Детектор с рассредоточенной конфигурацией для досмотрового оборудования контейнера/транспортного средства рентгеновскими/гамма-лучами

Детектор с рассредоточенной конфигурацией для досмотрового оборудования контейнера/транспортного средства рентгеновскими/гамма-лучами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящая заявка основана на и притязает на приоритет китайской заявки на патент № 201310321325.5, поданной 29 июля 2013 г., содержание которой полностью включено в состав настоящего документа посредством ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящая заявка, в целом, относится к области проверки безопасности с использованием рентгеновских/гамма-лучей и, более конкретно, к расположению детекторов в системе досмотра рентгеновскими/гамма-лучами.

Уровень техники

[0002] В области проверки безопасности рентгеновскими/гамма-лучами обычно используется система досмотра контейнера/транспортного средства рентгеновскими/гамма-лучами, в которой контейнер служит в качестве объекта, который должен быть проверен. Система досмотра контейнера/транспортного средства рентгеновскими/гамма-лучами включает в себя подсистему формирования изображений рентгеновскими/гамма-лучами, подсистему управления сканированием, подсистему текущего досмотра и подсистему радиационной безопасности. В настоящем документе подсистема формирования изображений рентгеновскими/гамма-лучами, как ядро всей системы, включает в себя источник лучей, детектор и модуль сбора и контроля данных, и сконфигурирована, чтобы формировать рентгеновские/гамма-лучевые теневые изображения. В процессе сканирования контейнера/транспортного средства, которое должно быть досмотрено, источник лучей генерирует высокоэнергетические импульсы рентгеновских/гамма-лучей, проникающие через объекты, которые должны быть досмотрены. Рентгеновский/гамма-луч принимается матрицей высокочувствительных детекторов и преобразуется в выходные сигналы, которые обрабатываются модулем сбора и контроля данных, для их преобразования в последовательность сигналов цифровых изображений в режиме реального времени. После завершения всего процесса сканирования система автоматически формирует полное изображение досмотренного контейнера/транспортного средства.

[0003] Для получения высококачественных изображений детектор должен быть нацелен в направлении источника рентгеновских/гамма-лучей насколько это возможно. Модуль детектора состоит из множества блоков детектора, расположенных бок о бок. Детекторы в существующей системе досмотра контейнера/транспортного средства рентгеновскими/гамма-лучами обычно расположены в матричной конфигурации, как показано на Фиг.1, или в дуговой конфигурации, как показано на Фиг.2. Однако обе из вышеупомянутых конфигураций имеют очевидные неудобства.

[0004] Фиг.1 представляет собой схематическое представление размещения детекторов в матричной конфигурации. Способ матричной конфигурации может экономить пространство и упрощать складывание и транспортировку. Однако в нем существуют относительно большие угловые различия и зазор между соответствующими модулями детектора, что приводит к большим рассредоточенным перекрестным искажениям между блоками детектора в модулях детектора. Фиг.2 представляет собой схематическое представление размещения детекторов в дуговой конфигурации. В способе расположения в дуговой конфигурации, несмотря на то, что соответствующие блоки детектора обращены непосредственно в направлении пучка лучей, они занимают относительно большее пространство, и детектор находится на большем расстоянии до источника лучей (например, ускорителя, рентгеновской установки и искусственного источника и т.д.), что является причиной слабого сигнала.

Сущность изобретения

[0005] В настоящей заявке раскрывается новый способ расположения детекторов, в котором применяется рассредоточенная конфигурация, где каждый из блоков детектора установлен нацеленным на источник рентгеновских/гамма-лучей, в результате чего улучшается качество визуализации, и существенно уменьшаются размеры рамки детектора.

[0006] Согласно одному аспекту настоящей заявки, предусмотрен модуль детектора, который расположен на кронштейне детектора, содержащий один или множество блоков детектора, расположенных в рассредоточенной конфигурации, причем каждый из блоков детектора в модуле детектора установлен нацеленным на центр пучка источника лучей.

[0007] Согласно другому аспекту настоящей заявки, источник лучей является источником рентгеновских/гамма-лучей.

[0008] Согласно другому аспекту настоящей заявки, угол, под которым установлен каждый из блоков детектора, отличается от других и связан с высотой соответствующего блока детектора на кронштейне детектора таким образом, чтобы гарантировать нацеливание каждого из блоков детектора на центр пучка.

[0009] Согласно другому аспекту настоящей заявки модуль детектора прикреплен к монтажной плате детектора на кронштейне детектора, и форма монтажной платы детектора связана с положением монтажной платы детектора на кронштейне детектора.

[0010] Согласно другому аспекту настоящей заявки, форма монтажной платы детектора выполнена в виде прямоугольника или параллелограмма, в которых постепенно увеличивается разница смежных внутренних углов.

[0011] Согласно другому аспекту настоящей заявки, если форма монтажной платы детектора является прямоугольником, то прямоугольная монтажная плата детектора на кронштейне детектора расположена в том же положении на горизонтальной плоскости, что и источник лучей; и, если форма монтажной платы детектора является параллелограммом, то монтажная плата детектора в виде параллелограмма, на которой постепенно увеличивается разница смежных внутренних углов, расположена выше или ниже того же положения на горизонтальной плоскости, что и источник лучей, причем меньший внутренний угол параллелограмма равен углу сходимости между кронштейном детектора и пучками лучей от центра пучка источника лучей.

[0012] Согласно другому аспекту настоящей заявки, блоки детектора прикреплены к монтажной плате детектора и подключены к модулю сбора и контроля данных при помощи выводов, и кристаллы и диоды блоков детектора соединены друг с другом посредством торцевых сторон или боковых сторон.

Кроме того, настоящая заявка также предусматривает способ установки модулей детектора, в котором каждый из модулей детектора содержит один или множество блоков детектора, расположенных в рассредоточенной конфигурации, и способ содержит этапы, на которых: устанавливают модули детектора на кронштейне детектора; и нацеливают каждый из блоков детектора в каждом из модулей детектора в центр пучка источника лучей.

Краткое описание чертежей

[0013] Для более полного понимания настоящей заявки, описание следующей спецификации выполнено в сочетании с сопроводительными чертежами, на которых:

[0014] Фиг.1 иллюстрирует схематическое представление расстановки детекторов в матричной конфигурации;

[0015] Фиг.2 иллюстрирует схематическое представление расположения детекторов в дуговой конфигурации;

[0016] Фиг.3 иллюстрирует схематическое представление детекторов, расположенных в рассредоточенной конфигурации согласно настоящей заявке;

[0017] Фиг.4 иллюстрирует схематическое представление блоков детектора, прикрепленных к рамке кронштейна посредством монтажных плат в рассредоточенной конфигурации согласно настоящей заявке; и

[0018] Фиг.5 иллюстрирует схематическое представление двух типичных способов установки монтажных плат согласно настоящей заявке.

Описание вариантов осуществления

[0019] В настоящей заявке раскрывается новый способ расположения детекторов, причем в способе расположения используется рассредоточенная конфигурация, и каждый из блоков детектора установлен таким образом, чтобы быть нацеленным на источник рентгеновских/гамма-лучей, посредством чего размеры рамки детектора могут быть существенно уменьшены, наряду с улучшением качества изображения. Для разъяснения объекта, технического решения и преимуществ настоящей заявки дальнейшее описание технического решения настоящей заявки выполняется со ссылкой на сопроводительные чертежи и варианты осуществления далее в настоящем документе.

[0020] Фиг.3 иллюстрирует схематическое представление детекторов, расположенных в рассредоточенной конфигурации согласно настоящей заявке. Как показано на Фиг.3, на основе исходной матричной конфигурации рассредоточенных детекторов, каждый модуль детектора улучшается, таким образом, чтобы гарантировать, что блоки 35 детектора, находящиеся в нем, расположены в рассредоточенной форме, и каждый из блоков 35 детектора нацелен на источник 31 рентгеновских/гамма-лучей. Пучки 32 рентгеновских/гамма-лучей, сгенерированные источником 31 лучей, проникают через транспортное средство 33, которое должно быть досмотрено, и достигают блока 35 детектора. Угол, под которым установлен блок 35 детектора, связан с высотой блока детектора. Такой способ расположения не только объединяет преимущества как матричной конфигурации, так и дуговой конфигурации, но также и восполняет их недостатки.

[0021] Со ссылкой на Фиг.3, в варианте осуществления настоящей заявки, множество модулей детектора расположено на вертикальном кронштейне 34 детектора. Каждый модуль детектора содержит множество блоков 35 детектора (например, 16 дорожек, 32 дорожки, 64 дорожки и т.д.), расположенных бок о бок. Каждый из блоков 35 детектора в каждом из модулей детектора нацелен на центр пучка источника 31 лучей в соответствии с направлением пучка 34 рентгеновских/гамма-лучей, обозначенным пунктирными линиями, как показано на Фиг.3, а положение (т.е. угол между блоком детектора и землей), в котором блок 35 детектора установлен на кронштейне 34 детектора, связано с высотой блока 35 детектора. Как показано на Фиг.3, например, угол между землей и множеством блоков 35 детектора в модуле детектора, который является ближайшим к земле, является минимальным. По мере подъема места установки модуля детектора, угол между землей и множеством блоков 35 детектора в модуле детектора постепенно увеличивается (в этом варианте осуществления он изменяется от отрицательных углов до ноля, а затем до положительных углов) таким образом, чтобы стремиться к центру пучка источника 31 лучей. Угол между землей и множеством блоков 35 детектора в среднем модуле детектора больше, чем угол между землей и множеством блоков 35 детектора в нижнем модуле детектора. Кроме того, по мере постоянного увеличения высоты места установки модуля детектора, угол между землей и множеством блоков 35 детектора в среднем модуле детектора постепенно увеличивается таким образом, чтобы быть нацеленным на центр пучка источника 31 лучей. В конечном счете, угол между землей и множеством блоков 35 детектора в верхнем модуле детектора, который является наиболее удаленным от земли, является максимальным, и угол между землей и множеством блоков 35 детектора в верхних модулях детектора постепенно увеличивается, таким образом, чтобы быть нацеленным на центр пучка источника 31 лучей. Для гарантии того, чтобы каждый из блоков 35 детектора в каждом из модулей детектора был нацелен на центр пучка источника 31 лучей, угол между землей и каждым из блоков 35 детектора регулируется в соответствии с высотой каждого из блоков 35 детектора на кронштейне 34 детектора.

[0022] По сравнению с дуговой конфигурацией, изображенной на Фиг.2, матричная конфигурация, изображенная на Фиг.3, имеет преимущества, заключающиеся в небольших перекрестных искажениях, сильном сигнале, и может экономить пространство. По сравнению с матричной конфигурацией, изображенной на Фиг.1, дуговая конфигурация, изображенная на Фиг.3, имеет преимущества, заключающиеся в выравнивании рассредоточенных перекрестных искажений, и в малых помехах. Кроме того, рассредоточенная конфигурация согласно настоящей заявке может в наибольшей степени уменьшить толщину кронштейна 34 детектора.

[0023] Фиг.4 иллюстрирует схематическое представление блоков детектора, прикрепленных к рамке кронштейна посредством монтажных плат в рассредоточенной конфигурации согласно настоящей заявке. Как показано на Фиг.4, всего тридцать монтажных плат 43 детектора расположено на кронштейне 42 детектора. Монтажные платы могут быть пронумерованы перед установкой, например, сверху вниз, тридцать монтажных плат детектора могут быть пронумерованы как монтажная плата 1, монтажная плата 2 … монтажная плата 30. Количество монтажных плат может быть большим или меньшим. В другом варианте осуществления, монтажные платы 43 детектора также могут быть пронумерованы снизу вверх. Множество блоков детектора (например, с 16 дорожками, с 32 дорожками и с 64 дорожками и т.д.) расположены на каждой монтажной плате 43 детектора , и угол, под которым блоки детектора расположены на кронштейне 42 детектора, связан с высотой блоков детектора таким образом, чтобы гарантировать, что блоки детектора нацелены в направлении распространения пучка 41 лучей. Кроме того, монтажные платы 43 в различных положениях на кронштейне 42 детектора имеют различные формы. В варианте осуществления, изображенном на Фиг.4, используются прямоугольные монтажные платы и монтажные платы в виде параллелограмма. Как показано на Фиг.4, в положении на рамке 42 кронштейна, расположенной на той же самой горизонтальной плоскости, что и источник лучей (не показан на Фиг.4), рамка 42 кронштейна перпендикулярна пучку 41 лучей, и монтажные платы 43 в данном случае сформированы в виде прямоугольника. По мере увеличения или уменьшения высоты установки монтажных плат 43 на рамке кронштейна, угол сходимости между пучком 41 лучей и рамкой 42 кронштейна отклоняется от 90°, монтажные платы 43 формируются в виде параллелограммов, в которых разница смежных внутренних углов постепенно увеличивается, причем один из внутренних углов равен углу сходимости между пучком 41 лучей и рамкой 42 кронштейна, и постепенно уменьшается. Фиг.5 изображает обе типичные монтажные платы.

[0024] Фиг.5 иллюстрирует схематическое представление двух типичных способов установки монтажных плат согласно настоящей заявке. Вид слева на Фиг.5 является схематическим представлением способа установки прямоугольных монтажных плат, как показано на Фиг.4. Вид справа на Фиг.5 является схематическим представлением способа установки иллюстративной монтажной платы в виде параллелограмма из множества монтажных плат в виде параллелограммов, как показано на Фиг.4.

[0025] Как показано на Фиг.5, монтажная плата (включающая в себя прямоугольную монтажную плату или монтажную плату в виде параллелограмма) содержит блок 52 или 52' детектора и вывод 53 или 53'. Блок 52 или 52’ детектора прикреплен к монтажной плате 1. Кристалл и диод (не показаны на Фиг.5) блока 52 или 52’ детектора соединены друг с другом. Блок 52 или 52’ детектора подключен через вывод 53 или 53' к электронной системе (не показана на Фиг.5, например, к модулю сбора и контроля данных), включающей в себя передний вывод, кристаллодержатель, постпроцессор, запоминающее устройство, регулятор усиления и устройство связи. В частности, блок 52 или 52’ детектора может быть либо соединителем фотодетектора монокристалла, или комбинацией соединителя фотодетектора и множества меньших кристаллов. Может использоваться произвольный способ соединения кристалла и диода (например, торцевое соединение или боковое соединение).

[0026] В прямоугольных монтажных платах, как показано на представлении слева на Фиг.5, множество расположенных бок о бок блоков 52 детектора параллельны основанию прямоугольника таким образом, что блоки 52 детектора могут быть расположены, например, в таком положении на кронштейне детектора с такой же высотой, что и источник лучей, как показано на Фиг.4. В монтажных платах в виде параллелограмма, как показано на представлении справа на Фиг.5, множество расположенных бок о бок блоков 52' детектора параллельны основанию параллелограмма таким образом, что блоки 52’ детектора могут быть расположены, например, в верхней части кронштейна детектора, как показано на Фиг.4. Как было ранее описано со ссылкой на Фиг.4, форма монтажной платы 1 в виде параллелограмма, как показано на представлении справа на Фиг.5, может варьироваться в зависимости от высоты установки монтажной платы 1 на кронштейне детектора. Чем больше разница между высотой установки монтажной платы на кронштейне детектора и высотой источника лучей, тем больше разница между смежными внутренними углами монтажной платы в виде параллелограмма, и тем больше форма отклоняется от прямоугольной (например, от прямоугольной формы монтажной платы, как показано на представлении слева на Фиг.5). Чем меньше разница между высотой установки монтажной платы на кронштейне детектора и высотой источника лучей, тем меньше разница между смежными внутренними углами монтажной платы в виде параллелограмма, и тем ближе форма к прямоугольной (например, к форме прямоугольной монтажной платы, как показано на представлении слева на Фиг.5).

[0027] Раскрытое выше, является просто конкретными вариантами осуществления настоящей заявки. Однако настоящая заявка этим не ограничена. Специалисты в данной области техники могут изменять или модифицировать настоящую заявку без отступления от сущности и объема настоящей заявки. Очевидно, что эти изменения и модификации должны находиться в пределах объема охраны формулы изобретения настоящей заявки.

1. Модуль детектора, который расположен на кронштейне детектора, содержащий один или множество блоков детектора, расположенных в рассредоточенной конфигурации, причем каждый из блоков детектора в модуле детектора установлен нацеленным на центр пучка источника лучей,

причем угол, под которым установлен каждый из блоков детектора, отличается от других и связан с высотой соответствующего блока детектора на кронштейне детектора таким образом, чтобы гарантировать нацеливание каждого из блоков детектора на центр пучка.

2. Модуль детектора по п. 1, в котором источник лучей является источником рентгеновских/гамма-лучей.

3. Модуль детектора по п. 1, в котором модуль детектора является монтажной платой детектора, прикрепленной к кронштейну детектора, и форма монтажной платы детектора связана с положением монтажной платы детектора на кронштейне детектора.

4. Модуль детектора по п. 3, в котором форма монтажной платы детектора включает в себя прямоугольник или параллелограмм, в котором постепенно увеличивается разница смежных внутренних углов.

5. Модуль детектора по п. 4, в котором если форма монтажной платы детектора прямоугольник, то прямоугольная монтажная плата детектора на кронштейне детектора установлена в том же положении на горизонтальной плоскости, что и источник лучей; и если форма монтажной платы детектора параллелограмм, то монтажная плата детектора в виде параллелограмма, в которой постепенно увеличивается разница смежных внутренних углов, установлена выше или ниже того же положения в горизонтальной плоскости, что и источник лучей, причем меньший внутренний угол параллелограмма равен углу сходимости между кронштейном детектора и пучками лучей от центра пучка источника лучей.

6. Модуль детектора по любому из пп. 3-5, в котором блоки детектора прикреплены к монтажной плате детектора и подключены к модулю сбора и контроля данных через выводы, а кристаллы и диоды блоков детектора соединены друг с другом посредством торцевых поверхностей или боковых поверхностей.

7. Способ установки модулей детектора, в котором каждый из модулей детектора содержит один или множество блоков детектора, установленных в рассредоточенной конфигурации, и способ содержит этапы, на которых:

устанавливают модули детектора на кронштейне детектора; и

нацеливают каждый из блоков детектора в каждом из модулей детектора в центр пучка источника лучей,

причем угол, под которым установлен каждый из блоков детектора, отличается от других и связан с высотой соответствующего блока детектора на кронштейне детектора таким образом, чтобы гарантировать нацеливание каждого из блоков детектора на центр пучка.

8. Способ по п. 7, в котором источник лучей является источником рентгеновских/гамма-лучей.

9. Способ по п. 7, в котором угол, под которым устанавливают каждый из блоков детектора, связан с высотой соответствующего блока детектора на упомянутом кронштейне детектора.

10. Способ по п. 7, в котором модули детектора соответственно прикреплены к монтажной плате детектора на кронштейне детектора, и формы монтажных плат детектора соответственно связаны с положением монтажной платы детектора на кронштейне детектора.

11. Способ по п. 10, в котором форма монтажной платы детектора содержит прямоугольник или параллелограмм, в котором постепенно увеличивается различие смежных внутренних углов.

12. Способ по п. 11, в котором если форма монтажной платы детектора прямоугольник, то прямоугольная монтажная плата детектора на кронштейне детектора установлена в том же положении на горизонтальной плоскости, что и источник лучей; и если форма монтажной платы детектора параллелограмм, то монтажная плата детектора в виде параллелограмма, в котором постепенно увеличивается различие смежных внутренних углов, установлена выше или ниже того же положения в горизонтальной плоскости, что и источник лучей, причем меньший внутренний угол параллелограмма равен углу сходимости между кронштейном детектора и лучами луча от центра пучка источника лучей.

13. Способ по любому из пп. 10-12, дополнительно содержащий прикрепление блоков детектора к монтажным платам детектора и подключение блоков детектора к модулю сбора и контроля данных через выводы, и соединение кристаллов блоков детектора с его диодами посредством торцевых поверхностей или боковых поверхностей.

14. Лучевая система обнаружения, содержащая лучевую подсистему формирования изображений, сконфигурированную для формирования лучевых теневых изображений, в которой лучевая подсистема формирования изображений содержит:

источник лучей, сконфигурированный для генерирования лучевых импульсов, способных проникать через обнаруживаемый объект;

модули детектора, расположенные на кронштейне детектора и содержащие один или множество блоков детектора, расположенных в рассредоточенной конфигурации, причем каждый из блоков детектора в каждом модуле детектора установлен таким образом, чтобы быть нацеленным на упомянутый источник лучей, и модули детектора принимают лучевые импульсы, сгенерированные в упомянутом источнике лучей, способные проникать через упомянутый обнаруживаемый объект, и преобразовывают лучевые импульсы в выходные сигналы, причем угол, под которым установлен каждый из блоков детектора, отличается от других и связан с высотой соответствующего блока детектора на кронштейне детектора таким образом, чтобы гарантировать нацеливание каждого из блоков детектора на центр пучка; и

модуль сбора и контроля данных, сконфигурированный для генерирования сигнала цифрового изображения в режиме реального времени в соответствии с выходными сигналами.

15. Лучевая система обнаружения по п. 14, в которой источник лучей является источником рентгеновских/гамма-лучей.

16. Лучевая система обнаружения по п. 14, в которой угол, под которым установлен каждый из блоков детектора, связан с высотой соответствующего блока детектора в кронштейне детектора.

17. Лучевая система обнаружения по п. 14, в которой модули детектора являются монтажными платами детектора, прикрепленными к опорной части кронштейна детектора, и форма монтажной платы детектора связана с положением упомянутой монтажной платы детектора в опорной части кронштейна детектора.

18. Лучевая система обнаружения по п. 17, в которой формы монтажной платы детектора содержат прямоугольник или параллелограмм, в котором постепенно увеличивается разница смежных внутренних углов.

19. Лучевая система обнаружения по п. 18, в которой если форма монтажной платы детектора прямоугольник, то прямоугольная монтажная плата детектора на кронштейне детектора установлена в том же самом положении на горизонтальной плоскости, что и источник лучей; и если форма монтажной платы детектора параллелограмм, то монтажная плата детектора в виде параллелограмма, в которой постепенно увеличивается разница смежных внутренних углов, установлена выше или ниже прямоугольной монтажной платы детектора на кронштейне детектора,

причем меньший внутренний угол параллелограмма равен углу сходимости между упомянутым кронштейном детектора и пучками лучей от центра пучка источника лучей.

20. Лучевая система обнаружения по любому из пп. 17-19, в которой блоки детектора прикреплены к монтажной плате детектора и подключены к модулю сбора и контроля данных через выводы, а кристаллы и диоды блоков детектора соединены друг с другом посредством торцевых поверхностей или боковых поверхностей.