CN104749198B - 双通道高能x射线透视成像*** - Google Patents

Abstract

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***，同时对两个通道内的受检查对象进行透视成像。根据本发明的双通道高能X射线透视成像***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。

Description

双通道高能X射线透视成像***

技术领域

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***，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***。

背景技术

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***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。

大型货物检查***，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***，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***，通常使用放射性同位素钴－60（Co－60）产生γ射线作为射线源，γ射线的能量分别为1.17 MeV及1.33 MeV。使用钴－60的大型货物检查***，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－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－60的大型货物检查***更因为钴－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***，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***90％以上都是使用高能X射线源。

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，基本上都是引出一个X射线束流，用于一个检查通道的***，检查速度慢，效率低。

中国专利“一种双通道组合移动式集装箱或车辆检查***（专利号：CN2840027Y）”公开了一种使用钴－60产生的γ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***，实现“检测通过率提高2－4倍”。 钴－60γ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。

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

本发明提供了一种双通道高能X射线透视成像***，所述双通道高能X射线透视成像***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***、信号分析与图像处理子***；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。

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***，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－60***，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***。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***的图像质量。根据本发明的双通道高能X射线透视成像***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

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***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***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***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***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***的结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，一种双通道高能X射线透视成像***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***7、信号分析与图像处理子***8；其中，高能电子加速器1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1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。

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。

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。

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1的轴线L与检查通道形成夹角的情形如图4所示。

根据本发明的优选实施例，第一平面plane1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plane1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plane1与第一通道3形成夹角γ1，第二平面plane2与第二通道4形成夹角γ2的情形如图1所示。

图1示出了一种双通道高能X射线透视成像***的结构示意，电子加速器1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Ο产生4π立体角发射的X射线。包围靶点Ο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X1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1的两侧，且三者互相平行。靶点Ο，第一准直器202a，第一探测器阵列5，位于第一平面plane1内，第一平面plane1与第一检查通道3形成夹角γ1；靶点Ο，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γ2。X1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***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***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射线透视区域，则可以获得两个检查通道中受检查对象9的两幅完整透视图像，一幅是由第一X射线穿透第一检查通道中的受检查对象、并被第一探测器阵列5接收的第一幅透视图像，另一幅是由第二X射线穿透第二检查通道中的受检查对象、并被第二探测器阵列6接收的第二幅透视图像。

图2示出了根据本发明的实施例的一种电子加速器与屏蔽准直装置的具体结构。电子加速器1包括电子发射单元101、电子加速单元102和靶103，电子发射单元产生电子束流E，电子加速单元对电子束流E进行加速，使其成为高能量的电子束流，电子束流的轴线L也称为电子加速器1的轴线，高能电子束流轰击靶，在靶点位置Ο产生向空间各个角度发射的X射线。屏蔽准直装置2包围靶，由屏蔽结构201和准直器202组成；准直器202有两个（202a和202b，如图2所示），分别位于电子束流E的轴线L的两侧。准直器202a与电子束流的偏转角θ1，引出平面扇形第一X射线束流X1；准直器202b与电子束流的偏转角θ2，引出平面扇形第二X射线束流X2；θ1与θ2是相对电子束流轴线L不同方向的偏转，为了描述方便，都定义为“正”的角度。图2中θ1与θ2大小相等，成对称关系，这样的布置使得能够容易地控制各X射线束流的强度（例如，使得各X射线束流的强度相等），并且易于布置各检查通道。

图3示出了屏蔽准直装置的剖面视图，其对应于图2中θ1＝θ2＝90°的情形。屏蔽准直装置包围靶点Ο，靶点产生的X射线，大部分被屏蔽结构201阻挡吸收，只有准直器202的缝隙可以引出平面扇形X射线束流。缝隙的厚度、张角大小、及开口位置决定了平面扇形X射线束流的形状分布。优选地，X射线束流厚度（即，在图2中的准直器202a、202b的缝隙厚度）为2mm，总张角为90度，以水平面（0°）为参考，其中向下张角15度（－15°），向上张角75度（＋75°），第一X射线束流X1与第二X射线束流X2左右对称。

图4示出了一种双通道高能X射线透视成像***的布局示意。第一检查通道3与电子加速器1的轴线L形成夹角β1，第二检查通道4与电子加速器1的轴线L形成夹角β2；当β1或β2越大时，第一检查通道3与第二检查通道4越早地产生交汇，不利于受检查对象的输送运动，影响***的检查效率。因此在本发明的优选实施例中，β1＜60°，β2＜60°，优选的是β1＝β2＝0，即第一检查通道、第二检查通道、电子加速器三者之间互相平行。

图1中，第一平面plane1与第一通道形成夹角γ1，第二平面plane2与第二通道形成夹角γ2。在γ1或者γ2角度越小时，第一平面plane1或第二平面plane2内的X射线路径越长，一方面使探测器的数量增加，使成本变高，另一方面视角太偏，也影响重建图像的分层效果。因此本发明中，γ1与γ2均大于45度，优选的是在90度附近。

在本发明的优选实施例中，探测器阵列（5、6）是由多个探测器构成的直线形排列，或者分段直线排列，或者标准L形排列，或者C形排列。

在本发明的优选实施例中，探测器阵列（5、6）是由多个探测器排列成一排或者多排。

图5（A）-5（E）示出了几种探测器阵列的不同形状和不同布置方式。

图5（A）示出了一种探测器阵列按分段直线的方式布置的情形。第一探测器阵列分为两个直线段，第一探测器阵列顶部段51和第一探测器阵列侧面段52；同样，第二探测器阵列6也分为第二探测器阵列顶部段61和第二探测器阵列侧面段62。从靶点Ο产生的X射线被2个准直器引出为平面扇形第一X射线束流X1和第二X射线束流X2，分别穿透受检查对象，被第一探测器阵列或者第二探测器阵列接收。探测器阵列和靶点构成的扇形区域能完整覆盖受检查对象9的截面。这种结构的探测器阵列，结构简单，易于安装和固定。

图5（B）示出了一种探测器阵列按标准L形的方式布置的情形。第一探测器阵列5分为两个互相垂直的直线段，上部“－”段为第一探测器阵列顶部段51，侧面“|”段为第一探测器阵列侧面段52；同样，第二探测器阵列6也分为上部“－”段的第二探测器阵列顶部段61和侧面“|”段的第二探测器阵列侧面段62。从靶点Ο产生的X射线被2个准直器引出为平面扇形第一X射线束流X1和第二X射线束流X2，分别穿透受检查对象，被第一探测器阵列或者第二探测器阵列接收。探测器阵列和靶点构成的扇形区域能完整覆盖受检查对象的截面。这种结构的探测器阵列，结构简单，规则，易于形成可折叠收拢的结构。

图5（C）示出了一种探测器阵列按C形方式布置的情形。第一探测器阵列5和第二探测器阵列6分别位于两个弧线段上，该弧线段可以是以靶点位置Ο为圆心的。从靶点Ο产生的X射线被2个准直器引出为平面扇形第一X射线束流X1和第二X射线束流X2，分别穿透受检查对象，被第一探测器阵列或者第二探测器阵列接收。探测器阵列和靶点Ο构成的扇形区域能完整覆盖受检查对象的截面。这种结构的探测器阵列，各探测器到靶点的距离相等，而准直器引出的又恰好是各角度上强度分布均匀的X射线束流，因此各探测器接收到的原始X射线信号强度是一致的。故可以选用放大倍数完全一致的探测器组成第一和第二探测器阵列，有利于简化***，降低成本。

图5（D）示出了从X射线的方向观察探测器布置方式的情形。探测器阵列可以是由多个探测器排成一排，也可以是由多个探测器排成多排。探测器排列为多排时，探测器的相对位置可以是并列的，也可以是错开的。使用多排探测器，会增加探测器的成本，但是每次获取的受检查对象的截面厚度（或称为切片个数）也成倍增加，可以成倍提高***的检查速度。

图5（E）示出了各位置探测器的端面与X射线都是垂直的。X射线透视成像***中，所有探测器通常都是正面接收X射线的入射，也即所有探测器都布置为端面指向靶点Ο。

根据本发明的实施例，双通道高能X射线透视成像***还包括第一探测器臂架10a和第二探测器臂架10b，用于探测器的安装和固定，并形成所述的直线形，或者分段直线形，或者标准L形，或者C形布置结构。探测器臂架可为管状，可以对安装在其内部的探测器形成保护，在探测器端面的对应位置具有开口，不影响X射线直接到达探测器端面。

根据本发明的实施例，双通道高能X射线透视成像***还包括设备室13，用于电子加速器等设备的安装固定，提供合适的温度、湿度工作环境，符合国家对X射线设备的相关运行管理规定。设备室可以是各种舱体，如集装箱改造的设备舱，也可以是临时房屋或者固定建筑。

根据本发明的实施例，双通道高能X射线透视成像***还包括控制室14，为***工作人员提供合适的设备运行和工作场所。控制室可以是各种舱体，如集装箱改造的设备舱，也可以是临时房屋或者固定建筑。

根据本发明的实施例，双通道高能X射线透视成像***还包括连接固定装置11，用于将第一探测器臂架10a和第二探测器臂架10b进行连接固定；或者，第一探测器臂架10a、第二探测器臂架10b与设备室13固定连接，使得第一探测器阵列5位于第一平面plane1内，并且第二探测器阵列6位于第二平面plane2内；所述双通道高能X射线透视成像***的整体横截面形成“П”形、“M”形、或者“Ω”形结构。

根据本发明的实施例，双通道高能X射线透视成像***还包括第一可调固定装置15a和第二可调固定装置15b，分别用于将第一探测器臂架10a和第二探测器臂架10b各自固定在地面，并且可对探测器臂架的位置、开口的方向进行灵活调整，使第一探测器阵列5位于第一平面plane1内，使第二探测器阵列6位于第二平面plane2内，双通道高能X射线透视成像***整体形成“Ⅲ”形结构。

根据本发明的实施例，双通道高能X射线透视成像***还包括第一传输装置16a和第二传输装置16b，分别位于第一检查通道和第二检查通道中，用于拖动受检查对象9以设定的速度通过具有X射线辐射的第一平面和第二平面。传输装置可以是皮带、辊道、链条、滚轮、拖杆等各种传送方式中的一种或者两种。

根据本发明的实施例，双通道高能X射线透视成像***还包括布置在检查通道一侧或两侧的第一散射屏蔽结构12a和第二散射屏蔽结构12b，用于屏蔽X射线穿透受检查对象时形成的反射射线和散射射线，保障工作人员和公众的安全。准直器侧的散射屏蔽结构，在与准直器对应的位置有长条形开口，便于X射线束流的通过；位于探测器侧的散射屏蔽结构，位置在探测器臂架后方。

根据本发明的实施例，双通道高能X射线透视成像***还包括坡台，用于升高受检查对象的位置高度，使受检查对象的截面的各个部分都能处于第一X射线束流或第二X射线束流的覆盖范围之内。

需要特别指出的是，根据本发明的实施例，双通道高能X射线透视成像***的两组探测器阵列的类型、数量、排列形式、排列结构等可以相同也可以不同。

需要特别指出的是，根据本发明的实施例，双通道高能X射线透视成像***的屏蔽准直装置可以面向每个检查通道设置更多的准直器，提供更多的X射线束流，在每条通道上形成多视角的、或者多能量的X射线透视成像***。

需要特别指出的是，根据本发明的实施例，双通道高能X射线透视成像***的各组成部分可以全部布置在地面，形成固定式***；也可以一部分固定在地面，一部分布置在短距离移动设备上，形成部分移动式***；还可以全部布置在可远距离移动的底盘车上，形成车载移动式***。

图6示出了一种组合固定式双通道高能X射线透视成像***的示例。

组合固定式双通道高能X射线透视成像***包括单台电子加速器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***7、信号分析与图像处理子***8、第一探测器臂架10a、第二探测器臂架10b、连接固定装置11、第一散射屏蔽结构12a、第二散射屏蔽结构12b、设备室13、控制室14、第一可调固定装置15a、第二可调固定装置15b、第一传输装置16a、以及第二传输装置16b。

电子加速器1与屏蔽准直装置2等安装在设备室13中，位于平行设置的第一检查通道3和第二检查通道4的中间，且电子加速器的轴线也平行于检查通道，第一准直器所在的第一平面plane1和第二准直器所在第二平面plane2分别垂直于第一检查通道3和第二检查通道4。第一准直器和第二准直器的扇形薄缝的总张角90度，其中向下－15度向上＋75度。C形探测器臂架10a位于第一检查通道3的外侧，内部安装第一探测器阵列5，C形探测器臂架10b位于第二检查通道4的外侧，内部安装第二探测器阵列6。两个C形探测器臂架10a和10b的顶部通过跨越设备室13的连接固定装置11进行连接，底部分别通过第一可调安装固定装置15a和第二可调安装固定装置15b固定在地面，与第一准直器和第二准直器分别相对应的位置，即靶点位置Ο、第一准直器与第一探测器阵列5三者位于第一平面plane1内，靶点位置Ο、第二准直器与第二探测器阵列6三者位于第二平面plane2内。探测器臂架10、连接固定装置11与可调安装固定装置15构成一个大“Ω”形。第一传输装置16a和第二传输装置16b分别安装在第一检查通道3和第二检查通道4中，可承载航空集装箱、航空托盘等大型箱体通过X射线检查区域。第一散射屏蔽结构12a，一部分设置在设备室13与第一检查通道3之间，一部分设置在第一探测器臂架10a后方。第二散射屏蔽结构12b，一部分设置在设备室13与第二检查通道4之间，一部分设置在第二探测器臂架10b后方。它们是一种铅板和钢板的复合结构，铅板用于屏蔽X射线，钢板用于结构支撑和固定。散射屏蔽结构在与第一准直器和第二准直器对应的位置设置有长条形开口，不会对第一X射线束流X1和第二X射线束流X2形成阻挡。电源与控制子***7，信号分析与图像处理子***8，及办公设备等布置在控制室14中。设备室13和控制室14是带保温层的钢结构舱体，具备基本的窗、门、空调、照明、通风等设施，上部有吊装结构，底部有固定结构，可以灵活摆放安装。设备室、控制室、传输装置、探测器臂架之间通过电线电缆连接，各部分结构相对独立，可现场灵活固定安装，因此称为组合固定式。这种组合固定式双通道高能X射线透视成像***适合于在机场、货运车站等场所对大型、中型的货柜、行李集中装运的箱体等受检查对象进行透视成像检查。

图7示出了一种车载移动式双通道高能X射线透视成像***的示例。

车载移动式双通道高能X射线透视成像***包括单台电子加速器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***7、信号分析与图像处理子***8、底盘车30、电源舱31、X射线源舱32、设备舱33、工作舱34，还包括由可折叠L形第一探测器臂架10a、第一升降与旋转装置41、第一连接支撑装置42、第一折叠连接装置43组成的第一臂架***，和由可折叠L形第二探测器臂架10b、第二升降与旋转装置45、第二连接支撑装置46、第二折叠连接装置47组成的第二臂架***。

其中，底盘车30为大型卡车，如Volvo的三轴重型底盘车，上面设计有多个舱体，分别为电源舱31、X射线源舱32、设备舱33、工作舱34等。各舱体根据需要设计有保温层、窗、门、空调、照明、通风等设施。

其中，电源舱31内安装有供电设备，可以是发电设备，如柴油发电机，和/或市电电源连接装置，如包括电缆和自动卷筒在内的可与市电连接的设备。电源舱为整个***提供电力支持，功率容量通常在15kVA以上。

其中，电子加速器1与屏蔽准直装置2等安装在X射线源舱32中，电子加速器的轴线L与底盘车的左右对称线平行，且电子加速器处于对称线上，屏蔽准直装置的第一准直器和第二准直器处于电子加速器轴线的两侧，且与轴线垂直，引出的第一X射线束流X1和第二X射线束流X2通过X射线源舱32两侧的长条形开孔从底盘车的两侧射出。车载移动式双通道高能X射线透视成像***还可进一步包括辐射安全防护子***，由按照国家相关规定要求的辅助屏蔽设施、辐射标示、声光警示、环境剂量监测、摄像监控、安全连锁等装置组成，辐射安全防护子***的全部或者部分设备也可安装在射线源舱中。

其中，设备舱33安装有设备电源与控制子***7、信号分析与图像处理子***8等其它相关设备。电源与控制子***7进一步包括第一臂架***和第二臂架***的运动控制分子***。

其中，工作舱34安装在底盘车的尾部，内部安装有办公桌椅、显示设备及操作控制设备等，是工作人员对车载移动式双通道高能X射线透视成像***进行运行操作的场所。

其中，X射线源舱32的上部两侧，与第一准直器和第二准直器对应的位置分别安装有第一升降与旋转装置41和第二升降与旋转装置45。可折叠L形第一探测器臂架10a通过第一连接支撑装置42和第一升降与旋转装置41连接，可折叠L形第一探测器臂架10a分为“－”和“|”两个直线段，“－”段内安装有第一探测器顶部阵列51，“|”段内安装有第一探测器侧面阵列52，两段相连处通过第一折叠连接装置43连接，组成第一臂架***。第一升降与旋转装置41用于第一臂架***相对底盘车的升降和一定角度的旋转，有多种实现方法，如利用液压装置、气动装置或电机等。第一折叠连接装置43用于L形探测器臂架的“－”和“|”两个直线段的连接，以及在特定状态下将这两段折叠为“＝”形或者打开为“L”形，也有多种实现方法，如利用液压连杆装置、气动连杆装置或电机齿轮组合装置等。第一臂架***在非工作状态，以折叠收拢的方式放置在底盘车顶部虚线框35所示的位置，在工作状态，在底盘车右侧打开，而且使第一探测器顶部阵列51和侧面阵列52处于第一X射线束流X1所在的第一平面plane1内。打开的第一臂架***与底盘车一起形成“门”式结构，“门”内即为第一检查通道3。

可折叠L形第二探测器臂架10b通过第二连接支撑装置46和第二升降与旋转装置45连接，可折叠L形第二探测器臂架10b分为“－”和“|”两个直线段，“－”段内安装有第二探测器顶部阵列61，“|”段内安装有第二探测器侧面阵列62，两段相连处通过第二折叠连接装置47连接，组成第二臂架***。第二升降与旋转装置45用于第二臂架***相对底盘车的升降和一定角度的旋转，有多种实现方法，如利用液压装置、气动装置或电机等。第二折叠连接装置47用于L形探测器臂架的“－”和“|”两个直线段的连接，以及在特定状态下将这两段折叠为“＝”形或者打开为“L”形，也有多种实现方法，如利用液压连杆装置、气动连杆装置或电机齿轮组合装置等。第二臂架***在非工作状态，以折叠收拢的方式放置在底盘车顶部虚线框36所示的位置，在工作状态，在底盘车左侧打开，而且使第二探测器顶部阵列61和侧面阵列62处于第二X射线束流X2所在的第二平面plane2内。打开的第二臂架***与底盘车一起形成“门”式结构，“门”内即为第二检查通道4。

车载移动式双通道高能X射线透视成像***的所有设备都集成在一辆底盘车上，形成一种特种设备车辆。平时，探测器臂架***折叠收放在位置35区域和36区域（图7中虚线框所示）。车载移动式双通道高能X射线透视成像***通过底盘车可以在县级公路及以上的各种道路上行使，从而可以灵活地满足各种场合的应用需求。

工作原理和过程：

车载移动式双通道高能X射线透视成像***驾驶到达某个应用需求场所，具体工作过程如下：

（1）车载移动式双通道高能X射线透视成像***停置到平整空旷的工作场所，工作人员进入工作舱，启动***；

（2）电源舱31中的供电设备开始工作，如发电机启动，或者电力电缆连接到市电供电设备，车载移动式双通道高能X射线透视成像***获得电力供应；

（3）电源与控制子***7的探测器臂架***运动控制分子***工作，使得：（a）第一臂架***，第一升降与旋转装置41先升高到一定高度，然后顺时针旋转一定角度，如90度，使第一探测器顶部阵列51、第一探测器侧面阵列52位于靶点位置Ο、第一准直器所在的第一平面plane1内；第一折叠连接装置43驱动可折叠L形第一探测器臂架10a从“＝”的折叠状态打开为“L”状态；（b）第二臂架***，第二升降与旋转装置45先升高到一定高度，然后逆时针旋转一定角度，如90度，使第二探测器顶部阵列61、第二探测器侧面阵列62位于靶点位置Ο、第二准直器所在的第二平面plane2内；第二折叠连接装置47驱动可折叠L形第二探测器臂架10b从“＝”的折叠状态打开为“L”状态；（a）和（b）可以先后进行，也可以同时进行。两组探测器臂架***在底盘车的两侧与底盘车构成一个“M”式结构；

（4）受检查对象，如集装箱卡车、厢式货车、客车、小型轿车等，按队列分成两排分别停放到第一检查通道3或第二检查通道4上，驾驶员等人员离开受检查对象；

（5）电源与控制子***7启动电子加速器1的工作，通过第一准直器在第一平面内输出第一X射线束流X1，同时通过第二准直器在第二平面内输出第二X射线束流X2；X1直接到达或者穿透受检查对象后到达位于第一探测器臂架10a “－”段内的探测器阵列51和“|”段内的探测器阵列52；X2直接到达或者穿透受检查对象后到达位于第二探测器臂架10b“－”段内的探测器阵列61和“|”段内的探测器阵列62；所有探测器阵列将接收到的信号转化后传送到信号分析与图像处理子***8；

（6）电源与控制子***7启动电子加速器工作的同时，启动底盘车自动驾驶，以设定的速度沿直线行使，让X射线束流X1和X2先后扫过检查通道上的所有受检查对象；

（7）信号分析与图像处理子***8同步地（与上述步骤（5）、（6）同步地）获得反映受检查对象几何结构和材料信息的第一检查通道X射线透视数据和第二检查通道X射线透视数据，经过信号分析、算法计算、图像构建等过程产生受检查对象的透视图像，并在显示设备上实时显示出来；工作人员根据图像信息，实现对走私品检查、危险品检查、违禁物品检查等检查目的；

（8）受检查对象，如集装箱卡车、厢式货车、客车、小型轿车等，在完成检查，且没有需要处理的问题时，驶离检查通道；

（9）如果有多批次受检查对象，则重复（4）－（8）；如果检查工作结束，则停止电子加速器1的工作，停止X射线的产生，并：（a）第一臂架***，第一折叠连接装置43先驱动可折叠L形第一探测器臂架10a从“L”的打开状态收拢为“＝”折叠状态；第一升降与旋转装置41逆时针旋转一定角度，如90度，使折叠后的L形第一探测器臂架10a到达35虚线框区域上方，然后下降一定高度到达存放位置；（b）第二臂架***，第二折叠连接装置47先驱动可折叠L形第二探测器臂架10b从“L”的打开状态收拢为“＝”折叠状态；第二升降与旋转装置45顺时针旋转一定角度，如90度，使折叠后的L形第二探测器臂架10b到达36虚线框区域上方，然后下降一定高度到达存放位置；（a）和（b）可以先后进行，也可以同时进行；

（10）工作人员停止***工作，关闭电源，离开工作室，并可以将车载移动式双通道高能X射线透视成像***开往下一个工作地点。

车载移动式双通道高能X射线透视成像***还可以包括坡台37，用于提高受检查对象的高度，实现对受检查对象的完整成像，如对小汽车检查时，可以连汽车轮胎一起成像，检查是否在汽车轮胎中夹带毒品等违禁物品。坡台37具有已知的设计结构，如钢架结构或固定平台等，可以在***成像时，对部分坡台的结构信息进行消隐，从而减除坡台对受检对象的图像影响。坡台37为钢架结构时，在非工作状态，可以分块分段挂在底盘车下方，随底盘车一起移动。

车载移动式双通道高能X射线透视成像***可以布置在海关、陆路口岸、机场、重要场所等地对集装箱车辆、大中小型货车、各种轿车、小型客车等进行透视成像，获取清晰的透视图像，快速、高效地对可能含有走私品、危险品、违禁物品的对象进行检查。

图8示出了一种车载移动式双通道/双能/双视角高能X射线透视成像***的示例。

车载移动式双通道/双能/双视角高能X射线透视成像***与图7所述的普通车载移动式双通道高能X射线透视成像***相比，底盘车等基本结构类似，主要的区别在于具有：屏蔽准直装置202具有分布在电子束流E轴线两侧的4个准直器，分别产生第一X射线束流X1，第二X射线束流X2，第三X射线束流X3，第四X射线束流X4。其中X1与X3从底盘车的右侧引出，具有高低不同的能量，X1为低能X射线束流，X3为高能X射线束流。且X1所在的第一平面plane1与X3所在的第三平面plane3相对检查通道3具有不同的视角。其中X2与X4从底盘车的左侧引出，具有高低不同的能量，X2为低能X射线束流，X4为高能X射线束流。且X2所在的第二平面plane2与X4所在的第四平面plane4相对检查通道4具有不同的视角。对应的，探测器臂架***也有四组，每组的组成、结构和工作原理与图7所述的普通车载移动式双通道高能X射线透视成像***基本相同。在工作状态，第一组探测器臂架10a使得内部安装的第一低能探测器阵列位于第一平面plane1内，第三组探测器臂架10c使得内部安装的第一高能探测器阵列位于第三平面plane3内，构成第一检查通道3；第二组探测器臂架10b使得内部安装的第二低能探测器阵列位于第二平面plane2内，第四组探测器臂架10d使得内部安装的第二高能探测器阵列位于第四平面plane4内，构成第二检查通道4。

车载移动式双通道/双能/双视角高能X射线透视成像***的工作过程与图7所述的普通车载移动式双通道高能X射线透视成像***基本相似，只是图像处理中还有一步，由信号分析与图像处理子***8对4组探测器***获取的4幅透视图像做进一步的算法分析和处理，最后形成两幅反映第一检查通道3和第二检查通道4内的受检查对象的具有层次结构和物质材料信息的透视图像。

专利CN101210895对使用两个不同视角的X射线束流对受检查对象进行透视成像，最终构建出多层次图像的方法进行了具体描述。在一个实施例中，对plane1和plane3这两个平面获取的图像采用双视角图像重建算法获得第一检查通道3的双视角透视图像，对plane2和plane4这两个平面获取的图像采用双视角图像重建算法获得第二检查通道4的双视角透视图像。

CN101435783等专利对使用两种不同能量的X射线束流先后对受检查对象分别进行透视成像，最终构建出反映物质材料信息的透视图像的方法进行了具体描述。在一个实施例中，对plane1和plane3这两个平面获取的图像采用双能物质识别算法获得第一检查通道3的双能透视图像，对plane2和plane4这两个平面获取的图像采用双能物质识别算法获得第二检查通道4的双能透视图像。

由于电子束流打在靶上时，在相对于靶的不同的方位角上产生的X射线束流的强度和能量分布是不同的，因此当多个屏蔽准直装置布置在相对于靶的不同的方位角上时，由电子加速器和多个屏蔽准直装置组成的子***能够引出多组角度不同、强度不同、能量分布不同的X射线束流，并且这所述多组X射线束流除了强度不同，能量不同，角度不同外，还具有在各自平面扇形区域内X射线强度分布均匀、能散较小、焦点较小等特点。

综上所述，图8所示的一种车载移动式双通道/双能/双视角高能X射线透视成像***可以同时对两个检查通道内的受检查对象进行具有结构分层次信息和材料信息的透视成像。该***可以布置在海关、陆路口岸、机场、重要场所等地对各种集装箱车辆、大中小型货车、各种轿车、小型客车等进行透视成像，获取清晰的具有结构分层次信息和材料信息的透视成像，对可能含有走私品、危险品、违禁物品的对象进行快速、高效的检查。

根据本发明实施例的双通道高能X射线透视成像***，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***，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－60***，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***。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***的图像质量。根据本发明的双通道高能X射线透视成像***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。

尽管已经在附图和前文的描述中详细地说明和描述了本发明，但是这样的说明和描述应被看作是说明性或示例性的而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

本领域技术人员在实施所要求保护的发明时，通过研究附图、公开内容和随附的权利要求，能够理解和实施所公开实施例的其它变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤。在相互不同的从属权利要求中记载特定措施的纯粹事实并不表明这些措施的组合不能够被有利地使用。在权利要求中的任何附图标记不应当被解释为对范围的限制。

Claims (17)

1.一种双通道高能X射线透视成像***,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、第三探测器阵列、第四探测器阵列、电源与控制子***、信号分析与图像处理子***；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四个准直器；第一准直器和第三准直器设置在电子束流的轴线的一侧，第二准直器和第四准直器设置在电子束流的轴线的另一侧；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，第三准直器、第三探测器阵列与电子束流打靶的靶点处于第三平面内，第四准直器、第四探测器阵列与电子束流打靶的靶点处于第四平面内；所述第一探测器阵列和所述第三探测器阵列相对于所述第一检查通道具有不同的视角，所述第二探测器阵列和所述第四探测器阵列相对于所述第二检查通道具有不同的视角；所述第一准直器、第二准直器、第三准直器和第四准直器具有均匀的缝隙厚度，并且所述第一探测器阵列、第二探测器阵列、第三探测器阵列和第四探测器阵列是由多个探测器构成的C形排列。

2.根据权利要求1所述的双通道高能X射线透视成像***，其中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。

3.根据权利要求2所述的双通道高能X射线透视成像***，其中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。

4.根据权利要求1所述的双通道高能X射线透视成像***，其中第一平面与第一通道形成的夹角、以及第二平面与第二通道形成的夹角均为90度。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的双通道高能X射线透视成像***，其中探测器阵列是由多个探测器排列成一排或者多排。

6.根据权利要求5所述的双通道高能X射线透视成像***，还包括第一探测器臂架和第二探测器臂架，用于探测器的安装和固定；所述探测器臂架为管状，对安装在其内部的探测器形成保护；在探测器端面的对应位置具有开口，不影响X射线直接到达探测器端面。

7.根据权利要求6所述的双通道高能X射线透视成像***，其中还包括连接固定装置，用于将第一探测器臂架和第二探测器臂架进行连接固定。

8.根据权利要求1所述的双通道高能X射线透视成像***，还包括设备室，用于电子加速器的安装固定，并提供合适的温度、湿度工作环境。

9.根据权利要求8所述的双通道高能X射线透视成像***，其中第一探测器臂架、第二探测器臂架与设备室固定连接，使得第一探测器阵列位于第一平面内，并且第二探测器阵列位于第二平面内。

10.根据权利要求1所述的双通道高能X射线透视成像***，还包括控制室，为***工作人员提供合适的设备运行和工作场所。

11.根据权利要求6～10中任一项所述的双通道高能X射线透视成像***，其中所述双通道高能X射线透视成像***的整体横截面形成“П”形、“M”形、或者“Ω”形结构。

12.根据权利要求6～10中任一项所述的双通道高能X射线透视成像***，还包括第一可调固定装置和第二可调固定装置，分别用于将第一探测器臂架和第二探测器臂架各自固定在地面，并且可对探测器臂架的位置、开口的方向进行灵活调整，使第一探测器阵列位于第一平面内，使第二探测器阵列位于第二平面内；所述双通道高能X射线透视成像***的整体横截面形成“Ⅲ”形结构。

13.根据权利要求1～4中任一项所述的双通道高能X射线透视成像***，还包括至少一个传输装置，所述至少一个传输装置安装在第一检查通道和/或第二检查通道中，用于拖动受检查对象以设定的速度通过被X射线辐射的区域。

14.根据权利要求1～4中任一项所述的双通道高能X射线透视成像***，还包括布置在检查通道一侧或两侧的散射屏蔽结构，用于屏蔽X射线穿透受检查对象时形成的反射射线和散射射线，保障工作人员和公众的安全。

15.根据权利要求1～4中任一项所述的双通道高能X射线透视成像***，还包括坡台，用于升高受检查对象的位置高度，使受检查对象的截面的各个部分都能处于第一X射线束流或第二X射线束流的覆盖范围之内。

16.一种组合固定式双通道高能X射线透视成像***，包括如权利要求1～4中任一项所述的双通道高能X射线透视成像***，还包括：

设备室，固定于第一检查通道和第二检查通道之间的地面，内部安装有电子加速器与屏蔽准直装置；

至少一个传输装置，所述至少一个传输装置安装在第一检查通道和/或第二检查通道中，用于拖动受检查对象以设定的速度通过被X射线辐射的区域；

第一探测器臂架，位于第一检查通道外侧，内部安装第一探测器阵列，且使得第一探测器阵列位于第一准直器所在的第一平面内；

第二探测器臂架，位于第二检查通道外侧，内部安装第二探测器阵列，且使得第二探测器阵列位于第二准直器所在的第二平面内；

控制室，内部安装有电源与控制子***，以及信号分析与图像处理子***。

17.一种车载移动式双通道、双能、双视角高能X射线透视成像***，包括如权利要求1～4中任一项所述的双通道高能X射线透视成像***，还包括底盘车；所述底盘车上至少安装有： X射线源舱、设备舱、工作舱、第一臂架***、第二臂架***、第三臂架***和第四臂架***；其中：

电子加速器与屏蔽准直装置安装在X射线源舱中，通过第一准直器和第三准直器向底盘车的一侧引出能量和角度均不相同的第一X射线束流和第三X射线束流，通过第二准直器和第四准直器向底盘车的另一侧引出能量和角度均不相同的第二X射线束流和第四X射线束流；

第一臂架***包括第一低能探测器阵列；在工作状态下，所述第一臂架***在底盘车的一侧打开，与底盘车构成“门”式结构，且使第一低能探测器阵列位于第一准直器所在的第一平面内；在非工作状态下，所述第一臂架***折叠放置于底盘车顶部；

第三臂架***包括第一高能探测器阵列；在工作状态下，所述第三臂架***在底盘车的一侧打开，与底盘车构成“门”式结构，且使第一高能探测器阵列位于第三准直器所在的第三平面内，在非工作状态下，所述第三臂架***折叠放置于底盘车顶部；

第一臂架***和第三臂架***与底盘车构成的前后两个“门”式结构，形成第一检查通道；

第二臂架***包括第二低能探测器阵列；在工作状态下，所述第二臂架***在底盘车的另一侧打开，与底盘车构成“门”式结构，且使第二低能探测器阵列位于第二准直器所在的第二平面内；在非工作状态下，所述第二臂架***折叠放置于底盘车顶部；

第四臂架***包括第二高能探测器阵列；在工作状态下，所述第四臂架***在底盘车的另一侧打开，与底盘车构成“门”式结构，且使第二高能探测器阵列位于第四准直器所在的第四平面内；在非工作状态下，所述第四臂架***折叠放置于底盘车顶部；

第二臂架***和第四臂架***与底盘车构成的前后两个“门”式结构，形成第二检查通道；

电源与控制子***，以及信号分析与图像处理子***安装在设备舱中；

工作舱中安装有***操作及办公设备。