屏蔽射线用的快门装置及射线扫描成像系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种屏蔽射线用的快门装置及射线扫描成像系统，包括具有快门的射线发射器、二级准直器、探测器及控制系统，所述射线发射器包括射线源、所述射线源外包裹射线源防护体、以及与射线源防护体密封连接的准直器，所述射线源防护体具有射线出口，所述准直器具有与射线出口联通的准直通道，所述准直通道与外界联通，所述准直器对射线源射出的射线进行耦合准直，所述准直器中设置快门，所述快门可将整个准直通道关闭或打开,本发明尤其适用于在线快速安检设备，射线源快门关闭阻挡射线，自动转换扫描“辐射能量”，用低能量射线扫描车头部分，用高能量射线扫描被测箱体部分。对通过检测设备的司机进行保护，同时迅速提供清晰、完整的扫描图像。
【专利说明】屏蔽射线用的快门装置及射线扫描成像系统
【技术领域】
[0001]本发明专利涉及一种安全检测辐射成像设备，尤其指一种具有屏蔽射线用的快门装置的安全检测辐射成像设备。
【背景技术】
[0002]生活中，很多场所都需要配备大型安检设备，如海关、机场、边防、监狱、码头、邮政行包、运输及物流货场等大多具有在线无损安全检查的大型辐射成像设备。在线无损安全检查的辐射成像技术是借助射线装置或射线源发射的高能X射线或Y射线在非接触的情况下穿透被测物品，从而得到被检物品的透视图像。早期的大型辐射成像设备都是在所有人员撤离后再开始对货物扫描。为了提高安检效率，加之安检技术的发展，各安检设备制造商开始生产司机驾驶货车直接通过式安检设备，即“门式”集装箱车或厢式货车安检设备。此类设备的优势是检测效率高，司机不必下车“避让”。但问题是司机如直接从射线源与探测器之间通过，会受到很大程度的剂量辐射，而且司机每天可能不止一次通过，对人体会有伤害。因此目前大都采用“车头避让”方法，即判断驾驶室通过主射线束后再“开束”扫描，进行图像采集。
[0003]“车头避让”一般有自动和固定两种模式。“自动避让模式”是靠各种光电传感器判别车头(驾驶室)和被测箱体之间的间隙来实施“避让”，即待车头(驾驶室)通过后而被测箱体通过主射线束时再“开束”扫描，以确保司机健康。但由于各国生产和使用的车型五花八门，有的车头与货箱间距2米多，有的车头与货箱间距仅几十厘米。在车头(驾驶室)和被测箱体之间，还有线缆、排气管等杂物，而且现场车速也无法确定，经常判断不准。因此现大都采用“固定避让模式”。即人为设定一个不开束的“最大避让”车头(驾驶室)长度(例如3.5米)，再“开束”扫描。但如遇到较小的车头(驾驶室)长度时(如2.5米)，且车头(驾驶室)和被测箱体间距又很小(几十厘米)时，就会“漏扫”一部分被测箱体(前端)，造成安检“死角”。又由于射线源“出束”后到稳定需要一定时间才能使射线剂量增加到理想值，也使得前端被测箱体由于射线能量不稳定而造成穿透力不够。此外在能量不稳定时就无暇顾及每次扫描时探测器的实时“校准”，会造成图像“本底”不“干净”而影响图像质量，上述两种模式都可能造成扫描图像前端缺损或不清晰(特别是车速较快和无法确定时)。因此需要扫描得到完整、清晰货物图像同时，又能最大程度的保护特别是天天需多次通过门式安检设备的司机，不受辐射和散射剂量的影响，成为了当前亟待解决的问题。
[0004]实际各类射线源，特别是加速器类，是可以按程序预先设定(自动调整)出束的能量，例如先用低能射线扫描车头(驾驶室)这个对穿透力要求低的部分，再用高能射线扫描车箱(体)这个对穿透力要求高的部分。但现有各类射线源的“能量切换”的时间都较长，至少在数秒钟以上，所以该方法无法应用到实际检测设备中。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明提供一种具有快速动作的屏蔽射线用的快门装置和方法，通过“快速阻挡”的方法使“能量切换”成为可能，开束扫描时射线能量不变，但穿透车头(驾驶室)部分的过程中射线辐射剂量经阻挡已减少到人体可以短期接受的程度，而对被测货物(箱体)部分过程中射线辐射剂量又满足安检高穿透力和清晰度的要求，同时又提供了完整、清晰的扫描图像，克服现存的安检隐患。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种屏蔽射线用的快门装置，包括射线源101、所述射线源101外包裹射线源防护体102、以及与射线源防护体102密封连接的准直器103，其中，所述射线源防护体102具有射线出口 1021，所述准直器103具有与射线出口 1021联通的准直通道1031，所述准直通道1031与外界联通，所述准直器103对射线源101射出的射线进行耦合准直，所述准直器103中设置快门106，所述快门106可将整个准直通道1031迅速关闭或打开。
[0007]其中，包括驱动快门106的驱动单元105和支撑保护快门106的快门防护支架104。
[0008]其中，所述射线出口 1021呈矩形，所述准直器103包括固定在所述射线源防护体
102外壁上矩形射线出口 1021两侧的第一挡板1032、第二挡板1033，所述第一档板1032、第二挡板1033形状相同且相互间平行放置，所述第一档板1032、第二挡板1033之间相距形成准直通道1031，所述第一档板1032、第二挡板1033上端、下端通过连接第三挡板1034、第四挡板1035进行密封。
[0009]其中，所述快门防护支架104固定在挡板设置快门106位置的挡板外壁上，所述快门106为可堵住整个准直通道1031的滑块1061，所述快门防护支架104内部设置供滑块1061滑动的滑槽1062，所述滑槽1062在与其相接挡板中延伸至与所述准直通道1031相交并最终与另一挡板搭接，所述快门防护支架104上设置驱动滑块1062滑动的驱动单元105。
[0010]其中，所述快门防护支架104包括所述第一档板1032中部设置具有半圆柱形内腔的第一快门防护体2041，所述第二挡板1032对称设置与所述第一快门防护体2041相同的第二快门防护体2042，所述快门106为可绕自身轴线旋转的圆柱形挡块205，所述第一快门防护体2041与第二快门防护体2042的半圆柱形内腔相对放置形成容纳所述圆柱形挡块205的圆柱形腔体，所述第一快门防护体2041、第二快门防护体2042之间相距形成与准直通道1031内轮廓相配合的通道2043，所述圆柱形挡块205内部设置与所述通道2043内轮廓相配合的内孔2051，所述圆柱形挡块205置于所述圆柱形腔体中并可绕自身轴线旋转，所述内孔2051、通道2043、准直通道1031可联通组成对射线进行准直的准直通道，所述快门防护支架104上端或下端设置驱动所述圆柱形挡块205旋转的驱动单元105。
[0011]其中，所述快门106由至少两块厚度不同的钢板或铅板叠加而成，不同厚度的钢板与铅板可任意组合。
[0012]其中，所述驱动单元105为提供直线驱动力的液压气缸或电磁铁。
[0013]其中，所述驱动单元105为提供旋转驱动力的液压马达、气动马达、步进电机或伺服电机。
[0014]一种射线扫描成像系统，包括具有快门106的射线发射器，还包括:
二级准直器304，置于所述射线发射器正前方，对由所述射线发生器射出的射线进行第二次准直；
探测器306，与所述二级准直器304间隔相对放置，所述探测器306与所述二级准直器304之间形成待检物通过区，所述探测器306接收射线信号并进行转化与传输；
以及控制系统307，用于判断待检物的有无，检测时控制各部件的开关与动作。
[0015]本发明的有益效果在于:
(I)本发明通过射线源快门关闭阻挡大部(或全部)扫描射线，自动转换扫描“辐射能量”，用低能量(剂量)扫描车头(驾驶室)部分，用高能量(剂量)扫描被测箱体部分。就可对通过检测设备的司机起到防护作用，同时又迅速提供清晰、完整的整车图像。特别适合用于对有人员驾驶的集装箱车、厢式货车和具有封闭空间车辆的在线快速大型安检设备。
[0016](2)如果希望减少司机辐射剂量的同时，检查车头是否藏有违禁品，要求得到车头扫描图像，可通过改变滑块、圆柱形挡块的数量或厚度，使射线得以穿透，但穿透挡块的过程中射线辐射剂量得以减少到人体可以接受的范围，同时，降低的出束射线剂量仍可提供完整的扫描图像。
[0017](3)射线源无需频繁打开、关闭，可以是常开状态，由快门的打开、关闭来实现保护驾驶员并控制产生图像的时间，延长了射线源的使用寿命，另外，由于射线源的“提前出束”，开始扫描时射线剂量已达到理想值，对于探测器的“校准”和图像数据准确采集创造了良好条件，图像质量会更高。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明射线扫描成像系统正面示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为本发明实施例1移动式快门的主视图；
图4为本发明实施例1移动式快门工作状态的俯视图；
图5为图4另一工作状态俯视图；
图6为本发明实施例2旋转式快门的主视图；
图7为本发明实施例2旋转式快门工作状态的俯视图；
图8为图7另一工作状态俯视图；
图9为本发明实施例2旋转式快门滑块截面结构示意图；
图10为本发明实施例1移动式快门滑块截面结构示意图。
[0019]图中标号:301-射线发射器304-二级准直器305-待检物306-探测器307-控制系统101-射线源102-射线源防护体103-准直器104-快门防护支架105-驱动单元106-快门1021-射线出口 1031-准直通道第一挡板-1032第二挡板-1033第三挡板-1034第四挡板-1035 1061-滑块1062-滑槽2041-第一快门防护体2042-第二快门防护体205-圆柱形挡块2051-内孔2043-通道。
【具体实施方式】
[0020]以下实施例仅是为清楚的说明本发明所作的举例，而并非对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在下述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，而这些属于本发明精神所引出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
[0021]本发明提供的具有屏蔽射线用的快门装置的射线扫描成像系统，避免射线辐射产生的危害，同时快速得到完整的待检物图像，提高安检效率。
[0022]如图1、图2所示，本发明实施例提供的射线扫描成像系统结构，包括具有射线源快门装置的射线发射器301，置于所述射线发射器301正前方的二级准直器304，所述二级准直器304对由所述射线发生器301射出的射线进行第二次准直；经过二级准直器304后的射线具有可覆盖整个待检物305高度方向的辐射野，还包括与所述二级准直器304间隔相对放置的探测器306，所述探测器306与所述二级准直器304之间形成待检物通过区，如图1、图2所示待检物305为车辆，司机驾驶车辆通过待检物通过区时，所述探测器306内的光二极管-闪烁晶体组件接收穿过被检物品带检测信息的射线后，产生光子信号，经光二极管变为电信号，通过图像采集单元和图像处理单元后自动成像；还包括控制系统307，所述控制系统307包括在系统前端安装的检测待检物的触发开关，当被检测车辆305通过快速检查系统时，触发PLC控制系统，射线发射器301触发打开，射线源以出束剂量渐进的方式放射出X射线或Y射线，经过很短时间达到正常出束水平，在此期间快门关闭，当司机及驾驶室通过射线辐射范围，同时射线达到正常出束水平时，控制系统307控制快门打开，扫描车身提供完整清晰的扫描图像。
以下实施例为对射线源快门装置具体结构的解释说明。
实施例1
如图3、图4、图5所示，本发明实施例1提供的射线源快门装置的结构，包括射线源101、所述射线源101外包裹射线源防护体102、以及与射线源防护体102密封连接的准直器103，所述射线源防护体102具有射线出口 1021，所述准直器103具有与射线出口 1021联通的准直通道1031，所述准直通道1031与外界联通，所述准直器103对射线源101射出的射线进行耦合准直，所述准直器103中设置快门106，所述快门106可将整个准直通道1031关闭或打开。
[0023]其中，所述射线出口 1021呈矩形，所述射线源防护体102壁具有一定厚度，所述矩形射线出口 1021的高度在射线源防护体102的厚度方向上由内向外逐渐增大，所述准直器103包括固定在所述射线源防护体102外壁上矩形射线出口 1021两侧的第一挡板1032、第二挡板1033，所述第一档板1032、第二挡板1033形状相同且相互间平行放置，所述第一档板1032、第二挡板1033之间相距形成准直通道1031，所述第一档板1032、第二挡板1033上端、下端通过连接第三挡板1034、第四挡板1035进行密封，所述第一档板1032、第二挡板1033、第三挡板1034、第四挡板1035围成的准直通道1031是沿所述射线出口 1021内壁倾斜方向的继续延伸与放大。
[0024]其中，还包括驱动快门106运动的驱动单元105和支撑保护快门106的快门防护支架104。所述快门防护支架104固定在第一档板1032设置快门106位置的挡板外壁上，所述快门106为可堵住整个准直通道1031的滑块1061，所述快门防护支架104内部设置供滑块1061滑动的滑槽1062，所述滑槽1062在延伸穿过第一档板1032，穿过所述准直通道1031后，最终与第二挡板1033搭接，所述快门防护支架104上设置驱动滑块1061滑动的驱动单元105，所述驱动单元105为提供直线驱动力的液压气缸、电磁铁，所述滑块1061在驱动单元105驱动下在滑槽1062中滑动调节射线出束量，或者对准直通道1031进行完全打开或关闭操作，关闭时对射线进行阻挡，起到防护作用，打开时使准直通道1031畅通完成准直操作，所述驱动单元105受控制系统307控制，控制系统307检测待检物位置并发送相应控制信号，实际工作时，如图4所示，司机驾驶车辆经过待检物通过区时，控制系统307检测并发送信号打开信号源101发射射线，同时滑块1061对准直通道1031进行封闭，阻挡射线，射线达到正常出束水平需要一定时间，在此期间内司机可驾驶车辆安全经过射线辐射区域，如图5所示，当司机及驾驶室通过射线辐射范围后，同时射线达到正常出束水平时，控制系统307控制防护滑块1061将准直通道1031打开，使足够剂量的射线扫描车身提供完整清晰的扫描图像，所述滑块1061移动的距离只需10-20mm，快门打开时间约0.1s,最大限度的保护司机不受射线辐射影响，同时也保证了扫描图像的清晰完整。
[0025]实施例2
如图6、图7、图8所示，本发明实施例2提供的射线源快门装置的结构，包括射线源101、所述射线源101外包裹射线源防护体102、以及与射线源防护体102密封连接的准直器103，所述射线源防护体102具有射线出口 1021，所述准直器103具有与射线出口 1021联通的准直通道1031，所述准直通道1031与外界联通，所述准直器103对射线源101射出的射线进行耦合准直，所述准直器103中设置快门106，所述快门106可将整个准直通道1031关闭或打开。
[0026]其中，所述射线出口 1021呈矩形，所述射线源防护体102壁具有一定厚度，所述矩形射线出口 1021的高度在射线源防护体102的厚度方向上由内向外逐渐增大，所述准直器
103包括固定在所述射线源防护体102外壁上矩形射线出口 1021两侧的第一挡板1032、第二挡板1033，所述第一档板1032、第二挡板1033形状相同且相互间平行放置，所述第一档板1032、第二挡板1033之间相距形成准直通道1031，所述第一档板1032、第二挡板1033上端、下端通过连接第三挡板1034、第四挡板1035进行密封，所述第一档板1032、第二挡板1033、第三挡板1034、第四挡板1035围成的准直通道1031是所述射线出口 1021内壁倾斜方向的继续延伸与放大。
[0027]其中，所述快门防护支架104包括所述第一档板1032中部设置具有半圆柱形内腔的第一快门防护体2041，所述第二挡板1032对称设置与所述第一快门防护体2041相同的第二快门防护体2042，所述快门106为可绕自身轴线旋转的圆柱形挡块205，所述第一快门防护体2041与第二快门防护体2042的半圆柱形内腔相对放置形成容纳所述圆柱形挡块205的圆柱形腔体，所述第一快门防护体2041、第二快门防护体2042之间相距形成与准直通道1031内轮廓相配合的通道2043，所述圆柱形挡块205内部设置与所述通道2043内轮廓相配合的内孔2051，所述圆柱形挡块205置于所述圆柱形腔体中并可绕自身轴线旋转，当所述圆柱形挡块205旋转至一定角度，使所述内孔2051、通道2043及所述快门防护支架104两侧的准直通道1031联通时，所述内孔2051、通道2043及准直通道1031组成对射线进行准直的准直通道，所述快门防护支架104上端或下端设置驱动所述圆柱形挡块205旋转的驱动单元105,所述驱动单元105为提供旋转驱动力的液压马达、气动马达、步进电机、伺服电机，所述圆柱形挡块205在驱动单元105驱动下在圆柱形腔体中旋转调节射线出束量，或者对准直通道1031进行完全打开或关闭操作，对射线进行阻挡，起到防护作用，所述驱动单元104受控制系统307控制，控制系统307检测待检物位置并发送相应控制信号，实际工作时，如图7所示，司机驾驶车辆经过待检物通过区时，控制系统307检测并发送信号打开信号源101发射射线，同时圆柱形挡块205旋转使内孔2051与通道2043不连通，对准直通道1031进行封闭，阻挡射线，射线达到正常出束水平需要一定时间，在此期间内司机可驾驶车辆安全经过射线辐射区域，如图8所示，当司机及驾驶室通过射线辐射范围后，同时射线达到正常出束水平时，控制系统307控制圆柱形挡块205旋转使内孔2051与通道2043联通，从而与准直通道1031联通，使足够剂量的射线扫描车身提供完整清晰的扫描图像，所述圆柱形挡块205旋转角度只需15-30°，快门打开时间约0.ls，最大限度的保护司机不受射线辐射影响，同时也保证了扫描图像的清晰完整。
[0028]此外，本发明提供的射线扫描成像系统实施例中，射线源101无需频繁打开、关闭，可以是常开状态，由快门302的打开、关闭来实现保护驾驶员并控制产生图像的时间，延长了射线源101的使用寿命，当被测车辆进入检测通道时，射线源就开始“出束”，但此时快门装置中的快门是关闭的，射线束会被大部或全部“阻挡”，检测射线的剂量极低，但仍可成像。待车头(驾驶室)安全通过射线源主射线束后，立即自动打开快门装置快门，扫描出清晰的图像，由于射线源的“提前出束”，扫描时射线已达到理想值，对于探测器的“校准”和准确采集创造了良好条件，图像质量会更高。
[0029]同时，本发明提供的射线源快门装置实施例中，希望减少司机辐射剂量的同时，不希望漏检被测货物的箱体前端，还能检查车头(驾驶室)部分是否藏有违禁品，要求得到完整的整车扫描图像，可通过改变所述滑块1061、圆柱形挡块205的厚度，或如图9、图10所示，将所述滑块1061、圆柱形挡块205制成由至少2块或多块厚度不同的钢板或铅板叠加制成，不同厚度的钢板与铅板可任意组合，使挡块厚度可调；由于各类加速器(Betatron电子感应加速器和LINAC直线加速器等)的能量和出束剂量率不一样，因此快门装置内快门挡块的叠加厚度不同，可适应不同的安检设备需求。对于不同类型的射线源可以预先选定快门装置中打开的挡块数或选择不同厚度(材料)的挡块，挡住大部分出束射线，使司机受到的辐射剂量大大降低，但又可对车头(驾驶室)和箱体部分进行整车完整扫描。调整挡块，选择使用不同的叠加厚度，阻挡住大部分射线(如90%)，司机所受到剂量低于不阻挡时的10%(约lOuSV)。每年所受到剂量最大为3600uSV (折合3.6mSV)，符合国际卫生防护标准基本要求。如果选择使用装置中提供的全部叠加厚度，就阻挡住绝大部分射线(如99%)司机每次所受到剂量只有约IuSV以下，如每天通过3次，每年所受到剂量最大仅为1080USV(折合
1.08mSV)，大大低于国际卫生防护标准。
[0030]射线源快门装置的采用，使开束扫描时射线能量不变，但穿透车头(驾驶室)部分的过程中射线辐射剂量经阻挡已减少到人体可以短期接受的程度，而对被测货物(箱体)部分过程中射线辐射剂量又满足安检高穿透力和清晰度的要求，同时又提供了完整、清晰的扫描图像，克服现存的安检隐患。
【权利要求】
1.一种屏蔽射线用的快门装置，包括射线源(101)、所述射线源(101)外包裹射线源防护体(102)、以及与射线源防护体(102)密封连接的准直器(103)，其特征在于，所述射线源防护体(102)具有射线出口(1021)，所述准直器(103)具有与射线出口(1021)联通的准直通道(1031)，所述准直通道(1031)与外界联通，所述准直器(103)对射线源(101)射出的射线进行耦合准直，所述准直器(103)中设置快门(106)，所述快门(106)可将整个准直通道(1031)迅速关闭或打开。
2.如权利要求1所述的屏蔽射线用的快门装置，其特征在于，包括驱动快门(106)的驱动单元(105)和支撑保护快门(106)的快门防护支架(104)。
3.如权利要求2所述的屏蔽射线用的快门装置，其特征在于，所述射线出口(1021)呈矩形，所述准直器(103)包括固定在所述射线源防护体(102)外壁上矩形射线出口(1021)两侧的第一挡板(1032)、第二挡板(1033)，所述第一档板(1032)、第二挡板(1033)形状相同且相互间平行放置，所述第一档板(1032)、第二挡板(1033)之间相距形成准直通道(1031)，所述第一档板(1032)、第二挡板(1033)上端、下端通过连接第三挡板(1034)、第四挡板(1035)进行密封。
4.如权利要求3所述的屏蔽射线用的快门装置，其特征在于，所述快门防护支架(104)固定在挡板设置快门(106)位置的挡板外壁上，所述快门(106)为可堵住整个准直通道(1031)的滑块(1061)，所述快门防护支架(104)内部设置供滑块(1061)滑动的滑槽(1062)，所述滑槽(1062)在与其相接挡板中延伸至与所述准直通道(1031)相交并最终与另一挡板搭接，所述快门防护支架(104)上设置驱动滑块(1062)滑动的驱动单元(105)。
5.如权利要求3所述的屏蔽射线用的快门装置，其特征在于，所述快门防护支架(104)包括所述第一档板(1032)中部设置具有半圆柱形内腔的第一快门防护体(2041)，所述第二挡板(1032)对称设置与所述第一快门防护体(2041)相同的第二快门防护体(2042)，所述快门(106)为可绕自身轴线旋转的圆柱形挡块(205)，所述第一快门防护体(2041)与第二快门防护体(2042)的半圆柱形内腔相对放置形成容纳所述圆柱形挡块(205)的圆柱形腔体，所述第一快门防护体(2041)、第二快门防护体(2042)之间相距形成与准直通道(1031)内轮廓相配合的通道(2043)，所述圆柱形挡块(205)内部设置与所述通道(2043)内轮廓相配合的内孔(2051)，所述圆柱形挡块(205)置于所述圆柱形腔体中并可绕自身轴线旋转，所述内孔(2051)、通道(2043)、准直通道(1031)可联通组成对射线进行准直的准直通道，所述快门防护支架(104)上端或下端设置驱动所述圆柱形挡块(205)旋转的驱动单元(105)。
6.如权利要求4-5任一所述的屏蔽射线用的快门装置，其特征在于，所述快门(106)由至少两块以上厚度不同的钢板或铅板叠加而成挡块，不同厚度的钢板与铅板的挡块可任意设定组合。
7.如权利要求4所述的屏蔽射线用的快门装置，其特征在于，所述驱动单元(105)为提供直线驱动力的液压气缸或电磁铁。
8.如权利要求5所述的屏蔽射线用的快门装置，其特征在于，所述驱动单元(105)为提供旋转驱动力的液压马达、气动马达、步进电机或伺服电机。
9.一种射线扫描成像系统，其特征在于，包括具有快门(106)的射线发射器，还包括: 二级准直器(304)，置于所述射线发射器正前方，对由所述射线发生器射出的射线进行第二次准直； 探测器(306)，与所述二级准直器(304)间隔相对放置，所述探测器(306)与所述二级准直器(304)之间形成待检物通过区，所述探测器(306)接收射线信号并进行转化与传输; 以及控制系统(307)，用于判断待检物的有无，检测时控制各部件的开关与动作。
【文档编号】G01N23/04GK104198507SQ201410473037
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2014年9月16日
【发明者】李联琮, 张志刚, 和爱国, 王庆东 申请人:北京一体通探测技术有限公司