具有可变尺寸检测器阵列的反向散射系统的制作方法

具有可变尺寸检测器阵列的反向散射系统的制作方法
【专利摘要】一种可变几何反向散射检查系统具有包括一个或多个反向散射辐射检测器的辐射检测器阵列。第二反向散射辐射检测器的位置相对于第一反向散射辐射检测器的位置可变，使得检测器的尺寸可以通过将第二辐射检测器移入或移出与第一辐射检测器的预定对准而变化。系统可以包括可移动基底，且检测器其中至少一个相对于基底可移动。检查对象的方法包括通过将第二辐射检测器移入与第一辐射检测器的预定对准形成检测器阵列，使用穿透性辐射的笔形射束照射对象以及使用检测器阵列检测反向散射辐射。
【专利说明】具有可变尺寸检测器阵列的反向散射系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求提交于2011年4月15日的第61/475，994号，标题为 ^Backscatter System with Variable Size Detector Array” 且发明人为 Jeffery R.Schubert和William Randall Cason的美国临时专利申请的优先权,在此结合其所揭示的全部内容作为参考。
【技术领域】
[0003]本发明涉及检测器阵列，并且更尤其涉及检测反向散射的诸如X射线的穿透性辐射的阵列。
【背景技术】
[0004]通过用穿透性辐射照射对象来检查对象在现有技术中是已知的。辐射中的一些可以穿过对象，一些可被对象吸收或偏转。然而，照射辐射中的一些会在所有方向散射，诸如在其来源的大方向中返回，在这种情况下，该散射辐射可被称为反向散射辐射。这种散射辐射可能进入检测器(在此该检测器可被称为“散射检测器”)，并且该散射辐射的一些部分将被该检测器检测。
[0005]现有的用于安全性应用的对象检查系统例如采用散射检测器，其参照照射辐射光束的位置来固定，或者，当重定向时，相对于所检查的对象成与重定向以前大致相同的立体角。在第5，764，683号美国专利的图5A和图5B中示出了一种这样的具有可重配置散射检测器的系统。然而，这样的检查系统被设计成针对特定类型的对象(即汽车或卡车)在米制量级上以指定范围进行检查，这些对象在相`对于检查系统成大致固定的距离处被检查。这种检查系统在特别近距离处被调用检查时不能提供检测器阵列的覆盖区中的相当大的变化，也不能适应在检查系统与被检查对象之间的距离的相当大的变化。后者在野外使用中可能是必须的，此时被检查对象可能被部署在距检查系统相当远的距离处。

【发明内容】

[0006]在第一实施例中，一种用于检查对象表面的可变几何反向散射检查系统，该系统包括:输送部，配置成沿行进线路移动；穿透性辐射的笔形射束的源，该源被连接至输送部并具有发射轴；包括第一检测器和第二检测器的可变几何检测器阵列，该第一检测器被连接至输送部并具有第一对准矢量，该第一对准矢量与行进线路平行，并且，该第二检测器可移动地连接至输送部并具有第二对准矢量，该第二检测器可在第一位置和第二位置之间移动，其中在第一位置中第二对准矢量与行进线路平行，使得当第二检测器处于第一位置时， 当从行进线路上的点观察时，阵列呈现第一立体角，而当第二检测器处于第二位置时呈现更小的立体角。
[0007]在一些实施例中，第二检测器通过可移动构件可移动地连接至输送部。在一些实施例中，该可移动构件包括臂部，该臂部具有可转动地连接至输送部的第一端以及被连接至第二检测器的第二端。
[0008]在一些实施例中，第二检测器包括第一单元和第二单元，该第二单元可折叠成面 向第一单元。
[0009]在一些实施例中，其中该可移动构件包括检测器框架，该检测器框架定义第二对 准矢量平行于第一对准矢量，并且相对于输送部可移动，使得在第一和第二位置中第二对 准矢量都与第一对准矢量保持平行。在一些实施例中，检测器框架适于平行于输送部所处 的表面运动，然而在一些实施例中，该检测器框架适于垂直于输送部所处的表面运动，并且 在一些实施例中，检测器框架适于相对于输送部所处的表面倾斜地运动。
[0010]在另一实施例中，用于检查对象表面的可变几何反向散射检查系统包括:输送部； 穿透性辐射的笔形射束的源，该源连接至输送部；连接至输送部的主检测器，该主检测器具 有相对于辐射源的第一位置以及第一对准矢量；可移动地连接至输送部的可移动构件；以 及连接至可移动构件的辅助检测器，该辅助检测器具有第二对准矢量，使得辅助检测器的 对准矢量被配置成以这样一种方式相对于主检测器的对准矢量进行重定向:即当第一和第 二对准矢量基本上平行时，系统对于从对象散射的辐射的灵敏度基本上被最大化。
[0011]在一些实施例中，可移动构件包括臂部，且该臂部包括可转动地连接至输送部的 第一端和连接至辅助检测器的第二端，使得该臂部可在打开位置和收缩位置之间转动，在 打开位置中，第二对准矢量平行于第一对准矢量，而在收缩位置中，第二对准矢量不平行于 第一对准矢量。
[0012]在一些实施例中，当第二端处于收缩位置时，第二对准矢量垂直于第一对准矢量。
[0013]在一些实施例中，辅助检测器包括第一单元和第二单元，该第二单元可折叠成面 向第一单元。
[0014]在一些实施例中，可移动构件包括检测器框架，该检测器框架定义辅助对准矢量 平行于第一对准矢量，并且相对于输送部可移动，使得该辅助对准矢量与第一对准矢量保 持平行。
[0015]在一些实施例中，检测器框架适于平行于输送部所处的表面运动，并且在一些实 施例中，检测器框架适于垂直于输送部所处的表面运动，并且在一些实施例中，检测器框架 适于相对于输送部所处的表面倾斜地运动。
[0016]在另一个实施例中，一种使用反向散射辐射检查对象的方法，该方法包括以下步 骤:提供输送部，该输送部包含穿透性辐射的笔形射束的源；提供反向散射辐射的第一检 测器，该第一检测器相对于输送部具有固定位置，并且该第一检测器具有第一对准矢量；提 供反向散射辐射的第二检测器，该第二检测器可移动地连接至输送部，并且该第二检测器 具有第二对准矢量；将该第二检测器定向为使得第二对准矢量与第一对准矢量相交；使用 来自源的辐射的笔形射束照射对象；使用第一检测器和第二检测器检测由源散射的辐射； 使用代表由源散射并由第一检测器检测的辐射的数据生成对象的第一图像；并且使用代表 由源和第二检测器散射的辐射的数据生成对象的第二图像。
[0017]在一些实施例中，该方法还包括通过组合来自第一图像的数据和来自第二图像的 数据而产生复合图像。
[0018]在一些实施例中，通过组合来自第一图像的数据和来自第二图像的数据而产生复 合图像的步骤包括:通过调节相组合以产生复合图像的第一图像的比例和第二图像的比例来产生动态可变图像。
[0019]在一些实施例中，对第二检测器进行定向以使得第二对准矢量与第一对准矢量相 交的步骤包括:定向第二检测器，使得第二对准矢量与第一对准矢量相交角度成直角。
【专利附图】

【附图说明】
[0020]在参考附图阅读以下的详细说明后将更好地理解实施例的前述特征，其中:
[0021]图1示意性地说明定位成邻近停机坪的两个可变几何(variable geometry)反向 散射检查系统。
[0022]图2示意性地说明辐射检测器和对准矢量。
[0023]图3示意性地说明可变几何反向散射检查系统的实施例。
[0024]图4A和图4B示意性地示出可变几何反向散射检查系统的实施例。
[0025]图5示意性地说明可变几何反向散射检查系统的另一个实施例。
[0026]图6示意性地说明可变几何反向散射检查系统的另一个实施例。
[0027]图7A和图7B示意性地说明可变几何反向散射检查系统的实施例。
[0028]图8示意性地说明可变几何反向散射检查系统的另一个实施例。
[0029]图9示意性地说明可变几何反向散射检查系统的另一个实施例。
[0030]图10示意性地说明可变几何反向散射检查系统的另一个实施例。
[0031]图1lA至图1lD为对象的数字图像以及通过可变几何反向散射检查系统的实施例 产生的该对象的各个图像。
[0032]图12为示意性地示出检查对象的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0033]根据说明性实施例，检测器阵列被配置成呈现为具有可变几何的反向散射辐射的 检测器。为此，检测器阵列具有可以改变相对于彼此的位置或定向的很多反向散射辐射检 测器(“检测器”)。
[0034]图1示意性地说明了邻近小型飞机103的两个反向散射检测器系统101和102。 反向散射检测器系统101和102中的每一个包括分别指向飞机103的穿透性辐射源104、 105。每一个源104、105可产生穿透性辐射的窄射束，其可能作为穿透性辐射的笔形射束 (pencil beam)而被熟知。实际上，系统102和102相同，但在图1中被不同地配置。
[0035]下面将详细地描述系统102，应当理解系统101具有相同的组件。如图1所示，配 置反向散射检测器系统101和102的能力允许系统102配置成使得其检测器阵列呈现比系 统101中的阵列更小的轮廓。这样，系统102能够在机翼108和机身109之间的紧凑空间 中移动成更靠近平面103。这种能力扩展了系统102有效应用的范围。
[0036]在系统102的操作中，源104用穿透性辐射照射飞机103，并且该照射辐射的一部 分(“散射”或“反向散射”的辐射)在源的大方向上被反向散射。与穿透性辐射的笔形射束 不同，散射的辐射是全向的。这样，散射辐射中的一些进入检测器106和107，这些检测器一 起形成了检测器阵列113。该反向散射辐射中的一些可通过检测器106和107而未被检测 至IJ，同时反向散射辐射中的一些将被那些检测器检测到。
[0037]通常，从散射点测量到的检测器的立体角度越大，反向散射辐射将越容易被检测至IJ。因此，检测器的(或检测器阵列)的尺寸可能影响系统的灵敏度。
[0038]因此，在描述的各个实施例中且在此随附的任意权利要求中，可采用以下定义:当 相对于散射辐射的检测器使用时，术语“对准矢量”指由从检测器向外延伸的点的线性轨迹 定义的方向，关于该线性轨迹，从点的线性轨迹上的观察点看到的检测器的体积对着的立 体角，超过从横向于观察点的矢量的平面上任意其它点看到的立体角。
[0039]在此处描述的各个实施例中，各个辐射检测器的对准矢量平行于其它检测器的对 准矢量，且/或平行于穿透性辐射的笔形射束的传播轴。尽管这种定向可能最大化各自阵 列的总灵敏度，但是这并不是必要限制。例如，如果在检测器阵列中来自给定检测器的小于 100%的灵敏度对于给定的应用是足够的，则相应的对准矢量可被定向在大于零的角度(SP， 矢量不平行)。因此，在一些实施例中，“对准矢量”可以表示以固定、预定角度与如上所述的 点轨迹相交的线。
[0040]例如，图2中示意性说明了穿透性辐射201的检测器的剖面200。点Pl位于剖面 的平面中且位于从检测器201向外延伸的点轨迹202上。如果反向散射辐射处于53度弧 度Al内，则源自剖面200的平面中的点Pl的辐射散射(例如反向散射)将到达检测器201。 换言之，在剖面200的平面内且在弧度Al内的所有辐射将进入检测器201，且由此为检测 器201提供检测它的机会。就这方面而言，点Pl可被认为是辐射点源，即使实际上它是散 射冲击福射(impinging radiation)的点。这样,不必指定穿透性福射的根本的源。
[0041]对照地，如果在45度弧度A2内散射，来自在点Pl横穿点轨迹202的平面203(在 图2中，该平面垂直于剖面且因此看上去是线)上的点P2的辐射散射仅到达检测器201。
[0042]因而，从点Pl看到的检测器201的体积所对的立体角大于从点P2看到的检测器 201的体积所对的立体角。
[0043]实际上，平面203中所有点都不呈现检测器201的体积所对的立体角，该立体角比 从Pl点呈现的立体角大。这样，根据上述定义，点轨迹202是对准矢量。
[0044]反向散射检测器系统300的一个实施例在图3中示意性说明，且包括支持系统的 其他元件的基底或输送部301。在该图中，系统300停留在地面上且从系统400上方的点向 下看。
[0045]输送部301可用于便于移动，为此可以具有轮子或轨道以接合其上放置系统的表 面。备选地，输送部301可以是连接到基底的平台，使得平台可以独立于基底移动。
[0046]系统300还具有X射线源302，如上所述其可以产生穿透性辐射的笔形射束。在 该实施例中，X射线源302连接到输送部301，使得X射线源与输送部301成固定空间关系。 因此，在操作中，照射对象涉及移动输送部301，使得X射线源302指向对象的方向。
[0047]系统300还包括两个检测器303和304，其中每一个具有相关对准矢量。可以称 为“主检测器”的这些检测器303和304耦合到输送部301，使得它们均与输送部301成固 定空间关系。主检测器303和304 —同形成检测器阵列。
[0048]在操作中，X射线源302产生的辐射中的一些将由被照射对象在检测器303和304 的大方向上向回散射，且因此将被检测器检测到。
[0049]在一些实施例中，代表检测的反向散射辐射的数据然后被提供到计算机(未示 出)，且使用专用软件处理以产生对象的图像。为此，系统可以具有一个或更多个数据通信 信道以向存储器或计算机处理器输送数字化数据。检测的辐射可以被数字化且发射到微处理器或使用数据通信信道。
[0050]系统300的灵敏度将至少部分地通过检测器303和304定义。然而，反向散射辐 射中的一些将逃脱检测器303和304的检测，因为它比这些检测器宽。换句话说，来自对象 上点的辐射反向散射可以以超过从该点看到的检测器303和304的体积呈现的立体角范围 的角度散射。这样，系统300的灵敏度可以通过可控地添加附加检测器以增加从反向散射 点看到的检测器阵列的立体角来增强。这种系统可以称为可变几何反向散射检测系统。
[0051]为此，系统300具有两个附加检测器305和306。这些可以称为“辅助”检测器或 “从属”检测器。在该实施例中，辅助检测器305和306通过相应臂部307和308可移动地 连接到输送部301。因而，尽管辅助检测器305和306连接至输送部301，但它们并不与输 送部成固定指定关系，因为它们的位置可变。下面将描述辅助检测器304、臂部307、枢转接 合部(pivot joint) 309以及枢转点310，应当理解辅助检测器305、臂部308、枢转接合部 311和枢转点312以相同方式操作。
[0052]臂部307通过枢转接合部309连接至输送部301，该枢转接合部309允许臂部307 关于枢转点310旋转(或摆动)。这样，检测器305的位置可以被调节，使得它面对对象。在 一些定向中，辅助检测器305的对准矢量可以平行于主检测器303和304的对准矢量。在 这种“打开”配置(即当主和辅助检测器的对准矢量基本平行时)，系统300将检测到比单独 使用主检测器303和304时更多的反向散射辐射。备选地声明，当第一和第二对准矢量基 本平行时，系统300对于从对象散射的辐射的灵敏度明显增加。在一些实施例中，检测器的 位置可以被调节成使得每个检测器的对准矢量包括散射点。
[0053]可移动臂部307还允许辅助检测器305被收缩到其对准矢量不平行于主检测器 303和304的对准矢量的位置。在一些实施例中，辅助检测器305的对准矢量可以与主检测 器303的对准矢量形成约80或甚至90度的角度。在这种“收缩”配置中，系统300将比在 辅助检测器305处于“打开”配置检测更少的散射辐射。实际上，在“收缩”配置中，反向散 射辐射中的一些或全部可以被系统300的其他元件(诸如主检测器303、304或源302)阻断 或吸收。
[0054]在一些实施例中，当“收缩”时，辅助检测器的对准矢量可以垂直于主检测器的对 准矢量。在通过图3中的虚线臂部(307’和308’ )和检测器(305’和306’)说明且可以称 为“闭合”配置的这种配置中，和上面的打开位置相比，阵列的灵敏度减小(因为阵列本身减 小)，但是系统也更加紧凑。当辅助检测器(305或306)从其完全打开位置收缩时，连接到 该检测器的数据通信信道可以与该检测器脱离开(disengage)。例如，数据通信信道可以从 检测器物理地去耦合，或它可以在电学上被关闭或其通信被挂起。
[0055]闭合配置的系统可以更容易移动，且还可以允许系统定位为比处于开放配置的同 一系统更靠近紧凑空间中的对象。例如，图1中示意性说明的飞机103的机翼103和机身 109的交叉处的拐角110向系统101和102呈现不规则轮廓。如图所示，系统102定位成比 系统101更靠近飞机103。这样，因为系统102的检测器106、107的阵列被配置成小于系统 101中配置的阵列，系统102能够接近飞机103的不能轻易被以打开位置配置的系统101接 近的部分。实际上，因为当配置时系统102可以更靠近拐角110，从拐角110观看，系统102 的检测器106、107可以呈现比系统101上的检测器阵列大的立体角，因为检测器101的阵 列太宽而不太可能太靠近这种拐角110。换句话说，在一些应用中，较小检测器阵列可以比较大阵列相对于询问点呈现更大的立体角。
[0056]另一方面，系统101的检测器阵列可以呈现类似于系统102呈现的立体角(从飞机 103上的点看到的)，即使系统101更远离飞机。这样，系统101能够检测与具有较小阵列的 系统一样数量的散射辐射，而不必如此靠近对象。
[0057]附加实施例在图4A和4B中示意性说明。在图4A中，系统400停留在地面上且从 系统400上方的点向下看。辅助检测器401、402、403和404均具有对准矢量，且每个在输 送部侧面408和409上的枢转点406和407可移动地连接到输送部405。诸如检测器401 和401这样的检测器对可以被认为是子阵列，且子阵列可以具有对准矢量。在一种配置中， 系统400的检测器阵列可以通过将检测器401、402 (或检测器的子阵列)其中一个移动到其 对准矢量平行于主检测器410和411的对准矢量的位置定义。备选地，检测器阵列的尺寸 可以通过将辅助检测器401、402其中一个移动到其对准矢量不平行于主检测器410和411 的对准矢量的位置而减小。
[0058]在图4B中示意性说明停留在地面上且从侧面观看的系统420。系统420包括可 枢转地附接到输送部的顶部422的辅助检测器421。辅助检测器421被示为单个单元，但 是也可以是若干检测器的子阵列。在一种配置中，系统420的检测器阵列可以通过将检测 器421移动到其对准矢量平行于主检测器424的对准矢量的位置定义。备选地，检测器阵 列的尺寸可以通过将辅助检测器421移动到其对准矢量不平行于主检测器424的对准矢量 的位置而减小。
[0059]在另一实施例500中，如图5示意性说明，子阵列本身可以是可折叠的。子阵列 501具有最靠近输送部504的内部部分502 (检测器507和508)和外部部分(检测器505和 506 )。在该实施例中，每个部分具有两个检测器，且每个检测器具有相关对准矢量。
[0060]在打开位置，检测器505-508的对准矢量彼此平行，且平行于主检测器509和510 的对准矢量。在闭合位置，检测器505-508的对准矢量不平行于主检测器509和510的对准 矢量。而且，在闭合位置，检测器在可以称为“蛤壳式”位置中彼此面对，导致紧凑定向。在 该配置中，辅助检测器505和506的对准矢量可以彼此平行，但是位于与检测器507和508 的对准矢量相对的方向中。
[0061]组合了转动臂部601、602 (类似于图3中示出的臂部)和可折叠子阵列603、604 (类似于图5中示出的那些)的实施例600在图6中示意性说明。
[0062]其他实施例在图7A和图7B中示意性说明。在每种情况中，辅助检测器阵列连接 至位于地面上的输送部的背面。
[0063]在图7A中，从上面观看系统700。在该实施例中，一个(701)或多个(702)辅助阵 列可以固定到框架(“框架”703，704)，该框架可移动地连接至输送部705。通过移动框架(例 如703)，检测器702A、702B可以相对于输送部移动到“闭合”位置(顶部示意)或“打开”位 置(底部示意)或其间的位置。为了从闭合位置移动到打开位置，一个或多个辅助阵列平行 于地面向外滑动。在备选实施例中，也如图7A所说明，框架和辅助阵列可以对角地移动—— 既不平行也不垂直于地面。
[0064]在所有时间，辅助阵列的检测器701A、701B、702A和702B的对准矢量平行于主检 测器706A和706B的对准矢量，但是系统检测器阵列的有效尺寸由辅助阵列的位置确定。即 使主检测器和辅助检测器的相应对准矢量彼此平行而与辅助检测器的位置无关，系统检测器阵列的灵敏度在辅助检测器阵列处于开放位置时可能更大，因为在任意其他位置，输送 部本身很可能辅助地散射或吸收否则可能到达辅助检测器的反向散射辐射的一些部分。
[0065]在图7B中，系统720被从侧面观看，且辅助阵列721从“闭合”位置(从底部示出) 向“打开”位置(从顶部示出)向上滑动(即垂直于地面)。
[0066]全向铲车801是图8中示意性说明的实施例800中的输送部。铲车801具有提升 平台802，该提升平台802具有提升表面803，铲车801可以像常规铲车那样前后移动，但是 铲车801还可以侧向移动。例如，对于沿着大对象的扫描，在辐射源804和检测阵列807面 对对象的同时，铲车801可以侧向移动。
[0067]系统800的检测器阵列807包括主检测器805以及辅助检测器阵列806A和806B。 辅助检测器806A和806B可移动地连接到输送部801，使得其相对于主检测器805的位置或 定向是可变的。辅助检测器阵列806A和806B例如可以以如上所述的方式实施。
[0068]另外，检测器阵列807和能够沿着传输轴投射穿透性辐射的笔形射束的辐射源 804—起可以可旋转地附接到铲车的提升平台802，使得它们可以绕与提升平台802的提升 表面803垂直的轴旋转，同时检测器805、806A和806B以及辐射源804维持彼此之间的固 定空间关系。
[0069]这样，检测器805、806A和806B的传输轴和对准轴可以相对于提升平台802旋转， 从而允许它们相对于对象被定向或重定向而无需移动整个系统800。在该实施例中，光束平 面/传输轴可以旋转接近270度。例如，在扫描操作中，辐射源804和检测器阵列807可以 被旋转而不必移动铲车801。
[0070]又一实施例900在图9中示意性说明。系统900包括转台901，其支持沿着传输轴 903产生穿透性辐射的笔形射束的辐射源902以及一组主检测器904A、904B、904C和904D。 主检测器904A-904D中的每一个具有对准矢量，且它们共同形成也具有对准矢量的主阵列 907。
[0071]辐射源902和主阵列907具有相对于彼此的固定位置，但是可以相对于输送部905 绕垂直于转台901的表面的轴旋转。一些实施例包括位于输送部905和转台901之间的提 升机构906 (诸如剪刀式升降机(scissor lift))以使得转台901能够相对于输送部905提升。
[0072]系统900还具有包括两个辅助检测器909A和909B的辅助阵列908。辅助检测器 909A和909B中的每一个单独地具有对准矢量，且辅助阵列908具有对准矢量。辅助检测器 909A和909B连接到输送部905且与输送部905成固定空间关系。
[0073]在操作中，主阵列907可以旋转，使得其对准矢量平行于辅助阵列908的对准矢 量。这样，主阵列和辅助阵列可以形成较大的系统阵列。从反向散射点看到的组合阵列的 立体角大于主阵列907独自呈现的立体角，使得系统阵列可以通过旋转主阵列907使其对 准矢量平行于辅助阵列908的对准矢量来形成。
[0074]另一实施例1000在图10中示意性说明，且包括具有安装在车辆1000内部的第一 检测器1002和X射线源1003的车辆(或输送部)1001。在该情形中，第一检测器1002配置 成检测来自目标汽车1004的反向散射辐射。
[0075]在该实施例中，车辆1000还具有布置在车辆1000顶篷上的第二检测器1005。第 二检测器1005可以通过防风雨外壳1007保护。[0076]第二检测器1005可以可选地且可控制地定向，从而与第一检测器1002 —起变成 检测器阵列1006的部件，或移动到存放位置1005S，如检测器1005的虚线轮廓所示。第二 检测器可被称为“自顶向下检测器”、“机翼检测器”或“天篷检测器”。
[0077]第二检测器可以相对于车辆和/或相对于第一检测器以各种位置定向。在一些实 施例中，第二检测器1005可滑动地安装到车辆，使得第二检测器1005可以通过滑动第二检 测器从存放位置1005S定向到天篷位置1005A。
[0078]在其他实施例中，第二检测器1005可枢转地安装到车辆1000，使得第二检测器 1005可以旋转到各种位置。例如，在这种实施例中，第二检测器1005可以旋转到如双头箭 头1008指示的垂直位置1005V，使得其对准矢量平行于第一检测器1003的对准矢量。在一 些实施例中，第二检测器的表面1005F可以与第一检测器的表面1003F共面。第二检测器 1005还可以旋转到存放位置1005S。
[0079]备选地，第二检测器1005可以旋转到天篷位置1005A，使得其对准矢量垂直或甚 至相交于第一检测器1003的对准矢量。另外，第二检测器可以旋转到天篷位置1005A和存 放位置1005S之间的任意所需角度。
[0080]这样，第二检测器允许系统操作员，例如根据目标车辆的尺寸和可用的高度间隙， 且还根据阵列和目标之间的距离，调节检测器阵列的尺寸和形状。
[0081]如图10中的位置1005A示意性说明的水平部署的第二检测器提供若干优点。例 如,检测阵列1006的整体立体角比第一检测器单独的立体角大(例如针对如图10所示的几 何，粗略地大2倍)，这增加了通量(粗略地正比于立体角)以及从检测的反向散射辐射产生 的图像的整体信噪比。
[0082]另外，穿透性被改善为超出单独改善的信噪比期望的范围。以比接近180°更接近 90°的角度散射的X射线(S卩比反向散射更加侧散射的X射线)将具有较高的能量。这样， 结合汽车100的检查，例如散射辐射能更好地从汽车1004的金属和玻璃外壳漏出。汽车的 顶篷和后备箱一般由比侧面薄的钢制成，进一步增强了散射X射线漏出和到达第二检测器 的能力。而且，来自顶部的有效照射形成的阴影(即从检测的散射辐射产生的图像类似于从 顶部照亮的照片)可以增强且能更好地通过使用阴影来识别对象以强调三维特征。
[0083]图1IA-图1ID中的数字图像说明了这种实施例的能力。具体而言，这些图1lB-图1lD是使用第二检测器产生的以增强汽车后备箱102中汽油罐1001 (如图1lA中的照片所 示)的图像。汽油罐一般地且大多数情况在汽车后备箱深处内具有一定危险性，被认为是标 准反向散射成像的挑战。
[0084]上面讨论的阴影效果还可以通过例如在单独的电子信道中单独处理来自第一检 测器的信号和来自第二检测器的信号而进一步开发，因为每个信道将包含不同阴影信息。
[0085]例如，考虑仅从第一检测器1002检测的散射辐射生成的图像1102B中的汽油罐 1101的外观，如图1lB所示。在该图像中，汽油罐1101本质上是可辨别的。
[0086]接下来，考虑仅从部署在天篷位置1005A中的第二检测器1005检测的散射辐射生 成的图像1102C中的汽油罐1101的外观，如图1lC所示。此处，汽油罐1101比在从第一 检测器单独捕获的数据生成的图像中更容易被辨别。这样，单独处理来自第一检测器和第 二检测器的信号为系统操作员产生两个不同的目标视图，其中一个(在这种情况中为图1lB 的图像)提供更好的目标视图。[0087]而且，比较从第一检测器1002和部署在天篷位置1005A中的第二检测器1005检 测的散射辐射生成的图像中汽油罐1101的外观，如图1lD所示。此处，与任一检测器单独 产生的图像相比，当将两个信号组合起来时，汽油罐的图像1102D具有较高的信噪比。
[0088]然而，图1lC中单独来自第二检测器的图像1102C显示位于汽油罐底部和侧面处 的最强阴影，这帮助观察者将其视为汽车的后备箱内独立的三维对象。
[0089]实际上，也许最简单的实施方式将允许操作员或图像分析员按下按钮以显示组合 图像或单独的第一检测器(在该实施例中其可以称为“侦愐”检测器)或第二检测器(天篷检 测器)图像。对于想花费更多时间处理图像的操作员，旋钮或软件滑动条可以用于通过动态 地将混合比从例如100%的侧面、0%的天篷变化为二者的均等混合，变化为100%的天篷、0% 的侧面来产生复合图像。通过来回移动这种滑动器产生图像且由此动态地改变图像中的阴 影，可以帮助检测目标车辆内隐藏的不同对象。
[0090]因此，图10的实施例提供很多潜在益处。例如，来自可以相对彼此地位于变化的 角度的第一和第二检测器的信号可以被独立地处理、彼此分开处理或聚集在一起处理。而 且，可以基于来自第一和第二检测器其中任意一个或二者的数据产生图像。这种图像可以 是静态的，或可以基于每个检测器对产生图像的贡献动态变化。另外，尽管使用相对于第一 检测器可移动的第二检测器，改变检测器阵列的尺寸，而不仅仅改变其几何或形状。
[0091]图10还示意性示出了另一实施例，其包括第三检测器1010，该第三检测器1010可 以被称为“附属”检测器或“裙部”检测器。第三检测器1010手动地安装到车辆1000且可 从车辆1000手动拆除，且例如扩展或补充诸如第一检测器1002的检测器阵列。尽管第三 检测器1010位于车辆1010的底部且因此也可以称为“裙部”检测器，检测器阵列还可以通 过在现有阵列(例如第一检测器1002)外围附近手动提供附加检测器而扩展。例如，相似的 检测器可以在标准阵列的左侧或右侧安装到车辆1000的外部。例如，针对以高于普通扫描 速度的速度行进或当车辆1000保持无人值守时，这种附属检测器可以按需被去除或存放 在车辆内。
[0092]使用反向散射辐射检查对象的方法通过图12中的流程图示意性说明。步骤1201 包括提供具有至少两个反向散射辐射检测器的系统，其中，诸如在上述实施例中的几个中， 检测器其中至少一个是可移动的且可以相对于另一检测器定向或重定向。步骤1202然后 包括配置检测器以按照系统操作员的需要形成检测器阵列。
[0093]接下来，在步骤1203中，通过辐射源照射对象且检测散射辐射。最后，在步骤1204 中处理代表检测的辐射的数据以例如产生被检查对象的图像。如上所述，数据以聚集形式 或单独地处理。
[0094]尽管从配置阵列的角度描述了上述各个实施例，也可以描述其他实施例。如上面 结合图1所示，可变几何阵列的一个潜在益处在于，阵列可以配置成紧凑的，由此允许阵列 移动成更接近被询问对象和调度(maneuver )到不允许较大阵列到达的空间。
[0095]例如，在图1中，考虑这种情形:其中反向散射检测器系统的操作员希望在由机翼 108和机身109形成的拐角110处询问飞机103。检测器阵列110太宽而不能允许系统101 调度到机翼108和机身109之间的紧凑空间中。然而，系统102上的检测器106和107的阵 列配置成:阵列的尺寸不太宽，所以系统102可以容易地移动到机翼108和机身109之间。
[0096]在图1的实施例中，系统101和102均位于可移动基底上或输送部上。例如，系统101和102可以包括例如允许系统101和102沿着至少一条行进路线移动的轮子或轨道。 在图1的实施例中，系统101具有如箭头111指示的行进路线，且系统102具有如箭头112 指示的行进路线。
[0097]当从行进路线111上的点观看时，系统101的阵列110呈现某一立体角。相对照 地，如果系统101的阵列110被重配置成针对系统102说明的配置，则从相同点观看，阵列 110将呈现较小的立体角。在该实施例中，这种较小的立体角是减小了阵列110的尺寸且在 这种情况中尤其是减小了阵列110的宽度的结果。
[0098]这允许诸如系统102的可移动系统沿着行进路线推进检测器阵列，从而允许系统 进入到紧凑空间。尤其是，当系统102移向飞机103时，检测器不形成可能接触飞机的一部 分或任一其他附近对象的宽阵列，且因而防止系统102接近飞机。
[0099]诸如系统101和102的系统可以包括可变几何阵列，包括但不限于此处描述的阵 列。这种系统可以描述为用于检查对象表面的可变几何反向散射检查系统，其包括配置成 沿着行进路线移动的输送部、穿透性辐射的笔形射束的源，该源连接到输送部且具有发射 轴。该系统具有包括第一和第二检测器的可变几何检测器阵列。第一检测器具有第一对准 矢量，且连接到输送部，使得第一对准矢量平行于或能够配置成平行于行进路线。第二检测 器也具有对准矢量。第二检测器可移动地连接到输送部，使得第二检测器在第一位置和第 二位置之间可移动，且当处于第一位置中时其对准矢量平行于行进路线。这样，当从行进路 线上的点观看时，阵列在第二检测器处于第一位置时呈现第一立体角，而在第二检测器处 于第二位置时呈现较小的立体角。
[0100]换句话说，从站在行进路线上的人的视角，靠近的系统在第二检测器处于第一位 置时可以呈现一个尺寸的阵列，且在第二检测器处于另一位置时可以呈现较小尺寸的阵 列。例如，但非限制性地，这种系统可以具有如图3、图4A、图4B、图5、图6、图7A、图7B或 图8等示意性说明的可变几何阵列。
[0101]实际上，从这些图可以看出，阵列的尺寸可以被充分地减小。在图3的实施例中， 例如，阵列包括检测器303、304、305和306。当所有检测器面对相同方向时从沿着行进路线 的点看到的这种阵列的立体角，包含了这些检测器的组合宽度。然而，当检测器305和306 如305’和306’示意性说明那样收缩时，阵列呈现的立体角，实际上为输送部301与阵列呈 现的立体角减小约40%或50%。类似地，在图5的实施例中，当这些检测器以其“蛤壳”定向 收缩时比它们处于打开位置时，检测器505-508形成的阵列以及其在输送部504的另一侧 上的未计数配对物明显更小。实际上，这样，该实施例中输送部504和阵列呈现的立体角可 以减小约60%。在一些实施例中，输送部和检测器阵列形成的立体角可以减小到输送部单独 呈现的立体角，例如如图7A中示意性说明。尽管从对准矢量的相对定位方面描述了各个实 施例，但实施例的范围不限于其中当处于打开位置时所有检测器的对准矢量彼此平行或平 行于行进路线的阵列。
[0102]这种系统可以与具有的检测器或检测器阵列布置为使得其对准矢量不沿着移动 系统行进的方向定向的其他移动系统区分开。例如，卡车可以具有布置在卡车的侧面上的 检测器(或检测器阵列)，但是卡车不在检测器的对准矢量的方向中推进检测器，因为卡车 不能向侧面移动。
[0103]可以附加地描述许多实施例，例如包括可变几何反向散射检测系统的第一实施例，其包括输送部和连接到输送部的笔形射束穿透性辐射的源。以对准矢量为特征的主检 测器在相对于辐射源的第一位置连接到输送部。以第二对准矢量为特征的辅助辐射检测器 通过可移动构件连接到输送部，该可移动构件可移动地连接到输送部。这样，辅助检测器的 对准矢量适于以这种方式相对于主检测器的对准矢量重定向:系统对于从对象散射的辐射 的灵敏度在第一和第二对准向量基本上平行时基本上最大化。在一些实施例中，可移动构 件包括臂部，该臂部具有可旋转附接到输送部的一端和连接至辅助辐射检测器的另一端， 使得该臂部可在打开位置和收缩位置之间旋转，在打开位置中第二对准矢量与第一对准矢 量平行，而在收缩位置中第二对准矢量与第一对准矢量不平行。在备选实施例中，辅助检测 器包括第一检测器单元和第二检测器单元，该第二检测器单元可折叠成面向第一检测器单 元。在其他实施例中，辅助检测器经由可滑动框架连接到输送部，使得可以通过平行于地 面、垂直于地面或相对于地面斜向地滑动框架来移动辅助检测器。
[0104]可变几何反向散射检查系统具有连接至输送部的穿透性辐射的笔形射束源。第一 辐射检测器具有第一对准矢量且在相对于辐射源固定的位置可旋转地连接至输送部，使得 第一检测器可在第一位置和第二位置之间转动。第二检测器连接至输送部且具有第二对准 矢量，在第一检测器处于第一位置时该第二对准矢量平行于第一对准矢量。在备选实施例 中，输送部还具有连接至辐射源的提升组件，使得提升组件可扩展以将辐射源升高到输送 部上方。
[0105]用于检查对象的方法包括:使用布置在输送部上的源产生的穿透性辐射扫描对 象；以及检测由对象散射到主检测器和辅助检测器的穿透性辐射，该主检测器以第一对准 矢量为特征并连接至输送部，该辅助检测器以第二对准矢量为特征且在第一位置和第二位 置之间可移动，在该第一位置中第二对准矢量平行于第一对准矢量，且在第二位置中辅助 检测器对于从对象散射的辐射的灵敏度在第一和第二对准矢量基本上平行时基本上最大 化；以及在第一位置和第二位置之间移动辅助检测器。在一些实施例中，移动辅助检测器涉 及包括将辅助检测器从第一位置移动到第二位置，而在其他实施例中，移动辅助检测器包 括将辅助检测器从第二位置移动到第一位置。一些实施例在检查过程中在数据获取信道中 数字化入射在辅助检测器上的反向散射辐射，且在将辅助检测器移出第一位置的过程中使 得数据获取信道失效。在一些实施例中，使得数据获取信道失效包括电气上断开数据获取 信道。
[0106]另外，上述公开可以支持很多潜在的技术方案，诸如下面列举的那些技术方案。
[0107]Pl.一种可变几何反向散射检查系统,包含:
[0108]输送部；穿透性辐射的笔形射束的源，该源被可转动地连接至输送部；可转动地 连接到输送部的第一检测器，该第一检测器具有相对于辐射源的固定位置和第一对准矢 量，该第一检测器在第一位置和第二位置之间可转动；以及第二检测器，连接至输送部且具 有第二对准矢量，该第二对准矢量在第一检测器处于第一位置时平行于第一对准矢量。
[0109]P2.根据潜在技术方案Pl所述的可变几何反向散射检查系统，输送部还包含连接 至辐射源的提升装备，其中该提升装备可扩展以将辐射源升高到输送部上方。
[0110]P3.一种用于检查对象的方法，该方法包括:使用布置在输送部上的源产生的穿 透性辐射扫描对象；检测通过对象散射到主检测器上的穿透性辐射，该主检测器连接至输 送部，该主检测器以第一对准矢量为特征；检测通过对象散射到辅助检测器上的穿透性辐射，该辅助检测器以第二对准矢量为特征且在第一位置和第二位置之间可移动，在该第一 位置中第二对准矢量平行于第一对准矢量，且在第二位置中辅助检测器对于从对象散射的 辐射的灵敏度在第一和第二对准矢量基本上平行时基本上最大化；以及在第一位置和第二 位置之间移动辅助检测器。
[0111]P4.根据潜在技术方案3所述的用于检查对象的方法，其中移动辅助检测器包含 将辅助检测器从第一位置移动到第二位置。
[0112]P5.根据潜在技术方案3所述的用于检查对象的方法，其中移动辅助检测器包含 将辅助检测器从第二位置移动到第一位置。
[0113]P6.根据潜在技术方案3所述的用于检查对象的方法，还包含在检查过程中在数 据获取信道中数字化入射在辅助检测器上的反向散射辐射，且在将辅助检测器移出第一位 置的过程中使得数据获取信道失效。
[0114]P7.根据潜在技术方案6所述的用于检查对象的方法，其中使得数据获取信道失 效包含电气上断开数据获取信道。
[0115]如上所述的本发明的实施例仅旨在是示例性的；本领域技术人员将显见各种变型 和修改。所有这种变型和修改旨在处于如任意所附权利要求限定的本发明的范围内。
[0116]本发明的各种实施例可以至少部分地以任意常规计算机编程语言实施。例如，一 些实施例可以以过程编程语言(例如“C”)或面向对象编程语言(例如“C++”)实施。本发明 的其他实施例可以实施为预编程硬件元件(例如专用集成电路、FPGA以及数字信号处理器) 或其他相关组件。
[0117]在备选实施例中，公开的装置和方法可以实施为与计算机系统一同使用的计算机 程序产品。这种实施可以包括诸如非瞬时计算机可读介质(例如，磁盘、⑶_R0M、R0M或固定 盘)之类的有形介质上固定的一系列计算机指令。计算机指令系列可以体现相对于系统之 前描述的全部或部分功能性。
[0118]本领域技术人员将意识到，这种计算机指令可以以很多编程语言编写以用于与很 多计算机架构或操作系统一同使用。再者，这种指令可以存储在诸如半导体、磁性、光学或 其他存储器设备之类的任意存储器设备中，且可以使用诸如光学、红外、微波或其他传输技 术之类的任意通信技术发射。
[0119]在其他方面，这种计算机程序产品可以分布为具有伴随印刷或电子文档(例如压 缩软件)的可移动介质，使用计算机系统(例如在系统ROM或固定磁盘上)预载或通过网络 (例如因特网或万维网)从服务器或电子公告板分布。当然，本发明的一些实施例可以实施 为软件(例如计算机程序产品)和硬件的组合。本发明的其他实施例可以整体地实施为硬件 或整体地实施为软件。
【权利要求】
1.一种用于检查对象表面的可变几何反向散射检查系统，该系统包含:输送部，配置成沿行进线路移动；穿透性辐射的笔形射束的源，该源被连接至所述输送部并具有发射轴；可变几何检测器阵列，该阵列包含:第一检测器，连接至所述输送部并具有第一对准矢量，该第一对准矢量与所述行进线路平行；第二检测器，可移动地连接至所述输送部并具有第二对准矢量，该第二检测器在第一位置和第二位置之间可移动，其中在所述第一位置中所述第二对准矢量与所述行进线路平行；使得当从所述行进线路上的点观察时，当所述第二检测器处于所述第一位置时，所述阵列呈现第一立体角，当所述第二检测器处于所述第二位置时所述阵列呈现更小的立体角。
2.根据权利要求1所述的可变几何反向散射检查系统，其中所述第二检测器通过可移动构件可移动地连接至所述输送部。
3.根据权利要求1所述的可变几何反向散射检查系统，其中所述可移动构件包括臂部，该臂部包含:可转动地连接至所述输送部的第一端；以及被连接至所述第二检测器的第二端。
4.根据权利要求1所述的可变几何反向散射检查系统，其中所述第二检测器包括第一单元和第二单元，该第二单元可折叠成面向所述第一单元。
5.根据权利要求2所述的可变几何反向散射检查系统，其中所述可移动构件包含: 检测器框架，定义所述第二对准矢量平行于所述第一对准矢量，并且相对于所述输送·部可移动，使得在所述第一和第二位置处所述第二对准矢量都与所述第一对准矢量保持平行。
6.根据权利要求5所述的可变几何反向散射检查系统，其中所述检测器框架适于平行于所述输送部所处的表面运动。
7.根据权利要求5所述的可变几何反向散射检查系统，其中所述检测器框架适于垂直于所述输送部所处的表面运动。
8.根据权利要求5所述的可变几何反向散射检查系统，其中所述检测器框架适于相对于所述输送部所处的表面倾斜地运动。
9.一种用于检查对象表面的可变几何反向散射检查系统，该系统包含:输送部；穿透性辐射的笔形射束的源，该源连接至所述输送部；连接至所述输送部的主检测器，该主检测器具有相对于所述辐射源的第一位置以及第一对准矢量；可移动地连接至所述输送部的可移动构件；以及连接至所述可移动构件的辅助检测器，该辅助检测器具有第二对准矢量，使得所述辅助检测器的对准矢量被配置成以这样一种方式相对于主检测器的对准矢量进行重定向:即当所述第一和第二对准矢量基本上平行时，所述系统对于由所述对象散射的辐射的灵敏度基本上被最大化。
10.根据权利要求9所述的可变几何反向散射检查系统，其中所述可移动构件包括臂部，该臂部包含:可转动地连接至所述输送部的第一端；以及被连接至所述辅助检测器的第二端；使得该臂部可在打开位置和收缩位置之间转动，在所述打开位置中，所述第二对准矢量平行于所述第一对准矢量，而在所述收缩位置中，所述第二对准矢量不平行于所述第一对准矢量。
11.根据权利要求10所述的可变几何反向散射检查系统，当所述第二端处于所述收缩位置时，所述第二对准矢量垂直于所述第一对准矢量。
12.根据权利要求10所述的可变几何反向散射检查系统，其中所述辅助检测器包括第一单元和第二单元，该第二单元可折叠成面向所述第一单元。
13.根据权利要求9所述的可变几何反向散射检查系统，其中所述可移动构件包含: 检测器框架，定义辅助对准矢量平行于所述第一对准矢量，并且相对于所述输送部可移动，使得所述辅助对准矢量与所述第一对准矢量保持平行。
14.根据权利要求13所述的可变几何反向散射检查系统，其中所述检测器框架适于平行于所述输送部所处的表面运动。
15.根据权利要求13所述的可变几何反向散射检查系统，其中所述检测器框架适于垂直于所述输送部所处的表面运动。
16.根据权利要求13所述的可变几何反向散射检查系统，其中所述检测器框架适于相对于所述输送部所处的表面倾斜地运动。
17.一种使用反向散射辐射检查对象的方法，该方法包含:提供输送部，该输送部包含穿透性辐射的笔形射束的源；提供反向散射辐射的第一检测器，该第一检测器相对于所述输送部具有固定位置，并且该第一检测器具有第一对准矢量；提供反向散射辐射的第二检测器，该第二检测器可移动地连接至所述输送部，并且该第二检测器具有第二对准矢量；将所述第二检测器定向为使得所述第二对准矢量与所述第一对准矢量相交；使用来自所述源的辐射的笔形射束照射对象； 使用所述第一检测器和所述第二检测器检测由所述源散射的辐射；使用代表由所述源散射并由所述第一检测器检测的辐射的数据生成所述对象的第一图像；以及使用代表由所述源和所述第二检测器散射的辐射的数据生成所述对象的第二图像。
18.根据权利要求17所述的方法，还包含通过组合来自所述第一图像的数据和来自所述第二图像的数据产生复合图像。
19.根据权利要求18所述的方法，其中通过组合来自所述第一图像的数据和来自所述第二图像的数据产生复合图像包括:通过调节相组合以产生复合图像的第一图像的比例和第二图像的比例来产生动态可变图像。
20.根据权利要求17所述的方法，其中定向所述第二检测器使得所述第二对准矢量与所述第一对准矢量相交包 括:定向所述第二检测器，使得所述第二对准矢量与所述第一对准矢量相交角度成直角。
【文档编号】G01N23/203GK103597343SQ201280025576
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年4月13日 优先权日:2011年4月15日
【发明者】J.R.舒伯特, W.R.卡森 申请人:美国科技工程公司