[发明专利]X射线扫描系统和方法

说明书

x射线扫描系统和方法。一种x射线扫描系统包括x射线源，其生成入射x射线辐射的准直扇形束。该系统还包括斩波轮，其可以被准直扇形束照射。该斩波轮通过包含该斩波轮的轮平面来取向，该轮平面相对于包含准直扇形束的束平面大致斜交。在各种实施方式中，盘式斩波轮的有效厚度增大，从而允许使用较薄的、较轻的和成本较低的斩波轮盘进行数百keV端点能量的x射线扫描。背散射检测器可以安装到容纳x射线源的车辆的外表面，并且盘式斩波轮中的隙缝可以是楔形的，以进行更均匀的目标照射。

相关申请

本申请要求于2014年11月25日提交的美国临时申请No.62/084,222和于2014年11月20日提交的美国临时申请No.62/082,321的权益，以上申请的全部教导以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及x射线扫描系统和方法。

背景技术

自20世纪80年代以来，x射线背散射(BX)成像已被用来检测诸如药品、爆炸物和武器等隐藏的违禁品。BX成像技术与搜索违禁品的传统透射x射线(TX)方法在根本上是不同的。TX方法通过创建透射穿过目标物体的x射线的图像进行工作。由穿过目标物体到达像素化x射线检测器的x射线的扇形束或圆锥形(cone)束来创建透射图像。单个检测器元件的大小确定透射图像中的像素分辨率。

与TX图像相反，通过用x射线的笔形束扫描目标物体并且测量作为该笔形束在该目标物体上的位置的函数的背散射x射线的强度，来形成背散射图像。x射线扫描仪和背散射检测器两者都被用在移动平台上。

以许多不同方式来形成x射线的扫描笔形束，这些笔形束共同形成被各种装置所形成的旋转槽或旋转孔周期性切割(斩断)的x射线的扇形束。图像中的空间分辨率由所产生的扫描束在其撞击到正被成像的目标物体的点处的横截面区域来确定。

发明内容

用来创建用于BX成像的笔形束的孔通常通过使初始x射线光束衰减至少10⁸的因子(a factor of)的材料来形成。所需材料(通常是钨或铅)的厚度随着端点x射线能量的增加而快速增加。例如，120keV的端点x射线能量只需要3mm的钨，而当端点能量加倍至240keV时则需要12mm的钨。这种在厚度上增加的需要导致系统的重量和斩波(chopper)轮转动惯量更大，随之系统复杂度和成本增加。这些因素有效限制了可被合理使用的端点x射线能量的范围。

本文描述的许多系统实施方式可以使用能量大于大约100keV的扫描x射线束。这些扫描束可以例如通过旋转具有径向槽的x射线不透明盘来形成。

此外，关于背散射x射线的检测，现有技术的盒型(box-type)背散射检测器体积大，因此不能容易地安装到用于移动成像系统的车辆外部，尤其是如果系统需要被秘密地使用。因此，现有的背散射检测器需要被隐藏在车辆壳体内或者被存放在外置嵌入式柜体中。这些选项都需要对车辆壳体进行大量的改造。因此，从成本和简单的观点来看，使检测器具有足够薄的外形从而它们可被直接安装到车辆壳体的外部而不用对壳体进行改造，将是有利的。

在一个系统和对应方法的实施方式中，x射线扫描系统包括x射线源，该x射线源被配置成生成入射x射线辐射的准直扇形束。系统还包括斩波轮，该斩波轮被配置成被准直扇形束照射。该斩波轮通过包含斩波轮的“斩波”平面(在本文中也被称为“轮平面”)来取向(即，处于或平行于包含斩波轮的“斩波”平面)，其中，轮平面相对于包含入射辐射的准直扇形束的平面(在本文中也被称为“束平面”)大致斜交(substantially non-perpendicular)。

系统可具有在轮平面与束平面之间的小于30°的角度。该角度还可以小于15°。