DE4217359A1 - Inspektionseinrichtung - Google Patents

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.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

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.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform im einzelnen

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.

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.

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.