CN117518282B - 一种小型化安检ct*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小型化安检CT***，包括安检CT机和传输机构，所述安检CT机侧部开设有贯穿通道，所述贯穿通道内部转动连接有安装有滑环的旋转支架，且旋转支架边侧位置处设置有X射线源。本发明通过将多个探测器模块与X射线源靶点位置共圆心设置，且该圆心与旋转支架的转动中心重合或在垂直方向共线，该布局方式减小了旋转支架的直径，从而进一步降低了安检CT***设备的宽度，以及整机重量，在扫描视野未改变的情况下，明显缩小了安检CT***的体积，进一步实现了小型化，更加方便安装部署，且调整后的安检CT机，配合旋转支架驱动机构，支持更高的旋转速度，有利于提高扫描速度，该布局相较于现有技术更接近于理想圆，检测精度也大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及安检CT***及探测器装置领域，具体涉及一种小型化安检CT***。
背景技术
在基于X射线辐射成像的计算机断层扫描技术(简称“CT技术”)中，是常见的透射成像手段，对行李物品内部进行扫描，发现隐藏的嫌疑危险品，亦可通过物质识别判断危险物质。在安检领域，扫描检测的速度直接影响通行速度，还能提高安检机的扫描速度，减少设备的占地，特别是设备的宽度，是影响CT技术在安检领域大量应用的关键因素。
通常CT设备包含X射线源、校准装置、旋转支架、探测部件、进行数据计算的专用计算机***、供电及控制***等组成，其中影响CT性能及设备外形尺寸的主要因素包含射线源、校准装置及探测部件的布局方式。
射线源和探测器的位置需要精确的计算设计，影响到后续的成像效果，进而影响整个CT设备的性能。典型的CT设计是以射线源靶心为原点，源-探测器距离为半径得到一段圆弧，探测器的探元按规则排布在这段圆弧上，由于距离相同，同一时刻探测器接收到的射线强度范围较为一致，减轻了算法上的难度。如在中国专利201210350516。X，本发明提供一种行李物品CT安检***，其包括：扫描通道，其中行李物品通过所述扫描通道进出所述行李物品CT安检***；设置在扫描通道一侧的X射线源；设置在所述扫描通道相对一侧的探测臂架，多个探测器组件安装在探测臂架上，所述多个探测组件中的每个探测组件上至少有一组探测器晶体接收面的首顶点位于以扫描通道中心为圆心的一个圆弧上，且所述多个探测组件依次相连排布；以及所述多个探测组件中的探测器晶体所有接收面处于以靶点为圆心的放射状射线束的范围内，并且在每个探测组件中至少有一组探测器晶体的接收面中点与X射线源靶点的连线垂直于探测器晶体接收面。
但是，上述技术方案使用探测器所在圆弧与射线源所在圆弧不是一个圆，如将其加工成共圆心的话，探测器的则会呈半圆弧状分布，曲度非常大，传统的技术无法给这种形状的探测器做ASG，所以传统的CT探测器一般曲度比较小，则和射线源非共圆，这种布局的射线源-探测器布局会导致设备体积大，占用的安装空间大，影响CT设备大规模应用，且扫描速度有限，难以应对日渐复杂的安检情况；针对传统CT***的局限性，目前为了缩小安检CT设备体积，部分厂商使用了分段组合式探测器，来减少CT设备的横向宽度，简单的分段，模块间的响应不一致性更加突出，造成后续数据处理及重建算法上的困难，同样也会影响到整体的扫描检测效率；部分使用类似U型结构的探测器布局，在该结构的探测器布局结构中，还应该考虑射线源焦点抖动带来的影响，即在探测器模块间设计过渡，以解决产生伪影的问题。
因此，发明一种小型化安检CT***来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种小型化安检CT***，以解决背景技术中提出的上述不足之处。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种小型化安检CT***，包括安检CT机和传输机构，所述安检CT机侧部开设有贯穿通道，所述贯穿通道内部转动连接有安装有滑环的旋转支架，且旋转支架边侧位置处设置有X射线源，所述旋转支架一侧且与X射线源相对的一端位置处设置有探测器支架，所述探测器支架上设有若干均匀分布的探测器模块，所述旋转支架内部设置有扫描通道，传输机构从扫描通道内穿过，所述旋转支架固定安装X射线源，探测器支架截面呈半环形设置，多个探测器模块呈环绕状贴合在探测器支架内侧面；
所述X射线源正相对的所述探测器模块到X射线源靶点之间的连线设置为L，且旋转支架的旋转中心位于线L上，以所述线L为直径构建轨迹圆O，所述轨迹圆O的圆心点位于线L上，且X射线源靶点和每一个探测器模块的中心点接收面均与轨迹圆O的圆弧相切；
相邻两个探测器模块之间紧密贴合，多个探测器模块构成一个近圆形弧面。
作为本发明的优选方案，所述探测器模块包括：
探测板，上表面固定安装有探测器矩阵，且探测器矩阵由若干呈矩阵状分布的探测器单元组成，且矩阵分布的探测器单元上以矩阵状交替设置有铜片，上表面覆盖铜片的探测器单元，用于滤除低能射线；
安装板，贴合设置在探测板底部，且安装板和探测板通过螺丝固定连接；
准直器机构，包括前准直器和多个后准直器，所述前准直器安装于X射线源靶点外侧，且前准直器与X射线源靶点到旋转支架旋转中心的连线垂直。
作为本发明的优选方案，所述安装板底部两侧均覆盖有散热器，用于对探测器模块进行散热降温。
作为本发明的优选方案，前准直器用于将X射线源发出的射线束约束为锥形放射状；
所述后准直器放置于探测器矩阵接收面之前，用于抑制散射射线干扰。
作为本发明的优选方案，所述后准直器由若干呈矩阵状分布的栅格单元组成，且栅格单元顶部设置为开口状；
所述栅格单元内壁与探测器矩阵接收面之间形成的夹角设置为锐角，且多个栅格单元开口分别朝向来自X射线源的对应射线方向，随着射线方向变化，设置不同的开口朝向；
每个栅格单元开口均朝向X射线源靶点设置，后准直器的多个栅格单元开口与探测器矩阵接收面之间的倾角呈递进式增大；
多个所述探测器模块上对应的后准直器布局保持一致。
作为本发明的优选方案，位于所述探测器支架首尾两端的两个探测器模块到X射线源靶点的距离相等；
所述X射线源射束的最大扇角大于X射线源靶点与探测器支架首尾两端的两个探测器模块上的探测器矩阵接收面外边缘连线的夹角，且X射线源射束的最大扇角小于位于X射线源靶点与探测器支架首尾两端之间的角度，用于提高探测器边缘通道的响应，防止物体超出探测器覆盖范围而扫描不到的情况。
作为本发明的优选方案，多个所述探测器模块的探测器矩阵接收面面积相等，所述X射线源发出的射线束到探测器模块的覆盖角设置为等角度设计，覆盖每个探测器模块的射线束夹角均相等。
作为本发明的优选方案，旋转支架的旋转中心与X射线源正相对的所述探测器模块之间的连线设置为r，且扫描通道侧面几何中心设置在线r上。
作为本发明的优选方案，所述安检CT机一侧底部固定连接有驱动部，且驱动部用于传动旋转支架使其稳定转动。
在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：
1、通过将多个探测器模块与X射线源靶点位置共圆心设置，且该圆心与旋转支架的转动中心重合或在垂直方向共线，该布局方式减小了旋转支架的直径，从而进一步降低了安检CT***设备的宽度，以及整机重量，在扫描视野未改变的情况下，明显缩小了安检CT***的体积，进一步实现了小型化，更加方便安装部署，且调整后的安检CT机，配合旋转支架驱动机构，支持更高的旋转速度，有利于提高扫描速度，该布局相较于现有技术更接近于理想圆，检测精度也大大提高；
2、通过将多个探测器模块的中心点接收面均与轨迹圆O的圆弧相切，旋转支架的旋转中心与轨迹圆O的圆心点重合或共线，X射线源靶点与轨迹圆O相切，使多个探测器模块相互贴合组成近圆接收面，克服射线源焦点抖动带来的重建图像伪影问题，对于现有技术中，厂家在加工探测器模块时使用分段组合探测板来构成U型探测器，且分段组合探测板之间呈过渡阶梯状分布，配合间隙的方式，该结构射线源焦点抖动影响图像的问题依然存在，而本方案提供了一种不同布局的构思，无需设计过渡阶梯和间隙，解决了射线源焦点抖动的问题，对图像影响更小；
3、通过在每个探测器模块上安装后准直器，且后准直器布局区别于对比文件提供的方案，在探测器模块中，后准直器安装的栅格开口朝向均和射线方向相同，即随着射线方向变化，而设置不同的开口朝向，后准直器与探测器矩阵接收面之间的倾角由内往外逐步增大使探测器矩阵对准每一根射线，排除其他射线的干扰，避免散射射线干扰，进一步解决焦点抖动带来的伪影问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的安检CT***的整体结构示意图；
图2为本发明提供的安检CT机(带X射线射束演示)的立体结构示意图；
图3为本发明提供的安检CT机(带X射线射束演示)的主视图；
图4为本发明提供的安检CT机的第一视角立体图；
图5为本发明提供的安检CT机的第二视角立体图；
图6为本发明提供的安检CT机的后视图；
图7为本发明提供的探测器模块的立体图；
图8为本发明提供的探测器模块的主视图；
图9为本发明提供的探测器模块的俯视图；
图10为本发明提供的安检CT机中多个探测器模块与X射线源布局示意图；
图11为本发明提供的安检CT机中多个探测器模块获得X射线源射线角度的演示效果图；
图12为本发明提供的安检CT机中准直器机构的布局示意图。
附图标记说明：
安检CT机-1；传输机构-2；旋转支架-3；探测器模块-4；X射线源-5；探测器支架-6；扫描通道-7；驱动部-8；准直器机构-9；张紧机构-10；
安装板-41；探测板-42；铜片-43；散热器-44；探测器矩阵-45；
驱动电机-801；皮带轮-802；传动皮带-803；
前准直器-91；后准直器-92；
L形限位轨-101；轨车-102；推杆-103；压辊-104。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
本发明提供了如图1-12所示的一种小型化安检CT***，包括安检CT机1和传输机构2，安检CT机1侧部开设有贯穿通道，贯穿通道内部转动连接有安装有滑环的旋转支架3，且旋转支架3边侧位置处设置有X射线源5，旋转支架3一侧且与X射线源5相对的一端位置处设置有探测器支架6，探测器支架6上设有若干均匀分布的探测器模块4，旋转支架3内部设置有扫描通道7，传输机构2从扫描通道7内穿过，旋转支架3固定安装X射线源5，探测器支架6截面呈半环形设置，多个探测器模块4呈环绕状贴合在探测器支架6内侧面；
其中，探测器模块4包括：
探测板42，上表面固定安装有探测器矩阵45，且探测器矩阵45由若干呈矩阵状分布的探测器单元组成，且矩阵分布的探测器单元上以矩阵状交替设置有铜片43，上表面覆盖铜片43的探测器单元，用于滤除低能射线；
作为另一种实施例，铜片43的排布方式以排为基础，并不限定排布位置的形式，可以是一排高能、一排低能，也可以是其他配置形式。
安装板41，贴合设置在探测板42底部，且安装板41和探测板42通过螺丝固定连接；
准直器机构9，包括前准直器91和多个后准直器92，所述前准直器91安装于X射线源5靶点外侧，且前准直器91与X射线源5靶点到旋转支架3旋转中心的连线垂直；
前准直器91用于将X射线源5发出的射线束约束为锥形放射状；
所述后准直器92放置于探测器矩阵45接收面之前，用于抑制散射射线干扰；
在物体扫描的前进方向，设置多排探测器单元，可以在一次X射线发射的时候，同时采集到物体的多组断层数据，提高扫描效率，其中每排探测器的准直器设置也保持一致，锥形放射状射线在空间中的照射路径及范围如图2-3所示，提高检测的时效性和精度；
X射线源5正相对的探测器模块4到X射线源5靶点之间的连线设置为L，且旋转支架3的旋转中心位于线L上，以所述线L为直径构建轨迹圆O，所述轨迹圆O的圆心点位于线L上，且X射线源5靶点和每一个探测器模块4的中心点接收面均与轨迹圆O的圆弧相切；
相邻两个探测器模块4之间紧密贴合，多个探测器模块4构成一个近圆形弧面，从而不会使焦点抖动的射线影响邻近探测器模块4，现有技术中使用分段组合探测板来构成U型探测器，且分段组合探测板之间呈过渡阶梯状分布，获得的检测画面仍会受影响。
进一步的，在上述技术方案中，安装板41底部两侧均覆盖有散热器44，用于对探测器模块4进行散热降温，保证装置在长时间工作后的稳定性和灵敏性，降低长时间工作后探测器卡顿导致的误差。
进一步的，在上述技术方案中，与对比文件的垂直设置不同，所述后准直器92由若干呈矩阵状分布的栅格单元组成，且栅格单元顶部设置为开口状；
所述栅格单元内壁与探测器矩阵45接收面之间形成的夹角设置为锐角，且多个栅格单元开口分别朝向来自X射线源5的对应射线方向，随着射线方向变化，设置不同的开口朝向；
每个栅格单元开口均朝向X射线源5靶点设置，后准直器92的多个栅格单元开口与探测器矩阵45接收面之间的倾角呈递进式增大；
多个所述探测器模块4上对应的后准直器92布局保持一致。
进一步的，在上述技术方案中，位于探测器支架6首尾两端的两个探测器模块4到X射线源5靶点的距离相等；
X射线源5射束的最大扇角大于X射线源5靶点与探测器支架6首尾两端的两个探测器模块4上的探测器矩阵45接收面外边缘连线的夹角，防止探测器边缘通道的响应太差，且X射线源5射束的最大扇角小于位于X射线源5靶点与探测器支架6首尾两端之间的角度，用于提高探测器边缘通道的响应，防止物体超出探测器覆盖范围而扫描不到的情况，从而实现降低误差和误报，以及提高检测精度的目的。
进一步的，在上述技术方案中，多个探测器模块4的探测器矩阵45接收面面积相等，X射线源5发出的射线束到探测器模块4的覆盖角设置为等角设计，覆盖每个探测器模块4的射线束夹角均相等。
进一步的，在上述技术方案中，旋转支架3的旋转中心与X射线源5正相对的探测器模块4之间的连线设置为r，且扫描通道7侧面几何中心设置在线r上，扫描通道7中心可以与旋转支架3旋转中心重合，也可以共线设置，不改变探测器模块4和探测器模块4的布局关系，仅变动通道设计仍视为在本专利保护范围内。
进一步的，在上述技术方案中，安检CT机1一侧底部固定连接有驱动部8，且驱动部8用于传动旋转支架3使其稳定转动；
作为本发明的驱动部8的一种实施例，驱动部8包括驱动电机801，且驱动电机801输出轴传动连接有皮带轮802，皮带轮802与旋转支架3端部外侧之间套设有传动皮带803，且皮带轮802与旋转支架3通过传动皮带803传动连接；
安检CT机1上还设有张紧机构10，张紧机构10包括L形限位轨101，且L形限位轨101与安检CT机1固定连接，L形限位轨101上滑动连接有轨车102，轨车102上通过螺丝固定连接有推杆103，推杆103远离轨车102的一端转动连接有压辊104，L形限位轨101端部螺纹连接有调节丝杆，且调节丝杆端部与轨车102转动连接，通过旋转调节丝杆使其推动轨车102移动，从而使推杆103带动压辊104压紧传动皮带803，便于通过驱动电机801和皮带轮802传动旋转支架3；
作为本发明的驱动部8的另一种实施例，驱动部8包括直驱电机，且直驱电机输出端通过平齿轮直接啮合旋转支架3。
如现有技术中的方案一样，探测器模块4的连接端安装有数据采集/控制模块，全部的CT数据采集***可以采用一套数据采集模块和控制模块，并且进一步地，所有采集到的数据可通过一套算法来处理，从而提高了CT设备执行扫描操作的速度，提高数据传输和处理的速度。
本发明提供的小型化安检CT***在使用时，将行李物品或其他待检测物放置在传输机构2上，并通过安检CT机1的扫描通道7，通过旋转调节丝杆使其推动轨车102移动，从而使推杆103带动压辊104压紧传动皮带803，便于通过驱动电机801和皮带轮802传动旋转支架3，带着多个探测器模块4到X射线源5绕旋转支架3的旋转中心周转，X射线源5发射X射线束，在前准直器91用于将X射线源5发出的射线束约束为锥形放射状，后准直器92放置于探测器矩阵45接收面之前，用于抑制散射射线干扰，探测器模块4的探测器矩阵45接收面采集X射线数据，经过数据处理中心对数据进行重建3D图像，从而获得CT的断层图像，进一步分析出待检测物的类型。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (6)
1.一种小型化安检CT***，包括安检CT机(1)和传输机构(2)，所述安检CT机(1)侧部开设有贯穿通道，所述贯穿通道内部转动连接有安装有滑环的旋转支架(3)，且旋转支架(3)边侧位置处设置有X射线源(5)，所述旋转支架(3)一侧且与X射线源(5)相对的一端位置处设置有探测器支架(6)，所述探测器支架(6)上设有若干均匀分布的探测器模块(4)，所述旋转支架(3)内部设置有扫描通道(7)，传输机构(2)从扫描通道(7)内穿过，所述旋转支架(3)固定安装X射线源(5)，其特征在于，探测器支架(6)截面呈半环形设置，多个探测器模块(4)呈环绕状贴合在探测器支架(6)内侧面；
X射线源(5)正相对的所述探测器模块(4)到X射线源(5)靶点之间的连线设置为L，且旋转支架(3)的旋转中心位于线L上，以所述线L为直径构建轨迹圆O，所述轨迹圆O的圆心点位于线L上，且X射线源(5)靶点和每一个探测器模块(4)的中心点接收面均与轨迹圆O的圆弧相切；
相邻两个探测器模块(4)之间紧密贴合，多个探测器模块(4)构成一个近圆形弧面，不会使焦点抖动的射线影响邻近探测器模块(4)；
所述探测器模块(4)包括：
探测板(42)，上表面固定安装有探测器矩阵(45)，且探测器矩阵(45)由若干呈矩阵状分布的探测器单元组成，且矩阵分布的探测器单元上以矩阵状交替设置有铜片(43)，上表面覆盖铜片(43)的探测器单元，用于滤除低能射线；
安装板(41)，贴合设置在探测板(42)底部，且安装板(41)和探测板(42)通过螺丝固定连接；
准直器机构(9)，包括前准直器(91)和多个后准直器(92)，所述前准直器(91)安装于X射线源(5)靶点外侧，且前准直器(91)与X射线源(5)靶点到旋转支架(3)旋转中心的连线垂直；
所述前准直器(91)用于将X射线源(5)发出的射线束约束为锥形放射状；
所述后准直器(92)放置于探测器矩阵(45)接收面之前，用于抑制散射射线干扰；
所述后准直器(92)由若干呈矩阵状分布的栅格单元组成，且栅格单元顶部设置为开口状；
所述栅格单元内壁与探测器矩阵(45)接收面之间形成的夹角设置为锐角，且多个栅格单元开口分别朝向来自X射线源(5)的对应射线方向，随着射线方向变化，设置不同的开口朝向；
每个栅格单元开口均朝向X射线源(5)靶点设置，后准直器(92)的多个栅格单元开口与探测器矩阵(45)接收面之间的倾角呈递进式增大；
多个所述探测器模块(4)上对应的后准直器(92)布局保持一致。
2.根据权利要求1所述的一种小型化安检CT***，其特征在于，所述安装板(41)底部两侧均覆盖有散热器(44)，用于对探测器模块(4)进行散热降温。
3.根据权利要求1所述的一种小型化安检CT***，其特征在于，位于所述探测器支架(6)首尾两端的两个探测器模块(4)到X射线源(5)靶点的距离相等；
所述X射线源(5)射束的最大扇角大于X射线源(5)靶点与探测器支架(6)首尾两端的两个探测器模块(4)上的探测器矩阵(45)接收面外边缘连线的夹角，且X射线源(5)射束的最大扇角小于位于X射线源(5)靶点与探测器支架(6)首尾两端之间的角度，用于提高探测器边缘通道的响应。
4.根据权利要求1所述的一种小型化安检CT***，其特征在于，多个所述探测器模块(4)的探测器矩阵(45)接收面面积相等，所述X射线源(5)发出的射线束到探测器模块(4)的覆盖角设置为等角度设计，覆盖每个探测器模块(4)的射线束夹角均相等。
5.根据权利要求1所述的一种小型化安检CT***，其特征在于，旋转支架(3)的旋转中心与X射线源(5)正相对的所述探测器模块(4)之间的连线设置为r，且扫描通道(7)侧面几何中心设置在线r上。
6.根据权利要求1所述的一种小型化安检CT***，其特征在于，所述安检CT机(1)一侧底部固定连接有驱动部(8)，且驱动部(8)用于传动旋转支架(3)使其稳定转动。
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