DE4217359A1 - Inspektionseinrichtung - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur
Inspektion von Gegenständen, mit getrennten Detektoren für
primäre und gestreute Strahlung.
Ein zum Stand der Technik gehörendes Beispiel dieser
Erfindung ist in US-PS 48 70 670 und dort in Fig. 7 of
fenbart.
Wie aus Fig. 7 zu ersehen ist, bestrahlt ein fächer
förmiger Röntgenstrahl 1, der durch einen Röntgenstrahler
2 und einen Kollimator 3 erzeugt ist, einen Gegenstand 4,
der durch ein Transportband 5 in Richtung eines Pfeiles X
transportiert wird. Als Folge davon werden gestreute Rönt
genstrahlen von dem Gegenstand 4 in alle Richtungen emit
tiert.
Ein Scintillator 6 fängt einen Teil der emittierten
gestreuten Röntgenstrahlen über Membranen 7 eines Modula
tors 8 auf und erzeugt sichtbare Strahlen. Die von dem
Scintillator 6 erzeugten sichtbaren Strahlen werden dann
in elektrische Signale durch einen optoelektrischen Wandler
9 umgewandelt, so daß die gestreuten Röntgenstrahlen
erkannt werden.
Das Ausgangssignal des optoelektrischen Wandlers 9 ist
in einen Bildprozessor 10 eingespeist, der ein Bild des
Gebiets des Gegenstandes 4 bildet.
Das Bild wird sichtbar auf einem TV-Monitor 11 darge
stellt. Primäre Röntgenstrahlen werden durch einen Rönt
genstrahl-Liniendetektor 12 ebenfalls festgestellt und als
primäres Röntgenstrahlbild durch den TV-Monitor 11 über
einen Multiplexer 13 und den Bildprozessor 10 dargestellt.
Da jedoch gemäß diesem Stand der Technik der Wirkungs
grad der Feststellung der gestreuten Strahlung niedrig
ist, da die Membranen des Modulators klein sind, tritt
Schnee in dem Bild des TV-Monitors auf.
Die vorliegende Erfindung sucht daher eine Erfindung
zur Prüfung eines Gegenstandes zu schaffen, die wirksam
gestreute Strahlung feststellen und Bilder hoher Qualität
liefern kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Einrichtung
zur Inspektion eines Gegenstandes geschaffen, die gekenn
zeichnet ist durch,
eine strahlungsquelle zur Erzeugung eines im wesentli chen planaren Röntgenstrahls,
durch erste Durchlaßmittel, die einen Schlitz aufwei sen, der mit der Richtung der strahlungsquelle fluch tet und Strahlung auf fängt, die durch einen Gegenstand gestreut ist, der im Pfad des planaren Strahles ange ordnet ist,
durch erste Strahlungsfeststellmittel mit einer Detek tionsfläche, die parallel zu dem von den Durchlaßmit teln angeordneten Schlitz angeordnet sind, um so ge streute Strahlung festzustellen, die durch den Schlitz tritt.
eine strahlungsquelle zur Erzeugung eines im wesentli chen planaren Röntgenstrahls,
durch erste Durchlaßmittel, die einen Schlitz aufwei sen, der mit der Richtung der strahlungsquelle fluch tet und Strahlung auf fängt, die durch einen Gegenstand gestreut ist, der im Pfad des planaren Strahles ange ordnet ist,
durch erste Strahlungsfeststellmittel mit einer Detek tionsfläche, die parallel zu dem von den Durchlaßmit teln angeordneten Schlitz angeordnet sind, um so ge streute Strahlung festzustellen, die durch den Schlitz tritt.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht und zeigt ein
erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Einzelheit der ersten Ausführungs
form der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist eine Ansicht zur Verdeutlichung der Ar
beitsweise der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
Fig. 4 ist eine Seitenansicht und zeigt eine Detek
tionsfläche der Röntgenstrahl-Television von Fig. 3.
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht und zeigt eine
zweite Ausführungsform des Strahlungsdetektors.
Fig. 6 ist eine auseinandergezogene Schnittdarstellung
und zeigt einen linienförmigen Scintillator gemäß Fig. 5.
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht eines zum
Stand der Technik gehörenden Beispiels.
Die Erfindung wird nachfolgend im einzelnen unter Be
zugnahme auf die Ausführungsformen beschrieben.
Ein erstes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wird
in Anwendung auf eine Einrichtung zur Gegenstandsinspek
tion unter Verwendung eines Röntgenstrahls unter Bezugnah
me auf die Fig. 1-4 beschrieben.
Die Gesamtanordnung wird unter Bezugnahme auf die
Fig. 1 und 2 beschrieben.
Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, besteht eine Röntgen
strahlerzeugungseinrichtung 20 aus einer Röntgenröhre 21
mit einem Röntgenstrahlfokus S und einem Schlitz 22 vor
der Röntgenstrahlröhre 21 und wandelt von der Röntgenröhre
21 erzeugte Röntgenstrahlen in einen fächerförmigen Rönt
genstrahl 23 um, der ungefähr 1 mm lang ist. Die Röntgen
röhre 21 wird durch eine Röntgensteuereinrichtung 24 ge
steuert.
Die Röntgenstrahlerzeugungseinrichtung 20 ist an einer
Seite des Transportbandes 25 angeordnet, der einen Gegen
stand 26 quer zum Pfad des fächerförmigen Röntgenstrahls
23 transportiert, der durch die Röntgenröhre 21 durch das
Transportband 25 erzeugt wird.
Ein Röntgenstrahlliniendetektor 27 weist ungefähr 400
einzelne Detektorelemente auf und ist auf der anderen Sei
te des Transportbandes 25 gegenüber der Röntgenstrahler
zeugungseinrichtung 20 angeordnet und stellt einen primä
ren Röntgenstrahl fest, den der Gegenstand 24 durchgelas
sen hat. Ein primärer Röntgenstrahlschlitz 28 ist an einer
Einfallseite des Röntgenstrahlliniendetektors 27 angeord
net und läßt den primären Röntgenstrahl durch, während er
gestreute Röntgenstrahlen zurückweist.
Streustrahlröntgendurchlaßeinrichtung 29 weist einen
Schlitz 30 auf, der mit einer Linie L fluchtet, die durch
den Röntgenstrahlfokus S der Röntgenröhre 21 läuft.
Eine Röntgenfernsehkamera 31 dient als Detektor für
gestreute Röntgenstrahlen und weist ungefähr 400 Kanäle
und eine Röntgenstrahlfeststellfläche 32 auf, die parallel
zu der Durchlaßeinrichtung 29 für gestreute Röntgenstrah
len angeordnet ist. Gestreute Röntgenstrahlen 33, die von
dem Gegenstand 26 als Ergebnis einer Bestrahlung durch den
fächerförmigen Röntgenstrahl 23 emittiert werden, laufen
durch den Schlitz 30 der Durchlaßeinrichtung 29 für ge
streute Röntgenstrahlen und werden durch die Röntgenfern
sehkamera 31 detektiert.
Röntgenstrahlliniendetektor 27 ist an eine Displayein
richtung 34 über eine Datenabfrageeinrichtung 35 ange
schlossen, und die Röntgenfernsehkamera 31 ist an eine
Displayeinrichtung 36 über eine Datenabfrageeinrichtung 37
angeschlossen.
Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform wird nachfol
gend beschrieben.
Der fächerförmige Röntgenstrahl 23, erzeugt durch die
Röntgenstrahlerzeugungseinrichtung 20, wird durch den
Röntgenstrahlliniendetektor 27 durch den primären Röntgen
strahlschlitz 28 detektiert. Wenn der fächerförmige Rönt
genstrahl 23 den Gegenstand 26 bestrahlt, der durch das
Transportband 26 mit einer Geschwindigkeit von 15 m/min.
transportiert wird, wird ein Teil des fächerförmigen Rönt
genstrahls 23 durch den Gegenstand 26 gestreut, und die
gestreuten Strahlen werden in alle Richtungen emittiert.
Die gestreuten Röntgenstrahlen 33, die durch den Schlitz
30 treten, werden durch die Röntgenfernsehkamera 31 detek
tiert.
Während der Gegenstand 26 von dem Transportband 25
transportiert wird, werden der sich ändernde primäre Rönt
genstrahl und gestreute Röntgenstrahlen durch den Röntgen
strahlliniendetektor 27 bzw. die Röntgenfernsehkamera 31
detektiert. Während jeder Bewegung des Transportbandes 25
von 2 mm (gleich einer Zeitspanne von 8 Millisekunden)
werden der detektierte primäre Röntgenstrahl und der ge
streute Röntgenstrahl jeweils integriert. Das integrierte
Datensignal wird nachfolgend als "1 Liniendaten" bezeich
net.
Das Ausgangssignal der 400 individuellen Detektorele
mente, die den Röntgenstrahlliniendetektor 27 bilden, wird
integriert, von einem analogen Signal in ein digitales
Signal umgewandelt und durch die Datennachfrageeinrichtung
35 korrigiert. Diese Korrektur besteht in einer Versatz
korrektur und einer Verstärkungskorrektur. Die Versatzkor
rektur ist die Differenz zwischen dem Ausgangssignal jedes
individuellen Detektorelements und dem Signal von dem in
dividuellen Element, wenn dort kein Röntgenstrahl auf den
Gegenstand 26 gerichtet ist. Die Verstärkungskompensation
ist das Verhältnis des Wertes (nach Versatzkompensation)
des Ausgangssignals, wenn der Gegenstand 26 durch den pri
mären Röntgenstrahl bestrahlt ist, zu dem Wert des Sig
nals, wenn der Liniendetektor 27 direkt durch den primären
Röntgenstrahl bestrahlt ist.
Nach der Korrektur wird das Ausgangssignal der Daten
nachfrageeinrichtung 35 als "1 Liniendaten" in einem Spei
cher (nicht gezeigt) der Displayeinrichtung 34 gespei
chert. Zu dieser Zeit werden die "1 Liniendaten" in dem
Speicher gespeichert, passend zu einer Vertikallinie der
linken Seite eines (nicht gezeigten) Schirms der
Displayeinrichtung 34. Die vertikale Linie des Schirmes zeigt die
Richtung der Formation der einzelnen Detektoren des Rönt
genstrahlliniendetektors 27 an.
Für die nächsten 8 Millisekunden werden "1 Linienda
ten" in der gleichen Weise wie oben beschrieben detektiert
und in dem Speicher in Richtung nach rechts von den vorhe
rigen "1 Liniendaten" gespeichert.
Wenn das Transportband 25 sich über eine Distanz von
einem Meter bewegt hat, so sind 500 Partien von "1 Linien
daten" gemessen.
Die 500 Liniendaten zeigen an, daß ein primäres Rönt
genstrahlbild für den Gegenstand 26 geeignet ist. Das pri
märe Röntgenstrahlbild wird auf dem Schirm der Displayein
richtung 34 in Übereinstimmung mit den 500 Liniendaten
dargestellt, die von der Datennachfrageeinrichtung 35 er
halten worden sind.
Das Gewinnen der 1 Liniendaten durch die Röntgenfern
sehkamera 31 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Fig. 3 und 4 beschrieben.
Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, wird der gestreute
Röntgenstrahl, der auf einer Linie "A" des fächerförmigen
Röntgenstrahls gestreut ist, auf einer Linie "a" auf der
Röntgenstrahldetektorfläche 32 der Röntgenfernsehkamera 31
gebündelt. In der gleichen Weise wird der auf einer Linie
"B" gestreute Röntgenstrahl auf einer Linie b auf der
Röntgenstrahldetektorfläche 32 gebündelt, und der gestreu
te Röntgenstrahl, der auf einer Linie "C" gestreut ist,
wird auf einer Linie "c " auf der Röntgenstrahldetektorflä
che 32 gebündelt.
Da die Röntgenstrahldetektorfläche 32 parallel zu dem
Schlitz 30 angeordnet ist und die Durchlaßmittel 29 für
gestreute Röntgenstrahlung bildet, bildet jeder der auf
der Linie "A" gestreuten Röntgenstrahlen ein Bild als ein
Röntgenstreustrahlbild von parallelen Linien "a" bis "c"
der Detektorfläche 32.
Die vertikale Richtung der gestreuten Röntgenstrahlen
a, b, c, die auf der Detektorfläche 32 gesammelt sind,
entspricht den Winkeln zwischen den Linien A bis C des
fächerförmigen Röntgenstrahls und einer Grundlinie B, und
die Querrichtung des Röntgenstreustrahlbildes entspricht
der Querabtastrichtung der Röntgenfernsehröhre 31.
Die Abtastfunktion der Röntgenfernsehkamera 31 wird
als Rasterabtastung über eine 8-Millisekunden-Zeitspanne
verwendet.
Das Ausgangssignal über eine 20-Mikrosekunden-Zeit
spanne der Röntgenstrahlfernsehröhre 31 wird während der
Querabtastung integriert und von einem Analogsignal in ein
Digitalsignal durch die Datennachfrageeinrichtung 37 umge
wandelt. 400 Partien von Daten werden von der Datennach
frageeinrichtung 37 nach der Umwandlung angefordert und
jeweils korrigiert.
Das Verfahren der Korrektur ist gleich dem der Daten
nachfrageeinrichtung 35. Nach der Korrektur werden die
Daten in einem Speicher (nicht gezeigt) der Displayein
richtung 36 als "1 Liniendaten" gespeichert. Die "1 Li
niendaten" werden in dem Bereich des Speichers entspre
chend der vertikalen Linie der linken Seite des Schirmes
(nicht gezeigt) der Displayeinrichtung 36 gespeichert, und
für die nächste 8-Millisekunden-Zeitspanne werden "1 Li
niendaten" in der gleichen, zuvor beschriebenen Weise de
tektiert und in einem Bereich des Speichers entsprechend
der nächsten Position rechts von den vorhergehenden "1
Liniendaten" gespeichert, usw., so daß immer dann, wenn
sich das Transportband 35 um einen Schritt von 1 mm be
wegt, die "1 Liniendaten" gemessen werden, so daß dann,
wenn sich das Transportband 25 über einen Meter bewegt,
500 "1 Liniendaten"-Teile gemessen sind. Demgemäß wird ein
Streustrahlröntgenbild, das dem Gegenstand 26 entspricht,
in dem Speicher der Displayeinrichtung 36 gespeichert und
auf dem Schirm der Displayeinrichtung 36 dargestellt.
Da in der oben beschriebenen Weise gemäß dieser Aus
führungsform der Wirkungsgrad der Messung des gestreuten
Röntgenstrahles und des primären Röntgenstrahles verbes
sert wird, wird die Qualität der Bilder des Streuröntgen
strahlbildes und des primären Röntgenstrahlbildes dadurch
verbessert.
Tafel 1 zeigt den relativen Nutzen des Röntgenstreu
strahlbildes und des primären Röntgenstrahlbildes gemäß
der Erfindung und dem Stand der Technik.
Der Nutzwert zeigt eine relativen Wert, der proportio
nal zur Zahl der Photonen des gemessenen Röntgenstreu
strahlbildes und des primären Röntgenstrahlbildes ist. Die
Zahl der Photonen des gemessenen primären Röntgenstrahl
bildes ist in Tafel 1 mit 1 definiert.
Wie in Tafel 1 gezeigt, ist die Zahl der Photonen des
gemessenen Röntgenstreustrahlbildes bei dieser Ausfüh
rungsform größer als beim Stand der Technik, und die Zahl
der Photonen des gemessenen primären Röntgenstrahlbildes
ist bei dieser Ausführungsform ungefähr gleich dem des
Standes der Technik.
Es sei bemerkt, daß, obwohl bei der vorliegenden Aus
führungsform die Röntgenfernsehkamera 31 zur Detektion des
gestreuten Röntgenstrahles verwendet wird, wie das in den
Fig. 5 und 6 beispielsweise gezeigt ist, der Detektor
einfach aus einem Liniendetektor 40 bestehen kann, der aus
einer Photodiodenanordnung (nicht gezeigt) und einem li
nienförmigen Scintillator 41 gegenüber dem Liniendetektor
40 bestehen kann. Der Liniendetektor 40 stellt sichtbare
Strahlen fest. Die Oberfläche des Scintillators 41 ist mit
einer Schicht 42 von aufgedampftem Aluminium bedeckt, um
so sichtbare Strahlen von außen abzuhalten und innerhalb
des Scintillators 41 erzeugte Strahlen abzufangen. Neben
der Aluminiumschicht 42 kann eine Silberschicht oder eine
mit einer weißen Beschichtung versehene Schicht verwendet
werden.
Statt eines Linienscintillators 41 kann ein bekannter
Glasfiberscintillator verwendet werden, der Licht emit
tiert, wenn er mit Röntgenstrahlen bestrahlt wird. Die
Oberfläche des Faserscintillators kann ebenfalls mit einer
Aluminiumschicht oder dergleichen durch Aufdampfung be
schichtet werden, um den Wirkungsgrad der Detektion zu
verbessern.
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel sind die Display
einrichtungen 34, 36 benachbart zueinander angeordnet,
jedoch können das Röntgenstreustrahlbild und das primäre
Röntgenstrahlbild auch auf nur einer Displayeinrichtung
dargestellt werden. Wird dann das Röntgenstreustrahlbild
in grün und das primäre Röntgenstrahlbild in rot auf der
Displayeinrichtung beispielsweise gezeigt, so können die
Bilder weiterhin unterschieden werden.
Da der Schlitz der Durchlaßmittel koinzident mit der
Linie ist, die durch die Strahlungsflächen des Strahles
verlaufen, und die Detektionsfläche der Strahlungsdetek
tionsmittel parallel zu dem Schlitz verläuft, können die
Strahlungsdetektionsmittel parallele Streustrahlungen
gleichzeitig detektieren. Da außerdem der Punkt, wo Pri
märstrahlung detektiert wird, dem Punkt entspricht, wo die
Streustrahlung detektiert wird, können beide Bilder
gleichzeitig dargestellt und überwacht werden.
Obwohl die Erfindung in Bezug auf eine bevorzugte Aus
führungsform unter Berücksichtigung eines bestimmten Maßes
von Einzelheiten beschrieben ist, so ist doch klar, daß
die vorliegende Beschreibung der bevorzugten Ausführungs
form in Konstruktionseinzelheiten und in Kombination der
Teile veränderbar ist, ohne den Umfang der Erfindung zu
verlassen.
Claims (7)
1. Einrichtung zur Inspektion eines Gegenstandes, gekenn
zeichnet durch
eine Strahlungsquelle zur Erzeugung eines im wesentli chen planaren Strahls,
erste Durchlaßmittel, die einen zu der Strahlungsquel le ausgerichteten Schlitz aufweisen und Strahlung auf fangen, die von einen in dem Pfad des planaren Strah les angeordneten Gegenstand gestreut ist,
erste Strahlungsdetektormittel, die eine Detektions fläche aufweisen, die parallel zu dem von den Durch laßmitteln geformten Schlitz verläuft und durch den Schlitz tretende Streustrahlung feststellt.
eine Strahlungsquelle zur Erzeugung eines im wesentli chen planaren Strahls,
erste Durchlaßmittel, die einen zu der Strahlungsquel le ausgerichteten Schlitz aufweisen und Strahlung auf fangen, die von einen in dem Pfad des planaren Strah les angeordneten Gegenstand gestreut ist,
erste Strahlungsdetektormittel, die eine Detektions fläche aufweisen, die parallel zu dem von den Durch laßmitteln geformten Schlitz verläuft und durch den Schlitz tretende Streustrahlung feststellt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch,
zweite Durchlaßmittel mit einem Schlitz, durch den eine Primärstrahlung tritt, die durch den Gegenstand übertragen worden ist, die jedoch die Streustrahlung abblockt,
Primärstrahlungsdetektormittel zur Feststellung der Primärstrahlung, die durch die zweiten Durchlaßmittel hindurchgetreten ist.
zweite Durchlaßmittel mit einem Schlitz, durch den eine Primärstrahlung tritt, die durch den Gegenstand übertragen worden ist, die jedoch die Streustrahlung abblockt,
Primärstrahlungsdetektormittel zur Feststellung der Primärstrahlung, die durch die zweiten Durchlaßmittel hindurchgetreten ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß zur Strahlungserzeugung eine Röntgenstrahl
röhre und ein Schlitz vorgesehen ist, der vor der Röntgen
röhre angeordnet ist.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Streustrahlungsdetektor
mittel eine Röntgenfernsehkamera sind.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Streustrahlungsdetektormittel ei
nen Liniendetektor mit einer Photodiodenanordnung und ei
nen linienförmigen Scintillator aufweisen, der mit dem
Liniendetektor verbunden ist und eine aluminisierte oder
versilberte Oberfläche aufweist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Streustrahlungsdetektormittel ei
nen Glasfiberscintillator aufweisen.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch,
Datennachfragemittel zur Integration der Ausgangssi gnale jedes der Streustrahlungsdetektormittel und der Streustahlungsdetektormittel und zur Umwandlung der integrierten Analogdaten in Digitaldaten,
Displaymittel zur Korrektur der Digitaldaten von den Datennachfragemitteln, zur Speicherung der korrigier ten Daten und zur Darstellung eines Bildes in Überein stimmung mit den gespeicherten Daten.
Datennachfragemittel zur Integration der Ausgangssi gnale jedes der Streustrahlungsdetektormittel und der Streustahlungsdetektormittel und zur Umwandlung der integrierten Analogdaten in Digitaldaten,
Displaymittel zur Korrektur der Digitaldaten von den Datennachfragemitteln, zur Speicherung der korrigier ten Daten und zur Darstellung eines Bildes in Überein stimmung mit den gespeicherten Daten.
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