依赖于角度的X射线衍射成像系统及其操作方法技术方案

一种具有系统轴线的x射线衍射成像（XDI）系统，包括至少一个x射线源，其被配置为生成朝向包括至少一种物质的对象引导的x射线。至少一个x射线源还被配置为利用从多个方向到达的x射线来照射在对象内限定的至少一个体元，每一个方向由相对于系统轴线的入射角来限定。该系统还包括至少一个检测器，其被配置为在x射线已经穿过对象之后检测经散射的x射线。该系统还包括耦合到至少一个检测器的至少一个处理器。该处理器被编程为生成对象体元的多个XDI轮廓。每一个XDI轮廓是相关联的入射角的函数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本文描述的实施例一般涉及x射线衍射成像（XDI）系统，并且更具体地涉及依赖于角度的XDI系统。已知的安全检测系统被用在出行检查点处以针对隐蔽武器、毒品和/或爆炸物审查随身携带的行李和/或托运的行李。至少一些已知的安全检测系统包括x射线成像系统。在x射线成像系统中，x射线源将x射线朝向检测器透射经过对象或容器，诸如行李箱，并且处理检测器输出以识别容器中的一个或多个对象和/或一种或多种材料。至少一些已知的安全检测系统包括XDI系统，例如多检测器逆扇形射束（MIFB）XDI系统，其使用逆扇形射束几何结构（大型源和小型检测器）和多焦点x射线源（MFXS）。相比于由其它已知的x射线成像系统所提供的材料辨别力，至少一些已知的XDI系统通过测量材料中的微晶体的晶格面之间的d间距而提供了改进的材料辨别力。另外，x射线衍射可以从可用于识别容器中的其它材料（诸如液体）的分子干涉函数产生数据。已知的MIFB XDI系统的特征在于发射多重x射线射束的x射线多重源，使得从若干不同方向照射每一个对象体元，并且使得这些系统测量非均匀的扩展对象的组成体元的空间分辨的x射线衍射轮廓（profile）。然而在当前，属于相同对象体元的所有光子仅仅被加和以产生平均XDI轮廓。该平均XDI轮廓具有四重维数，即限定体元位置的三个空间维度和一个动量维度。因此，当前没有针对单独地存储关于所测量的光子的角度维度信息所做出的规定。这样的角度维度信息涉及主射束相对于系统轴线照射某一对象体元的方向。因此，由于假定角度是各项同性的，所以在以针对相同体元从不同照射方向所获取的XDI轮廓的形式的可能差异的威胁/无威胁分类过程中并没有进行使用。对于液体、非晶和微晶粉末样本，不存在优选取向方向并且XDI轮廓独立于照射角度。然而，包含相当数量的单晶材料的体元具有统计上变化的优选取向方向，并且XDI轮廓根据主x射线射束与其该取向方向的相对角度且根据体元信号中所包括的微晶数目而改变。XDI轮廓随角度变化的物质的一个示例是各向异性物质（包括粗粒粉末）的分类。因为这样的各向异性物质相比诸如精细粉末之类的各向同性物质具有相对高程度的单晶材料。不运用这种各向异性本性可能导致欠佳的检测性能。
技术实现思路
在一方面中，提供一种x射线衍射成像（XDI）系统。该系统具有轴线并且包括至少一个x射线源，所述至少一个x射线源被配置为生成朝向包括至少一种物质的对象引导的x射线。所述至少一个x射线源还被配置为利用从多个方向到达的x射线来照射在所述对象内限定的至少一个体元，每一个方向由相对于系统轴线的入射角所限定。所述系统还包括至少一个检测器，其被配置为在x射线已经穿过所述对象之后检测经散射的x射线。所述系统还包括耦合到所述至少一个检测器的至少一个处理器。所述处理器被编程为生成对象体元的多个XDI轮廓。每一个XDI轮廓是相关联的入射角的函数。在另一方面中，提供一个或多个非暂时性计算机可读存储介质，具有体现在其上的计算机可执行指令的。当由至少一个处理器执行时，所述计算机可执行指令使处理器生成对象体元的多个XDI轮廓。利用朝向包括至少一种物质的对象引导的x射线来照射所述对象体元。所述x射线具有多个入射角，以使得每一个XDI轮廓是相关联的入射角的函数并且每一个入射角是相对于系统轴线而限定的。而且，当由至少一个处理器执行时，所述计算机可执行指令使所述处理器比较所述多个XDI轮廓并且作为所述多个XDI轮廓的比较的函数而将所照射的对象辨别为潜在威胁和潜在非威胁之一。在另一方面中，提供一种执行对包括至少一种物质的对象的安全筛选的方法。所述方法包括生成对象体元的多个XDI轮廓。利用朝向所述对象引导的x射线来照射对象体元。所述x射线具有多个入射角，以使得每一个XDI轮廓是相关联的入射角的函数并且每一个入射角是相对于系统轴线而限定的。所述方法还包括比较所述多个XDI轮廓并且作为所述多个XDI轮廓的比较的函数而将所照射的对象辨别为潜在威胁和潜在非威胁之一。附图说明图1-4示出本文描述的系统和方法的示例性实施例。图1是示例性安全检测系统在X-Z平面中的示意图。图2是图1中所示的安全检测系统在X-Y平面中的示意图。图3是利用来自多个方向的光子照射的示例性体元以及相关联的XDI轮廓的示意图。图4是操作图1和2中所示的安全检测系统的示例性方法的流程图。具体实施方式本文中描述的依赖于角度的多检测器逆扇形射束（MIFB）x射线衍射成像（XDI）系统促进了角度数据的成本有效的增强整合，由此增强了安全扫描系统的总体性能。具体地，与许多已知的安全扫描系统相对照，如本文中描述的MIFB XDI安全筛选系统促进了利用在主射束与系统轴线之间的一定范围的角度上所获取的依赖于角度的MDI数据，而不是仅仅使用单个角度。更具体地，如本文中描述的使用依赖于角度的XDI筛选的MIFB XDI安全筛选系统增强了从不同照射方向所测量的XRD轮廓进行变化所针对的材料的检测性能。因此，如本文中描述的MIFB XDI安全筛选系统促进了向威胁和/或非威胁物质中的分类，该分类明确地将以针对相同体元从不同照射方向所获取的XDI轮廓的形式的XDI数据的角度依赖性考虑在内。因此，物质的检测，诸如各向异性物质（包括具有随角度变化的XDI轮廓的粗粒粉末）的分类，这是由于各向异性物质相比于各项同性物质（诸如精细粉末）具有相对高程度的单晶材料。图1是示例性安全检测系统10在X-Z平面中的示意图。图2是安全检测系统10在X-Y平面中的示意图。在示例性实施例中，安全检测系统10是多检测器逆扇形射束x射线衍射成像（MIFB XDI）系统。可替换地，安全检测系统10是使得能够实现如本文中描述的系统10的操作的任意XDI系统。安全检测系统10包括多焦点x射线源（MFXS）12、检验区域14、配置成支撑对象的支撑体16、主准直器18和副准直器20。安全检测系统10还包括两种类型的检测器：透射检测器22的阵列和多个离散的相干x射线散射检测器24。透射检测器22在z轴方向上从相干x射线散射检测器24偏移。在示例性实施例中，MFXS 12能够从多个焦点顺序地发射x射线辐射，如下文所述，所述多个焦点沿着MFXS 12在基本上平行于与z轴垂直的y轴的方向上分布。在示例性实施例中，MFXS 12具有九（9）个焦点，如图2中所示。在可替换实施例中，MFXS 12具有近似40至100个焦点。而且可替换地，MFXS 12可以包括任何适当数目的焦点，其使得能够实现如本文中描述的安全检测系统10的操作。另外，在示例性实施例中，MFXS 12位于下支撑表面（诸如在地板处或地板附近）上或者于其耦合，而透射检测器22和相干x射线散射检测器24位于上支撑结构（诸如在天花板处或附近）上或者与其耦合。在可替换实施例中，MFXS 12位于上支撑结构（诸如在天花板处或附近）上或者与其耦合，而透射检测器22和相干x射线散射检测器24位于下支撑表面（诸如在地板处或附近）上或者与其耦合。另外，在示例性实施例中，MFXS 12、透射检测器22和相干x射线散射检测器24是静止的，支撑体16是能够在基本上平行于z轴的方向上前后移动的输运带，并且检验区域14是输运带移动经过的行李通道。在可替换实施例中，MFXS 12、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有系统轴线的x射线衍射成像（XDI）系统，所述系统包括：至少一个x射线源，其被配置为生成朝向包括至少一种物质的对象引导的x射线，其中所述至少一个x射线源进一步被配置为利用从多个方向到达的x射线来照射在所述对象内限定的至少一个体元，每一个方向由相对于系统轴线的入射角来限定；至少一个检测器，其被配置为在x射线已经穿过所述对象之后检测经散射的x射线；以及至少一个处理器，其被耦合到所述至少一个检测器，所述至少一个处理器被编程为生成对象体元的多个XDI轮廓，其中每一个XDI轮廓是相关联的入射角的函数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.20 US 14/0330251.一种具有系统轴线的x射线衍射成像（XDI）系统，所述系统包括：至少一个x射线源，其被配置为生成朝向包括至少一种物质的对象引导的x射线，其中所述至少一个x射线源进一步被配置为利用从多个方向到达的x射线来照射在所述对象内限定的至少一个体元，每一个方向由相对于系统轴线的入射角来限定；至少一个检测器，其被配置为在x射线已经穿过所述对象之后检测经散射的x射线；以及至少一个处理器，其被耦合到所述至少一个检测器，所述至少一个处理器被编程为生成对象体元的多个XDI轮廓，其中每一个XDI轮廓是相关联的入射角的函数。2.根据权利要求1所述的XDI系统，其中所述XDI系统是五维系统，五个维度被限定为三个正交空间维度、动量维度和入射角维度。3.根据权利要求1所述的XDI系统，还包括耦合到所述至少一个处理器的至少一个存储器设备，其中：所述至少一个处理器被配置为作为入射角的函数而对所述多个XDI轮廓进行分类；并且所述至少一个存储器设备被配置为作为入射角的函数而存储所述多个XDI轮廓。4.根据权利要求3所述的XDI系统，其中所述至少一个处理器还被配置为使用作为入射角的函数而存储的多个XDI轮廓来促进将所照射的对象辨别为潜在威胁和潜在非威胁之一。5.根据权利要求3所述的XDI系统，其中所述至少一个处理器还被配置为作为入射角的函数而比较至少一个体元的多个XDI轮廓以确定所述多个XDI轮廓之间的相似性的数值测量结果。6.根据权利要求5所述的XDI系统，其中所述至少一个处理器还被配置为在具有高相似性值的至少一种所照射物质与具有低相似性值的至少一种所照射物质之间进行辨别。7.根据权利要求5所述的XDI系统，其中所述至少一个处理器还被配置为在各项异性物质和各向同性物质之间进行辨别。8.根据权利要求1所述的XDI系统，还包括被配置为容纳所述对象的检验区域，其中：所述至少一个x射线源包括多焦点x射线源（MFXS）；并且所述至少一个检测器包括相对于所述检验区域定位的多个相干x射线散射检测器，所述多个相干x射线散射检测器被配置为在多个主射束传播经过定位于所述检验区域内的对象时，检测来自所述多个主射束的相干散射射线。9.根据权利要求8所述的XDI系统，其中所述MFXS包括阳极以及沿着所述阳极的长度与正交于所述系统轴线的所述MFXS的轴线共线地布置的多个焦点，所述多个焦点中的每一个焦点被配置为被顺序地激活以发射包括多个主射束的x射线扇形射束。10.根据权利要求1所述的XDI系统，其中所述XDI系统是多逆扇形射束（MIFB）XDI系统。11.具有体现在其上的计算机可执行指令一个或多个非暂时性计算机可读...

【专利技术属性】
技术研发人员：G哈丁，HRO斯特雷克，
申请(专利权)人：莫福探测仪器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US