双通道高能x射线透视成像系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在无损探伤、透视成像、以及大型集装箱检查、车辆检查、航空货物检查、火车检查等安检设备中利用高能电子加速器产生高能X射线进行透视成像的系统，特别涉及使用单台高能X射线源对两个通道中的受检查对象同时进行透视成像的系统。
【背景技术】
[0002]X射线在工业无损检测、安全检查等领域具有广泛的应用。对于大型的检测对象，如锅炉、航天发动机、机场/铁路/海关的大宗货物、轿车/卡车/集装箱/火车等整车货物，对其进行透视检查需要使用高能X射线，通常使用能量2MeV以上的电子加速器产生。电子加速器产生X射线的基本方法为:利用电子枪产生电子束流，利用电场对电子束流进行加速使其获得高能量，高能电子束流打靶产生X射线。高能X射线透视成像系统是利用X射线的高穿透能力，X射线穿透受检查对象时，其强度会减弱，减弱的程度与受检查对象的密度、形状、厚度、物质材料等相关，使用探测器获取X射线穿透受检查对象后的强度信息，并经过信号处理、算法分析、图像重建等过程得出反映受检查对象的形状、结构甚至物质材料等信息的透视图像，从而实现结构分析、缺陷检查、货物名称与类型检验、危险品识别、违禁物品检查等目的。
[0003]大型货物检查系统，分为使用高能X射线源和同位素放射源两大类。其中使用高能X射线源的系统，通常使用能量2MeV及以上的电子加速器打靶产生X射线。目前，同方威视技术股份有限公司是该技术应用的世界领先者，具有大量的专利和成熟产品。其中使用同位素放射源的系统，通常使用放射性同位素钴一 60 (Co — 60)产生Y射线作为射线源，Y射线的能量分别为1.17 MeV及1.33 MeV0使用钴一 60的大型货物检查系统，一方面射线能量较低，穿透能量有限，受检查对象的体积有限；另一方面，钴一 60具有固定的半衰期，为5.27年，因此一定时间后必须更换射线源，否则因为射线强度变弱，图像质量变差。使用钴一 60的大型货物检查系统更因为钴一 60的固有放射性，在安全管理上存在比较多的问题，不像电子加速器系统，只有上电并出束才有X射线产生，停束或断电即安全。因此，目前的大型货物检查系统90%以上都是使用高能X射线源。
[0004]现有技术中，对高能X射线的使用都是从打靶电子束的正前方取X射线束流进行透视成像应用，是尽量利用X射线的能量最高和强度最大部分，基本上都是弓I出一个X射线束流，用于一个检查通道的系统，检查速度慢，效率低。
[0005]中国专利“一种双通道组合移动式集装箱或车辆检查系统(专利号:CN2840027Y)”公开了一种使用钴一 60产生的Y射线作为射线源，两个L形探测器构成左右两个门式结构的检查通道的系统，实现“检测通过率提高2 — 4倍”。钴一 60 Y射线源在使用处理上有其特殊性，如快门装置等，而且具有能量低，穿透能力有限；固有衰减，寿命短，需定期更换；长期放射性，安全管理难度大等不足之处。
[0006]为解决现有技术的不足，本发明提供一种使用高能电子加速器为射线源，通过两个侧向位置的准直器分别获取两个X射线束流，同时对两个通道中的受检查对象进行透视成像。相比现有技术具有成本低、速度快、功能多、图像质量好、安全性高等优势。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种双通道高能X射线透视成像系统，所述双通道高能X射线透视成像系统包括:单台高能电子加速器、屏蔽准直装置、第一检查通道、第二检查通道、第一探测器阵列、第二探测器阵列、电源与控制子系统、信号分析与图像处理子系统；其中，高能电子加速器包括电子发射单元、电子加速单元、靶，产生的电子束流具有2MeV以上的能量；屏蔽准直装置包括屏蔽结构和至少两个准直器，两个准直器分别设置在电子束流的轴线的两侧；所述第一检查通道和第二检查通道分别位于电子加速器的两侧；第一准直器、第一探测器阵列与电子束流打靶的靶点处于第一平面内，第二准直器、第二探测器阵列与电子束流打靶的靶点处于第二平面内。
[0008]本发明通过电子加速器、屏蔽准直装置、第一探测器阵列、第二探测器阵列、各种机械组合结构的设计，利用仅一台电子加速器、两组X射线束流和两组探测器系统，同时对两个通道内的受检查对象进行透视成像，具有以下优点:两个通道同时检查，速度快；只使用单台电子加速器，结构简单，成本低；相比钴一 60系统，使用电子加速器为射线源，安全可靠性更高；通过准直器的设计，可以引出更多组X射线束流，可以实现双视角功能，使透视图像能够分层次可辨；可以引出不同能量的X射线束流，实现对受检查对象的材料识别；而且可以实现多种综合功能的双通道/双能/双视角高能X射线透视成像系统。且本发明中的X射线束流在其平面扇形区域内，具有能散小、强度分布均匀、靶点尺寸小、可大角度引出等多个优点，可以提高X射线透视成像系统的图像质量。根据本发明的双通道高能X射线透视成像系统可以设计为固定式、组合式、轨道移动式或车载移动式等具体形势，具有结构简单、成本低、功能强、图像质量好等优点。
【附图说明】
[0009]图1示出了根据本发明的实施例的双通道高能X射线透视成像系统的结构示意图；
图2示出了根据本发明的实施例的电子加速器和屏蔽准直装置的结构示意图；
图3示出了根据本发明的实施例的屏蔽准直装置剖面结构示意图；
图4示出了根据本发明的实施例的双通道高能X射线透视成像系统的布局示意图；
图5 (A)-5 (E)示出了根据本发明的实施例的几种不同形状的探测器阵列的结构及布置方法示意图；
图6示出了根据本发明的实施例的组合固定式双通道高能X射线透视成像系统的结构示意图；
图7示出了根据本发明的实施例的车载移动式双通道高能X射线透视成像系统的结构示意图；
图8示出了根据本发明的实施例的车载移动式双通道/双能/双视角高能X射线透视成像系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0010]如图1、图2和图3所示，一种双通道高能X射线透视成像系统包括:单台高能电子加速器1、屏蔽准直装置2、第一检查通道3、第二检查通道4、第一探测器阵列5、第二探测器阵列6、电源与控制子系统7、信号分析与图像处理子系统8 ;其中，高能电子加速器I包括电子发射单元101、电子加速单元102、靶103，产生的电子束流E具有2MeV以上的能量；屏蔽准直装置2包括屏蔽结构201和至少两个准直器202a和202b，两个准直器分别设置在电子束流E的轴线的两侧；所述第一检查通道3和第二检查通道4分别位于电子加速器I的两侧；第一准直器202a、第一探测器阵列5与电子束流E打靶的靶点处于第一平面内，第二准直器202b、第二探测器阵列6与电子束流E打靶的靶点处于第二平面内。
[0011 ] 所述第一平面和第二平面分别与电子束流E的轴线形成第一夹角和第二夹角，优选地，所述第一夹角和第二夹角的角度范围为30度至150度，分别在所述第一平面和第二平面内引出强度分布均匀的第一 X射线束流和第二 X射线束流。
[0012]优选地，所述第一夹角和第二夹角大小相等，所述第一 X射线束流和第二 X射线束流是平面对称的。
[0013]优选地，电子加速器的轴线与第一检查通道及第二检查通道的夹角均小于60度，更优选地，电子加速器的轴线与第一检查通道及第二检查通道相互平行。电子加速器I的轴线L与检查通道形成夹角的情形如图4所示。
[0014]根据本发明的优选实施例，第一平面planel与第一通道3形成的夹角、以及第二平面plane2与第二通道4形成的夹角均大于45度,优选地,第一平面planel与第一通道3形成的夹角、以及第二平面plane2与第二通道4形成的夹角均为90度。第一平面planel与第一通道3形成夹角Y1，第二平面plane2与第二通道4形成夹角Y 2的情形如图1所
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[0015]图1示出了一种双通道高能X射线透视成像系统的结构示意，电子加速器I产生高能电子束流E，其轴线为L，电子束流E打靶，在靶点位置O产生4 π立体角发射的X射线。包围靶点O的屏蔽准直装置2吸收阻挡大部分X射线，通过位于电子束流轴线L不同侧的两个准直器202a和202b分别引出第一平面扇形X射线束流Xl和第二平面扇形X射线束流X2。第一检查通道3和第二检查通道4分别布置在电子加速器I的两侧，且三者互相平行。靶点O，第一准直器202a，第一探测器阵列5，位于第一平面planel内，第一平面planel与第一检查通道3形成夹角Y I ;靶点O，第二准直器202b，第二探测器阵列6，位于第二平面plane2内，第二平面plane2与第二检查通道4形成夹角Y 2。Xl和X2同时透射位于第一检查通道3和第二检查通道4中的多个受检查对象9的不同位置，X射线的强度受到不同程度的减弱，并分别被第一探测器阵列5和第二探测器阵列6接收，第一探测器阵列5和第二探测器阵列6将反映X射线强度的信号进行初步处理后，发送给信号分析与图像处理子系统8，经过信号分析、算法计算、图像构建等过程得出反映两个通道中多个受检查对象9的两个被X射线穿透的切面的透视图像。工作过程中，如果让受检查对象9与X射线透视成像系统保持相对运动，即让受检查对象9的各部分先后经过两个检查通道中的X