Устройства обследования, способы обследования и системы обследования

Устройства обследования, способы обследования и системы обследования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Настоящее изобретение относится к системам обследования на основе технологии когерентного рассеяния рентгеновских лучей и, в частности, к устройствам обследования, способам обследования и системам обследования для определения, включает ли в себя обследуемый объект конкретное содержимое, такое как взрывчатые вещества, опасные предметы или подобное.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Все большее внимание уделяется обнаружению взрывчатых веществ, наркотиков или подобного в объектах, таких как багаж. Некоторые меры обнаружения, например, технология обнаружения на основе компьютерной томографии (CT), может получать важную информацию, такую как пространственное распределение положений, плотность, массу, эффективный атомный номер или подобное различных материалов в багаже, с тем, чтобы распознавать категории разных материалов. Когда подозрительный материал обнаруживается системой, формируется сигнал тревоги и подозрительный материал доставляется в устройство обнаружения в следующей ступени для обнаружения или подозрительный материал обнаруживается вручную.

[0003] Однако все еще имеет место высокая частота ошибок при принятии решения в отношении того, является ли определённый материал взрывчатым веществом, посредством использования информации, такой как плотность, атомный номер или подобное. С целью снижения частоты ошибок всей системы, сокращения количества операций ручного обнаружения и повышения надежности системы система обнаружения на основе когерентного рассеяния рентгеновских лучей соединена последовательно с системой обнаружения CT, что может значительно снижать частоту ошибок системы.

[0004] Технология когерентного рассеяния рентгеновских лучей (дифракция рентгеновских лучей) используется, чтобы обнаруживать материалы (которые в основном являются кристаллическими материалами), и главным образом основывается на уравнении дифракции Брэгга следующим образом:

(1)

[0005] где n является порядком дифракционного максимума и, в общем, удовлетворяет n=1 при обнаружении взрывчатых веществ; λ является длиной волны падающего луча; d является периодом кристаллической решетки и также является постоянной кристаллической решетки; θ является углом отклонения после того, как лучи рассеиваются; h является постоянной Планка; c является скоростью света; и E является энергией падающих фотонов. Когда различные параметры удовлетворяют вышеуказанному уравнению, происходит усиление когерентности, причем соответствующее рассеяние является упругим рассеянием, и энергия рентгеновских фотонов неизменна.

[0006] В дифракционной картине на основании распределения энергии угол θ, при котором измерение осуществляется детектором, является фиксированным, то есть энергетический спектр рассеянных рентгеновских лучей измеряется при фиксированном угле рассеяния. Постоянная кристаллической решетки d и энергия E падающих фотонов, которые удовлетворяют вышеуказанному уравнению, находятся в отношении один к одному. Таким образом, идентификационные признаки кристаллических материалов, то есть постоянные кристаллических решеток d₁, d₂,…,d_n, могут определяться согласно пиковым положениям энергетических спектров E₁, E₂,…, E_n, так что могут распознаваться разные материалы. Например, обычные взрывчатые вещества главным образом включают в себя разные кристаллические материалы, и типы кристаллов распознаются согласно постоянным кристаллических решеток. Поэтому этот способ является эффективной мерой обнаружения взрывчатых веществ.

[0007] Источник рентгеновского излучения одиночной энергии также может использоваться, чтобы считывать рентгеновские фотоны при разных углах рассеяния. Информация о кристалле получается согласно отношению один к одному между θ и d. Этот способ может понижать требования для детектора, но имеет более высокие требования для монохроматичности источника света. Кроме того, он является неэффективным в изменении угла для измерения. Этот способ применяется в экспериментальном устройстве, но редко используется в конструкциях и применениях, осуществленных на практике.

[0008] Предложен способ обнаружения на основании пучка обращенной веерообразной формы. Система, использующая пучок обращенной веерообразной формы обеспечивает измерение фиксированным способом посредством использования малого количества детекторов. В структуре обращенной веерообразной формы рассеянные лучи от объектов в разных положениях в плоскости обнаружения, которые являются перпендикулярными к направлению пучка лучей, сходятся в точке на детекторах, что приводит к суперпозиции спектральных линий объектов в двух положениях. Для получения информации различных пикселей в плоскости сечения материалов множество точек источника света не может излучать в одно и то же время, а должно испускать лучи в некотором порядке. Это приводит к значительному снижению интенсивности лучей в плоскости обнаружения в любое время и относительно низкое отношение сигнала к шуму данных, измеренных системой в случае, когда материалы проходят через плоскость обнаружения при некоторой скорости.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0009] При рассмотрении одной или более проблем в предшествующем уровне техники предложены устройство обследования, способ обследования, и система обследования на основе технологии когерентного рассеяния лучей, которые имеют способность трехмерного позиционирования и высокую разрешающую способность, достигают высокое отношение сигнала к шуму и снижают стоимость системы.

[0010] Согласно одному аспекту настоящего изобретения обеспечивается устройство обследования, включающее в себя: распределенный источник излучения, содержащий множество точек источника для формирования лучей; коллиматор источника света, расположенный на выводящем пучок лучей конце распределенного источника излучения и выполненный с возможностью сведения лучей, сформированных распределенным источником излучения, вдоль веерообразных радиальных линий, чтобы формировать пучок лучей обращенной веерообразной формы; рассеивающий коллиматор, выполненный с возможностью позволять проходить только лучам, рассеянным под одним или более определенными углами рассеяния, которые формируются посредством лучей из коллиматора источника света, взаимодействующих с обследуемыми объектами; по меньшей мере один детектор, расположенный за рассеивающим коллиматором, при этом каждый детектор содержит множество блоков обнаружения, которые имеют энергетическую разрешающую способность и расположены по существу в цилиндрической поверхности, чтобы принимать рассеянные лучи, проходящие через рассеивающий коллиматор; и устройство обработки, выполненное с возможностью вычисления информации энергетического спектра рассеянных лучей от обследуемых объектов на основании сигнала, выводимого детекторами.

[0011] Предпочтительно устройство обработки дополнительно выполнено с возможностью вычисления постоянной кристаллической решетки на основании информации пикового положения, включенной в информацию энергетического спектра рассеянных лучей, и принимать решение в отношении того, включают ли в себя обследуемые объекты взрывчатые вещества или опасные объекты, посредством сравнения вычисленной постоянной кристаллической решетки с заданным значением.

[0012] Предпочтительно устройство обследования дополнительно содержит устройство управления, выполненное с возможностью управления определенной точкой источника в распределенном источнике излучения для формирования луча согласно входной информации положения интересующей области в обследуемых объектах, чтобы обследовать интересующую область.

[0013] Предпочтительно множество точек источника распределенного источника света распределены в форме дуги, форме прямой линии, U-образной форме, обращенной U-образной форме, L-образной форме или обращенной L-образной форме.

[0014] Предпочтительно рассеивающий коллиматор содержит нижнюю поверхность и множество вложенных цилиндрических поверхностей на нижней поверхности, круговые пазы расположены с заданными дистанционными интервалами во множестве вложенных цилиндрических поверхностей, и паз расположен на нижней поверхности вдоль осевого направления цилиндрических поверхностей.

[0015] Предпочтительно рассеивающий коллиматор содержит нижнюю поверхность и множество вложенных сферических поверхностей на нижней поверхности, круговые пазы расположены с заданными дистанционными интервалами во множестве вложенных сферических поверхностей, и паз расположен на нижней поверхности вдоль радиального направления нижней поверхности.

[0016] Предпочтительно рассеивающий коллиматор выполнен из поглощающего лучи материала.

[0017] Предпочтительно рассеивающий коллиматор содержит множество столбцов параллельных коаксиальных конических поверхностей, выполненных из поглощающего лучи материала.

[0018] Предпочтительно рассеивающий коллиматор содержит множество параллельных слоев.

[0019] Предпочтительно детектор является детектором CdZnTe (CZT) или детектором высокой чистоты Ge (HPGe).

[0020] Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечивается система обследования, содержащая: несущий элемент, выполненный с возможностью поддержки обследуемых объектов для их линейного перемещения; первую ступень сканирования, содержащую устройство трансмиссионного формирования изображений или устройство формирования изображений компьютерной томографии (CT), чтобы осуществлять трансмиссионное обследование или обследование CT над обследуемыми объектами; устройство обработки, выполненное с возможностью приема сигнала, сформированного первой ступенью сканирования, и определения по меньшей мере одной интересующей области в обследуемых объектах на основании сигнала; вторую ступень сканирования, расположенную на заданном расстоянии от первой ступени сканирования вдоль направления перемещения объектов, при этом вторая ступень сканирования содержит: распределенный источник излучения, содержащий множество точек источника, чтобы формировать лучи; коллиматор источника света, расположенный на выводящем пучок лучей конце распределенного источника излучения, и выполненный с возможностью сведения лучей, сформированных распределенным источником излучения, вдоль веерообразных радиальных линий, чтобы формировать пучок лучей обращенной веерообразной формы; рассеивающий коллиматор, выполненный с возможностью позволять проходить только лучам, рассеянным под одним или более определенными углами рассеяния, которые формируются посредством лучей из коллиматора источника света, взаимодействующих с обследуемыми объектами; и детекторы, расположенные за рассеивающим коллиматором, при этом каждый детектор содержит множество блоков обнаружения, которые имеют энергетическую разрешающую способность и, по существу, расположены в цилиндрической поверхности, чтобы принимать рассеянные лучи, проходящие через рассеивающий коллиматор; при этом устройство обработки выполнено с возможностью инструктирования второй ступени сканирования обследовать по меньшей мере одну интересующую область и вычислять информацию энергетического спектра рассеянных лучей от обследуемых объектов на основании сигнала, выводимого детекторами.

[0021] Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения обеспечивается способ обследования, содержащий этапы, на которых: формируют лучи посредством распределенного источника излучения, содержащего множество точек источника; сводят лучи, сформированные распределенным источником излучения, вдоль веерообразных радиальных линий, чтобы формировать пучок лучей обращенной веерообразной формы; выполняют коллимирование лучей посредством рассеивающего коллиматора, расположенного на передней части детекторов, чтобы позволять проходить только лучам, рассеянным под одним или более определенными углами рассеяния, которые формируются посредством лучей, взаимодействующих с обследуемыми объектами; принимают, посредством детекторов, рассеянные лучи, проходящие через рассеивающий коллиматор, при этом каждый детектор имеет энергетическую разрешающую способность и имеет форму цилиндрической поверхности; и вычисляют информацию энергетического спектра рассеянных лучей от обследуемых объектов на основании сигнала, выводимого детекторами.

[0022] Предпочтительно способ дополнительно содержит этапы, на которых: вычисляют постоянную кристаллической решетки на основании информации пикового положения, включенной в информацию энергетического спектра рассеянных лучей, и принимают решения в отношении того, включают ли в себя обследуемые объекты взрывчатые вещества или опасные объекты, посредством сравнения вычисленной постоянной кристаллической решетки с заданным значением.

[0023] Предпочтительно способ дополнительно содержит этапы, на которых: управляют определенной точкой источника в распределенном источнике излучения, чтобы формировать луч согласно входной информации положения интересующей области в обследуемых объектах, чтобы обследовать интересующую область.

[0024] С учетом вышеописанных технических решений соответствующие части объектов облучаются посредством управления несколькими определенными точками источника света в распределенном источнике света для испускания лучей, с тем, чтобы осуществлять целевое обнаружение. Кроме того, вследствие использования цилиндрического детектора могут быть получены сигналы блоков обнаружения в некоторых положениях, и поэтому оптимизируется способность трехмерного позиционирования, и интенсивность сигналов значительно увеличивается.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0025] Следующие сопровождающие чертежи способствуют более глубокому пониманию описания различных вариантов осуществления настоящего изобретения, приведённых ниже. Эти сопровождающие чертежи не обязательно выполнены в масштабе, и они схематически иллюстрируют основные признаки некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения. Эти сопровождающие чертежи и варианты осуществления обеспечивают некоторые варианты осуществления настоящего изобретения неограничивающим и неисчерпывающим способом. Для краткости, одинаковые ссылочные позиции используются для одинаковых или аналогичных компонентов или структур, имеющих одни и те же функции на разных сопровождающих чертежах.

[0026] Фиг. 1 является структурной схемой устройства обследования согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0027] Фиг. 2 является схемой распределения источника света и области обнаружения в устройстве обследования согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;

[0028] Фиг. 3 является структурной схемой, иллюстрирующей устройство обследования, обнаруживающее лучи, рассеянные под фиксированным углом, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0029] Фиг. 4 иллюстрирует структурную схему рассеивающего коллиматора согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0030] Фиг. 5 иллюстрирует структурную схему рассеивающего коллиматора согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;

[0031] Фиг. 6 иллюстрирует вид сбоку устройства обследования согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0032] Фиг. 7 иллюстрирует вид сбоку устройства обследования согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;

[0033] Фиг. 8 иллюстрирует вид сбоку устройства обследования согласно одному дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0034] Фиг. 9 иллюстрирует структурную схему источника света в устройстве обследования согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0035] Фиг. 10 иллюстрирует структурную схему источника света в устройстве обследования согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения; и

[0036] Фиг. 11 иллюстрирует область распределения информации рассеяния прямоугольного сечения (фактическую область обнаружения) объектов на цилиндрическом детекторе.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0037] Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения будут подробно описаны ниже. В приведенном ниже описании некоторые конкретные подробности, например, конкретные структуры и конкретные параметры компонентов в вариантах осуществления используются, чтобы обеспечивать лучшее понимание вариантов осуществления настоящего изобретения. Специалисты в данной области техники могут понимать, что варианты осуществления настоящего изобретения могут быть также осуществлены, даже если некоторые подробности пропущены или включены другие способы, элементы, материалы или тому подобное.

[0038] Фиг. 1 иллюстрирует структурную схему устройства обследования согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1, проиллюстрированное устройство обследования обследует обследуемые объекты 130 и включает в себя распределенный источник 110 света, коллиматор 120 источника света впереди распределенного источника 110 света, рассеивающий коллиматор 140 и детектор 150. Как показано, коллиматор 120 источника света сводит рентгеновские лучи в начало системы координат вдоль радиального направления пучка веерообразной формы. Рассеивающий коллиматор 140 расположен над плоскостью XOY. Детектор является цилиндрическим детектором с осью, совпадающей с осью Y, и включает в себя множество блоков обнаружения, расположенных в цилиндрической поверхности.

[0039] Согласно некоторым вариантам осуществления лучи, проходящие через коллиматор 120 источника света, находятся в веерообразной форме (с полевым углом от направления, перпендикулярного к плоскости облучения), и плоскость включает в себя прямоугольное сечение обследуемых объектов 130 в плоскости XOZ. Когда обследуемые объекты 130 перемещаются на транспортировочной ленте (например, вдоль оси Y), обследуемые объекты 130 сканируются. Когда лучи встречают обследуемые объекты 130, лучи рассеиваются. Рассеивающий коллиматор 140 в плоскости XOY работает, чтобы позволять только лучам, рассеянным под заданным углом, попадать на детектор 150. Информация энергетического спектра рассеянных лучей от обследуемых объектов вычисляется устройством 160 управления и обработки, таким как компьютер или подобное, соединенным с распределенным источником 110 света и детектором 150, на основании сигнала, выводимого детектором 150.

[0040] Согласно некоторым вариантам осуществления рассеивающий коллиматор 140 состоит из двух частей. Первая часть включает в себя множество (две или три) коаксиальных цилиндрических поверхностей, выполненных из поглощающего рентгеновские лучи материала. В цилиндрических поверхностях круговые пазы расположены с заданными дистанционными интервалами, чтобы допускать, чтобы через них проходили лучи в конической поверхности при некотором угле. Вторая часть включает в себя слой, выполненный из поглощающего рентгеновские лучи материала, в плоскости XOY, который имеет линейный паз, расположенный на некотором отрезке оси Y. Комбинация этих двух частей определяет угол, под которым лучи падают на детектор, и ширина пазов и дистанционный интервал между пазами выбираются согласно требованиям для углового разрешения и пространственного разрешения системы.

[0041] Фиг. 2 является схемой распределения источника света и области обнаружения в устройстве обследования согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство обследования согласно настоящему варианту осуществления использует распределенный источник 210 света, чтобы получать пучок обращенной веерообразной формы, который сводится в начало системы координат под управлением коллиматора 220 источника света. В некоторых вариантах осуществления имеется множество распределений источника света. В первом распределении источника света точки источника света распределены по дуге 205 с радиусом R и с началом системы координат в центре, и коллиматор источника света распределен в радиальном направлении перед точками источника света. Во втором распределении источника света источники света распределены по линейному отрезку, показанному как полужирная черная линия, проиллюстрированная на фиг. 2. Точки 210 источника света распределены по линейному отрезку, и коллиматор 220 источника света расположен на пути вывода пучка точек источника. Коллимированный пучок лучей сходится вдоль радиального направления веера, передается через обследуемые объекты 230 между внешней окружностью 260 области обследования и внутренней окружностью 270 области обследования и рассеивается (дифрагирует). Устройство 160 управления и обработки управляет определенными точками источника в распределенном источнике 210 излучения для формирования лучей согласно входной информации положения интересующей области в обследуемых объектах, с тем, чтобы обследовать интересующую область. Например, как показано на фиг. 2, определенные точки источника в распределенном источнике 210 света управляются для испускания пучка, так что могут обследоваться определенные участки (интересующая область (ROI)) обследуемых объектов 130. Область обнаружения является частью кольцевой области, окруженной дугой внешней окружности 260 области обнаружения, дугой внутренней окружности 270 области обнаружения и лучами, испускаемыми из двух концов источника света в начало системы координат, как показано на фиг. 2. Обследуемые объекты 280 могут быть вписаны в кольцевую область и перемещаются вдоль транспортировочной ленты 290 в направлении, перпендикулярном к плоскости бумаги. Предполагается, что обследуемые объекты имеют кубическую форму и имеют ширину l и высоту h на фиг. 2. В этом случае полевой угол источника света по отношению к началу системы координат:

.

[0042] Длина распределения источника света в форме дуги:

.

[0043] Длина распределения источника света в форме прямой линии:

_,

[0044] где R является радиусом источника света в форме дуги и R₁ является расстоянием между нижней поверхностью объектов и началом системы координат.

[0045] В общем множество точек источника света могут быть распределены внутри этой длины отрезка (с некоторыми угловыми интервалами) и индивидуально испускать пучок под управлением системы управления. В альтернативном варианте несколько соседних точек источника света формируют группу, чтобы индивидуально испускать пучок как группа. Область 280 на фиг. 2 является ROI и может быть областью подозрительного материала, которая помечена системой CT или системой трансмиссионного обследования в предшествующей ступени.

[0046] Фиг. 3 является структурной схемой, иллюстрирующей устройство обследования, обнаруживающее лучи, рассеянные при фиксированном угле, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 3, в плоскости облучения пучка обращенной веерообразной формы, сформированного распределенным источником 210 света, через коллиматор 220 источника света, на дугах с точкой сходимости (началом системы координат) в качестве центра и с разными радиусами, лучи, которые рассеиваются под некоторым углом по отношению к падающему лучу (радиусу), могут сходиться в точке на оси Y. Эти лучи распределены в конической поверхности с вершиной на оси Y и половинным углом раствора конуса, равным , где θ является углом рассеяния. После того как рассеянные лучи в конических поверхностях сходятся в разных точках на оси Y, рассеянные лучи продолжают расходиться. В этом случае рассеянные лучи все еще распределены в конической поверхности с одной и той же вершиной, одним и тем же коническим углом и противоположным направлением открытия, как показано на фиг. 3, чтобы формировать геометрию воронкообразной формы. Отдельный рассеивающий коллиматор расположен в плоскости XOY для воздействия на рассеянные лучи, так что только рассеянные лучи, которые удовлетворяют вышеописанному условию, могут передаваться в детектор вдоль конической поверхности воронкообразной формы.

[0047] Как показано на фиг. 3, в плоскости облучения (плоскости XOZ) дуга 260 с началом системы координат в центре и с большим радиусом соответствует конусу с вершиной, имеющей большую координату Y, и рассеянные лучи расходятся через вершину сходимости и проецируются на дугу на нижней части детектора 250. В плоскости облучения дуга 270 с началом системы координат в центре и с малым радиусом соответствует конусу с вершиной, более близкой к началу системы координат, и рассеянные лучи расходятся через точку сходимости и проецируются на дугу на верхней части детектора 250. Таким образом, рассеянные лучи из разных положений в плоскости облучения проецируются в разные блоки обнаружения цилиндрического детектора 250. Во взаимодействии с равномерным движением объектов вдоль оси Y устройство обследования имеет способность трехмерного позиционирования для обследуемых объектов и может измерять множество областей ROI в области обнаружения в одно и то же время.

[0048] Область детектора согласно вариантам осуществления настоящего изобретения является гораздо меньшей, чем область в случае параллельных пучков в уровне техники, что уменьшает требуемое количество детекторов. Это вызвано тем, что лучи имеют некоторую характеристику сходимости, и поэтому размер детектора может регулироваться согласно требованиям для пространственного разрешения системы.

[0049] Преимущество устройства обследования согласно вариантам осуществления настоящего изобретения состоит в том, что используется свойство сходимости света обращенной веерообразной формы и квалифицированно применяется структура обнаружения воронкообразной формы. Эта структура может управлять требуемым размером детектора согласно требованиям для пространственного разрешения системы. В варианте осуществления системы, имеющей способность трехмерного позиционирования, устройство согласно настоящему варианту осуществления может обеспечивать высокоэффективное и высоко нечувствительное средство сбора данных при уменьшении требуемой площади детектора.

[0050] В некоторых вариантах осуществления рассеянные лучи распределяются в последовательности коаксиальных конических поверхностей. В некоторых вариантах осуществления рассеивающий коллиматор может быть выполнен в виде последовательности параллельных коаксиальных конических поверхностей, выполненных из поглощающего рентгеновские лучи материала. Таким образом, угол рассеянного света может быть четко определен, так что рассеянный свет при требуемом определенном угле может быть принят с большей точностью. Однако имеются более высокие требования на коллиматор.

[0051] В других вариантах осуществления некоторые параллельные слои могут использоваться, чтобы работать на рассеянном свете. Однако, так как рассеянный свет фактически распределяется в конических поверхностях с некоторым радианом, параллельно пластинчатые коллиматоры с пазами могут привносить некоторое смещение по углу.

[0052] В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 4, проиллюстрирована другая конструкция рассеивающего коллиматора. Как показано на фиг. 4, рассеивающий коллиматор состоит из двух частей. Первая часть является двумя коаксиальными вложенными полуцилиндрическими поверхностями 420 и 430 с осью, совпадающей с осью Y (например, полуцилиндрические поверхности находятся только над плоскостью XOY), и вторая часть является пластиной, расположенной в плоскости XOY, которая связана с геометрической моделью воронкообразной формы, используемой в варианте осуществления. По мере того как рентгеновские лучи передаются через объекты, некоторые лучи, рассеянные под углом θ, сходятся на оси Y вдоль разных конических поверхностей и пересекаются с цилиндрическим коллиматором, для формирования множества дуг, распределенных на цилиндрических поверхностях. Согласно геометрии и требованиям для углового разрешения системы последовательность пазов располагаются в соответствующих положениях двух цилиндрических поверхностей, таким образом, что рассеянные лучи, которые падают на конические поверхности под некоторым углом, могут передаваться через пазы. Пластинчатый коллиматор 410, расположенный в плоскости XOY ниже цилиндрического коллиматора, имеет линейный паз 405, расположенный на оси Y, который позволяет рассеянным лучам, которые сходятся на оси Y, передаваться на соответствующие части детектора и облучать их. В варианте осуществления рассеивающего коллиматора, проиллюстрированном на фиг. 4, может быть обеспечено, что лучи, рассеянные под фиксированным углом, могут обнаруживаться детектором в соответствии с геометрией воронкообразной формы, проиллюстрированной на фиг. 3. В некоторых вариантах осуществления детектор (такой как детектор CdZnTe (CZT) или детектор высокой чистоты Ge (HPGe)), имеющий энергетическую разрешающую способность, измеряет рентгеновские лучи, рассеянные под фиксированным углом от разных областей ROI, и может получать изображение когерентного рассеяния (или дифракционную картину) соответствующих материалов в терминах распределения энергии. Информация постоянной кристаллической решетки материалов может быть получена посредством анализа пиковых положений спектра. В устройстве обработки категории материалов могут распознаваться посредством сравнения информации постоянной кристаллической решетки с опорными спектральными линиями различных материалов (таких как взрывчатые вещества) в базе данных.

[0053] Фиг. 5 является структурной схемой рассеивающего коллиматора согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 5, рассеивающий коллиматор состоит из двух частей. Структура над плоскостью XOY содержит вложенные сферические поверхности (с центром на оси Y, которая является перпендикулярной к плоскости бумаги). Вершины конических поверхностей, на которых распределяются лучи, рассеянные под фиксированным углом, располагаются на одном и том же диаметре (оси Y) виртуальной сферы. Таким образом, линии пересечения между коническими поверхностями и сферами являются дугами на сферах. С вложенной структурой множество пазов 525 определяют точное направление падения рассеянных лучей. Пластинчатый коллиматор, расположенный в плоскости XOY ниже сферического коллиматора 520, имеет линейный паз на оси Y. Это дополнительно работает, чтобы обеспечивать возможность передачи только рассеянных лучей, которые сходятся на оси Y, на соответствующие части детектора и их облучения.

[0054] Рассеивающий коллиматор согласно вариантам осуществления настоящего изобретения состоит из двух частей, которые обычно работают, чтобы обеспечивать возможность попадания на детектор только рассеянных лучей, которые распределяются в конических поверхностях с определенными вершинами. При геометрии воронкообразной формы детектор расположен в положении ниже точки сходимости света, то есть нижней части воронки (как показано на фиг. 3). В теории более точный вариант осуществления рассеивающего коллиматора может использоваться для снижения угловой ошибки системы. Если рассеивающий коллиматор расположен перед точкой сходимости света, коллиматор с пазами не может использоваться, для работы на рассеянном свете, и когда используется двумерный детектор, может происходить «взаимное влияние» в направлении оси X, что вызывает большую ошибку.

[0055] Фиг. 6 иллюстрирует вид сбоку устройства обследования согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство согласно вариантам осуществления настоящего изобретения основывается на технологии когерентного рассеяния рентгеновских лучей и используется в качестве устройства обнаружения для обнаружения взрывчатых веществ в следующей ступени и может соединяться последовательно с системой обнаружения CT в предшествующей ступени. Устройство обнаружения в последней ступени получает информацию положения подозрительных материалов в обследуемых объектах 630 от устройства обнаружения CT. Фиг. 6 иллюстрирует относительные положения различных частей всей системы. Излучающее устройство 610 расположено в верхней части системы в направлении, перпендикулярном к плоскости бумаги, и обследуемые объекты 630 перемещаются с постоянной скоростью по горизонтали вправо, когда обследуемые объекты 630 приводятся в движение транспортировочной лентой 660. Рассеянные лучи проецируются на детектор 650 через рассеивающий коллиматор 640 ниже транспортировочной ленты. Во всем процессе испускание пучка распределенного излучающего устройства и запись информации и обработка детектора для соответствующих частей управляются персональным компьютером (PC) или другой системой обработки. Детекторы 650 и излучающее устройство 610 не нуждаются в механическом перемещении, и транспортировочной ленте 660 не нужно останавливаться, что улучшает эффективность обнаружения всей системы.

[0056] Фиг. 7 иллюстрирует вид сбоку устройства обследования согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. Структура на фиг. 7 отличается от структуры на фиг. 6 в том, что система имеет рассеивающий коллиматор 740 и имеет детектор 751 и детектор 752 соответственно для разных углов рассеяния на двух сторонах плоскости облучения. Излучающее устройство 710 расположено в верхней части системы в направлении, перпендикулярном к плоскости бумаги, и обследуемые объекты 730 перемещаются с постоянной скоростью по горизонтали вправо, когда обследуемые объекты 730 приводятся в движение транспортировочной лентой 760. Рассеянные лучи проецируются на детекторы 751 и 752 через рассеивающий коллиматор 740 ниже транспортировочной ленты. Таким образом, информация лучей, рассеянных под двумя фиксированными углами, может измеряться в одно и то же время. Рассмотрение этого варианта осуществления состоит в том, что согласно уравнению (1) энергия E рентгеновских лучей, в общем, распределена в диапазоне 20~100 кэВ, и постоянная кристаллической решетки имеет порядок 10^-10 м, и, таким образом, обычный угол рассеяния является малым, и вышеуказанное уравнение может быть аппроксимировано как:

(2)

[0057] где n равняется 1. Согласно уравнению (2) можно видеть, что, когда измерение когерентного рассеяния осуществляется на определенных объектах, если угол θ возрастает, соответствующее пиковое положение полученного энергетического спектра сдвигается влево (то есть снижается), то есть энергия рентгеновского луча, соответствующая характеристическому пику, уменьшается; и когда θ уменьшается, пик спектра сдвигается вправо. Для детектора энергетическая разрешающая способность является высокой для части высокой энергии, но при этом малый угол θ соответствует части высокой энергии, и поэтому соответствующее угловое разрешение системы ухудшается. Согласно вариантам осуществления и экспериментам с системами система когерентного рассеяния рентгеновских лучей является более чувствительной к угловому разрешению. Поэтому, когда измерение осуществляется при малом угле, полное разрешение будет ухудшаться и качество полученных спектральных линий также будет снижаться. Однако имеется случай, который необходимо рассмотреть, то есть в багаже, когда имеется сильный поглощающий рентгеновские лучи материал на пути рассеянного света, или объекты являются толстыми, часть низкой энергии полихроматического рентгеновского луча будет сильно поглощаться, и увеличение жесткости лучей может влиять на спектральные линии. В этом случае, когда измерение осуществляется при большом угле θ, увеличение жесткости может приводить к серьезному