射線探測(cè)方法、裝置、探測(cè)器組件和射線探測(cè)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及輻射成像領(lǐng)域，特別是一種射線探測(cè)方法、裝置、探測(cè)器組件和射線探測(cè)器。
【背景技術(shù)】
[0002]在輻射成像安檢系統(tǒng)中一般采用線掃描成像方式，陣列探測(cè)器將透過(guò)被檢測(cè)物體的X射線或γ射線信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。X射線與物質(zhì)發(fā)生作用，穿過(guò)被照物衰減后被探測(cè)器接收轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并形成圖像。傳統(tǒng)單能X射線透視成像給出被照物在一個(gè)透視方向上的累積密度信息形成的圖像，不能給出物質(zhì)密度或物質(zhì)成分等其他信息。具有能譜分布的X射線穿透被檢物體后，能譜會(huì)發(fā)生變化，其變化與被檢物體的材料的原子序數(shù)Z有關(guān)。在低能區(qū)域，光電效應(yīng)占優(yōu)，且與Z強(qiáng)相關(guān)沖低能區(qū)域康普頓散射占優(yōu)，且與Z弱相關(guān)；兩個(gè)能量下衰減系數(shù)的比值隨ζ單調(diào)變化，可以根據(jù)該比值來(lái)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)識(shí)別。
[0003]在大型物體輻射成像系統(tǒng)中，由于被檢物體積較大，例如大型集裝箱檢測(cè)需要穿透較厚的鋼板，目前一般采用雙能加速器輻射源配合單能探測(cè)器或單能加速器配合雙能探測(cè)器的雙能成像物質(zhì)識(shí)別技術(shù)方案。
[0004]采用雙能加速器輻射源的方式對(duì)于探測(cè)器的要求較低，但是對(duì)于加速器輻射源的技術(shù)要求很高，需要加速器能夠間隔產(chǎn)生高、低能兩種脈沖射線，只需使用一種兼容兩種能量X射線探測(cè)的探測(cè)器接收不同時(shí)間的間隔的光子信號(hào)分別作為高能和低能的數(shù)據(jù)即可，該方案的缺點(diǎn)是雙能加速器相對(duì)于單能加速器的技術(shù)難度大、成本較高。
[0005]另一種方式是采用雙能探測(cè)器實(shí)現(xiàn)高低能光子的分別探測(cè)。傳統(tǒng)的雙能探測(cè)器可以用于單能加速器的成像系統(tǒng)，一般的單能加速器輻射源產(chǎn)生的是一個(gè)連續(xù)譜，可以采用兩個(gè)不同的探測(cè)器分別探測(cè)射線中的高低能兩種射線成分即可獲得兩種能量的數(shù)據(jù)。雙能探測(cè)器一般是由高低能兩個(gè)探測(cè)器疊加組成，其中低能探測(cè)器是由一較薄的閃爍體和一個(gè)光電二極管組成，高能探測(cè)器是由一塊較厚的閃爍體和另一個(gè)光電二極管組成。低能探測(cè)器布置在靠近被檢物的一側(cè)，主要吸收X射線能譜中的低能光子，高能探測(cè)器布置在低能探測(cè)器的后邊，主要吸收射線能譜中的高能光子。一般在低能探測(cè)器和高能探測(cè)器之間還配置一個(gè)濾波片來(lái)進(jìn)一步吸收X射線中未被低能探測(cè)器吸收的多余低能射線，從而使得雙能探測(cè)器的高低能信號(hào)更接近X射線能譜中的高低能能譜比例。
[0006]雙能物質(zhì)識(shí)別技術(shù)在不同能量的射線下的有很大差距。對(duì)于低能雙能的情況，如果被檢物是單一物質(zhì)，且雙能X射線都為單一能量，根據(jù)透視結(jié)果可以得到兩個(gè)能量下物質(zhì)的衰減系數(shù)比，不同物質(zhì)有不同的比值。物質(zhì)在這兩個(gè)能量下的質(zhì)量衰減系數(shù)與Z4成正比，從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的分離。這些雙能物質(zhì)識(shí)別技術(shù)的低能X射線的典型能量范圍是0.5MeV以下，低能X射線只能穿透幾厘米的鋼，不可能用來(lái)檢測(cè)大型集裝箱和交通工具，這方面的應(yīng)用必須利用高能X射線(達(dá)到6MeV?9MeV，或者更高)來(lái)提供高質(zhì)量輻射成像。
[0007]如果高能雙能X射線DR(Digital Rad1graphy，直接數(shù)字平板X線成像系統(tǒng))成像所用的X射線也是單一能量的，由于高能處質(zhì)量衰減系數(shù)也有隨Z值單調(diào)變化的規(guī)律，所以可以采取類似低能雙能單一能量的方法實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的識(shí)別。但是在高能區(qū)質(zhì)量衰減系數(shù)與Z值成正比，物質(zhì)識(shí)別能力不如在低能區(qū)，相同的物質(zhì)原子序數(shù)下，高能區(qū)比低能區(qū)的等效質(zhì)量衰減系數(shù)差更小，區(qū)分不同材料的能力更弱。另外幾兆電子伏特的X射線通常由加速器產(chǎn)生，這樣的X射線能譜是連續(xù)的，且大部分光子集中在低能區(qū)，如圖1中蒙特卡羅模擬的結(jié)果所示。如高能X射線的最高能量達(dá)到9MeV時(shí)，其平均能量最大不超過(guò)2MeV，大部分光子集中在4MeV以下。已知在I?4MeV康普頓效應(yīng)占優(yōu)，不同Z值的物質(zhì)的質(zhì)量衰減系數(shù)基本相同，因此高能量范圍內(nèi)，雙能量X射線探測(cè)物質(zhì)識(shí)別技術(shù)的實(shí)際效果仍不理想，即當(dāng)被檢物由兩種或多種材料構(gòu)成時(shí)，用高低能透視度對(duì)比來(lái)識(shí)別物質(zhì)的方法失效。但實(shí)際上，盡管高能X射線的能譜很寬且高能區(qū)所占比例較少，高能電子對(duì)效應(yīng)仍能提供一定的物質(zhì)識(shí)別?目息。
[0008]傳統(tǒng)的雙能探測(cè)器的結(jié)構(gòu)，探測(cè)器由背靠背的兩組探測(cè)器構(gòu)成，其在X射線入射方向包含第一閃爍體陣列、第一光電二極管陣列，第一濾波片陣列，PCB板(PrintedCircuit Board，印制電路板)，第二濾波陣列、第二光電二極管陣列、第二閃爍體陣列，這種結(jié)構(gòu)存在高低能兩個(gè)部分裝配精度不易控制等問題。現(xiàn)有技術(shù)中另外一種改進(jìn)了的雙能X射線探測(cè)器由第一光電探測(cè)器件、閃爍體和第二光電探測(cè)器件組成，閃爍體可以由單一閃爍體材料整體構(gòu)成或者由2個(gè)或兩個(gè)以上的子閃爍體拼接或粘接而成。這樣的結(jié)構(gòu)在一定程度上解決了上述的問題，但作為雙能探測(cè)器，其與傳統(tǒng)雙能探測(cè)器共存缺點(diǎn)仍無(wú)法避免，即由于閃爍體的厚度在制造時(shí)已經(jīng)確定，因此探測(cè)器的探測(cè)能量范圍已然確定，其適用性不廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種靈活探測(cè)不同能量等級(jí)能量的射線探測(cè)方案。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出一種射線探測(cè)方法，包括:獲取探測(cè)器組件中各個(gè)轉(zhuǎn)換層的基本探測(cè)數(shù)據(jù)，其中，探測(cè)器組件包括多個(gè)層疊排列的轉(zhuǎn)換層，每個(gè)轉(zhuǎn)換層用于探測(cè)預(yù)定探測(cè)范圍的能量；基于多個(gè)轉(zhuǎn)換層的基本探測(cè)數(shù)據(jù)的組合獲取預(yù)定探測(cè)等級(jí)的射線探測(cè)數(shù)據(jù)。
[0011]可選地，基于多個(gè)轉(zhuǎn)換層的基本探測(cè)數(shù)據(jù)的組合獲取預(yù)定探測(cè)等級(jí)的射線探測(cè)數(shù)據(jù)包括:將預(yù)定探測(cè)范圍符合預(yù)定探測(cè)等級(jí)的轉(zhuǎn)換層的基本探測(cè)數(shù)據(jù)相加獲取預(yù)定探測(cè)等級(jí)的射線探測(cè)以數(shù)據(jù)。
[0012]可選地，基于多個(gè)轉(zhuǎn)換層的基本探測(cè)數(shù)據(jù)的組合獲取預(yù)定探測(cè)等級(jí)的射線探測(cè)數(shù)據(jù)包括:基于多個(gè)轉(zhuǎn)換層的基本探測(cè)數(shù)據(jù)的組合獲取多個(gè)預(yù)定探測(cè)等級(jí)的射線探測(cè)數(shù)據(jù)。
[0013]可選地，還包括:根據(jù)不同預(yù)定探測(cè)等級(jí)的射線探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行物質(zhì)識(shí)別。
[0014]可選地，預(yù)定探測(cè)等級(jí)包括探測(cè)范圍為O?200keV的低能探測(cè)、探測(cè)范圍為200keV?3MeV的中能探測(cè)和/或探測(cè)范圍為3MeV?6MeV的高能探測(cè)。
[0015]可選地，預(yù)定探測(cè)等級(jí)包括探測(cè)范圍為O?200keV低能探測(cè)、探測(cè)范圍為200keV?6MeV的中能探測(cè)和/或探測(cè)范圍為6MeV?9MeV的高能探測(cè)。
[0016]通過(guò)這樣的方法，能夠根據(jù)探測(cè)等級(jí)的需要，基于多個(gè)轉(zhuǎn)換層的基本探測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)符合預(yù)定探測(cè)等級(jí)的轉(zhuǎn)換層的基本探測(cè)數(shù)據(jù)獲取預(yù)定探測(cè)等級(jí)的射線探測(cè)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了根據(jù)探測(cè)的需要靈活探測(cè)不同能量等級(jí)的能量。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提出一種射線探測(cè)裝置，包括:數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取探測(cè)器組件中各個(gè)轉(zhuǎn)換層的基本探測(cè)數(shù)據(jù)，其中，探測(cè)器組件包括多個(gè)層疊排列的轉(zhuǎn)換層，每個(gè)轉(zhuǎn)換層用于探測(cè)預(yù)定探測(cè)范圍的能量；數(shù)據(jù)處理模塊，用于基于多個(gè)轉(zhuǎn)換層的基本探測(cè)數(shù)據(jù)的組合獲取預(yù)定探測(cè)等級(jí)的射線探測(cè)數(shù)據(jù)。
[0018]可選地，數(shù)據(jù)處理模塊，還用于將預(yù)定探測(cè)范圍符合預(yù)定探測(cè)等級(jí)的轉(zhuǎn)換層的基本探測(cè)數(shù)據(jù)相加獲取預(yù)定探測(cè)等級(jí)的射線探測(cè)數(shù)據(jù)。
[0019]可選地，數(shù)據(jù)處理模塊，還用于基于多個(gè)轉(zhuǎn)換層的基本探測(cè)數(shù)據(jù)的組合獲取多個(gè)預(yù)定探測(cè)等級(jí)的射線探測(cè)數(shù)據(jù)。
[0020]可選地，還包括:物質(zhì)識(shí)別模塊，用于根據(jù)不同的預(yù)定探測(cè)等級(jí)的射線探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行物質(zhì)識(shí)別。
[0021]可選地，預(yù)定探測(cè)等級(jí)包括探測(cè)范圍為O?200keV低能探測(cè)、探測(cè)范圍為200keV?3MeV的中能探測(cè)和/或探測(cè)范圍為3MeV?6MeV的高能探測(cè)。
[0022]可選地，預(yù)定探測(cè)等級(jí)包括探測(cè)范圍為O?200keV低能探測(cè)、探測(cè)范圍為200keV?6MeV的中能探測(cè)和/或探測(cè)范圍為6MeV?9MeV的高能探測(cè)。
[0023]這樣的