專利名稱：液體安全檢測的雙能量x射線螺旋ct裝置及其檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種液體安全檢測的裝置及其檢測方法，特別是涉及 一種利用雙能量X射線螺旋CT通過對液體的密度及等效原子序數(shù)實 施檢測的裝置及其檢測方法，屬于液體安全檢測輻射成像技術領域。
背景技術：
隨著犯罪分子、恐怖分子破壞活動日益猖獗和破壞手段的高科技 性，隨著各國打擊犯罪、打擊恐怖的力度越來越大，在民航、體育館、 重要設施等場所，安全檢測的力度不斷加強，對進入上述場所的人員 攜帶液體的檢測力度也不斷加強，但由于液體的種類及其復雜結(jié)構(gòu)， 給安全檢測帶來了越來越大的難度，對有害液體的分辨難度也越來越 大?，F(xiàn)有技術中，檢測液體的安全技術很多，如化學方法、電磁方法、 中子檢測法等，但這些方法最終的效果都很不理想，現(xiàn)階段對液體的 安全檢測最常用而且效果較好的是采用輻射成像技術進行檢測，如公 開號為CN1779444A、名稱為一種用射線源對液體進行CT安全檢測
的方法及其裝置，該方法及裝置是使用射線源、探測器及數(shù)據(jù)采集器、 計算機數(shù)據(jù)處理等模塊，將被檢液體放在旋轉(zhuǎn)平臺上，由射線源發(fā)出 射線穿過液體并由正對射線光速的探測器及數(shù)據(jù)采集器接收并形成 投影數(shù)據(jù)，將投影數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C數(shù)據(jù)處理器進行處理并得到所測 液體的密度，再將結(jié)果與現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫中危險品的密度作比較，然后直 觀顯示被液體的檢測信息，通過該裝置及其方法對液體實施安全檢 觀U，實現(xiàn)了對液體密度的分辨，達到安全檢測的目的。但是，這種裝 置及其方法的最大缺陷是雖然不同液體的密度有一定的差別，但現(xiàn) 實生活中有很多液體的密度是比較接近的，因而檢測還不夠準確，如 花生油和稀料的CT值接近，二鍋頭酒和油漆的CT值也很接近，是很 難通過CT值分辨出液體品種，這樣的話，無疑會給安全檢測帶來隱 患。而它們的等效原子序數(shù)有較大差異。因此，開發(fā)一種既能檢測液 體密度又能檢測液體等效原子序數(shù)的設備是做好液體安全檢測的當務之急。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種采用雙能量
X射線螺旋CT裝置，既能檢測液體密度同時又能檢測液體的等效原 子序數(shù)，使得通過檢測結(jié)果更容易分辨，更準確分辨的液體安全檢測 的雙能量X射線螺旋CT裝置及其檢測方法。
雙能量的X射線檢測不同材料的基本原理雙能量的X射線檢測 系統(tǒng)是基于不同材料在高、低能譜下呈現(xiàn)的光電和康普頓衰減系數(shù)不
同而具有材料的分辨能力；其運算原理為
Mh= [apf ph (E) +acf ch (E) ] L (丄)
M產(chǎn)[apfw(E)+acfd(E)]L 式中Mh、 Mi——分別為在高、低能下測得的對數(shù)衰減值。
aP、a?！謩e為材料的光電吸收、康普頓散射特征常數(shù)。 fP(E)、 f。(E) —分別為光電吸收、康普頓散射的能量函數(shù)。 L—材料的厚度。 由(l)式可推出兩個能量下的衰減信號值，該值可作為探測的特征
^ = Ln(Wlh) (2) :-Ln(Wli) (3)
式中IhQ、 Ih——分別為空氣背景和透射后的高能灰度信號。 L。、 L——分別為空氣背景和透射后的低能灰度信號。
,—分別為高、低能譜下的平均質(zhì)量衰減系數(shù)。其特征是探測到的低能信號主要反映了被檢測材料的光電效應， 探測到的高能信號主要反映了被檢測材料的康普頓效應，而不同等效
原子序數(shù)的材料在高、低能譜下具有不同的值，由(4)式實現(xiàn)等效 原子序數(shù)的計_算。
乙=p (a+bZ3'7Eh3.2)
L = P (a+bZ3'7E") (4) 其中P為液體材料的密度。
Z為液體材料的等效原子序數(shù)。 Eh 、 Ei分別為所入射X射線的高、低能量值。 a為與能量關系很小的數(shù)值。 b為常數(shù)。
為了便于比較被檢測液體材料的等效原子序數(shù)，本發(fā)明定義了ZT
值為
ZT=500 (Z-Z0) /Z。
其中Z是基于雙能量信號得出的被檢測液體材料的等效原子序 數(shù)，Z。是水的等效原子序數(shù)。
高能譜下的平均質(zhì)量衰減系數(shù)與水平均質(zhì)量衰減系數(shù)比值為密度值。 本發(fā)明的液體安全檢測的雙能量X射線螺旋CT裝置及其檢測方法
的技術方案是這樣實現(xiàn)的
一種液體安全檢測的雙能量X射線螺旋CT系統(tǒng)，包括由X射線 源、轉(zhuǎn)臺、探測器、數(shù)據(jù)采集器組成的檢測裝置及由微處理器、控制 器組成的控制部分，所述檢測裝置前端設置X射線源，所述X射線源 為可切換高壓X射線源，所述檢測裝置中部設置用于放置被檢測液體 的螺旋升降轉(zhuǎn)臺，所述螺旋升降轉(zhuǎn)臺后面設置探測可切換高壓X射線 源產(chǎn)生的高能X射線及低能X射線的探測器，所述數(shù)據(jù)采集器與所述 探測器連接，所述控制部份包括微處理器及與之相連接的控制器，所 述控制器與X射線源、螺旋升降轉(zhuǎn)臺相連接，所述微處理器與數(shù)據(jù)采 集器相連接。
而且所述X射線源設置為固定高壓X射線源，所述探測器由夾層 探測器代替，所述固定高壓X射線源產(chǎn)生的X射線中的高能成分及低 能成分通過夾層探測器探測。
而且所述微處理器設有儲存液體密度及等效原子序數(shù)信息的數(shù)據(jù)庫。
而且所述探測器或者夾層探測器與數(shù)據(jù)采集器集成為一個整體。
一種液體安全檢測的雙能量X射線螺旋CT檢測方法，包括如下
步驟
步驟1:將以容器裝好的被檢測液體置于螺旋升降轉(zhuǎn)臺上；
步驟2:通過控制器打開X射線源，切換高壓使所述X射線源為 可切換高壓X射線源，可切換高壓X射線源產(chǎn)生高能X射線及低能X 射線，控制螺旋升降轉(zhuǎn)臺螺旋升降，使可切換高壓X射線源發(fā)出高能 X射線及低能X射線以30—40度的扇面照射被檢測液體；
步驟3:探測器探測可切換高壓X射線源產(chǎn)生的高能X射線、低 能X射線照射到被檢測液體所形成的投影數(shù)據(jù)；
步驟4:數(shù)據(jù)采集器采集普通探測器探測到的被檢測液體的投影 數(shù)據(jù)；
步驟5:數(shù)據(jù)采集器將采集到的投影數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿⑻幚砥鬟M行處 理、重建、校正，得到處理、重建、校正后的投影數(shù)據(jù)；
步驟6:微處理器將被檢測液體處理、重建、校正后的投影數(shù)據(jù) 與預先存儲在所述數(shù)據(jù)庫中的若干液體密度及等效原子序數(shù)相比對， 比對結(jié)果即為被檢測液體的密度值及等效原子序數(shù)，
步驟7:將比對結(jié)果通過微處理器的顯示屏顯示出來。
當采用夾層探測器時，所述步驟2:通過控制器打開X射線源，
使所述x射線源工作在固定高壓狀態(tài)，即為固定高壓x射線源，控制
螺旋升降轉(zhuǎn)臺螺旋升降，固定高壓X射線源以30—40度的扇面照射 被檢測液體；所述步驟3:夾層探測器探測固定高壓X射線源中的低 能成分及高能成分，形成投影數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的液體安全檢測的雙能量X射線螺旋CT裝置及其檢測方 法相對于現(xiàn)有技術具有如下優(yōu)點-
1、 由于本發(fā)明采用的雙能量技術，可以計算液體物質(zhì)的等效原 子序數(shù)和密度，因而檢測的準確性更高，對液體的分辨力更強，對防 止不法分子將有害液體帶入飛機等重要場所效果更好；
2、 本發(fā)明采用螺旋CT掃描技術，實現(xiàn)了無間隙連續(xù)掃描，可任 意的回顧性重建，所以可提高單位時間內(nèi)的掃描速度，實現(xiàn)快速無遺 漏檢查。


圖1為本發(fā)明采用探測器液體安全檢測的雙能量X射線螺旋CT 裝置結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明采用探測器液體安全檢測的雙能量X射線螺旋CT 檢測方法流程示意圖3為本發(fā)明采用夾層探測器液體安全檢測的雙能量X射線螺旋 CT裝置結(jié)構(gòu)示意圖4為本發(fā)明采用夾層探測器液體安全檢測的雙能量X射線螺旋 CT檢測方法流程示意圖。
具體實施方式
為了使本領域的一般技術人員能夠清楚理解本發(fā)明的技術構(gòu)思， 現(xiàn)結(jié)合附圖作進一步說明
一種液體安全檢測的雙能量X射線螺旋CT系統(tǒng)，如圖1所示， 包括由X射線源8、螺旋升降轉(zhuǎn)臺IO、探測器12、數(shù)據(jù)采集器ll組 成的檢測裝置9及由微處理器14、控制器16組成的控制部分17，檢 測裝置9前端設置X射線源8， X射線源8為可切換高壓X射線源， 檢測裝置9中部設置用于放置被檢測液體13的螺旋升降轉(zhuǎn)臺10，螺 旋升降轉(zhuǎn)臺10后面設置探測可切換高壓X射線源產(chǎn)生的高能X射線 及低能X射線的探測器12，數(shù)據(jù)采集器11與所述探測器12連接， 控制部份17包括微處理器14及與之相連接的控制器16，控制器16 與X射線源8、螺旋升降轉(zhuǎn)臺10相連接，微處理器14與數(shù)據(jù)采集器 ll相連接。
進一步地X射線源8設置為固定高壓X射線源，如圖2所示，探 測器12由夾層探測器20代替，固定高壓X射線源產(chǎn)生的X射線中的 高能成分及低能成分通過夾層探測器20探測。
進一步地微處理器14設有儲存液體密度及等效原子序數(shù)信息的 數(shù)據(jù)庫15。
進一步地探測器12或者夾層探測器20與數(shù)據(jù)采集器11集成為 一個整體。
一種液體安全檢測的雙能量X射線螺旋CT檢測方法，包括如下步驟
步驟l:將以容器裝好的被檢測液體13置于螺旋升降轉(zhuǎn)臺10上; 步驟2:通過控制器16打開X射線源8，切換高壓使所述X射線
源8為可切換高壓X射線源，可切換高壓X射線源產(chǎn)生高能X射線及 低能X射線，控制器16控制螺旋升降轉(zhuǎn)臺IO螺旋升降，使可切換高 壓X射線源發(fā)出高能X射線及低能X射線以30—40度的扇面照射被 檢測液體13;
步驟3:探測器12探測可切換高壓X射線源產(chǎn)生的高能X射線、
低能X射線照射到被檢測液體10所形成的投影數(shù)據(jù)；
步驟4:數(shù)據(jù)采集器11采集探測器12探測到的被檢測液體13 的投影數(shù)據(jù)；
步驟5:數(shù)據(jù)采集器11將采集到的投影數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿⑻幚砥?4 進行處理、重建、校正，得到處理、重建、校正后的投影數(shù)據(jù)；
步驟6:微處理器14將被檢測液體13處理、重建、校正后的投 影數(shù)據(jù)與預先存儲在數(shù)據(jù)庫15中的液體密度及等效原子序數(shù)相比 對，比對結(jié)果即為被檢測液體13的密度值及等效原子序數(shù)，
步驟7:將比對結(jié)果通過微處理器14的顯示屏顯示出來。
當采用夾層探測器20時，所述步驟2為通過控制器16打開X 射線源8，使X射線源8工作在固定高壓狀態(tài)，即為固定高壓X射線 源，控制器16控制螺旋升降轉(zhuǎn)臺10螺旋升降，固定高壓X射線源以 30—40度的扇面照射被檢測液體13;所述步驟3為夾層探測器20 探測固定高壓X射線源中的低能成分及高能成分，形成投影數(shù)據(jù)。
檢測方法以檢測花生油、稀料為例。
花生油和稀料的CT密度值很接近，大約都為一130，如果在進行 安全檢測時，僅僅通過檢測其密度就很容易將花生油與稀料混淆，給 安全帶來了很大隱患，但花生油與稀料的等效原子序數(shù)值就有很大的 差異，對檢測人員來說就能夠十分清楚地分辨出來，大大降低了安全 隱患。
假定不清楚被檢測液體的為何種液體
如圖1所示，將裝有某種液體的容器放置在螺旋升降轉(zhuǎn)臺10上， 通過控制器16打開X射線源8、控制螺旋升降轉(zhuǎn)臺10升降及360度 轉(zhuǎn)動，探測器12探測通過X射線源8以30—40度的扇面照射的投影數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集器11采集投影數(shù)據(jù)，并將投影數(shù)據(jù)傳輸給微處理器
14，微處理器14中的數(shù)據(jù)庫15預先存儲有多種液體的密度值和等效 原子序數(shù)信息，如花生油的CT值為一130、稀料的CT值大約也為一 130、花生油的ZT值為一50、稀料的ZT值為50，微處理器14將投 影數(shù)據(jù)進行處理、重建、校正，如果被檢測液體13的CT為一130、 ZT值為一50，與預先存儲的花生油的CT值一130、 ZT值一50比對后 正好一致，說明被檢測液體13為花生油，如果被檢測液體13的CT 值為—130、 ZT值為50,與預先存儲的稀料CT值一130、 ZT值50比 對后正好一致，說明被檢測液體13為稀料。本發(fā)明能夠快速準確地 檢測液體13的密度及等效原子序數(shù)，使得對被檢測液體13能夠被清 楚地辨別，從而達到安全檢測的目的。
權利要求
1、一種液體安全檢測的雙能量X射線螺旋CT系統(tǒng)，包括由X射線源、螺旋升降轉(zhuǎn)臺、探測器、數(shù)據(jù)采集器組成的檢測裝置及由微處理器、控制器組成的控制部分，其特征在于，所述檢測裝置前端設置X射線源，所述X射線源為可切換高壓X射線源，所述檢測裝置中部設置用于放置被檢測液體的螺旋升降轉(zhuǎn)臺，所述螺旋升降轉(zhuǎn)臺后面設置探測可切換高壓X射線源產(chǎn)生的高能X射線及低能X射線的探測器，所述數(shù)據(jù)采集器與所述探測器連接，所述控制部份包括微處理器及與微處理器相連接的控制器，所述控制器與X射線源、螺旋升降轉(zhuǎn)臺相連接，所述微處理器與數(shù)據(jù)采集器相連接。
2、 根據(jù)權利要求1所述的液體安全檢測的雙能量X射線螺旋CT 系統(tǒng)，其特征在于，所述X射線源設置為固定高壓X射線源，所述探 測固定高壓X射線源產(chǎn)生的X射線中的高能成分及低能成分的探測器 由夾層探測器代替。
3、 根據(jù)權利要求1所述的液體安全檢測的雙能量X射線螺旋CT 系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器設有儲存液體密度及等效原子序數(shù) 信息的數(shù)據(jù)庫。
4、 根據(jù)權利要求1所述的液體安全檢測的雙能量X射線螺旋CT 系統(tǒng)，其特征在于，所述探測器或者夾層探測器與數(shù)據(jù)采集器集成為 一個整體。
5、 一種液體安全檢測的雙能量X射線螺旋CT檢測方法，其特征 在于，包括如下步驟步驟l:將以容器裝好的被檢測液體置于螺旋升降轉(zhuǎn)臺上；步驟2:通過控制器打開X射線源，切換高壓使所述X射線源為 可切換高壓X射線源，可切換高壓X射線源產(chǎn)生高能X射線及低能X 射線，控制螺旋升降轉(zhuǎn)臺螺旋升降，使可切換高壓X射線源發(fā)出高能 X射線及低能X射線以30—40度的扇面照射被檢測液體；步驟3:探測器探測可切換高壓X射線源產(chǎn)生的高能X射線、低 能X射線照射到被檢測液體所形成的投影數(shù)據(jù)；步驟4:數(shù)據(jù)采集器采集探測器探測到的被檢測液體的投影數(shù)據(jù);步驟5:數(shù)據(jù)采集器將采集到的投影數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿⑻幚砥鬟M行處 理、重建、校正，得到處理、重建、校正后的投影數(shù)據(jù)；步驟6:微處理器將被檢測液體處理、重建、校正后的投影數(shù)據(jù) 與預先存儲在所述數(shù)據(jù)庫中的液體密度及等效原子序數(shù)相比對，比對 結(jié)果即為被檢測液體的密度值及等效原子序數(shù)，步驟7:將比對結(jié)果通過微處理器的顯示屏顯示出來。
6、根據(jù)權利要求5所述的液體安全檢測的雙能量X射線螺旋CT檢測方法，其特征在于，當采用夾層探測器時，所述步驟2:通過控制器打開x射線源，使所述x射線源工作在固定高壓狀態(tài)，即為固定高壓X射線源，控制螺旋升降轉(zhuǎn)臺螺旋升降，固定高壓X射線源以 30—40度的扇面照射被檢測液體，所述步驟3:夾層探測器探測固定 高壓X射線源中的低能成分及高能成分，形成投影數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種液體安全檢測的雙能量X射線螺旋CT系統(tǒng)，包括由X射線源、轉(zhuǎn)臺、探測器或夾層探測器、數(shù)據(jù)采集器組成的檢測裝置及由微處理器、控制器組成的控制部分，檢測裝置前端設置X射線源，X射線源為可切換高壓X射線源或固定高壓X射線源，檢測裝置中部設置用于放置被檢測液體的螺旋升降轉(zhuǎn)臺，螺旋升降轉(zhuǎn)臺后面設置探測器或夾層探測器，數(shù)據(jù)采集器與所述探測器或夾層探測器連接，控制部份包括微處理器及與之相連接的控制器，控制器與X射線源、螺旋升降轉(zhuǎn)臺相連接，微處理器與數(shù)據(jù)采集器相連接。其方法包括照射、探測、采集、比對、得到檢測結(jié)果。本發(fā)明能夠檢測出液體密度及等效原子序數(shù)，確保能夠準確判定液體的性質(zhì)。
文檔編號G01N23/087GK101629916SQ200810116659
公開日2010年1月20日 申請日期2008年7月15日 優(yōu)先權日2008年7月15日
發(fā)明者呂始勝, 張耀軍, 張萍宇, 曹琴琴, 李東林, 李永清, 肖建生, 苗祥月, 陽 莫, 趙永界 申請人:公安部第一研究所;北京中盾安民分析技術有限公司