專利名稱：降低x射線人體透射檢查的輻射劑量的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種X射線透射成像技術(shù)，特別是用于人體安全檢查的超低輻射劑量的X射線透射成像裝置。
技術(shù)背景X射線透射成像檢查是以X射線源發(fā)射的X射線束掃描被檢體(人體或物體)然后照射到射線接收裝置最后通過(guò)計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換為可視圖像，常用于醫(yī)療、安全檢查和無(wú)損探傷等領(lǐng)域。現(xiàn)有的X射線束掃描方式有面掃描和線掃描兩種。面掃描式的X射線從X射線源以錐體束形式發(fā)射出來(lái)，通過(guò)被檢體照射到整個(gè)面陣列探測(cè)器或感光膠片，輻射劑量大，一次胸透的輻射劑量可高達(dá)400 μ Sv (微希沃特)，一個(gè)人一年之內(nèi)檢查3次既超過(guò)安全劑量， 對(duì)人體傷害很大。這種檢查方式不能用于對(duì)廣大公眾的安檢，只能用于醫(yī)療檢查。而且面陣列探測(cè)器制造成本和感光膠片的使用成本都很高。線掃描式的X射線從X射線源以錐體束形式發(fā)射出來(lái)以后，通過(guò)限束窄縫限制成扇面束形式，再通過(guò)被檢體照射到線陣列探測(cè)器， 通過(guò)圖像處理裝置轉(zhuǎn)換為一行像素，X射線束與被檢物的不斷的相對(duì)移動(dòng)，產(chǎn)生大量的行像素形成二維圖像的相素陣列。這種掃描成像方式不僅降低了探測(cè)器的成本，而且大大地降低了輻射劑量，掃描速度現(xiàn)已高達(dá)到每秒9000行、每行3萬(wàn)多個(gè)相素(如蘭州三磊電子有限公司的SL-XRD-H系列X射線掃描成像器)，這種掃描成像方式現(xiàn)已成為世界發(fā)達(dá)國(guó)家人體安檢設(shè)備技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。但到目前，除了個(gè)別產(chǎn)品外，還未見(jiàn)有輻射劑量低于 5 μ Sv的實(shí)用裝置，以至世界上安檢技術(shù)最先進(jìn)、恐怖襲擊危害最嚴(yán)重的美國(guó)也未能使用X 光透射檢查人體，而不得不使用只能顯示體表圖像的被公眾稱為“裸檢”的背散射和毫米波安檢裝置，這種安檢裝置不可避免的侵犯被檢人的隱私權(quán)，在國(guó)際上產(chǎn)生強(qiáng)烈的反感，在多國(guó)的壓力下，終于在2010年4月被迫停止僅試行4個(gè)月的所謂“裸檢”。此外，這種“裸檢” 裝置不能顯示藏匿于人體內(nèi)部的危禁物品，對(duì)偵查“人彈”恐怖襲擊無(wú)能為力。至今，面對(duì)人體藏匿毒品和爆炸品的嚴(yán)峻的恐怖和販毒形勢(shì)，整個(gè)世界仍束手無(wú)策，無(wú)計(jì)可施。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有X射線人體安檢設(shè)備的上述缺點(diǎn)，大幅度降低X射線人體透射檢查的輻射劑量，提供一種能實(shí)際應(yīng)用的對(duì)公眾絕對(duì)安全的X射線人體透射檢查設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種降低X射線人體透射檢查的輻射劑量的裝置，它包括產(chǎn)生發(fā)射X射線的X射線源10、將X射線約束為扇面型X射線束的限束窄縫20、 接收X射線并將它們轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的線型陣列式X射線探測(cè)器30、置于限束窄縫與X射線探測(cè)器之間的供被檢人體通過(guò)的檢查通道40、將X射線探測(cè)器輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為圖像的成像系統(tǒng)50和對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)60，本實(shí)用新型的特征在于這一裝置還包括將扇面型X射線束轉(zhuǎn)變?yōu)榫€型X射線束并使它在扇面內(nèi)連續(xù)改變張角的線束轉(zhuǎn)筒70，它置于限束窄縫20與檢查通道40之間；線束轉(zhuǎn)筒70包括筒體71、支承筒體的兩軸承72和驅(qū)動(dòng)筒體71旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)73。筒體71為實(shí)心或空心圓柱體，圓柱體外表面上開(kāi)有螺旋溝槽。所述線束轉(zhuǎn)筒70的旋轉(zhuǎn)軸線置于所述扇面內(nèi)，筒體71用低密度金屬或非金屬材料制成，其外周嵌套一層高密度材料鉛或鉛橡膠制成的外套711，外套711上開(kāi)有至少一對(duì)通透的螺旋溝槽7111，這對(duì)螺旋溝槽包括兩條關(guān)于轉(zhuǎn)筒軸線呈中心對(duì)稱的螺旋溝槽7111a 和7111b，其溝槽的軸向?qū)挾仁沁B續(xù)變化的。所述螺旋溝槽各處的軸向?qū)挾入S該處線型射線束的張角的增減而增減，其數(shù)值如下設(shè)計(jì)Bmin = D*TAN θ +0. 2 (mm)Bmax = D*TAN θ +3. 0 (mm)式中dmin—螺旋溝槽在某處的軸向?qū)挾鹊淖钚≈?Bmax——螺旋溝槽在該處的軸向?qū)挾鹊淖畲笾礑——線束轉(zhuǎn)筒筒體71的外直徑θ —穿過(guò)螺旋溝槽該處的X射線束與垂直于線束轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)軸線的X射線之間夾角，簡(jiǎn)稱該X射線束的張角TAN θ——θ角的正切值。所述線束轉(zhuǎn)筒70的筒體71另一種結(jié)構(gòu)是實(shí)心圓柱體，外層為高密度材料鉛或鉛橡膠制成的外套712，外套712上開(kāi)有至少一條螺旋溝槽7121，包絡(luò)螺旋溝槽的中心螺旋線的柱面7122與所述扇面相切；實(shí)心圓柱體的內(nèi)部用高強(qiáng)度材料如鋼材制成，以便在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)保持固定的形狀與尺寸。支承筒體的兩軸承72為滾珠軸承或流體靜壓軸承，流體靜壓軸承可以是液體靜壓軸承或氣體靜壓軸承；所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)73為電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)、氣動(dòng)馬達(dá)。本實(shí)用新型的有益效果是大大降低現(xiàn)有各種X射線人體透射檢查設(shè)備的輻射劑量，使之不損害被檢人的健康，從而這種設(shè)備可以普及到任何需要對(duì)人體進(jìn)行安全檢查的場(chǎng)所，包括每天都要對(duì)同一人群進(jìn)行檢查的重要場(chǎng)所，特別是可實(shí)現(xiàn)對(duì)人體藏匿毒品和爆炸品的普遍檢查，最終解決當(dāng)今面臨的反恐和輯毒設(shè)施的世界難題。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明,


圖1是實(shí)施例1的原理示意圖，圖2是實(shí)施例1的線束轉(zhuǎn)筒70原理圖，圖3是實(shí)施例1的線束轉(zhuǎn)筒筒體的外形示意圖，圖4是實(shí)施例2的原理示意圖，圖5是實(shí)施例3的正視原理圖，圖6是實(shí)施例3的俯視原理圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1本實(shí)用新型的實(shí)施例1是如
圖1、圖2、圖3所示的一種降低X射線人體透射檢查
4的輻射劑量的裝置，它包括X射線源10、限束窄縫20、X射線探測(cè)器30、檢查通道40、成像系統(tǒng)50、控制系統(tǒng)60和線束轉(zhuǎn)筒70。X射線源用于產(chǎn)生錐束型X射線；限束窄縫為開(kāi)有 l-4mm寬的直線窄縫的鉛板，置于X射線源的射線發(fā)射口，將錐束X射線約束為扇面型X射線束21 ；所述X射線探測(cè)器為線型陣列式，由許多接收單元排列成直線陣列，用于將接收到的X光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸出；檢查通道置于限束窄縫與X射線探測(cè)器之間，用于使被檢人體41均勻地相對(duì)于射線束移動(dòng)；成像系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)的軟硬件，用于將X射線探測(cè)器輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為可視的圖像信號(hào)輸出和儲(chǔ)存；控制系統(tǒng)用于對(duì)以上設(shè)備的工作進(jìn)行控制。與現(xiàn)有的X射線人體透射檢查設(shè)備不同，本實(shí)用新型還在限束窄縫與檢查通道之間設(shè)置一個(gè)線束轉(zhuǎn)筒70，它用于將通過(guò)限束窄縫的扇面型X射線束轉(zhuǎn)變?yōu)榫€型X射線束并使它在扇面內(nèi)連續(xù)改變張角。所述線束轉(zhuǎn)筒包括筒體71、支承筒體的兩軸承72和驅(qū)動(dòng)筒體 71旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)73，如圖2所示。筒體71為空心圓柱體，圓柱體的內(nèi)層用鋁合金制成，也可用工程塑料等低密度金非金屬材料圖中疏剖面線制成，以保證能較好的通過(guò)X射線，并在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)保持固定的形狀與尺寸。筒體外周嵌套一層高密度材料鉛或鉛橡膠制成的外套711，外套上開(kāi)有至少一對(duì)通透高密度層的螺旋溝槽7111，這對(duì)螺旋溝槽包括兩條關(guān)于轉(zhuǎn)筒軸線呈中心對(duì)稱的螺旋溝槽7111a和7111b，它們的旋轉(zhuǎn)軸線(即筒體的旋轉(zhuǎn)軸線)7111c置于所述扇面內(nèi)，如圖 2、3所示。螺旋溝槽7111a和7111b的軸向?qū)挾仁沁B續(xù)變化的，以下結(jié)合圖2說(shuō)明螺旋溝槽各處的軸向?qū)挾鹊脑O(shè)計(jì) 設(shè)定某X射線束與垂直于線束轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)軸線的X射線之間的夾角為該X射線束的張角θ，設(shè)定一條X射線oel進(jìn)入線束轉(zhuǎn)筒的點(diǎn)為入射點(diǎn)al，射出線束轉(zhuǎn)筒的點(diǎn)為射出點(diǎn) a2;同一條X射線的入射點(diǎn)和射出點(diǎn)之間在線束轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)軸線方向上的距離為該處螺旋溝槽的理論最小軸向?qū)挾菳，實(shí)際軸向?qū)挾仍O(shè)定為較理論最小軸向?qū)挾却?. 2至3毫米，從而使該條X射線能從兩螺旋溝槽的溝內(nèi)同時(shí)穿過(guò)；隨著張角的增大，溝槽的軸向?qū)挾纫蚕鄳?yīng)增大。螺旋溝槽各處的軸向?qū)挾扰c張角關(guān)系按下式設(shè)計(jì)B = D*TAN θ (mm)Bmin = D*TAN θ +0. 2 (mm)Bmax = D*TAN θ +2. 0 (mm)式中B——螺旋溝槽在某處的軸向?qū)挾鹊淖钚±碚撝礏min——螺旋溝槽在某處的軸向?qū)挾鹊淖钚?shí)際值Bmax——螺旋溝槽在該處的軸向?qū)挾鹊淖畲髮?shí)際值D——線束轉(zhuǎn)筒筒體71的外直徑θ —穿過(guò)螺旋溝槽該處的X射線束與垂直于線束轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)軸線的X射線之間夾角，簡(jiǎn)稱該X射線束的張角TAN θ——θ角的正切值。所述兩軸承72為滾珠軸承，也可用液體靜壓軸承或氣體靜壓軸承；所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)73為電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)、氣動(dòng)馬達(dá)。[0044]在對(duì)人體進(jìn)行全身掃描安檢時(shí)，X射線源10發(fā)射的X射線通過(guò)限束窄縫20形成扇面形射線束，線束轉(zhuǎn)筒70的一對(duì)螺旋溝槽與扇面相交的地方有部分射線射入入射側(cè)的溝槽，透過(guò)轉(zhuǎn)筒內(nèi)的低密度材料從轉(zhuǎn)筒射出面的另一根螺旋溝槽中射出，但因扇束內(nèi)絕大多數(shù)射線均射在線束轉(zhuǎn)筒上溝槽外的高密度材料上而被吸收阻擋，只有極少量的能同時(shí)穿過(guò)入射側(cè)和射出側(cè)的兩個(gè)螺旋溝槽而到達(dá)被檢人體和探測(cè)器，形成線型射線，如圖2中射線0el、0e2、0e3所示。隨著線束轉(zhuǎn)筒的不斷旋轉(zhuǎn)，所述線型射線不斷改變張角，形成自上而下或自下而上連續(xù)偏轉(zhuǎn)的點(diǎn)掃描運(yùn)動(dòng)，穿透人體的一個(gè)層面，激發(fā)探測(cè)器的各個(gè)接收單元， 產(chǎn)生出一行電信號(hào)，得到該層面的一行透視像素。依靠人體與射線掃描面的相對(duì)移動(dòng)，完成對(duì)整個(gè)人體的掃描，得到整個(gè)人體的二維透視像素。由于用線型射線束取代現(xiàn)有技術(shù)的扇面型射線束，所以輻射劑量大大減小。若現(xiàn)有限束窄縫的長(zhǎng)度為300mm，線型射線束的截面高度為1. 5mm，線束轉(zhuǎn)筒上的螺旋溝槽的平均螺距為150mm，即一條線型射線完成150mm長(zhǎng)的窄縫的掃描，則輻射劑量減少到1. 5/150 即1/100。若線束轉(zhuǎn)筒具有一對(duì)螺旋溝槽，每轉(zhuǎn)可完成一行掃描。一個(gè)人體若能掃描2000 行，其分辨率將超過(guò)當(dāng)前世界先進(jìn)水平。若線束轉(zhuǎn)筒達(dá)到每分40000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，則完成一個(gè)高分辨的人體掃描僅需3秒，而每分?jǐn)?shù)萬(wàn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，對(duì)現(xiàn)代機(jī)電技術(shù)來(lái)說(shuō)已不是難題，現(xiàn)有精密滾珠軸承、高速直流伺服電機(jī)、高精度動(dòng)平衡機(jī)的結(jié)合就能滿足高速轉(zhuǎn)子的制造需要， 如果應(yīng)用早已成熟的空氣軸承、風(fēng)動(dòng)馬達(dá)還可大幅度提高轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。實(shí)施例2實(shí)施例2如圖4所示，它與實(shí)施例1基本相同，但實(shí)施例1適于安裝在地面上，射線最大張角較大，對(duì)應(yīng)較大張角的螺旋溝槽的軸向?qū)挾纫泊螅瑢?shí)施例2把X射線源10提高到人體的腰部，X射線的掃描張角θ以水平線oe3為對(duì)稱軸上下對(duì)稱分布，最大張角就可減少近一半，螺旋溝槽的軸向?qū)挾菳也大大減小。實(shí)施例3本實(shí)用新型實(shí)施例3如圖5、6所示，與實(shí)施例2基本相同，不同之處僅在于所述線束轉(zhuǎn)筒70的筒體71是實(shí)心結(jié)構(gòu)，其外層有一層高密度材料鉛或鉛橡膠制成的外套712， 外套712上開(kāi)有少一條螺旋溝槽7121，包絡(luò)螺旋溝槽的中心螺旋線的柱面7122與限束窄縫 20形成的扇面型X射線束21相切，扇面型X射線束21被外套712與防護(hù)擋板72阻擋，只有一根或幾根線型射線束oe通過(guò)螺旋溝槽7121與防護(hù)擋板72之間的空隙，從與外套71 2 相切的方向穿透被檢人體41照射到探測(cè)器30上。本例螺旋溝槽的設(shè)計(jì)與制造較為簡(jiǎn)單一些，但螺旋溝槽的螺旋升角不能太大，線束轉(zhuǎn)筒70的轉(zhuǎn)速要求較高。以上各列僅為較好的實(shí)施方式，根據(jù)本實(shí)用新型提供的實(shí)施例，用現(xiàn)有公知技術(shù)不難設(shè)計(jì)出更多的具體實(shí)施方式
，如把線束轉(zhuǎn)筒的圓柱體設(shè)計(jì)為鼓形、鞍形、雙曲線形或拋物線形母線等其它形狀，都可實(shí)施本實(shí)用新型。
權(quán)利要求1.一種降低X射線人體透射檢查的輻射劑量的裝置，包括產(chǎn)生發(fā)射X射線的X射線源 (10)、將X射線約束為扇面型X射線束的限束窄縫(20)、接收X射線并將它們轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的線型陣列式X射線探測(cè)器(30)、置于限束窄縫與X射線探測(cè)器之間的供被檢人體通過(guò)的檢查通道00)、將X射線探測(cè)器輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為圖像的成像系統(tǒng)(50)和對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)(60)，其特征在于還包括將扇面型X射線束轉(zhuǎn)變?yōu)榫€型X射線束并使它在扇面內(nèi)連續(xù)改變張角的線束轉(zhuǎn)筒(70)，它置于限束窄縫O0)與檢查通道00)之間；線束轉(zhuǎn)筒(70)包括筒體(71)、支承筒體的兩軸承和驅(qū)動(dòng)筒體(71)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)(7 ；筒體(71)為實(shí)心或空心圓柱體，圓柱體外表面上開(kāi)有螺旋溝槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低X射線人體透射檢查的輻射劑量的裝置，其特征在于 所述線束轉(zhuǎn)筒(70)的旋轉(zhuǎn)軸線置于所述扇面內(nèi)，筒體(71)用低密度金屬或非金屬材料制成，其外周嵌套一層高密度材料鉛或鉛橡膠制成的外套(711)，外套(711)上開(kāi)有至少一對(duì)通透的螺旋溝槽(7111)，這對(duì)螺旋溝槽包括兩條關(guān)于轉(zhuǎn)筒軸線呈中心對(duì)稱的螺旋溝槽 (7111a)和(7111b)，其溝槽的軸向?qū)挾仁沁B續(xù)變化的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的降低X射線人體透射檢查的輻射劑量的裝置，其特征在于 所述螺旋溝槽各處的軸向?qū)挾入S該處線型射線束的張角的增減而增減，其數(shù)值按以下方法設(shè)計(jì)Bmin = D*TAN θ+0. 2(mm)Bmax = D*TAN θ +3. 0(mm)式中dmin——螺旋溝槽在某處的軸向?qū)挾鹊淖钚≈?Bmax——螺旋溝槽在該處的軸向?qū)挾鹊淖畲笾?D——線束轉(zhuǎn)筒筒體(71)的外直徑θ——穿過(guò)螺旋溝槽該處的X射線束與垂直于線束轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)軸線的X射線之間的夾角，簡(jiǎn)稱該X射線束的張角 TAN θ——θ角的正切值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低X射線人體透射檢查的輻射劑量的裝置，其特征在于 所述線束轉(zhuǎn)筒(70)的筒體(71)為實(shí)心圓柱體，外層為高密度材料鉛或鉛橡膠制成的外套 (712)，外套(712)上開(kāi)有至少一條螺旋溝槽(7121)，包絡(luò)螺旋溝槽的中心螺旋線的柱面 (7122)與所述扇面相切；實(shí)心圓柱體的內(nèi)部用高強(qiáng)度材料制成，以便在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)保持固定的形狀與尺寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低X射線人體透射檢查的輻射劑量的裝置，其特征在于 所述兩軸承m為滾珠軸承或流體靜壓軸承；所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)(7 為電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)、 氣動(dòng)馬達(dá)。
專利摘要一種降低X射線人體透射檢查的輻射劑量的裝置，包括X射線源、將X射線約束為扇面型X射線束的限束窄縫、接收X射線的線型陣列式X射線探測(cè)器、供被檢人體通過(guò)的檢查通道、成像系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其特征在于還包括線束轉(zhuǎn)筒，線束轉(zhuǎn)筒為外表面上開(kāi)有螺旋溝槽的圓柱體，置于限束窄縫和被檢人體之間，用于將扇面型X射線束轉(zhuǎn)變?yōu)榫€型X射線束，并使它在扇面內(nèi)連續(xù)改變張角然后對(duì)被檢人體逐行點(diǎn)掃描，從而大大降低X射線人體透射檢查裝置的輻射劑量，使之絕對(duì)不損害被檢查人的健康，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)人體藏匿毒品和爆炸品的普遍檢查，最終解決當(dāng)今面臨的反恐設(shè)施的世界難題。
文檔編號(hào)A61B6/12GK201987567SQ20112004480
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月13日
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