透射/康普頓背散射兩用式三維射線斷層掃描成象裝置的製作方法

2023-05-19 21:34:26 1

專利名稱：透射/康普頓背散射兩用式三維射線斷層掃描成象裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種小型化的射線斷層掃描成象裝置，它既具備透射式斷層掃描成象(TICT-Transmission Industrial Computed Tomography)功能，又具備康普頓背散射式掃描成象(CBS-Compton Backscatter Scanning)功能，可更加廣泛用於工業產品的無損評價，口岸和海關的行李和貨櫃的無損檢測。
1993年研製成功的CHD101型ICT機(專利號為ZL932 24674.5，名稱為工業計算機斷層掃描成象裝置)，技術性能好，但體積大，重量重，僅具有單一的透射功能，並因為須從被測物兩側進行檢測，因此，被測物的尺寸受到限制。該ICT機適宜於對中等和高密度材料作無損檢測。而1995年8月研製成功的LBD101型高精度可攜式康普頓背散射掃描機(CBS)適宜於從被測物的單側檢測低密度材料、薄壁、多層、幾何形狀複雜的物體，但檢測中等和高密度村料的厚度受到限制。
CHD101型ICT機的探測採傳系統採用計數定標型，包括計數定標線路和微機接口；LBD101型CBS機採用能譜分析型，包括能譜測量分析線路和微機接口，都是通過主計算機將採集傳輸來的信號重建為三維圖象，並在顯示器上顯示出來。
本實用新型的目的是提供一種透射/康普頓背散射兩用式三維射線斷層掃描成象(TICT/CBS)裝置。
本實用新型實現上述目的技術解決方案為1、一種透射/康普頓背散射兩用式三維斷層掃描成象裝置，有計數定標線路(16)，能譜測量分析線路(17)，微機接口(18)，主計算機(19)和顯示器(20)等，在底座(1)上裝有下拖板(2)，在下拖板(2)上裝有上拖板(3)，在上拖板(3)上的一側安裝有輻射源及其屏蔽容器(4)，輻射源裝在屏蔽容器的中心處，前準直器與屏蔽容器連接在一起，用於透射式斷層掃描成像(TICT)的後準直器(22)與探測器陣列及其插值運動裝置(5)一起安裝在上拖板(3)上的另一側，可相對於輻射源作弧形插值運動；用於康普頓背散射式掃描成像(CBS)的後準直器(23)與探測器(8)裝在一起並安裝在直形導軌(15)或弧形導軌(7)上，直形導軌(15)或弧形導軌(7)與輻射源及其屏蔽容器(4)安裝在上拖板(3)上的同一側，在上、下拖板的中心處開有大方形孔，安裝在底座上的用於安放被測物體的旋轉工作檯(6)作升降運動時可伸出大方形孔，步進電機(9)驅動下拖板(2)作橫向運動實現橫向掃描，步進電機(10)驅動TICT探測器陣列及其插值運動裝置(5)作弧形插值運動，步進電機(11)驅動上拖板(3)作徑向運動以調節測量視野，步進電機(12)驅動CBS探測器(8)沿直形導軌(15)運動實現CBS的深度方向掃描，步進電機(13)驅動旋轉工作檯(6)作升降運動實現垂向掃描，步進電機(14)驅動旋轉工作檯(6)作旋轉運動。
2、在輻射源容器(4)的同一側、在上拖板(3)上安裝可更換的直形導軌(15)或弧形導軌(7)，用弧形導軌(7)調整康普頓背散射的散射角，用直形導軌(15)可在確定的康普頓散射角情況下對被測物(21)作深度的CBS掃描測量。
3、藉助於開環伺服控制系統，即利用可切換的微機控制的步進電機驅動系統，實現TICT和CBS兩種方式的自動的三維掃描運動；(1)TICT方式掃描運動，包括上拖板作徑向運動，旋轉工作檯作旋轉運動和探測器陣列弧形架作插值運動。
(2)CBS方式掃描運動，包括CBS探測器在直形導軌上作滑動實現不同深度(Z向)檢測，旋轉工作檯作升降運動實現不同高度(X向)檢測，下拖板作橫向運動實現橫向(Y向)檢測。
4.探測採傳系統的特徵是TICT採用定標計數型，CBS採用能譜分析型。TICT探測器所聯的數據採集、放大與多道分析器、微機接口等製成模塊式插板，插在臺式微機的機箱內或可攜式微機的擴展箱內，採取直接通訊。
由於本實用新型具有透射和康普頓背散射兩種掃描成像功能，故既能檢測高密度材料又能檢測低密度材料，適於檢測尺寸較小的高精密工件。該裝置重量和尺寸較小，結構簡單，操作方便，運轉靈活，可靠性好，性能價格比高。
以下結合附圖和一個優選實施例(LBD201型TICT/CBS兩用工業CT機)對本實用新型作進一步詳細描述，使公眾進一步理解本實用新型的上述目的和所能達到的效果，以便公眾更好地掌握本實用新型的技術手段。但本實用新型不受所述實施例限制。


圖1為本實用新型一種實施方案的主視圖。
圖2為圖1的俯視圖。
圖3為本實用新型實施方案的結構框圖。
各圖中的標號表示的部件如下1.整機底座2.下拖板3.上拖板4.輻射源屏蔽容器及其塔座5.用於TICT的探測器陣列(6個BGO閃爍探測器)及其插值運動裝置6.旋轉工作檯7.用於調整CBS散射角度即探測器方位的弧形導軌8.CBS的探測器(單個NaI(TL)探測器)9.控制下拖板運動用的驅動電機10.控制插值運動用的驅動電機11.控制上拖板運動用的驅動電機12.控制CBS探測系統沿直形導軌滑動的驅動電機13.控制旋轉工作檯升降運動的驅動電機14.控制旋轉工作檯旋轉運動的驅動電機
15.用於CBS探測器滑動的直形導軌16.計數定標線路17.能譜測量分析線路18.微機接口19.主計算機20.顯示器21.被測物22.用於TICT的後準直器23.用於CBS的後準直器實施例參見圖1和圖2，輻射源系統4、TICT後準直器22、探測器陣列5和CBS後準直器23、探測器8均位於上拖板3上。被測物21置於迴轉工作檯6上。上拖板3由步進電機11驅動可相對於下拖板2作徑向運動，下拖板2由步進電機9驅動可相對於底座1作橫向運動。為保證一定的相對運動範圍，拖板2和3的中間處均開有210×210mm2的方形孔。因而輻射源、探測器陣列5可相對於被測物21作相對橫向、徑向運動。旋轉工作檯6可使被測物21作旋轉運動(藉助於步進電機11驅動)和升降運動(藉助於步進電機13驅動)。TICT掃描插值運動由探測器陣列5下的弧形架和插值用驅動電機10來實現。
參見圖2，在CBS運行方式中，CBS探測器8由步進電機12驅動沿直形導軌15運動，可對被測物21作深度(Z向)掃描測量，這時置定的探測器方位角為135°。下拖板2運動，可對被測物21作橫向(Y向)掃描測量。旋轉工作檯6僅作升降運動，可對被測物21作垂向(X向)掃描測量。在TICT運行方式中，旋轉工作檯旋轉運動，扇形束可對被測物21作射線和掃描測量；插值運動，可對被測物21增作不同投影掃描測量；旋轉工作檯6升降運動，可對被測物21作不同「切片」掃描測量。
參見圖2，在CBS運行方式中，也可以選用弧形導軌7，探測器在其上沿弧線滑動即對應90°～180°範圍內不同的康普頓背散射角。
參見圖3，TICT探測器陣列5或CBS探測器8獲取的信號分別經過定標計數線路16和能譜測量分析線路17，微機接口18，送入主計算機19，再經過圖象重建與處理後即可得到被測物體21內部的斷層掃描圖象並顯示於監視器20上。
權利要求1.一種透射/康普頓背散射兩用式三維斷層掃描成象裝置，有計數定標線路(16)，能譜測量分析線路(17)，微機接口(18)，主計算機(19)和顯示器(20)等，其特徵在於在底座(1)上裝有下拖板(2)，在下拖板(2)上裝有上拖板(3)，在上拖板(3)上的一側安裝有輻射源及其屏蔽容器(4)，輻射源裝在屏蔽容器的中心處，前準直器與屏蔽容器連接在一起，用於透射式斷層掃描成像(TICT)的後準直器(22)與探測器陣列及其插值運動裝置(5)一起安裝在上拖板(3)上的另一側，可相對於輻射源作弧形插值運動；用於康普頓背散射式掃描成像(CBS)的後準直器(23)與探測器(8)裝在一起並安裝在直形導軌(15)或弧形導軌(7)上，直形導軌(15)或弧形導軌(7)與輻射源及其屏蔽容器(4)安裝在上拖板(3)上的同一側，在上、下拖板的中心處開有大方形孔，安裝在底座上的用於安放被測物體的旋轉工作檯(6)作升降運動時可伸出大方形孔，步進電機(9)驅動下拖板(2)作橫向運動實現橫向掃描，步進電機(10)驅動TICT探測器陣列及其插值運動裝置(5)作弧形插值運動，步進電機(11)驅動上拖板(3)作徑向運動以調節測量視野，步進電機(12)驅動CBS探測器(8)沿直形導軌(15)運動實現CBS的深度方向掃描，步進電機(13)驅動旋轉工作檯(6)作升降運動實現垂向掃描，步進電機(14)驅動旋轉工作檯(6)作旋轉運動。
2.根據權利要求1所述的一種透射/康普頓背散射兩用式三維斷層掃描成象裝置，其特徵在於在輻射源容器(4)的同一側、在上拖板(3)上安裝可更換的直形導軌(15)或弧形導軌(7)，用弧形導軌(7)調整康普頓背散射的散射角，用直形導軌(15)可在確定的康普頓散射角情況下對被測物(21)作深度的CBS掃描測量。
3.根據權利要求2所述的一種透射/康普頓背散射兩用式三維斷層掃描成像裝置，其特徵在於所選取的康普頓背散射角為135°。
專利摘要一種透射/康普頓背散射兩用式三維斷層掃描成象裝置，能實現透射式和康普頓背散射式的多種掃描運動。其主要特徵是在輻射源的同一側裝有可更換的直形導軌和弧形導軌。探測器裝在導軌上可作滑動，供康普頓背散射測量用。採用分離式結構，在上、下拖板中間開較大的方形孔，旋轉工作檯位於其下方，固定在機座上，被測物放置在旋轉工作檯上。該機既能檢測高密度材料，又能檢測低密度材料，操作方便，運轉靈活，可靠性好。
文檔編號G01N23/02GK2262709SQ9524073
公開日1997年9月17日 申請日期1996年10月25日 優先權日1996年10月25日
發明者丁厚本, 李虹, 周永, 張兆田, 袁霞, 劉志宏, 鄒文明, 馬寶康, 白榮生, 黃新民, 陸在慶, 劉偉中, 王富東, 徐勤, 戴傳芳, 繆謝斌, 曾勇 申請人:丁厚本, 李虹