射線發射裝置和成像系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種射線發射裝置以及包括該射線發射裝置的成像系統，該射線發射裝置包括：筒；發出射線的射線源，所述射線源設置在該筒中；以及準直件，所述準直件設置在該筒中，該準直件使射線源發出的射線能夠在筒的軸向的多個位置形成扇形射線束，其中該筒具有在筒的、與所述多個位置對應的軸向長度上布置的筆束形成部分，當該筒繞旋轉軸線轉動時，所述扇形射線束通過筆束形成部分形成筆束。本發明中，由于沒有了第二維方向的掃描移動，旋轉屏蔽體只有自身旋轉一個維度，也就沒有了克服轉動慣量的問題；從原理上保證了第一維方向的實際掃描線與第一維的運動方向始終一致，掃描圖像不會出現幾何變形。
【專利說明】射線發射裝置和成像系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種射線發射裝置和成像系統。
【背景技術】
[0002]散射成像應用通常使用調制后的射線筆束逐點掃描物體，同時探測器接收該點掃描的信號，數據處理時將掃描位置和信號一一對應即可得到反映物體信息的圖像。此種應用中最關鍵的是將射線調制約束成筆束并實現飛點掃描的方法。
[0003]常見的飛點掃描方法是用帶有一個或多個準直孔的旋轉屏蔽體在射線掃描扇面內旋轉，讓射線從準直孔透射出來成飛點筆束，實現第一維方向的掃描；為了有效提高探測效率，需要用大面積探測器盡可能覆蓋住飛點筆束在物體上所在位置的散射立體角，通常作法是使探測器隨著射線掃描扇面一起相對被檢測物體移動(平移或轉動)，實現第二維方向的掃描。其中的相對移動，可以是射線掃描扇面和探測器移動而物體固定，也可以是射線掃描扇面和探測器固定而物體移動。在進行第一維方向的掃描時，需要有一套電機驅動裝置使旋轉屏蔽體旋轉；在進行第二維方向的掃描時，需要另外一套電機驅動裝置使射線發生裝置、旋轉屏蔽體和探測器一起相對物體移動。
[0004]如前所述，現有的飛點掃描方法通常采用兩套機械驅動裝置，來實現二維掃描，并且兩者的實時運動位置(或角度)相互關聯，都需要精確控制，機械結構復雜，如果采用轉動射線掃描扇面的方式則更多出了一個要克服旋轉屏蔽體的轉動慣量的問題。
[0005]第二維方向掃描的持續運動會造成第一維方向的實際掃描線與第一維方向的運動方向不平行，兩者之間有傾斜角，最終造成掃描圖像的幾何變形，劣化圖像質量。第二維方向掃描運動速度越快，前述的變形就越厲害；而另一方面，第二維方向掃描運動速度越慢，系統的整體掃描時間就越長。
[0006]因此，需要一種改進的飛點掃描方法，能有效地解決上述缺點。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種射線發射裝置以及成像系統，由此提高圖像質量。
[0008]根據本發明的一方面，本發明提供了一種射線發射裝置，該射線發射裝置包括:筒；發出射線的射線源，所述射線源設置在該筒中；以及準直件，所述準直件設置在該筒中，該準直件使射線源發出的射線能夠在筒的軸向的多個位置形成扇形射線束，其中該筒具有在筒的、與所述多個位置對應的軸向長度上布置的筆束形成部分，當該筒繞旋轉軸線轉動時，所述扇形射線束通過筆束形成部分形成筆束。
[0009]根據本發明的一方面，所述筆束形成部分是穿過所述筒的筒壁形成的多個離散的孔，或者穿過所述筒的筒壁形成的狹縫。
[0010]根據本發明的一方面，所述準直件包括多個沿筒的軸向排列的直線狀的縫隙，通過所述縫隙使射線源發出的射線大致成扇形射線束。
[0011]根據本發明的一方面，所述射線源包括多個沿筒的軸向排列的靶點，所述多個靶點與所述多個直線狀的縫隙相對應。
[0012]根據本發明的一方面，所述準直件具有板狀形狀并且與所述射線源鄰接。
[0013]根據本發明的一方面，當該筒轉動時，通過筆束形成部分沿該筒的軸向方向依次形成筆束。
[0014]根據本發明的一方面，所形成的扇形射線束大致在該筒的軸向方向上對齊。
[0015]根據本發明的一方面，所述多個靶點在該筒的旋轉軸線上。
[0016]根據本發明的一方面，所述筒是空心圓柱體。
[0017]根據本發明的一方面，所述扇形射線束大致與該筒的旋轉軸線垂直。
[0018]根據本發明的一方面，所述多個靶點是可單獨控制的。
[0019]根據本發明的一方面，所形成的筆束可對物體進行二維掃描。
[0020]根據本發明的一方面，所述準直件由能夠屏蔽射線的材料制成。
[0021 ] 根據本發明的一方面，所述筒由能夠屏蔽射線的材料制成。
[0022]根據本發明的一方面，本發明提供了一種成像系統，該成像系統包括:上述的射線發射裝置；和用于接收所述射線發射裝置發射的射線在被檢查物體上散射的散射射線的探測器。
[0023]本發明的射線發射裝置和系統可以實現對被檢測物體的散射掃描。本發明中，只用到了第一維方向的掃描移動，用分布式X射線源的靶點切換代替了傳統的第二維方向的掃描移動，靶點切換只需加以特定時序的數字控制信號即可實現，大大簡化了電機驅動的復雜機械結構，且掃描速度易于控制。由于沒有了第二維方向的掃描移動，旋轉屏蔽體只有自身旋轉一個維度，也就沒有了克服轉動慣量的問題。由此，從原理上保證了第一維方向的實際掃描線與第一維的運動方向始終一致，掃描圖像不會出現幾何變形。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是根據本發明的實施例的射線發射裝置；
[0025]圖2a是根據本發明的實施例的射線源和準直件的示意圖，其中只有一個靶點發出射線；
[0026]圖2b是根據本發明的實施例的射線源和準直件的示意圖，其中所有靶點發出射線.-^4 ，
[0027]圖3是根據本發明的實施例的筒的展開圖；以及
[0028]圖4a和圖4b是根據本發明的實施例的成像系統的示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖及【具體實施方式】對本發明做進一步說明。
[0030]如圖4a和4b所示，根據本發明的成像系統100包括:射線發射裝置30 ;用于接收所述射線發射裝置30發射的射線在被檢查物體6上散射的散射射線的散射探測器40，以及控制部件50。 [0031]參照圖1所示，該射線發射裝置30包括:筒31 ;發出射線的射線源33，所述射線源33設置在該筒31中；以及準直件35，所述準直件35設置在該筒31中，該準直件35使射線源33發出的射線能夠在筒31的軸向的多個位置形成扇形射線束111。該筒31具有在筒31的、與所述多個位置對應的軸向長度上布置的筆束形成部分311，當該筒31繞旋轉軸線轉動時，所述扇形射線束111通過筆束形成部分311形成筆束。
[0032]如圖l、2a和2b所示，射線源33可以是任何合適的現有的分布式射線源。例如射線源33可以包括多個沿筒31的軸向排列的靶點101。多個靶點101在該筒31的旋轉軸線上，該旋轉軸線可以是筒31的中心軸線。多個靶點101可以是可單獨控制的。此外，射線源33可以是X射線源。每個靶點101都具有獨立出射射線的能力，并可由外部控制信號控制以特定的順序單獨出射射線。圖2a和2b分別示出了射線源33的靶點單獨出射射線與同時出射射線的情況。
[0033]如圖l、2a和2b所示，所述準直件35包括多個沿筒31的軸向排列的直線狀的縫隙351，通過所述縫隙351使射線源33發出的射線大致成扇形射線束111。所述多個靶點101可以與所述多個直線狀的縫隙351相對應。所述準直件35具有板狀形狀并且與所述射線源33鄰接。
[0034]所述準直件35可以是固定的屏蔽板。固定屏蔽板相對于射線源33是固定的，所述準直件35由能屏蔽X射線的材料制成，如鉛、鎢、銅、鋼、四氧化三鉛，優選鉛。固定屏蔽板上開有多條直線狀的縫隙351。由X射線源33發出的射線經過固定屏蔽板上的直線縫隙351準直以后成為扇形束射線111。
[0035]如圖1、3所示，所述筒可以是空心圓柱體或其它形狀的空心筒。所述筆束形成部分311是穿過所述筒31的筒壁形成的多個離散的孔311，或者是穿過所述筒31的筒壁形成的狹縫。狹縫可以是把這些通孔311連接起來而成的能通過射線的線槽，所述筆束形成部分311的形狀可以是圓形、方形、菱形、橢圓等，優選圓形。
[0036]如圖l、3、4a和4b所示，當該筒31轉動時，扇形射線束111可以通過筆束形成部分311沿該筒33的軸向方向依次形成筆束，或者扇形射線束111通過筆束形成部分311沿該筒33的軸向方向以其它順序形成筆束。即，對應于多個扇形射線束111，可以逐一沿該筒33的軸向形成筆束，間隔地沿該筒33的軸向形成筆束，或者采用其它的方式形成筆束。所形成的筆束可對物體進行二維掃描。所形成的多個扇形射線束111可以大致在該筒31的軸向方向上對齊。扇形射線束111可以大致與該筒31的旋轉軸線垂直。
[0037]所述筒31可以是旋轉屏蔽體，并且由能屏蔽X射線的材料形成，可為單種材料結構(如鉛、鎢、銅、鋼、四氧化三鉛)和多種材料結構組合，優選單種材料結構。多種材料組合的一種典型方式是:空心圓柱體由三個圓筒套裝組成，其中最外面和最里面的圓筒為鋁或者鋼等具有一定剛性和硬度的材料制成，起固定作用；中間的圓筒為鉛、鉛銻合金、鎢等典型的射線屏蔽材料，起屏蔽射線的作用。
[0038]如圖4a和4b所示，射線源33的某一個靶點101可以僅能對準一個孔311無阻礙地出射筆束。隨著筒31的旋轉，控制部件50控制靶點101出射射線，該靶點101出射的筆束112就在物體6上沿直線移動，完成物體的一列掃描。當筒31轉過一定角度后，射線源33的另一個靶點101能夠對準另一個孔311，控制部件5控制靶點101出射射線，該靶點出射的筆束113就在物體上沿另一條直線移動，完成物體的另一列掃描。依此類推，隨著筒31的勻速轉動，控制部件5根據筒31的旋轉位置信息，控制射線源33的不同靶點順序出射射線，就能逐列完成物體6的完整掃描。該裝置完成掃描，只需要筒31的旋轉這一維運動。
[0039]探測器40能收集打在物體6上的筆束散射的射線，轉換成數字數據傳給計算機或控制部件50處理。
[0040]控制部件50能使筒31旋轉，并且根據筒31的轉動位置控制射線源33的相應出射靶點101發射X射線。
[0041]射線源33的任一靶點發出的射線經過準直件35準直以后，只有能通過筒31上的孔311的部分才能成為最終用于掃描的出射筆束，其余部分均被遮擋屏蔽。控制部件5驅動筒31旋轉,可實現第一維方向的掃描移動,并且控制部件5獲取筒31的角度位置信息，以規定的時序模式控制射線源33的相應的靶點出射射線，實現第二維方向的掃描移動。探測器40收集與物體6作用的射線筆束，并產生數字數據。把數字數據與該射線筆束的作用點位置對應起來，獲得散射圖像。
[0042]如上所述，本發明提供了射線發射裝置和成像系統。本發明的射線發射裝置和系統可以實現對被檢測物體的散射掃描。本發明中，只用到了第一維方向的掃描移動，用分布式X射線源的靶點切換代替了傳統的第二維方向的掃描移動，靶點切換只需加以特定時序的數字控制信號即可實現，大大簡化了電機驅動的復雜機械結構，且掃描速度易于控制。由于沒有了第二維方向的掃描移動，旋轉屏蔽體只有自身旋轉一個維度，也就沒有了克服轉動慣量的問題。由此，從原理上保證了第一維方向的實際掃描線與第一維的運動方向始終一致，掃描圖像不會出現幾何變形。
【權利要求】
1.一種射線發射裝置，包括: 筒； 發出射線的射線源，所述射線源設置在該筒中；以及 準直件，所述準直件設置在該筒中，該準直件使射線源發出的射線能夠在筒的軸向的多個位置形成扇形射線束， 其中該筒具有在筒的與所述多個位置對應的軸向長度上布置的筆束形成部分，當該筒繞旋轉軸線轉動時，所述扇形射線束通過筆束形成部分形成筆束。
2.根據權利要求1所述的射線發射裝置，其中所述筆束形成部分是穿過所述筒的筒壁形成的多個離散的孔。
3.根據權利要求1所述的射線發射裝置，其中所述筆束形成部分是穿過所述筒的筒壁形成的狹縫。
4.根據權利要求1所述的射線發射裝置，其中所述準直件包括多個沿筒的軸向排列的直線狀的縫隙，通過所述縫隙使射線源發出的射線大致成扇形射線束。
5.根據權利要求4所述的射線發射裝置，其中 所述射線源包括多個沿筒的軸向排列的靶點，所述多個靶點與所述多個直線狀的縫隙相對應。
6.根據權利要求1所述的射線發射裝置，其中 當該筒轉動時，通過筆束形成部分沿該筒的軸向方向依次形成筆束。
7.根據權利要求5所述的射線發射裝置，其中 所述多個靶點在該筒的旋轉軸線上。
8.根據權利要求1所述的射線發射裝置，其中 所述筒是空心圓柱體。
9.根據權利要求1所述的射線發射裝置，其中 所述扇形射線束大致與該筒的旋轉軸線垂直。
10.根據權利要求1所述的射線發射裝置，其中 所述準直件由能夠屏蔽射線的材料制成。
11.根據權利要求1所述的射線發射裝置，其中 所述筒由能夠屏蔽射線的材料制成。
12.一種成像系統，包括: 根據權利要求1所述的射線發射裝置；和 用于接收所述射線發射裝置發射的射線在被檢查物體上散射的散射射線的探測器。
【文檔編號】G01N23/04GK103776848SQ201210409265
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月24日 優先權日:2012年10月24日
【發明者】趙自然, 吳萬龍, 金穎康, 唐樂, 丁光偉, 朱晨光 申請人:同方威視技術股份有限公司, 清華大學