[发明专利]基于X射线线阵扫描的便携式面阵成像系统

摘要

本发明公开了一种基于X射线线阵扫描的便携式面阵成像系统。系统主要由电源模块、X射线源模块、X射线探测模块、控制主板模块和机械扫描装置组成，系统采用基于GigE协议的网络传输模式，可实现远距离的数据高速传输和采集图像实时显示。系统以体积小巧的X射线线阵探测芯片为基础设计而来，结构紧凑，成本低廉，方便携带，配合移动式X射线源和手提式电脑，可以应对大部分工业施工现场的射线成像检测需求。相比于传统的基于非晶硅面阵探测器的成像方式，发明的基于X射线线阵扫描的便携式面阵成像系统具有抗X射线散射影响的特点。

主权项

一种基于X射线线阵扫描的便携式面阵成像系统，其特征是，包括：与X射线发生装置相对应的安装于机械扫描装置上的X射线探测模块，X射线探测模块用于接收X射线发生装置产生的X射线透过被测物体后的信息，其中，透过被测物体后的X射线强度分布携带了被测物体的信息；X射线探测模块包括相连的信号探测电路和信号采集电路，信号探测电路包括集成一体的X射线线阵探测芯片组和信号调理电路；信号采集电路包括信号转换电路和采集控制电路；所述X射线线阵探测芯片组是由多个单个X射线线阵探测芯片首尾依次串接而成；X射线线阵探测芯片组外部由遮光薄膜包覆，遮光薄膜内部由上至下依次设置闪烁体和光敏单元，光敏单元和信号调理电路相连，闪烁体将接收到的X射线转换为微弱的可见光，再通过光敏单元转换为弱电流信号，实现光电转换，再通过信号调理电路将弱电流信号放大为模拟电压信号输出，信号转换电路将前一级信号探测电路输出的模拟电压信号转为数字电压信号，并传输给采集控制电路，采集控制电路经传输控制电路将数字电压信号传输给控制主板，X射线探测模块的电路板上的集成电路芯片使用SMT贴片封装；控制主板，与X射线探测模块相连，接收处理X射线探测模块传输的数字电压信号，并将接收处理的信号传输给控制X射线发生装置产生X射线的上位机；电源管理模块，所述电源管理模块使用内置可充电电池直流供电，用于为机械扫描装置、X射线探测模块和控制主板提供电源；壳体，用于放置X射线探测模块和控制主板；所述机械扫描装置包括扫描框架、步进电机、丝杠、直线导轨部分,实现平面移动扫描，X射线探测模块固定在直线导轨和微型丝杠的运动滑块上，微型丝杠的运动滑块和直线导轨的运动滑块通过固定连杆相连，步进电机产生驱动力带动丝杠上的运动滑块移动，从而使X射线探测模块沿着直线导轨运动完成平面移动扫描，在上位机发出扫描控制命令后，控制主板通过改变输出给步进电机的脉冲频率，即可达到控制步进电机转速的目的，进而实现控制X射线探测模块的扫描速度；所述控制主板包括FPGA功能单元、基于GigE协议的高速网络通信模块和扩展存储模块，其中FPGA功能单元作为控制核心，既负责实现信号探测电路和信号转换电路的时序驱动，又负责完成量化后的数字图像缓存；数字图像信息能够直接存储在SD卡移动存储设备中，便于对其进行管理和后续处理；控制主板和上位机的通信利用控制主板上集成的GigE协议高速网络通信模块；所述FPGA功能单元通过内部的时序驱动模块和A/D控制器模块分别控制X射线探测模块和信号转换电路的A/D转换器的工作时序；FPGA在上电初始阶段通过内部的A/D控制器模块对外部A/D转换器进行相应转换参数的配置并提供其工作所需的控制时序，然后X射线探测模块在时序驱动模块的时序驱动下逐行输出像元模拟信号，同时A/D转换器在A/D控制器模块的同步时序下将相应的像元模拟信号转换成数字信号；FPGA内部的乒乓控制逻辑通过A/D转换器将数字信号读取出来，利用乒乓缓存原理，即判断双口RAM1和RAM2的读状态，将读取过来的数字信号写入到读空闲的双口RAM中，同时将写入双口RAM中的数据通过传输速率高达1Gb/s 的GigE协议高速网络通信模块发送至上位机；GigE协议高速网络通信模块配备有Camlink接口和RJ‑45型以太网接口，灵活方便地实现与上位机之间的数据传输；控制主板上配备有移动存储外设接口，能将图像数据写到卡移动存储设备里存档。