專利名稱：移動式轎車輻射成像檢測系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可移動式轎車輻射成像檢測系統。屬核技術應用領域。
背景技術：
現有技術中針對大型客體如集裝箱、客車的輻射成像系統，包括固定式和移動式系統，基本以獲取被檢客體水平方向投影圖像為目標，這類系統一定程度上滿足了檢查集裝箱的需要；但是對于小型客車和一些航空集裝箱或航空貨板來講，由于被檢客體質量分布呈扁平形狀，被檢客體俯視投影視圖沿射線方向的質量厚度與水平投影透視圖像相比小很多，即增大了穿透的可能，又減輕了被檢客體圖像重疊現象，使得圖像辨別更加方便，因此垂直視圖即俯視圖遠較水平方向投影圖像易于區分判別。
在中國專利ZL99110839.6中所描述的CT系統，可以獲得被檢客體多方向投影和計算機斷層掃描圖像，大大提高設備的檢測能力，但是該系統也存在以下缺陷如由于CT系統需要全周回轉，對于檢查小型客車或航空集裝箱等大型客體，整個系統機構復雜，輻射防護要求高，檢測通過率低，安裝需要場地大，難以滿足某些對移動性能要求高的場合。
發明內容
針對現有技術的缺點，本發明目的是提供一種結構簡單檢查效率高且能夠實現異地檢測的可移動式轎車輻射成像檢測系統。能夠實時給出呈扁平截面的被檢客體(如轎車、航空貨板等)的俯視輻射透視投影圖像，并且具備可移動功能，可以在短時間內完成檢測狀態和運輸狀態的轉換，滿足不同場合隨時的異地檢測需要。
本發明的特征在于，移動式轎車輻射成像檢測系統，其特征在于，該系統含有檢測裝置模塊、一個專用車(10)、用于把該檢測裝置模塊與專用車(10)連接成一體的連接機構(8)以及裝在專用車上的圖象處理子系統和控制子系統，其中，檢測裝置模塊含有射線源及其屏蔽容器(1)、照射室和前準直器(2)、陣列探測器及與其匹配的前置電路(3)、后準直器(4)、平移拖動機構(7)、連接著外罩(6)的機架(5)，其中，機架(5)布置有射線源及其屏蔽容器(1)、照射室和前準直器(2)、陣列探測器及與其匹配的前置電路(3)后準直器(4)，并共同構成一個檢測部件，在機架(5)上形成一條水平檢測通道，射線源及其屏蔽容器(1)、照射室及前準直器(2)位于檢測通道上部，而陣列探測器及其匹配的前置電路(3)和后準直器(4)位于檢測通道的下部；平移拖動機構(7)是一種在其框架上裝有調平用支撐的折疊式機構，該機構位于所述射線源及其屏蔽容器(1)和陣列探測器及其匹配電路(3)之間，其運動方向與所述射線源與陣列探測器形成的平面垂直，該機構(7)采用棍道式輸送機，在該機構被展開后，形成的輸送通道供被檢客體(9)進入并勻速通過所述檢測通道完成掃描檢測過程，該機構(7)與裝有所述檢測部件的機架(5)相連，形成所述檢測模塊；連接機構(8)，是與機架(5)連接在一起且可伸出到裝在專用車(10)上的檢測裝置模塊和專用車(10)的寬度以外的四個支腿，以便在完成檢測工作后檢測裝置模塊需要由工作狀態轉換成運輸狀態時通過所述平移拖動機構(7)折疊收回到外罩(6)內部后，再通過連接機構(8)上的四個支腿把機架(5)連同上面的檢測部件和平移拖動機構(7)自地面升起設定的高度，以便裝到專用車(10)上。
所述前準直器(2)與射線源及其屏蔽容器(1)連接成一體，為節省空間利用照射室或旋轉屏蔽閥狹縫替代。
所述后準直器(4)采用鐵、鉛、鎢、鈾及其合金制造，形狀與陣列探測器形狀一致，做成弧線、直線或折線形狀。
所述后準直器(4)省略，以減小設備體積。
在平移拖動機構(7)上安裝有攝像頭，用于攝取被檢轎車底部外觀圖像。
本系統與目前檢測系統相比具有一下突出的優點1.對于轎車、航空集裝箱、航空貨板等扁平形狀被檢客體而言，獲取俯視投影透視圖像具有很大優勢，因為被檢客體沿射線方向的質量厚度遠比水平方向小，減輕了透視圖像被檢客體重疊的效應，還更為有效地利用了裝置的穿透能力；2.輻射防護簡單，因為輻射源在上方時，射線穿過被檢客體和探測器后射向地面，可以減輕甚至取消捕集器，因而減輕了系統重量，結合現代自動化及通訊技術，檢測系統體積小，占地明顯減小，僅占用標準車道寬度既可以檢測，非常適合海關轎車通道出口場地。
3.由基本裝置模塊可以演化為多種形式，可以適合各種不同場合的不同用戶，具有廣闊的應用前景。
本發明適用于轎車、航空貨板、航空集裝箱等大型客體的無損檢測。
一種典型應用場合是在邊境口岸檢查小型客車如轎車或面包車，轎車的俯視投影透視圖像有利于方便的發現走私物品，由于本發明的布置形式可以使其輻射防護更為簡單，檢測模塊可以單獨工作，占地更小，寬度僅占一個標準車道寬度即可，可以多車道布置，幾乎不需要責家單獨占地，檢測效率高。
另一種應用場合是檢查航空貨板或集裝箱，平移拖動機構可以直接利用貨場的運輸機構，只需將檢測模塊布置在物流運輸通道中即可，占地小、檢測效率高的優勢將更為突出。
當然，本發明對于關鍵場所如國家領導人辦公場所或各種大型集會場所車輛入口可以進行隨時安全檢測，為防止恐怖襲擊提供了有利武器。
本發明俯視輻射成像系統可以隨時移至需要檢測的地點，就地開展檢測工作，特別適合不定時不定點檢測，也適用于相對固定使用地點的狀況，俯視圖輻射成像功能比之現有的檢查系統正視圖對于檢測轎車或者少量貨物的集裝箱大大方便增強了檢測能力。
圖1為本裝置檢測狀態的軸測圖。
圖2、3、4為本裝置的檢測狀態三個方向的結構示意圖。
圖5為本裝置平移拖動機構的狀態轉換時示意圖。
圖6為本裝置由檢測狀態轉換為運輸狀態的示意圖。
圖7為本裝置運輸狀態的結構示意圖具體實施方式
為達到上述發明目的，本發明的技術方案采用如下方式實現移動式轎車輻射成像檢測系統，它包括一個檢測裝置模塊，模塊集成了射線源、準直器、陣列探測器、捕集器、平移拖動機構、機架等；一個專用車；將檢測裝置模塊與專用車連接為一體的連接機構；圖像處理子系統；設備運行控制及監控子系統。
所述的射線源、前、后準直器、陣列探測器等構成的探測部件安裝在機架上，射線源和陣列探測器成式上下布置，除此之外折疊的平移拖動機構也與機架連接在一起，在拖動機構展開后與檢測部件一起形成檢測通道，平移拖動機構使被檢客體作勻速直線運動通過檢測通道完成掃描獲取俯視投影的透視圖像，機架還可以通過連接機構與專用車輛車身集成為一體做成車載式，經過簡單的狀態轉換動作，實現檢測部件及平移拖動機構運輸狀態和工作狀態的轉換；機架連同安裝在一起的檢測部件也可以安裝在地面上固定使用，還可以集成在箱體中，以利于裝上運輸車輛，進行異地檢測。
所述的射線源可以采用線度為數毫米的高比活度60Co或137Cs放射性同位素，其活度不超過11.1TBq，也可以采用x射線機或小型加速器。
所述的陣列探測器由一個或多個包含一定數量的陣列探測器單元排列組成，該陣列探測器的單元為陣列電離室、正比室、正比管或蓋革管陣列、閃爍探測器陣列(CsI，CdWO4，BGO，GSO等)或半導體探測器陣列之一。
所述的機架采用門形或C形結構，將射線源分別安裝在機架結構的上方，探測器陣列安裝在機架的底部，某些特殊需要場合也可以將射線源安裝在下方，陣列探測器安裝在上方。
所述的平移拖動機構位于射線源和陣列探測器之間，其運動方向與輻射源和陣列探測器形成的平面垂直，平移拖動機構的框架上有可以調平的支撐，拖動機構視被檢客體的長度尺寸，可以做成折疊形式，也可以做成組裝形式以方便運輸和安裝，拖動機構可以是棍子輸送機、鏈板式運輸機、皮帶式運輸機、無動力棍道和牽引托盤來使得被檢客體在棍道上往復運行，對于轎車還可以采用直接牽引被檢車輛前端通過檢測通道完成掃描檢測。
本發明移動式轎車輻射成像檢測系統，結合附圖，詳細描述如下參見附圖，本檢測系統的探測部件由安裝在機架5上的60Co、137Cs、92Ir或75Seγ放射性同位素輻射源及其容器(帶屏蔽閥)1、照射室與前準直器2、陣列探測器3及與其匹配的前置電路、后準直器4組成；機架5上還連接有外罩6、平移拖動機構7與專用車的連接結構8等，被檢客體9置于平移拖動機構7上，可以勻速運動通過檢測通道完成掃描；在需要轉換為運輸狀態時，首先將平移拖動機構7折疊收回，再通過連接機構8的支腿將包括機架5連同上面的檢測部件和平移拖動機構的檢測裝置模塊自地面升起一定高度，使其得以與專用車10連接在一起，專用車10上還裝有信號處理系統、控制系統及發電機等。
進行檢測時，由射線源1發出的γ射線，經前準直器2準直后成為窄片狀，窄片狀射線在穿過被檢客體9后，通過后準直器4(除去散射線)射入陣列探測器3中，而繼續穿出陣列探測器3的射線及其他散射線則被外罩6上的屏蔽隔墻阻擋吸收，從而保證在圖像及控制室內或者室外的操作人員安全。
射線源1采用高比活度的60Co或137Cs等γ射線同位素源，其活性區線度為數毫米，活度不超過11.1TBq。
照射室、前準直器2由鉛、鐵、鎢或貧鈾等金屬或其合金制成，中間的準直狹縫將射線源發出的γ射線準直成水平張角0.1°-1°，垂直方向張角不超過120°的片狀射線束。一般前準直器可以與照射室連接在一起，旋轉屏蔽閥也可以起到前準直器作用，某些場合下為減小尺寸也可以用屏蔽閥取代前準直器。
后準直器4是用鉛、鐵、鎢或貧鈾等金屬或其合金制成，其中間狹縫寬度等于或略大于陣列探測器3像素寬度，而且嚴格對準前準直器2的出射線準直狹縫和射線源活性區，為使設備緊湊，后準直器與探測器形狀相同，默認情況下，如果采用射線源活度較小時，為減小設備空間尺寸可以取消后準直器。
陣列探測器3由若干包含一定數量像素的探測器元的陣列探測器單元順序排列而成，各單元安裝在緊靠后準直器的連接機架上，其準直狹縫與射線源活性區嚴格對準。探測器單元要求探測效率與靈敏度高，穩定可靠，尤其要能夠承受運輸過程中的振動和惡劣的環境條件。目前有多種陣列探測器能夠滿足這些要求，如中國專利ZL93102728.4所闡述的‘氣體電離型高能X、γ輻射成像陣列探測系統’、正比室、正比管或蓋革管陣列、閃爍探測器陣列或半導體探測器陣列等。
陣列探測器3、后準直器4、前準直器2和射線源裝置1安裝在機架5上。上面的射線源1、前準直器2、后準直器4和陣列探測器3的安裝要求確保射線源1發出的γ射線經過準直后能夠準確射入各探測器單元的靈敏體積內，其連接必須足夠牢固以保證各部件在連接機構8自專用車上脫開后，仍然保證各個部件之間的相對位置不變，而且能夠經受在運輸過程中的振動保持不變。
平移拖動機構7是可以在折疊后收到機架5和外罩6形成的檢測裝置模塊內部，參見圖1、圖2、圖4和圖5。平移拖動機構7可以采用現有技術中能夠拖動集裝箱或轎車的方式，如鏈板式輸送機、皮帶式輸送機、棍道式輸送機或卷揚機牽引拖板在無動力拖棍支撐上的機構等。
連接機構8是與機架5連接在一起的可以伸出到檢測裝置模塊之外的四個支腿，在檢測狀態下，它們起到支撐檢測模塊的作用，還可以在不同地面狀況下調平，在需要由檢測狀態轉換為運輸狀態時，首先折疊平移拖動機構7，之后連接機構8支腿伸出使檢測模塊自地面升起，專用車10開至檢測模塊下方的指定位置后，連接機構8支腿回收，使檢測模塊落到車身上，連接機構8支腿繼續回收至頂端，再回縮至檢測模塊的內部空間，從而完成狀態的轉換，使專用車可以上路行駛。
連接機構8也可以是一套連桿機構，可以通過液壓油缸驅動將檢測裝置模塊由專用車上伸出降至地面，平移拖動機構在地面上展開后開始檢測。默認情況下，可以省略連接機構8，系統需要進行狀態轉換時采用起重機直接將檢測裝置模塊吊裝至專用車上或者由專用車上吊下。
信號處理與控制設備中包括信號采集和處理及控制子系統等。信號采集和處理系統中包含信號采集、圖像處理計算機等。控制子系統則可以對整個裝置各個子系統(信號測量、被檢客體拖動、安全連鎖、系統狀態轉換、系統供配電等)進行操作控制和監控。信號采集和處理系統可以安裝在檢測專用車上的控制室內部或者安裝在檢測模塊內部，如信號采集和處理系統安裝在檢測模塊內，則可以采用無線通訊技術實現其與操作人員計算機之間的圖像和控制指令傳輸。
專用車10是普通二類底盤車簡單改裝而成，參見圖6和圖7，車身前部是控制室，信號采集和處理子系統及控制子系統安裝在內部，在其中還可以安裝車載發電機，用于現場無電源情況下工作，車身后部用于裝載檢測模塊，當檢測模塊的連接機構8將其升起到足夠高度時，專用車倒行使得車身后部至檢測模塊下方指定位置停下，連接機構8的支腿收回，檢測模塊落至車身上，鎖緊后即可上路行駛。
本發明設計了一種適用于轎車的60Co移動式轎車輻射成像檢測系統實施例，結合附圖，描述如下本實施例的移動式轎車輻射成像檢測系統由安裝在機架5上的60Co射線源及其容器與屏蔽閥1、照射室與前準直器2、陣列探測器3、后準直器4、外罩6、連接機構7、平移拖動機構8、專用車10、信號采集與處理子系統及控制子系統等組成。射線源選用外購產品60Co探傷源，活度為10居里。照射室與前準直器分別由鎢、貧鈾、鉛合金或其他重金屬制造。后準直器采用鐵、鉛或其他重金屬制造。陣列探測器采用中國專利ZL93 1 02728.4及ZL00 121545.0所述的探測裝置，像素尺寸為10×10mm，射線源位置至探測器前窗距離約2.5m。平移拖動機構采用兩個卷揚機牽引托盤的兩端，托盤在托棍上滑行，速度為6-18m/min，托盤材質采用輕質材料如薄鋼板型材、鋁合金或炭素纖維等，承載能力為3噸。連接機構7選用液壓支腿，安裝在可水平伸縮的橫梁端部，在工作時，調節機架至合適高度，支撐機架5及平移拖動機構8。專用車選用5-8噸載重車輛改裝，前部箱體為圖象處理和控制室，后部是檢測裝置，檢測裝置在平移拖動機構8折疊后，通過連接機構7支腿伸出將其頂升至合適高度，專用車10后退至相應位置停止，連接機構7的支腿回收，使得檢測裝置落至專用車上，鎖緊即可上路。
本實施例在獲取轎車的俯視投影圖像時，本裝置可以在100mm厚度的鐵板后發現1.5mm鐵片或3mm直徑的鐵絲，并能夠在19cm鐵板后觀察到鉛塊等重吸收體。
權利要求
1.移動式轎車輻射成像檢測系統，其特征在于，該系統含有檢測裝置模塊、一個專用車(10)、用于把該檢測裝置模塊與專用車(10)連接成一體的連接機構(8)以及裝在專用車上的圖象處理子系統和控制子系統，其中，檢測裝置模塊含有射線源及其屏蔽容器(1)、照射室和前準直器(2)、陣列探測器及與其匹配的前置電路(3)、后準直器(4)、平移拖動機構(7)、連接著外罩(6)的機架(5)，其中，機架(5)布置有射線源及其屏蔽容器(1)、照射室和前準直器(2)、陣列探測器及與其匹配的前置電路(3)后準直器(4)，并共同構成一個檢測部件，在機架(5)上形成一條水平檢測通道，射線源及其屏蔽容器(1)、照射室及前準直器(2)位于檢測通道上部，而陣列探測器及其匹配的前置電路(3)和后準直器(4)位于檢測通道的下部；平移拖動機構(7)是一種在其框架上裝有調平用支撐的折疊式機構，該機構位于所述射線源及其屏蔽容器(1)和陣列探測器及其匹配電路(3)之間，其運動方向與所述射線源與陣列探測器形成的平面垂直，該機構(7)采用棍道式輸送機，在該機構被展開后，形成的輸送通道供被檢客體(9)進入并勻速通過所述檢測通道完成掃描檢測過程，該機構(7)與裝有所述檢測部件的機架(5)相連，形成所述檢測模塊；連接機構(8)，是與機架(5)連接在一起且可伸出到裝在專用車(10)上的檢測裝置模塊和專用車(10)的寬度以外的四個支腿，以便在完成檢測工作后檢測裝置模塊需要由工作狀態轉換成運輸狀態時通過所述平移拖動機構(7)折疊收回到外罩(6)內部后，再通過連接機構(8)上的四個支腿把機架(5)連同上面的檢測部件和平移拖動機構(7)自地面升起設定的高度，以便裝到專用車(10)上。
2.根據權利要求1所述的移動式轎車輻射成像檢測系統，其特征在于，所述檢測裝置模塊的機架(5)上射線源及其屏蔽容器(1)、照射室和前準直器(2)位于機架(5)下部，而陣列探測器及其匹配電路(3)和后準直器(4)位于機架(5)的上部。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的移動式轎車輻射成像檢測系統，其特征在于，所述平移拖動機構(7)采用鏈板式運輸機、皮帶式運輸機、帶牽引托盤的無動力棍道和鋼絲繩直接牽引轎車。
4.根據權利要求1或權利要求2所述的移動式轎車輻射成像檢測系統，其特征在于，所述平移拖動機構(7)采用組裝式結構。
5.根據權利要求1或權利要求2所述的移動式轎車輻射成像檢測系統，其特征在于，所述機架(5)結構是∏形或者C形狀。
6.根據權利要求1所述的移動式轎車輻射成像檢測系統，其特征在于，所述連接機構(8)為采用連桿機構，連接機構(8)將專用車(10)與檢測裝置模塊連為一體，在指定工作地點停穩后，連接機構(8)展開，將檢測裝置模塊展至地面后，平移拖動機構(7)展開，形成檢測通道后開始檢測，完成工作后，按照相反順序先將平移拖動機構(7)折疊，在通過連接機構(8)收回將檢測裝置模塊裝載到專用車上。
7.根據權利要求1或權利要求2所述的移動式轎車輻射成像檢測系統，其特征在于，取消連接機構(8)，將檢測裝置模塊及外罩(6)制作成獨立的箱體，通過起重機吊裝將檢測裝置模塊自專用車(10)上吊下和裝載。
8.根據權利要求1或權利要求2所述的移動式轎車輻射成像檢測系統，其特征在于，檢測裝置模塊和平移拖動機構(7)直接安裝在專用車(10)上，到達工作地點后，平移拖動機構(7)直接在專用車(10)上展開，在專用車上形成檢測通道，工作完成后，平移拖動機構(7)折疊收回至專用車(10)內。
9.根據權利要求1或權利要求2所述的移動式轎車輻射成像檢測系統，其特征在于，所述被檢客體是轎車、航空集裝箱、航空貨板之中任何一種。
10.根據權利要求1或權利要求2所述的移動式轎車輻射成像檢測系統，其特征在于，所述射線源(1)為線度僅數毫米的高比活度的60Co、137Cs、192Ir及75Se放射性同位素，其活度不大于11.1TBq。
11.根據權利要求1所述的移動式轎車輻射成像檢測系統，其特征在于，所述射線源(1)為X光機或電子加速器。
12.根據權利要求1或權利要求2所述的移動式轎車輻射成像檢測系統，其特征在于，所述陣列探測器(3)由多個包含一定數量像素探測器單元排列組成，陣列形狀可以是弧形、直線或折線形狀，探測器單元可以是高壓充氣陣列電離室、多絲正比室、蓋革計數管陣列、閃爍陣列探測器或半導體陣列探測器。
13.根據權利要求1或權利要求2所述的移動式轎車輻射成像檢測系統，其特征在于，所述陣列探測器(3)的探測器單元像素尺寸范圍在2-40mm，截面是正方形、矩形、圓形或其他形狀，探測器單元像素沿射線入射方向的質量厚度視要求的探測效率而定。
14.根據權利要求1或權利要求2所述的移動式轎車輻射成像檢測系統，其特征在于，所述屏蔽容器(1)及照射室(2)由鉛、鎢、鈾及其合金制造。
15.根據權利要求1或權利要求2所述的移動式轎車輻射成像檢測系統，其特征在于，所述前準直器(2)與射線源及其屏蔽容器(1)連接成一體，為節省空間利用照射室或旋轉屏蔽閥狹縫替代。
16.根據權利要求1或權利要求2所述的移動式轎車輻射成像檢測系統，其特征在于，所述后準直器(4)采用鐵、鉛、鎢、鈾及其合金制造，形狀與陣列探測器形狀一致，做成弧線、直線或折線形狀。
17.根據權利要求1或權利要求2所述的移動式轎車輻射成像檢測系統，其特征在于，所述后準直器(4)省略，以減小設備體積。
18.根據權利要求1或權利要求2所述的移動式轎車輻射成像檢測系統，其特征在于，在平移拖動機構(7)上安裝有攝像頭，用于攝取被檢轎車底部外觀圖像。
全文摘要
移動式轎車輻射成像檢測系統，屬核技術應用領域。其特征在于含有檢測裝置模塊、專用車及把兩者連成一體的連接機構。該檢測裝置模塊含有射線源、前、后準直器和陣列探測器等檢測部件、平移拖動機構和與將它們連成一體的機架，該平移拖動機構位于射線源和陣列探測器之間，展開后與所述機架及在其上式布置的射線源和陣列探測器等檢測部件形成一條供被檢客體進出并勻速通過完成掃描的檢測通道。檢測裝置模塊通過連接機構與專用車連接以上路行駛或脫離至地面開始檢測工作。本發明用于獲取扁平形狀的被檢客體的垂直方向的透視輻射投影圖像，減輕了圖像重疊效應，適用于轎車、航空集裝箱或航空貨板等大型客體的無損檢測。
文檔編號G03B42/02GK101051029SQ20071009907
公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月11日 優先權日2007年5月11日
發明者張顏民, 裘偉東, 向新程, 劉以思, 李笠濤 申請人:清華大學