cerenkov)检测器构成。然而，相比于标准的X射线检测器，这些切伦科夫(Cerenkov)检测器和能量敏感型检测器更为复杂并且昂贵，并且通常不能够改善强度调制。此外，当源强度增加时，这些检测器由于非常高的计数率而开始饱和。又一些其他的方法以测量辐射的能谱和移除低能信号为基础。目前，可用的X射线源通常具有被设置成客户所要求的输出水平的单一固定强度设置，即，通常是仍符合所需辐射覆盖区的最高设置。而且，在典型的扫描过程中，不仅从一个车辆或集装箱至下一车辆或集装箱，而且在同一车辆或集装箱中的货物内，源输出通常比实现足够的成像穿透力所需的高出许多。因此，需要增加X射线强度以增加穿透力但不增加排外区域和/或辐射剂量。用于增加穿透力的当前方法以波束-调制强度(基于之前切片中测量的最高衰减度)为基础。然而，由于对象的小区域的高衰减度，沿着切片的波束强度可以比所需的强度更高。强度越高，导致排外区域越大，或如果强度受限，则源强度减少导致穿透力降低。转让给本说明书的申请人的PCT公开号WO2011095810A3公开了“一种扫描仪系统，包括：辐射产生器，被配置为产生辐射以照射对象；检测装置，被配置为检测与对象相互作用后的辐射并且随着对象相对于产生器移动而产生检测数据组的序列；以及处理装置，被配置为处理每个检测器数据组以由此产生控制输出，该控制输出用于在扫描对象时控制辐射产生器改变其辐射输出”。然而，仍需要更精细的控制来根据切片内的竖直位置调制强度，以进一步优化施加给对象的强度。通过引用将WO2011095810公开的全部内容结合在此。此外，也转让给本说明书的申请人的美国专利号9218933公开了一种用于扫描对象的X射线源包括：电子束产生器，其中，所述电子束产生器产生电子束；加速计，用于在第一方向上加速所述电子束；以及第一组磁性元件，用于将所述电子束传递入由第二组磁性元件产生的磁场中，其中，有所述第二组磁性元件产生的磁场使所述电子束撞击目标，使得对象基本上仅仅产生朝向扫描对象中的高密度区域聚焦的X射线”。然而，仍需要一种不要求复杂的电子传递部件的系统。通过引用将'933专利全部内容结合在此。即使系统具有非常高的穿透力，也存在需要劳动密集型的手动检查进行清查的黑暗警报。需要进一步降低黑暗警报率来减少手动检查。因此，需要具有增加穿透力和更小排外区域的扫描系统，导致性能改善并且警报率更低并且易于部署在宽范围的环境中。
技术实现思路
在一些实施方式中，本说明书公开了一种具有增加穿透力的X射线检测系统，包括：X射线源，用于朝向对象投射X射线波束；机构，用于从X射线波束产生一个或多个小扇形，每个小扇形包括具有小于对象的角度覆盖的角度范围的竖直移动扇形波束；检测器阵列，用于检测被投射在对象上的小扇形；控制器，用于使X射线源与机构同步，并且从与小扇形对应的检测器阵列中采集图像切片；以及处理单元，用于将所采集的图像切片组合成合成图像。在一些实施方式中，本说明书公开了一种被配置为提供对象的增加穿透力的X射线检测系统，包括：X射线源，用于在检查体积内产生X射线波束；传送器，用于移动对象通过检查体积；准直仪，定位在X射线源与对象之间，其中，准直仪被配置为接收X射线波束并且从X射线波束产生一个或多个小扇形，其中，每个小扇形包括具有大于1度但小于对象的角度覆盖的角度范围的竖直移动扇形波束；检测器阵列，与所述X射线源相对并且定位在检查体积内以用于检测被投射在对象上的一个或多个小扇形；控制器，被配置为使X射线源与准直仪同步并且从与一个或多个小扇形中的每个扇形对应的检测器阵列中采集图像切片；以及处理单元，用于将所采集的图像切片组合成合成图像。可选地，X射线源是脉冲X射线源。可选地，X射线源产生双能波束。进一步，可选地，双能波束交织。可选地，X射线源产生包括在时间上分离的低能X射线波束和高能X射线波束的X射线脉冲。可选地，控制器被配置为控制传送器，以使得一个或多个小扇形乘以传送器的速率的总时间等于或小于检测器阵列中的检测器的宽度。可选地，准直仪被配置为相对于对象在一个或多个小扇形之间产生近似1度的重叠。可选地，X射线源是CWX射线源。可选地，用于产生一个或多个小扇形的准直仪包括与波束衰减器耦接的多个控制快速致动器，以使X射线波束成形。可选地，用于产生一个或多个小扇形的准直仪包括斩波器。可选地，用于产生一个或多个小扇形的准直仪包括旋转轮，旋转轮具有被设计成产生竖直移动的一个或多个小扇形的狭缝。在一些实施方式中，本说明书致力于一种X射线检测方法，包括：利用多于一个的X射线小扇形照射对象，其中，每个X射线小扇形包括具有大于1度、但小于对象的角度覆盖的角度范围的竖直移动扇形波束，并且其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种X射线检查系统，被配置为提供对象的增加穿透力，所述X射线检查系统包括：X射线源，用于在检查体积内产生X射线波束；传送器，用于移动所述对象通过所述检查体积；准直仪，定位在所述X射线源与所述对象之间，其中，所述准直仪被配置为接收所述X射线波束并且从所述X射线波束产生一个或多个小扇形，其中，每个小扇形包括具有大于1度但小于所述对象的角度覆盖的角度范围的竖直移动扇形波束；检测器阵列，与所述X射线源相对并且定位在所述检查体积内以用于检测被投射在所述对象上的所述一个或多个小扇形；控制器，被配置为使得所述X射线源与所述准直仪同步并且从与所述一个或多个小扇形中的每个小扇形对应的所述检测器阵列采集图像切片；以及处理单元，用于将所采集的所述图像切片组合成合成图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.14 US 62/362,5851.一种X射线检查系统，被配置为提供对象的增加穿透力，所述X射线检查系统包括：X射线源，用于在检查体积内产生X射线波束；传送器，用于移动所述对象通过所述检查体积；准直仪，定位在所述X射线源与所述对象之间，其中，所述准直仪被配置为接收所述X射线波束并且从所述X射线波束产生一个或多个小扇形，其中，每个小扇形包括具有大于1度但小于所述对象的角度覆盖的角度范围的竖直移动扇形波束；检测器阵列，与所述X射线源相对并且定位在所述检查体积内以用于检测被投射在所述对象上的所述一个或多个小扇形；控制器，被配置为使得所述X射线源与所述准直仪同步并且从与所述一个或多个小扇形中的每个小扇形对应的所述检测器阵列采集图像切片；以及处理单元，用于将所采集的所述图像切片组合成合成图像。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述X射线源是脉冲X射线源。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述X射线源产生双能波束。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述双能波束交织。5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述X射线源产生X射线脉冲，所述X射线脉冲包括在时间上分离的低能X射线波束和高能X射线波束。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置为控制所述传送器，以使得所述一个或多个小扇形乘以所述传送器的速率的总时间等于或小于所述检测器阵列中的检测器的宽度。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述准直仪被配置为在所述一个或多个小扇形之间产生近似1度的重叠。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述X射线源是CWX射线源。9.根据权利要求1所述的系统，其中，用于产生所述一个或多个小扇形的所述准直仪包括多个控制快速致动器，所述控制快速致动器与波束衰减器耦接，以使所述X射线波束成形。10.根据权利要求1所述的系统，其中，用于产生所述一个或多个小扇形的所述准直仪包括斩波器。11.根据权利要求1所述的系统，其中，用于产生所述一个或多个小扇形的所述准直仪包括旋转轮，所述旋转轮具有被设计成产生竖直移动的一个或多个小扇形的狭缝。12.一种X射线检测方法，包括：利用多于一个的X射线小扇形照射对象，其中，每个X射线小扇形包括具有大于1度但小于所述对象的角度覆盖的角度范围的竖直移动扇形波束，并且其中，通过使用准直仪产生每个X射线小扇形，所述准直仪用于对通过X射线源产生的X射线波束进行准直；使所述X射线波束与所述多于一个的小扇形同步；检测照射所述对象的所述多于一个的小扇形；从与所述多于一个的小扇形的完整扫描周期对应的所述检测器阵列中采集图像切片；并且处理所述图像切片并且将所述图像切片组合成合成图像。13.根据权利要求12所述的方法，进一...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫·本达安，詹姆斯·奥利尔，
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