包括可移动平台的放射线扫描单元的制作方法

专利名称：包括可移动平台的放射线扫描单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及对物体进行检查以识别违禁物品的放射线扫描，尤其涉及对被平台支撑和移动的物体的放射线扫描。
背景技术：
放射线通常用于飞机场和公共建筑物中对诸如行李、袋子、公文包等物体进行非侵入检查，以识别隐藏的违禁物品。违禁物品可以包括被隐藏的枪、刀子、爆炸装置以及非法药品，等等。一种普通的检查系统是行扫描仪，其中将被检查的物体经过诸如X射线放射等的固定放射线源和固定检测器之间。放射线被校准成扇形线束或笔形(pencil)线束。通过物体传播的放射线被行李中所容纳的物品衰减至不同的程度。放射线的衰减量是放射线束所经过的物质的密度的函数。所衰减的放射线被检测，产生物体所容纳的物品的X射线照片图像以用于检查。图像示出了所容纳物品的形状、尺寸和不同的密度。
为了获得关于行李和其他物体所容纳的物品的附加信息，可以设置检测器以检测散射放射线，例如，如美国专利No.5,642,394。所述系统可以将散射放射线的检测与穿透放射线的检测结合。
将可能是与物体所容纳的物品的组成有关的信息增强的另一技术是用具有两种不同能量分布的放射线束对物体进行扫描。在两个能量级被检测的衰减率指示出放射线束所经过的物质的原子序数。双能量系统使得能够更好检测例如塑料物质和非法药品。
X射线照片成像的一个缺点是，在放射线束的路径中物体内的所有物品的图像被叠合。如果在物体中有很多物品，则可能很难区别它们。从而妨碍对危险物品的识别。另外，物体内的物品的方向和形状能够对它们是否能够在X射线照片上被识别产生影响。爆炸物质的薄片可能很难在X射线照片上被识别，尤其是它们垂直于扫描线束时。
计算X线断层照相术(“CT”)能够重新构造物体所容纳的物品的横截面图像，便于识别行李中的物品。CT图像还提供比X射线照片更高的分辨率、更大的图像对比度以及对被扫描物体的特性的更大敏感性。然而，物体的CT图像的重构需要以多个角度大量地扫描物体。进行CT重构所需的足够次的扫描是非常耗时的。根据所使用的系统，整件行李的CT成像例如对于飞机场中筛查行李的实际应用来说太慢了。
在美国专利No.5,367,552(“552专利”)中，X射线放射线源被设置在旋转模块的内表面的一侧，检测器阵列设置在相对的一侧。行李通过所述模块逐渐递增地移动。模块旋转以在每个递增位置处多角度地扫描行李。通过利用行扫描的预筛查，可以增加检查速度。然后，只对经预筛查步骤后被认为可疑的区域进行CT成像。
美国专利6,078,642(“642专利”)公开了一种用于行李的CT扫描系统，其中数据处理技术被用于加速检查速度。如同在“552专利”中一样，X射线源和检测器阵列设置在旋转模块的相对侧面上。所述源可以发射锥形放射线束，检测器阵列可以是2维的。随着行李件连续移动通过模块，所述模块旋转，提供螺旋状体积式的CT扫描。CT扫描被应用于整个行李件，而无需预扫描。所述源同样可以发射具有两种不同能量分布的X射线束。
美国专利No.5,410,156公开了一种用于在飞机场中扫描行李的爆炸物检测系统，包括在物体一侧的中子辐射源和在物体相对侧的二维检测器阵列。所述物体被支撑在可旋转的平台上。扫描期间平台的旋转能够实现对平台上的物体的任意线断层成像，以通过样本产生每立方氢、碳、氮和氧的三维分布。这些元素的比率为样本的小体积增量而被确定。神经中枢网(neural net)方法被用于确定体积增量是否包括爆炸物。
将诸如枪和爆炸物等违禁物品装入手提袋和行李带上飞机的走私方式是已知的、正为人们所关注，较少引人注意但是也很严重的威胁是在大的货物集装箱中的违禁物品通过船经过边界的走私方式。通过船被带入美国的货物集装箱中只有较小比例的货物集装箱被检查。“检查站的恐怖(Checkpoint terror)”，美国新闻和世界报道，2002年2月11日，第52页。
标准的货物集装箱通常为20至50英尺长(6.1至15.2米)，8英尺高(2.4米)，6至9英尺宽(1.8至2.7米)。空运货物集装箱用于容装将被储存在飞机机体中的多件行李和其他货物，它们的尺寸(长、高、宽)范围从大约35×21×21英寸(0.89×0.53×0.53米)至大约240×118×96英寸(6.1×3.0×2.4米)。诸如许多件行李等大的物体堆也可能被支撑在托台上。可能具有支撑侧壁的托台可能具有比得上货物集装箱的尺寸，至少在支撑物体时。术语“货物运输工具”被用来指代所有类型的货物集装箱和支撑物体的、相当尺寸的托台(和其他这种平台)。
与货物集装箱的尺寸范围相比较，用于手提袋的典型飞机场扫描系统具有大约0.40×0.60米的通道入口。用于被检查行李的扫描系统具有只是稍微大点的通道入口。由于只有适于通过通道的袋子能够被检查，因此这种系统不能用于检查货物集装箱。如上所述，用在典型的X射线行李和袋子扫描仪中的低能量太低，不能穿过非常大的货物集装箱。另外，许多这种系统太慢，不能经济地检查较大的物体，诸如货物集装箱等。
美国专利No.6,292,533B1公开了一种用于大物体(诸如车辆承载的货物集装箱等)的可移动X射线检查系统，其使用450kV的X射线源。所述源被支撑在卡车上，笔形线束被产生以垂直地扫描车辆。同样被支撑在卡车或者从卡车延伸出的悬臂上的检测器被设置，用来检测穿过物体所容纳的物品并且被其散射的放射线。在使用时，将被检测的车辆靠着卡车上的扫描单元停放。所述源和检测器通过平移系统在卡车中水平移动，以水平扫描车辆。尽管具有充分的穿透性，笔形线束的使用还是太慢，不能有效地扫描货物集装箱。扫描动作“极慢”(每小时1/3-1/6英里)。
美国专利No.5,917,880公开了一种X射线检查设备，该设备能够用于检查货物集装箱，它使用大约8MV的X射线放射线，并将X射线放射线校准成垂直扇形束以扫描承载货物的卡车。第一检测器阵列与扇形束对齐，以检测穿过卡车的放射线。第二检测器阵列被设置用来检测通过卡车被向前散射的放射线。所述卡车移动通过垂直扇形束。来自两个检测器的数据被用于确定在卡车中衰减物质的平均原子序数，以识别卡车中的物质。然后准备出指示物质的图像。通过第一检测器阵列提供的数据也用于形成卡车的X射线照片。尽管比笔形线束快，然而，扇形线束仍然太慢，不能有效地以合理的速率扫描大的物体。
在美国专利No.5,638,420中，大的集装箱被可移动框架上的系统检查。扇形、锥形和笔形X射线的放射线源，诸如具有在MeV范围内的加速电压的线性加速器等，安装在框架的一侧。检测器阵列安装在框架的相对侧。框架可以是自驱动的，并且前进经过集装箱的长度。X射线照片图像被产生，供操作者分析。
诸如货物集装箱等大物体的X射线照片图像相对于诸如行李等较小物体的X射线照片图像具有与上述相同的问题。美国专利No.5,524,133公开了用于大物体(诸如集装箱中或者车辆上的货物等)的扫描系统。在一个实施例中，提供两个固定的X射线放射线源，每个放射线源发射被校准成扇形束的线束。面对货物和扇形线束的相邻侧面的所述放射线源彼此垂直。固定的检测器阵列与每个放射线源相对而设，在货物的相对侧，用于接收穿过货物的放射线。另外，具有两种不同能量的X射线放射线束被每个放射线源发射。一个能量显著高于另一个。例如，可以使用1MV和5或6MV的能量。通过总体上对于每个薄片的检测器阵列或者通过所述阵列的各个检测器在每个能量级处检测到的X射线的平均数的比率被确定，并且与查找表进行比较，以识别与所述比率对应的平均原子序数。从而，货物的物质成分被确定。基于平均原子序数的比率的三维图像可以根据两个检测器阵列收集的数据而被重构。所述专利记载尽管图像粗糙，然而它们能够用来确定特定物品的形状。结合对那些物品中物质的平均原子序数的确定，可疑物品可以被排除或者被标记以进行进一步的检查。
尽管基于X射线照片的三维图像对于X射线照片本身来说是一种改进，然而CT扫描所提供的高分辨率、改进的图像对比度以及区别物体中物品特性方面的小的不同点的能力在货物集装箱的检查中将是有益的。上述用在飞机场中对行李及类似物进行扫描的CT扫描单元不容易放大到扫描货物集装箱所需的大尺寸。例如，为了容纳最大的货物运输工具，“552专利”或“642专利”的旋转模块将需要被极大地放大。这种承载放射线源和检测器的大旋转单元将会非常昂贵，并且难于操作和维护。
尽管在上述专利中或其他文献中公开了用于检查诸如货物集装箱等大物体的各种设计，然而，非常多的货物运输工具是通过人工进行检查的。“检查站的恐怖(Checkpoint terror)”，美国新闻和世界报道，2002年2月11日，第52页。仍然需要检查大物体(诸如货物运输工具等)用的、实际、有效、非侵入性的放射线扫描仪。并且需要实施大物体的CT成像的能力。还需要检查诸如行李等小物体用(包括较小物体的改进的CT成像)的改良放射线扫描仪。

发明内容
根据本发明的一个实施例，公开了一种检测物体用的扫描单元，包括放射线源，用于发射放射线束；可旋转平台，用于支撑通过放射线束被检查的物体；以及检测器，所述检测器被定位用来接收所述线束与物体相互作用之后的放射线。放射线源、平台和检测器中的至少一个能够沿第一方向移动。优选的是，平台能够沿第一方向移动。更优选的是，第一方向是垂直的。放射线束可以是水平的发散线束，诸如扇形线束，或者是水平和垂直的发散线束，诸如锥形线束。在优选实施例中，随着物体旋转并沿第一方向移动，所述物体被扫描。平台、放射线源和检测器中的至少一个沿第一方向移动，使得能够由物体重构体积式CT图像。
放射线源例如可以是X射线放射线源。可以设置附加的放射线源，并且根据需要设置附加的检测器以对应附加的放射线源。每个放射线源可以以不同的能量发射放射线，或者可以设置单个、多能量源。
根据本发明的另一实施例，用于检查物体的扫描单元包括放射线源，用于发射放射线束；可旋转平台，用于支撑通过放射线束被检查的物体；以及检测器，所述检测器被定位用来接收与物体相互作用之后的放射线。第一传送装置被设置用于将物体传送至平台以进行扫描。第二传送装置被设置用于在扫描之后从平台传送物体，以及第三传送装置被设置用于在扫描之后从平台传送物体。基于平台的位置能够将物体有选择地引导至第二传送装置和第三传送装置之一。处理器可以被程序化用来使平台移动，如果物体通过检查则使物体与第二传送装置对齐，如果物体没有通过检查则使物体与第三传送装置对齐。所述平台能够可转动地被定位，用于使物体与第二传送装置和第三传送装置之一对齐。第二传送装置所在的垂直位置等级不同于第三传送装置的垂直位置等级，以及所述平台是能够垂直移动的，以使平台所支撑的物体与第二和第三传送装置之一对齐。
根据本发明的另一实施例，一种用于检查物体的扫描单元包括放射线源，用于发射垂直放射线束。可转动的平台被设置用于支撑物体以通过垂直放射线束对其进行检查。在平台上的传送装置水平移动物体。垂直检测器被定位与垂直线束对齐，用来接收与物体相互作用后的放射线。垂直线束例如可以是扇形线束。所述平台是能够被垂直移置的，所述扫描单元还包括第二放射线源，用于发射第二水平放射线束；以及第二水平检测器，所述第二水平检测器被定位用来接收水平线束与物体相互作用之后的放射线。所述第一放射线源和第二放射线源是一样的。
根据本发明的另一实施例，一种用于检查物体的扫描单元包括放射线源，用于发射笔形放射线束；可转动的平台，用于支撑物体以通过放射线束对其进行检查；以及检测器，所述检测器被定位用来接收与物体相互作用后的放射线。放射线源、检测器和平台中的至少一个能够沿第一方向位移。所述检测器能够移动，以接收沿预定方向被物体分散开的放射线。所述检测器可以被支撑在可转动的环上，其旋转轴线横穿平台。所述检测器适于检测裂变副产品。例如，所述放射线源可以是中子射线源或伽马射线源。还可以设置水平X射线放射线束的第二放射线源；以及第二水平延伸的检测器，所述检测器与所述第二放射线源对齐，用于接收水平线束与物体相互作用之后的放射线。所述笔形线束源和所述水平延伸线束源是一样的。
根据另一实施例，一种用于检查物体的扫描单元，包括放射线源，用于发射放射线束；可转动的平台，用于支撑物体以通过放射线束对其进行检查；以及检测器，所述检测器被定位用来接收由于线束与物体相互作用而从物体发射出的受激发射。放射线源和平台中的至少一个能够沿第一方向移动。放射线束可以是沿着第一轴线发射的笔形线束，受激发射可以是核共振荧光。检测器被定位用来检测大致与笔形线束的轴线垂直的核共振荧光。第二放射线源可以被设置用于发射水平放射线束，第二检测器可以与第二放射线源对齐，用来接收第二线束与物体相互作用之后的放射线。在那种情况下，第二放射线源、平台和第二检测器中的至少一个能够沿第一方向移动。
根据另一个实施例，一种用于检查物体的扫描单元，包括放射线源，用于发射放射线束；平台，用于支撑物体以通过放射线束对其进行检查。所述平台能够沿非水平方向移动以便沿非水平方向移动被平台支撑的物体。检测器被定位用来接收线束与物体相互作用后的放射线。放射线源能够至少部分地围绕横穿平台的轴线转动。这样，所述放射线源至少部分地围绕被平台支撑的物体可旋转。所述放射线源可被台架支撑，使得所述放射线源至少部分地围绕横穿的轴线旋转。所述台架支撑所述检测器，使得检测器至少部分地围绕横穿的轴线可旋转。非水平方向可以是垂直的。
根据另一个实施例，一种用于检查物体的扫描单元，包括固定放射线源，用于发射放射线束；以及平台，用于支撑物体以通过放射线束对其进行检查。所述平台能够围绕第一轴线旋转并且能够沿第二轴线位移。固定检测器被定位用来接收线束与物体相互作用后的放射线。所述第一轴线和第二轴线可以是相同的轴线，该相同的轴线可以是垂直轴线。
根据本发明的另一个实施例，一种检查物体所容纳的物品的方法，包括步骤围绕旋转轴线旋转物体；利用来自放射线源的放射线扫描物体；利用检测器检测与物体相互作用的放射线；以及沿第一方向移动物体、放射线源和检测器中的至少一个。在旋转物体并移动物体的同时，扫描物体，或者交替地旋转、移动和扫描物体。基于检测到的放射线重构体积式计算X线断层照相图像。优选的是，第一方向是垂直方向。
用具有第一和第二能量分布的一束或多束放射线束扫描物体。基于通过以不同的能量分布扫描而收集的数据，可以重构体积式计算X线断层照相图像。图像可以被合并。
可以水平移动物体，并且用垂直放射线束扫描物体。通过垂直检测器检测垂直线束与物体相互作用之后的放射线。在垂直扫描之间旋转物体，并且基于所检测到的放射线重构体积式计算X线断层照相图像。
用放射线扫描物体，以诱发物体中可裂变材料的裂变，如果裂变存在的话。然后检测裂变副产品。用中子射线笔形放射线束或伽马射线笔形放射线束扫描物体。
至少部分地基于平台的旋转位置和垂直位置之一沿多个退出路径中的一个从平台传送物体。
检测诸如核共振荧光等受激发射。
根据另一个实施例，一种用于检查物体所容纳的物品的方法，包括步骤旋转物体；在物体的旋转的至少一部分期间，用放射线连续扫描物体；以及检测与物体相互作用的放射线。
根据另一个实施例，一种用于检查物体所容纳的物品的方法，包括步骤旋转物体；用X射线放射线扫描物体；以及检测与物体相互作用的放射线。


图1是根据本发明一个实施例的扫描单元10的侧视图，示出了降低位置中的可旋转、垂直可移置的平台；图2是图1中扫描单元的侧视图，其中，平台处于升高位置；图3是用于旋转和垂直移置平台的系统的另一例子；图4a是图1中实施例的扫描单元的内部的顶视图；图4b是平台上的物体的顶视图，在旋转期间物体的最长的厚度与放射线束对齐；图4c是在平台上的长物体的侧视图，诸如标准货物集装箱等长物体；图5是能够用于图1所示实施例中的检测器阵列和锥形线束的一部分的示意性视图；图6是图1所示实施例的扫描单元的顶视图，其中平台使物体与第二退出路径对齐；图7和8是根据本发明实施例的扫描单元的侧视图，示出了放射线源和传送系统的不同布置；图9是根据另一实施例的平台顶部上的物体的正视图，用于垂直线扫描的垂直线检测器与用于体积式CT成像(volumetric CT imaging)的水平空间检测器相交；图10是根据另一实施例的扫描单元的一部分的示意性视图，所述扫描单元包括笔形线束放射线源和可移动检测器；图11是根据另一实施例的另一扫描单元的一部分的示意性视图，其中，X射线源在被旋转/可垂直位移的平台支撑的物体之上；图12是图11所示实施例中平台上的物体的顶视图；以及图13是根据本发明另一实施例的扫描单元的一部分的侧视图，其中，放射线源和/或检测器可垂直移动，可旋转平台可以或不可以垂直移动。
具体实施例方式
图1是根据本发明一个实施例的扫描单元10的侧视图。在该实施例中，扫描单元10包括放射线源12，诸如X射线放射，用于照射被扫描的物体13；检测器14，用于检测穿过物体13的放射线；以及旋转/可垂直位移的平台16，用于在扫描期间支撑和定位物体。旋转/可垂直移置的平台16在放射线源12与检测器14之间。放射线12结合适当的校准可以发射水平的放射线束17，检测器14可以水平延伸。水平延伸的线束可以是锥形线束，如图1所示，或者例如是扇形线束。物体13可以是大的物体，诸如货物运输工具(例如货物集装箱和托台)。物体13还可以是较小的物体，诸如行李件或手提袋等。
在该实施例中，放射线源12和检测器14优选是固定的。使用固定放射线源和固定检测器是有益的，因为那些装置的特性可以被优化，而不用考虑移动发射源和/或检测器的重量和尺寸。尽管优选，然而不需要放射线源12和检测器14必须是固定。非固定放射线源和检测器的例子在下述的实施例中被讨论。
在图1中，放射线源12和检测器14被支撑在0级地面位置等级处。物体13的顶部延伸到0级地面位置等级之上。平台16陷入腔18中。腔18可以在地内。图2是图1所示扫描单元的侧视图，其中平台16处于升高位置且在0级地面位置等级处。在该实施例中，以下将参考图4a进行讨论的传送系统沿着垂直于纸张的轴线将物体13移动至平台16。
平台16可以是扁平板。平台16被机械装置或系统20支撑，所述机械装置或系统20均通过板的中心围绕垂直轴线“A”旋转平台，并且沿所述轴线垂直地移动平台16。在沿两个方向垂直地移动时，旋转的方向可以是顺时针或逆时针。在沿一个方向垂直移动时，旋转方向可以是顺时针方向，而沿相反方向垂直移动时，旋转方向是逆时针方向。机械装置或系统20可以是这样的其中，平台16的垂直运行、从而被板支撑的物体13的垂直运行是平台16的旋转的函数，但不是必须的。优选平台16的移动速度是这样的即，物体13相对于平台是固定的，并且在物体移动时，物体所容纳的物品相对于物体是固定的。在考虑到物体13所容纳的物品的包装的基础上，放射和计算的射线断层成像领域中的普通技术人员能够容易地确定平台16的垂直移动和旋转的适当速率。下面给出移动速率的例子。如果需要，所有或部分平台16以及扫描单元的任何其他部件可以由对X射线或其他放射线透明的材料制成。
机械装置18例如可以是螺旋千斤顶，包括支撑平台16的螺杆22，如图1所示。螺杆容纳在发动机箱的螺纹腔中。通过电动机(未示出)实现的螺杆旋转使得螺杆旋转。在基础螺旋千斤顶中，螺纹沿一个方向的旋转使得平台16升高，而沿相反方向的旋转使得平台降低。
螺旋千斤顶还可以具有能够切换螺距方向的双螺旋槽。陷入平台上的螺旋槽以及槽状部中的球轴承连续上下振动平台16，这样旋转总是沿相同的方向，如现有技术中已知的。
图3是用于旋转和垂直移置平台16的系统30的另一个例子。图3中的机构包括水压或气压系统32，用于垂直移动平台16；以及电动机34，用于旋转平台。水压或气压系统32包括在壳体37的腔室中的活塞36。活塞将腔室分成上室38和下室40。驱动流体通过泵46分别沿着管或管道42，44被供至上和下室38、40以及从上和下室38、40移开。活塞36通过第一杆50连接至副平台48。活塞36在壳体37中的移动使得副平台48上升和下降。副平台48支撑电动机34，电动机通过第二杆52连接至平台16。通过电动机34实现的第二杆52的旋转使得平台16旋转，而活塞和副平台48的垂直移动引起平台相应的垂直移动。如果需要，通过控制电动机34的旋转速率以及活塞36的垂直移动速率，平台16的旋转和垂直移动可以同步。
还可以使用其他电-机械、水压和/或气压驱动机构。
图4a是图1所示实施例的扫描单元10的内部的顶视图。在该例子中，平台16是圆形的，并且比物体13大。平台16也可以是其他形状和尺寸。
可以设置传送系统，用于将物体13传送至平台16或从平台16传送过来。传送系统包括第一部分62，所述第一部分62包括第一传送带64，所述第一传送带64从扫描单元10的外面延伸至平台16。第二部分66包括第二传送带68，所述第二传送带68从平台16延伸至扫描单元10的外部，为物体13提供退出路径。可以设置传送系统的第三部分70，其可以包括在平台16上的第三带72，并且所述第三部分70被设置用来从第一带传送物体13并将物体13定位在平台16上的适当位置上。第三带72还在扫描完成后将物体13传送至第二带68。传送系统可以任选地包括第四部分74，所述第四部分74包括第四传送带76，用于沿着第二退出路径从平台16传送可疑物体，以下将进一步描述。
当物体相对于平台被适当定位时，操作者例如可以通过绳子、带和/或夹具在扫描之前将物体13固定至平台16。也可以使用自动系统。
代替提供一个或两个退出路径和相关的传送带，第一传送带64可以用于将物体13传送至平台16以及从平台16传送物体13。代替传送带，可以使用其他用于传送物体的装置，诸如旋转辊子。
X射线源12例如可以是轫致(bremsstrahlung)辐射放射线源。X射线源12应该产生能量足够高的X射线放射线，能量高到当物体处于平台上的任意旋转方向时都足以穿过物体13的厚度。例如，对于能够穿过诸如货物集装箱等矩形货物运输工具或其他矩形物体13(它们在旋转期间沿放射线束17的最大厚度“T”大于5英尺，即1.5米)的X射线放射线，优选使用大于1MV的平均能量。在矩形物体13中，最大厚度T在物体的相对拐角之间，如图4b所示。
为了扫描长的物体，诸如标准货物集装箱13a，其长大约为20英尺(大约6.1米)、宽大约为6至9英尺(1.8至2.7米)，集装箱可以以竖直姿态放置在平台16上，如图4c所示。然后，放射线束截取通过物体的宽度“N”的直径，其厚度远远小于物体的长“L”。可以使用大约6MV或更大的平均能量扫描在平台16上定向的这种标准货物集装箱，如图4c所示。应该指出的是，根据货物集装箱所容纳的物品的包装或其他特性，将所有标准货物集装箱都竖直放置可能是不实际的。可以使用千伏电压范围内的X射线放射线，以穿过较小的货物集装箱或其他较小的物体。
如果需要大于大约1MV的X射线放射线以穿过物体13，则X射线源12可以是线性加速器，诸如Linatron线性加速器(“Linatron”)，它的加速电压在大约2MeV或更大的范围内，可以从加利福尼亚的帕洛阿尔托市的Varian Medical System股份有限公司(“Varian”)得到该线性加速器。所述X射线源12可以是或者不是脉冲的。在Varian Linatron中，例如每秒输出360各脉冲。也可以使用其他的高能量X射线源，诸如静电加速器、电子回旋加速器(microtron)和电子感应加速器等。X射线源还可以是放射性同位元素，诸如钴-60等，其发射几乎单能的放射线束。也可以使用其他的单能放射线源。如果可以使用低能X射线放射线，则X射线源12例如可以是X射线管。
一个或多个准直仪(未示出)可以设置在X射线源12与物体13之间，用于将来自每个源12的X射线束校准成所希望的形状。X射线束可以被校准成水平发散线束，诸如锥形线束或扇形线束等。这里，术语“锥形线束”指二维、发散放射线束，诸如水平和垂直发散的放射线束等。锥形线束不需要是精确的锥形；它可以是截面外边缘为矩形、正方形、圆形或椭圆形的任意形状的锥形。例如放射线束可以是矩形非对称锥形线束。图5示出了截取二维检测器阵列15(稍后将讨论)的一部分的矩形锥形线束80的一部分。如果使用圆锥体线束，从最接近圆的边缘的圆锥形线束的半圆部分所收集的数据通常被废弃。代替圆锥形线束，使用矩形锥形线束能够避免物体13和其所容纳的物品暴露于通常不用于成像的额外放射线下。
这里，术语“扇形线束”指一维的发散放射线束，诸如水平的发散放射线束。由于锥形线束在单位时间内比扇形线束覆盖更大体积的货物集装箱，因此使用锥形线束的扫描比使用扇形线束的扫描快。尽管扇形线束在第二维上稍微有些发散，但是与在第一维上的发散相比，这样的发散非常小，如现有技术中已知的一样。
检测器14可以是空间检测器。检测器14可以是包括多个检测器模块的检测器阵列15，如图5所示。当X射线放射线采用锥形线束时，检测器阵列可以包括一行或更多行二维检测器阵列，用来检测穿过物体13的X射线放射线。在图5中，示出检测模块86中的两行82，84的一部分。如图5中以点源简要示出的X射线源12瞄准检测器阵列15。为了便于表示，物体13和扫描单元10的其他部件没有示出在图5中。每个二维检测器模块86包括在壳体中的多行多列检测器元件，诸如光敏元件等。模块的部件没有示出，它们在本领域中是已知的。光敏元件例如可以是光电二极管。
如果使用扇形线束，可以使用一维检测器的单行(包括多个检测元件的单行)。通过一个或多个准直仪限定多路、紧密地间隔开的、平行扇形线束。在那种情况下，可以为每个扇形线束提供一维检测器行。
空间检测器14或检测器模块86例如可以包括非晶硅(“aSi”)检测器。检测器模块86可以是Varian能够提供的、商标名为PaxScanTM4030的aSi检测器。PaxScanTM4030检测器中的每一个是40cm×30cm。为了提高对比分辨率，检测器可以连接至信号处理电路，所述信号处理电路包括具有动态可控信号增益的前置放大器级，如美国专利No.6,486,808B1所描述的一样，2001年10月16日提交的美国专利申请于2002年11月26日被授权而得到该专利，它被转让给本发明的受让人，并且通过在文中被引用而被合并。PaxScanTM4030可以伴随有软件，所述软件能够通过数学地或者电子地结合相邻像素而实现大约0.388mm的分辨率，这种对相邻像素的结合被称为“压缩画面(binning)”，如现有技术中已知的一样。“像素压缩”例如在美国专利No.5,970,115中被讨论，该专利被转让给本发明的受让人，并且通过在文中被引用而被合并。每个检测器模块86可以首尾相连地被放置，如图5所示。
尽管检测器14可以具有大约1％的效率，然而，利用更高的检测器效率可以获得分辨率更高的图像。例如，检测器可以具有大约10％或更大的效率。优选为25％至大约75％。为了识别例如小的轻武器或其他小的物体(重大约1磅)，图像可以具有从大约0.2cm至大约0.5cm的分辨率。为了实现图像的这种分辨率，检测器14可以具有大约0.1cm或更小的像素间隔。
在美国专利申请No.10/013,199中描述了可以用在本发明中的“深度”检测器的例子，该专利申请于2002年11月2日被递交，并且被转让给本发明的受让人，该专利申请通过在文中被引用而被合并。另外，检测器可以具有检测器元件的高空间密度。对于诸如货物运输工具等较大的物体，优选密度为每平方厘米大约60个像素。如专利申请No.10/013,199中所述的经修改的PaxScan 4030TM可以具有每平方厘米大约670像素的密度，其可以用于小的物体。所得到的CT和/或X射线照片图像将具有非常高的分辨率。
在检测器阵列15处锥形线束80的纵向或轴向宽度(在图1所示的实施例中为垂直尺寸)可以大致与检测器阵列的宽度“W”对应，如图5所示。锥形线束80可以沿纵向(图1中的垂直方向)延伸经过从大约2度至大约30度的弧θ。在物体13的位置处锥形线束80或扇形线束的横向长度(在图1所示的实施例中为水平尺寸)可以稍微大于物体的宽度。在那种情况下，锥形线束或扇形线束重构算法可以用于重构图像，如现有技术中已知的一样。也可以使用较窄的锥形或扇形线束。部分锥形或扇形线束重构算法可以用于不照亮整个物体13的宽度的放射线束，如现有技术中已知的一样。
在检测器阵列15处锥形线束80(或扇形线束)的横向长度可以大致与检测器阵列的横向长度相同。根据扫描单元10和将被检查的物体的尺寸，锥形线束80可以横向延伸经过大约45度至大约80度的弧α。检测器阵列15还可以被形成为半圆形的槽或具有碟形(dish)结构，如美国专利申请No.10/202,273所示，该专利于2002年7月24日递交，被转让给本发明的受让人，并且该专利申请通过在文中被引用而被合并。检测器阵列15也可以是扁平的。
准直仪(未示出)也可以被设置在物体和检测器阵列15之间，用于防止散射的放射线到达检测器阵列的检测器。
围绕扫描单元10设置防辐射装置90。如现有技术中已知的一样，可以使用各种防辐射结构和材料。例如，防辐射装置可以包括两个同心的钢壁，壁之间的空间中填充有放射线吸收材料，诸如沙子等。防辐射材料还可以包括商业上可以获得的建筑材料块，诸如混凝土块等，它们既便宜又容易移动。在图1所示的实施例中，防辐射壁的高度可以是升高后的物体13的最大高度的两倍或更多。混凝土块或厚板也可以被延伸经过扫描单元10的顶部之上的I梁支撑框架支撑。然后，防辐射装置基本限定包括扫描单元10的屏蔽室。例如沙子或混凝土的束流收集器92可以设置在检测器14的后面，以减少防辐射需求，如图1和4a所示。检测器也可以设置在束流收集器92中。X射线源12和检测器14例如可以以-1级位置等级设置在地面之下，这样可以减少防辐射需求。屏蔽隧道(未示出)可以围绕X射线源12、检测器14、传送系统和平台16被设置，代替限定屏蔽室，这尤其适于小的扫描单元。
检测器14检测穿过物体13的X射线放射线。检测器14电连接至一个或多个计算机94，计算机94将检测器14输出的数据重构成图像，如以下将进一步描述的一样。计算机94具有一个或多个输入端94a，用于接收来自检测器14或任选的其他检测器的数据，如以下将进一步描述的一样。模数转换装置以及其他的电子部件根据需要而被提供。计算机94连接至显示重构图像的显示器96。计算机94可以将重构的图像连同关于每个物体13的识别信息(诸如物体被扫描的时间和日期以及物体线源等)一起存储到数据库中。扫描单元10可以包括条形码扫描仪(未示出)，用于读取信息和将信息提供至计算机94。扫描单元10的操作者可以通过键盘将相关的信息输入，或者信息可以被扫描而自动被输入。例如，在检查之前包含这种信息的条形码可以被施加到物体13上。计算机94还通过输出端94b连接至X射线源12、传送系统以及平台16的驱动机构，以控制它们的操作(连接未在图1中示出，以简化视图)。也可以使用多个处理器或计算机。
在图1所示实施例的扫描单元10的操作过程中，将被检查的物体13被放置在第一传送带64上。第一传送带64和第三传送带72(在平台16上，如图3所示)将物体13传送到平台16上的位置中并且物体在0级地面位置等级处(图1)。然后，操作者可以通过例如绳子或袋子将物体13固定至平台16。X射线源12被激活以发射被校准成锥形放射线束80的X射线束，该线束被会聚到物体13的底部上。作为代替，可以使用扇形线束。平台16被激活以旋转并凹进到平台16之下的腔18中。当平台16旋转和凹进时，锥形线束80以螺旋的图案扫过物体13以及所容纳的物品。当平台16到达它的最低位置等级-10级时，例如如图1所示，扫描锥形线束在物体13的顶部。然后，平台16升起(根据驱动机构20，连续地沿相同方向或相反方向旋转)，并且可以任意地实施连续的扫描。
在一个执行过程中，X射线源12与物体13之间的距离以及物体与检测器14之间的距离可以是物体最大半径的大约1.5到2倍。放射线束17是纵向延伸经过大约2至3度的弧θ的锥形线束，优选为大约15度。锥形线束17可以横向延伸经过大约45度至80度的弧α(见图5)。优选为大约45度。然后，平台16可以一分钟沿每个方向移动。平台16例如可以在沿一个方向的移动过程中被旋转2-4次。例如，对于CT重构，可以采用平台16的每一个完整旋转有大约300至1000个投影。
驱动机构可以沿垂直方向将平台16移动一段充分的距离，以扫描能够被扫描单元10检查的最高物体13的整个高度，或者驱动机构可以受控以升高被扫描的特定物体使其升高所需的距离。传感器(未示出)可以被设置用来在测试时识别物体的高度，以及用来监测平台16的旋转和垂直运动。扫描系统10可以被设计用来通过适当地定位X射线源12和检测器14、以及提供能够使物体移动一段完成扫描所需的距离的驱动机构，而检查任何高度的物体。
平台16的旋转和垂直运动可以连续。可选地是，运动可以被分度(indexed)。例如，如果被螺纹式机构驱动，则平台16可以在扫描的同时旋转并以预定的增量升高。如果被图3中的驱动机构驱动，或者另外的这类驱动机构驱动，则平台16可以在扫描的同时交替地旋转和升高。例如，平台可以交替地旋转360度(或稍多些以获得完整的数据集)，并且升高预定的增量。平台16的旋转和垂直运动可以同步或不同步。
在扫描的同时，物体13已经被升高和/或降低预定量之后，平台16的旋转和垂直运动被停止，X射线源12被关闭。检测器14所接收到的数据连同平台16的角坐标和纵坐标(圆柱坐标)一起被提供至计算机94，并且被用于重构体积式计算X线断层照相(“CT”)图像。如上所述，用于根据利用锥形线束或扇形线束进行的扫描的重构体积式图像的重构算法是现有技术中已知的。
螺旋状体积式CT扫描可以比传统的CT扫描快。因此，与传统CT系统相比，物体可以被更快地扫描，而对X射线源12的磨损更小。还可以使用更低功率的放射线源，尽管利用低功率源进行扫描可能会增加扫描时间。在任一种情况下，可以降低放射线源和/或维护成本。另外，如果使用低功率源，可以减少防屏蔽需求，并且降低扫描系统10的成本和尺寸。
可以通过计算机94分析重构图像和/或通过系统的操作者从视觉上分析重构图像。如果需要，可以再次扫描物体13。当扫描完成时，物体13从平台16被传送。如果物体13经过检查，则平台16可以沿着第二传送带68与第一退出路径对齐，如图4a所示。第二和第二传送带68、72被激活，并且物体13被传送离开平台16并且被传出扫描单元10。
如果物体13未能通过检查，则可能在平台16上对其再次进行扫描。平台16的旋转和垂直运动重新开始，并且X射线源12被开启。物体13可以根据需要被容易地扫描很多次。与初始扫描相比，可以以较慢的平台16旋转和/或垂直运动速度或X射线束80的较高放射量率连续地对整个物体或者只对物体的可疑部分进行测试。如果在确定需要附加扫描之前已经从平台16上移去物体13，则第二和第三传送带68、72可以反转以将物体13返回至平台16。
相同物体13的重复扫描能够导致将被检查的物体的积压。为了保持通过扫描单元10的高通过速率，可疑物体可以沿着第四传送带76(如果被提供)被引导至第二退出路径，以进行临时储存，或者被引导至另一个位置，以进行进一步的检查。因此，只有可疑物体被延迟。
可以通过将平台16旋转到与第四传送带76对齐的位置而将物体13引导至第二退出路径，如图6中扫描单元的顶部视图所示。然后，第三和第四传送带72、76被激活，以将物体13传送离开平台16并且传送到第四传送带76。
可疑物体13和其他可疑物体可以沿着第四传送带76被临时储存，并且在稍后通过反向旋转第二和第三传送带而将其返回至平台16以进行后续扫描。第四带76还可以通向用于储存物体13的临时储存区域，直到有时间进行再次扫描。第四传送带76还可以通向另一个扫描站，所述扫描站可能对至少特定类型的违禁物品更敏感(但是可能较慢)。其他扫描站可以是扫描单元10的一部分或者是其他扫描单元的一部分。在后一种情况下，第四传送带76可以直接通入其他扫描单元10。第四传送带76还可以通至用于手动检查的另一室或者站。所述系统可以被构造成包括所述这些选项。基于对物体13的重构图像的分析，对选项的选择可以通过计算机94在程序的控制下进行确定，或由操作者进行确定，或者采用两者。
由于平台16能够旋转，物体13的原始取向可以被保持，而无论选择了什么路径。这里，例如，物体13的前边缘“B”是相同的，无论它沿着第一还是第二退出路径被传送。在对平台16上的物体的连续扫描或者通过另外的扫描站进行扫描的过程中保持物体13的取向是有益的，便于对图像进行比较。然而，如果在连续成像时需要改变物体13的取向，则也可以通过平台16的旋转被容易地实施。
不需要在地下设置腔以容纳平台的运动，而所述源、检测器和传送系统不需要在地水准平面处，如图1所示。在图7所示的扫描单元中，例如，传送系统的进入和退出部分102、104在地面位置等级之上的位置等级处，诸如在+10单位级处。平台106具有上表面106a，当平台在较低的初始位置中时，所述上表面106a也在+10单位级位置等级处。物体108被支撑在平台106的上表面106a上。在该例子中，物体108具有+5个单位位置等级的高度。可以理解，物体108可以具有其他高度。系统的部件的相对位置和/或平台126的运动可以被改变以容纳其他尺寸的物体。
在该实施例中，当平台106在它的初始的、较低的位置中时，放射线源10和检测器(在该视图中未示出，但是与放射线源10和物体108对齐以接收穿过物体的放射线)在物体108的高度处或以上的水平等级，诸如在+16单位位置等级处。平台106连接至机构111，诸如任何上述的机构，或者其他类型的机构，以使平台产生旋转和垂直运动。这里，传送系统包括辊子112。作为替代可以使用传送带，如上所述。
在操作中，在平台处于图7所示的初始位置中时，物体108被传送至平台106。然后，平台被升高到上部位置，在该位置处上表面106a在大约+15单位位置等级处，同时被旋转，这样整个物体108可以被放射线源110发射的X射线束扫描。上表面106a的最终位置是这样的即，物体108的整个高度被扫描，因此最终位置依赖于扫描放射线束的尺寸以及从物体至放射线源110的距离。如上所述，放射线束可以是锥形线束或扇形线束。并且还如上所述，物体108可以在下降返回至它的初始位置且在+10单位位置等级处的同时被扫描。当扫描完成时，物体108从平台106传送至传送系统的退出部分104，并且被传送出扫描单元100。这里，传送系统包括辊子112。作为代替可以使用传送带，如上所述。
用虚线示出传送系统的可选或附加上退出部分114，它在传送系统的第一退出部分104之上，例如在+15单位位置等级处，用于提供从扫描单元100退出可选或附加退出路径。根据扫描系统的环境，有益或者必须的是，传送系统的退出部分在比进入部分102高的位置等级处。在那种情况下，传送系统的上部112将被提供，代替较低的退出部分104。上部112还可以用作可疑物体的退出路径，而第一、较低退出部分104可以用作通过检查的物体的退出路径，或者相反。在该实施例中，平台106的垂直运送使得能够分出可疑和可接收物体。上部114不需要与传送系统的第一部分102对齐。在那种情况下，当物体将沿着上部被传送时，平台106的旋转取向将与上退出部分114的方向对齐。
在根据图8所示本发明实施例的扫描单元120的另一结构中，传送系统的进入和退出部分122、124在0级地面位置等级之上，并且放射线源126在与进入和退出部分相同的水平位置处。平台127具有支撑物体128的支撑表面127a。平台127具有初始的上位置，该位置与进入和退出部分122、124在相同的水平位置；以及下位置，如图8所示。如上所述，放射线源的高度依赖于扫描放射线束的尺寸以及放射线源与物体之间的距离。在该例子中，进入和退出部分122、124在+10单位位置等级处，放射线源在+11单位位置等级处，物体的高度是+5个单位位置等级，当平台处于下位置时，平台127的上表面127a在+5单位位置等级处。如上所述，物体128可以具有其他高度。
在操作中，平台127的上表面127a初始位于上位置且在+10单位位置等级处，用于从进入部分122接收物体128。平台127移动至较低位置且在+5单位位置等级处，如图8所示，同时被旋转，以将整个物体128暴露于放射线源126所发射的放射线束下。在平台返回至上位置的同时，平台126可以被旋转并且物体128被扫描。物体128可以沿着传送系统的第二部分124从处于+10单位位置等级处的平台126上被移去。平台126的移动和/或系统的部件的相对位置可以被修改以容纳其他尺寸的其他物体。
在该结构中，以虚线示出传送系统的可选或附加下退出部分130，该部分130在传送系统的第一上退出部分124之下，在该例子中处在+5单位位置等级处，如所需要或所期望的一样。下退出部分130可以用作可疑物体的退出路径，而上退出部分124可以用作通过检查的物体的退出路径，或者相反。因此，如图7中的结构一样，平台126的垂直运动可以使得能够对可疑和可接收物体进行分类。如上所述，下部分130不需要与传送系统的第一部分122对齐，平台126的旋转方向可以在物体将沿着下部分被传送时与下部分的方向对齐。
还可以通过有选择地检测在不同的能量范围内的被传递能量，来获得在识别违禁货物中有用的附加信息。过滤器(未示出)可以有选择地被设置在检测器14的前面(见图1)，以提高检测器对特定能量范围的能量敏感性。例如，过滤器可以被构造用来阻止穿过货物的、在特定阈值之下的放射线。对较宽能量范围敏感并且可以用在本发明中的检测器的例子在美国专利申请No.10/013199中有所描述，该专利申请于2002年11月2日被递交，被转让给本发明的受让人，并且通过在文中被引用而被合并。商业上可获得的、对于特定能量范围敏感的基于闪烁的检测器可以被使用，所述检测器包括光电倍增管、半导体基检测器以及基于气体离子化的检测器。
如现有技术中已知的，X射线放射线与不同材料(包括诸如爆炸物等违禁物品)的相互作用部分地依赖于X射线放射线的能量。因此，也可以通过用两种或多种不同的能量分布扫描物体来获得能够用于识别违禁物品的有用的附加信息。能量分布中的一种可以是带有平均能量的一种能量分布，其中，X射线放射线与物体的初步相互作用是康普顿(Compton)散射。其他能量分布可以具有逐渐变高的平均能量，这将导致更多的电子偶的产生以及更少的康普顿散射。
例如，当检查较大物体时(直径大于大约5英尺(大约1.5米))，通过X射线源，以4MeV和10MeV或者6MeV和18MeV或者更高的加速电压提供两种能量分布。在4MV和6MV的峰值能量处，X射线放射线将引起显著的康普顿散射。电子偶的产生将只是X射线相互作用所产生的一小部分结果。在10MV或18MV或更高的峰值能量处，引起更多的电子偶的产生。康普顿散射也会发生。
对于小的物体来说，诸如行李等，例如具有大约200KeV和90KeVX的加速电压的X射线管可以被用来产生具有200KV和90KV的峰值能量的X射线放射线。较高的峰值能量引发更大的康普顿散射，而较低的峰值能量通过光电效应引发更多的放射线，如现有技术中已知的一样。
可以使用发射具有不同峰值能量的X射线放射线的不同X射线源。也可以提供与每个放射线源对齐的对应检测器。在图1中，例如，以虚线示出第二放射线源12a。也以虚线示出了第二检测器14a，它与第二放射线源12a以及物体13对齐。第一和第二放射线源12、12a以及第一和第二检测器14、14a可以被堆叠，如图1所示。可以以交变的脉冲通过每个放射线源12、12a发射放射线，以减少由于散射而引起的干涉。可以围绕平台16沿直径方向设置一对或更多对放射线源和检测器。可以沿着垂直于图1中放射线源12和检测器14所限定的直径或者相对于放射线源12和检测器14所限定的直径以其他较大的角度设置放射线源/检测器对，以减少串扰和干涉。例如，可以沿着第一和第二传送带64、68的轴线设置第二放射线源/检测器对。附加的放射线源/检测器对可以被定位得充分高，高于物体能够沿其被传送的传送带64、68的位置等级。平台16可以被升高至充分高的高度，以通过所设置的所有放射线源而被扫描。代替提供与每个放射线源对齐的附加检测器，单个检测器或检测器阵列能够被移动成与有源源(active source)对齐。
附加的放射线源可以是以不同峰值能量发射放射线的线性加速器和/或X射线管。附加的放射线源还可以包括一个或多个放射性同位素。例如，所述放射线源中的一个可以是钴60，它以多能量级发射单能放射线。第二放射线源12a还可以是其他类型的放射线源，诸如中子源。由于不同类型的放射线可以不同地与特定的材料相互作用，因此使用不同类型的放射线来检查物体13可以提供能够用于识别物体所容纳的物品的附加信息。
可选的是，放射线源12能够以两种或多种不同的能量分布有选择地发射X射线放射线。能够以两种或多种不同的能量分布发射X射线放射线的线性加速器在美国专利No.6,366,021B1、美国专利No.4,382,208以及美国专利No.4,400,650中被公开，这些专利被转让给本发明的受让人，并且通过在本文中被引用而被合并。如果希望使用多于两种的能量分布，平台16可以被升高和降低多次。通过有选择地在放射线源与物体之间移动能量选择过滤器，能够通过来自单个放射线源12的多种能量对物体13进行照明。
在平台沿一个垂直方向移动的同时，可以发射一种能量分布，在平台沿相反的垂直方向移动时，可以发射另一种能量分布。在改变垂直方向之前，在平台16的运动过程中可以设置暂停，同时能量被改变。尽管对于诱发放射能的考虑可能会将所使用的最高峰值能量的上限限制在20MV，然而，可能仍然希望在小区域询问(area interrogation)中使用较高的能量。例如，如果以较低的能量识别可疑区域，则较高的能量可以被用来扫描可疑区域。
可以将多个检测器设置在围绕平台16的多个位置中，以检测散射放射线。特定的散射角可以对特定类型的材料具有较大的敏感性。单个检测器还可以设置在围绕物体的旋转环上，如图10所示，从而有选择地检测以特定的角度被散射的放射线，如下所述。
如上所述，图1所示的检测器可以是空间检测器，它以每种能量分布检测穿过物体13的放射线。可选的是，能量敏感检测器14b可以设置在空间检测器之后，如图1、2、4和6中的虚线所示。第二能量敏感检测器14b可以是检测器阵列。当放射线束是锥形线束的形式时，检测器14b可以包括一行或多行采用检测器模块形式的二维能量敏感检测器。第二检测器14b可以响应穿过物体13和第一检测器14的较高能量的X射线放射线。优选的是，第一检测器14具有大约50％的效率，使得足够量的X射线能量将经过第一检测器而被第二检测器检测。第一检测器14可以具有较高的效率，并且仍允许足够的X射线能量穿过。
代替提供分离的能量敏感检测器阵列14b，例如采用检测器模块形式的二维能量敏感检测器还可以设置在第一检测器阵列15的二维检测器中。如果需要，过滤器可以设置在检测器14、14b之间，以去除特定阈值之下的放射线，从而提高能量敏感检测器阵列对较高能量的敏感性。
第二检测器阵列14b的检测器每个均可以包括连接至光电倍增管的闪烁器，如现有技术中已知的一样。碰撞闪烁器的X射线光子引起可见光子的发射，其能量正比于所检测的X射线光子的能量。可见光子被光电倍增管检测，它的输出正比于被检测的可见光子的能量。脉冲高度分析器(“PHA”)可以被用于分析来自能量敏感检测器的数据。闪烁器例如可以是碘化铯闪烁器。
可以基于在每个峰值能量处所收集的数据准备出图像。通过对物体13的每个立体像素(voxel)以各个能量分布进行扫描，可以获得独立的数据点。通过以较低的能量进行扫描而获得的数据点将主要地基于康普顿散射的效应，这依赖于立体像素中材料的原子序数Z。通过以较高的能量进行扫描而获得的数据点将基于电子偶的产生，它依赖于Z2以及康普顿散射以具有变化度。当利用具有多于两种能量分布的放射线独立地扫描物体时，在一种能量处所获得的一些信息与在另一种能量处所获得的信息相关联。然而，附加信息从统计角度说仍然可以是有意义的。图像对比度也可以被提高。
基于在每个能量级别处的扫描能够重构单独的图像。可以从视觉上比较图像或通过计算机94比较图像。在物体的所有或一些立体像素中每种能量处的数据点也被比较或处理，以获得表示物体的、与立体像素对应的部分的材料成分的信息。不同算法可以对立体像素的材料成分的不同物理特性比较敏感。例如，对于立体像素的一个数据点可以被加到对应该立体像素的另一数据点或者可以从对应该立体像素的另一数据点中被减去。可选的是，或者另外，在每个立体像素处的两个数据点的比率可以被计算。所述比率是依赖于立体像素中材料的平均数Z和平均数Z2的值。也可以使用数据点的其他线性式和多项式组合。通过计算机94将所得的值与数据库进行比较以识别立体像素中的材料，其中数据库中的比率对应各种材料。例如美国专利No.4,149,081以这里总体上能够应用的方式讨论了由不同能量级别所获得的数据组的分析和观察。美国专利No.4,194,081被转让给本发明的受让人，并且在这里通过参考而被合并。
每个立体像素的数据点还依赖于与像素对应的材料的密度。在识别违禁物品(例如，爆炸物、核材料和非法药品)时材料的总密度是有用的。然而，通过混合入不同密度的填充物可以容易地改变材料密度，而不会改变违禁物品的有害特性。密度的改变可以使危险的爆炸物在X光照片中显得像无害的材料。然而，比率值(平均Z/平均Z2)不依赖于密度，因此很难破坏系统。如上所述，也可以使用值的其他数学组合，如现有技术中已知的一样。
在提供材料成分信息的同时，由第二能量敏感检测器所得到的图像具有低的分辨率。通过第一检测器14所收集的数据获得的、具有高分辨率的对应体积式CT图像可以一个立体像素接一个立体像素地与通过来自第二检测器14b的数据而获得的图像结合，以产生具有高空间分辨率、且也指示立体像素的材料成分的图像。可疑材料的位置、尺寸和形状以及材料的识别可以通过计算机94或者通过视觉来进行分析。
计算机94可以实施软件程序，所述软件程序自动地分析图像和图像数据，以识别可疑物体和材料，如现有技术中已知的一样。软件还可以用来增强被显示的图像，以便于操作者的视觉分析。例如，可以使用边缘增强程序，色彩可以被加入以识别特定类型的材料，并且可以提供表面描绘，以使物体较易识别，如现有技术中已知的一样。
为了用相同的扫描单元10扫描大的和小的物体，可以在扫描单元中设置一个和更多个线性加速器，以发射平均能量大于大约1MV的放射线束，以扫描最大厚度为大约5英尺(大约1.5米)或更大的物体，并且还可以设置一个或多个X射线管以扫描较小的物体。为了扫描诸如行李等较小的物体，例如可以使用发射峰值能量为大约90KV至大约200KV的放射线的X射线管。基于物体的尺寸通过系统的操作者可以选择放射线源。如果提供传感器来测量物体的尺寸，那么系统可以自动地选择放射线源。
代替重构CT图像或与重构CT图像一起，本发明的系统还可以实施片层(laminar)X线体层照相术，以重构物体13的片层面图像。与CT重构相比需要较少的投影。例如，可以基于大约20至大约30个投影重构片层面，每个投影可以被一个旋转度数分开。因此，片层重构可以比CT重构快。图像的分辨率可以不如CT好，但是比传统的X光照片好。现有技术中已知片层重构算法。在一个实施例中，通过旋转平台16并且逐渐增加地垂直移动平台来扫描物体13的平面，由此通过本发明的系统在整个物体13上实施片层X线体层照相术。然后，如果需要，也可以通过系统在物体13的可疑区域上实施CT。在另一个实施例中，可以通过任何类型的其他扫描单元在可疑区域上实施CT或一些其他分析。还可以在可疑区域上实施手动检测。还希望实施CT、以及示出可疑区域的整个物体的其他分析或手动检查。
传统平面传输X光线照相术还可以通过提供垂直的线性检测器而与体积式CT成像一起实施或代替体积式CT成像，如图9所示。图9是平台204顶部上的物体202的正视图，垂直线性检测器206与二维水平空间检测器208交叉(对应基于锥形放射线束的体积式CT成像)。垂直线性检测器206和水平空间检测器208的物体202之后的部分、平台204和用于平台的驱动机构以虚线示出。两个检测器206、208可以是检测器阵列。垂直线性检测器206可以包括从水平检测器阵列208的中心208a延伸的两个检测器阵列206a、206b。如果需要，在检测器阵列之间的交叉点处，垂直线性检测器206能够使用来自水平空间检测器208的数据。垂直线性检测器206可以是弧形件(arc)，水平检测器208也可以是弧形件。辊子210被示出在平台204上以水平移动物体202。也可以使用传送带。
为了实施垂直线性扫描，限定垂直扇形线束的准直仪(未示出)在放射线源(视图中未示出)的前面移动。辊子210(或者带)可以被用来水平地移动物体202，使物体完全经过线束。垂直线性检测器206可以包括“深的”、高能量转化检测器元件的密集阵列，使得能够产生分辨率非常高的图像，如上所述。垂直线性扫描可以发生在体积式CT扫描之前或者之后。垂直线性扫描可以识别在体积式CT图像上难于识别的物品。例如，炸药和伴随引线可能通过线性扫描会更容易识别。垂直线性扫描可以有选择地只在物体的可疑部分的可疑物品上被实施。应该指出的是，通过垂直移动平台(没有旋转)，基于在该实施例和其他实施例中由水平检测器208检测到的信号，能够实施水平线性扫描。
在另外的可选实施例中，利用垂直线性检测器206的线性扫描能够如上所述地被实施，然后平台204可以少量地被旋转，诸如一度等。线性扫描可以被重复。平台的线性扫描和旋转可以被重复至180度或者更多。然后，所收集的数据可以重构成体积式CT图像。与基于利用锥形线束转动地、平移地对物体进行的检查，而通过二维水平检测器208检测到的数据所获得的体积式CT图像相比，基于具有扇形线束的检查，通过一维垂直线性检测器206收集的数据所获得的体积式CT图像可以具有不同的图像特性。因此，能够有益地基于水平和垂直检测器208和206所收集到的数据，重构体积式CT图像。
可选地是，根据本发明另一实施例的扫描单元可以只包括用于体积式CT成像的重构的垂直线性检测器206，而不使用水平线性检测器208。尽管与利用水平扫描仪实施体积式CT成像、并且垂直移动和旋转平台204相比，使用这种系统可能较慢，然而它会比较便宜。
图1中的第二放射线源12a还可以发射被校准成笔形线束的放射线束。图10是包括这种放射线源12a和笔形线束以及发射被校准成锥形线束80和扇形线束的放射线束的放射线源12的扫描单元30的一部分的示意性视图，如上所述。平台302支撑物体304。检测器14被定位用来接收通过物体302传送的放射线，如上所述。检测器306也被提供和支撑在可旋转的环308上。环308足够宽以便能够通过平台302的垂直运动使物体移动通过环。可旋转的环308围绕与平台302围绕旋转的轴线相同的轴线“A”旋转，以将检测器移动到希望的位置，从而检测物体304透射和散射的放射线。通过上述的驱动机构之一或者其他的这种驱动机构，平台可以旋转并且垂直移动通过环308。
如果散射的放射线将被检测，源12a可以发射与被透射放射线将被检测的情况相比具有较低能量的放射线。放射线源12a还可以有选择地发射具有两种或更多种能量的放射线，如上所述。如果希望检测被透射和散射的放射线，这些能量之一将足够高，以便在物体被旋转的时候能够穿过物体304的最大厚度。检测器306可以被移动成与在物体相对一侧的放射线源12a发射的笔形线束301对齐，以检测穿过的放射线。除了与笔形线束301对齐以外，检测器306还可以被环304移动到围绕物体的任何所期望的旋转位置处，以检测向后散射、侧面散射和/或向前散射的放射线。环308可以支撑多于一个的检测器，以便放射线可以同时以多个角度被检测。
与体积式CT成像相比，利用笔形线束的成像可以对物体304中具有特定取向的物品或者更小的物品更敏感，但是它可能更慢。笔形线束可以被用来在CT成像之后检查物体304的可疑部分或者整个物体。笔形线束的能量和/或检测器306的特性以及检测器的旋转位置还可以变化，以便对特定的材料更敏感。笔形线束通过物体302的角度也可以变化。笔形线束的能量可以变化以包括由于所容物品的原子结构、物体304的所容纳物品的核心结构或晶格结构(衍射散射)而引起的散射。
如上所述，由于不同类型的放射线可以与特定材料进行不同的相互作用，由此提供在识别物体304的所容纳物品时有用的附加信息，因此图10中笔形线束301的放射线源12a不需要是X射线放射线源。放射线源12a例如可以是中子源。中子源和/或其他类型的放射线也可以被用在文中所讨论的本发明的其他实施例中。
在使用大约4MV以上的高能量X射线(被称为伽马射线)放射线以及中子时，可以将裂变引入诸如铀和钚等可裂变材料中，以便识别隐藏在物体304中的核材料或装置。检测器306可以被用于检测裂变副产品，诸如利用伽马射线的笔形线束所产生的中子或者利用中子的扫描所产生的X射线。也可以利用其他形状的线束引入裂变。然而，当引入放射能时，有益地是，最小化线束的尺寸，诸如通过使用笔形线束，同时保持整个强度以提高灵敏度。
图11是根据另一个实施例的另一个扫描单元400的一部分的示例性视图，尤其适于检测模拟发射，诸如核共振荧光(“NRF”)。散射的放射线也可以被检测。扫描单元400包括放射线源402、如上所述可以旋转/垂直移动的平台406、以及可以是检测器阵列的在平台406之上的检测器408。示出的物体410被平台406支撑。放射线源402例如可以X射线放射线源。可以使用平均能量在大约1至大约20MV或更大的范围的X射线放射线，取决于关注的物品的种类。检测器408检测模拟发射和/或放射线与物体的相互作用所产生的散射放射线。检测器408和/或其他检测器可以在平台406之下。检测器可以具有弧形形状。通过引入NRF而对物体进行的检查在美国专利No.5,420,905和美国专利No.5,115,469中被详细地讨论，这里通过引用而被合并。
准直仪(未示出)限定笔形放射线束412(或其他形状的线束)。线束412具有经过平台406和物体410的旋转轴线“Y”的轴线。笔形线束可以具有任何所需要的形状，诸如矩形、正方形和圆形。上述的任一传送系统或者其他类型的传送系统可以被提供以移动物体404至平台406上或者从平台将物体404移走。放射线源可以是线性加速器，诸如上述可以从Varian获得的Linatron。
图12是在平台406上的物体410的顶视图，示出了发射笔形线束放射线源402和截取物体404的对应矩形直径412a。笔形线束412的宽度和所述直径412a在视图中被夸张地示出。当平台406和物体404旋转并且垂直地移动时，矩形直径412a扫过物体410。检测器408(见图11)的长度“L1”优选为至少与图12所示的物体410的直径长度“L2”相同。
检测器408可以是中心NRP检测器阵列。检测器408至少从物体410的边缘延伸至物体的中心。检测器408可以从物体410的中心向着放射线源402延伸，如检测器区域408a所示，或者远离放射线源402而延伸，如检测器区域408b所示。优选地是，检测器408延伸的距离等于物体旋转时物体的最大直径，如图12的扫描单元400的顶视图所示。如果在检测器阵列中提供多个检测器，则不同的检测器可以被优化以检测不同类型的NRF伽马射线。NRF发射测量可以在它扫过转动的、垂直移动的物体410时连续地由直径相互作用体积来完成。由于用于探查线束段距离的监测器保持恒定，因此聚焦保持恒定。检测器408和其他检测器(如果被提供)可以被安装到扫描单元400的顶部(未示出)。
在文中所述的该实施例以及其他实施例中，所产生的立体像素可以被奇数地成形，并且它们的尺寸可以随着距离平台406的旋转轴线Y的距离的增加而增加。如果探测线束是矩形的，则立体像素的形状是矩形螺纹的三维倾斜段。重构算法可以将这种变形考虑进去，如现有技术中已知。由于立体像素的内部点已知在圆柱坐标中，因此显示立体像素可以被重新构形。通过比较连续扫描中的立体像素，被重新构形的立体像素的空间分辨率可以通过改变扫描的相位或斜度而被改善，从而通过反复采样和非线性采样而提高空间分辨率。
如果有充分的轫致辐射，可以在圆柱坐标中制成NRF发射图。可以通过脉冲振幅分析仪(PHA)绘制物体410中对应各种所感兴趣的核子以及这些核子的浓度的NRF横截面。在三维中对应元素、化合物或者化合物和元素的成分，可以确定各种核子的丰度比率。
如上所述，对于笔形线束与物体410的整个相交的范围，可以设置冗余的中心检测器，在平台之上和之下和/或旋转中心之前和之后。这种冗余能够被用于优化对应多范围放射线的中心检测器阵列。各个检测器阵列可以具有不同地被优化的检测器。这种对于NRF发射的检测的空间冗余是非常重要的，因为很多NRF伽马射线可以被分析，以便评估各种原子丰度。包括有关许多NRF伽马线的信息的数据库以及许多可能的原子丰度比率可以被用来识别物体404的成分。通过人工智能可以进行这种分析。
还可以实施物体410的体积式CT扫描，如上所述。例如，第二放射线源402a可以被提供以发射水平发散的放射线束，诸如锥形线束或扇形线束，如图12所示并且如相对于图1的实施例所述。可以具有弓形形状的空间检测器414可以被提供，以检测与物体相互作用的放射线，如上所述。第二放射线源402a可以被定位用来相对于笔形线束412以直角或其他大的角度发射放射线束，以避免由于散射而发生检测器串扰和干涉。笔形线束脉冲412还可以与水平线束的脉冲进行脉冲选通。放射线源402和402a不需要在相同的高度。每个放射线源402、402a可以以相同的或不同的能量发射放射线，并且一个或两个放射线源可以以多种能量发射放射线。
代替提供第二放射线源402a，放射线源402还可以通过将适当的校准移动到位，而发射水平发散的放射线束。在那种情况下，第二检测器416可以被用来检测放射线，如图12中所示。放射线源402可以是多能量源。对于CT检测可以使用大约4MV的平均能量以及对于NRF检测可以使用大约10MV的平均能量来进行CT，或者对于CT检测使用大约6MV以及对于NRF检测使用大约18MV。
基于物体410的NRF检查以及物体的体积式CT检查的图像可以被单独地分析。NRF和CT图像还可以被容易地合并，因为对应的合并坐标是已知的。
通过检测器的适当放置以及对扫描能量的选择，可以在如文中所述的其他扫描单元中检测NRF放射线。
如上相对于图11-12的实施例所示，在上述实施例中平台的移动的相位和间距可以变化，以提高分别率和重新对立体像素构形。
尽管在上述的优选实施例中，平台围绕垂直轴线旋转并且沿垂直轴线平移，然而，轴线不需要是垂直的。如果物体充分地固定至平台，则平台可以围绕非垂直轴线旋转并沿非垂直轴线平移。另外，旋转轴线和平台沿着其平移的轴线不需要是相同的。
平台不需要可沿垂直方向移动或者可沿其他轴线移动，以产生物体的体积式CT图像。图13是根据本发明的另一实施例的扫描单元500的一部分的侧视图，其中平台502支撑物体504。在该实施例中，平台502能够围绕垂直轴线“Z”旋转，但不需要能够沿着轴线或者任何其他轴线可位移。在该例子中，放射线源506或检测器508或者两者是可以沿垂直方向位移的。放射线源506例如可以发射锥形线束或扇形线束形式的放射线束。放射线源506和检测器508可以分别被平台510、512支撑。平台510、512可以分别通过单元514、516而向上和向下垂直位移。用于移动平台510、512的适当单元514、516包括机械的、电动机械的、液压和气压装置，如本领域普通技术人员已知的一样。在图13中，放射线源506和检测器508的第二较低位置以虚线示出。
可以是扫描单元500的计算机控制操作的计算机508可以控制单元514、516的操作。如上所述，在该例子中，放射线源506和检测器508中的一个或另一个可以垂直移动，或者两者都可以移动。如果只有一个或另一个垂直移动，则放射线源506或检测器508或者两者可以围绕水平轴线旋转，以保持放射线束与检测器的检测平面对齐。如果放射线源506和检测器508均是可垂直移动的，则所述移动是可以同步的，以便放射线源506和检测器508在相同的水平面中保持对齐，如图13所示。放射线源506和检测器508的运动也可以是独立的。算法可以控制放射线源506和检测器508的移动。平台502还可以垂直移动，与放射线源506和检测器508的垂直移动协作，并且它的运动可以通过算法进行控制。放射线源506、检测器508和/或平台502也可以沿非垂直轴线移动。
如果平台502只垂直移动，或者沿其他的非水平方向移动，通过围绕平台上的物体504移动放射线源506和检测器508，也可以获得体积式CT图像。在图13中，放射线源506和检测器508被示出连接至可转动的台架(以虚线示出)，以使放射线源和检测器部分或完全围绕物体504转动。放射线源502和/或检测器508可以通过单元514、516相对于台架520移动。检测器508还可以是固定的。在那种情况下，支撑检测器的单元576将不连接至台架520。可转动的台架在现有技术中是已知的。台架520的移动也是受计算机518控制的。
可以使用锥形线束或扇形线束重构算法，以在图13所示的实施例中重构体积式CT图像。如上所述的多放射线源、多检测器、多能量、笔形线束和NRF检查也可以被用在这些实施例中。
本领域普通技术人员将认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对文中所述的实施例进行改变，其中本发明的精神和范围通过以下的权利要求被限定。
权利要求
1.一种用于检查物体的扫描单元，包括放射线源，用于发射放射线束；可转动的平台，用于支撑物体以通过放射线束对其进行检查；以及检测器，所述检测器被定位用来接收所述线束与物体相互作用后的放射线；其中，所述放射线源、所述平台和所述检测器中的至少一个能够沿第一方向移动。
2.根据权利要求1所述的扫描单元，其中，所述放射线源是X射线放射线源。
3.根据权利要求1所述的扫描单元，其中，所述检测器是检测器阵列。
4.根据权利要求1所述的扫描单元，其中，所述检测器与所述放射线源对齐。
5.根据权利要求1所述的扫描单元，还包括用于沿第一方向旋转和移动平台的装置。
6.根据权利要求5所述的扫描单元，其中，所述装置同步旋转和移动平台。
7.根据权利要求1所述的扫描单元，其中，所述第一方向大致是垂直的，所述扫描单元还包括螺旋千斤顶，所述螺旋千斤顶连接至平台，用于旋转平台并且大致垂直地移动平台。
8.根据权利要求7所述的扫描单元，其中，当平台垂直向上移动和垂直向下移动之时，螺旋千斤顶的旋转使得平台沿单一旋转方向转动。
9.根据权利要求1所述的扫描单元，其中，所述第一方向大致是垂直的，所述扫描单元还包括电动机，所述电动机连接至平台，用来使平台转动；以及气压或液压装置，所述装置连接至平台，使得平台垂直运动。
10.根据权利要求1所述的扫描单元，还包括处理器，所述处理器连接至检测器，用于从检测器接收到的数据中重构图像。
11.根据权利要求1所述的扫描单元，还包括第一传送装置，用于将物体传送至平台以便进行扫描。
12.根据权利要求11所述的扫描单元，其中，所述第一传送装置能够在扫描之后将物体传送离开平台。
13.根据权利要求11所述的扫描单元，还包括第二传送装置，用于在扫描之后从所述平台传送所述物体。
14.根据权利要求1所述的扫描单元，其中，所述平台在地面中的开口之上，所述开口用来容纳平台沿第一方向的移动。
15.根据权利要求1所述的扫描单元，其中，所述线束是锥形线束或者扇形线束。
16.根据权利要求1所述的扫描单元，其中，所述线束是锥形线束，所述检测器包括检测器阵列，所述检测器阵列包括多个二维检测器。
17.根据权利要求1所述的扫描单元，还包括用于发射放射线束的第二放射线源；其中，所述第一放射线源发射具有第一能量分布的放射线束，第二放射线源发射具有不同于第一能量分布的第二能量分布的放射线束。
18.根据权利要求1所述的货物扫描单元，还包括第二能量敏感检测器其中，所述第一检测器在第二检测器与放射线源之间。
19.根据权利要求18所述的货物扫描单元，还包括电连接至第一和第二检测器的处理器，所述处理器被程序化用来基于从第一检测器接收到的数据，重构体积式计算X线断层照相图像；基于从第二检测器阵列接收到的数据，重构基于能量的图像；以及将基于来自第一检测器的数据的图像与基于来自第二检测器的数据的图像合并。
20.根据权利要求1所述的货物扫描单元，其中，所述放射线源被操作以有选择地在发射具有第一能量分布的放射线束与发射具有不同于第一能量分布的第二能量分布的放射线束之间进行切换。
21.根据权利要求1所述的扫描单元，其中所述第一方向大致是垂直的；所述放射线源和检测器是固定的；以及所述平台能够沿着大致垂直的方向移动。
22.根据权利要求1所述的扫描单元，其中所述第一方向大致是垂直的；所述平台相对于大致垂直的方向是固定的；以及所述放射线源和检测器中至少一个是能够沿大致垂直的方向移动。
23.根据权利要求1所述的扫描单元，其中所述线束是水平延伸的线束；以及所述检测器水平延伸。
24.根据权利要求23所述的扫描单元，还包括第二放射线源，用于发射垂直延伸的线束；以及垂直延伸的检测器，用于接收垂直延伸的线束与物体相互作用之后的放射线。
25.根据权利要求1所述的扫描单元，还包括第二放射线源，用于发射笔形放射线束；以及第二检测器，用于接收所述笔形线束与物体相互作用之后的放射线。
26.根据权利要求1所述的扫描单元，其中，所述检测器被定位用来检测受激发射。
27.根据权利要求26所述的扫描单元，其中所述线束是沿第一轴线发射的笔形线束；受激发射是核共振荧光；以及所述检测器被定位用来检测基本垂直于所述笔形线束的轴线的核共振荧光。
28.一种用于检查物体的扫描单元，包括放射线源，用于发射放射线束；可转动的平台，用于支撑物体以通过放射线束对其进行检查；以及检测器，所述检测器被定位用来接收与物体相互作用后的放射线；第一传送装置，用于将物体传送至平台以进行扫描；第二传送装置，用于在扫描之后从平台传送物体；以及第三传送装置，用于在扫描之后从平台传送物体；其中，基于所述平台的所述位置所述物体可以有选择地被引导至第二传送装置和第三传送装置之一。
29.根据权利要求28所述的扫描单元，还包括处理器，所述处理器被程序化用来使平台移动，如果物体通过检查则使物体与第二传送装置对齐，如果物体没有通过检查则使物体与第三传送装置对齐。
30.根据权利要求28所述的扫描单元，其中所述平台能够可转动地被定位，用于使物体与第二传送装置和第三传送装置之一对齐。
31.根据权利要求30所述的扫描单元，其中，所述第二传送装置和第三传送装置在相同的垂直位置等级处。
32.根据权利要求28所述的扫描单元，其中第二传送装置所在的垂直位置等级与第三传送装置不同；以及所述平台是能够垂直移动的，以使所述平台所支撑的物体与第二和第三传送装置之一对齐。
33.根据权利要求28所述的扫描单元，还包括在平台上的第四传送装置。
34.一种用于检查物体的扫描单元，包括放射线源，用于发射垂直放射线束；可转动的平台，用于支撑物体以通过所述垂直放射线束对其进行检查；在平台上的传送装置，用于水平移动物体；垂直检测器，所述检测器与垂直线束对齐，用来接收与物体相互作用后的放射线。
35.根据权利要求34所述的扫描单元，其中，所述垂直线束是扇形线束。
36.根据权利要求34所述的扫描单元，其中，所述平台是能够垂直位移的，所述扫描单元还包括第二放射线源，用于发射第二水平放射线束；以及第二水平检测器，所述第二水平检测器被定位用来接收水平线束与物体相互作用之后的放射线。
37.根据权利要求36所述的扫描单元，其中，所述第一放射线源和第二放射线源是相同的。
38.根据权利要求36所述的扫描单元，其中，所述第一放射线束是扇形放射线束，第二放射线束是锥形线束和扇形线束之一。
39.一种用于检查物体的扫描单元，包括放射线源，用于发射笔形放射线束；可转动的平台，用于支撑物体以通过放射线束对其进行检查；检测器，所述检测器被定位用来接收与物体相互作用后的放射线；其中，所述放射线源、所述检测器和所述平台中的至少一个能够沿第一方向位移。
40.根据权利要求39所述的扫描单元，其中，所述检测器能够移动，以接收沿预定方向被所述物体分散开的放射线。
41.根据权利要求40所述的扫描单元，其中，所述检测器被支撑在可转动的环上，其旋转轴线横穿所述平台。
42.根据权利要求39所述的扫描单元，其中，所述检测器适于检测裂变副产品。
43.根据权利要求42所述的扫描单元，其中，所述放射线源是中子射线源或伽马射线源。
44.根据权利要求39所述的扫描单元，还包括产生水平X射线放射线束的第二放射线源；以及第二水平延伸的检测器，所述检测器与所述放射线源对齐，用于接收水平线束与物体相互作用之后的放射线。
45.根据权利要求44所述的扫描单元，其中，笔形线束源和水平延伸线束源是相同的。
46.一种用于检查物体的扫描单元，包括固定放射线源，用于发射放射线束；平台，用于支撑物体以通过放射线束对其进行检查，所述平台能够围绕第一轴线旋转并且能够沿第二轴线位移的；以及固定检测器，所述检测器被定位用来接收线束与物体相互作用后的放射线。
47.根据权利要求46所述的扫描单元，其中，所述第一轴线和第二轴线是相同的轴线。
48.根据权利要求47所述的扫描单元，其中，所述相同的轴线是垂直轴线。
49.一种检查物体所容纳的物品的方法，包括步骤围绕旋转轴线旋转所述物体；利用来自放射线源的放射线扫描物体；利用检测器检测与物体相互作用的放射线；以及沿第一方向移动所述物体、所述放射线源和所述检测器中的至少一个。
50.根据权利要求49所述的方法，包括步骤在旋转物体并沿第一方向移动所述物体的同时，扫描物体。
51.根据权利要求49所述的方法，包括步骤交替地旋转、移动和扫描物体。
52.根据权利要求50所述的方法，还包括基于检测到的放射线重构体积式计算X线断层照相图像。
53.根据权利要求49所述的方法，包括步骤用锥形和扇形放射线束之一扫描物体。
54.根据权利要求49所述的方法，包括步骤用X射线放射线扫描物体。
55.根据权利要求54所述的方法，包括步骤用具有第一能量分布的放射线束扫描物体，以及用具有不同于第一能量分布的第二能量分布的放射线束扫描物体。
56.根据权利要求55所述的方法，包括步骤通过第一空间检测器阵列检测穿过物体的放射线；通过第二能量敏感检测器检测穿过物体的放射线；由第一检测器所检测到的放射线重构体积式计算X线断层照相图像；由第二检测器所检测到的放射线重构图像；以及将由第一和第二检测器所检测到的放射线得到的相应图像合并。
57.根据权利要求49所述的方法，其中，所述第一方向是垂直方向，所述方法包括步骤沿垂直方向移动所述物体、所述放射线源和所述检测器中的至少一个。
58.根据权利要求49所述的方法，还包括步骤水平地移动所述物体；用垂直放射线束扫描物体；以及通过垂直检测器检测垂直线束与物体相互作用之后的放射线。
59.根据权利要求58所述的方法，还包括步骤在垂直扫描之间旋转所述物体；以及基于所检测到的放射线重构体积式计算X线断层照相图像。
60.根据权利要求49所述的方法，包括用放射线扫描物体，以诱发物体中可裂变材料的裂变，如果物体中有可裂变材料的话；以及检测裂变副产品。
61.根据权利要求60所述的方法，包括步骤用中子射线笔形放射线束或伽马射线笔形放射线束扫描物体。
62.根据权利要求49所述的方法，还包括至少部分地基于所述平台的旋转位置和垂直位置之一沿多个退出路径中的一个从所述平台传送物体。
63.根据权利要求49所述的方法，包括步骤检测来自物体的受激发射。
64.根据权利要求63所述的方法，包括步骤检测来自物体的核共振荧光放射线。
65.根据权利要求49所述的方法，包括步骤在物体沿第一垂直方向移动的同时，扫描物体；以及在物体沿与所述第一方向相反的第二垂直方向移动的同时，扫描物体。
66.根据权利要求49所述的方法，包括步骤垂直地移动物体。
67.一种用于检查物体所容纳的物品的方法，包括步骤旋转物体；在物体的旋转的至少一部分期间，用放射线连续扫描所述物体；以及检测与所述物体相互作用的放射线。
68.一种用于检查物体所容纳的物品的方法，包括步骤旋转物体；用X射线放射线扫描所述物体；以及检测与所述物体相互作用的放射线。
69.一种用于检查物体的扫描单元，包括步骤放射线源，用于发射放射线束；可转动的平台，用于支撑物体以通过放射线束对其进行检查；以及检测器，所述检测器被定位用来接收由于线束与物体相互作用而从物体发射出的受激发射；其中，所述放射线源和所述平台中的至少一个能够沿第一方向移动。
70.根据权利要求69所述的扫描单元，其中所述放射线束是沿着第一轴线发射的笔形线束；所述受激发射是核共振荧光；以及所述检测器被定位用来检测基本与笔形线束的轴线垂直的核共振荧光。
71.根据权利要求70所述的扫描单元，还包括第二放射线源，用于发射第二放射线束；以及第二检测器，所述第二检测器与第二放射线源对齐，用来接收第二线束与物体相互作用之后的放射线；其中，所述第二放射线源、所述平台和所述第二检测器中的至少一个能够沿第一方向移动。
72.一种用于检查物体的扫描单元，包括步骤放射线源，用于发射放射线束；平台，用于支撑物体以通过放射线束对其进行检查，所述平台能够沿非水平方向移动，以便沿非水平方向移动被平台支撑的所述物体；以及检测器，所述检测器被定位用来接收线束与物体相互作用后的放射线；其中，所述放射线源能够至少部分地围绕横穿平台的轴线转动。
73.根据权利要求72所述的扫描单元，其中，所述非垂直方向是垂直的。
74.根据权利要求72所述的扫描单元，还包括至少部分围绕轴线的台架，所述台架支撑放射线源，使得所述放射线源至少部分地围绕轴线可旋转。
75.根据权利要求74所述的扫描单元，其中，所述台架支撑所述检测器，使得所述检测器至少部分地围绕轴线可旋转。
全文摘要
一种用于检查物体的扫描单元包括放射线源，用于发射放射线束；可转动的平台，用于支撑物体以通过放射线束对其进行检查；以及检测器，所述检测器被定位用来接收线束与物体相互作用后的放射线。放射线源、平台和检测器中的至少一个能够沿诸如垂直方向等第一方向移动。物体可以在旋转和移动的同时被扫描，以产生体积式计算X线断层照相图像。平台和物体的旋转和移动可以被分度。放射线束可以是水平延伸的锥形线束或扇形线束。检测器也可以水平延伸。平台的旋转和/或垂直位置可以被用来沿着多个退出路径之一引导所述物体。扫描单元可以提供垂直延伸的放射线束和垂直延伸的检测器，以产生行扫描。
文档编号G01N23/04GK1745296SQ200380109497
公开日2006年3月8日 申请日期2003年12月4日 优先权日2002年12月4日
发明者约翰·福特, 爱德华·J·塞皮 申请人:创新医疗系统技术公司