CN217820090U

CN217820090U - 一种针对大型板状物的x射线成像装置

Info

Publication number: CN217820090U
Application number: CN202221720421.8U
Authority: CN
Inventors: 刘宝东
Original assignee: Ruiying Detection Technology Jinan Co ltd
Current assignee: Ruiying Detection Technology Jinan Co ltd
Priority date: 2022-07-04
Filing date: 2022-07-04
Publication date: 2022-11-15
Anticipated expiration: 2032-07-04

Abstract

本实用新型公开了一种针对大型板状物的X射线成像装置，其特征在于，包括探测器、探测器运动控制机构、载物台、射线源、放射源运动控制机构和控制终端；其中，所述载物台用于放置待检测对象；所述放射源运动控制机构上设有所述射线源，所述放射源运动控制机构位于所述载物台一侧，用于带动所述放射源平动或转动，实现X射线对待检测对象的扫描；所述探测器运动控制机构上设有所述探测器，所述探测器运动控制机构位于所述载物台另一侧，用于带动所述探测器平动或转动，接收穿过所述待检测对象的X射线；所述探测器将接收X射线对所述待检测对象的投影扫描数据发送给所述控制终端；所述控制终端用于根据扫描数据完成对所述待测对象的图像重建。

Description

一种针对大型板状物的X射线成像装置

技术领域

本实用新型涉及X射线成像领域，具体涉及一种X射线成像装置，可支持计算机层析成像 (CL)成像和数字摄影(DR)成像两种成像方式。

背景技术

近年来，X射线成像技术的研究和应用飞速发展，其中最为公众所熟知的包括医疗诊断、公共场所安检等诸多领域。这些应用对象比较固定，以医疗诊断为例，其所针对的检测对象主要为人体或器官，影响成像质量的主要因素检测对象密度、尺寸(人体形态特征)、要求机械精度等都相对固定，这也就导致这类装置结构比较固定。与医疗诊断相比，工业CT的检测对象则要广泛许多，纳米级精度的晶圆检测、发动机叶片缺陷检测、大型焊接件焊缝质量检测等，工业CT检测对象可谓包罗万象。

在公开号为CN108535289A和公开号为CN208420749U的专利公开了一种可对板状物体的内部结构进行三维成像的X射线成像装置，该装置包含：转台，其设置在底座上并且在被驱动时围绕竖直方向上的纵向轴线旋转；探测器，其经由穿过转台的中孔的第一支撑结构连接到底座；样品台，其经由第二支撑结构连接到转台；以及射线源，其设置于经由第三支撑结构连接到底座。

现有技术在扫描时需要检测对象旋转且结构复杂，在检测大型板状物时，受空间尺寸及重量影响，会有两个方面的不利因素：(1)检测对象难以实现高精度旋转；(2)设备整体尺寸需要根据检测对象放大，成本会显著增加。

本专利提供一种针对大型板状物X射线成像装置，针对大型板状物的X射线扫描成像，可支持CL成像和DR成像两种成像方式。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种针对大型板状物X射线成像装置，该装置可以包括：探测器，其设置在上部支架并可跟随上部支架实现在上部二维运动机构上的移动；载物台，大型板状物(检测对象)放置在载物台上，也可以直接检测；射线源，其设置在转台上并可跟随转台做圆周运动；转台，其设置在二维运动机构上并可跟随二维运动机构移动；二维运动机构，可控制转台实现二维平移运动。

本实用新型的技术方案为：

一种针对大型板状物的X射线成像装置，其特征在于，包括探测器、探测器运动控制机构、载物台、射线源、放射源运动控制机构和控制终端；其中，

所述载物台，用于放置待检测对象；

所述放射源运动控制机构上设有所述射线源，所述放射源运动控制机构位于所述载物台一侧，用于带动所述放射源平动或转动，实现所述放射源所发出的X射线对所述待检测对象的扫描；

所述探测器运动控制机构上设有所述探测器，所述探测器运动控制机构位于所述载物台另一侧，用于带动所述探测器平动或转动，接收穿过所述待检测对象的X射线；

所述探测器将接收的所述X射线对所述待检测对象的扫描数据发送给所述控制终端；

所述控制终端，用于根据所述扫描数据完成对所述待检测对象的图像重建。

进一步的，所述控制终端分别与所述探测器运动控制机构、放射源运动控制机构、所述放射源通信连接，用于控制所述探测器运动控制机构带动所述探测器平动或转动、控制所述放射源运动控制机构带动所述探测器平动或转动、控制所述放射源发射所需X射线或关闭。

进一步的，所述探测器运动控制机构包括上部二维运动机构1、上部转台2和探测器支撑结构11；其中，所述探测器3通过所述探测器支撑结构11设置在所述上部转台2，所述上部二维运动机构1上设有所述上部转台2；所述上部二维运动机构1用于带动所述上部转台2 平动，所述上部转台2用于带动所述探测器3在二维平面内转动。

进一步的，所述放射源运动控制机构包括下部二维运动机构4、下部转台5和射线源支撑结构10；其中，所述射线源6通过所述射线源支撑结构10与所述下部转台5相连，所述射线源支撑结构10上设有所述下部转台5；所述射线源支撑结构10用于带动所述下部转台5平动，所述下部转台5用于带动所述射线源6在二维平面内转动。

进一步的，所述射线源支撑结构10一端与所述下部转台5连接，另一端设置有转轴9；所述射线源6连接于所述转轴9上，用于通过在转轴9上转动改变X射线相对于所述待检测对象的俯仰角。

进一步的，还包括一主体框架；所述探测器运动控制机构位于所述主体框架的顶部；所述放射源运动控制机构位于所述主体框架的底部。

根据本实用新型中的一种针对大型板状物X射线成像装置能够针对不同的检测对象采用不同的成像模式，如CL成像、DR成像等。同时，各种不同成像模式共用一套机械结构，可快速切换不同成像模式，同时有利于节约成本。

根据本公开中的一种针对大型板状物X射线成像装置，在CL成像过程中，检测对象(大型板状物)不产生位移，射线源和探测器做圆周运动，运动部件空间尺寸小、重量轻，更加容易实现高精度的运动控制。

附图说明

图1为本实用新型针对大型板状物X射线成像装置的结构示意图。

附图标记：1-上部二维运动机构，2-上部转台，3-探测器，4-下部二维运动机构，5-下部转台，6-射线源，7-载物台，8-检测样品，9-转轴，10-射线源支撑结构，11-探测器支撑结构，12-控制终端。

具体实施方式

下面结合附图描述本申请的具体实施方式。应当理解，所述的实施例仅仅是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

射线源6可以是任何适当的能够产生例如X射线的装置。如图1所示，从射线源6产生并最终到达探测器3的射线可以是锥形束。

在一个实施例中，射线源6可以通过相应的控制线或连接线与控制终端12相连接，并且可以通过相应的控制线或连接线接收来自控制终端12的控制指令和参数，以便产生并发射符合期望要求的X射线。在另外的实施例中，射线源6也可以通过无线的方式与控制终端12 通讯。

射线源6通过相应的射线源支撑结构10与下部转台5相连。根据不同的实施例，射线源 6可以实现圆周运动，也可以实现在二维空间的平移运动。

下部转台5可以通过相应的控制线或连接线与控制终端12相连接，并且可以通过相应的控制线或连接线接收来自控制终端12的控制指令和参数，以便带动射线源6实现自动圆周运动。在另外的实施例中，下部转台5也可以通过无线的方式与控制终端12通讯。

用于连接下部转台5的下部二维运动机构4，具有2个方向的平移自由度，可以通过手动的方式实现下部转台5在平面内的移动。在另外的实施例中，下部二维运动机构4也可以被设计成在结构内部包含驱动与控制机构，从而能够通过例如液压、气压、电气、机械等不同的方式驱动下部转台5在平面内移动，进而使射线源6运动到期望位置。例如，这样的驱动结构可以为包含电机、减速机、丝杠、线轨的电气、机械结构。

在射线源支撑结构10的另一端设有转轴9，转轴9沿水平方向转动；射线源6通过设置在射线源支撑结构10末端的转轴9与射线源支撑结构10相连接，射线源6可通过转轴9实现在成像平面上的转动，从而改变射线锥形束的俯仰角。成像平面为探测器平面所在的水平面。

载物台7可以是薄的平板或者能够夹持或承载检测对象8以使从射线源6发出的射线穿透检测对象8的任何适当的机构或结构。

在一个实施例中，载物台7可以是射线源6发出的射线能够穿透的平板，载物台7与设备主体框架(未示出)设置在一起并且不会发生位移。检测样品8通过适当方式被夹持在载物台7，并确保检测样品8与载物台7不会发生相对位移。

探测器3可以接收由射线源6产生并穿过载物台7及其上的检测样品8的射线，并将接收到的射线转化为电信号。探测器3可以通过相应的控制线或连接线与控制终端12相连接，并通过相应的控制线或连接线将电信号传输到控制终端12。

射线源6和探测器3可以分别设置在载物台7所在水平平面的两侧，以使得射线源6产生的射线能够穿过载物台7及其上的检测样品8，并最终被探测器3接收。例如，在载物台7位于射线源6的上方(正上方或斜上方)的情况下，可以将探测器3设置于载物台7的上方(正上方或斜上方)。

探测器3可以通过探测器支撑结构11设置在上部转台2上，根据不同的实施例，探测器 3可以实现圆周运动，也可以实现在二维空间的平移运动。

上部转台2可以通过相应的控制线或连接线与控制终端12相连接，并且可以通过相应的控制线或连接线接收来自控制终端12的控制指令和参数，以便带动探测器3实现自动圆周运动。在另外的实施例中，上部转台2也可以通过无线的方式与控制终端12通讯。

用于连接上部转台2的上部二维运动机构1，具有2个方向的平移自由度，可以通过手动的方式实现上部转台2在平面内的移动。在另外的实施例中，上部二维运动机构1也可以被设计成在结构内部包含驱动与控制机构，从而能够通过例如液压、气压、电气、机械等不同的方式驱动上部转台2在平面内移动，进而使探测器3运动到期望位置。例如，这样的驱动结构可以为包含电机、减速机、丝杠、线轨的电气、机械结构。

控制终端12可以是任何具有数据处理与分析能力的装置或设备，例如包括通用或专用处理器的通用或专用计算机，并且可以支持实现运动控制(例如，装置中的各种平移和圆周运动等)、射线控制(例如，控制射线源6发射的射线强度、角度等参数)、数据采集(例如，通过探测器3接收由射线源6产生并穿过载物台7及其上的检测样品8的射线等)、数据处理(例如，根据采集数据完成图像的重建、显示)等功能。

在不同的实施例中，控制终端12可以通过有线或无线的方式与所需要通信的设置(例如，上部二维运动机构1、上部转台2、下部二维运动机构4、下部转台5、射线源6、探测器3等)连接，以便完成数据采集、接发指令/参数等功能。

另外，本装置还可以包括设备主体框架、屏蔽铅房、电源等未示出设置。设备主体框架保证(上部二维运动机构1、下部二维运动机构4、载物台7)可以被有效固定，并有效减小因温度、震动等因素对关键零部件造成的影响。屏蔽铅房可以由金属复合制作(例如，钢板与铅板复合)，可以有效屏蔽X射线产生的辐射，以保证操作人员的安全。电源可以向装置中各个部件(上部二维运动机构1、上部转台2、下部二维运动机构4、下部转台5、射线源 6、探测器3等)供电。

本实用新型针对大型板状物的X射线成像装置可以支持不同的成像模式，例如CL成像模式和DR成像模式。

在CL成像模式下，检测样品8被加载在载物台7上保持位置不变，可以控制上部转台2 和下部转台5分别沿上部二维运动机构1和下部二维运动机构4平移至检测样品8检测位置，控制射线源6发射X射线，同时控制探测器3和射线源6分别跟随上部转台2和下部转台5 做同方向圆周运动，完成一次扫描。另外，射线源6通过设置在末端的转轴9与射线源支撑结构10相连接，射线源6可通过转轴9实现在成像平面上的转动，改变射线锥形束的俯仰角，从而增加射线源6产生的锥形束覆盖检测样品8的面积。

在一个实施例中，检测样品8检测区域较大，一次扫描无法满足检测要求，控制上部转台2和下部转台5分别沿上部二维运动机构1和下部二维运动机构4平移至检测样品8的第二个检测位置，控制射线源6发射X射线，同时控制探测器3和射线源6分别跟随上部转台2和下部转台5做圆周运动，完成第二次扫描，以此类推，可以完成对大型板状物的检测。

控制终端12可以接收通过CL扫描采集到的扫描数据并执行图像重建算法，从而获得 CL图像。

在DR成像模式下，检测样品8被加载在载物台7上保持位置不变，上部转台2和下部转台5角度固定且不再发生圆周运动，控制探测器3和射线源6分别沿上部二维运动机构1和下部二维运动机构4做平移运动，比如探测器3、射线源6沿X轴方向相向运动；或探测器3、射线源6沿Y轴方向相向运动，实现DR成像。

已经描述了本公开的一些实施例。然而，所描述的实施例仅仅是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。可以在不脱离本公开的范围的情况下，对本文中所描述的方法和***在形式上做出各种省略、替换和改变。

Claims

1.一种针对大型板状物的X射线成像装置，其特征在于，包括探测器、探测器运动控制机构、载物台、射线源、放射源运动控制机构和控制终端；其中，

所述载物台，用于放置待检测对象；

2.根据权利要求1所述的针对大型板状物的X射线成像装置，其特征在于，所述控制终端分别与所述探测器运动控制机构、放射源运动控制机构、所述放射源通信连接，用于控制所述探测器运动控制机构带动所述探测器平动或转动、控制所述放射源运动控制机构带动所述探测器平动或转动、控制所述放射源发射所需X射线或关闭。

3.根据权利要求1所述的针对大型板状物的X射线成像装置，其特征在于，所述探测器运动控制机构包括上部二维运动机构(1)、上部转台(2)和探测器支撑结构(11)；其中，所述探测器(3)通过所述探测器支撑结构(11)设置在所述上部转台(2)，所述上部二维运动机构(1)上设有所述上部转台(2)；所述上部二维运动机构(1)用于带动所述上部转台(2)平动，所述上部转台(2)用于带动所述探测器(3)在二维平面内转动。

4.根据权利要求1所述的针对大型板状物的X射线成像装置，其特征在于，所述放射源运动控制机构包括下部二维运动机构(4)、下部转台(5)和射线源支撑结构(10)；其中，所述射线源(6)通过所述射线源支撑结构(10)与所述下部转台(5)相连，所述射线源支撑结构(10)上设有所述下部转台(5)；所述射线源支撑结构(10)用于带动所述下部转台(5)平动，所述下部转台(5)用于带动所述射线源(6)在二维平面内转动。

5.根据权利要求4所述的针对大型板状物的X射线成像装置，其特征在于，所述射线源支撑结构(10)一端与所述下部转台(5)连接，另一端设置有转轴(9)；所述射线源(6)连接于所述转轴(9)上，用于通过在转轴(9)上转动改变X射线相对于所述待检测对象的俯仰角。

6.根据权利要求1～5任一所述的针对大型板状物的X射线成像装置，其特征在于，还包括一主体框架；所述探测器运动控制机构位于所述主体框架的顶部；所述放射源运动控制机构位于所述主体框架的底部。