固定式ct裝置的製作方法

2023-11-04 12:06:42 1

專利名稱：固定式ct裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種無機架的CT裝置和控制實現方法，利用碳納米射線源與探測器裝置的設計，完成無旋轉機架的CT重建，實現對被檢物中的特異物質識別，特別適用於安檢的CT裝置。
背景技術：
現有的無機架CT裝置中，具有多個射線發射點的X射線源通常採用圓環型結構或面陣式探測器器，體積大、重量大，價格高。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種CT裝置，採用基於碳納米的X射線源和線性探測器結構，由此減小CT裝置的尺寸和成本。根據本實用新型的一方面，本實用新型提供了一種CT裝置，該CT裝置包括:掃描通道；圍繞掃描通道布置的固定式X射線源，該X射線源包括多個射線發射點；以及圍繞掃描通道布置的固定式的多個探測器模塊，所述多個探測器模塊與X射線源相對設置。根據本實用新型的一方面，在與掃描通道相交的平面中觀看時所述多個探測器模塊中的至少一些探測器模塊布置成大致L形或Π形。根據本實用新型的一方面，所述X射線源的多個射線發射點中的至少一些在與掃描通道相交的平面中觀看時布置成大致L形、Π形或直線形。根據本實用新型的一方面，所述平面與掃描通道大致垂直。根據本實用新型的一方面，每個探測器模塊具有射線接收面，多個探測器模塊的射線接收面首尾相鄰，使從多個射線發射點發射的射線不能從射線接收面之間通過。根據本實用新型的一方面，在與掃描通道相交的平面中觀看時布置在一個末端的射線發射點與布置在另一個末端的射線發射點的扇形射線束的外側邊的延長線的交點與探測器模塊的射線接收面的中點的連線垂直於探測器模塊的射線接收面。根據本實用新型的一方面，X射線源的多個射線發射點布置成直線形或布置成一排。根據本實用新型的一方面，所述多個探測器模塊布置成大致空間螺旋狀。根據本實用新型的一方面，所述X射線源的多個射線發射點布置成大致空間螺旋狀。[0013]根據本實用新型的一方面，所述X射線源的多個射線發射點和所述多個探測器模塊中的對應的射線發射點和探測器模塊在同一平面中布置，所述平面與掃描通道大致垂直或所述平面相對於掃描通道傾斜。根據本實用新型的一方面，每個探測器模塊能夠接收來自X射線源的多個射線發射點中的至少一個的射線束。根據本實用新型的一方面，在進出掃描通道的方向上所述多個射線發射點布置成至少一排。根據本實用新型的一方面，在進出掃描通道的方向上所述多個探測器模塊布置成至少一排。根據本實用新型的一方面，所述CT裝置還包括:對射線束的劑量進行控制的校正裝置，該校正裝置設置在所述多個射線發射點與所述多個探測器模塊之間。根據本實用新型的一方面，所述校正裝置是鎢鎳鐵合金加工的柵格裝置。根據本實用新型的一方面，所述校正裝置距離探測器接收面的距離是校正裝置距離射線發射點的距離的至少5倍。根據本實用新型的一方面，所述X射線源是碳納米管X射線源。根據本實用新型的一方面，所述CT裝置是無機架CT裝置。根據本實用新型的一方面，對X射線源多個發射點的控制由Can總線實現。在一定長度範圍內，發射點之間的間距可以相同，發射點發射射線的順序可以沿直線序列運動，也可以是沿某種曲線運動。本實用新型可以採用碳納米X射線源，通過對X射線源和探測器的合理布局，克服了傳統無機架CT裝置結構複雜，體積龐大的缺點，實現了小型化CT裝置，減少了佔地面積，提高了 CT裝置的可用性。

圖1是根據本實用新型的實施例的CT裝置的示意圖；圖2是根據本實用新型的實施例的射線源、探測器以及校正裝置的布置示意圖；圖3是根據本實用新型的實施例的射線源和探測器的布置示意圖；圖4是根據本實用新型的實施例的射線源和探測器的布置示意圖；圖5是根據本實用新型的實施例的射線源和探測器的布置示意圖；圖6是根據本實用新型的實施例的射線源和探測器的布置示意具體實施方式
以下結合附圖及具體實施方式
對本實用新型做進一步說明。如圖1至6所示，根據本實用新型實施例的無機架CT裝置10包括掃描通道4 ;固定式X射線源7，該X射線源包括多個射線發射點71 ；以及固定式的多個探測器模塊12，所述多個探測器模塊12與X射線源7相對布置，並且在與掃描通道4相交的平面中觀看時所述探測器模塊12中的至少一些探測器模塊12布置成大致L形(圖2、3、4、6)或Π形(圖5)。該平面可以與掃描通道4或輸送裝置I的輸送方向大致垂直或成一定角度。所述多個射線發射點71和所述多個探測器模塊12圍繞掃描通道4布置。CT裝置10還可以包括用於固定探測器模塊12的探測器臂架5、採集控制單元6、計算機重建單元8、用於輸送被檢查物體2的輸送裝置I。其中，探測器臂架5可以具有大致L形(圖2、3、4、6)或Π形(圖5)的形狀。多個射線發射點71可以由一列發射點陣或多列發射點形成陣列。作為選擇，探測器模塊12也可以布置成其它的形狀，例如半圓形，U形，圓弧形、拋物線形等等。X射線 源7可以是碳納米管X射線源。X射線源7的多個射線發射點71中的至少一些在與掃描通道相交的平面中觀看時布置成大致L形(圖3)或Π形、或直線形(圖2、4、5、6)。該平面可以與掃描通道4或輸送裝置I的輸送方向大致垂直或成一定角度，並且可以與上述平面是同一平面或不同平面。如圖2所示，所述X射線源7的不同射線發射點71所發射的所有扇形X射線束的覆蓋範圍滿足掃描通道4中的有效掃描區域13都能夠被X射線束所覆蓋。X射線源的每個發射點的X射線出束受採集控制單元6控制，發射點71的發射時間和強度可調。此外，X射線源7也可以是其它合適的X射線源，只要具備多個可控制的射線發射點即可。如圖2至5所示，每個探測器模塊12具有射線接收面121，多個探測器模塊12的射線接收面121首尾相鄰，使從多個射線發射點71發射的射線不能從射線接收面121之間通過。探測器模塊12在探測器臂架5上首尾相鄰，探測器接收面在射線束方向上無中斷或重疊。多個探測器模塊12可以構成面陣列或線陣列。如圖2所示，在與掃描通道4相交的平面中觀看時射線發射點71排列成一排(可以是曲線排，L形排)或成一直線，布置在一個末端的射線發射點9與布置在另一個末端的射線發射點14的扇形射線束的外側邊91，141的延長線的交點15與探測器模塊12的射線接收面121的中點的連線垂直於探測器模塊12的射線接收面121。該平面可以與掃描通道4或輸送裝置I的輸送方向大致垂直或成一定角度。多個探測器模塊12可以布置成大致空間螺旋狀，X射線源的多個射線發射點也可以布置成大致空間螺旋狀。X射線源的多個射線發射點71和多個探測器模塊12中的對應的射線發射點和探測器模塊可以在同一平面中布置。該平面可以與掃描通道4或輸送裝置I的輸送方向大致垂直或成一定角度。每個探測器模塊12能夠接收來自X射線源7的多個射線發射點71中的至少一個的射線。如圖2-6所示，在與掃描通道4相交的平面中觀看時射線發射點71和探測器模塊12布置成一平面,該平面可以與輸送裝置I的輸送方向大致垂直或成一定角度。在輸送裝置的輸送方向上，所述多個射線發射點71排列成至少一排，多個探測器模塊12布置成至少一排。如圖6所示，所述多個射線發射點71可以排列成兩排或更多排，多個探測器模塊12可以布置成兩排或更多排。如圖2所示，根據本實用新型的所述CT裝置還包括:對射線束的劑量進行控制的校正裝置11，該校正裝置11設置在所述多個射線發射點71與所述多個探測器模塊12之間。所述校正裝置11可以是校正柵格。所述校正柵格距離探測器12的接收面121的距離是校正柵格距離射線發射點71的距離的至少5倍。如圖3所示，對探測器臂架5為L形結構，或探測器模塊12排列成L形的固定機架CT裝置中，X射線源7的射線發射點71也可以是L形布置。在一定時間段內，到達探測臂架5上的探測器12的接收面121上的X射線能量，可來自於X射線源7的單一發射點71，也可來自於X射線源7的幾個發射點71的射線組合。X射線源7不同發射點71發射的X射線強度可程序控制。X射線源7的發射點數量與掃描通道4內的有效掃描區域13大小相關。所有發射點71所發射的X射線束應該覆蓋所述的掃描通道4內的有效掃描區域。X射線源7每個發射點71發射射線的方式與固定機架CT裝置的採集控制方式相關，每個發射點71是否觸發受CT裝置的採集控制單元6控制。在採集控制單元6的指示下，X射線源7的發射點71可順序發射X射線，發射點71發射間隔、頻率受採集控制單元6的命令支配。X射線源7的發射點71也可間隔發射,也可受程序控制發射。探測器臂架5或測器模塊12和X射線發射源7的發射點71所在的平面可垂直於掃描通道，探測器臂架5或測器模塊12和X射線發射源7的發射點71也可以布置成空間曲線形式，如空間螺旋線的形式，且探測器模塊12和X射線源7圍繞掃描通道4的有效掃描區域13布置。探測器臂架5裝有多個探測器模塊12，探測器模塊12可圍繞掃描通道4形成一個弧形的區域，每個探測器臂架5可以安裝一排或多排探測器模塊12，探測器臂架5上探測器模塊12的排數與CT裝置10的掃描速度相關，較低速度(一般輸送裝置I的移動速度小於
0.25m/s)時，探測器模塊12的排數可以為3排以下，高速時(一般輸送裝置I的移動速度大於0.3m/s)，探測器模塊12的排數可以在5排以上或者採用面陣式探測器模塊。探測器臂架5裝有探測器模塊12以及支撐固定探測器模塊12，探測器臂架5面對X射線源7的位置安裝有由輕型材料構成的密封件，阻擋掃描通道4內的灰塵及雜物進入探測器臂架5。固定式探測器臂架5上可安裝有線性探測器模塊12或面陣式探測器模塊12'，探測器模塊的數量和分布方式與X射線源7的長度以及多個射線發射點71分布方位相關，探測器模塊與X射線源7可保證掃描通道4內的有效掃描區域13均被X射線束所覆蓋。在具有多個射線發射點71的X射線源7的固定機架CT裝置10中，採集控制單元6通過Can總線進行控制，包括對X射線源7的控制、對探測器模塊12的控制以及對計算機重建系統的控制。採集控制單元6提供通訊協議、控制冗餘以及緊急狀態控制的支持。探測器模塊12內的控制單元通過解析採集控制單元6的命令，發布開始採集命令以及對採集數據進行傳輸和糾錯，探測器模塊採集後的數據傳輸到計算機重建單元8中。計算機重建單元8是實現無機架CT裝置的數據的解析、重構以及特徵識別的關鍵器件，當採集到的數據被傳輸到計算機重建單元8中時，計算機重建單元8首先根據數據包的格式對數據進行分類，確定數據的來源，建立基於掃描區域內被掃描行李的特徵矩陣，然後求解特徵矩陣中對應的特徵值，通過與資料庫中特異物質的特徵值進行比對，得出該物質是否為所要特別關注的物質，進而提供是否進行報警的提示。掃描通道4的作用是提供被掃描行李2輸送行進的通道和無關X射線的屏蔽牆。防輻射的材料為重金屬，如鉛、鋼材或其他。檢查過程中，被檢查行李2以一定的速度由輸送裝置I的傳送帶運入掃描通道4內，當被檢查行李2觸發光電傳感器3時，X射線源7進入出束準備狀態，當行李2進入掃描有效區域13內時，採集控制單元6操控X射線源7的發射點71發射電子束，發射點71連續或間隔產生X射線，同時，採集控制單元6發布開始採集的命令，探測器模塊12的對應位置開始採集數據，同時記錄所採集數據的時間點和探測器模塊12的位置點，採集到的數據通過專用線纜傳輸到計算機重建單元8中，由計算機重建單元8通過對比在同一時刻內的控制發射點指令信息和採集到的數據信息，對X射線的能量值進行校正，然後對相應位置處的數據進行重建，建立基於被掃描行李2的物質特性的矩陣，通過計算機重建單元8的逆向求解，得出對應位置處被掃描行李2的物質的一種或多種物質特性，建立起一個斷層位置內的物質特性數據。隨著行李2以一定的速度移動，計算機重建單元8會逐層得到整個行李的物質特性數據，通過專用的識別算法對斷層數據特性進行集中分析和判定，對比現有資料庫中的物質特性表，得出被掃描行李2中是否包含用戶所關心的特異物質的結論，由計算機重建單元8的顯示器81進行顯示。在本實用新型中，利用X射線源7的發射點71的位置的變換，通過變換發射點和掃描採集區域，得到不同時刻內的X射線束19和20並採集數據，進而可以有效利用傳統的計算機斷層掃描技術(即CT技術)，在不旋轉物體或者不旋轉探測器臂架5與X射線源7的情況下，實現對被掃描行李的斷層掃描。在計算機重建的過程中，計算機對斷層數據重建的精度與對被掃描行李觀察的角度相關。本實用新型可以採用基於碳納米材料的X射線源，在一定長度範圍內，發射點之間的間距可以相同，可通過採集控制單元6進行程序控制，發射點發射射線的順序可以沿直線排列(如圖2、3、4、5中的箭頭16所示)，也可以是沿某種曲線排列。對面陣式X射線源T的發射點發射射線的順序的曲線22可以是空間螺旋式的排布方式，能夠最大程度地提高系統的重建精度。被掃描行李可以以一定的速度通過掃描區域，也可在掃描區域內保持靜止，直至掃描完成。計算機系統通過識別行李斷層的物質特性來區分物質。物質的特性可不止一種，如密度和原子序數。本實用新型的CT裝置可以以較快的速度完成斷層數據的計算和分析，為高速的安檢CT系統提供了有效的基礎。
權利要求1.一種固定式CT裝置，其特徵在於，包括: 掃描通道； 圍繞掃描通道布置的固定式X射線源，該X射線源包括多個射線發射點；以及 圍繞掃描通道布置的固定式的多個探測器模塊，所述多個探測器模塊與X射線源相對設置。
2.根據權利要求1所述的固定式CT裝置，其特徵在於 所述X射線源的多個射線發射點中的至少一些在與掃描通道相交的平面中觀看時布置成大致L形、Π形或直線形。
3.根據權利要求1所述的固定式CT裝置，其特徵在於 每個探測器模塊具有射線接收面，多個探測器模塊的射線接收面首尾相鄰，使從多個射線發射點發射的射線不能從射線接收面之間通過。
4.根據權利要求1或2所述的固定式CT裝置，其特徵在於 在與掃描通道相交的平面中觀看時所述多個探測器模塊中的至少一些探測器模塊布置成大致L形或Π形。
5.根據權利要求2或4所述的固定式CT裝置，其特徵在於 所述平面與掃描通道大致垂直或所述平面相對於掃描通道傾斜。
6.根據權利要求4所述的固定式CT裝置，其特徵在於 X射線源的多個射線發射點布置成直線形。
7.根據權利要求1所述的固定式CT裝置，其特徵在於 所述多個探測器模塊布置成大致空間螺旋狀。
8.根據權利要求1所述的固定式CT裝置，其特徵在於 所述X射線源的多個射線發射點布置成大致空間螺旋狀。
9.根據權利要求1所述的固定式CT裝置，其特徵在於 所述X射線源的多個射線發射點和所述多個探測器模塊中的、對應的射線發射點和探測器模塊在同一平面中布置，所述平面與掃描通道大致垂直或所述平面相對於掃描通道傾斜。
10.根據權利要求1所述的固定式CT裝置，其特徵在於 每個探測器模塊能夠接收來自X射線源的多個射線發射點中的至少一個的射線束。
11.根據權利要求1所述的固定式CT裝置，其特徵在於 在進出掃描通道的方向上所述多個射線發射點布置成至少一排。
12.根據權利要求1所述的固定式CT裝置，其特徵在於 在進出掃描通道的方向上所述多個探測器模塊布置成至少一排。
13.根據權利要求1所述的固定式CT裝置，其特徵在於，還包括: 對射線束的劑量進行控制的校正裝置，該校正裝置設置在所述多個射線發射點與所述多個探測器模塊之間。
14.根據權利要求13所述的 固定式CT裝置，其特徵在於 所述校正裝置是鎢鎳鐵合金加工的柵格裝置。
15.根據權利要求14所述的固定式CT裝置，其特徵在於 所述校正裝置距離探測器模塊接收面的距離是校正裝置距離射線發射點的距離的至少5倍。
16.根據權利要求1所述的固定式CT裝置，其特徵在於 所述X射線源是碳納米管X射線源。
17.根據權利要求1所述的固定式CT裝置，其特徵在於，對X射線源多個發射點的控制由Can總線實現，在一定長度範 圍內，發射點之間的間距可以相同，發射點發射射線的順序可以沿直線序列運動，也可以是沿某種曲線運動。
專利摘要本實用新型公開了一種固定式CT裝置，該固定式CT裝置包括掃描通道；圍繞掃描通道布置的固定式碳納米X射線源，該X射線源包括多個射線發射點；以及圍繞掃描通道布置的固定式的多個探測器模塊，所述多個探測器模塊與X射線源相對設置，並且在與掃描通道相交的平面中觀看時所述多個探測器模塊中的至少一些探測器模塊布置成大致L形或∏形。通過優化的碳納米射線源與探測器裝置的設計，完成無旋轉機架的CT重建，實現對被檢物中的特異物質識別。本實用新型保證了固定機架CT系統的小尺寸和高精度，特別適合於對行李物品的安全檢查。
文檔編號G01V5/00GK203084216SQ20122073668
公開日2013年7月24日 申請日期2012年12月27日 優先權日2012年12月27日
發明者張金宇, 桑斌, 段佔軍, 張麗, 趙自然 申請人:同方威視技術股份有限公司