专利名称：一种x射线背散射扫描仪机械装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种背散射扫描仪，特别涉及一种X射线背散射扫描仪机械装置。
背景技术：
背散射成像技术利用背向(后向)散射的X射线或Y射线光子进行成像，射线源发射射线照射物体，当射线光子与物体相互作用时，一部分发生散射，利用放置在同侧的探测器接收背向散射的射线光子即可对物体进行成像。背散射成像系统的射线源与探测器可以放置在物体同侧，系统几何结构布局灵活，受环境因素影响较小，是检测有机材料或者低原子量材料例如炸药、毒品、液体、人体的有效方法。常用的背散射成像技术有常规成像技 术、小孔成像技术、飞点成像技术、龙虾眼成像技术等，其中飞点成像技术具有结构简单、剂量小、成像速度快等特点。飞点成像技术采用单点扫描的方式，利用大探测器接收单点散射射线光子，根据接收到的光子数量或能量沉积对各个点进行成像。它的工作原理为射线源发出的锥形X射线经准直后形成一个笔形光束照射在目标物体上，射线发生康普顿散射产生后向散射射线，由探测器对散射射线进行接收和测量。由于笔形光束是从上而下移动的，射线在目标物体竖直方向产生一列扫描轨迹，可以得到此一列的扫描图像，若目标物体或扫描设备横向运动，则可完成平面内的背散射成像。因此，要得到高质量的背散射图像，产生稳定可靠的飞点射线束以及对无用射线的屏蔽是关键。专利公开号为US 4228357 的美国专利DETECTOR ON WHEEL SYSTEM (FLYINGSPOT)，最早提出了飞点成像技术。专利公开号为CN 2645079Y的中国专利一种反散射式X射线扫描仪，则利用一个可以旋转的开有若干个通光口的圆筒产生飞点光斑，实现对人体扫描。专利公开号为CN 2872353Y的中国专利利用背散射技术进行安全检测的装置，引入皮带轮作为传动设备，降低了设计难度。但是对于上述专利，其射线的准直系统的设计都是一次成型的，因此获得的光斑大小不可调整，不能满足不同应用场合的需要；且准直器出口没有进行处理，所产生的光斑由于射线透射准直器的出口边缘会形成一定范围的半影区，影响成像质量；对于形成飞点的转盘转动过程中产生的不稳定摆动，没有应对措施，这样极易造成准直后的光斑在不同位置大小不一、轨迹歪曲，影响成像质量。

实用新型内容本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，从而提供一种结构简单、使用方便的X射线背散射扫描仪机械装置。本实用新型采用的技术方案是一种X射线背散射扫描仪机械装置，包含有射线源、射线源屏蔽罩、射线源支架、准直器装置、射线源外的中空环形圆盘、圆盘驱动装置、射线源支架下的底架、转盘位置感应系统，所述准直器装置包含有内准直器、中准直器和外准直器，所述内、中、外准直器均为重金属材料制造而成，内准直器固定于射线源射线出束口上，内准直器在正对射线源一侧的重金属材料板上开有一条纵向的矩形内准直槽；中空环形圆盘上均布有至少一个的中准直器，在中准直器上开有一个楔形的中准直槽，中准直槽开口较大的一端朝向射线源方向，射线源的焦点位于中空环形圆盘内的中准直槽中心轴线上；外准直器包含有中间开有透光槽的外准直器支架，外准直器支架固定连接于底架上，透光槽左、右两侧其中一侧固定或滑动连接一块外准直块，另一侧滑动连接另一块外准直块，两块梯形外准直块相对放置中间形成有一条楔形孔，楔形孔的中心线和中准直槽的中心线在同一条直线上，射线源照射出来的扇形光束经内、中、外三级准直系统最后形成一条矩形投射带。重金属材料为铅，或钨，或铜，或锌，或银、或其合金。圆盘驱动装置包含有驱动电机，连接于驱动电机上的转轴，转轴上连接有一个驱动转盘，驱动转盘和中空圆环转盘固定连接，中空圆环转盘通过转轴上驱动转盘的驱动而旋转，在转轴中间部分设有转轴支撑架，轴承支撑架与转轴之间设有两个相对放置的圆锥滚子轴承，转轴与轴承之间为无缝连接。转盘位置感应系统包含有感应片、感应器及处理电路，感应片固定安装于转轴上，感应器接收感应片传递的信号进入处理电路而获取转轴的位置信息。射线源支架为三轴向可调节式。 外准直器支架为铜制结构。内准直器为矩形板，或异形板，或折形板；中准直器为矩形体，或多边形体。外准直块和外准直器支架通过一个椭圆形凹槽和螺栓滑动连接固定，外准直块的横截面为梯形。中空环形圆盘上均布有至少一个的通光槽，中准直器固定于通光槽上。本实用新型的有益效果是I.本实用新型将射线经过内中外三级准直器，准直口采用重金属物质作为材料，大大减小了光斑半影区，提高飞点光斑光子分布均匀度，可有效提高成像质量。2.中准直器独立设计可拆卸替换，外准直器可进行宽度调节，可根据扫描对象的不同调节飞点光斑大小，避免装置开孔一次成型扫描对象单一的缺陷。3.由于射线源焦点位置偏移或者圆盘旋转时不稳定摆动会造成出射光斑形状和面积变化，对成像质量造成影响；本实用新型在中准直器及外准直器的设计中均采用形状为内大外小楔形开槽口，在机械抖动的时候，光斑的形状不会发生变化，可以大大提高对机械抖动的容忍度。4.本实用新型采用一对对称放置的圆锥滚子轴承结构，锁定转轴轴向移动的空间，充分保障了转盘旋转时的稳定性。5.本实用新型对射线进行每一级准直时，均对未通过该准直器的无用射线进行完全屏蔽，有效抑制了泄露射线对成像效果的干扰。6.本实用新型引入了转盘位置感应系统，随时获取光斑的位置信息，为成像提供必要的同步信息。7.本实用新型的射线源焦点位置可通过射线源支架进行三轴调节，保障射线有效利用。

图I是本实用新型X射线背散射扫描仪机械装置中三级准直系统的立体结构示意图；图2是本实用新型内准直器的主视结构示意图；图3是图2的左视结构示意图；图4是本实用新型中准直器和中空环形圆盘连接剖视结构示意图；图5是图4的俯视结构示意图；图6是本实用新型外准直器和外准直器支架的连接结构示意图；图7是本实用新型X射线背散射扫描仪机械装置的使用原理示意图。图中标号I为射线源，标号2为射线源屏蔽罩，标号3为中空环形转盘，标号4为中准直器，标号5为驱动转盘,标号6为转盘位置感应系统,标号7为转轴支撑架，标号8为转轴，标号9为圆锥滚子轴承,标号10为驱动电机,标号11为外准直块，标号12为外准直 器支架，标号13为底架,标号14为三轴向可调节式射线源支架,标号15为内准直器,标号16为内准直器槽,标号17为外准直器上的透光槽,标号18为中空圆环转盘上的通光槽,标号19为探测器，标号20为被测物品，标号21为外准直器。
具体实施方式
参见图f图7，一种X射线背散射扫描仪机械装置，包含有射线源I、射线源屏蔽罩2、三轴向可调节式射线源支架14、准直器装置、射线源外的中空环形圆盘3、圆盘驱动装置、射线源支架14下的底架13、转盘位置感应系统，探测器19和信号采集与处理系统，圆盘驱动装置包含有驱动电机10，驱动电机上连接有转轴8，转轴8上连接有一个驱动转盘5，驱动转盘5和中空圆环转盘3固定连接，中空圆环转盘3通过转轴8上驱动转盘5的驱动而旋转，在转轴8中间部分设有转轴支撑架7，轴承支撑架7与转轴8之间设有两个相对放置的圆锥滚子轴承9，转轴8与轴承9之间为无缝连接.转盘位置感应系统6包含有感应片、感应器及处理电路，感应片固定安装于转轴8上，感应器接收感应片传递的信号进入处理电路而获取转轴的位置信息。准直器系统包含有内准直器15、中准直器4和外准直器21，所述内、中、外准直器均为重金属材料(如钨，或铜，或锌，或银等原子序数较大的物质及其合金)制造而成，内准直器15固定于射线源I射线出束口上，为矩形板，在中间开有一个矩形内准直槽内准直器15在正对射线源一侧的重金属材料板上开有一条纵向的矩形内准直槽16。中空环形圆盘3上均布有八个通光槽,通光槽上18安装有中准直器4,在中准直器4上开有一个楔形的中准直槽，中准直槽开口较大的一端朝向射线源方向，射线源I的焦点位于中空环形圆盘内的中准直槽中心轴线上。外准直器21包含有中间开有透光槽17的铜质外准直器支架12，外准直器支架12固定连接于底架13上，透光槽17左、右两侧其中一侧固定连接一块横截面为梯形的外准直块11，另一侧通过椭圆形槽和螺栓滑动连接另一块外准直块，两块梯形外准直块11相对放置中间形成有一条楔形孔，楔形孔的中心线和中准直槽的中心线在同一条直线上，射线源照射出来的扇形光束经内、中、外三级准直系统最后形成一条矩形投射带。射线源I开启后，产生锥束射线，经内准直器15准直为竖直方向上的扇形射线，扇形射线投射在中空圆环转盘3内侧。电机10带动中空圆环转盘3开始旋转,扇形射线通过通光槽18及中准直器4后，准直成为窄扇束射线，再经过外准直器的准直，最终形成在竖直方向运动的飞点光斑，投射到被测物体20上。发生后向散射射线被探测器19接收，根据转盘位置感应系统提供的位置信息，对被测物体20进行成像 。
权利要求1.一种X射线背散射扫描仪机械装置，包含有射线源、射线源屏蔽罩、射线源支架、准直器装置、射线源外的中空环形圆盘、圆盘驱动装置、射线源支架下的底架、转盘位置感应系统，其特征是所述准直器装置包含有内准直器、中准直器和外准直器，所述内、中、外准直器均为重金属材料制造而成，内准直器固定于射线源射线出束口上，内准直器在正对射线源一侧的重金属材料板上开有一条纵向的矩形内准直槽；中空环形圆盘上均布有至少一个的中准直器,在中准直器上开有一个楔形的中准直槽，中准直槽开口较大的一端朝向射线源方向，射线源的焦点位于中空环形圆盘内的中准直槽中心轴线上；外准直器包含有中间开有透光槽的外准直器支架，外准直器支架固定连接于底架上，透光槽左、右两侧其中一侧固定或滑动连接一块外准直块，另一侧滑动连接另一块外准直块，两块梯形外准直块相对放置中间形成有一条楔形孔，楔形孔的中心线和中准直槽的中心线在同一条直线上，射线源照射出来的扇形光束经内、中、外三级准直系统最后形成一条矩形投射带。
2.根据权利要求I所述的一种X射线背散射扫描仪机械装置，其特征是所述重金属材料为铅，或钨，或铜，或锌，或银、或其合金。
3.根据权利要求I所述的一种X射线背散射扫描仪机械装置，其特征是所述圆盘驱动装置包含有驱动电机，连接于驱动电机上的转轴，转轴上连接有一个驱动转盘，驱动转盘和中空圆环转盘固定连接，中空圆环转盘通过转轴上驱动转盘的驱动而旋转，在转轴中间部分设有转轴支撑架，轴承支撑架与转轴之间设有两个相对放置的圆锥滚子轴承，转轴与轴承之间为无缝连接。
4.根据权利要求I所述的一种X射线背散射扫描仪机械装置，其特征是所述转盘位置感应系统包含有感应片、感应器及处理电路，感应片固定安装于转轴上，感应器接收感应片传递的信号进入处理电路而获取转轴的位置信息。
5.根据权利要求I所述的一种X射线背散射扫描仪机械装置，其特征是所述射线源支架为三轴向可调节式。
6.根据权利要求I所述的一种X射线背散射扫描仪机械装置，其特征是所述外准直器支架为铜制结构。
7.根据权利要求I所述的一种X射线背散射扫描仪机械装置，其特征是所述内准直器为矩形板，或异形板，或折形板；中准直器为矩形体，或多边形体。
8.根据权利要求I所述的一种X射线背散射扫描仪机械装置，其特征是所述外准直块和外准直器支架通过一个椭圆形凹槽和螺栓滑动连接固定，外准直块的横截面为梯形。
9.根据权利要求I所述的一种X射线背散射扫描仪机械装置，其特征是所述中空环形圆盘上均布有至少一个的通光槽，中准直器固定于通光槽上。
专利摘要一种X射线背散射扫描仪机械装置，所述准直器装置包含有内准直器、中准直器和外准直器，射线源照射出来的扇形光束经内、中、外三级准直系统最后形成一条矩形投射带。本实用新型将射线经过内中外三级准直器，大大减小了光斑半影区，提高飞点光斑光子分布均匀度，可有效提高成像质量。中准直器独立设计可拆卸替换，外准直器可进行宽度调节，可根据扫描对象的不同调节飞点光斑大小，避免装置开孔一次成型扫描对象单一的缺陷。
文档编号G01N23/203GK202599874SQ20122024015
公开日2012年12月12日 申请日期2012年5月26日 优先权日2012年5月26日
发明者李建新, 刘拥军, 杜剑平, 李磊, 杨斌, 李守鹏 申请人:中国人民解放军信息工程大学