CN109407135A - 一种ct探测器和ct类安检设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种CT探测器及CT类安检设备，其中，所述CT类安检设备包含CT探测器、射线源，被检物传送装置以及机械旋转结构；机械旋转结构为圆环状；多个探测器组成探测器阵列；探测器阵列与射线源相对设置在机械旋转结构的圆环上，探测器阵列、射线源与机械旋转结构同步旋转；被检物传送装置设置在圆环内部。CT探测器包括：探测晶体、电极结构、至少一个封装连接器件以及数据采集***；电极结构铺设在探测晶体的表面上，将探测晶体划分为多个不同的像素组成像素阵列；探测晶体设置在数据采集***上方；探测晶体上铺设的电极结构通过封装连接器件与数据采集***电连接。该安检设备响应速度快，结构简单，多能图像同步性强，能量分辨率高。
Description
技术领域
本发明属于物品安全检测技术领域，尤其涉及一种CT探测器和CT类安检设备。
背景技术
目前X射线计算机扫描断层成像类安检设备(CT类安检设备)已经在海关、机场等公共场所广泛应用。此类安检设备不仅能够形成三维图像以解决堆叠型被检物的精确成像问题，还能通过双能成像***计算出被检物的密度和原子序数，以实现对无定型危险品的精确识别。一般的安检设备包括射线源、机械***、计算机、控制***和X光探测器等。其中X光探测器对整体CT(Computed Tomography，即电子计算机断层扫描)类安检设备的性能有着巨大的影响。
常规的X光探测器由闪烁体、光电器件、数据采集***三部分依次组成，其中：闪烁体功能为将X光信号转换为可见光信号，光电器件功能为将可见光信号转换为电流信号，数据采集***功能为将电流信号积分放大、模数转换并传输给上位机。由于此类探测器使用的闪烁体和光电器件结构是先将X光信号转换为光信号再由光信号转换为电信号，所以可以统称为间接转换型探测器，探测时的二次转换过程必然带来探测效率和成像速度的降低，而数据采集***使用的积分放大模式则不可避免的增加了探测信号中的噪声，这都使得数据采集***的所采集到的图像质量下降，也间接增大了整机设备所需的辐射剂量。
使用此类常规X光探测器的CT类安检设备为了实现双能成像一般需要对整机有特殊设计，例如有双射线源双探测器***方案、双层探测器伪双能方案等。但无论哪种方案，都给CT类安检设备和双能算法的设计增加了技术难度，降低了探测效率和能量分辨率。
鉴于此，本发明旨在优化CT类安检设备，尤其是其探测器部分，以解决上述问题或缺陷中的至少一个方面。
发明内容
本发明解决的技术问题是：本发明实施例提供了一种CT探测器和CT类安检设备，以解决现有技术中存在安检设备设计难度高、探测效率低以及能量分辨率低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种CT探测器，其中，所述探测器包括：探测晶体、电极结构、至少一个封装连接器件以及数据采集***；所述电极结构制备在所述探测晶体的上、下表面上，为所述探测晶体提供电场并将所述探测晶体划分为多个不同的像素组成像素阵列；所述探测晶体设置在所述数据采集***前端，其中，所述探测晶体用于将X光信号转换为电信号；所述探测晶体上制备的所述电极结构通过所述封装连接器件，与所述数据采集***电连接。
可选的，所述探测晶体的材质为：碲锌镉、碲化镉、碘化汞、高纯锗以及半导体硅中的任意之一。
可选的，所述电极结构为通过蒸发镀膜工艺或溅射镀膜工艺，在所述探测晶体表面上制备的金属薄膜。
可选的，所述电极结构的材质为：金、铂或钯中的任意之一。
可选的，所述像素阵列为面阵或线阵。
可选的，所述封装连接器件为：金属球或导电胶粘。
可选的，所述探测器包含多个封装连接器件，所述多个封装连接器件包括第一封装连接器件和第二封装连接器件；所述第一封装连接器件将所述探测晶体上表面铺设的电极结构与所述数据采集***电连接；所述第二封装连接器件将所述探测晶体下表面铺设的电极结构与所述数据采集***电连接。
为了解决上述技术问题，本发明又公开了一种CT类安检设备，其中，所述安检设备包含本发明中所述的任意一种CT探测器、射线源，被检物传送装置以及机械旋转结构；所述机械旋转结构为圆环状；多个所述CT探测器组成探测器阵列；所述探测器阵列与所述射线源相对设置在所述机械旋转结构的圆环上，所述探测器阵列、所述射线源与所述机械旋转结构同步旋转；所述被检物传送装置设置在所述圆环内部。
优选的，所述安检设备工作时，所述机械旋转结构带动所述射线源与所述探测器阵列沿单方向匀速旋转；所述被检物传送装置沿探测平面垂直方向运动传送被检物；所述射线源发射X光，所述X光穿过放置于所述被检物传送装置上的所述被检物品，所述探测器阵列探测含有所述被检物品信号的X光图像信号，所述探测器阵列中的数据采集***对所述探测器阵列探测到的所述X光图像信号进行处理得到双能图像。
本发明具有以下优点：
本发明实施例公开的CT探测器包括：探测晶体、电极结构、至少一个封装连接器件以及数据采集***；电极结构铺设在所述探测晶体的表面上，将探测晶体划分为多个不同的像素组成像素阵列；探测晶体设置在数据采集***上方；探测晶体上铺设的电极结构通过封装连接器件，与数据采集***电连接。该探测器可以通过设定好能量区间，统计不同能量区间内的信号数量进而实现单探测器探测多能区信号的功能，因此使用包含此类CT探测器的CT类安检设备可以以较简单的方式实现双能成像，并且可能够提升整机***的图像信噪比。此外，本发明实施例提供的CT类安检设备能够保证“同时”“同地”“真双能”成像，能够提高图像能量分辨率、加快成像速度、降低辐射剂量，并且由于仅需设置一个探测器阵列，因此结构简单易于设计。
附图说明
图1是本发明实施例一的一种CT探测器结构示意图；
图2是本发明实施例二的一种CT类安检设备的成像结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。
实施例一
参照图1，示出了本发明实施例所述的一种CT探测器的结构示意图。
本发明实施例提供的探测器为直接转换型CT探测器，相较于现有技术中的间接转换型探测器所采集到的图像质量更优、成像速度更快。
图1中包含四个子附图，分别为子附图(A)、子附图(B)、子附图(C)以及子附图(D)。
通过子附图(C)可知，探测器3包括：探测晶体31、电极结构32、至少一个封装连接器件33以及数据采集***34，电极结构32制备在探测晶体31的上、下表面上。如子附图(B)所示，一侧的电极结构32将探测晶体31划分为多个不同的像素组成像素阵列。优选的，像素阵列为面阵或线阵。
如子附图(C)所示，探测晶体31设置在数据采集***34前端，其中，探测晶体用于将X光信号转换为电信号；如子附图(C)和(A)所示，探测晶体31上制备的电极结构32通过封装连接器件33，与数据采集***34电连接。封装连接器件为：金属球或导电胶粘。
探测晶体31的材质为光电转换材质，优选的，探测晶体31的材质为：碲锌镉、碲化镉、碘化汞、高纯锗以及半导体硅中的任意之一。
优选的，电极结构32为通过蒸发镀膜工艺或溅射镀膜工艺，在探测晶体表面上制备的金属薄膜。电极结构32的具体材质可以由本领域技术人员根据实际需求进行设置，所选用的材质具有导电性即可。优选地，可将电极结构的材质设置为：金、铂或钯中的任意之一。当然并不限于此，还可以将电极结构的材质设置为铜、铝等导电材质。
优选地，如子附图(D)所示，探测器包含多个封装连接器件，多个封装连接器件33包括第一封装连接器件和第二封装连接器件；第一封装连接器件将探测晶体31上表面制备的电极结构32与数据采集***34电连接；其中，所述电极结构为双面电极，分别制备在所述探测晶体的上表面和下表面上。第二封装连接器件将探测晶体31下表面制备的电极结构32与数据采集***电连接。
在具体使用过程中，可将多个线阵探测器拼接成面阵组成探测器阵列，也可以将多个面阵探测器拼接成为一个大的面阵探测器阵列的效果。探测器中的数据采集***34可以使用包括专用集成电路(ASIC)在内的电子学***来实现对一段时间内不同像素上接收到的电信号统计，并将此类电信号打包传输给上位机，此段采样时间与安检设备的滑环旋转速度相关，一般设置为每旋转一周需要360～1440次采样。
该CT探测器的工作原理为，X光进入探测晶体31后，探测晶体31收到辐射激发产生电子-空穴对，在两侧电极提供的电场下电子-空穴对分离分别向正负极漂移，其中电子由于像素电极电场的作用会自然被距离最近的像素电极吸引而向其漂移，每当一个电子被电极接收后就将产生一个电脉冲，数据采集***34可以记录下一段时间内产生的此类脉冲的数量和能量，实现光子计数，之后数据采集***34将本探测器上所有像素这段时间统计到的脉冲数据进行排列、打包、标记并将此数据传输给计算机***，然后准备进行下一次探测，此即为一个完整的工作周期。
本发明实施例提供的CT探测器，由于实现了光子数量和能量的直接统计，此类直接转换型CT探测器可以通过设定好能量区间，统计不同能量区间内的信号数量进而实现单探测器探测多能区信号的功能。因此使用此类CT探测器的CT类安检设备可以以较简单的方式实现双能成像。
本发明实施例提供的CT探测器可以通过设定好能量区间，统计不同能量区间内的信号数量进而实现单探测器探测多能区信号的功能。此外，该直接转换型CT探测器所采集到的图像质量更优、成像速度更快。
实施例二
参照图2，示出了本发明实施例所述的一种CT类安检设备的结构示意图。
本发明实施例提供的CT类安检设备是基于CT技术实现的，其噪声低，信噪比高，响应速度快，结构简单，多能图像同步性强，能量分辨率高，降低辐射剂量。图2中示出了CT类安检设备中成像部分的结构示意图，需要说明的是，CT类安检设备中并非仅包含成像部分还有其他部分，本发明实施例中对其他部分的结构不做具体限制。
如图2所示，CT类安检设备4包含CT探测器、射线源5，被检物传送装置7以及机械旋转结构6；机械旋转结构6为圆环状；多个CT探测器组成探测器阵列3；探测器阵列3与射线源5相对设置在机械旋转结构6的圆环上，探测器阵列3、射线源5与机械旋转结构6同步旋转；被检物传送装置7设置在圆环内部。
本发明实施例中的CT探测器结构与工作原理与实施例一中所述的CT探测器相同，本发明实施例中对此不再赘述。
CT类安检设备4工作时，机械旋转结构6带动射线源5与探测器阵列3沿单方向匀速旋转；被检物传送装置7沿探测平面垂直方向运动传送被检物；射线源5发射X光，X光穿过放置于被检物传送装置7上的被检物品，探测器阵列3探测含有被检物品信号的X光图像信号，探测器阵列3中的数据采集***对探测器阵列探测到的X光图像信号进行处理得到双能图像。具体地，数据采集***根据事先划分的能区统计分别依据不同能区内的信号即可以得到双能图像。
本发明实施例提供的CT类安检设备，相较于现有的包含双测探测器阵列的安检设备，结构简单易于实现且成本低。此外，本发明实施例提供的安检设备能够保证“同时”“同地”“真双能”成像，能够提高图像能量分辨率，加快成像速度。
以上所述仅为本发明的最佳实例，并不用以限制本发明。凡依据本发明专利所述的发明技术实质所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利保护范围内。
本说明中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域技术人员的公知技术。
Claims (9)
1.一种CT探测器，其特征在于，所述CT探测器包括：探测晶体、电极结构、至少一个封装连接器件以及数据采集***；
所述电极结构制备在所述探测晶体的上、下表面上，为所述探测晶体提供电场并将所述探测晶体划分为多个不同的像素组成像素阵列；
所述探测晶体设置在所述数据采集***前端，其中，所述探测晶体用于将X光信号转换为电信号；
所述探测晶体上制备的所述电极结构通过所述封装连接器件，与所述数据采集***电连接。
2.根据权利要求1所述的CT探测器，其特征在于，所述探测晶体的材质为：碲锌镉、碲化镉、碘化汞、高纯锗以及半导体硅中的任意之一。
3.根据权利要求1所述的CT探测器，其特征在于，所述电极结构为通过蒸发镀膜工艺或溅射镀膜工艺，在所述探测晶体表面上制备的金属薄膜。
4.根据权利要求1所述的CT探测器，其特征在于，所述电极结构的材质为：金、铂或钯中的任意之一。
5.根据权利要求1所述的CT探测器，其特征在于，所述像素阵列为面阵或线阵。
6.根据权利要求1所述的CT探测器，其特征在于，所述封装连接器件为：金属球或导电胶粘。
7.根据权利要求1所述的CT探测器，其特征在于，所述探测器包含多个封装连接器件，所述多个封装连接器件包括第一封装连接器件和第二封装连接器件；
所述第一封装连接器件将所述探测晶体上表面制备的电极结构与所述数据采集***电连接；
所述第二封装连接器件将所述探测晶体下表面制备的电极结构与所述数据采集***电连接。
8.一种CT类安检设备，其特征在于，所述安检设备包含权利要求1～7中任一项所述的CT探测器、射线源，被检物传送装置以及机械旋转结构；所述机械旋转结构为圆环状；
多个所述CT探测器组成探测器阵列；
所述探测器阵列与所述射线源相对设置在所述机械旋转结构的圆环上，所述探测器阵列、所述射线源与所述机械旋转结构同步旋转；
所述被检物传送装置设置在所述圆环内部。
9.根据权利要求8所述的CT类安检设备，其特征在于：
所述安检设备工作时，所述机械旋转结构带动所述射线源与所述探测器阵列沿单方向匀速旋转；
所述被检物传送装置沿探测平面垂直方向运动传送被检物；
所述射线源发射X光，所述X光穿过放置于所述被检物传送装置上的所述被检物品，所述探测器阵列探测含有所述被检物品信号的X光图像信号，所述探测器阵列中的数据采集***对所述探测器阵列探测到的所述X光图像信号进行处理得到双能图像。
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