[发明专利]一种用于X射线背散射成像系统的跳线飞点扫描装置

说明书

技术领域

本发明属于辐射成像检测设备领域，具体涉及一种用于X射线背散射成像系统的跳线飞点扫描装置。

背景技术

本发明所涉及的装置主要应用于生成线状X射线束，实现在某一固定方向上周期性的一维线扫描，并由其他机械装置在垂直于线扫描方向上移动，实现二维扫描。

传统的X射线检查系统应用于机场、海港、陆路关卡的货物检查以及在公共场所对人员携带的包裹、行李进行检查。典型的基于X透射能量吸收检测的系统为透射成像系统，通常使用X光机发出的扇形射线束，线探测器获取透射后的X射线能量数据，形成扫描图像；还有一类X射线检查系统为背散射成像系统，使用笔形射线束，配合块状背散射探测器获取图像。也可二者结合，同时使用透射探测器和背散射探测器分别获取数据，同时形成透射图像和背散射图像。

如图1所示，在X射线背散射成像系统中，多采用前置准直装置获得笔形射线束。前置准直装置所构成的点扫描机构配合大块背散射探测器构成背散射成像系统的主体，图1中18表示为某种结构的点扫描器准直装置。

点扫描器有多种结构形式，其旋转机构与X光机扇形射线束的基本几何位置如图2所示。其中，16为射线源，即X光机焦点处，由于焦点面积相当小，X射线源可看作点源。X光机扇形射线束处于XYZ三维直角坐标系的YZ平面内。不同设计的点扫描器的旋转轴分别利用X’、Y、Z轴。

点扫描器类型一：盘形狭缝斩波轮，如图3a、图3b所示，盘形狭缝斩波轮23由具有一定刚性且能遮挡X射线的材料制成，其上开有一系列狭缝24，扇形X射线束面与圆盘垂直，圆盘绕Z轴匀速旋转。在任何时刻，圆盘上只有一个狭缝24与扇形X射线束相交，即任意时刻只能通过一根极细的笔形X射线束透过圆盘，射线束截面为棱形。随着盘形狭缝斩波轮23的转动，X射线束方向改变，实现飞点扫描。其优点是盘形狭缝斩波轮23安装在X光机外部，机械结构简单，缺点是棱形光点面积有变化，在不同位置上光通量不同，同时会有X光泄漏，需要在设备上在额外增加防护层。

点扫描器类型二：

筒形斩波轮，如图4a、图4b所示，将射线源16放置于中心处，筒型斩波轮25以X’轴为旋转轴。扇形X射线束面在任意时刻只能通过一个小孔26射出，形成极细的笔形射线束。射线束投影为椭圆，出射射线横截面面积有变化大。整套机构回转半径大，占用空间，不适合中小型X射线设备的使用。

设有准直器的斩波轮(筒形斩波轮的改进形式)，如图5所示，采取圆盘形主体，在扫描圆盘27上安装径向准直器28，射线源16(即X光机焦点)放置于扫描圆盘27中心处，射线通过扫描圆盘27上的径向准直器28的径向小孔射出。在任意一个时刻，X射线可以从其中的一个小孔射出，形成一束极细的笔形射线束。当扫描圆盘27匀速旋转时，从小孔射出的笔形X射线束从一端移动向另一端，实现一次线扫描，在扫描圆盘27持续旋转过程中，笔形射线束实现周期性的扫描，在其他机械机构的配合下，可实现对被检物体的二维扫描。其优点是从径向准直器28中射出的笔形X射线束截面积相同，缺点与筒形斩波轮25一样，因为将X光机焦点置于圆心处，导致整套机构回转半径大。

圆筒形飞点扫描器，如图6、图7所示，通过在可旋转的扫描转筒29(圆筒型)上透刻螺旋狭缝。装置的优点是可以装在X光机外部，缺点是圆筒形扫描转筒29上同时透刻连续的入射狭缝30和出射狭缝31(其中出射狭缝31长度大于入射狭缝30的长度)，导致扫描转筒29的刚性被极大地削弱。在兼顾扫描转筒29对X射线的屏蔽能力下还需考虑扫描转筒29的刚性性能，对材料的要求比较高。

以上现有技术存在着一些问题，例如：X射线泄漏，斩波轮回转机构过大、刚性差，体积过大不适合在狭小空间安装，点扫描的空间分辨率低，信噪比差等等，有必要针对这些不足提出新的技术方案。

发明内容

针对现有技术中所存在问题，本发明的目的是提供一种用于X射线背散射成像系统的跳线飞点扫描装置，可以解决圆筒形飞点扫描器因为扫描转筒连续透刻所造成的扫描转筒刚性不足，以及其他形式的X光扫描器存在的体积过大，不能在狭小空间安装，存在X射线泄露等等问题。