專利名稱：降低x射線人體透射檢查的輻射劑量的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種X射線透射成像技術，特別是用于人體安全檢查的超低輻射劑量的X射線透射成像裝置。
技術背景X射線透射成像檢查是以X射線源發射的X射線束掃描被檢體(人體或物體)然后照射到射線接收裝置最后通過計算機轉換為可視圖像，常用于醫療、安全檢查和無損探傷等領域。現有的X射線束掃描方式有面掃描和線掃描兩種。面掃描式的X射線從X射線源以錐體束形式發射出來，通過被檢體照射到整個面陣列探測器或感光膠片，輻射劑量大，一次胸透的輻射劑量可高達400 μ Sv (微希沃特)，一個人一年之內檢查3次既超過安全劑量， 對人體傷害很大。這種檢查方式不能用于對廣大公眾的安檢，只能用于醫療檢查。而且面陣列探測器制造成本和感光膠片的使用成本都很高。線掃描式的X射線從X射線源以錐體束形式發射出來以后，通過限束窄縫限制成扇面束形式，再通過被檢體照射到線陣列探測器， 通過圖像處理裝置轉換為一行像素，X射線束與被檢物的不斷的相對移動，產生大量的行像素形成二維圖像的相素陣列。這種掃描成像方式不僅降低了探測器的成本，而且大大地降低了輻射劑量，掃描速度現已高達到每秒9000行、每行3萬多個相素(如蘭州三磊電子有限公司的SL-XRD-H系列X射線掃描成像器)，這種掃描成像方式現已成為世界發達國家人體安檢設備技術發展的一個重要方向。但到目前，除了個別產品外，還未見有輻射劑量低于 5 μ Sv的實用裝置，以至世界上安檢技術最先進、恐怖襲擊危害最嚴重的美國也未能使用X 光透射檢查人體，而不得不使用只能顯示體表圖像的被公眾稱為“裸檢”的背散射和毫米波安檢裝置，這種安檢裝置不可避免的侵犯被檢人的隱私權，在國際上產生強烈的反感，在多國的壓力下，終于在2010年4月被迫停止僅試行4個月的所謂“裸檢”。此外，這種“裸檢” 裝置不能顯示藏匿于人體內部的危禁物品，對偵查“人彈”恐怖襲擊無能為力。至今，面對人體藏匿毒品和爆炸品的嚴峻的恐怖和販毒形勢，整個世界仍束手無策，無計可施。
發明內容本實用新型的目的是克服現有X射線人體安檢設備的上述缺點，大幅度降低X射線人體透射檢查的輻射劑量，提供一種能實際應用的對公眾絕對安全的X射線人體透射檢查設備。為實現上述目的，本實用新型提供一種降低X射線人體透射檢查的輻射劑量的裝置，它包括產生發射X射線的X射線源10、將X射線約束為扇面型X射線束的限束窄縫20、 接收X射線并將它們轉換為電信號的線型陣列式X射線探測器30、置于限束窄縫與X射線探測器之間的供被檢人體通過的檢查通道40、將X射線探測器輸出的電信號轉換為圖像的成像系統50和對設備進行控制的控制系統60，本實用新型的特征在于這一裝置還包括將扇面型X射線束轉變為線型X射線束并使它在扇面內連續改變張角的線束轉筒70，它置于限束窄縫20與檢查通道40之間；線束轉筒70包括筒體71、支承筒體的兩軸承72和驅動筒體71旋轉的旋轉驅動機73。筒體71為實心或空心圓柱體，圓柱體外表面上開有螺旋溝槽。所述線束轉筒70的旋轉軸線置于所述扇面內，筒體71用低密度金屬或非金屬材料制成，其外周嵌套一層高密度材料鉛或鉛橡膠制成的外套711，外套711上開有至少一對通透的螺旋溝槽7111，這對螺旋溝槽包括兩條關于轉筒軸線呈中心對稱的螺旋溝槽7111a 和7111b，其溝槽的軸向寬度是連續變化的。所述螺旋溝槽各處的軸向寬度隨該處線型射線束的張角的增減而增減，其數值如下設計Bmin = D*TAN θ +0. 2 (mm)Bmax = D*TAN θ +3. 0 (mm)式中dmin—螺旋溝槽在某處的軸向寬度的最小值 Bmax——螺旋溝槽在該處的軸向寬度的最大值D——線束轉筒筒體71的外直徑θ —穿過螺旋溝槽該處的X射線束與垂直于線束轉筒旋轉軸線的X射線之間夾角，簡稱該X射線束的張角TAN θ——θ角的正切值。所述線束轉筒70的筒體71另一種結構是實心圓柱體，外層為高密度材料鉛或鉛橡膠制成的外套712，外套712上開有至少一條螺旋溝槽7121，包絡螺旋溝槽的中心螺旋線的柱面7122與所述扇面相切；實心圓柱體的內部用高強度材料如鋼材制成，以便在高速旋轉時保持固定的形狀與尺寸。支承筒體的兩軸承72為滾珠軸承或流體靜壓軸承，流體靜壓軸承可以是液體靜壓軸承或氣體靜壓軸承；所述旋轉驅動機73為電動機或液壓馬達、氣動馬達。本實用新型的有益效果是大大降低現有各種X射線人體透射檢查設備的輻射劑量，使之不損害被檢人的健康，從而這種設備可以普及到任何需要對人體進行安全檢查的場所，包括每天都要對同一人群進行檢查的重要場所，特別是可實現對人體藏匿毒品和爆炸品的普遍檢查，最終解決當今面臨的反恐和輯毒設施的世界難題。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進一步說明,
圖1是實施例1的原理示意圖，圖2是實施例1的線束轉筒70原理圖，圖3是實施例1的線束轉筒筒體的外形示意圖，圖4是實施例2的原理示意圖，圖5是實施例3的正視原理圖，圖6是實施例3的俯視原理圖。
具體實施方式
實施例1本實用新型的實施例1是如
圖1、圖2、圖3所示的一種降低X射線人體透射檢查
4的輻射劑量的裝置，它包括X射線源10、限束窄縫20、X射線探測器30、檢查通道40、成像系統50、控制系統60和線束轉筒70。X射線源用于產生錐束型X射線；限束窄縫為開有 l-4mm寬的直線窄縫的鉛板，置于X射線源的射線發射口，將錐束X射線約束為扇面型X射線束21 ；所述X射線探測器為線型陣列式，由許多接收單元排列成直線陣列，用于將接收到的X光信號轉變為電信號輸出；檢查通道置于限束窄縫與X射線探測器之間，用于使被檢人體41均勻地相對于射線束移動；成像系統主要包括計算機的軟硬件，用于將X射線探測器輸出的電信號轉換為可視的圖像信號輸出和儲存；控制系統用于對以上設備的工作進行控制。與現有的X射線人體透射檢查設備不同，本實用新型還在限束窄縫與檢查通道之間設置一個線束轉筒70，它用于將通過限束窄縫的扇面型X射線束轉變為線型X射線束并使它在扇面內連續改變張角。所述線束轉筒包括筒體71、支承筒體的兩軸承72和驅動筒體 71旋轉的旋轉驅動機73，如圖2所示。筒體71為空心圓柱體，圓柱體的內層用鋁合金制成，也可用工程塑料等低密度金非金屬材料圖中疏剖面線制成，以保證能較好的通過X射線，并在高速旋轉時保持固定的形狀與尺寸。筒體外周嵌套一層高密度材料鉛或鉛橡膠制成的外套711，外套上開有至少一對通透高密度層的螺旋溝槽7111，這對螺旋溝槽包括兩條關于轉筒軸線呈中心對稱的螺旋溝槽7111a和7111b，它們的旋轉軸線(即筒體的旋轉軸線)7111c置于所述扇面內，如圖 2、3所示。螺旋溝槽7111a和7111b的軸向寬度是連續變化的，以下結合圖2說明螺旋溝槽各處的軸向寬度的設計 設定某X射線束與垂直于線束轉筒旋轉軸線的X射線之間的夾角為該X射線束的張角θ，設定一條X射線oel進入線束轉筒的點為入射點al，射出線束轉筒的點為射出點 a2;同一條X射線的入射點和射出點之間在線束轉筒旋轉軸線方向上的距離為該處螺旋溝槽的理論最小軸向寬度B，實際軸向寬度設定為較理論最小軸向寬度大0. 2至3毫米，從而使該條X射線能從兩螺旋溝槽的溝內同時穿過；隨著張角的增大，溝槽的軸向寬度也相應增大。螺旋溝槽各處的軸向寬度與張角關系按下式設計B = D*TAN θ (mm)Bmin = D*TAN θ +0. 2 (mm)Bmax = D*TAN θ +2. 0 (mm)式中B——螺旋溝槽在某處的軸向寬度的最小理論值Bmin——螺旋溝槽在某處的軸向寬度的最小實際值Bmax——螺旋溝槽在該處的軸向寬度的最大實際值D——線束轉筒筒體71的外直徑θ —穿過螺旋溝槽該處的X射線束與垂直于線束轉筒旋轉軸線的X射線之間夾角，簡稱該X射線束的張角TAN θ——θ角的正切值。所述兩軸承72為滾珠軸承，也可用液體靜壓軸承或氣體靜壓軸承；所述旋轉驅動機73為電動機或液壓馬達、氣動馬達。[0044]在對人體進行全身掃描安檢時，X射線源10發射的X射線通過限束窄縫20形成扇面形射線束，線束轉筒70的一對螺旋溝槽與扇面相交的地方有部分射線射入入射側的溝槽，透過轉筒內的低密度材料從轉筒射出面的另一根螺旋溝槽中射出，但因扇束內絕大多數射線均射在線束轉筒上溝槽外的高密度材料上而被吸收阻擋，只有極少量的能同時穿過入射側和射出側的兩個螺旋溝槽而到達被檢人體和探測器，形成線型射線，如圖2中射線0el、0e2、0e3所示。隨著線束轉筒的不斷旋轉，所述線型射線不斷改變張角，形成自上而下或自下而上連續偏轉的點掃描運動，穿透人體的一個層面，激發探測器的各個接收單元， 產生出一行電信號，得到該層面的一行透視像素。依靠人體與射線掃描面的相對移動，完成對整個人體的掃描，得到整個人體的二維透視像素。由于用線型射線束取代現有技術的扇面型射線束，所以輻射劑量大大減小。若現有限束窄縫的長度為300mm，線型射線束的截面高度為1. 5mm，線束轉筒上的螺旋溝槽的平均螺距為150mm，即一條線型射線完成150mm長的窄縫的掃描，則輻射劑量減少到1. 5/150 即1/100。若線束轉筒具有一對螺旋溝槽，每轉可完成一行掃描。一個人體若能掃描2000 行，其分辨率將超過當前世界先進水平。若線束轉筒達到每分40000轉的轉速，則完成一個高分辨的人體掃描僅需3秒，而每分數萬轉的轉子，對現代機電技術來說已不是難題，現有精密滾珠軸承、高速直流伺服電機、高精度動平衡機的結合就能滿足高速轉子的制造需要， 如果應用早已成熟的空氣軸承、風動馬達還可大幅度提高轉子的轉速。實施例2實施例2如圖4所示，它與實施例1基本相同，但實施例1適于安裝在地面上，射線最大張角較大，對應較大張角的螺旋溝槽的軸向寬度也大，實施例2把X射線源10提高到人體的腰部，X射線的掃描張角θ以水平線oe3為對稱軸上下對稱分布，最大張角就可減少近一半，螺旋溝槽的軸向寬度B也大大減小。實施例3本實用新型實施例3如圖5、6所示，與實施例2基本相同，不同之處僅在于所述線束轉筒70的筒體71是實心結構，其外層有一層高密度材料鉛或鉛橡膠制成的外套712， 外套712上開有少一條螺旋溝槽7121，包絡螺旋溝槽的中心螺旋線的柱面7122與限束窄縫 20形成的扇面型X射線束21相切，扇面型X射線束21被外套712與防護擋板72阻擋，只有一根或幾根線型射線束oe通過螺旋溝槽7121與防護擋板72之間的空隙，從與外套71 2 相切的方向穿透被檢人體41照射到探測器30上。本例螺旋溝槽的設計與制造較為簡單一些，但螺旋溝槽的螺旋升角不能太大，線束轉筒70的轉速要求較高。以上各列僅為較好的實施方式，根據本實用新型提供的實施例，用現有公知技術不難設計出更多的具體實施方式
，如把線束轉筒的圓柱體設計為鼓形、鞍形、雙曲線形或拋物線形母線等其它形狀，都可實施本實用新型。
權利要求1.一種降低X射線人體透射檢查的輻射劑量的裝置，包括產生發射X射線的X射線源 (10)、將X射線約束為扇面型X射線束的限束窄縫(20)、接收X射線并將它們轉換為電信號的線型陣列式X射線探測器(30)、置于限束窄縫與X射線探測器之間的供被檢人體通過的檢查通道00)、將X射線探測器輸出的電信號轉換為圖像的成像系統(50)和對設備進行控制的控制系統(60)，其特征在于還包括將扇面型X射線束轉變為線型X射線束并使它在扇面內連續改變張角的線束轉筒(70)，它置于限束窄縫O0)與檢查通道00)之間；線束轉筒(70)包括筒體(71)、支承筒體的兩軸承和驅動筒體(71)旋轉的旋轉驅動機(7 ；筒體(71)為實心或空心圓柱體，圓柱體外表面上開有螺旋溝槽。
2.根據權利要求1所述的降低X射線人體透射檢查的輻射劑量的裝置，其特征在于 所述線束轉筒(70)的旋轉軸線置于所述扇面內，筒體(71)用低密度金屬或非金屬材料制成，其外周嵌套一層高密度材料鉛或鉛橡膠制成的外套(711)，外套(711)上開有至少一對通透的螺旋溝槽(7111)，這對螺旋溝槽包括兩條關于轉筒軸線呈中心對稱的螺旋溝槽 (7111a)和(7111b)，其溝槽的軸向寬度是連續變化的。
3.根據權利要求2所述的降低X射線人體透射檢查的輻射劑量的裝置，其特征在于 所述螺旋溝槽各處的軸向寬度隨該處線型射線束的張角的增減而增減，其數值按以下方法設計Bmin = D*TAN θ+0. 2(mm)Bmax = D*TAN θ +3. 0(mm)式中dmin——螺旋溝槽在某處的軸向寬度的最小值 Bmax——螺旋溝槽在該處的軸向寬度的最大值 D——線束轉筒筒體(71)的外直徑θ——穿過螺旋溝槽該處的X射線束與垂直于線束轉筒旋轉軸線的X射線之間的夾角，簡稱該X射線束的張角 TAN θ——θ角的正切值。
4.根據權利要求1所述的降低X射線人體透射檢查的輻射劑量的裝置，其特征在于 所述線束轉筒(70)的筒體(71)為實心圓柱體，外層為高密度材料鉛或鉛橡膠制成的外套 (712)，外套(712)上開有至少一條螺旋溝槽(7121)，包絡螺旋溝槽的中心螺旋線的柱面 (7122)與所述扇面相切；實心圓柱體的內部用高強度材料制成，以便在高速旋轉時保持固定的形狀與尺寸。
5.根據權利要求1所述的降低X射線人體透射檢查的輻射劑量的裝置，其特征在于 所述兩軸承m為滾珠軸承或流體靜壓軸承；所述旋轉驅動機(7 為電動機或液壓馬達、 氣動馬達。
專利摘要一種降低X射線人體透射檢查的輻射劑量的裝置，包括X射線源、將X射線約束為扇面型X射線束的限束窄縫、接收X射線的線型陣列式X射線探測器、供被檢人體通過的檢查通道、成像系統和控制系統，其特征在于還包括線束轉筒，線束轉筒為外表面上開有螺旋溝槽的圓柱體，置于限束窄縫和被檢人體之間，用于將扇面型X射線束轉變為線型X射線束，并使它在扇面內連續改變張角然后對被檢人體逐行點掃描，從而大大降低X射線人體透射檢查裝置的輻射劑量，使之絕對不損害被檢查人的健康，從而實現對人體藏匿毒品和爆炸品的普遍檢查，最終解決當今面臨的反恐設施的世界難題。
文檔編號A61B6/12GK201987567SQ20112004480
公開日2011年9月28日 申請日期2011年2月13日 優先權日2011年2月13日
發明者不公告發明人 申請人:楊光蕾