РЕНТГЕНО-ТЕЛЕВИЗИОННОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2003 года по МПК G01N23/04 

Изобретение относится к рентгено-телевизионной технике, используемой для неразрушающего радиографического контроля изделий и грузов (багажа).

Из предшествующих работ в этой области техники известны рентгено-телевизионные устройства (РТУ) различного типа (Бекешко Н.А. и др. Радиационные системы контроля багажа (Ж-л "Зарубежная электроника", 1988, 6, стр.63-76). Как правило, эти устройства содержат источник рентгеновского излучения, систему коллиматоров, создающих веерообразный пучок рентгеновского излучения, инспекционную камеру с конвейером, на котором размещается инспектируемый объект, и многоканальную систему детектирования, представляющую собой во многих случаях линейку элементарных детекторов, регистрирующих прошедшее через контролируемый объект рентгеновское излучение. Контролируемый объект с помощью конвейера перемещается поперек плоскости веерообразного рентгеновского пучка и на мониторе отображаются проекции (теневое изображение) контролируемых предметов в плоскости, перпендикулярной веерообразному рентгеновскому пучку. Информация, получаемая от системы детектирования, обрабатывается компьютером и отображается на мониторе. Проекции различных предметов в контролируемом объекте, отображаемые на мониторе, являются результатом различного поглощения рентгеновского излучения разными предметами, определяемого их атомным номером, плотностью и толщиной. Величина поглощения рентгеновского излучения представляется на экране монитора различными уровнями потемнения при изображении разных предметов. Получаемая таким образом информация о наличии в контролируемых объектах тех или иных вложений во многих случаях недостаточна для их достоверной идентификации, особенно таких опасных вложений как наркотики, взрывчатые вещества и другие.

Более информативными являются системы, позволяющие получить не только теневое изображение предметов в контролируемом объекте (грузе, багаже и т.д. ), но и определить их атомный номер (Z), что достигается использованием, по крайней мере, двух энергетических уровней в спектре рентгеновского излучения. Эти системы отличаются в основном способами получения двух (или более) энергетических уровней: либо это вращающийся барабан с энергетическими фильтрами, установленный непосредственно после источника рентгеновского излучения (патент США 5319547, кл. G 06 F 15/00, 1994 г.), либо две последовательно размещенные линейки элементарных детекторов, первая из которых играет роль энергетического фильтра (проспекты фирмы Heimann, ФРГ). Такие системы позволяют работать в режиме различения объектов контроля в соответствии с их элементным составом, однако первая из них сложна, громоздка и ненадежна, а наличие во второй последовательно расположенных линеек детекторов усложняет конструктивное выполнение устройства и его наладку. Вследствие этого усложняется процесс съема информации и обработки результатов измерения в подобных устройствах.

Наиболее близким к предлагаемому является РТУ, содержащий источник рентгеновского излучения, коллиматор, инспекционную камеру с конвейером, на котором размещен инспектируемый объект, многоканальную детекторную систему и размещенный перед ней решетчатый энергетический фильтр (Патент РФ 2115814, кл. G 01 N 23/04, 9/24, 1998 г.).

Недостатком этого устройства является сложность конструктивного выполнения системы детектирования с энергетическим фильтром, т.к. при их изготовлении и юстировке необходима высокая точность.

Исходя из изложенного, была поставлена задача, направленная на упрощение конструктивного выполнения устройства за счет снижения трудоемкости при изготовлении детекторных систем.

Для решения этой задачи в РТУ, содержащем источник рентгеновского излучения, коллиматор, создающий веерообразную форму излучения, инспекционную камеру с конвейером, на котором размещен инспектируемый объект, многоканальную детекторную систему и размещенный перед ней энергетический фильтр, детекторная система выполнена в виде пары рядом расположенных одинаковых линеек элементарных детекторов, а однородная пластина энергетического фильтра расположена перед одной из линеек элементарных детекторов.

Применение устройства с фильтром в виде однородной пластины, расположенной перед одной из линеек элементарных детекторов, обеспечивает создание двухуровневого режима получения телевизионного изображения, то есть получение теневого изображения объектов по их элементному составу. При этом существенно упрощается взаимная юстировка энергетических фильтров и детекторов по сравнению с устройством, в котором используются решетчатые фильтры, что подтверждает существенность вышеизложенных признаков.

Фиг.1 - схематическое изображение РТУ;
фиг. 2 - схематическое изображение блока многоканального детектирующего устройства.

РТУ содержит источник рентгеновского излучения 1 с элементами защиты 2 от неиспользуемого рентгеновского излучения, корпус 3 инспекционной камеры 4, конвейер 5, на котором размещается объект контроля 6, коллиматор 7, формирующий веерообразный пучок используемого рентгеновского излучения j, детекторный коллиматор 8 и многоканальный детектор 9 прошедших через объект контроля излучений, который состоит из пары рядом расположенных одинаковых многоканальных линеек 10 и 11 элементарных детекторов, регистрирующих прошедшее через объект контроля излучение, и однородной пластины энергетического фильтра 12, который размещен перед одной из двух линеек. Таким образом, элементарные детекторы в одной из линеек оказываются перекрытыми фильтром, а в другой линейке нет. Элементарные детекторы линеек 10 и 11 через систему аналого-цифровой обработки 13 связаны с универсальной ЭВМ 14, которая функционально соединена с видеомонитором 15 и пультом управления 16.

Устройство работает следующим образом.

Пучок излучения, испускаемый рентгеновским источником 1, после прохождения через формирующий коллиматор 7 приобретает веерообразную конфигурацию в пространственном распределении его интенсивности. Расположенный в этой же плоскости многоканальный детектор 9 регистрирует интенсивность излучения, прошедшего через объем инспекционной камеры 4. Изменение интенсивности рентгеновского излучения, обусловленное наличием объекта контроля 6 и регистрируемое многоканальным детектором 9, преобразуется системой аналого-цифровой обработки 13 в цифровой код, который обрабатывается универсальной ЭВМ 14 и отображается на экране монитора 15 в виде полосы. Вариация яркости свечения монитора вдоль полосы соответствует распределению масс вещества внутри объекта контроля 6 в плоскости веерообразного пучка. Шаг пространственной дискретизации яркостного сигнала вдоль полосы равен расстоянию между соседними элементарными детекторами в линейке. При перемещении объекта контроля 6 с помощью конвейера 5 осуществляется последовательное сканирование объекта пучком рентгеновского излучения. Результат такого сканирования с помощью ЭВМ 14 формируется в виде двумерной числовой матрицы и отображается на экране видеомонитора 15 в виде теневого радиографического изображения.

В предлагаемом РТУ в процессе аналого-цифровой обработки формируется две матрицы цифровых данных: 1 - на основе сигналов, поступающих с незаэкранированных детекторов, 2 - на основе сигналов с заэкранированных детекторов. Путем математического сопоставления соответствующих элементов двух сравниваемых матриц вычисляется значение эффективного атомного номера Zэф данного элемента теневого изображения. Для удобства решения конкретных задач инспекции багажа и грузов информация об эффективном атомном номере контролируемых элементов выводится на экран монитора в виде дискретной цветовой палитры. Интервалы величин Zэф в этой палитре задаются с пульта 16, исходя из физических закономерностей, характерных для соответствующей оперативной задачи.

Изобретение относится к области рентгеновской техники. Устройство содержит источник рентгеновского излучения, систему коллиматоров, создающих веерообразный пучок рентгеновского излучения, инспекционную камеру с конвейером, на котором размещен инспектируемый объект, многоканальную детекторную систему, которая выполнена в виде пары рядом расположенных одинаковых линеек элементарных детекторов, перед одной из которых расположена однородная пластина энергетического фильтра. Техническим результатом изобретения является упрощение взаимной юстировки энергетических фильтров и детекторов. 1 с.п. ф-лы, 2 ил.

Рентгено-телевизионное устройство, содержащее источник рентгеновского излучения, систему коллиматоров, создающих веерообразный пучок рентгеновского излучения, инспекционную камеру с конвейером, на котором размещен инспектируемый объект, многоканальную детекторную систему и размещенный перед ней энергетический фильтр, отличающееся тем, что детекторная система выполнена в виде пары рядом расположенных одинаковых линеек элементарных детекторов, перед одной из которых расположена однородная пластина энергетического фильтра.