一种基于新型探测装置的双能CT探测系统的制作方法

本发明涉及一种基于新型探测装置的双能ct探测系统，属于安全检查设备领域。

背景技术：

目前x射线计算机扫描断层成像技术(ct技术)已经广泛应用于机场和海关等地对行李或货物进行的安全检查中，安检ct系统能够形成被检物的三维图像，更利于对其进行准确判断。而近年来兴起的双能ct技术还能通过特殊的双能系统设计探测得到被检物的原子序数信息，对毒品、爆炸物能够实现精确判断。一般ct系统由射线源、滑环、计算机、控制系统、传送带、探测装置和数据采集系统等部分组成。其中探测装置对整体ct系统的性能和成本都有着巨大的影响。

在传统的双能ct探测系统中，双能ct探测系统多由低能探测器组件、高能探测器组件、二者之间的滤波片以及安装以上组件并能将探测信号引出的以印制电路板为基础的基板pcb组成，其中的低能探测器组件设置在靠近射线源一侧而高能探测器组件设置在远离射线源一侧，滤波片设置在二者之间。在这种传统的探测器结构中，由于射线信号需要穿过低能探测器、pcb、滤波片，还有高能探测器的一部分才能真正被采集端收集到，因此存在着许多问题，比如穿透过程导致有效信号会额外流失；双层探测器封装工艺难度大成本较高等。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，现有探测系统采集过程中有效射线信号会额外流失、双层探测器封装性价比低的问题，提出了一种基于新型探测装置的双能ct探测系统。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种基于新型探测装置的双能ct探测系统，包括射线源2、探测装置3、传送装置4、旋转机构5、结构基架6，所述旋转机构5为圆环形结构，所述旋转机构5安装于结构基架6中间位置，所述传送装置4两端与探测基架6两端的滚轴相连，垂直于旋转机构5平面且穿过旋转机构5中空部分，所述射线源2与多个探测装置3组成的探测装置组件安装于旋转机构5同侧，且安装中心位置关于传送装置4对称，其中：

所述探测装置3包括pcb基板301、低能探测器组件302、高能探测器组件303、滤波片304，所述低能探测器组件302、高能探测器组件303分别安装于pcb基板301同侧，安装位置距射线源距离相同，所述滤波片304安装于高能探测器组件303上表面。

还包括计算机系统7，所述低能探测器组件302、高能探测器组件303分别接收经滤波片304滤波处理后的投影图像信息，并通过旋转机构5发送至计算机系统7，其中：

所述计算机系统7将所得投影图像信息进行三维重建及图像融合，将低能探测器组件302、高能探测器组件303分别接收到的投影图像信息中长度较长的投影图像信息作为主投影，同时将长度较短部分的投影图像信息融合进主投影，再通过基材料分解法及双效应分解法计算被检物的原子序数和密度并进行展示。

所述射线源2为x光机或射线加速器。

所述探测装置组件为圆弧状。

所述旋转机构5带动射线源2、探测装置3进行单侧转动速度为一圈/秒至6圈/秒。

所述低能探测器组件302、高能探测器组件303宽度相同，长度可相同也可不同。

所述旋转机构5旋转一圈时传送带4传送距离不大于低能探测器组件302、高能探测器组件303中投影长度较大值的二分之一。

所述低能探测器组件302包括用于将射线信号转化为可见光的闪烁体、将可见光信号转化为电信号的光电二极管，闪烁体材料为碘化铯或钨酸镉，低能探测器组件302中闪烁体厚度为0.2-1.5mm。

所述高能探测器组件303包括用于将射线信号转化为可见光的闪烁体、将可见光信号转化为电信号的光电二极管，闪烁体材料为碘化铯或钨酸镉，高能探测器组件303中闪烁体厚度为2-5mm。

所述滤波片304材料为铝、铁、铜、铅或其组合。

本发明与现有技术相比的优点在于：

本发明提供的一种基于新型探测装置的双能ct探测系统，通过将传统的双层探测器组件改为安装于基板上，减少了有效信号在探测过程中的流失，同时将原有设置于基板两侧的低能探测器组件、高能探测器组件设置于基板同侧两端。

附图说明

图1为发明提供的ct双能系统结构示意图；

图2为发明提供的探测装置结构示意图；

图3为多个探测装置拼接示意图；

具体实施方式

一种基于新型探测装置的双能ct探测系统，如图2所示，包括由射线源2、探测装置3、传送装置4、旋转机构5、结构基架6、计算机系统7构成。其中射线源2固定在旋转机构5上，可以是x光机或者加速器等能够由电能驱动产生射线的装置；如图3所示，在一个完整的双能ct系统中，需要多个探测装置3拼接为圆弧形的探测装置组件，安装在旋转机构5上正对射线源2的另一侧；旋转机构5为圆环型结构，能够带动射线源2和探测装置组件高速旋转，同时为所有旋转器件提供可靠的信号通讯和电能供给；传送装置4能够传送被检物沿旋转机构5旋转平面的垂直方向运动；计算机系统7可以是一台计算机也可以是多台计算机组，它能够接收探测装置3探测到的高低能图像信号并基于此信号进行三维重建和高低能图像融合处理形成双能的三维图像用于用户判读危险品或智能判读报警，同时它还能控制整机机电系统并负责与用户进行交互；结构基架6则为整机所有部件提供可靠的结构支撑。

其中，探测装置3包括pcb基板301、低能探测器组件302、高能探测器组件303、滤波片304。如图1所示，低能探测器组件302和高能探测器组件设置在pcb基板301同侧，并且处于整机系统传送方向的两端；低能探测器组件302由闪烁体和二极管组成，其成像像素可以是面阵像素也可以是单排或多排像素，设置在pcb基板301的近射线源侧；高能探测器组件303由闪烁材料和二极管组成，其成像像素可以是面阵像素也可以是单排或多排像素，设置在pcb基板301的近射线源侧，高能探测器组件303与低能探测器组件302的宽度基本相同，长度可以相同也可以不同；滤波片304设置在高能探测器组件303的上方，材料为射线吸收材料，可以是铝、铁、铜、铅中一种或铝、铁、铜、铅中至少一种的合金制成。

其中，高能探测器组件303和低能探测器组件302分别接收到待检测物品经滤波片304滤波处理后投影的图像信息，并通过旋转机构5传输给计算机系统7；

同时，本系统的计算机系统7根据待检测物品投影的图像信息进行三维重建和高低能图像融合，其中，三维重建方法采用迭代法或者滤波反投影法，利用高能探测器组件303和低能探测器组件302中长度较长者的图像信息将作为主投影并确定融合后图像的图像分辨率，将长度较短者的图像信息将融合进主投影中，通过基材料分解法或双效应分解法计算出被检物的原子序数和密度并进行展示。

下面结合具体实施例进行进一步说明：

在探测装置3中，选取的高能探测器组件303与低能探测器组件302长度为300毫米、宽度为80毫米，旋转机构5转速为4圈每秒，滤波片304材料为钨镍合金。

在双能ct系统1运行时，射线束由射线源2持续发射，旋转机构5带动射线源2和探测装置3沿单方向匀速转动，转动速度一般为1圈/秒至6圈/秒。于此同时传送装置4带动被检物品沿旋转机构5旋转平面的垂直方向运动并穿过其中心，其速度v与探测器装置3中高能探测器组件303和低能探测器组件302中长度较长者的长度l相关，理论上旋转机构5每旋转一圈的时间内传送装置4运动的距离不应超过l覆盖的投影距离的二分之一。当被检物品的投影进入探测装置3的覆盖区域内时，高能探测器组件303和低能探测器组件302将分别接收到其投影的图像信息，此信息可通过旋转机构5传输给计算机系统7，并进行三维重建和高低能图像融合，其中三维重建方法可以是迭代法或者滤波反投影法等，此时高能探测器组件303和低能探测器组件302中长度较长者的图像信息将作为主投影决定融合后图像的图像分辨率，而长度较短者的图像信息将融合进主投影中，通过基材料分解法或双效应分解法等双能图像处理算法精确计算出被检物的原子序数和密度并通过三维的伪彩色图形展示给用户。需要注意的是，高能图像信息与低能图像信息融合时需要测量高能探测器组件303和低能探测器组件302的成像间距，因为二者对被检物同一位置探测并不是同时发生的。

在得到双能的三维图像后，用户可以与计算机系统7进行交互，对此图像进行剪切、统计、查看切片、改变透明度和染色等操作；也可以使用基于人工智能的危险品自动识别技术，让计算机系统7对图像进行智能识别，提高的危险品判读速度和人工效率。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。