双能X射线装置的改进电源制造方法及图纸

该双能行李扫描组件包括一ＣＴ扫描装置，一传送装置和一向ＣＴ扫描器的Ｘ射线源供电而生成双能光束的改进电源。该改进电源包括：至少一向该Ｘ射线管提供一稳定的ＤＣ高压的ＤＣ高压电源；用来生成周期变动波形的装置，包括一波形发生器；和耦合装置，包括一变压器，从而把该波形发生器耦合到所述ＤＣ高压电源上，从而使在该管的阴极与阳极上的总电压按照该形发生器所生成的周期变动波形以预定频率在该高压与低压之间周期性地变动。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及受调制电源，特别涉及用于双能X射线装置的改进电源。测量材料密度的常见方法为用X射线照射该材料而测量该材料所吸收的辐射量，所吸收的辐射量即表示出密度。这一公知方法用于CT扫描器之类的X射线装置中。使用双能X射线源不只是测量密度而且还提供有关材料的化学特性的技术也是公知的。使用双能X射线源的技术涉及到测量材料对两个不同能级的X射线的吸收特性，这些测量不但表示出材料密度，而且还表示出材料的原子数。使用能量可选X射线重构CT图象的双能X射线技术例如可见刊登在Phys.Med.Bio1.1976，Vo1.21，No.5，733-744上的Alvarez，Robin等人的文章“X射线CT中的能量可选重构”和美国专利No.5,132,998。这类双能技术的一个应用例子是用来检测行李中是否有炸弹的行李扫描器。众所周知，炸弹材料的一般特征是原子数较大，因此很容易被装在机器中的这类双能X射线源检测出来。人们作出了很大努力来设计可行的X射线行李扫描器。这类设计例如可见美国专利Nos.4,759,074(Donges等人)；4,884,289(Glockmann等人)；5,132,988(Tsutsui等人)；5,182,764(Peschmann等人)；5,247,561(Kotowski)；5,319,547(Krug等人)；5,367,552(Peschmann等人)；5,490,218(Krug等人)和德国专利DE31 503 06 Al(Heimann GmbH)。一种使用双能X射线源的可称为“交替光束”式装置的现有扫描装置是在第三代CT扫描器中加装一转动过滤器而成。简单说来，第三代CT扫描器包括分别紧固在一环形圆盘或转台直径方向上相反两边上的一X射线源和一检测器阵列。该圆盘可转动地装在一龙门支柱中，从而扫描时该圆盘不断围绕一转动轴线转动，同时从X射线源发出的X射线穿过一放置在该圆盘开口中的一物体而到达该检测器阵列。在每一测量周期中该检测器阵列中的每一检测器发出一表示所扫描的物体的一部分的密度的输出信号。由该检测器阵列在任何测量周期中生成的所有输出信号的集合称为一个“投影”，在产生一个投影时该圆盘的角度方向(也即X射线源和检测器阵列的角度方向)称为“投影角”。该圆盘围绕该被扫描的物体转动时，扫描器在许多投影角上相应生成许多投影，CT扫描器然后对从所有这些投影角上所收集的所有数据进行处理而重构出物体的CT图象。交替光束式装置包括一设置在X射线源与被扫描物体之间靠近X射线源的转动过滤器。该转动过滤器可构作成一转动金属圆片，该圆片的一半足够薄从而对X射线源所生成的绝大部分光子来说是透明的，该圆片的另一半足够厚从而吸收X射线中较大百分比的低能光子同时又足够薄从而对X射线中的高能光子来说基本上是透明的。该金属圆片在X射线源所生成的光束的光路中转动，从而在其转动周期的一半中，该圆片的薄部位于光束中，此时X射线中的绝大部分光子穿过该圆片而被导向被扫描物体；在其转动周期的另一半中，该圆片的较厚部位于光束中而吸收部分低能光子，从而X射线中只有高能光子和很小百分比的低能光子穿过该圆片而被导向被扫描物体。因此照射到被扫描物体上的光束的能级以转动圆片的转动频率交替变化在一半时间中光束中含有较少量的低能光子，在另一半时间中光束中含有较大量的低能光子。通过在扫描时如此交替改变光束的能级，该装置测量被扫描物体对两个不同能级的X射线的吸收特性。该圆片以足够高的频率转动，从而该CT扫描器在转台每转动一圈过程中可对两能级各生成许多投影，从而该扫描器在转台每转动一圈过程中重构出两个CT图象，一个图象用在低能光束下所收集的数据生成，另一个图象用在高能光束下所收集的数据生成。对这两个图象进行比较从理论上说应该能检测出高原子数的炸弹材料。但在实际上，由于光束的这两个能级不足以区分到用来精确分析被扫描物体的原子数，因此交替光束式装置是有缺点的。由于这种装置所生成的光束中所含的高能光子的数量不论该转动圆片处于什么位置都大致相同，因此无法清楚区分开不同的能级。“双检测器”式扫描装置代表着另一类使用双能X射线源的扫描装置。双检测器式扫描装置由在第三代CT扫描器中加装第二检测器阵列而成。在一种双检测器装置中，X射线源生成两束不同的X射线光束一高能光束和一低能光束。该装置包括一从两光束之一中除去大部分低能光子而生成高能光束的过滤器。另一未经过滤的光束为低能光束。高能光束被导向检测器阵列之一，低能光束被导向另一检测器阵列，从而两检测器阵列分别测量被扫描物体对两不同能级的吸收特性。这两个检测器阵列彼此不同而都必须调节成与用它来检测的特定能量一致。这种装置除了具有交替光束式装置的所有缺点外，还有一个缺点是，由于该装置包括两个检测器阵列而不是一个检测器阵列，从而需要非常复杂的数据获取装置处理数据，因此整个检测装置更复杂。在另一种双检测器扫描装置中，检测器阵列之一为构作成高能光子可通过、但吸收低能光子从而测量被扫描物体对低能级的吸收特性的低能阵列。另一检测器阵列为设置在低能阵列后方从而截获穿过低能阵列的光子的高能阵列。照射在高能阵列上的低能光子极少(因为大多数低能光子在能到达高能阵列之前被低能阵列吸收)。从而穿过被扫描物体和低能阵列的高能光子照射到高能阵列上。该高能阵列测量被扫描物体对高能级的吸收特性。这种装置还可在两检测器阵列之间设置一过滤器而在高能检测器阵列截获光束之前进一步吸收可能通过第一阵列的低能光子。这种装置的缺点是检测器阵列过于复杂。由于X射线源生成的光子的能谱随加到X射线源上的电压而变，另一种可想到的使用双能X射线技术的方法是用一电源把大小交替变动的电压加到CT扫描器的X射线源上而使X射线源在两不同的能级之间周期性地变动。这类电源最好生成一以在两大小不同的高压(例如-160kV和-100kV)之间迅速变动的一周期性变动电压为表征的输出信号，从而生成能级可清楚区分的两X射线光束。理想的情况是，该电源以足够高的频率在两个大小不同的高压之间周期性地变动，从而在转台每转动一圈过程中在两能级上都生成许多投影。但是，当前用来向使用在CT扫描器中的X射线管提供高压DC信号的现有高压电源无法轻易改装成提供其变动频率可为X射线源供电而使X射线源产生双能X射线光束的周期性变动电压。电压之所以难于产生合适的周期变动频率，是因为高压DC电源一般把单向整流器与滤波电容一起用作电压放大器，而滤波电容的时间响应很差，即电压突然升高时该电容器充电，但当电压突然下降时该电容器未必迅速放电。因此，衰减率受到电容的很大限制，从而一般对于比方说行李扫描器所需的转换率来说显得太慢。此外，由于把电压从一高压拉下到另一高压需要消耗大量能量，因此这类电源的电力消耗量过大。本专利技术的一个目的是大大减小或克服现有技术的上述问题。本专利技术的另一个目的是提供一种改进电源，从而生成一以较高变动频率在两大小不同的高压之间变动的周期变动高压信号而特别可用来以该变动频率以两大小不同的强度驱动一X射线源。本专利技术的另一个目的是提供一种用于CT扫描器而生成一双能X射线光束的改进高压电源。本专利技术的另一个目的是提供一种包括一CT扫描装置的改进行李扫描器，该扫描装置有一高压电源用来生成一周期变动高压并把该周本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以预定频率以高压和低压向一包括一阴极和一阳极的Ｘ射线管交替供电的电源，其特征在于包括：至少一向该Ｘ射线管提供一稳定的ＤＣ高压的ＤＣ高压电源；用来生成周期变动波形的装置，包括至少一波形发生器；以及耦合装置，包括一变压器，用于把 该波形发生器耦合到所述ＤＣ高压电源上，从而使在该管的阴极与阳极间的总电压按照该波形发生器所生成的周期变动波形以该预定频率在该高压与低压之间周期性地变动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伯纳德M戈登，汉斯威登，约瑟夫伊兹雷利特，蒂莫西R福克斯，约翰F穆尔，
申请(专利权)人：模拟公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]