專利名稱：橫向正交ct檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及層析X射線攝影機(CT)掃描器，特別涉及用于CT行李掃描器的改進的檢測器陣列而提高片狀炸彈的檢測率。
公知有種種X射線行李掃描裝置在行李裝上民航飛機前用來檢測行李中有否炸彈和其他禁運品。由于許多炸藥材料的特點是其密度與行李中的其他一般物品不同，因此很容易用X射線裝置檢測出炸彈。當(dāng)今使用的的大多數(shù)X射線行李掃描裝置為“行掃描器”，包括一固定的X射線源、一固定的線性檢測器陣列和一在行李通過掃描器時在該X射線源與檢測器陣列之間傳送行李的傳送帶。X射線源發(fā)出的X線光束穿過行李遭行李削弱后由檢測器陣列接收。在每一測量周期中，檢測器陣列產(chǎn)生表示X線光束所穿過的行李的平面段的密度積分的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)用來形成一兩維圖象的一根或多根光柵線。當(dāng)傳送帶把行李送過固定的X射線源和檢測陣列時，掃描器生成表示一由固定的檢測器陣列所檢測的行李密度的兩維圖象。該密度圖象一般顯示出來供操作員分析。
塑料炸彈對行李掃描裝置提出了很大的挑戰(zhàn)，因為塑料炸彈的可塑性使它可做成很難檢測的幾何形狀。大多數(shù)可炸毀一架飛機的炸彈至少重一磅，其長度、寬度和高度足夠大，從而炸彈在行李中不管放置成什么方向都很容易被X射線掃描裝置檢測出來。但是，足以炸毀一架飛機的塑料炸彈可做成在一個線度上極小、在另兩個線度上較大的薄片狀。由于在該圖象中很難看出塑料炸彈，特別是在該片狀炸彈在穿過該裝置時放置成與X線光束方向平行時，因此很難檢測出塑料炸彈。
因此，檢測可疑行李需要操作員精神高度集中。這一精神高度集中會造成操作員疲勞，而疲勞和走神會使可疑行李溜過該裝置。
因此，人們作出了很大努力來設(shè)計更好的行李掃描器。這類設(shè)計例如可見美國專利Nos.4,759,074(Donges等人)；4,884,289(Glockmann等人)；5,132,988(Tsutsui等人)；5,182,764(Peschmann等人)；5,247,561(Kotowski)；5,319,547(Krug等人)；5,367,552(Peschmann等人)；5,490,218(Krug等人)和德國專利DE3150306Al(Heimann GmbH)。
這些設(shè)計中的至少一種設(shè)計即美國專利Nos.5,182,764(Peschmann等人)和5,367,552(Peschmann等人)(下面稱為’764和’552專利)所公開的設(shè)計已商業(yè)化，下面稱為“視像機”。該視像機包括一第三代CT掃描器。這類裝置已廣泛使用在醫(yī)用成象技術(shù)中。
第三代CT掃描器一般包括分別緊固在一環(huán)形平臺或圓盤在直徑方向上相反兩邊上的一X射線源和一X射線檢測裝置。該圓盤可轉(zhuǎn)動地裝在一龍門支柱中，從而工作時該圓盤不斷圍繞一轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動，同時從X射線源發(fā)出的X射線穿過一放置在該圓盤開口中的一物體而到達該檢測裝置。
該檢測裝置包括一布置成單排圓弧形的線性檢測器陣列，該圓弧的圓心位于該X射線源的焦點上(即X射線源中發(fā)出X射線的一點)。X射線源從該焦點發(fā)出的扇形X射線光束穿過一平面象場后被這些檢測器接收。眾所周知，X、Y和Z軸構(gòu)成一坐標系，這些軸互相正交于“等角點”(圓盤在圍繞轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動時的轉(zhuǎn)動中心)。Z軸與該轉(zhuǎn)動軸線重合，而X和Y軸構(gòu)成該平面象場而位于該平面象場中。從而該扇形光束掃過發(fā)光點(即焦點)與受X射線照射的檢測器陣列的檢測器的受光表面之間的空間。由于線性檢測器陣列的受光表面在Z軸方向上的線度較小，因此扇形光束在該方向上較薄。每一檢測器發(fā)出一表示照射到該檢測器上的X射線的光強的輸出信號。由于X射線的一部分受到其光路上所有物質(zhì)的削弱，因此每一檢測器發(fā)出的輸出信號表示該象場中位于該X射線源與該檢測器之間的所有物質(zhì)的密度。
該圓盤轉(zhuǎn)動時，該檢測器陣列周期性地取樣，在每一測量周期中該檢測器陣列中的每一檢測器發(fā)出一表示在該周期中所掃描的物體的一部分的密度的輸出信號。一排檢測器陣列中的所有檢測器在任何測量周期中發(fā)出所有輸出信號的集合稱為一個“投影”，在產(chǎn)生一個投影時該圓盤的角度方向(也即X射線源和檢測器陣列的角度方向)稱為“投影角”。在每一投影角上，X射線的從該焦點到每一檢測器的稱為一“光線”的光路的橫截面從該點光源到該檢測器的受光表面積增大，因此可看成“放大”該密度測量，因為檢測器的受光表面積總是大于該光線所穿過的物體的橫截面面積。該圓盤圍繞該被掃描的物體轉(zhuǎn)動時，掃描器在許多投影角上相應(yīng)生成許多投影。使用公知的算法從所有這些投影角上所收集的所有投影數(shù)據(jù)中可獲得物體的CT圖象。該CT圖象表示在圓盤轉(zhuǎn)過各投影角過程中該扇形光束所穿過的物體的一兩維“切片”的密度。CT圖象的分辨率部分決定于每一檢測器在該扇形光束平面中的受光表面的寬度，該檢測器的寬度在這里定義為在與光束寬度同一方向上測得的線度，而該檢測器的“長度”在這里定義為在與光束正交方向、即與掃描器的轉(zhuǎn)動軸線或Z軸方向平行方向上的線度。這類掃描器在醫(yī)療技術(shù)中特別有用，因為它們能生成非常精確的高分辨率圖象。
但是，行李掃描器的一個重要設(shè)計標準是該掃描器對一件行李進行掃描的速度。要在任何大型飛機場達到實用的程度，行李掃描器應(yīng)能以極快速度掃描大量行李，例如每小時掃描三百件以上的行李，為此該掃描器必須以每件行李不到約12秒的速度掃描平均大小的行李。由于這一原因視像機的一個問題是，'764和’552專利所述那類掃描器的圓盤每轉(zhuǎn)一圈而產(chǎn)生一個切片的CT圖象所化的時間較長，例如從約0.6秒到約2.0秒。而且，穿過行李的光束的每一圖象的切片越薄，該圖象的分辨率就越高，因此該CT掃描器必須生成分辨率足夠高的圖象才能檢測到只有幾毫米厚的塑料炸彈。若生成每一切片的CT圖象所需的時間為0.6-2.0秒而行李的平均長度為70cm，對于所要求的每小時300件行李的流量，現(xiàn)有行李掃描器平均只能每件行李產(chǎn)生6或7幅CT圖象，因為在每一掃描站必須傳送和停下行李。顯然，在合理流量下所分配到的時間內(nèi)無法掃描整個行李。由于只產(chǎn)生6或7幅或更多幅圖象，每件行李的CT圖象使得該件行李的大多數(shù)部分未經(jīng)掃描，因此無法提供足夠或完整的掃描?！?64和’552專利所提出的解決這一問題的辦法是提供一預(yù)篩選處理。用一行掃描器進行這一預(yù)篩選處理。該行掃描器識別出多達6或7個或更多個可疑區(qū)。然后把該行李送人一CT掃描器后停下對一可疑區(qū)掃描，然后送到下一個掃描位置。這樣，由于只對可疑區(qū)而非整件行李進行費時的掃描，因此該裝置可對每件行李進行較快的掃描。但是，這種裝置的缺點恰恰是不對整件行李掃描從而不提供足夠的掃描。顯然，這一裝置的準確率受到預(yù)篩選處理的準確率的限制，因此若該預(yù)篩選處理發(fā)現(xiàn)塑料炸彈的概率為80％，則其成功的概率最多為80％。
視像機的另一個問題與在圖象分辨率與該機器的速度之間取得折衷有關(guān)。掃描的切片越薄并且/或者每一檢測器的寬度越小，所生成的圖象的分辨率越高，但行李的掃描量越少?！?64和’552專利提出，進行“約為5-200次連續(xù)的CT掃描”而生成“向操作員顯示假三維圖象”的數(shù)據(jù)。例如可參見’764專利的欄5，行54-56。但是，采取這樣大的掃描量大大提高了掃描每一件行李所需的時間，從而降低了該裝置的流量。


圖1和2示出使用在視像機中的那類CT掃描器很難檢測出薄片狀塑料炸彈或片狀炸彈。圖1示出一X射線源1和一檢測器陣列3以及一位于該X射線源1與檢測器陣列3之間的薄片狀炸彈5。設(shè)想片狀炸彈5包住在位于X射線源1和檢測器陣列3之間的行李(未示出)中的一物品中，片狀炸彈的大面與光束平面大致平行。X射線源1發(fā)出的錐形X射線光束穿過行李和片狀炸彈5后由檢測器陣列3接收。
圖2示出從圖1中2-2線看去的檢測器陣列3的一部分并還示出片狀炸彈5在檢測器陣列上的投影。檢測器陣列3包括一排檢測器12。由于片狀炸彈5很薄以及所取方向，它的投影只占任何一個檢測器12的較小部分。由于每一檢測器12所產(chǎn)生的輸出信號表示位于它與X射線源之間所有物質(zhì)的平均密度，因此沒有一個檢測器12會對片狀炸彈5的存在作出很強響應(yīng)。而是片狀炸彈5的高密度被炸彈5近旁的物品(未示出)的低密度均化，從而檢測器12所產(chǎn)生的輸出信號中只有很小分量反映片狀炸彈5的存在。因此該行李掃描器無法可靠地檢測炸彈5的存在。
補償上述缺陷的一種方法是減小扇形光束的厚度、減小每一檢測器(12)的長度或減小每一檢測器12的寬度，從而提高重構(gòu)CT圖象的分辨率。但是，這種方法只是增加了掃描整個行李的掃描量(在使扇形光束更薄的情況下)或每次掃描的投影量(在減小每一檢測器的寬度的情況下)，從而增加掃描每件行李所需時間。在只對每一行李的選擇部位掃描的視像機中，提高分辨率并不保證提高檢測出片狀炸彈的概率，因為這一概率在很大程度上取決于正確識別出其后要進行CT掃描的可疑部位的預(yù)篩選處理。
本發(fā)明的一個目的是大大減小或克服現(xiàn)有技術(shù)的上述問題。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種以較快速度、即約200-300件行李或更快的速度掃描行李的改進的行李掃描器。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種在行李通過掃描器時無需操作員監(jiān)視的連續(xù)掃描行李的改進的行李掃描器。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種無需進行預(yù)篩選處理的改進的行李掃描器。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種可以較之視像機更大的概率、從而更可靠地檢測出片狀炸彈之類物品的改進的行李掃描器。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種使用單級CT掃描過程掃描具有預(yù)定可檢測圖象的特定物體的改進的行李掃描器。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于CT行李掃描器中、在行李以較快速度通過該掃描器時可可靠地檢測出行李中的片狀炸彈之類片狀物的檢測器陣列。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種對CT行李掃描器特別有用的改進的檢測器陣列，它可在Z軸方向上較之視像機中的CT掃描器提供更深、但分辨率更高的視野。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有兩維檢測器陣列的改進的CT行李掃描器，該兩維檢測器陣列可提供用來比方說檢測出連續(xù)通過該掃描器的行李中的片狀炸彈的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種包括一改進的兩維檢測器陣列的CT行李掃描器。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種可以較快速度提供圖象的三維掃描數(shù)據(jù)并在X、Y、和Z三個方向上分辨率均高的高速CT掃描器。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種可用于CT行李掃描器的改進的檢測器陣列，該檢測器陣列包括用來生成行李的CT圖象的第一組檢測器和用來生成可直接解釋而檢測出行李中的片狀炸彈的竇腔X線照相數(shù)據(jù)的第二組檢測器。
本發(fā)明的最后一個目的是提供一種同時使用圖象數(shù)據(jù)和竇腔X線照相數(shù)據(jù)掃描通過一CT掃描器的物體的改進的方法。
上述和其他目的由一可以較快速度即約為250-300件行李或更快速度掃描、在這些行李通過掃描器時無需操作員監(jiān)視或無需進行預(yù)篩選處理的改進的行李掃描器實現(xiàn)。該行李掃描器使用單級CT掃描過程掃描片狀炸彈之類具有預(yù)定可檢測圖象的特定物體。該掃描器使用由X軸和Y軸方向上的許多檢測器和Z軸上的許多檢測器構(gòu)成的兩維檢測器陣列在三維場中形成更大的高分辨率視野并生成關(guān)于通過該掃描器的物體的數(shù)據(jù)。
在一優(yōu)選實施例中，該檢測器陣列包括兩類不同的檢測器，一類檢測器用來提高X和Y軸方向上的分辨率，另一類檢測器用來提高Z軸方向上的分辨率。最好是，第一組檢測器用來生成通過掃描器的行李的CT圖象，而第二組檢測器用來生成直接解釋而檢測行李中的片狀炸彈的竇腔X線照相數(shù)據(jù)。
在該優(yōu)選裝置中，兩組檢測器布置成一兩維檢測器陣列，該陣列包括許多組檢測器即檢測器瓦片，每一組檢測器包括至少一個第一檢測器生成用于生成CT圖象的數(shù)據(jù)以及至少一個第二檢測器生成用于生成竇腔X線照相的數(shù)據(jù)。
出于經(jīng)濟性和有效性的考慮，第一和第二類檢測器的線度在一個方向上比在另一個方向上長。在這種布置下，并且在竇腔X線照相數(shù)據(jù)沒有用來生成CT圖象的數(shù)據(jù)重要的情況下，第一類檢測器的方向布置成較短的線度位于X-Y平面中或與X-Y平面平行而(由于其寬度小于其長度)提高這些檢測器在該方向上的圖象分辨率；而第二類檢測器的方向布置成較短的線度位于Z軸平面中而(由于其長度小于其寬度)提高這些檢測器在該方向上的圖象分辨率。
按照本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提供了一種同時使用圖象數(shù)據(jù)和竇腔X線照相數(shù)據(jù)掃描通過CT掃描器的行李之類物體的改進的方法。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可從下述詳述中清楚看出本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點，在該詳述中，只是通過例示出本發(fā)明的最佳實施方式而示出并說明某些實施例?？梢钥闯觯诒景l(fā)明范圍內(nèi)本發(fā)明可有其他不同的實施例，其各方面的各種細節(jié)可加修正。因此，附圖和說明應(yīng)看出是例示性的而非限制性的，從而本申請的范圍表示在權(quán)利要求中。
從結(jié)合附圖的下述詳述中才能充分理解本發(fā)明的性質(zhì)和目的，在這些附圖中相同或相似的部件用同一標號表示，附圖中圖1為位于一現(xiàn)有行李掃描器的一CT掃描器的X射線源與檢測器陣列之間的一薄片狀塑料炸彈的橫截面圖；圖2為從圖1中2-2線看去的視圖，示出圖1所示現(xiàn)有檢測器陣列的一部分和片狀炸彈在該檢測器陣列上的投影；圖3A、3B和3C分別為本發(fā)明CT行李掃描組件的立體圖、端視橫截面圖和徑向橫截面圖；圖4示出本發(fā)明檢測器陣列的一實施例；圖5示出本發(fā)明另一實施例的瓦片形檢測器陣列；圖6和7示出薄片狀炸彈通過圖5所示檢測器瓦片的各部分時該片狀炸彈在該檢測器瓦片上的投影；圖8示出一包括許多圖5所示那類檢測器瓦片的兩維檢測器陣列的優(yōu)選實施例；圖9為沿圖8中9-9線剖取的Z軸方向上的剖面圖，示出圖8所示檢測器陣列并還示出X射線管；圖10為沿圖8中10-10線剖取的X軸方向上的剖面圖，示出圖8所示檢測器陣列并還示出X射線管；圖11A示出用圖8所示檢測器陣列中的一排檢測器中的Z軸檢測器生成的數(shù)據(jù)構(gòu)作出的竇腔X線照相的一例；以及圖11B示出被掃描而生成圖11A所示竇腔X線照相的行李。
圖3A、3B和3C分別示出本發(fā)明CT行李掃描組件的立體圖、端視橫截面圖和徑向橫截面圖；如下文詳述，該CT行李掃描組件提高了不論放置成何種方向的片狀炸彈的檢測能力并可對行李作迅速而完整的CT掃描，從而該組件可以較高速度和片狀炸彈的高檢測概率掃描行李。組件100包括一以箭頭114所示方向把行李112連續(xù)傳送過一CT掃描裝置120的中心開口的傳送裝置110。所示傳送裝置110包括許多傳送部件122，但當(dāng)然也可使用其他方式的傳送裝置。CT掃描裝置120包括一設(shè)置在一龍門支柱中而可圍繞一最好與箭頭114所示行李112傳送方向平行的轉(zhuǎn)動軸線127(見圖3C)轉(zhuǎn)動的環(huán)形轉(zhuǎn)臺或圓盤124。轉(zhuǎn)臺124有一中心孔126供傳送裝置110所傳送的行李112通過。裝置120包括一X射線管128和一設(shè)置在該轉(zhuǎn)臺直徑方向上另一邊的改進的兩維檢測器陣列130。裝置120還包括一用來接收和處理檢測器陣列130所生成的信號的數(shù)據(jù)獲取裝置134以及一向X射線管128供電或控制X射線管128的工作的X射線管控制裝置136。該裝置120最好還裝有處理數(shù)據(jù)獲取裝置134的輸出和產(chǎn)生裝置120的操縱和控制信號的計算機化裝置(未示出)。該計算機化裝置還包括顯示信息、包括所生成的圖象的顯示器140。X射線管控制裝置136最好為上述美國專利申請Serial No.08/671,202(代理人DocketNo.ANA-094)更充分公開的雙能X射線管控制裝置，因為用于X射線CT圖象的能量可選的重構(gòu)的雙能X射線技術(shù)(例如可見刊登在Phys.Med.Biol.1976，Vol.21，No.5,733-744上的Alvarez，Robin等人的文章“X射線CT中的能量可選重構(gòu)”和Tsutsui的美國專利No.5,132,998)除了在表示材料密度方面還在表示材料的原子數(shù)方面特別有用，盡管本發(fā)明并不限于這種控制裝置。裝置120還包括比方說防止射線幅射到龍門支柱125外的鉛制防護罩138。
工作時，X射線管128發(fā)出常稱為“錐形”的金字塔形X射線光束132而掃過一由傳送裝置110傳送的行李112所通過的三維象場。在穿過位于該象場中的行李后，錐形光束132被檢測器陣列130接收，該檢測器陣列轉(zhuǎn)而生成表示行李112受照射部的密度的信號。從而該光束界定一定掃描空間。轉(zhuǎn)臺124圍繞其轉(zhuǎn)動軸線127轉(zhuǎn)動，從而在傳送裝置110把行李連續(xù)送過中心孔126時在圍繞行李112的圓形軌道上轉(zhuǎn)動X射線源128和檢測器陣列130，從而以許多投射角相應(yīng)產(chǎn)生許多投影。眾所周知，檢測器陣列130發(fā)出的信號首先由數(shù)據(jù)獲取裝置134接收，然后由計算機化裝置(未示出)用CT掃描信號處理技術(shù)處理。經(jīng)處理的數(shù)據(jù)如下所述可顯示在顯示器140上和/或由計算機化裝置進一步分析而確定是否存在可疑材料，比方說檢查數(shù)據(jù)而確定該數(shù)據(jù)是否表明有密度為片狀炸彈的密度(如使用雙能量裝置，則為分子量)的材料的存在。若有這類數(shù)據(jù)存在，可用合適方法向操作員或該裝置的顯示器表明檢測到這類材料，例如顯示在顯示器140的屏幕上、發(fā)出可聽或可見信號和/或用自動彈出裝置從傳送帶上取出可疑行李以便進一步檢查或停下傳送帶以便檢查和/或取走可疑行李。
如上所述，檢測器陣列130為一最好能在X和Y軸方向以及Z軸方向上提供掃描數(shù)據(jù)的“兩維”檢測器陣列?，F(xiàn)有檢測器陣列一般包括一從圖2中可看得最清楚的線性檢測器陣列(因此可稱為“一維”檢測器陣列)，而檢測器陣列130最好包括許多線性檢測器陣列或許多排檢測器。在每一測量周期中，這許多排檢測器生成與許多投影對應(yīng)的數(shù)據(jù)而同時掃描行李112的一三維區(qū)。檢測器排的線度和數(shù)量最好選擇成隨掃描器的預(yù)定分辨率和流量而變，而該流量又隨轉(zhuǎn)臺124的轉(zhuǎn)速和傳送裝置110的傳送速度而變。這些參數(shù)最好選擇成在轉(zhuǎn)臺124轉(zhuǎn)動一圈所需的時間中，傳送裝置110正好足夠向前傳送行李112而使檢測器陣列130在轉(zhuǎn)臺的一圈轉(zhuǎn)動中所掃描的三維區(qū)是連續(xù)的并不與檢測器陣列130在轉(zhuǎn)臺的下一圈中所掃描的三維區(qū)重合(或部分重合)。傳送裝置110最好以不變速度連續(xù)傳送行李112，而轉(zhuǎn)臺124最好以不變轉(zhuǎn)速圍繞所通過的行李連續(xù)轉(zhuǎn)動。從而裝置120對整件行李進行三維CT掃描。行李掃描組件100最好使用由陣列130提供的至少一部分數(shù)據(jù)以及公知的螺旋重構(gòu)算法生成通過該裝置的整件行李的三維CT圖象。從而組件100可無需預(yù)篩選裝置而對每一件行李進行完整的CT掃描，而不是象視像機中那樣只對一件行李的選擇部位進行CT掃描。組件100還提高了掃描速度，因為兩維檢測器陣列130使得組件100可在轉(zhuǎn)臺的每一圈中同時掃描每一件行李的較大部分。
圖4為檢測器陣列130的俯視方塊圖。檢測器130成排、成列布置成一兩維陣列。檢測器的數(shù)量和分布決定于該裝置的設(shè)計規(guī)格，即轉(zhuǎn)臺124的轉(zhuǎn)速、行李通過掃描器的預(yù)定傳送速度以及從該兩維檢測器陣列獲得的數(shù)據(jù)所生成的圖象的預(yù)定分辨率。在該實施例中，檢測器陣列130包括分布在Z軸方向上的許多排(例如8排)200的檢測器202。每排檢測器最好在X-Y平面中或與X-Y平面平行的平面中呈圓弧形，從而該陣列與下文圖8、9和10所示陣列相同而為一段圓柱面，該圓柱面的轉(zhuǎn)動軸線通過X射線管的焦點而與Z軸平行。由于有許多排檢測器，因此該組件可對整件行李進行又快又完整的掃描。這種兩維檢測器陣列以及其他的檢測器陣列一般可參見Hui Hu等人的美國專利No.5,510,662和Heuscher的美國專利No.5,262,946，這兩個專利都用于醫(yī)用CT機中進行三維掃描。但是，為了使該兩維檢測器陣列130能檢測出片狀炸彈的存在，可減小每個檢測器202的至少一個線度上的大小以便提高分辨率并從而克服上面結(jié)合圖1和2所述問題，或是使用密度識別技術(shù)，這兩點在下文詳述。例如，在圖4實施例中，每一檢測器202的受光面呈方形，因此在兩個方向上的分辨率大致相同。每一檢測器也可在與Z軸平行的方向上加長(寬度小于長度)而提高X和Y軸方向上的分辨率；或者相反，在X-Y平面的方向上加長(長度小于寬度)而提高Z軸方向上的分辨率。此時，為了克服上面結(jié)合圖1和2所述問題，檢測器(在與Z軸平行方向上)的較長線度應(yīng)小于現(xiàn)有檢測器。為了保持所要求的行李流量，可增加檢測器的排數(shù)200以使該檢測器陣列提高在Z軸方向上的分辨率。
從而應(yīng)看到，預(yù)定的分辨率越高，在焦點與每一檢測器之間的距離保持不變的情況下每一檢測器必須更小。但是為提高分辨率而減小每一檢測器的大小意味著掃描三維減小。因此為了在一定的轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速和行李在該裝置中的傳送速度下保持一定的行李流量，裝置設(shè)計需要增加檢測器的排數(shù)以便在轉(zhuǎn)臺的一圈中掃描三維不變。因此，按照本發(fā)明的一個方面，該檢測器陣列包括兩類檢測器，一類檢測器在X和Y軸方向上或與之平行的方向上提供所需分辨率，另一類檢測器在Z軸方向上提供所需的分辨率。因此，按照本發(fā)明的另一個方面，該檢測器陣列最好包括在一個方向上(長軸)比在另一個方向上(短軸)長的檢測器。一組檢測器相對X和Y軸的方向放置成可提高在X和Y軸方向上、從而在X-Y平面中的分辨率。這些檢測器最好用來生成從中生成CT圖象的數(shù)據(jù)。另一組檢測器可放置成另一方向而提高在Z軸方向上的分辨率。這些檢測器最好用來生成在Z軸方向上的一個或多個竇腔X線照相。檢測器出于經(jīng)濟性可以都相同，也可以是不同類型和/或不同大小，其中，第一組檢測器放置成其短邊方向與由X軸和Y軸所成平面重合或平行；而第二組檢測器放置成其短邊方向與Z軸方向平行。
按照本發(fā)明的另一個方面，檢測器的兩維陣列最好由一檢測器瓦片陣列構(gòu)成。每一檢測器瓦片包括由每類檢測器的至少一個檢測器布置成一定方式的檢測器。圖5示出按照本發(fā)明的一個方面構(gòu)作成的一檢測器瓦片210的優(yōu)選實施例的方塊圖(仍為俯視圖)。用來生成從中可重構(gòu)出CT圖象的數(shù)據(jù)的每一個CT檢測器212的特征在于呈寬度為X1、長度為Z1的長方形，長度Z1遠遠大于寬度X1，從而每一CT檢測器212的長邊沿其長度伸展，而其短邊沿其寬度伸展。用來生成從中可重構(gòu)出竇腔X線照相的數(shù)據(jù)的每一個Z軸檢測器214的特征在于呈寬度為X2、長度為Z2的長方形，寬度X2遠遠大于長度Z2，從而每一Z軸檢測器214的長邊沿其寬度伸展，而其短邊沿其長度伸展。雖然并非必須，但檢測器212和214的尺寸最好相同，其中，X1＝Z2，Z1＝X2，4X1＝X2，4Z2＝Z1。每一檢測器瓦片210中的所有CT檢測器212和Z軸檢測器214最好都緊貼在一起，從而其間沒有空隙或空隙很?。籆T檢測器212的長邊方向與Z軸檢測器214的長邊方向大致垂直。每一檢測器瓦片210中最好有8個一組的CT檢測器212疊放成其寬度等于8X1、其長度等于Z1的一長方形。兩個邊靠邊的Z軸檢測器214抵靠CT檢測器212而形成寬度等于8X1、長度等于Z1加Z2的長方形檢測器瓦片210。
在預(yù)定最高分辨率方向上的每一檢測器的實際大小決定于所想檢測出的最薄的片狀炸彈。在一優(yōu)選實施例中，CT檢測器與Z軸檢測器的尺寸不同，X1約等于5.28mm，Z1約等于13.38mm，X2約等于21.12mm，Z2約等于6mm，雖然本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以看出，這些尺寸可部分地根據(jù)在兩個方向上預(yù)定的分辨率而有較大的選擇自由。應(yīng)該看到，檢測器212的短邊(寬度)方向與由X和Y軸所成的平面重合或平行，從而提高該方向上的分辨率；而檢測器214的短邊(長度)方向與Z軸方向平行，從而提高該方向上的分辨率。
在所示實施例中，每一檢測器瓦片210包括10個檢測器8個CT檢測器212和2個Z軸檢測器214。
檢測器瓦片210中的檢測器212和214可使用任何公知的X射線檢測器技術(shù)進行檢測。在一優(yōu)選實施例中，檢測器212、214使用固態(tài)鎘鎢酸鹽閃爍體-硅光電兩極管型檢測器。但在其他實施例中，檢測器瓦片210也可使用其他類型閃爍體、離子管氙(Xe)檢測器、基于電荷耦合器件(CCD)的檢測器、其上的材料的面積可產(chǎn)生為分辨照射在該材料上的X射線的位置提供位置信息的輸出信號的(比方說用無定形硒制成的)面積檢測器或任何類型的界定一檢測面積而生成一表示照射到該面積上的X射線的強度的輸出信號的檢測器。
圖6示出當(dāng)一位于檢測器瓦片210與一X射線源(未示出)之間的一件行李(未示出)中裝有片狀炸彈5時該炸彈在該檢測器瓦片210上的投影。由于片狀炸彈5的方向和很小的厚度，因此其投影只蓋住每一CT檢測器212的較小部分。與圖2所示現(xiàn)有檢測器陣列3一樣，CT檢測器212對片狀炸彈5的存在只有很弱的響應(yīng)。但是，隨著該片狀炸彈由傳送裝置110(見圖3A)以箭頭9所示方向傳送過檢測器瓦片210，片狀炸彈5最后位于X射線源與Z軸檢測器214之間。圖7示出片狀炸彈5在Z軸檢測器214上的投影，由于該投影蓋住Z軸檢測器214的較大部分，因此這些檢測器對片狀炸彈5的存在的響應(yīng)較強。由于檢測器瓦片210中的Z軸檢測器214的短邊方向與CT檢測器的短邊方向垂直，因此不管片狀炸彈放置成什么方向，檢測器瓦片210中如果說不是所有的檢測器都對片狀炸彈的存在有很強的響應(yīng)，那么至少有一部分檢測器對片狀炸彈的存在有很強的響應(yīng)。
盡管圖5-7示出檢測器瓦片210的一優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員當(dāng)可看出，本發(fā)明可對所示檢測器瓦片210的實施例作出種種改動。例如本發(fā)明檢測器瓦片可包括12個CT檢測器和2個Z軸檢測器，或在另一個例子中包括4個CT檢測器和1個Z軸檢測器。此外，在本發(fā)明范圍內(nèi)各檢測器也可有其他布置方式，只要檢測器之一的短邊方向垂直于、或至少不平行于另一檢測器的短邊方向。此外，盡管在所示實施例中檢測器瓦片呈長方形(如下詳述，這便于使用該檢測器瓦片構(gòu)作更大的檢測器陣列)，但本發(fā)明檢測器瓦片也可以是其他形狀，例如方形、圓形、三角形、正六邊形或不規(guī)則形狀。
圖8示出檢測器陣列130的一優(yōu)選實施例的俯視方塊圖。在所示實施例中，檢測器陣列130為由檢測器瓦片210構(gòu)成的一兩維陣列，包括8排檢測器瓦片210，每排包括32個檢測器瓦片210。陣列130中的每一個檢測器瓦片210如圖8右下角所示分成CT檢測器212和Z軸檢測器214?？梢钥闯?，當(dāng)適當(dāng)布置所有這些由一排8個CT檢測器212和一排2個Z軸檢測器214構(gòu)成的檢測器瓦片時，結(jié)合圖8所示和所述檢測器瓦片陣列形成總數(shù)為16排的交替排列的256個CT檢測器和64個Z軸檢測器。由于總共有8排檢測器瓦片，因此CT檢測器的總數(shù)為2048，而Z軸檢測器的總數(shù)為512。檢測器陣列130的其他實施例當(dāng)然也可包括不同排數(shù)的檢測器瓦片(例如12排)，每排的檢測器瓦片的數(shù)量也可不同(例如48或64)圖9示出沿圖8中9-9線剖取的Z軸方向上的剖面圖，從而示出檢測器陣列130以及在把檢測器陣列130裝在行李掃描組件100(見圖3A-C)中時檢測器陣列130、X射線管128、錐形光束132與轉(zhuǎn)動軸線127(與圖9平面正交)之間的空間關(guān)系。圖10示出沿圖8中10-10線剖取的X軸方向上的剖面圖，從而示出檢測器陣列130以及X射線管128和轉(zhuǎn)動軸線127。如圖9和10所示，檢測器陣列130最好構(gòu)作成一段圓柱面，其曲率中心位于X射線管128的焦點處，其曲率半徑等于一從X射線管128的焦點穿過轉(zhuǎn)動軸線127到達檢測器陣列130并在與陣列130交點處與檢測器陣列130正交的線段240的長度。檢測器陣列130中的檢測器瓦片210設(shè)置成其方向都與圖8右下角瓦片210所示相同，因此每一CT檢測器212的短邊(寬度)方向都與X-Y平面的方向相同或相平行，而每一Z軸檢測器214的短邊(長度)方向都與Z軸平行。這種布置確保在CT檢測器的檢測力很弱時Z軸檢測器對與轉(zhuǎn)動軸線垂直或接近于垂直的片狀炸彈的響應(yīng)較強。
最好是，在任何時刻，每一檢測器排中的Z軸檢測器214特別適合于檢測其方向與其他各排稍有不同的片狀炸彈的存在。例如，圖10所示最左邊的檢測器排中的Z軸檢測器214(即圖8所示底排檢測器瓦片210中的Z軸檢測器)特別適合于確保檢測出與從X射線管128的焦點伸展到該排的Z軸檢測器214的平面260平行的片狀炸彈的存在。圖10示出從X射線管128伸展到檢測器陣列130的8個平面(每一個平面的橫截面用一直線表示)，這8個平面分別與8檢測器排對應(yīng)，每排中的Z軸檢測器特別適合于檢測與對應(yīng)平面平行的片狀炸彈的存在。檢測器陣列130沿著Z軸方向最好設(shè)置成不對稱于一由X和Y軸界定、通過X管128的焦點而與Z軸正交的平面，從而檢測器陣列130與這8個平面的交角都不相同。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以看出，這有助于由Z軸檢測器214所提供的信息的最大化。圖9和10所表示的當(dāng)然不是實際尺寸，X射線管128與檢測器陣列130之間的距離比附圖所示大得多。因此，8個平面與檢測器陣列130的交角都接近90度，每一排Z軸檢測器所提供的信息都與其他各排Z軸檢測器提供的信息相似但又稍稍不同。在檢測器陣列130的其他實施例中，各排檢測器不必布置成CT檢測器與Z軸檢測器交替，CT檢測器的排數(shù)也不必等于Z軸檢測器的排數(shù)。例如，一種檢測器排數(shù)可以是另一種檢測器的排數(shù)的兩倍而可布置成每兩排第一種檢測器與一排另一種檢測器交替。在另一例中，一種檢測器的所有排在Z軸方向上連續(xù)，然后是所有排的另一種檢測器。此外，雖然上面結(jié)合檢測器瓦片210說明了本發(fā)明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以看出，本發(fā)明也可用來構(gòu)作檢測器的其他種種布置。在本發(fā)明范圍內(nèi)的例示性檢測器陣列包括布置成鯡魚魚骨形的檢測器陣列以及檢測器的任何布置，只要某些檢測器的短邊方向垂直于或至少不平行于該陣列中的其他檢測器的短邊方向。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以看出，把一檢測器陣列中的某些檢測器的短邊方向放置成垂直于或至少不平行于該陣列中的其他檢測器的短邊方向可補償在長邊方向上的檢測器的低分辨率，從而以低成本提高該檢測器陣列的分辨率。
CT行李掃描組件100(如圖3A-C所示)在工作時，最好用檢測器陣列130的CT檢測器212產(chǎn)生行李的重構(gòu)的CT圖象，而Z軸檢測器214最好對CT圖象無所貢獻。相反，由Z軸檢測器214生成的常被稱為“竇腔X線照相”數(shù)據(jù)的原始數(shù)據(jù)最好經(jīng)直接分析(即不使用重構(gòu)算法)而檢測方向放置成垂直于或接近垂直于轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動軸線127的片狀炸彈的存在(見圖3C)。直接分析由Z軸檢測器生成的原始數(shù)據(jù)的好處在于它減少了行李掃描組件100進行的計算量而降低了該組件的成本。但在其他實施例中，Z軸檢測器214生成的數(shù)據(jù)也可對重構(gòu)的CT圖象有所貢獻。
圖11A示出在圖11B所示一件行李270以箭頭114方向傳送過X射線管128和檢測器陣列130而管128和陣列130同時以箭頭272所示方向圍繞行李270轉(zhuǎn)動時陣列130的一排Z軸檢測器214所生成的Z軸竇腔X線照相268。由于所示檢測器陣列130包括8排Z軸檢測器，因此行李掃描組件100同時生成8個這樣的Z軸竇腔X線照相，但為方便起見，下面只說明一個竇腔X線照相。(陣列130的CT檢測器當(dāng)然也產(chǎn)生竇腔X線照相數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)最好被重構(gòu)算法用來生成CT圖象或至少該數(shù)據(jù)在此基礎(chǔ)上進行分析。)行李270呈長方體，其上有一把手274和一位于行李270的與把手相對一邊的金屬鉸鏈276。其方向與轉(zhuǎn)動軸線(未示出)垂直的一片狀炸彈278位于行李270的前部，其方向與轉(zhuǎn)動軸線平行的一較小片狀炸彈280位于行李270的中部，一圓柱形物體282位于行李270的后部。
竇腔X線照相268的每一水平行或“掃描線”表示(用來產(chǎn)生該竇腔X線照相的單排檢測器中的)所有Z軸檢測器214在一投影角下所測量的密度(在這里如所公知，所進行的每一次密度測量是把由檢測器之一生成的輸出信號轉(zhuǎn)變成X射線衰減圖象)，掃描線中的每一象素的厚度表示一檢測器的輸出信號所表示的密度(即密度越大該掃描線就越粗)。為了生成竇腔X線照相286，假設(shè)在把行李270整個傳送過由錐形光束132與該單排Z軸檢測器214的交線所界定的成象平面所需的時間中檢測器陣列130和X射線管128正好以圖11B的箭頭272所示方向轉(zhuǎn)動180°。
竇腔X線照相268頂端的掃描線(即第1根掃描線)對應(yīng)于0°投影角而產(chǎn)生于行李270的前端位于該成象平面中之時。由于假設(shè)行李270端部(即行李270的制作材料)的密度大于行李270中的物品的密度，因此該掃描線比大多數(shù)其他掃描線粗。底部的掃描線(即第32根掃描線)對應(yīng)于180°投影角而產(chǎn)生于行李270的后端位于該成象平面中之時，因此該掃描線也比大多數(shù)其他掃描線粗。盡管竇腔X線照相268只用32根掃描線示出投影角的180°變化，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以看出，工作時，行李掃描組件100可生成具有更多掃描線的竇腔X線照相，所示出的竇腔X線照相268只是便于說明而已，因此只是一般地例示出這些竇腔X線照相的特點。竇腔X線照相268一般呈與行李270的長方體形對應(yīng)的“沙漏”形。在0°和180°投影角上，檢測器陣列130測量行李270的“寬邊”(例如該行李的一邊)，此時行李遮斷該陣列中如果不是全部的檢測器也是大部分檢測器，因此這些投影角的掃描線較長。相反，在90°投影角上檢測器陣列130測量行李270的“窄邊”(例如該行李的頂部或底部)，從而行李270只遮斷陣列130中間的檢測器而X射線管128與該陣列兩邊的檢測器之間只有空氣，從而在90°投影角時只能看到掃描線的中部。
行李270中的各物件用竇腔X線照相268中的不同的結(jié)構(gòu)表示。例如，頂端掃描線左端的粗圓點對應(yīng)于其密度比行李270的其余部分大的金屬鉸鏈176，因此在該竇腔X線照相中生成一較粗區(qū)。該圓點位于掃描線的端部，因為在0°投影角時被鉸鏈276遮斷的一個或多個檢測器都位于該檢測器陣列的一端。與鉸鏈276對應(yīng)的各圓點在竇腔X線照相268中大致畫出一向下傾斜的對角線，從而在底端掃描線上該對應(yīng)于鉸鏈276的圓點落在該掃描線的右端上。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以看出，這些圓點示出一向下傾斜的軌跡，這是由于被鉸鏈276遮斷的檢測器隨著投影角的變動而變動。
片狀炸彈278在竇腔X線照相268中由在第1和第2根掃描線中橫跨許多檢測器的高密度(或粗線)區(qū)表示。由于片狀炸彈278迅速穿過成象平面，因此片狀炸彈278只表現(xiàn)在幾根掃描線中。一般來說，垂直于或接近垂直于轉(zhuǎn)動軸線的片狀炸彈在Z軸竇腔X線照相中表現(xiàn)出類似的圖象。它們表現(xiàn)為在不多幾個相繼投影角上橫跨若干相鄰的Z軸檢測器的高密度區(qū)。把手274在竇腔X線照相268中表現(xiàn)為第15-18根掃描線中的高密度區(qū)。片狀炸彈280在竇腔X線照相268中表現(xiàn)為第14-18根掃描線中的高密度區(qū)。由于片狀炸彈280與轉(zhuǎn)動軸線幾乎平行，因此片狀炸彈280的圖象與片狀炸彈278的圖象完全不同?？梢苑治鲈揨軸竇腔X線軸線數(shù)據(jù)而檢測具有這一方向(或具有與轉(zhuǎn)動軸線不怎麼垂直的其他方向)的片狀炸彈，但這類片狀炸彈更容易在CT檢測器中作出更強的響應(yīng)從而最好由對重構(gòu)的CT圖象進行分析而加以檢測。圓柱形物體282在竇腔X線照相268中表現(xiàn)為第23-29根掃描線中的高密度區(qū)。
如竇腔X線照相268所示，由于Z軸檢測器的短邊方向與轉(zhuǎn)動軸線平行，因此方向垂直于轉(zhuǎn)動軸線的片狀炸彈(例如片狀炸彈278)在Z軸竇腔X線照相數(shù)據(jù)中有很強的特征性響應(yīng)。這類片狀炸彈在竇腔X線照相中表現(xiàn)為橫跨若干檢測器和幾個投影角的高密度區(qū)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以看出，如上所提出的，可用自動檢測算法掃描表示片狀炸彈的存在的竇腔X線照相的高密度區(qū)的數(shù)據(jù)。在行李掃描組件100的一優(yōu)選工作方式中，一處理器(未示出)使用這一檢測算法連續(xù)處理Z軸檢測器所生成的竇腔X線照相數(shù)據(jù)而確定被掃描的行李中是否有片狀炸彈。
例如，一片狀炸彈的密度在約1立方厘米的三維象素大小(在重構(gòu)的CT圖象中一個象素所代表的三維大小)中一般約為1.5gm/cc。這一密度足以與行李的約為0.2gm/cc的背景密度相區(qū)別。對于片狀炸彈，在密度選定范圍為約0.4-1.8gm/cc中的三元象素是令人感興趣的。因此，使用標準算法連接各三元象素而表示一重構(gòu)圖象即可確定每一區(qū)域中的三元象素數(shù)并與比方說0.4gm/cc或更高的預(yù)定閾值作比較。其中超過閾值的三元象素數(shù)很小的區(qū)域可作為無害區(qū)而不予考慮。(因為沒有足夠的空間放置足以造成危害的片狀炸彈)。其中的三元象素多于比方說250cc的預(yù)定閾值的區(qū)域可認定為可疑區(qū)。然后用每一象素的三維乘以其密度計算出這類連接的區(qū)域所含有的質(zhì)量。若算出的質(zhì)量大于預(yù)定閾值，則可認定該區(qū)域中可能放有炸彈。然后如上所述需要加以證實。這后一種方法使得我們可使用比片狀炸彈的厚度大的象素。例如，若把該閾值設(shè)定成檢測0.4gm/cc或更高的密度，檢測器的短邊尺寸為5mm，密度為1.5gm/mm、厚度為2mm的片狀炸彈遮住一檢測器，則該檢測器將生成為實際密度的40％的輸出信號，即為超過閾值的0.6gm/cc。使用比片狀炸彈所可能達到的最小厚度大的象素可大大減小裝置的復(fù)雜性。可把檢測器做大而減少檢測器的數(shù)量，從而大大節(jié)省檢測器和電子器件成本。同樣，重構(gòu)圖象中的象素數(shù)量的減少可大大節(jié)省重構(gòu)處理器和圖象處理器的成本并降低對存儲器的要求。
如上述美國專利申請Serial No.08/671,202所詳述的，行李掃描組件100最好使用雙能源X射線光束。在備選實施例中，可只對應(yīng)于高能光束或只對應(yīng)于低能光束對Z軸檢測器214生成的輸出信號取樣。在另一實施例中，可同時對應(yīng)于低能和高能光束對Z軸檢測器214生成的輸出信號取樣而分開處理對應(yīng)于這兩光束所生成的數(shù)據(jù)，或者也可結(jié)合這兩個數(shù)據(jù)，例如在處理竇腔X線照相數(shù)據(jù)檢測片狀炸彈的存在之前取這兩個數(shù)據(jù)的平均值。
如上所述，檢測器陣列130的尺寸最好根據(jù)轉(zhuǎn)臺(如圖3A所示)的轉(zhuǎn)速和傳送裝置110的預(yù)定傳送速度加以選擇。在一優(yōu)選實施例中，轉(zhuǎn)臺124每2/3秒轉(zhuǎn)動360°，檢測器陣列130包括8排檢測器瓦片210，傳送裝置110的傳送速度選擇成該掃描組件100每小時可處理675件平均大小的行李，其中，行李的平均長度約為70厘米。在另一實施例中，轉(zhuǎn)臺124每2/3秒轉(zhuǎn)動360°，檢測器陣列130包括12排檢測器瓦片210，傳送裝置110的傳送速度選擇成該掃描組件100每小時可處理900件平均大小的行李。
以上結(jié)合行李掃描組件100和檢測片狀炸彈說明了本發(fā)明。但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以看出，本發(fā)明兩維檢測器陣列可用于所有基于CT的裝置，包括連續(xù)掃描容器或郵件等等其他物品的裝置。本發(fā)明兩維陣列在檢測片狀物時特別有效，對片狀物的檢測不限于如上所述用來檢測片狀炸彈。
上述行李掃描裝置可以較快速度即約為每小時250-300件行李或更快速度連續(xù)掃描行李，而在這些行李通過掃描器時無需操作員監(jiān)視，也無需進行預(yù)篩選處理。該掃描器特別可用來以更大概率、從而比視像機更可靠地檢測片狀炸彈之類的物體。該行李掃描器使用單級CT掃描過程掃描以較快速度通過該掃描器的行李中片狀炸彈之類具有預(yù)定可檢測特征的特定物體。該兩維檢測器陣列在Z軸方向上形成較之比方說視像機中的CT掃描器更大、分辨率更高的象場，從而特別可用來提供檢測連續(xù)通過該掃描器的行李中的片狀炸彈之類片狀物體的數(shù)據(jù)。由于把檢測器陣列分成兩類檢測器，一類檢測器用來提高X和Y軸平面中或與之平行的平面中的分辨率，另一類檢測器用來提高Z軸方向上的分辨率，因此可減小檢測器的總數(shù)。而且，由于使用CT檢測器生成CT圖象而用Z軸檢測器生成一個或多個竇腔X線照相，因此可設(shè)計出經(jīng)濟而高分辨率的裝置。
由于在本發(fā)明范圍內(nèi)可對上述裝置作出改動，因此上述說明所包含或附圖所示的所有內(nèi)容應(yīng)看成是例示性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種以預(yù)定流量連續(xù)掃描許多分開的物體的掃描組件，其特征在于包括(a)一X射線源；(b)一在掃描過程中接收所述X射線源的X射線的檢測器裝置，所述檢測器裝置包括一兩維檢測器陣列；(c)使該X射線源和檢測裝置以預(yù)定轉(zhuǎn)速繞一轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動的裝置；以及(d)以所述預(yù)定流量在所述X射線源與檢測器裝置之間傳送這許多待連續(xù)掃描的物體的傳送裝置；(e)其中所述預(yù)定流量隨預(yù)定的轉(zhuǎn)速和兩維檢測器陣列的在所述轉(zhuǎn)動軸線方向上的線度而變，從而每一個物體大致整個地被所述組件掃描。
2.按權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述兩維檢測器陣列包括許多排檢測器。
3.按權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述兩維檢測器陣列包括至少兩類檢測器，一類檢測器用來提高與轉(zhuǎn)動軸線正交方向上的分辨率，另一類檢測器用來提高與轉(zhuǎn)動軸線平行方向上的分辨率。
4.按權(quán)利要求3所述的組件，其特征在于，所述一類檢測器的尺寸做成在與轉(zhuǎn)動軸線正交方向上的寬度小于在與轉(zhuǎn)動軸線平行方向上的長度；而另一類檢測器的尺寸做成在與轉(zhuǎn)動軸線平行方向上的長度小于在與轉(zhuǎn)動軸線正交方向上的寬度。
5.按權(quán)利要求4所述的組件，其特征在于，所述兩維檢測器陣列中的所述一類檢測器的各排和另一類檢測器的各排兩兩交替排列。
6.按權(quán)利要求4所述的組件，其特征在于，每一所述一類檢測器產(chǎn)生用來生成一CT圖象的數(shù)據(jù)，而每一所述另一類檢測器生成用來生成一竇腔X線照相的數(shù)據(jù)。
7.按權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述陣列在與所述轉(zhuǎn)動軸線方向平行的方向上的線度決定于(a)該X射線源和檢測裝置圍繞該轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速，以及(b)傳送裝置在所述X射線源與檢測器裝置之間傳送待掃描物體的傳送速度，從而每一物體在通過所述組件時整個地被所述組件掃描。
8.一種用于CT掃描器的檢測器裝置，該掃描器包括一在掃描時與該檢測器裝置一起圍繞一轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動的X射線源，其特征在于，所述檢測器裝置包括一至少具有兩組檢測器的兩維檢測器陣列，其中一組檢測器的方向放置成提高第一方向上的分辨率，另一組檢測器的方向放置成提高與第一方向不同的第二方向上的分辨率。
9.按權(quán)利要求8所述的檢測器裝置，其特征在于，所述兩維檢測器陣列包括一具有接收所述X射線源的X射線的方形接收面的檢測器陣列。
10.按權(quán)利要求8所述的檢測器裝置，其特征在于，所述兩維檢測器陣列包括在掃描時檢測X射線的許多第一檢測器和許多第二檢測器，所述第一檢測器的分辨率在一與轉(zhuǎn)動軸線垂直的平面中比平行于轉(zhuǎn)動軸線的方向上高；而所述第二檢測器的分辨率在平行于轉(zhuǎn)動軸線的方向上比在與轉(zhuǎn)動軸線垂直的平面中高。
11.按權(quán)利要求10所述的檢測器裝置，其特征在于，所述第一檢測器在平行于轉(zhuǎn)動軸線的方向上的線度大于垂直于轉(zhuǎn)動軸線的平面中的線度；而第二檢測器在垂直于轉(zhuǎn)動軸線的平面中的線度大于在平行于轉(zhuǎn)動軸線的方向上的線度。
12.按權(quán)利要求11所述的檢測器裝置，其特征在于，所述兩維檢測器陣列包括許多排所述第一和第二檢測器。
13.按權(quán)利要求12所述的檢測器裝置，其特征在于，所述兩維檢測器陣列包括兩兩交替的許多排所述第一和第二檢測器。
14.按權(quán)利要求12所述的檢測器裝置，其特征在于，每一所述第一檢測器產(chǎn)生用來生成一CT圖象的數(shù)據(jù)，而每一所述第二檢測器生成用來生成一竇腔X線照相的數(shù)據(jù)。
15.按權(quán)利要求10所述的檢測器裝置，其特征在于，所述兩維檢測器陣列包括許多檢測器瓦片，每一所述檢測器瓦片包括至少一個所述第一檢測器和至少一個第二檢測器。
16.按權(quán)利要求15所述的檢測器裝置，其特征在于，每一所述檢測器瓦片包括至少兩個所述第一檢測器和至少兩個所述第二檢測器。
17.按權(quán)利要求16所述的檢測器裝置，其特征在于，每一所述檢測器瓦片中的所述第一檢測器比所述第二檢測器多。
18.按權(quán)利要求16所述的檢測器裝置，其特征在于，所述檢測器瓦片陣列包括許多排和許多列所述檢測器瓦片而形成所述檢測器瓦片的一兩維陣列。
19.一種用于CT掃描器而獲得一物體的三維掃描的檢測器裝置，其特征在于包括(A)界定至少一第一檢測面積、用來生成一輸出信號的第一檢測裝置，該輸出信號表示出照射到由一寬度和長度界定的所述第一檢測面積上的X射線的強度并表示出其寬度方向上的分辨率高于其長度方向上的分辨率的圖象信息。(B)界定至少一第二檢測面積、用來生成一輸出信號的第二檢測裝置，該輸出信號表示出照射到由一寬度和長度界定的所述第二檢測面積上的X射線的強度并表示出其長度方向上的分辨率高于其寬度方向上的分辨率的信息。
20.按權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述兩檢測裝置的寬度與長度方向都相互垂直。
21.按權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述第一檢測裝置包括許多第一檢測器，所述第二檢測裝置包括許多第二檢測器。
22.按權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，所述許多第一和第二檢測器中的每一個都大致呈長方形。
23.按權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，所述檢測器裝置的形狀為一段圓柱面；其中所述許多第一和第二檢測器位于所述圓柱面上。
24.一種CT裝置，其特征在于包括(a)一X射線源；(b)一在掃描時接收所述X射線源的X射線的檢測器裝置，以及(c)圍繞一轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動該X射線源和檢測器裝置的裝置，所述檢測器裝置包括(1)至少許多第一檢測器，這些檢測器在垂直于轉(zhuǎn)動軸線的平面中的分辨率高于在平行于轉(zhuǎn)動軸線方向上的分辨率，(2)至少許多第二檢測器，這些檢測器在平行于轉(zhuǎn)動軸線方向上的分辨率高于在垂直于轉(zhuǎn)動軸線的平面中的分辨率。
25.按權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于(1)所述許多第一檢測器界定至少一第一檢測面積并包括生成表示照射到所述第一檢測面積上的X射線的強度的輸出信號的裝置；以及(2)所述許多第二檢測器界定至少一第二檢測面積并包括生成表示照射到所述第二檢測面積上的X射線的強度的輸出信號的裝置。
26.按權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于還包括在所述X射線源與檢測器裝置之間傳送待掃描物品的傳送裝置。
27.按權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于，所述傳送裝置包括一傳送帶。
28.按權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于，所述傳送裝置以與所述轉(zhuǎn)動軸線大致平行的方向傳送所述物品。
29.按權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，所述許多第一和第二檢測器中的每一個都大致呈長方形。
30.按權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，所述檢測器裝置的形狀為一段圓柱面。
31.按權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，所述檢測器裝置包括一檢測器瓦片陣列，每一所述檢測器瓦片包括至少一個所述第一組檢測器中的檢測器和至少一個所述第二組檢測器中的檢測器。
32.按權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，每一所述檢測器瓦片包括至少兩個所述許多第一檢測器中的檢測器和至少兩個所述許多第二檢測器中的檢測器。
33.按權(quán)利要求32所述的裝置，其特征在于，每一所述檢測器瓦片中的所述第一檢測器組中的檢測器比所述第二檢測器組中的檢測器多。
34.按權(quán)利要求32所述的裝置，其特征在于，所述檢測器瓦片陣列包括許多排和許多列所述檢測器瓦片而形成一兩維陣列。
35.一種掃描一通過一CT掃描器的物體的方法，其特征在于包括步驟用位于至少兩個不同方向上的檢測器檢測X射線吸收數(shù)據(jù)。
36.按權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于還包括下列步驟以所述方向之一上的檢測器所檢測的X射線吸收數(shù)據(jù)生成至少一CT圖象，而以另一方向上的檢測器所檢測的X射線吸收數(shù)據(jù)生成至少一竇腔X線照相。
全文摘要
所公開的檢測器裝置包括一對物體進行三維掃描的兩維檢測器陣列。該陣列可包括成排、成列的方形檢測器,或者也可包括至少兩類檢測器,一類檢測器用來提高與掃描器的X和Y軸所成平面平行或重合方向上的圖象分辨率,另一類檢測器用來提高掃描器Z軸方向上的圖象分辨率。第一組檢測器的方向最好與第二組檢測器不同。為了改進掃描行李的方法,使用一組檢測器生成CT圖象信息,而使用另一組檢測器生成至少一竇腔X線照相。
文檔編號G01N23/04GK1172952SQ97111820
公開日1998年2月11日 申請日期1997年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月27日
發(fā)明者伯納德·M·戈登 申請人:模擬公司