專利名稱：使用小角度圖象測定物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組成的檢測設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用穿透性放射線的小角度偏轉(zhuǎn)測定物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組成的方法和裝置。
已知的吸收式放射線成象裝置，通過記錄放射線通過物體后的強度分布，測定一個物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。強度分布的變化，是由于通過物體的不同路徑的放射線吸收不同所致。對于這樣的裝置，在物體中放射線的散射產(chǎn)生背景噪音，并減小圖象的對比度。為了補償被散射的放射線的效應，美國專利Ser.No.4,651,002提出，分別用準直器和過濾器記錄被散射的放射線，并隨后從物體被X射線照射時獲得的整個的強度分布中，減去所記錄的散射的放射線強度。此美國專利Ser.No.4,651,002測量一總的散射強度，不要求精細調(diào)整準直器和過濾器的相對位置。因此，過濾器被設(shè)置為一個活動元件，測量大角度的散射。
為了考慮背景散射的放射線，美國專利Ser.No.4,549,307提出特殊的罩，它阻擋入射放射線，并在被檢測的物體上形成點。在這些點中，僅背景，即僅散射的放射線被記錄。在整個圖象上的背景水平從這些點的測量中近似推出，隨后從整個的吸收信號減去以獲得較高對比度的圖象。
如上所述，上述的裝置從無偏轉(zhuǎn)地通過物體的放射線的強度分布，鑒別或測定物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如果物體含有的物質(zhì)僅在吸收性質(zhì)上有微弱的不同，用這些裝置獲得的圖象會缺少區(qū)別含有這些物質(zhì)的物體的各部分所需要的對比度，因而對所述物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的成象會要求除吸收射線成象法以外的方法。
英國專利No.2,299,251(1996)提出一個使用從晶體結(jié)構(gòu)的布喇格(Bragg)反射鑒別晶體和多晶物質(zhì)的裝置。該裝置的準直器可記錄放射線所通過的物體的各個區(qū)域的能量譜。在選擇角度上反射的多色放射線的能量譜分布具有反射放射線的物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)的特征，因此，用能量譜分布數(shù)據(jù)可以鑒別物質(zhì)。此方法被提出用于鑒別行李中的爆炸物。但是，該方法限于檢測具有晶體或多晶體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。
U.S.S.R專利文件SU1402871(1987)和俄羅斯專利文件RU2012872(1994)描述了一種形成物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖象的裝置，它使用X射線在具有不同電子濃度的物體部分之間的邊界上偏轉(zhuǎn)的效應。折射將X射線偏轉(zhuǎn)達三角秒。這些裝置使用單晶體準直入射的放射線和過濾折射的放射線。這些裝置的缺點是它們依賴于根據(jù)布喇格(Bragg)定律的單晶體反射，因而造成小的孔徑比。對于每個波長，在一個偏轉(zhuǎn)間隔內(nèi)放射線在特定的角度上被反射，所述偏轉(zhuǎn)間隔等于布喇格(Bragg)反射的角度間隔，大約為十角秒。這意味著僅放射線源輻射能量的10-5被用于物體的成象。
已公布的PCT專利申請No.WO96/17240(1996)描述了使用孔徑格柵而不是單晶體來取得較大的孔徑比的裝置。在這種裝置中，在物體前的準直格柵形成一系列窄的微弱擴散射束的入射通量。在物體和檢測器間的過濾格柵起散射放射線過濾器的作用。這兩個格柵彼此相對設(shè)置，使得被分析物體不存在時，穿透性放射線通量不會到達檢測器。當成象時，物體相對于檢測器不動，檢測射線的空間頻率和位置確定物體被X射線照射的部分的位置和大小。準直格柵最好足夠大以包圍整個物體，并應具有寬度不大于0.05-0.1mm的不透明區(qū)域，以確保在被分析物體中檢測不均勻性的合適的分辨率。準直格柵的這兩個要求提高裝置的造價，并使裝置的調(diào)節(jié)復雜化。
美國專利Ser.Nos.4,751,772；4,754,469；4,956,856；5,008,911和5,265,144描述了檢驗生物組織和鑒別行李中爆炸物的方法和裝置，它是通過記錄入射射束方向的1-12度內(nèi)的角度上散射的相干放射線的譜線。如果X射線的能量足夠小，彈性散射放射線的大部分是在那些角度內(nèi)。如在這些專利中所規(guī)定的那樣，物體的分析使用窄的準直的單色或多色放射線束。相干地散射的放射線的強度使用一個檢測系統(tǒng)測量，所述系統(tǒng)既可分辨放射線的能量又可分辨放射線散射的角度。在這些裝置中應用了的幾個原理，其中之一是彈性散射放射線(不同于非彈性散射的康普頓(Compton)射線)的能量譜與入射射束的譜線是相同的。彈性散射的放射線的強度具有一個特征性的角度變化，在1-19度的角度間隔中有一個顯著的最大值。最大的偏轉(zhuǎn)角取決于被X射線照射的物質(zhì)，和入射的放射線的能量。因為，小散射角度的相干散射放射線的強度分布取決于目標物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，具有同一吸收性的物質(zhì)(傳統(tǒng)的吸收X線分析不能分辨)常能通過相干放射線的角度散射的強度分布進行辨別。
美國專利No.4,751,722和4,754,469描述了使用小角度相干散射和計算機層析X射線成象法來形成圖象的裝置。所描述的裝置具有較低的靈敏度，因為，在特定的角度范圍內(nèi)，相干散射的截面是不大的，因此，要求用高的放射線劑量對物體進行X射線照射。美國專利5,265,144描述了使用同心檢測環(huán)記錄在特殊角度上散射的放射線的裝置。所述裝置用具有小擴散角度的窄的X射線射束照射一個物體，其是為了成功地記錄小角度散射所要求的，所述裝置具有小孔徑比的問題，因此，靈敏度低。上述裝置中的放射線通量，在通過物體時遇到的不同材料中散射開，使得強度分布是由物體中包含的不同材料所造成的幾個曲線的疊加。這使從散射曲線中辨別物質(zhì)復雜化。美國專利4,752,722提出用小角度計算機層析成象解決此問題。然而，形成層析圖象要求從很多不同角度對物體進行X射線照射(0-360度)。這是昂貴及并不是總是可行的。
本發(fā)明的目的是使用較不昂貴的裝置獲取被分析物體的體積內(nèi)的物質(zhì)分布信息，所述裝置具有高的孔徑比。而且，本發(fā)明的目的是創(chuàng)立一種裝置，它易于生產(chǎn)和操作，而當成象或形成物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的投影時，具有提高的圖象質(zhì)量。
本發(fā)明的一個實施例形成一個小角度定位象，它實質(zhì)上是應用在一個物體中放射線以小角度相干散射所形成的物體的圖象或投影。另外，對于多個以不同角度橫穿物體的射束，測定散射曲線。散射曲線將每個圖象點與有關(guān)的放射線射柬所通過的物體那部分的衍射性能相關(guān)。散射曲線和定位象指出小角度散射強度，因此攜帶關(guān)于物體分子組成的信息。在測量中，每個散射強度是射線束通過的不同物體區(qū)域的幾個散射曲線的疊加。這妨礙物體的分析。但是，使用沿不同方向橫穿物體的射束所檢測到的散射曲線，層析技術(shù)可測定物體的特定點或區(qū)域的近似的散射曲線I(θ)。檢測器越多，即散射的放射線強度被測量的角度越多，散射曲線近似的越精確。每一物質(zhì)具有一個獨特的散射曲線，所感興趣的物質(zhì)的散射曲線可輸入到數(shù)據(jù)庫。通過將一個獲得的近似的散射曲線與在數(shù)據(jù)庫中的散射曲線比較，可鑒別在物體的特定區(qū)域中所含的物質(zhì)。
本發(fā)明的原理可用多種裝置實現(xiàn)。一個這樣的裝置是小角度定位象裝置，它包括一個穿透性放射線源；一個準直器，形成入射到物體上的一系列窄的，微弱擴散射束的入射放射線通量；一個在物體后的空間過濾器；和一個在所述過濾器后的坐標敏感檢測器。準直器具有放射線透明的區(qū)域如狹縫或通道，和與其交替的放射線不透明的區(qū)域。空間過濾器是一個規(guī)則的周期性結(jié)構(gòu)，與準直器相似，但是其具有不透明的材料的區(qū)域與準直器的透明區(qū)域相對應，使得過濾器的不透明區(qū)域阻擋從準直器透明區(qū)域來的在直射通路上的放射線。準直器的每個射束蓋住所投射的物體的一個區(qū)域。所述裝置還包括相對于穿透性放射線射束移動物體的設(shè)施，以使得掃描物體，并在檢測器上獲得物體的完全投影。
在一個實施例中，準直器包括一個規(guī)則周期性結(jié)構(gòu)，由不透放射線的區(qū)域和透明通道組成。通道的形狀和位置可以不同，例如可以是六角形圖案排列的狹縫，園孔。狹縫準直器可包括不透放射線的交替的板，在板間有間隙，或是兩個遮擋板，其中輸入遮擋板具有一個或幾個狹縫，輸出遮擋板具有多個狹縫?；蛘?，具有帶園孔的透明通道的準直器也可形成為毛細管束，或兩個遮擋板，一個具有一個或幾個孔的輸入遮擋板和一個具有多個孔的輸出遮擋板。為形成具有微米級或亞微米級厚度和幾個角分擴散度的的射束，一個無狹縫的準直器利用在兩個平拋光板邊界上的X線的傳播效應，具有重復完全內(nèi)反射(CIR)。無狹縫的準直器形成為一組金屬或玻璃板，它們具有彼此在頂部無間隙地疊放起來，高壓下壓合的拋光的表面。為獲得極窄的(具有小于十角秒的發(fā)散)高強度的X射線射束，一個修改的無狹縫準直器包括一疊拋光表面的板，它們具有垂直X線通路的反射表面上的未拋光的帶。
空間過濾器是一個與準直器互補的規(guī)則的周期性結(jié)構(gòu)，也就是說，空間過濾器設(shè)置的屏蔽從準直器直接輻射來的放射線，傳過物體在希望角度范圍內(nèi)散射的放射線。對于狹縫準直器，空間過濾器應形成為一個線性光柵，對于圓柱通道的準直器，應形成為具有園的不透明區(qū)域的光柵。
準直器向被分析物體的各個區(qū)域引導各自的穿透性放射線射束，使得需要物體的跨射束的相對運動，以獲得物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完整圖片。因此移動物體的設(shè)施應是一個裝置，它能確保物體橫跨掃描射線的均勻運動，其速度應足以在檢測裝置上獲得所需要的曝光。檢測裝置是一個坐標敏感的X射線輻射傳感器，它同時記錄所有射束的信息。信息處理系統(tǒng)接受從檢測器收集來的信息，建立一個物體圖象，它具有表示小角度散射中差別的對比度。所述圖象可與在吸收對比中所獲得的圖象相比較。對于物體中各自的元素，處理系統(tǒng)測定小角度散射曲線并將確定的曲線和已知物質(zhì)散射曲線的現(xiàn)有資料或數(shù)據(jù)庫進行比較。當在數(shù)據(jù)庫中找到一個匹配的散射曲線時，處理系統(tǒng)鑒別出一個元素的物質(zhì)。
小角度定位象裝置的另一個實施例包括一個放射線源；一個狹縫準直器，它形成入射到物體上的多個小的微弱擴散射束的入射通量；空間過濾器位于物體后，檢測器元件設(shè)在空間過濾器中?？臻g過濾器可以是不透明板制的狹縫光柵，它具有位于狹縫中的記錄件。選擇板的寬度以確保從一個射束來的散射的放射線不影響相鄰射束記錄件。板間間隙的寬度和深度使得每個單獨的檢測器記錄以特定的角度范圍落到其上的放射線。一個實施例中每個入射射束包括三個間隙和三個檢測器元件。射束的中心檢測器元件測量通過物體直接傳播的放射線強度。射束的其他兩個檢測器元件測量偏轉(zhuǎn)到中心單元的任何一側(cè)所希望角度范圍中的放射線強度。每個檢測器元件連接到處理系統(tǒng)，它從與未偏轉(zhuǎn)放射線相關(guān)的強度信息中，分出與由物體散射的放射線相關(guān)的強度信息。兩個圖象可形成在一個監(jiān)視器上，一個圖象與物體小角度散射對比相應，另一個圖象與吸收對比相應。
一種檢驗物體的方法，以不同的角度用X射線照射物體，測定物體的吸收因子的三維分布。另外，對每個物體單元獲取小角度散射曲線。為了確定吸收因子，用從單個源來的指向各個盡可能彼此不同角度的穿透性放射線的扁平扇形射柬掃描物體(如檢測其中是否具有爆炸物的行李)。通過移動裝置的光學單元(如準直器，空間過濾器和檢測器)，或移動物體，可以完成掃描。在行李檢查裝置中，移動物體一般是較實際的。每個射束厚度根據(jù)裝置所要求的分辨率選擇，即根據(jù)要鑒別的物質(zhì)在物件中占有的區(qū)域大小。在垂直掃描方向的每個扁平射柬的寬度包圍整個被分析的物體。
對每個射束，一個坐標敏感檢測器記錄通過物體傳播的放射線強度。檢測器可以是方向平行于入射射束平面的直線檢測單元的系統(tǒng)。以這樣的定向，坐標敏感檢測器的空間分辨率確定所能辨出的不均勻性的最小尺寸。當物體移動時，每個射束連續(xù)地掃描整個物體。通過物體傳播的放射線強度取決于射束穿過的物質(zhì)的吸收因子。從所測定的以不同的角度跨越同一物體單元的各射束的透射度，可測定充滿所述單元的物質(zhì)的平均吸收因子。通過物體傳播的放射線的強度測量值傳遞到處理系統(tǒng)，處理系統(tǒng)計算在整個物體體積上的吸收因子的分布。然后物體被作為基本單元的三維矩陣表示，每個單元具有一個固定的吸收因子。每個單元被認為是僅由一種物質(zhì)充滿。從獲得的吸收因子分布，可測定單元內(nèi)物質(zhì)的平均原子數(shù)。因為不同的物質(zhì)可具有相似的吸收因子，以這樣模式的X放射獲得的物體圖象不能辨別相似吸收因子的物質(zhì)。
為辨別具有相似的吸收因子的物質(zhì)，使用相干小角度散射(SAS)。當對復雜的物體進行X射線照射時，對單個射束所呈現(xiàn)的小角度散射曲線，是在射束通過物體時穿過所有物質(zhì)的散射曲線的疊加。為從疊加中隔離出單個物體單元的散射曲線，對在物體上的幾個射束入射角度獲得小角度強度分布，這幾個角度要盡量地彼此不同。每個射束可使用一單獨的SAS系統(tǒng)。每個SAS系統(tǒng)包括一個準直器，一個空間過濾器和一個坐標敏感檢測器，測量由準直器形成的射束的小角度散射曲線。每個準直器從單個源，形成一系列窄的微弱擴散的射束。物體連續(xù)地通過SAS系統(tǒng)，使得每個系統(tǒng)都掃描物體。對對于不同掃描角度的射束測量的小角度散射曲線進行處理，產(chǎn)生表示物體結(jié)構(gòu)和組成的特征的散射曲線的分布。
在幾個不同的角度測量小角度散射強度，然后構(gòu)成物體中每個單元(或體積元素)的相應的近似散射曲線，能夠鑒別在單元中的物質(zhì)。相干散射強度測量的角度越多，單元散射曲線近似的準確度越高。測量的小角度散射的范圍可限制在相干散射放射線的主要部分所在的角度區(qū)域，即，所謂的中心衍射峰值區(qū)域。這個區(qū)域可從5角秒到1度，取決于用的波長和材料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)。記錄中心峰區(qū)的小角度散射對記錄的放射線提供較大的強度。當計算每個單元的散射曲線時，由于測量條件的不同，如射束到達單元前吸收中的差別，和從單元到檢測器的通路上的偏轉(zhuǎn)射束的衰減，可形成允許誤差。用測定的吸收因子得出允許誤差。對每個單元獲得的散射曲線是不同射束的平均。首先通過吸收因子和小角度散射曲線對每個單元鑒別物質(zhì)。具有與探尋的物質(zhì)不一致的吸收因子的單元，可從SAS測量分析的考慮中排除。例如，當為了在行李中探尋爆炸物，吸收因子指示是金屬或陶瓷的區(qū)域可以從搜尋爆炸物或毒品的SAS分析中排除。通過將SAS數(shù)據(jù)分析限制在從吸收數(shù)據(jù)鑒別出的感興趣的單元，可簡化并加速程序。處理系統(tǒng)可從兩類信息即吸收因子和小角度散射曲線來產(chǎn)生物體的圖象。結(jié)合這兩類圖象，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可測定物體的三維內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖象，組成物體的物質(zhì)被鑒別，在顯示屏上，圖示出內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組成。
在裝置中用的不同的SAS系統(tǒng)的總數(shù)根據(jù)被分析物體的復雜性選擇。例如，在行李檢查中，在每個被分析的物體中的存在的物質(zhì)的總數(shù)，一般不超過三十個。四個分析射束，彼此分開40度，足以測定物質(zhì)的吸收因子，SAS系統(tǒng)可設(shè)在吸收測量的各個射束之間的空間中。整個的系統(tǒng)展開約120度。
本發(fā)明的一個實施例包括一個穿透性放射線源，一個測量被分析物體中放射線吸收的系統(tǒng)，一個測量放射線小角度散射的系統(tǒng)和一個用于移動掃描物體的裝置。測量在被分析物體中的吸收的系統(tǒng)包括一形成扇形射束的狹縫準直器；一過濾器，位于物體后，消除背景放射線以提高圖象對比；和多個坐標敏感檢測器。各檢測器記錄各分開的射束傳播的放射線強度，并具有沿平行于入射射束平面的方向的空間分辨率。各準直器狹縫的大小確定射束的寬度和角度擴散，并應是這樣，在掃描方向物體上入射射束的大小小于被檢測的不均勻性的最小尺寸。否則，一個物質(zhì)會不能從所圍繞的介質(zhì)的背景中分辨。在垂直掃描方向的方向中的射束投影的尺寸應不小于物體尺寸。對每個射束，在整個物體掃描期間，坐標敏感檢測器記錄通過物體傳播的放射線。對入射到物體上的不同角度的射束的傳播的放射線的測量強度傳遞到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，在此，從傳播的放射線強度值，以在三維矩陣基礎(chǔ)單元上吸收因子的分布形式，構(gòu)成物體圖象。
用于從物體的小角度散射的測量系統(tǒng)使用同一來源的穿透性放射線，和對掃描運動方向的不同角度上設(shè)置的相同組件。每個這樣的組件含有一個準直器，一個空間過濾器，和一個兩坐標坐標敏感檢測器。每個準直器位于源和物體之間，將放射線通量成形為落到物體上的一個或多個窄的，微弱的擴散射束。多狹縫的準直器是一個規(guī)則的周期性結(jié)構(gòu)，由對放射線透明的區(qū)域與不透明的區(qū)域交替組成。對每個準直器，形成不透明區(qū)域表面的線應在放射線源的焦點處會聚以增加裝置的能效。因此，到達準直器不同的狹縫的放射線可通過放射線源焦點的不同部分發(fā)射。為了隔離出被分析物體以小角度散射的放射線，一個位于坐標敏感檢測器前的空間過濾器匹配所述準直器，阻擋上述的直射放射線。
準直器形成穿透物體特定部分的射束，所以，物體需要跨越檢測的射柬移動，以在小角度散射的射束中獲得物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的整個圖象。例如，一個輸送器，移動物體通過測量吸收和小角度散射的系統(tǒng)，速度小到足以對兩個系統(tǒng)的檢測器提供所需要的曝光時間。記錄小角度散射的的檢測裝置是一個兩維的坐標敏感X射線元件，它可以是一個電荷耦合裝置，光電二極管矩陣，熒光屏或X射線膠片。檢測器的靈敏度確定放射線源所要求的功率，和掃描物體的速度。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)從坐標敏感檢測器接受數(shù)據(jù)信號，根據(jù)小角度散射的強度，形成物體圖象，其可與從吸收獲得的圖象相比。將對于物體各個單元獲得的小角度散射曲線與小角度散射曲線的現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫比較以鑒別單元中的物質(zhì)。
在本發(fā)明的另一個實施例中，對每個以確定的角度指向物體的扇形射束，沒有吸收的傳播的放射線和小角度散射的強度分布同時被記錄。如同上述實施例中一樣，用一個準直器從單個穿透性放射線源形成一系列窄的微弱擴散的射束。用不透放射線的板制的狹縫光柵內(nèi)深處設(shè)置的檢測元件，記錄放射線(如電荷耦合元件的條，或X射線光電二極管)。選擇板的厚度使得消除從一個射束散射的放射線對相鄰元件的記錄元件的影響。板間間隙的深度和寬度由對單個檢測器要求確定，以記錄在一個特定角度落到它上的放射線。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的小角度定位象裝置；圖2示出了從準直器來的扇形射束的剖面，準直器除了一個或多個狹縫形透明區(qū)域外是不透明的；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的準直器，它由具有透明的通道或孔的不透明的材料塊形成；圖4說明了根據(jù)本發(fā)明的使用扇形射柬的分析器中的準直器，空間過濾器和坐標敏感檢測器的相對位置；圖5示出具有空間過濾器的系統(tǒng)，空間過濾器根據(jù)本發(fā)明的實施例是一組板，檢測器元件位于板間的狹縫中；圖6示出一根據(jù)本發(fā)明的實施例的系統(tǒng)，其中未偏轉(zhuǎn)地通過物體的穿透性放射線被轉(zhuǎn)變成可見光；圖7A和7B示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的行李檢查設(shè)施的不同視圖；圖8示出根據(jù)本發(fā)明一個方面的行李檢查設(shè)施，分開地測量未散射地穿過的放射線和小角度散射的放射線；圖9說明圖8系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和向顯示屏輸出；圖10示出本發(fā)明的另一個裝置實施例，其中兩個檢測器系統(tǒng)結(jié)合在一個空間過濾器中；圖11示出一空間過濾器和檢測器系統(tǒng)，其根據(jù)本發(fā)明的一個方面的是一個狹縫光柵，記錄元件位于狹縫中。
在不同的圖中相同的符號表示相似或相同的項目。
圖1示出小角度定位象裝置100，它包括一個穿透性放射線源101；一個包括遮擋板102和106的準直器120，它們成形在被分析物體105上的入射放射線；和一個空間過濾器110，它位于物體105和坐標敏感檢測器113之間。在本發(fā)明的示例性實施例中放射線源101是一個X射線管，它向遮擋板102發(fā)出X射線。另外，放射線源101也可以是任何類型的X射線放射線源，只要放射線104具有照射物體105所需的硬度和強度。為了準直，遮擋板102是一個不透過放射線的例如鎢或鉛材料的薄片。在遮擋板102中，孔103可以是一個狹縫，或園或任何所希望的形狀，限定通過到遮擋板106的放射線104的擴散。遮擋板106具有交替的區(qū)域107和108，它們分別對穿透性放射線是透明的和不透明的。透明區(qū)域107可以是遮擋板106上的空的開口，或用透明的材料如聚合物充滿。通過透明區(qū)域107的放射線入射到物體105上。準直器120和空間過濾器110相互作用，確定多個裝置的操作參數(shù)。例如，放射線源101的焦點具有的尺寸取決于準直器120和空間過濾器110的構(gòu)成。
空間過濾器110在通過物體105的放射線109的通路上具有透明的區(qū)域111和不透明的區(qū)域112。空間過濾器110的透明區(qū)域111透過以小角度散射的相干放射線。不透放射線的區(qū)域112吸收從準直器120的相配的透明區(qū)域107來的直接放射線(即，通過物體105而沒有偏轉(zhuǎn)的放射線)和以大角度散射的放射線。因此，物體105不存在時，檢測器113僅記錄背景的強度信號。當物體105在準直器120和過濾器110之間的區(qū)域中時，物體105散射放射線，并在檢測器113上產(chǎn)生一個圖象信號。在座標敏感檢測器113上獲得的，小角度散射放射線的強度分布，攜帶關(guān)于物體105的結(jié)構(gòu)信息，并表示在物體105中含有的物質(zhì)的散射能力(本文所說的術(shù)語“坐標敏感檢測器”表示一個檢測器，它在檢測器的不同坐標上記錄各自的強度或測量值)。為了鑒別在物體105中的物質(zhì)，測量到的小角度散射曲線可與所選擇的已知物質(zhì)的散射曲線數(shù)據(jù)庫比較。例如，數(shù)據(jù)庫可含有一組散射曲線，每個曲線由一個標注雜亂散射的強度的表來表示，并與一個被檢測的物質(zhì)相應，如爆炸物，或受檢查的物質(zhì)。
準直器120形成窄的弱發(fā)散束，并包括一個規(guī)則的周期性結(jié)構(gòu)，它由不透放射線的區(qū)域108和通過區(qū)域107的透明通道組成。通道的形狀和位置可不同，但可以例如是設(shè)置成六角圖形的狹縫，圓形的孔。在準直器中的通道的適當間隔和形狀取決于物體的性質(zhì)。對準直器120的一般要求如下。首先，形成透明通道的表面線應在放射線源101的焦點處會聚，以提高裝置100的能量效率。到達不同的準直器通道的放射線可以來自焦點的不同部分，因此，允許使用強力的寬焦點放射線源。第二，準直器120應形成具有足夠小擴散角γ的射束，使得允許檢測在所希望的小角度范圍內(nèi)散射的放射線，特別地，確保物體105以大于一個最小角度α散射的每個射束都處在主通量以外。第三，準直器120的結(jié)構(gòu)應使得相鄰射束在所希望的角度范圍內(nèi)的散射不在檢測器113上互相重疊。這確保直到角度β的小角度的清晰的檢測。(角α和β確定所希望的小角度范圍，角α一般是5角秒或更大，角β是到1度或大于1度)。為滿足這些要求，準直器120和空間過濾器110應分開一個比準直器120的橫向尺寸大的距離。
狹縫準直器(即準直器具有狹縫形的傳播通道)可包括不透放射線的板，和在板間的縫隙，或兩個遮擋板，包括一個具有一個或幾個狹縫的輸入遮擋板和具有多狹縫的輸出遮擋板。圖2示出在準直器中的狹縫上的放射線的截面207與在物體105后的空間過濾器上的放射線的截面212的關(guān)系。見圖1，輸出遮擋板106的透明區(qū)域107控制截面207的尺寸，并且，空間過濾器110具有一個不透光區(qū)域112，它與截面212的尺寸和位置匹配。
在準直器中的狹縫在一個時間僅照明物體105的一個帶，但跨過物體105掃描放射線帶，提供整個物體的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。掃描物體105的兩個方法是相對于物體105移動裝置的光學元件，以及移動物體105。移動物體105較好，因為，移動光學元件(準直器120和空間過濾器110)會引起改變不透光區(qū)域112和匹配的透明區(qū)107的相對位置的振動。在圖1中，驅(qū)動裝置114搖動一個杠桿115，其在一端118分別通過鉸鏈牽引桿116和117鉸鏈連接到物體105和檢測器113。為保持形成在檢測器113上的物體105內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖象的比例和相對位置，物體105和檢測器113的位移同步并與從放射線源101的擴散點到物體105和檢測器110的距離分別成比例。
另一個準直器的構(gòu)成具有放射線透明通道，其具有圓形的孔。這樣的準直器可以如X-ray Opics Inc.Albany,Ny生產(chǎn)的毛細管束實現(xiàn)，或以兩個遮擋板實現(xiàn)，其中包括一個有一個或多個孔的輸入遮擋板，和一個有多個孔的輸出遮擋板。圖3示出一個準直器320和一個空間過濾器310，用于圓形截面的射束。圖3中，準直器320是一個具有透明通道324的不透放射線的材料塊322。通道324的軸線沿線326在點301會聚，點301與放射線源的焦點重合?？臻g過濾器310匹配準直器320，其是一個對放射線透明的材料塊312，在塊312中具有充滿不透放射線的材料如錫，鎢，鈦，或鉛的區(qū)域314。區(qū)域314的軸線也沿線326在點301會聚。
塊322和312可用照相印刷和腐蝕的方法制成。為了制造塊320，在對穿透性放射線透明的的聚合物板上制成在(或圍繞)通道324的區(qū)域上的突出。突出可與板的表面以成從放射線源焦點出發(fā)的角度那樣地傾斜。然后板被腐蝕以除去未曝光部分(或曝光部分，取決于板的材料)。然后除去的部分填充不透放射線的材料，如鎢粉末。相似地，為制造塊312，在區(qū)域314中的傾斜開口通過一個板形成，板是由對穿透性放射線透明的聚合物制的，開口充滿不透過放射線的材料。對通道的尺寸(深度和直徑)，準直器結(jié)構(gòu)周期(準直器通道間的距離)和塊312不透明區(qū)域的尺寸進行選擇，使得僅與在被分析物體中小角度散射相應的放射線達到坐標敏感檢測器。
無狹縫的準直器形成的射柬具有微米級或更小的厚度，和幾個角分的擴散角。無狹縫準直器，它利用在兩個平拋光板的邊界上的完全內(nèi)反射(CIR)形成的X射線的傳播效果，可以一組金屬或玻璃板實現(xiàn)，所述金屬或玻璃板具有拋光表面，所述拋光表面彼此頂部疊放到一塊而沒有間隙，在高壓下壓在一起。無狹縫準直器具有高孔徑比，能夠使射束為1-2μm寬。在X射線傳播的方向中的板的長度允許在沿板(工作板)間邊界未通過的射束部分完全被吸收。對于沒有缺陷的平的光滑板來說，在無狹縫準直器中，X射線傳播的通道的有效寬度，由在CIR時的放射線穿透到介質(zhì)中的穿透深度確定，它是幾十到幾百埃。實際上，這個值取決于拋光質(zhì)量和板的平整度，以及它們的壓緊狀態(tài)。通過一個無狹縫準直器的射束擴散角2γ等于準直器的輸入孔徑角，但不可能超過CIR臨界角2θ的兩倍。輸入孔徑角確定如下2δ=f/D
這里f是沿垂直于準直器工作平面方向的X射線管的焦點尺寸。D是從管的焦點到準直器輸入的距離。
一個改進的無狹縫準直器提供極窄(擴散角比十角秒小)的高強度X射線束。這個準直器也包括壓緊在一起的一疊拋光表面的板，而在垂直于X射線通路的反射表面上形成未拋光的帶，并且設(shè)置在距離裝置輸入和輸出這樣的距離上，使得能夠完全吸收射束。在射束通過根據(jù)CIR拋光表面的輸入邊界后，以較大角度前進的射束，落到吸收放射線表面的未拋光區(qū)域。然而，以較小角度前進的射束到達準直裝置的輸出，因為它們不落在未拋光表面上。
小角度散射空間過濾器是與準直器互補的規(guī)則周期性結(jié)構(gòu)，即空間過濾器被設(shè)置的屏蔽住由準直器形成的直射射線，并傳播以α至β的角度在物體中散射的放射線?？臻g過濾器匹配準直器。對于一個狹縫準直器或一個無狹縫準直器，空間過濾器應做為一個直線的光柵實現(xiàn)，而對于緊密包封的圓柱形通道，它應作為具有園孔的光柵實現(xiàn)。
圖4示出準直器420和空間過濾器410的另一個實施例。在此實施例中，準直器420包括一組不透放射線的材料的板424，板424彼此鄰近設(shè)置其間具有間隙425。板424沿放射線的方向的厚度取決于板的材料對穿過的放射線的吸收。板424具有的長度足以包括被分析物體的整個投影。一個遮擋板428具有一個或幾個狹縫429，它與板424平行，并形成到板424的放射線通量。在遮擋板428上使用幾個狹縫增加了從射線源來的放射線用于照在被分析物體上的百分比。空間過濾器410由一組板426組成，板426是由對穿透性放射線不透明的材料制成的。板426間的間隙427形成對放射線透明的狹縫。每個板426具有的沿放射線傳播方向的厚度，是根據(jù)所述材料吸收放射線的能力選擇的，具有的長度包括物體整個投影場，寬度足以阻擋從準直器420的相關(guān)狹縫425來的直射放射線。吸收板426集中地屏蔽所有從間隙425來的直射的穿透性放射線，使得在空間過濾器410后的一個兩維的檢測器413，僅測量散射的放射線強度。
圖5示出一個成象系統(tǒng)的實施例，其中，空間過濾器510是一組對穿透性放射線不透明的板530，板530間的間隙包括放射線檢測器531的條。每個放射線檢測器531相應于準直器420的一個射束，并且板530具有的厚度，被設(shè)定的制止由射束散射出的放射線，達到相應一個相鄰射束的檢測器。每個板530之間間隙的寬度和長度選擇到達間隙中檢測器531的放射線的一個特定的角度范圍。處理系統(tǒng)534，是通用的計算機，或?qū)ｉT的處理設(shè)備，記錄和處理由檢測器531測量的強度。處理系統(tǒng)534，相應于不散射地通過物體105的放射線和由物體105散射的放射線，形成圖象信號532和533。在信號532中，由物體105中的材料的吸收系數(shù)的不同造成對比，而信號533表示小角度散射的強度的對比。在一個應用中，小角度散射的強度與每個被確定的散射曲線中的一個特定角度的相應。例如，圖象中的強度可表示在特定角度上的放射線強度，在此角度上對于一個選定物質(zhì)來說散射最大，使得圖象選擇性地突出被選擇的物質(zhì)。另外，在圖象中的點上的強度可代表與該點相應的散射曲線的整體。另外，被鑒別出含有特定物質(zhì)的物體的一個區(qū)域可指定為與該物質(zhì)相關(guān)的一個偽彩色。顯示器533顯示所述物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的兩個圖象。
圖6示出另一個小角度定位象裝置600。裝置600包括一個穿透性放射線源636，和一個輸入遮擋板638，它位于從放射線源636出來的放射線通量637的通路上。輸入遮擋板638具有形成落到物體105上的放射線通量640的幾個狹縫639。在遮擋板639和物體105間的輸出遮擋板641形成多個窄的弱擴散的射束，指向被分析的物體105。在物體105后，一個空間過濾器642包括一組平行的板643，板643之間具有間隙形成的多個狹縫644。過濾器642的板643具有磷涂層，并位于遮擋板641遮蓋放射線通量644的區(qū)域。在板643表面上的磷將物體105散射的穿透性放射線轉(zhuǎn)變成可見光。然后所述通量過一個光學系統(tǒng)到達檢測器647，所述光學系統(tǒng)包括一個凹面鏡645和一個會聚透鏡646，檢測器記錄散射的放射線強度分布，通過由板643來的可見光的分布表示出。裝置600因此可形成被分析物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的兩個圖象。一個圖象是由形成在檢測器647上的散射放射線的分布測定的，另一個圖象從通過物體105到板643后的檢測器648的直射放射線測定。這提供物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的更完全的信息。
在上述實施例中的準直器將穿透性放射線的各自的射束引向被分析物體的各自的區(qū)域，需要物體跨射柬的相對運動以獲得物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完全圖象。移動物體的設(shè)施應是一種能確?？邕^掃描放射線均勻移動的裝置，并且移動物體的速度，足以使在檢測器上獲得需要的曝光。檢測器是坐標敏感X射線傳感器，它同時記錄所有射柬的信息。檢測器也可以例如是一個光電二極管矩陣，一個熒光屏，或X射線照相膠片。
圖7A和7B示出在行李檢查設(shè)施700中本發(fā)明的實施例的應用。行李檢查設(shè)施包括一個輸送器749，它移動一件被分析的物體705(行李)通過在穿透性放射線源750和檢測器751之間的一個區(qū)域。在輸送器下的源750的X射線通過準直器752，它形成多個窄的弱擴散的X射線束。射線束進一步通過物體705，到達空間過濾器753，它吸收放射線的非散射的部分。以小角度散射的相干放射線通過過濾器753，達到檢測器751。在每一時刻，檢測器751記錄物體705內(nèi)部結(jié)構(gòu)的片斷中偏轉(zhuǎn)的放射線。處理單元752連接到檢測器751和輸送器749的驅(qū)動器755，記錄與物體705位置相關(guān)聯(lián)的信息，以及檢測器751測定的有關(guān)每個片斷的信息。從指示物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的片段和物體位置的信息，計算裝置754產(chǎn)生物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完整圖象，并傳送圖象到圖象顯示器56。圖7B示出輸送器749，放射線源750，準直器752，空間過濾器753，檢測器751和被分析物體705的相對位置。另一個行李檢查設(shè)施可使用其他小角度定位象裝置，如圖4,5和6所示的那些。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，圖8示出一個行李檢查設(shè)施800，它包括一個透射測量系統(tǒng)和一個SAS測量系統(tǒng)。透射測量系統(tǒng)測量不偏轉(zhuǎn)地通過物體(行李)705傳播的放射線，并包括一個穿透性放射線源801，一個準直器804，一個空間過濾器808和坐標敏感檢測器807。SAS測量系統(tǒng)測量物體705以小角度偏轉(zhuǎn)的放射線，并包括源801，準直器805，空間過濾器812和坐標敏感檢測器815。在本發(fā)明的實施例中，源801是一個兩個系統(tǒng)共用的X射線管，并通過準直器804和805，向在輸送器749上的物體705發(fā)出放射線。輸送器749移動物體705通過透射測量系統(tǒng)，并然后通過小角度測量系統(tǒng)。
準直器704包括單獨的不透過穿透性放射線的材料塊，在塊中形成狹縫形的透明區(qū)域806。狹縫軸線沿著會聚到與放射線的源801的焦點(如X射線管焦點)相重合的點上的線。從狹縫806出來的射束與輸送器749的平面成角度，所述角度盡可能地彼此不同。狹縫的寬度選擇射束尺寸，它最好匹配所假定的被探尋的物質(zhì)在物體705中占有的面積的寬度。準直器704形成與狹縫寬度垂直的，蓋住整個物體705的射柬。坐標敏感檢測器807與準直器狹縫806平行，記錄不偏轉(zhuǎn)通過物體705傳播的放射線。每個坐標敏感檢測器807測量與沿平行于狹縫806的直線的坐標相應的一系列放射線強度。每個檢測器807的坐標分辨率確定垂直于物體移動方向的空間分辨率?？臻g過濾器808具有，包括在每個檢測器807和物體705之間的狹縫的一系列狹縫。過濾器808減小達到檢測器807的偏轉(zhuǎn)的放射線量，從而，提高了記錄的透過放射線強度的信噪比。
為了SAS測量，準直器805向物體705引導多個窄的，弱擴散的射束。每個準直器805具有交替的不透明區(qū)域810和透明區(qū)域809，透明區(qū)域形成穿透性放射線的通道。每個準直器805的通道的軸線沿著方向811，方向811是會聚到放射線源801的焦點處的方向，準直器805的軸線也會聚到放射線源的焦點處，但相對于輸送器749成不同的角度。準直器805的中心軸線的方向盡可能彼此不同?？臻g過濾器812包括從物體705出來的放射線通路上的透明區(qū)域813和不透明區(qū)域814。每個空間過濾器812相對于一個有關(guān)的準直器805定位，使得過濾器的不透明的區(qū)域814阻擋從有關(guān)的準直器805的透明區(qū)域809來的放射線。物體705以小角度散射的放射線通過透明區(qū)域813。透明區(qū)域的尺寸(狹縫的寬度，深度)，準直器805的結(jié)構(gòu)周期(狹縫間的距離)和空間過濾器812的透明區(qū)域的尺寸被選擇，以確保有關(guān)的坐標敏感檢測器815接受物體705向特定角度范圍散射的放射線。一般的角度范圍是0-0.5度，但最好小于6-12角分。每個檢測器815是一個兩維的坐標敏感元件，具有足以對每個射束建立一個小角度散射曲線的分辨率。
在物體705達到透射測量系統(tǒng)前，檢測器807測量準直器804來的射束的放射線強度。圖9示出處理單元916，它從檢測器807接受表示未衰減的強度的信號。處理單元916可以是專門的硬件，或在通用的計算機中執(zhí)行的程序。在物體705通過透射測量系統(tǒng)移動時，檢測器807以各種角度測量通過物體705傳播的放射線強度，處理系統(tǒng)916接受在物體705中部分吸收后的放射線強度，和散射的放射線強度的信號。處理單元916計算，物體705存在時測量的強度與物體不存在時測量的強度的比，測定在物體705的吸收因子體積上的分布。
為了SAS測量，過濾器812阻擋直射放射線到達檢測器815。因此，當物體705不在小角度測量系統(tǒng)中時，檢測器815僅記錄背景放射線強度。圖9示出一個SAS數(shù)據(jù)處理單元917，它從檢測器815和處理單元916接受并處理測量到的小角度散射強度和吸收因子分布。當計算小角度散射曲線時，處理單元917補償沿偏轉(zhuǎn)通路的吸收。處理單元917處理從小角度散射系統(tǒng)中獲得的數(shù)據(jù)。小角度散射系統(tǒng)在角度上與射束掃描時橫穿過物體705是不同的。這使處理單元917能構(gòu)成在物體705的體積上分布的單元的小角度散射曲線。處理單元918比較從吸收和小角度散射所獲得的物體705的圖象，并將物體705中單元的散射曲線與已知物質(zhì)的小角度散射曲線數(shù)據(jù)庫比較。根據(jù)比較結(jié)果，形成物體705的三維圖象，并在圖象顯示屏919上顯示被鑒別出的組成物體705的物質(zhì)。
圖10示出一個根據(jù)本發(fā)明的行李檢查設(shè)施1000的實施例。設(shè)施1000包括穿透性放射線源101和準直器1020，它形成窄的弱擴散扇形射束。扇形射束指向在移動的輸送器749上的物體705。準直器1020相對于物體705定向，使得它們的軸線對物體移動的方向傾斜角度，所述角度盡可能地彼此不同。每個準直器1020具有一個相應的空間過濾器1024和一坐標敏感檢測器1023的相應組。坐標敏感檢測器1023在空間過濾器1024的狹縫中，測量小角度散射的放射線1021的強度，和未散射傳播的放射線1022。每個從準直器出來的扇形射束至少與兩個檢測器1023相關(guān)，一個檢測器沿相關(guān)掃描射束的非偏轉(zhuǎn)通路設(shè)置，一個相鄰的檢測器用于測量相關(guān)射束的小角度散射的放射線。
圖11示出與圖10的系統(tǒng)1000中的一個準直器1020相關(guān)的過濾器和檢測器系統(tǒng)1100的透視圖。系統(tǒng)1100包括板1125，它不透過穿透性放射線；和坐標敏感檢測器1023，它位于板1125之間的間隙中。選擇板1125的厚度以防止從一個扇形射束來的散射放射線達到與另一個扇形射束相關(guān)的檢測器1023。在板1125之間的槽的長度和寬度是根據(jù)每個單獨的檢測器記錄落到特定角度范圍的傳播的或散射的放射線的要求選擇的。從檢測器1023來的信號，通過兩個獨立的通道，傳遞到處理單元，如圖9的裝置916和917。第一通道連接檢測器1023，它記錄非偏轉(zhuǎn)放射線的放射線強度，并含有指示組成物體的材料的吸收因子的數(shù)據(jù)通道。用于吸收測量的檢測器1023可以是線性坐標敏感檢測器，它沿狹縫的長度測量一系列強度。第二通道連接記錄小角度散射的放射線的檢測器。測量散射放射線的檢測器可是兩維的，或線性坐標敏感檢測器。兩維坐標敏感檢測器可測量相對于沿狹縫的每一點的不同角度的強度。處理單元以上述相同的方式處理兩個通道的信息，然后將圖象傳遞到圖象顯示屏。
雖然上面參考特定實施例描述了本發(fā)明，此說明僅是本發(fā)明應用的例子，不應作為限定。公開的實施例的特征的修改和結(jié)合均位于權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種小角度定位象裝置，包括一穿透性放射線源；一準直器，將穿透性放射線形成一個掃描射束，準直器是一個由對放射線不透明的區(qū)域和透明的區(qū)域交替組成的規(guī)則周期性結(jié)構(gòu)；一相對于掃描射柬移動物體的設(shè)施，以獲得物體的完整投影；一位于物體后的空間過濾器，所述空間過濾器具有與準直器互補的規(guī)則周期結(jié)構(gòu)，使得與準直器的對穿透性放射線透明區(qū)域相應的空間過濾器的區(qū)域是對穿透性放射線不透明的，與準直器的對穿透性放射線不透明區(qū)域相應的空間過濾器的區(qū)域是對穿透性放射線透明的，空間過濾器的不透明區(qū)域設(shè)置的阻擋不偏轉(zhuǎn)地通過物體的掃描射束，空間過濾器的透明區(qū)域設(shè)置的透過物體以小角度偏轉(zhuǎn)的掃描射束部分；一坐標敏感檢測器，設(shè)置的檢測通過空間過濾器的放射線。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，準直器包括對穿透性放射線不透明的板，其中形成透明通道，透明通道的軸線在放射線源的焦點處會聚。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，空間過濾器包括一透明板，不透明的區(qū)域包括設(shè)置在透明板中的不透明的材料的桿形區(qū)域，以阻擋從準直器透明通道來的穿透性放射線。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，準直器包括一組板，在板之間具有間隙，形成狹縫系統(tǒng)，狹縫是準直器的透明區(qū)域，狹縫形成扇形的射柬，所述射束是在穿過放射線源的焦點的平面中。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，準直器中的透明區(qū)域是狹縫形的。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，準直器包括一組拋光板，它們彼此接觸地疊在一起。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，一個或多個板具有在拋光表面上的未拋光的部分。
8．一種小角度定位象裝置，包括一穿透性放射線源，形成作為多個落到被分析物體上的單獨射束的入射放射線通量；多個位于物體后的平行板；多個位于所述板之間形成的狹縫中的檢測器元件。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，還包括與從檢測器元件接受的數(shù)據(jù)相耦合的處理系統(tǒng)。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，多個板具有將到達檢測器元件的放射線限制為在物體中以小角度散射的放射線的方向和尺寸。
11．根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，每個檢測器元件小于射束之一在含有檢測器元件的平面上的投影的一半。
12．根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，對每個單獨的射束，多個檢測器元件包括第一檢測器元件，在射束未偏轉(zhuǎn)的通路中；第二檢測器元件，在物體中以小角度偏轉(zhuǎn)的射束的通路中。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，對每個單獨的射束，所述多個板具有將射束到達第二檢測器元件的放射線限制為在物體中以小角度散射的放射線的方向和尺寸。
14．根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，還包括處理系統(tǒng)，其中處理系統(tǒng)被耦合的從檢測器元件接受數(shù)據(jù)，處理系統(tǒng)從第一檢測器元件接受的數(shù)據(jù)確定射束的吸收分布，并從第二檢測器元件接受的數(shù)據(jù)確定射束的小角度散射分布。
15．一種確定物體組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的裝置，包括一穿透性放射線源；一準直系統(tǒng)，它成形從所述源來的放射線通量，并使放射線指向物體；一掃描系統(tǒng)，相對于所述源移動物體；一第一檢測器系統(tǒng)，測量通過物體傳播的未偏轉(zhuǎn)的放射線，并鑒別所述物體的吸收因子分布；一第二檢測器系統(tǒng)，測量物體中以小角度散射的放射線，并鑒別多個所述物體的散射曲線。
16．根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中準直系統(tǒng)包括一第一準直器組，從源形成第一組放射線射束，所述第一組射束指向第一檢測器系統(tǒng)；一第二準直器組，從源形成第二組放射線射束，所述第二組射束指向第二檢測器系統(tǒng)。
17．根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中，在第一組中的各射束是從所述源來的平的扇形放射線射束。
18．根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中，第二準直器組包括多個多狹縫準直器；每個多狹縫準直器從所述源形成多個平的微弱擴散的扇形放射線射柬；每個多狹縫準直器具有中心軸線，它的方向相對于所述物體的移動有不同的角度。
19．根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，還包括與從第二檢測器系統(tǒng)接受的數(shù)據(jù)相耦合的處理系統(tǒng)，其中處理系統(tǒng)對每個射束確定散射曲線，并將每個散射曲線與已知的散射曲線數(shù)據(jù)庫比較以鑒別射束通過區(qū)域的物體的組成。
20．根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中，處理系統(tǒng)與從第一檢測器系統(tǒng)接受的數(shù)據(jù)相耦合，從第一檢測器系統(tǒng)來的數(shù)據(jù)確定吸收因子的三維分布。
21．根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中處理系統(tǒng)在確定散射曲線時使用吸收因子的分布來補償吸收的影響。
22．根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中，第二檢測器系統(tǒng)包括兩維坐標敏感檢測器和位于檢測器和物體間的空間過濾器，空間過濾器具有不透明的區(qū)域，其阻擋不偏轉(zhuǎn)地通過物體傳播的放射線，以及透明的區(qū)域，其向檢測器透過物體以小角度偏轉(zhuǎn)的放射線。
23．一種確定物體組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的裝置，包括一個穿透性放射線源；一個形成指向物體的放射線通量的裝置；多個在物體后形成狹縫的板；第一多個檢測器元件，設(shè)在板之間的狹縫中，記錄通過物體未偏轉(zhuǎn)的放射線；第二多個檢測器元件，設(shè)在板之間的狹縫中，記錄物體中以小角度散射的放射線耦合到第一和第二多個檢測器元件的處理系統(tǒng)，其中處理系統(tǒng)根據(jù)測量值形成物體圖象，所述測量值是記錄到的通過物體未偏轉(zhuǎn)的，和在物體中以小角度散射的放射線。
24．根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，每個檢測器元件包括一組記錄件，沿含有檢測器元件的狹縫的長度排列。
25．根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中處理系統(tǒng)從不散射通過物體的放射線中，鑒別以小角度散射的放射線，確定物體一部分的散射曲線。
26．根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，其中處理系統(tǒng)，通過將散射曲線與已知物質(zhì)的散射曲線數(shù)據(jù)庫比較，鑒別物體部分中的物質(zhì)。
27．根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，每個檢測器元件寬度小于在含有檢測器元件的平面上的射柬的投影的一半。
28．根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中在被分析物體方向中形成通量的裝置包括一系列多狹縫準直器，每個設(shè)計成從單個放射線源形成多個平的微弱擴散的扇形射束，準直器的定向是，使得它們的軸線彼此盡可能地不同。
29．根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，還包括掃描系統(tǒng)，相對于所述源移動物體。
全文摘要
產(chǎn)生X射線定位象確定物體的組成結(jié)構(gòu)的裝置。根據(jù)本發(fā)明的一實施例,掃描系統(tǒng)采用小角度散射形成圖象?？臻g過濾器(808)選擇物體(705)以小角度散射的放射線,阻擋其他放射線。坐標敏感檢測器(815)位于過濾器后,記錄散射的放射線。物體的圖象根據(jù)小角度散射的信息構(gòu)成。物體各區(qū)域的成分由該區(qū)域的散射曲線確定。一個實施例包括一個穿透性放射線源(801),一個針對物體以小角度散射的放射線的檢測器系統(tǒng)和一個掃描時移動物體的裝置(749)。
文檔編號G01V5/00GK1216109SQ98800059
公開日1999年5月5日 申請日期1998年1月23日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月24日
發(fā)明者奧利格·V·科馬迪恩, 艾伯特·F·勞倫斯, 佩維爾·I·拉扎雷夫 申請人:匡塔威神公司