專利名稱：物體運(yùn)動(dòng)時(shí)對物體預(yù)掃描以及物體靜止時(shí)對物體進(jìn)行隨后的局部掃描的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種掃描物體以獲得關(guān)于內(nèi)容物的信息的協(xié)議，以及涉及用于實(shí)現(xiàn)這樣一種掃描協(xié)議的裝置。本發(fā)明特別涉及對物體，比如期望具有相對均勻的結(jié)構(gòu)或內(nèi)容物的容器所進(jìn)行的掃描，以識(shí)別在物體或容器中的保角異常和在內(nèi)容物中的成分異常這二者。本發(fā)明特別涉及包括所含材料的容器的物體，所含材料根據(jù)其特性將被期望具有單一的、總體上均勻的成分，例如，液體成分、類似的可流動(dòng)的成分、氣溶膠，等等，其中流體成分包括了混合液、溶液、乳液、懸濁液等等的液體，類似的可流動(dòng)的成分諸如凝膠、軟膏、霜?jiǎng)?細(xì)粉、以及類似物。此處，通過對物體比如液體容器中所含的液體進(jìn)行舉例的方式做了參考，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明同樣地適用于所有這些液體、部分液體、和其他可流動(dòng)的材料，當(dāng)被包含時(shí)，所有這些液體、部分液體、和其他可流動(dòng)的材料具有基本混合的且總體上均勻的特征。需要在安全和海關(guān)檢查站上，對物體的內(nèi)容物，例如瓶子或其他容器的內(nèi)容物進(jìn)行掃描，以便基于在檢測器上接收到的與物體進(jìn)行相互作用后的輻射來獲得關(guān)于內(nèi)容物的信息，以及獲得對物體的內(nèi)容物不構(gòu)成安全威脅或不違反海關(guān)法規(guī)的指示。也需要出于其他目的比如質(zhì)量控制、內(nèi)容物驗(yàn)證、劣化監(jiān)控等等對物體的內(nèi)容物進(jìn)行掃描。為了確保物體的內(nèi)容物在整個(gè)物體中一致，或者物體不包含隱藏的隔間或組成部分，或者為了確保內(nèi)容物是所宣稱的那些內(nèi)容物，可能有用的是，掃描物體和內(nèi)容物，使得高能量電離輻射射束貫穿物體的截面。有可能的是，通過對最終的透射輻射射束強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值分析來獲得對材料成分的指示。一種對物體的內(nèi)容物進(jìn)行掃描的優(yōu)選手段是使物體相對于高能量輻射射束和檢測器移動(dòng)。對于掃描相對較小的物體，比如瓶子而言，其可以在機(jī)場的安全檢查點(diǎn)處執(zhí)行， 為操作簡單起見，可取的是移動(dòng)瓶子而不是移動(dòng)體積龐大且沉重的輻射源和檢測器組件。 無論在哪種情況下，物體通過掃描區(qū)域的相對的線性運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了沿著一條被選擇的通過物體的路徑的掃描，例如在適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)裝置作用下的掃描。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，當(dāng)所透射的高能量電離輻射射束在其通過物體和物體的內(nèi)容物之后，在適當(dāng)?shù)臋z測器上被檢測到時(shí)，在沿著物體的所選擇的截面進(jìn)行掃描期間，通常用于給驅(qū)動(dòng)物體相對于輻射源和檢測器運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置提供動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)，其可導(dǎo)致可能與在檢測器上檢測到的表示輻射的信號(hào)相互干擾的電磁信號(hào)，使得更加難于分析信號(hào)以精確識(shí)別存在于物體中的材料。還認(rèn)為在期望物體的快速吞吐量(throughput)(其趨向促成高掃描速率)與為了有效的材料識(shí)別，要求以足夠高的計(jì)數(shù)率通過給定物體特征的要求之間存在一折衷。為了這兩者并且為了其他原因，通過對所透射的輻射射束強(qiáng)度進(jìn)行數(shù)值分析來進(jìn)行材料識(shí)別的有效性可被削弱。存在著對用于使用高能量電離輻射來掃描物體和/或其內(nèi)容物的改進(jìn)的方法、系統(tǒng)和裝置的需求，其中透射輻射射束由檢測器測量，并且輻射射束的源和檢測器相對于物體移動(dòng)使得能夠掃描物體的截面。存在著對包括了所含材料的容器的物體進(jìn)行掃描的高吞吐率方法的安全應(yīng)用的特殊需求，所含材料根據(jù)其特性被期望具有單一的、總體上均勻的成分。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，在掃描物體以獲得關(guān)于內(nèi)容物的信息的方法中，包括的步驟有提供彼此間隔的輻射源和輻射檢測器系統(tǒng)，以便限定在其之間的掃描區(qū)域；在第一掃描步驟中使物體相對于源和檢測器系統(tǒng)移動(dòng)，并且在輻射通過掃描區(qū)域與物體和其內(nèi)容物發(fā)生相互作用之后，收集關(guān)于在檢測器系統(tǒng)處入射的輻射的強(qiáng)度信息；當(dāng)物體移動(dòng)通過掃描區(qū)域時(shí)監(jiān)控入射強(qiáng)度的變化；使用這種強(qiáng)度變化來識(shí)別物體中的異常結(jié)構(gòu)和/或不均勻性；并且在隨后的第二掃描步驟中將物體定位在掃描區(qū)域中的固定位置上，并且當(dāng)物體保持在掃描區(qū)域中的固定位置上時(shí)，收集關(guān)于在檢測器系統(tǒng)上入射的與物體相互作用之后輻射的強(qiáng)度信息；相對于透射強(qiáng)度與入射強(qiáng)度相關(guān)的適當(dāng)函數(shù)關(guān)系來分析入射強(qiáng)度數(shù)據(jù)；將分析結(jié)果與適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)庫進(jìn)行比較，以提供對材料內(nèi)容物的指示。因此，根據(jù)本發(fā)明的一般原理，對接受測試的物體進(jìn)行掃描是通過使該物體經(jīng)過入射輻射的源的照射，并且通過在輻射與物體及物體的內(nèi)容物發(fā)生相互作用之后檢測在檢測器系統(tǒng)上的輻射，以及在特別優(yōu)選的情況下至少通過檢測穿過物體及物體的內(nèi)容物透射的輻射。正如將要熟悉的，當(dāng)輻射與物體發(fā)生相互作用，例如當(dāng)輻射通過物體透射時(shí)，輻射的衰減能夠給出關(guān)于物體的結(jié)構(gòu)和關(guān)于物體的成分這兩者的有用信息，并因此在本文的情況中該信息關(guān)于物體的結(jié)構(gòu)以及物體內(nèi)容物的成分。該方法因此方便地包括確定在每個(gè)掃描步驟中由掃描區(qū)域的物體引起的入射輻射的衰減。本發(fā)明的顯著特征在于，掃描操作包括多階段的過程，特別是在于其包括至少兩個(gè)掃描步驟。在第一掃描步驟中，使物體相對于源和檢測器系統(tǒng)移動(dòng)穿過掃描區(qū)域，例如在于物體相對于靜態(tài)的源/檢測器的組合來移動(dòng)，或者在于源/檢測器的組合關(guān)于靜態(tài)的物體移動(dòng)。因此，當(dāng)物體以一般熟悉的方式移動(dòng)通過掃描區(qū)域時(shí)，其在多個(gè)位置上被掃描。在隨后的第二個(gè)分離的掃描步驟中，物體經(jīng)歷固定的掃描。物體可經(jīng)歷多次移動(dòng)和/或固定的掃描。此外，如以下所描述的，例如在掃描過程之前或者周期性地在多個(gè)物體的掃描期間，可執(zhí)行機(jī)器周期(machine cycle)，該機(jī)器周期包括了其中不存在物體時(shí)的校正步驟， 并且關(guān)于在檢測器系統(tǒng)處入射的輻射的強(qiáng)度信息被用于生成包括入射的輻射強(qiáng)度的參考數(shù)據(jù)以用于隨后與透射的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較以確定在與掃描區(qū)域中的物體發(fā)生了相互作用之后入射輻射的衰減。本發(fā)明的方法特別地打算應(yīng)用到一些物體上，這些物體根據(jù)其特性被期望具有基本上一致的成分和結(jié)構(gòu)，這些物體例如包括所含材料的容器，其中所含材料根據(jù)其特性將被期望具有單一的、總體上均勻的成分，這些所含材料的例子包括例如液體的流體成分、類似的可流動(dòng)的成分、氣溶膠等等，其中流體成分比如包括了混合液、溶液、乳液、懸濁液等等的液體，類似的可流動(dòng)的成分比如凝膠、軟膏、霜?jiǎng)⒓?xì)粉、以及類似物。近年來，這些材料已經(jīng)成為了相當(dāng)重要的安全關(guān)注的主題，例如關(guān)于航空安全、違禁品檢測等等。在掃描這些物體時(shí)，有兩個(gè)需要特別關(guān)注的領(lǐng)域。第一，異常的容器結(jié)構(gòu)或內(nèi)容物中材料的不均勻性本身可能是固有的可疑的。第二，還需要具體地識(shí)別內(nèi)容物的成分。本發(fā)明的方法基本上執(zhí)行兩階段的掃描，其中每個(gè)關(guān)注的領(lǐng)域都被有效地解決。本發(fā)明的方法的意圖在于，以一種有效的方式來獲得關(guān)于物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息例如以識(shí)別異常，以及關(guān)于物體的具體成分的信息。第一移動(dòng)掃描被用于識(shí)別異常的結(jié)構(gòu)、內(nèi)容物中的不均勻性等等。該第一移動(dòng)掃描可例如額外地用于提供對內(nèi)容物的粗級(jí)的識(shí)別，但是其并不是本發(fā)明必需的特征。第二靜態(tài)掃描專注于物體的單個(gè)區(qū)域，并且獲得為獲得對內(nèi)容物成分的確定，或者對內(nèi)容物成分的更精確的確定所必需的計(jì)數(shù)率(count rate)。這種靜態(tài)掃描可專注于通過第一掃描所識(shí)別的感興趣的區(qū)域，用于對成分或內(nèi)容物進(jìn)行最佳的確定。本發(fā)明體現(xiàn)了對移動(dòng)掃描器的改進(jìn)，在物體通過適當(dāng)?shù)碾妭魉脱b置被驅(qū)動(dòng)在通過掃描區(qū)域的線性路徑上時(shí)所述移動(dòng)掃描器對其執(zhí)行線性掃描，這可能會(huì)干擾對透射信號(hào)的衰減所進(jìn)行的更精確的確定。次級(jí)掃描被靜態(tài)地執(zhí)行，因此無需啟動(dòng)這種傳送裝置， 即消除了干擾，從而提供了更加敏感的次級(jí)測試。此外，在針對物體吞吐量的較高篩選率 (screening rate)和針對可疑材料的成分分析的較高計(jì)數(shù)率之間的折衷則通過一種新穎的方式得以解決，在該方法中可為第一移動(dòng)掃描維持較高的吞吐率，并且使第二靜態(tài)掃描獲得較高的計(jì)數(shù)率，其中第二靜態(tài)掃描專注于一個(gè)或多個(gè)單一位置以收集用于完全的成分分析的數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明，在第一掃描步驟中，所收集的強(qiáng)度信息被用于識(shí)別物體和/或其內(nèi)容物中的構(gòu)造異常和/或不均勻性。在優(yōu)選的情況下，將出于這一目的對在第一掃描步驟中所收集的強(qiáng)度信息做出數(shù)值分析。本發(fā)明特別被應(yīng)用到期望受測試的物體在通過掃描區(qū)域時(shí)應(yīng)當(dāng)顯示出相對一致的響應(yīng)的地方，例如是裝有勻質(zhì)材料的內(nèi)容物的、有大體上恒定的壁厚的容器。當(dāng)這樣一個(gè)容器通過掃描區(qū)域時(shí)唯一預(yù)期的變化應(yīng)當(dāng)是隨著形狀的變化在通過的路徑長度上逐步反映出的變化。對于大部分容器的路徑來說，可期望信號(hào)是恒定的。信號(hào)衰減中突然的不連續(xù)性可能指示出容器或多個(gè)內(nèi)容物中的異常結(jié)構(gòu)，其中的任何一個(gè)可能導(dǎo)致受到懷疑。因此，對第一掃描步驟中所收集的強(qiáng)度信息的數(shù)值分析，其可方便地采用當(dāng)物體移動(dòng)通過掃描區(qū)域時(shí)對預(yù)定容限內(nèi)的入射強(qiáng)度的衰減的變化進(jìn)行監(jiān)控的形式。這可能需要對其他的相關(guān)已知參量，比如由物體形狀所引起的厚度/路徑長度的改變，進(jìn)行適當(dāng)修正。 特別是，超過預(yù)定的容限的入射強(qiáng)度的衰減的變化中的突然的不連續(xù)性，以及特別是不對應(yīng)于由物體形狀所導(dǎo)致的厚度/路徑長度的變化的入射強(qiáng)度衰減的變化中的突然的不連續(xù)性，因此將被解釋為指示了物體和/或物體的內(nèi)容物中構(gòu)造的異常性和/或不均勻性。在利用了本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)安全協(xié)議中，返回了這樣的結(jié)果的物體將被列為可疑的物體，并且例如由掃描過程拒絕，并且進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)查。本發(fā)明特別包括對透射通過受測試的物體和內(nèi)容物之后的輻射進(jìn)行的收集和分析。本發(fā)明特別包括確定該輻射相對于初始入射強(qiáng)度的衰減。眾所周知，通過材料的透射輻射的衰減是特殊的材料特性，其能夠與源輻射的某些物理參數(shù)，比如入射強(qiáng)度、入射能量等等在特征上相聯(lián)系并且在功能上相關(guān)聯(lián)。這被特別地用于本發(fā)明的第二階段。根據(jù)本發(fā)明的方法，至少包括了在隨后的第二掃描步驟中所收集的強(qiáng)度信息的強(qiáng)度數(shù)據(jù)，其被相對于透射強(qiáng)度與入射強(qiáng)度相關(guān)的適當(dāng)函數(shù)關(guān)系來進(jìn)行數(shù)值分析，并且將結(jié)果與適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)庫進(jìn)行比較，該目的是提供對材料內(nèi)容物的指示。例如，確定入射強(qiáng)度和透射強(qiáng)度之間的比率，并且通過使其擬合為關(guān)于適當(dāng)?shù)耐干鋸?qiáng)度的衰減機(jī)制的適當(dāng)分析關(guān)系來使用該比率，以確定與該強(qiáng)度衰減機(jī)制相關(guān)聯(lián)的特征材料數(shù)據(jù)系數(shù)。在優(yōu)選的情況下，確定是通過應(yīng)用適當(dāng)?shù)年P(guān)系，比如指數(shù)衰減定律(比爾-朗伯特定律)對質(zhì)量衰減的系數(shù)進(jìn)行推導(dǎo)。隨后，這能夠被關(guān)聯(lián)到關(guān)于預(yù)期的目標(biāo)或組成材料的等價(jià)系數(shù)數(shù)據(jù)庫，以便獲得關(guān)于被掃描的物體和內(nèi)容物的可能成分的信息。在一個(gè)例子中，庫可以包括打算篩選的不可取的、有危險(xiǎn)的、或違禁的材料的數(shù)據(jù)庫。與該數(shù)據(jù)庫中任何項(xiàng)目的匹配將返回指示材料存在的結(jié)果。在利用了本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)安全協(xié)議中，返回了這樣的結(jié)果的物體將被列為可疑的物體，并且例如由掃描過程拒絕，并且進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)查。相反地，在沒有任何這種匹配時(shí)，物體將被掃描過程列為是清白的。便利地，初始強(qiáng)度經(jīng)由校正步驟來測量，在所述校正步驟中，系統(tǒng)在掃描區(qū)域中沒有物體的情況下進(jìn)行操作，并且關(guān)于在檢測器系統(tǒng)上入射的輻射的強(qiáng)度信息被用于產(chǎn)生用于以上分析的入射強(qiáng)度數(shù)據(jù)集?？蛇x地，以上所描述的與隨后的第二掃描步驟相關(guān)的材料識(shí)別原理還可被用于執(zhí)行對來自第一掃描步驟的透射強(qiáng)度信息的數(shù)值分析，至少執(zhí)行對材料內(nèi)容物的第一粗級(jí)指示。可選地，來自第一掃描步驟的透射強(qiáng)度信息可被進(jìn)一步處理并且用于識(shí)別用于收集第二掃描步驟中的數(shù)據(jù)的最佳位置，例如靜態(tài)計(jì)數(shù)率將被優(yōu)化的位置。然而，第一掃描步驟的至少主要目的是識(shí)別物體中的異常結(jié)構(gòu)和/或不均勻性，這通過以上所提出的更簡單的分析來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的具體工作模式包括將物體相對于來自源的輻射射束和檢測器系統(tǒng)進(jìn)行移動(dòng)的初始步驟，使得輻射射束通過物體，并且沿著沿用于第一掃描的物體的截面的路徑行進(jìn)，所述第一掃描是例如對透射強(qiáng)度的線性掃描。透射的射束強(qiáng)度由檢測器檢測，并且來自檢測器的表示入射到檢測器上的輻射強(qiáng)度的信號(hào)被分析例如用于識(shí)別指示了不均勻性的任何意外的變化，和/或?qū)⑵渑c表示感興趣的適當(dāng)材料的等效地由理論、經(jīng)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)得出的信號(hào)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較，并且確定與感興趣的樣本最接近的匹配。因?yàn)樵诘谝灰苿?dòng)掃描期間的信號(hào)是由多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)組成，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)都由相對少量的檢測器計(jì)數(shù)組成，而這些檢測器計(jì)數(shù)則因來自驅(qū)動(dòng)物體的相對移動(dòng)的電機(jī)中所存在的電磁干擾而失真，所以被檢測的信號(hào)并不總是足以清潔地用于精確地識(shí)別物體中的材料內(nèi)容物。然而，沿著通過物體的截面的掃描至少能夠顯示物體中的材料是否與沿著由輻射射束經(jīng)過的截面路徑上的材料相同。如果物體中的材料看起來與沿著所測試的截面的材料相同，那么在第一移動(dòng)掃描完成之后，電機(jī)被用于將物體驅(qū)動(dòng)至一被選定的位置，在該位置上輻射射束通過物體和內(nèi)容物。該位置可從對第一掃描的結(jié)果的分析來選擇，或者以其他方式來選擇。隨后電機(jī)被關(guān)閉以防止任何電磁干擾，并且輻射射束通過物體和內(nèi)容物到達(dá)檢測器，在該檢測器上輻射射束被分析而沒有來自電機(jī)的干擾，以便在靜態(tài)的掃描周期給出更加精確的材料識(shí)別。檢測器信號(hào)被分析以得出數(shù)值的材料特征，比如作為輻射能量的函數(shù)的質(zhì)量衰減系數(shù)，并且相對于材料數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較以精確地識(shí)別存在的材料或材料組合，和/或排除在該庫內(nèi)所含的任何特殊材料的存在。一旦已從檢測器收集到了數(shù)據(jù)，能夠?yàn)殡姍C(jī)恢復(fù)供電用于將物體移動(dòng)至終點(diǎn)?？蛇x擇地，物體能夠被移動(dòng)至另一個(gè)靜態(tài)掃描位置，并且將電機(jī)斷電以允許記錄其他數(shù)據(jù)。如果對第一移動(dòng)掃描的分析顯示出在物體中令人感興趣的一些特征，例如在容器比如瓶子中存在具有不同內(nèi)容物的區(qū)域，而該內(nèi)容物本應(yīng)在整個(gè)容器中一致時(shí)，則該容器可根據(jù)所應(yīng)用的安全協(xié)議被進(jìn)一步處理。瓶子可被拒絕進(jìn)行物理分析?？蛇x擇地，感興趣的特性可經(jīng)歷如上所述的靜態(tài)掃描。在第一掃描完成之后，電機(jī)將驅(qū)動(dòng)物體返回一位置，在該位置上輻射射束將通過該感興趣的區(qū)域。電機(jī)隨后被關(guān)閉以防止任何電磁干擾，并且輻射射束在單個(gè)或多個(gè)靜態(tài)掃描周期在所選定的位置上通過物體和物體的內(nèi)容物。如上所述， 透射的射束被檢測并且檢測器輸出被分析。如果第一掃描顯示出大量的不規(guī)則或感興趣的區(qū)域用于進(jìn)一步調(diào)查，則能夠測試在第一掃描期間識(shí)別的單個(gè)物體中的其他感興趣的位置。在第一掃描之后，物體內(nèi)容物的結(jié)構(gòu)特性能夠被確定，以便為靜態(tài)掃描限定位置。 對物體的材料內(nèi)容物的近似識(shí)別也是有可能的，并且這種信息能夠被用于選擇具有能量選擇性的吸收器和/或?yàn)V波器，該吸收器和/或?yàn)V波器能夠視情況而定進(jìn)入射束路徑中以增強(qiáng)對某些材料和材料混合物的識(shí)別。被掃描的物體能夠被定位用于依賴于應(yīng)用在豎直或水平面上運(yùn)動(dòng)。對應(yīng)篩查瓶子中的液體的安全或海關(guān)部門而言，設(shè)想瓶子將被安裝在保持器中，并且被移動(dòng)通過大體上為豎直的平面，因?yàn)樗降匕惭b瓶子可能導(dǎo)致有威脅的材料的泄露。安裝進(jìn)行豎直的運(yùn)動(dòng)的物體比如瓶子，這將需要某種緊固件在掃描運(yùn)動(dòng)期間將物體保持在適當(dāng)位置，因此物體優(yōu)選地以和豎直方向成1°和80°之間的角度來安裝，優(yōu)選為以5°和45°之間的角度，并且更優(yōu)選為以5°和30°之間的角度。許多物體，比如容器，并且例如裝液體的瓶子或箱子，具有限定了貫穿厚度方向的規(guī)則形狀，通過該厚度方向一般可以掃描這些物體。例如這樣一個(gè)厚度可以通過物體的平行側(cè)面來限定，或者通過物體表面上在直徑方向上相對的點(diǎn)來限定。輻射射束能夠被布置使得其垂直于該物體的表面入射。也就是說，輻射垂直于物體表面并且在該厚度方向上通過物體。如果輻射射束被布置以和垂直不同的角度通過物體，那么射束通過物體內(nèi)容物的厚度增加時(shí)，能夠提高射束的吸收，并由此改善對物體內(nèi)容物的分析。例如，輻射射束優(yōu)選地被布置成以和表面法線成1°和80°之間的角度通過物體，所述角度優(yōu)選在5°和45° 之間，并且更加優(yōu)選在5°和30°之間，如果物體如上文所述以在1°和80°之間的角度， 優(yōu)選在5°和45°之間的角度，并且更加優(yōu)選在5°和30°之間的角度來安裝，那么使用一般水平的輻射射束布置將導(dǎo)致所需的在通過物體內(nèi)容物的射束路徑長度上的增加。物體在移動(dòng)掃描期間的移動(dòng)，并且特別是在應(yīng)用物體保持器時(shí)的移動(dòng)，是通過適當(dāng)?shù)膫魉脱b置來實(shí)現(xiàn)的，該傳送裝置特別適合通過由源與檢測器所限定的掃描區(qū)域的線性移動(dòng)。為簡便起見，物體保持器或其他傳送裝置的移動(dòng)可由電動(dòng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)裝置來實(shí)現(xiàn)，所述電動(dòng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)裝置由適當(dāng)?shù)凝X輪裝置/傳輸器來連接，以便將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成待掃描的物體的線性運(yùn)動(dòng)。這種轉(zhuǎn)化能夠通過在電機(jī)軸上的滑輪和在滑動(dòng)軸上的滑輪或其他適當(dāng)裝置之間的皮帶或鏈條聯(lián)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，其將在滑輪處的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作轉(zhuǎn)變成物體保持器的線性運(yùn)動(dòng)，并且允許物體保持器依賴于電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向在任一方向上移動(dòng)?？蛇x擇地，電機(jī)能夠被布置成僅在一個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)，并且線性滑動(dòng)軸的方向的改變能夠是由于將例如位于電機(jī)和滑動(dòng)軸之間的齒輪箱的設(shè)定從一個(gè)方向改變到另一方向的結(jié)果。
輻射源優(yōu)選地包括產(chǎn)生高能量輻射比如電離輻射的源，所述電離輻射例如高能量的電磁輻射比如X射線和/或伽馬射線，并且檢測系統(tǒng)被相應(yīng)地適配于檢測在該光譜中的輻射。輻射源例如是寬帶源，比如寬帶的X射線或伽馬射線的源，其能夠產(chǎn)生在寬能量范圍上的寬光譜發(fā)射。本發(fā)明的方法優(yōu)選地包括，至少關(guān)于在第二靜態(tài)掃描步驟中對強(qiáng)度信息的收集， 并且還有選擇地關(guān)于在第一移動(dòng)掃描步驟中對強(qiáng)度信息的收集，在跨源的光譜中的至少一部分，并且優(yōu)選為跨源的光譜中的大部分的多個(gè)有區(qū)別的能帶上解析要被檢測的強(qiáng)度信息的其他步驟。強(qiáng)度信息被解析到多個(gè)有區(qū)別的能帶中，在某種意義上說，其被同時(shí)劃分到跨源的光譜的多個(gè)分離的能帶中。有利地，該步驟先于相對于透射強(qiáng)度與入射強(qiáng)度相關(guān)的適當(dāng)函數(shù)關(guān)系來分析入射強(qiáng)度數(shù)據(jù)的步驟來執(zhí)行，從而允許該分析在光譜解析的數(shù)據(jù)上執(zhí)行。檢測器系統(tǒng)優(yōu)選地能夠檢測和收集關(guān)于入射輻射的可光譜解析的信息，在某種意義上其適于將入射輻射同時(shí)分到跨源的光譜的多個(gè)分離的能帶中。檢測器系統(tǒng)優(yōu)選地顯示出跨源的光譜至少一部分的、光譜可變化的響應(yīng)，這允許將入射輻射同時(shí)分到多個(gè)能帶中， 并因此允許在跨源的光譜的多個(gè)有區(qū)別的能帶上重新得到光譜信息并且檢測強(qiáng)度信息。關(guān)于靜態(tài)掃描的材料分析步驟而言，這是特別需要的。已知由光電吸收和其他相互作用所造成的透射輻射的衰減是一種典型的材料特性，其能夠在特性上隨著能量來改變。利用光譜方法解析強(qiáng)度信息使得這能夠在數(shù)值分析步驟中被利用，對此，入射強(qiáng)度數(shù)據(jù)相對于將透射強(qiáng)度關(guān)聯(lián)到入射強(qiáng)度的適當(dāng)函數(shù)關(guān)系來進(jìn)行處理，以便獲得典型的材料特性數(shù)據(jù)項(xiàng)，比如質(zhì)量衰減系數(shù)。這改進(jìn)了對數(shù)據(jù)庫的匹配的識(shí)別力。對于每個(gè)“掃描事件”(也就是說，對于經(jīng)由給定的輻射路徑入射的強(qiáng)度的測量，例如通過在給定位置上的物體和內(nèi)容物的輻射強(qiáng)度的測量)，收集“強(qiáng)度數(shù)據(jù)集”以表示跨源能量譜中至少一部分的、在檢測器系統(tǒng)上入射的、被收集的強(qiáng)度。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法，每個(gè)這樣的強(qiáng)度數(shù)據(jù)集在至少兩個(gè)、并且更加優(yōu)選在至少三個(gè)跨源的光譜的分離的能帶上解析。強(qiáng)度數(shù)據(jù)集由此構(gòu)成了與頻率/能量有關(guān)的強(qiáng)度信息的數(shù)據(jù)集，所述頻率/能量可劃分到這樣的多個(gè)帶中，以便產(chǎn)生相應(yīng)的多個(gè)透射的強(qiáng)度數(shù)據(jù)測量結(jié)果，其與給定的掃描事件有關(guān)，并因此與通過受測試的物體和內(nèi)容物的給定的透射路徑有關(guān)。在一個(gè)可能的實(shí)施方式中，可使用單個(gè)廣譜源。在該實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法可涉及使用廣譜檢測器或檢測器陣列和/或單個(gè)窄譜檢測器以便單色地 (monochromatically)檢測入射輻射?？蛇x擇地，入射輻射可使用入射到檢測器或檢測器陣列和/或具有窄帶響應(yīng)的多個(gè)檢測器陣列上的單個(gè)廣譜源被光譜解析，所述檢測器或檢測器陣列適于使用檢測器的固有特性來跨源的光譜解析信息。在優(yōu)選的情況下，入射輻射在跨源光譜內(nèi)的至少三個(gè)，更優(yōu)選為跨源光譜內(nèi)的至少五個(gè)能帶被光譜地解析。這能夠產(chǎn)生比單色光數(shù)據(jù)容許更強(qiáng)的操作的數(shù)據(jù)。因此，在該優(yōu)選情況下，檢測器系統(tǒng)適于生成關(guān)于入射輻射并且特別是關(guān)于透射輻射的光譜信息，至少在該光譜信息在至少三個(gè)能帶并且優(yōu)選為在至少五個(gè)能帶上解析的程度。優(yōu)選地，檢測器顯示出跨輻射源的光譜中至少一實(shí)質(zhì)部分的、光譜可變的響應(yīng)，以允許獲取詳細(xì)的光譜信息。相類似地，源可以是單個(gè)廣譜源，跨該廣譜源可以識(shí)別多個(gè)帶寬或單個(gè)能量?？蛇x擇地或額外地，可以提供具有窄帶寬或者在一個(gè)或多個(gè)離散的能量上產(chǎn)生入射輻射的源，以便提供一些能量用于根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行比較。在這種情況下，輻射源是多個(gè)源，其包括在不同能量上的源的組合以提供必需的全頻譜擴(kuò)展，以便允許通過檢測器跨多個(gè)能量/ 能帶進(jìn)行解析。例如，多個(gè)源包括具有相對較低的能量譜的χ射線源，例如在60keV以下操作及例如在IOkeV到50keV操作的χ射線源，以及一個(gè)或多個(gè)放射性同位素源，該放射性同位素源產(chǎn)生具有較高能量例如在IOOkeV以上的能量的輻射。優(yōu)選地，源能夠產(chǎn)生具有足夠廣的光譜的輻射，以使得能夠執(zhí)行針對本發(fā)明的性能所必需的光譜分辨率。優(yōu)選地，源產(chǎn)生跨20keV至IMeV范圍中的至少一部分或多個(gè)部分的輻射，并且更優(yōu)選地是跨20keV至160keV范圍中的至少一部分例如是主要部分的輻射。 例如，源產(chǎn)生了范圍在在給定范圍內(nèi)的至少20keV的至少一個(gè)帶寬的輻射。例如，光譜是這樣的以至于在該范圍內(nèi)能夠解析至少三個(gè)IOkeV的譜帶。優(yōu)選的是，使得檢測器系統(tǒng)能夠以可通過數(shù)據(jù)處理裝置進(jìn)行光譜解析的方式來檢測輻射。優(yōu)選地，檢測器系統(tǒng)、或構(gòu)成多元件系統(tǒng)的一些或所有分立的檢測器元件，可被適配以產(chǎn)生光譜分辨率，原因在于其具有直接的光譜響應(yīng)。特別地，系統(tǒng)或元件由一種材料制成，該材料被選擇以固有地將對源光譜的不同部分的直接可變的電響應(yīng)例如是光電響應(yīng)顯示為直接的材料特性。例如，檢測器系統(tǒng)或元件包括半導(dǎo)體材料或優(yōu)選地形成為塊狀晶體的材料，并且所述塊狀晶體例如是塊狀的單晶體(其中，在本文中的塊狀晶體指厚度為至少500 μ m,并且優(yōu)選為至少Imm的晶體)。構(gòu)成半導(dǎo)體的材料優(yōu)選地從碲化鎘、碲鋅鎘 (CZT)、碲化錳鎘(CMT)、鍺、溴化鑭、溴化釷中選出。在這點(diǎn)上，第II-VI族半導(dǎo)體，特別是那些被列出的半導(dǎo)體，是特別優(yōu)選的。構(gòu)成半導(dǎo)體的材料優(yōu)選地從碲化鎘、碲鋅鎘(CZT)、碲化錳鎘(CMT)及其合金中選擇，例如包括了結(jié)晶體Cd1-(Mb)MnaZnbTe,其中a和b小于1，并且a 和/或b可以是零。這些材料和其他任何這種材料的組合可被認(rèn)為其給出了光譜檢測，而不僅僅是檢測了在與物體和內(nèi)容物發(fā)生相互作用之后的輻射的幅值。優(yōu)選地，特殊幾何形狀的射束，比如筆形的射束幾何形狀，或者扇形或簾形，用于垂直于物體的移動(dòng)方向進(jìn)行對準(zhǔn)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，可結(jié)合簡單的單個(gè)像素檢測器或線性陣列檢測器來提供簡單的筆形射束?？蛇x擇地，例如結(jié)合一個(gè)或多個(gè)線性的檢測器，射束可被準(zhǔn)直以具有在至少一個(gè)維度上的擴(kuò)展。如果使用了筆形的射束幾何形狀，則檢測器僅需要一個(gè)像素。用于筆形射束的線性陣列或者面陣列，能夠提供檢測諸如散射輻射的額外信息的能力。如果使用扇形的射束幾何形狀，則線性的檢測器優(yōu)選地被布置成與物體的移動(dòng)方向垂直，并且在射束的區(qū)域內(nèi)。便利地，線性檢測器可以包括多個(gè)單獨(dú)的檢測器元件的線性陣列。輻射源被適配成發(fā)射這樣的射束。優(yōu)選地，準(zhǔn)直器被提供在源和受測試的物體之間，例如在源的附近提供準(zhǔn)直器，以便產(chǎn)生來自源的、有適當(dāng)幾何形狀的發(fā)射射束。特別地， 源射束被準(zhǔn)直以產(chǎn)生筆形射束。額外地或可選擇地，射束可在與受測試的物體和內(nèi)容物發(fā)生相互作用之后，例如在檢測器的附近被準(zhǔn)直，以便允許透射的輻射傳輸?shù)綑z測器，但是例如限制任何散射輻射到達(dá)檢測器。在其最簡單的情況下，本發(fā)明可簡單地包括用于在單個(gè)或多個(gè)光譜帶從強(qiáng)度數(shù)據(jù)中提取在傳輸路徑上的材料成分的指示的方法，這例如是通過計(jì)算關(guān)于在傳輸路徑上的物體的質(zhì)量衰減系數(shù)，并且進(jìn)行適當(dāng)?shù)膸毂容^來實(shí)現(xiàn)。其不需要生成圖像。然而，不排除本發(fā)明可以形成掃描成像系統(tǒng)的一部分。根據(jù)該可能的實(shí)施方式，關(guān)于在檢測器上入射的、或者在另一個(gè)成像檢測器上入射的輻射的信息的數(shù)據(jù)集，特別是在第一移動(dòng)掃描期間所收集的信息被用于生成在掃描區(qū)域中的物體的圖像。優(yōu)選地，所述方法包括收集關(guān)于與掃描區(qū)域中的物體發(fā)生相互作用之后透射的輻射的強(qiáng)度數(shù)據(jù)及關(guān)于透射的輻射的強(qiáng)度數(shù)據(jù)如上所述在檢測器被數(shù)值處理，并且產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)圖像，并且例如當(dāng)物體移動(dòng)通過掃描區(qū)域時(shí)的連續(xù)成像。為了清楚起見，應(yīng)當(dāng)理解的是，本文中使用的參考圖像生成是參考信息數(shù)據(jù)集的創(chuàng)建，例如是以被適當(dāng)存儲(chǔ)并可控制的數(shù)據(jù)文件的形式，從該數(shù)據(jù)文件能夠產(chǎn)生受調(diào)查的物體的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的可視化表示，并且對顯示該圖像的參考是對例如在適當(dāng)?shù)娘@示裝置上展現(xiàn)出從該數(shù)據(jù)集生成的可直觀地訪問的形式的圖像的參考。本發(fā)明的方法還便利地提供了顯示這種生成的圖像的額外步驟，并且在有多個(gè)圖像的情況下可涉及同時(shí)地或連續(xù)地顯示這種圖像。每個(gè)所收集的圖像可以跨多個(gè)帶進(jìn)行光譜解析，每個(gè)都旨在生成跨整個(gè)光譜的一部分的圖像，這使得這些帶一起允許生成在能量上有區(qū)別的合成圖像或者一系列圖像?，F(xiàn)在將僅參考附圖通過舉例說明的方式來對本發(fā)明進(jìn)行描述，其中

圖1是本發(fā)明的裝置的示意圖；圖2是實(shí)現(xiàn)包括了圖1中的裝置的本發(fā)明的可能的裝置的總體示意圖；圖3示出了典型的輻射源頻譜，并且示出了其如何連同成像操作一起進(jìn)行分隔以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。在圖1中示出的本發(fā)明的裝置中，顯示了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的可能的裝置的實(shí)施方式， 其包括使用X射線輻射對瓶子和類似物體中的液體進(jìn)行掃描的瓶子掃描器。瓶子掃描器10配有線性滑動(dòng)軸11以移動(dòng)瓶子保持器12，該瓶子保持器12固定地連接到線性滑動(dòng)軸11用于隨著其移動(dòng)。線性滑動(dòng)軸11能夠在兩個(gè)方向上移動(dòng)瓶子保持器 12。瓶子保持器12包括背部構(gòu)件13，依靠該背部構(gòu)件瓶子16得以受到支撐；以及， 底部構(gòu)件14，瓶子16位于該底部構(gòu)件的頂面15上。借助于保持器和以角度α傾斜的線性滑動(dòng)軸，瓶子16依靠并裝在瓶子保持器12內(nèi)，并且套裝入瓶子保持器12中。在例子中，角度α可以是與豎直方向成15°的角。對于瓶子而言，在5°和30°之間的角度可能是適當(dāng)?shù)?。其他形狀的物體或容器可以按不同的最佳角度來進(jìn)行保持。瓶子保持器的背部構(gòu)件13優(yōu)選地配有開口(未顯示)以允許用于使χ射線束從瓶子通過到達(dá)檢測器的無障礙的路徑。在背部構(gòu)件13中的開口可能是槽型的孔徑，其從背部構(gòu)件的頂部延伸到底部。該槽型孔徑能夠是一窄槽，其提供了某些射束的準(zhǔn)直，其寬得足以允許射束無礙通過，但又窄得限制了任何散射輻射到達(dá)檢測器22。在傳輸側(cè)上能夠提供額外的或其他可選擇的射束準(zhǔn)直。瓶子保持器12和瓶子16沿著線性滑動(dòng)軸11的移動(dòng)是由電動(dòng)步進(jìn)電機(jī)23的旋轉(zhuǎn)所引起的。該電機(jī)導(dǎo)致滑輪M旋轉(zhuǎn)，該滑輪驅(qū)動(dòng)皮帶25，該皮帶25則接下來驅(qū)動(dòng)滑輪沈的旋轉(zhuǎn)?；?6的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)裝置，比如線性滑動(dòng)軸11中的螺桿驅(qū)動(dòng)裝置(未顯示)的旋轉(zhuǎn)，其產(chǎn)生了瓶子保持器12的線性移動(dòng)。能夠使用其他類型的電機(jī)， 比如電動(dòng)伺服電機(jī)。該電機(jī)能夠在任一方向上旋轉(zhuǎn)，并且通過控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向能夠確定瓶子保持器12和瓶子16的運(yùn)動(dòng)方向。當(dāng)瓶子沿著線性滑動(dòng)軸的方向移動(dòng)時(shí)，導(dǎo)致其通過χ射線束19。入射射束19由源 18生成，該源18優(yōu)選為鎢的源，使得其具有存在于射束中的廣能量譜。χ射線束19被水平地對齊。因?yàn)槠孔右院拓Q直方向成α的角度傾斜，則射束不會(huì)與瓶子的表面垂直地穿過該瓶子。當(dāng)射束通過瓶子和其內(nèi)容物時(shí)，這種優(yōu)選的布置給出了針對射束的吸收率增大的路徑。入射射束19通過瓶子16和瓶子的內(nèi)容物17，其中，在透射射束20脫離瓶子并且由檢測器22檢測之前沿著射束的路徑21發(fā)生吸收和散射。χ射線束優(yōu)選地通過配有孔徑43并且位置靠近源18的主準(zhǔn)直器41進(jìn)行準(zhǔn)直，并且優(yōu)選為具有一維幾何形狀的筆形射束。在透射的χ射線束20到達(dá)檢測器22之前，其優(yōu)選地通過在次級(jí)準(zhǔn)直器42中適當(dāng)?shù)目讖?4進(jìn)行準(zhǔn)直。檢測器22優(yōu)選為對準(zhǔn)被準(zhǔn)直的χ射線束的單個(gè)像素。檢測器生成了表示與來自透射的X射線束20的光子相互作用的強(qiáng)度和能量的信號(hào)。這些信號(hào)隨后如下面在圖2中所詳細(xì)描述的進(jìn)行處理。在該實(shí)施方式中，檢測器包括能夠具有入射的χ射線的光譜分辨率的材料，并且在特定的例子中包括碲化鎘(CdTe)，然而應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到能夠使用可選擇的材料。通過使用額外的檢測器檢測那些在向前和/或向后的方向上散射的X射線束部分，能夠提供額外的分析能力。透射射束20和前向散射的χ射線束能夠通過使用線性陣列或面陣列來檢測。在圖2的總體示意圖中，為了簡潔僅顯示了單個(gè)的射線路徑。χ射線源18與橫向間隔的檢測器裝置組件22 —起限定了在它們之間的掃描區(qū)域Ζ。在使用時(shí)，待掃描的瓶子或其他物體16被放入到χ射線束的路徑上，這通過放置在保持器比如圖1所示的瓶子保持器中，并且通過比如圖1中所描述的機(jī)構(gòu)在方向X上移動(dòng)通過掃描區(qū)域來完成，從而使得χ 射線束沿著瓶子16的軸通過該瓶子。在被示出的例子中，瓶子16位于掃描區(qū)域Z中。示出了來自χ射線源的入射射束 19。在該簡單的示意圖中，入射射束通過線19來表示。透射的射束20入射到單個(gè)檢測器 22上。檢測器22與處理器32進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。檢測器中材料的本征光譜分辨率允許處理器32通過參考在數(shù)據(jù)寄存器33中所存儲(chǔ)的能帶邊界，根據(jù)本發(fā)明的原理在多個(gè)預(yù)設(shè)的頻帶/能帶上微分地解析圖像。在示例實(shí)施方式中，使用了鎢χ射線源。在圖3中示出了可由鎢生成的典型光譜的初始強(qiáng)度與波長的圖。圖3的主要目的是示出兩種可能的方法，其中頻譜可根據(jù)可能的實(shí)施方式來進(jìn)行解析。在每個(gè)情況下，該頻譜被示出為在五個(gè)頻帶上被解析。該示意圖示出兩種可以解析頻譜的方法。在圖3a中，生成的頻譜的大部分在五個(gè)相對寬的能帶bl至1^5之間被劃分。在圖北中，五個(gè)相對窄的帶，其可能甚至近似單獨(dú)的能量，被限定為Cl至c5。任一備選方案都不與本發(fā)明的原理相矛盾，并且任何組合能夠被用于生成有用的結(jié)果，這些結(jié)果要么用于本發(fā)明的數(shù)值分析，要么在優(yōu)選的實(shí)施方式中用于利用光譜方法解析成像，以給出關(guān)于被調(diào)查的物體和內(nèi)容物的進(jìn)一步的信息。在示例實(shí)施方式中，該數(shù)據(jù)被用于表征和識(shí)別受調(diào)查的瓶子16中的材料內(nèi)容物。 在示例實(shí)施方式中，該數(shù)據(jù)被數(shù)值地分析。處理器32進(jìn)一步與一系列被識(shí)別的頻帶相關(guān)地產(chǎn)生動(dòng)作，例如那些在圖3a或北中的頻帶，并且在這個(gè)函數(shù)中使用該數(shù)據(jù)來生成表示在每個(gè)頻帶中的透射強(qiáng)度的量化值，例如該透射強(qiáng)度的平均值，該量化值隨后被傳遞到強(qiáng)度數(shù)據(jù)項(xiàng)寄存器34用于進(jìn)行存儲(chǔ)。計(jì)算裝置35評(píng)估在沿著瓶子的線性掃描的點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并且嘗試使該數(shù)據(jù)符合根據(jù)本發(fā)明的方法的關(guān)系。例如，在可能的方法學(xué)中，執(zhí)行第一移動(dòng)掃描，其中在掃描期間Itl 值被視為常數(shù)，并且異常通過在透射強(qiáng)度I中的異常趨勢數(shù)據(jù)來識(shí)別。因此，該方法需要用于源的在測試光譜上的Itl參考數(shù)據(jù)集，該數(shù)據(jù)集通過在進(jìn)行掃描之前在沒有物體時(shí)操作系統(tǒng)在校正步驟中方便地生成。通過對趨勢數(shù)據(jù)的簡單分析，移動(dòng)掃描被用于識(shí)別表示內(nèi)容物的可疑結(jié)構(gòu)或者非同質(zhì)性的異常。其可被可選擇地用于識(shí)別關(guān)于第二靜態(tài)掃描的目標(biāo)位置，在該目標(biāo)位置上以材料的識(shí)別為目的執(zhí)行更加全面的分析。在執(zhí)行第二靜態(tài)掃描時(shí)，物體由掃描系統(tǒng)移動(dòng)至固定位置。電機(jī)隨后被關(guān)閉以防止任何電磁干擾，并且輻射射束通過物體和內(nèi)容物到達(dá)檢測器，輻射射束在該檢測器上被分析而沒有來自電機(jī)的干擾，以便在靜態(tài)掃描周期中給出更加精確的材料識(shí)別。檢測器信號(hào)被分析以獲取數(shù)值的材料特征比如作為輻射能量的函數(shù)的質(zhì)量衰減系數(shù)，并且與材料數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較以便精確地識(shí)別存在的材料或材料組合，和/或排除任何特殊材料的存在。例如，至少計(jì)算在每個(gè)帶上的衰減(IAtl)。在可能的進(jìn)一步方法中，計(jì)算工具還評(píng)估在連續(xù)的強(qiáng)度數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的比率(例如，收集與能帶cl至c5相關(guān)的Il至15的數(shù)據(jù)項(xiàng)， 計(jì)算工具評(píng)估商11/12、12/13、13/14、14/15)。這種商的計(jì)算在原理上能夠移除不會(huì)隨著入射的輻射能量發(fā)生改變的考慮變量，比如密度和厚度，并因此能夠提供與能量函數(shù)相關(guān)的數(shù)值指標(biāo)，并因此指示主要的依賴能量的變量、質(zhì)量衰減系數(shù)，這通過使其適合于如上所描述的關(guān)系來實(shí)現(xiàn)。一個(gè)從中能夠推導(dǎo)出適當(dāng)?shù)牟牧舷禂?shù)的關(guān)系的例子是用于通過材料的X射線的透射的指示衰減定律，如下所示Ι/Ιο = θχρ[-(μ / P ) P t] (1)μ/ρ =質(zhì)量衰減系數(shù)。其為表征材料中加權(quán)的元素成分的材料常數(shù)I =最終強(qiáng)度Io =初始強(qiáng)度P =材料的密度t =材料的厚度該關(guān)系可被用于產(chǎn)生以已知方式來表示受測試的材料的適當(dāng)數(shù)據(jù)，例如在本申請人之前公開的W02009/0M818中所描述的方式。
因此，例如，跨多個(gè)能帶解析的強(qiáng)度數(shù)據(jù)測量結(jié)果經(jīng)過在以上等式中所闡明的比爾-朗伯特定律來分析，以便推導(dǎo)產(chǎn)生這樣的強(qiáng)度圖案所必需的質(zhì)量衰減系數(shù)。比較器36將通過瓶子的深度所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫37進(jìn)行比較。該數(shù)據(jù)庫可包括預(yù)先存儲(chǔ)的類似數(shù)據(jù)，或者至少在數(shù)值上可比較的性質(zhì)，其關(guān)于或依賴于一定范圍的材料的質(zhì)量衰減常數(shù)，特別是特定的目標(biāo)材料的質(zhì)量衰減常數(shù)。數(shù)據(jù)庫37可以是手動(dòng)地或自動(dòng)地尋址的庫。數(shù)據(jù)可被預(yù)先加載或參考，或者可以隨著時(shí)間的推移通過裝置使用已知材料進(jìn)行操作來生成或添加。在示例情況下，數(shù)據(jù)庫可包括預(yù)先存儲(chǔ)的分析數(shù)據(jù)，其關(guān)于在一定范圍的已知材料的質(zhì)量衰減系數(shù)，所述已知材料例如是需要篩查其存在的有威脅的材料或違禁的材料。借助于這種比較，可以得出關(guān)于在透射路徑中的可能的材料內(nèi)容物的干擾。例如， 一定范圍的預(yù)先確定的材料，例如有威脅的或違禁的材料的存在可通過排除過程進(jìn)行篩查以產(chǎn)生結(jié)果。該結(jié)果可以被顯示在顯示裝置38上，或者該顯示內(nèi)容能夠被優(yōu)選地延遲直到掃描周期完成為止，如下面所描述的。為了執(zhí)行瓶子掃描測試以對瓶子的內(nèi)容物進(jìn)行分析，待調(diào)查的瓶子被加載到瓶子保持器中，并且測試周期開始。通過滑輪和線性滑動(dòng)軸組件，電機(jī)控制將瓶子移動(dòng)到能夠開始進(jìn)行掃描的位置上。X射線束啟動(dòng)，并且對入射射束Itl作出測量，在這之后，瓶子被向下移動(dòng)，使得當(dāng)線性掃描沿瓶子的軸線向下時(shí)，射束通過所要求的位置，例如在X射線束通過的內(nèi)容物的厚度最大的位置上。被檢測的透射射束生成電信號(hào)，所述電信號(hào)在射束能量譜上進(jìn)行強(qiáng)度分析，以便根據(jù)圖2中所概述的方法來識(shí)別瓶子中的材料內(nèi)容物。由于來自步進(jìn)電機(jī)的噪聲使檢測器信號(hào)發(fā)生失真，則使用運(yùn)行的電機(jī)的第一線性掃描能夠僅僅被用于驗(yàn)證通過瓶子的深度的成分的一致性。為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)行中的設(shè)備所需的吞吐率，沿著線性掃描的每個(gè)點(diǎn)僅能夠由檢測器收集到有限數(shù)量的計(jì)數(shù)(近似100)，從而限制了能夠?qū)崿F(xiàn)的材料識(shí)別精度，然而如果掃描速率被放緩以允許檢測器捕獲更多計(jì)數(shù)或者如果能夠?qū)崿F(xiàn)更高的計(jì)數(shù)速率，瓶子內(nèi)容物的近似識(shí)別是有可能的。為了精確地識(shí)別瓶子內(nèi)容物，電機(jī)控制器操縱瓶子至一位置，在該位置射束將通過由比較器所選定的點(diǎn)，并且執(zhí)行該點(diǎn)的靜態(tài)掃描或者多個(gè)點(diǎn)的靜態(tài)掃描。優(yōu)選地在靜態(tài)掃描之間做出對Itl的進(jìn)一步測量，以便優(yōu)化用于識(shí)別瓶子的材料內(nèi)容物的Ι/Ιο的計(jì)算精度。在第一線性掃描期間對瓶子內(nèi)容物的近似分析能夠識(shí)別包括內(nèi)容物的材料的類別。因?yàn)橥ㄟ^使用吸收器和濾波器來調(diào)節(jié)射束，一些材料被更容易地表征，所以在執(zhí)行將電機(jī)關(guān)閉的詳細(xì)的第二靜態(tài)掃描之前，可能選取有助于進(jìn)行材料識(shí)別的任何優(yōu)選的射束調(diào)節(jié)吸收器和/或?yàn)V波器并使其進(jìn)入射束路徑。靜態(tài)掃描能夠在一個(gè)被選擇的點(diǎn)上執(zhí)行，或者可選擇地，能夠?yàn)殪o態(tài)掃描選擇一系列的點(diǎn)，并且獲取和分析一系列的數(shù)據(jù)記錄以識(shí)別或驗(yàn)證材料特征。如果例如瓶子的內(nèi)容物看起來具有分層的成分，或者看起來有多個(gè)具有不同成分的區(qū)域時(shí)，能夠執(zhí)行一系列的靜態(tài)掃描。靜態(tài)掃描位置能夠通過與比較器相關(guān)的自動(dòng)系統(tǒng)來確定，或者能夠通過監(jiān)控測試的操作員來確定。一個(gè)用于靜態(tài)掃描的位置可以被選定在液體水平面以上的瓶頸處，以便取得關(guān)于瓶子材料的X射線束的背景吸收率。
權(quán)利要求
1.一種掃描物體以獲得關(guān)于材料內(nèi)容物的信息的方法，包括步驟a)提供彼此間隔的輻射源和輻射檢測器系統(tǒng)，以便限定在所述輻射源和所述輻射檢測器系統(tǒng)之間的掃描區(qū)域；b)在第一掃描步驟中i)使物體相對于所述源和檢測器系統(tǒng)移動(dòng)，并且在所述物體通過所述掃描區(qū)域時(shí)， 在輻射與所述物體發(fā)生相互作用之后收集關(guān)于在所述檢測器系統(tǒng)處入射的輻射的強(qiáng)度信息； )當(dāng)所述物體移動(dòng)通過所述掃描區(qū)域時(shí)監(jiān)控入射強(qiáng)度的變化；iii)使用這種強(qiáng)度變化來識(shí)別所述物體中的異常結(jié)構(gòu)和/或不均勻性；c)在隨后的第二掃描步驟中i)將所述物體定位在所述掃描區(qū)域中的固定位置上，并且在所述物體被保持在所述掃描區(qū)域中的固定位置上時(shí)，在輻射與所述物體相互作用之后收集關(guān)于在所述檢測器系統(tǒng)處入射的輻射的強(qiáng)度信息； )相對于將透射強(qiáng)度關(guān)聯(lián)到入射強(qiáng)度的適當(dāng)函數(shù)關(guān)系來分析入射強(qiáng)度數(shù)據(jù)；iii)將所述分析的結(jié)果與適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)庫進(jìn)行比較，以提供對材料內(nèi)容物的指示。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述第一移動(dòng)掃描期間的識(shí)別包括監(jiān)控當(dāng)所述物體移動(dòng)通過所述掃描區(qū)域時(shí)在預(yù)定容限內(nèi)的入射強(qiáng)度的衰減變化，以及如果所述變化超過這種預(yù)定的容限，則識(shí)別異常的結(jié)構(gòu)和/或不均勻性。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中在所述第一移動(dòng)掃描期間的識(shí)別包括a)確定不對應(yīng)于由物體的形狀所引起的厚度/路徑長度的變化的、入射強(qiáng)度的衰減變化中的不連續(xù)性，b)將這種不連續(xù)性解釋為指示了所述物體和/或所述物體的內(nèi)容物中的構(gòu)造的異常性和/或不均勻性的結(jié)果。
4.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，將至少包括了在所述第二掃描步驟中所收集的強(qiáng)度信息的所收集的強(qiáng)度數(shù)據(jù)相對于將透射強(qiáng)度關(guān)聯(lián)到入射強(qiáng)度的適當(dāng)函數(shù)關(guān)系進(jìn)行數(shù)值分析，并且將結(jié)果與適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)庫進(jìn)行比較以提供材料內(nèi)容物的指示。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中在所述第一掃描步驟中所收集的強(qiáng)度信息也相對于將透射強(qiáng)度關(guān)聯(lián)到入射強(qiáng)度的適當(dāng)函數(shù)關(guān)系進(jìn)行分析，并且將結(jié)果與適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)庫進(jìn)行比較以提供材料內(nèi)容物的初步指示。
6.如權(quán)利要求4或5所述的方法，其中確定入射強(qiáng)度與所收集的強(qiáng)度的比率，并且將該比率擬合為關(guān)于透射強(qiáng)度衰減機(jī)制的適當(dāng)?shù)姆治鲫P(guān)系，以便確定與所述強(qiáng)度衰減機(jī)制相關(guān)聯(lián)的特征材料數(shù)據(jù)系數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述比率被用于確定質(zhì)量衰減系數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述分析關(guān)系是指數(shù)衰減定律，并且所述強(qiáng)度衰減機(jī)制是光電吸收。
9.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述第一掃描步驟包括將物體相對于來自所述源的輻射射束和所述檢測器系統(tǒng)進(jìn)行移動(dòng)，使得所述射束通過所述物體和內(nèi)容物， 并且沿著沿所述物體的截面的路徑行進(jìn)，以進(jìn)行第一掃描，所述第一掃描是對透射的強(qiáng)度的線性掃描。
10.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述第一掃描步驟包括將所述物體相對于來自所述源的輻射射束和所述檢測器系統(tǒng)放置到一選定的位置上，使得所述輻射射束通過所述物體和內(nèi)容物，以進(jìn)行第二掃描，所述第二掃描是對透射的強(qiáng)度的點(diǎn)掃描。
11.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中執(zhí)行一校正步驟，在該校正步驟中，所述系統(tǒng)在所述掃描區(qū)域中沒有物體時(shí)進(jìn)行操作，并且關(guān)于在所述檢測器系統(tǒng)處入射的輻射的強(qiáng)度信息被用于產(chǎn)生入射強(qiáng)度數(shù)據(jù)集，并且該入射強(qiáng)度數(shù)據(jù)集被用作參考數(shù)據(jù)集以確定在所述第一掃描步驟和/或第二掃描步驟中的透射強(qiáng)度的衰減。
12.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述物體是所含材料的容器，并且所含材料具有單一的、總體上均勻的成分。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述容器以和豎直方向成1°和80°之間的角度被安裝到保持器中。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述容器以和豎直方向成5°和30°之間的角度被安裝到保持器中。
15.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述輻射射束被布置成以不同于垂直所述物體表面的角度通過所述物體。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述輻射射束被布置成以和所述表面的法線成 5°和30°之間的角度通過所述物體。
17.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述輻射源包括用于產(chǎn)生高能量的電離輻射的源。
18.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述源的射束被準(zhǔn)直以產(chǎn)生筆形射束。
19.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述輻射射束在與受測試的所述物體發(fā)生相互作用之后被準(zhǔn)直，以便允許透射的輻射傳輸?shù)剿鰴z測器，但是限制任何散射輻射到達(dá)所述檢測器。
20.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中至少相關(guān)于所述第二掃描步驟(c)，所述方法包括在跨所述源的光譜的至少一部分的多個(gè)有區(qū)別的能帶上解析待檢測的強(qiáng)度信息的額外步驟。
21.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述檢測器系統(tǒng)顯示出跨所述源的光譜的至少一部分的光譜可變的響應(yīng)，并且所述方法包括獲取在跨所述源的光譜的多個(gè)有區(qū)別的能帶上進(jìn)行光譜解析的強(qiáng)度信息。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述檢測器包括由半導(dǎo)體材料或者所選擇的材料制成的檢測器元件，所述所選擇的材料固有地將對源輻射的直接可變的光電響應(yīng)表現(xiàn)為直接的材料特性。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述檢測器包括半導(dǎo)體材料或者形成為塊狀晶體的材料，包括第II-VI族的半導(dǎo)體材料。
24.—種如權(quán)利要求22或23中的一項(xiàng)所述的方法，其中所述檢測器包括從碲化鎘、碲鋅鎘(CZT)、碲化錳鎘(CMT)及其合金中選擇的半導(dǎo)體材料。
25.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中能量選擇性的吸收器和/或?yàn)V波器在執(zhí)行所述第二靜態(tài)掃描之前被引入到入射射束的路徑中。
26.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中在所述檢測器處收集的強(qiáng)度信息還被用于生成在所述掃描區(qū)域中的物體和內(nèi)容物的圖像。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，其中在所述檢測器處收集的信息被跨所述源的光譜內(nèi)的多個(gè)帶進(jìn)行光譜解析，并且它們被分配以生成一系列的或合成的能量上有區(qū)別的圖像。
28.如權(quán)利要求沈或27所述的方法，包括顯示所生成的圖像的額外步驟。
全文摘要
一種掃描物體以獲得關(guān)于材料內(nèi)容物的信息的兩步法，該方法包括的步驟有提供彼此間隔的輻射源和輻射檢測器系統(tǒng)，以便限定在其間的掃描區(qū)域。在第一掃描步驟中，物體相對于源和檢測器系統(tǒng)移動(dòng)，并且在輻射通過掃描區(qū)域與物體發(fā)生相互作用之后，收集關(guān)于在檢測器系統(tǒng)處入射的輻射的強(qiáng)度信息，當(dāng)物體移動(dòng)通過掃描區(qū)域時(shí)，強(qiáng)度的變化被用于識(shí)別物體中的異常的結(jié)構(gòu)和/或不同類性。在隨后的第二掃描步驟中，物體被定位在掃描區(qū)域中的固定位置上，并且收集強(qiáng)度信息，所述強(qiáng)度信息被收集并相對于將透射強(qiáng)度關(guān)聯(lián)到入射強(qiáng)度的適當(dāng)函數(shù)關(guān)系進(jìn)行分析，以及將結(jié)果與適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)庫進(jìn)行比較以提供對材料內(nèi)容物的指示。
文檔編號(hào)G01N23/10GK102301226SQ201080005651
公開日2011年12月28日 申請日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月27日
發(fā)明者伊恩·拉德利, 大衛(wèi)·愛德華·喬伊斯, 馬丁·西尼爾 申請人:克羅梅克有限公司