一种降低辐射成像系统检测剂量的方法
【专利摘要】本发明公开了一种降低辐射成像系统检测剂量的方法，所述系统包括射线源、前准直器、阵列探测器，前准直器与阵列探测器之间为供待检物体通过的检测通道，前准直器将射线源发出的射线准直成片状扇形束，该片状扇形束穿过检测通道后由阵列探测器接收并成像，所述片状扇形束到达对应阵列探测器中每个探测器入射窗时的全影区宽度都与该探测器射线入射窗的宽度相匹配。本发明通过前准直器使片状扇形束全影区宽度与探测器射线入射窗宽度相匹配，既有效利用了全影区射线来扫描成像，减少了进入探测器的无用射线，保证了图像质量，又尽可能减少了照射到被检物体上的射线数量，从而降低检测剂量。
【专利说明】一种降低辐射成像系统检测剂量的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于核技术应用领域，具体涉及一种降低目前广泛应用于海关、机场、码头、车站、道路卡口等的货物、货车、集装箱等的透射式辐射成像系统检测剂量的方法。
【背景技术】
[0002]用于海关、机场、码头、车站的货物、货车、集装箱等的辐射成像检测系统通常由射线源、前准直器、后准直器、探测器构成，射线源发出的射线经前准直器准直成片状扇形束后，穿过检测通道中的待检物体后由阵列探测器接收并成像，为保证探测器可靠接收射线，片状扇形束的厚度往往远大于探测器入射窗口的宽度，为此，探测器前还需设置后准直器将片状射线束进一步准直成厚度与探测器入射窗口相匹配，以阻挡无用的透射射线和散射射线进入探测器，干扰探测器输出信号，降低图像质量。
[0003]由于穿过检测通道的片状射线的厚度较大，造成检测剂量较大，因而这种检测系统工作时，车上人员必须下车从检测通道外经过，车辆由牵引机构或拖动装置拖过检测通道，或车辆不动，检测门架横跨在车辆上，扫过被检车辆，检测速度一般为6?18m/min，即0.36?1.08km/h，通过率约10?30辆车/h，检测效率较低，且需要拖动装置或门架导轨，设备复杂。同时，也需要设置专门的后准直器，且门架两侧的辐射安全控制区面积较大，需增加辐射安全防护结构，进一步增加了设备的复杂程度和加工成本。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种降低现有货物、货车、集装箱等的透射式辐射成像系统检测剂量的方法。采用该方法，在保证成像质量的前提下，既降低了检测剂量，也缩小了辐射安全控制区的面积，减少了防护结构。
[0005]为实现上述目的，本发明技术解决方案如下:
一种降低辐射成像系统检测剂量的方法，所述系统包括射线源、前准直器、阵列探测器，前准直器与阵列探测器之间为供待检物体通过的检测通道，前准直器将射线源发出的射线准直成片状扇形束，该片状扇形束穿过检测通道后由阵列探测器接收并成像，所述片状扇形束到达对应阵列探测器中每个探测器入射窗时的全影区宽度都与该探测器射线入射窗的宽度相匹配。
[0006]进一步，所述片状扇形束全影区的张角跟所述阵列探测器与所述射线源围成的包络角相匹配。
[0007]进一步，所述片状扇形束全影区的张角等于或略大于由阵列探测器与射线源围成的包络角。
[0008]进一步，所述片状扇形束到达对应所述阵列探测器中每个探测器入射窗时的全影区宽度等于或略大于该探测器射线入射窗的宽度。
[0009]进一步，所述前准直器的准直比为100?200。
[0010]进一步，所述探测器的入射窗宽度为5?30mm。
[0011]进一步，所述射线源为活度0.8?30居里的钴-60放射源，或225?450keV的X
射线源。
[0012]进一步，所述前准直器的射线出射口的外轮廓形状为与所述阵列探测器中探测器的排列形状相对应的相似的形状。
[0013]本发明通过前准直器使片状扇形束全影区宽度与探测器射线入射窗宽度相匹配，既有效利用了全影区射线来扫描成像，减少了进入探测器的无用射线，保证了图像质量，又尽可能减少了照射到被检物体上的射线数量，降低了被检物体受到的辐射剂量，从而降低检测剂量。
[0014]采用准直比为100?200的前准直器，进一步减小了片状扇形射线束半影区宽度，从而进一步降低检测剂量。
[0015]采用活度为0.8?30居里的钴-60或低强度的X光机作为射线源，也进一步降低了辐射剂量。
[0016]随着辐射剂量的降低，应用本发明的辐射成像检测系统在用于检测车辆时，车辆无需停靠，车上的司机和乘员无需下车，车辆低速行驶通过检测通道，既可获得包括乘员在内的全车辐射扫描图像，同时又能保证车上人员的辐射安全。该系统被检车辆通过检测通道的速度一般为例如6?20km/h，速度低于6km/h时，车上人员受照剂量会高于有关人体安检剂量限值标准，速度高于20km/h时，图像质量差，不能满足检测要求。以该速度进行检测时，车辆通过率可达500辆车/h，可满足繁忙的公路安检卡口、海关通关通道等的车辆通行率要求，不会造成交通拥堵。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为透射式辐射成像检测系统结构示意图；
图2为射线经过前准直器准直后形成全影区和半影区的原理示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明进行说明。
[0019]图1为用于检测车辆的辐射成像检测系统。如图1所示，该检测系统包括机架、射线源、前准直器、阵列探测器。机架为刚性框架结构，由上横梁1、右立柱2、下横梁3、左立柱4连接而成。射线源5、前准直器6安装固定在上横梁I上，并与上横梁I对中。阵列探测器由若干个探测器8组成，每个探测器8中可以包含若干个探测器单元也可仅包含一个探测器单元；这些探测器8沿左立柱4、下横梁3、右立柱2紧密排布，使组成的阵列探测器整体呈U形；各探测器8分别安装在左立柱4、下横梁3、右立柱2内的空腔中。
[0020]当然亦可采用射线源5位于下横梁3的中部，探测器8在左立柱4、上横梁1、右立柱2中紧密排布呈倒U形的结构形式，此时射线由下而上呈扇形，可获得被检车辆的仰视扫描辐射图像。还可以采用将射线源5和阵列探测器分列在检测通道的左右两侧，射线源5位于其中一个立柱下端，阵列探测器布设在另一个立柱和上横梁中，整体呈倒L形，采用水平投影成像方式。
[0021]如图2所示，由于射线源5发出射线的区域，例如放射源的活性区或X光管的焦斑，均具有一定的空间形状和尺度，因而射线源5发出的X或g射线经前准直器6准直后会形成全影区9和半影区10，其中全影区9的射线强度均匀，是全强度射线，而半影区10的射线强度不均匀，且越靠近边缘越低，是部分强度的射线。利用探测器8来探测全影区射线穿透被检物后的射线，可获得良好的图像质量。虽然半影区的透射射线和所有的散射射线对成像都没有贡献，甚至影响图像质量，但这些射线同样会照射到被检物体上，也就会照射到被检车辆中的司乘人员身上，无谓地增加了辐射剂量。为此，本发明利用前准直器6将射线源5发出的射线准直成对应每个探测器8的全影区宽度都与该探测器8的射线入射窗宽度相同或略宽。同样，在该扇形束张角方向也存在全影区和半影区，本发明利用前准直器6将射线准直成使扇形束全影区的张角等于或略大于由阵列探测器与射线源围成的包络角，可在保证图像质量的同时，有效降低检测剂量，减小门架两侧防护控制区的面积。
[0022]在X或g射线辐射成像领域，射线源通常封闭在屏蔽金属容器中，仅有一扁平扇形通道或锥形通道供射线出射，并紧贴出射口设置前准直器，然后紧贴前准直器设置快门(二者也可以交换位置)，其中快门用于开关射线，前准直器用于准直射线。前准直器的准直缝长度与宽度之比称为准直比。由图2可见，准直比越大，半影区10越小。在本发明中，为了尽可能减小半影区，进一步降低检测剂量，采用准直比为100?200的前准直器。准直比太小，半影区面积增大；准直比太大，前准直器就太长太重，既不经济、不美观，也增加了门架结构的复杂性。
[0023]由于阵列探测器在门架内整体排布呈U形或L形，为了使得经准直后到达阵列探测器射线入射窗的扇形射线束的宽度均匀一致，并与每个探测器8的射线入射窗宽度相匹配，前准直器6射线出射口的外轮廓形状为与阵列探测器的排列形状相对应的相似的U形或L形。
[0024]通过使片状扇形射线束的全影区宽度等于或略大于探测器8的射线入射窗宽度，以及使片状扇形束全影区的张角等于或略大于由阵列探测器与射线源围成的包络角，既保证了成像质量，又尽可能减少了穿过检测通道的射线的数量，从而降低检测剂量。
[0025]为了进一步降低检测剂量，本发明还采用低强度射线源，如活度0.8?30居里的钴-60放射源，或225?450keV、I?5mA的X光机。
[0026]上述车辆辐射成像检测系统在进行检测工作时，人员从其检测通道经过一次检测所受到的照射剂量可低至0.lmSv，仅相当于乘飞机I分钟人体所接受的宇宙射线剂量，或一次牙科X光片剂量的1/100，满足国际上最严苛的美国标准ANSI N43.17中人体安检剂量￡0.25mSv的安全标准要求。
[0027]上述实施例中，射线源5位于检测通道上方的上横梁上，阵列探测器位于检测通道两侧立柱和下横梁中，整体呈U形，采用俯视成像方式。实际应用中，射线源5也可以设置在检测通道下方的下横梁上，而将阵列探测器设置在检测通道两侧立柱和上横梁中，整体呈倒U形，采用仰视成像方式。当然，也可以将射线源5和阵列探测器分列在检测通道的左右两侧，射线源5位于其中一个立柱下端，阵列探测器布设在另一个立柱和上横梁中，整体呈倒L形，采用水平投影成像方式。
[0028]采用本发明方法的检测系统不仅检测剂量低，而且由于扇形束射线的张角和宽度都严格限定，还可以在两侧立柱背面设置捕集器7，以吸收透过探测器和门架的射线，进一步减小门架两侧的辐射安全控制区面积，且门架结构简单，占地面积小，适合普通道路卡口、安检口、海关通道和重要场所车辆出入口等处的高通过率车辆快速安全检查。
【权利要求】
1.一种降低辐射成像系统检测剂量的方法，所述系统包括射线源、前准直器、阵列探测器，前准直器与阵列探测器之间为供待检物体通过的检测通道，前准直器将射线源发出的射线准直成片状扇形束，该片状扇形束穿过检测通道后由阵列探测器接收并成像，其特征在于，所述片状扇形束到达对应阵列探测器中每个探测器入射窗时的全影区宽度都与该探测器射线入射窗的宽度相匹配。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述片状扇形束全影区的张角跟所述阵列探测器与所述射线源围成的包络角相匹配。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述片状扇形束全影区的张角等于或略大于由阵列探测器与射线源围成的包络角。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述片状扇形束到达对应所述阵列探测器中每个探测器入射窗时的全影区宽度等于或略大于该探测器射线入射窗的宽度。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前准直器的准直比为100?200。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述探测器的入射窗宽度为5?30mm。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述射线源为活度0.8?8居里的钴-60放射源，或225?450keV的X射线源。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前准直器上的射线出射口的外轮廓形状为与所述阵列探测器中探测器的排列形状相对应的相似的形状。
【文档编号】G01T1/08GK104502944SQ201410818725
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月25日 优先权日:2014年12月25日
【发明者】李立涛, 王立强, 谈春明, 童建民, 黄毅斌, 刘金汇, 王振涛, 郭肖静, 邢桂来, 郑健 申请人:清华大学