专利名称：一种非扫描式采集ct投影数据的方法
技术领域：
本发明涉及一种被测物和CT测量部件都不用旋转和平移的非扫描式采集CT投影数据的方法。
背景技术：
现有的CT技术中，无论入射到被测物的射束是直线、扇形还是锥形，无论探测器是单个、线阵还是面阵，都是用旋转被测物或CT测量部件的扫描方法获得不同角度的投影数据(依科视朗国际射线有限公司.用于采集投影数据的CT方法中国，200610140311. 3[P], 2007-05-30 ;中国科学院上海应用物理研究所.一种快速X射线荧光CT方法中国，201010171983. 7[P]. 2010-10-20)，无法使用持续时间很短(例如一毫秒以 内)的单个射束脉冲采集180°投影角度范围的CT投影数据。在CT测量中，机械结构的旋转速度一般小于50周每秒，如果被测物在测量过程中发生变化或移动，将导致重建图像错误。有些被测物不宜长时间受射束照射，也不宜使用旋转扫描法进行测量。
发明内容
为了测量快速变化、快速运动和不宜长时间受射束照射的物体在确定时刻的选定截面的图像，在CT测量部件和被测物不旋转的情况下进行CT投影，本发明提供了一种被测物和CT测量部件都不用旋转和平移的非扫描式采集CT投影数据的方法。本发明的工作原理是，由线形漫射射束源、射束偏转器和平面探测器组成CT测量部件，线形漫射射束源出射的射束穿过被测物后经射束偏转器偏转，在平面探测器上形成二维通量密度分布，所述二维通量密度分布包含平行射束线组数、每组平行射束线数量及间距、每组平行射束线对应的投影角度信息，所述信息即为需要采集的CT投影数据。如附图I所示，点状射束源I、整形透镜组2、漫射体3、出射狭缝4、入射狭缝5、偏转透镜6、平面探测器7沿X轴方向布置，以X轴为对称轴。其中点状射束源I、整形透镜组
2、漫射体3和出射狭缝4组成线形漫射射束源，入射狭缝5和偏转透镜6组成射束偏转器。由点状射束源I出射的射束经过整形透镜组2整形后照射到漫射体3并通过紧贴漫射体3的出射狭缝4出射，形成线形漫射射束源。从长度沿Y轴方向的出射狭缝4出射的射束穿过被测物，通过与出射狭缝4平行的入射狭缝5入射到紧贴入射狭缝5的偏转透镜6上，再经过偏转透镜6偏转到平面探测器7的接收面上，在平面探测器7的接收面上形成射束通量密度的二维分布，平面探测器7将接收面上的射束通量密度的二维分布转换为电信号由计算机进行记录。一个CT测量部件可以测量一定P角度范围的投影数据，由多个CT测量部件组成CT测量系统，可以使^的测量范围达到180°，通过CT重建算法计算被测物截面对射束的吸收系数分布，获得被测物截面图像。偏转透镜6作为射束偏转器，其结构与公知的成像透镜不同，偏转透镜6的垂直于入射狭缝5的长度方向的截面的构成方式如下当一个已消像差的焦距为f的成像透镜沿入射狭缝5的宽度方向移动时，在所述成像透镜的光轴距入射狭缝5的中心不同距离时，选择所述成像透镜上垂直于入射狭缝5的长度方向的距入射狭缝5的中心不同距离的截面，随着所述成像透镜沿入射狭缝5的宽度方向移动，这些选择的截面构成偏转透镜6的垂直于入射狭缝5的长度方向的截面。将已消像差的成像透镜的焦距f定义为偏转透镜6的焦距。由于偏转透镜6的平行于XOZ平面的不同截面对应的光轴具有不同的Z值，所以在XOY平面内从漫射体3射至偏转透镜6的平行于XOZ平面的不同截面的射束经偏转透镜6偏转后与YOZ平面具有不同的夹角。本发明的有益效果是，使用本发明提供的方法，使用单个射束脉冲就能获得被测物截面的CT投影数据，测量时间内CT测量部件和被测物都不需要旋转，测量时间仅由射束脉冲持续时间决定，适合测量快速变化、快速运动和不宜长时间受射束照射的被测物截面图像。
图I是本发明的工作原理及设备布置方案图。图2是偏转透镜6在YOZ平面上的投影图，用于说明偏转透镜6的结构特征。图中I.点状射束源，2.整形透镜组，3.漫射体，4.出射狭缝，5.入射狭缝，6.偏转透镜，7.平面探测器。
具体实施例方式将点状射束源I、整形透镜组2、漫射体3、出射狭缝4、入射狭缝5、偏转透镜6、平面探测器7以X轴为对称轴按附图I所示布置，组成一个CT测量部件，其中出射狭缝4紧贴漫射体3，入射狭缝5紧贴偏转透镜6，测试区域在出射狭缝4与入射狭缝5之间。一个CT测量部件可以测量一定P角度范围的投影数据，由多个CT测量部件组成CT测量系统，可以使P的测量范围达到180°，满足图像重建对投影角度的要求。测量时，点状射束源I发出一束射束，所述射束经过整形透镜组2、漫射体3、出射狭缝4、被测物、入射狭缝5和偏转透镜6后照射到平面探测器7的接收面上，平面探测器7将接收面上的射束通量密度的二维分布转换为电信号由计算机记录，通过CT重建算法计算被测物截面对射束的吸收系数分布，获得被测物截面图像。点状射束源I发出的射束可以是脉冲射束，用于测量快速变化、快速运动或不宜长时间受射束照射的被测物，也可以是波长稳定的连续射束，用于测量静止的、稳定的和可以长时间受射束照射的被测物，也可以是波长随时间变化的扫频射束，用于测量被测物对不同波长的吸收情况。射束波长根据测量需求确定，可以是处于X射线至微波波段范围内的任何一个或若干个波长、以及一个或若干个波段，使用相应的点状射束源I。整形透镜组2、漫射体3、出射狭缝4、入射狭缝5、偏转透镜6和平面探测器7根据射束工作波长选择相应的材料，使它们的工作波段包含射束工作波长。如果点状射束源I出射的射束在出射狭缝4的长度方向和宽度方向的张角与狭缝4相匹配，也可以不使用整形透镜组2而直接由点状射束源I照射漫射体3。根据CT测量部件尺寸、偏转透镜6的焦距、射束能量、射束工作波长，平面探测器7可以是一个面阵探测器，也可以是多个面阵探测器排列而成。当面阵探测器在尺寸、灵敏度、工作波长方面不满足测量要求时，平面探测器7也可以是成像镜头和面阵探测器的组合，也可以是平面荧光材料、成像镜头和面阵探测器的组合，也可以是成像镜头、像增强器和面阵探测器的组合，也可以是平面荧光材料、像增强器、成像镜头和面阵探测器的组合。所述面阵探测器也可以由胶片、干版等感光材料替换。平面探测器7也可以包含辅助性元件，比如使射束反射的元件、支撑和固定用元件。从漫射体3通过出射狭缝4出射的射束成为线形漫射射束源，所述线形漫射射束源上的每一个点都可以看做一个点状漫射射束源。入射狭缝5作为偏转透镜6的入射光阑，与出射狭缝4共同形成一个空间切片，只有位于所述空间切片内的射束才能入射到偏转透镜6上，经偏转透镜6偏转后照射到平面探测器7上。当出射狭缝4和入 射狭 缝5的宽度相同时，所述空间切片的厚度即为出射狭缝宽度。
偏转透镜6是实现射束在平面探测器上形成二维通量密度分布的关键部分，其结构特征可通过附图2理解。偏转透镜6的每一个平行于XOZ平面的截面a都是一个已消像差的焦距为f的成像透镜的一个截面，所述成像透镜的光轴垂直于YOZ平面并与Z轴交于B点，截面a与Y轴交于A点，AB的连线与Y轴夹角Θ，A点的Y坐标yA与B点的Z坐标zB同号时Θ为正。iyA的值发生变化时，zB也相应变化，保证Θ不变。如附图I所示，出射狭缝4与偏转透镜6的物方主面距离S，平面探测器7的接收面与偏转透镜6的像方主面距离t，从漫射体3上的M点射到偏转透镜6上的P点的射束偏转到平面探测器7的接收面上的Q点。若M点的坐标为(_s，yM，0)，P点的坐标为(0，yP，
O), Q点坐标为(t, yQ, zQ),则
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权利要求
1.一种非扫描式采集CT投影数据的方法，其特征是由线形漫射射束源、射束偏转器和平面探测器组成CT测量部件，线形漫射射束源出射的射束穿过被测物后经射束偏转器偏转，在平面探测器上形成二维通量密度分布，所述二维通量密度分布包含平行射束线组数、每组平行射束线数量及间距、每组平行射束线对应的投影角度信息，所述信息即为所述CT投影数据。
2.根据权利要求I所述的线形漫射射束源，其特征是射束工作波长处于X射线至微波波段范围内。
3.根据权利要求I所述的线形漫射射束源，其特征是射束是脉冲射束。
4.根据权利要求I所述的线形漫射射束源，其特征是射束是工作波长随时间变化的扫频射束。
5.根据权利要求I所述的线形漫射射束源，其特征是由点状射束源、整形透镜组、漫射 体和出射狭缝组成。
6.根据权利要求I所述的CT测量部件，其特征是所述射束偏转器和平面探测器的工作波段包含所述线形漫射射束源工作波长。
7.根据权利要求6所述的射束偏转器，其特征是由偏转透镜和入射狭缝组成。
8.根据权利要求7所述的偏转透镜，其特征是垂直于所述入射狭缝长度方向的截面构成方式如下当一个已消像差的成像透镜沿所述入射狭缝宽度方向移动时，在所述成像透镜的光轴距所述入射狭缝中心不同距离时，选择所述成像透镜上垂直于所述入射狭缝长度方向的距所述入射狭缝中心不同距离的截面，随着所述成像透镜沿所述入射狭缝宽度方向移动，这些选择的截面构成所述偏转透镜的垂直于所述入射狭缝长度方向的截面。
9.根据权利要求6所述的平面探测器，其特征是使用面阵探测器。
10.根据权利要求6所述的平面探测器，其特征是主要由平面荧光材料、像增强器、成像镜头和面阵探测器组成。
全文摘要
一种被测物和CT测量部件都不用旋转和平移的非扫描式采集CT投影数据的方法，适合测量快速变化、快速运动和不宜长时间受射束照射的被测物截面图像。由线形漫射射束源、射束偏转器和平面探测器组成CT测量部件，线形漫射射束源出射的射束穿过被测物后经射束偏转器偏转，在平面探测器上形成二维通量密度分布，所述二维通量密度分布包含平行射束线组数、每组平行射束线数量及间距、每组平行射束线对应的投影角度信息，所述信息即为所述CT投影数据。一个CT测量部件可以测量一定投影角度范围的数据，多个CT测量部件组成CT测量系统，可以测量180°范围的投影数据。使用脉冲射束时，脉冲持续时间即为射束照射时间。
文档编号G01N23/04GK102692423SQ201210206908
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月19日 优先权日2012年6月19日
发明者吴桂琴 申请人:吴桂琴