共时多焦点相干X射线扫描装置(CXRS)制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种根据权利要求１提供的在容器内检测区弹性散射的Ｘ射线量子脉冲传输光谱的系统。对应的系统基于现有技术已知的相干散射射线检测原理和我们的在先申请ＥＰ１１０６２２７。这些系统的问题在于，需要控制不同焦点的Ｘ射线计量的电子系统太复杂，且由于在一个时刻仅有一个激活的焦点，测量时间相对较长。这导致了由于像素几何计算到了非扫描的区域，使得在容器中被查找物体被忽略而检测效率较低。本发明专利技术基于惊奇地发现这些问题可以这样克服：当检测器布置（Ｄ）具有一个在Ｙ、Ｚ平面并位于Ｚ轴之前的２维分片，且Ｘ射线发射器（Ｑ）被设置长形的阳极，通过其全部或部分表面同时发射射线，二次防散射光阑（Ｓ）沿着Ｘ方向聚焦到０且在Ｚ方向以与Ｘ轴夹角大约为θ，使得容器中散射的Ｙ和Ｘ的像素被编码为检测器布置（Ｄ）的Ｙ和Ｚ维，这样初级防散射光阑（Ｐ）和Ｘ射线发射器（Ｑ）在Ｘ、Ｙ平面环绕Ｚ轴圆柱形对称的取向或沿Ｙ轴线形／平行取向。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
按照专利权利要求1的总概念，本专利技术涉及到在一个容器的检测范围，为测量弹性散射的X射线量子的脉冲传输光谱的装置。此种形式的装置已公开化，例如来自EP-BL-360 347和EP-AL-O 360347。在一个在先、未曾公布的申请EP 11 06 227.0中，描述了这样的带有相干X散射射线(CXRS)，基于这种检测原理的装置，它具有一个多焦点-X射线发生器，也就是说，为了完整性的扫描一个容器或包裹的2-D维截面，具有必须用电子技术赋址的每个依次连续性焦点“foci”的装置。对此必须控制不同焦点“foci”的X射线功率，这就需要相对大的电子消耗。进一步的缺点在于每次仅有一个激活的焦点，将使测量时间延长。所以本专利技术的目的在于总体简化高压电子电路，进一步提高扫描速度；或者说在固定和保持不变的测量速度的条件下，改善采集质量；并降低出现忽略和疏漏被查找物体的危险，以使焦点位置的电子控制成为多余。通过权利要求1提供的装置，解决并完成了此项目的。按照本专利技术，在探测器和容器之间设置一个聚焦的2-D-多通道-散射准直仪，或布置一个二次光阑，在容器中它将散射三维像素的Y-和X坐标编码为探测器的Y-和Z坐标尺寸。在容器中来自不同深度(X-方向)的散射射线被编码为探测器的Z坐标尺寸，同时将X射线源上来自不同焦点位置(Y-方向)的散射射线编码为探测器的Y坐标尺寸；对此探测器的装置包括一个图像载波形式的分片段，典型方式下可以包括16，及32×14个片段(Segmente)。采用这种方法就不必电子控制焦点位置。实际上可以将整个的，最好经过冷却的阳极或部件同时发射出射线；这样一来将极大的简化电极和改善测量速度，也就是说显著的减少了扫描时间。此外按照本专利技术，将减少总的长度，并导致节省空间。如同在德国专利P 41 01 544.4中特别描述的，探测器元件的输出信号像众所周知那样处理。仅有一点值得强调对每个，探测器元件设置一个放大信号，数字化的处理通道。再将信号送往脉冲高度分析仪，它记录不同能量范围内的X射线量子的数量。对于每个探测器元件和每个能量范围，这个数值除以借助中央探测器元件D0所记录的涉及能量范围X射线量子。由此得出每个探测器元件的能量谱，并且与由X射线发生器发射的X射线量子的能量分布无关，还与散射射线通过对象后的衰减无关。为了方便理解本专利技术涉及的观点和不同的结构形式，下面借助附图进一步解释。但是本专利技术不应当受到限制。 附图说明图1根据本专利技术的扫描原理的共时-多焦点-相干X射线散射(CXRS)装置的X-Y层面图解截面。图2图1的装置在X-Z层面的图解几何展示。图3根据本专利技术的共时多焦点相干X射线散射(CXRS)装置，用于4个分片的三维像素形式和分布的图解展示。图4根据本专利技术的共时多焦点相干X射线散射(CXRS)装置，用于32个分片的三维像素形式和分布的图解展示。图5为了选择X射线发生器分片(在X轴上以度为角度的)，(仅在X-轴)图示法展示散射准直仪的有效厚度。图6在Y-Z层面上，以毫米为尺寸单位，根据本专利技术的探测器布置，分片的图解展示。从图1中可以看到根据本专利技术的装置，及考虑到初极准直仪P与旧的装置完全相同。所有从射线源Q发出的射线像之前一样聚焦在O点，但是从此以后不再物理上存在。一个在对象之间的，在检测范围U内和探测器布置D的多通道-散射准直仪以一种方式布置，来自对象的不同层(X-方向)散射射线在Z方向上被映像在探测器装置D的不同元件上。同时属于射线源/X射线发生器Q的不同焦点位置的散射射线在Y方向上被映像在探测器装置D的不同元件上。按照专利技术，探测器装置D具有两维分片(见如下所述)。因为散射射线被以固定的散射角度，θ采集，可以在Z-方向编码深度信息。这在图2上展示，图形被下述关系描述Zdet(Qxd-Qos) (1)在公式1中Zdet是扫描层与探测分片的距离，散射射线被以θ角度，与源间距为QoS的散射点接收，这时候探测器装置D与源间距为QoXdet。在探测器装置D的Y方向上焦点位置的映像由于初极准直仪P的布置是允许的，它允许发出射线，在O点聚焦，在与散射准直仪组合时，它同样具有将O点作为焦点位置。在图示中，焦点位置FsourceY的Y坐标和探测器Y方向Ydet的关系是FsourceY Y 0°0(Qo°Qo Xdet) (2)除了Qo0之外，这些符号与公式1具有一样的意义；Qo0表示沿着在X射线源Q所位于的平面的X轴探测器D的间距。按照本专利技术，如同公式1和2所描述的那样，因为现在具有明确的在射线源Q区域和探测器DY轴之间的关系，所以现在可以鉴别产生所需要的一定的散射信号的射线源Q区域。按照所述的“共时多焦点相干X射线散射(CXRS)布置”的本专利技术基本原理，下面将讨论本专利技术的特征和这种布置的个别组成部分，本专利技术将不受此限制。射线源，X射线发生器Q直接受益于“共时多焦点相干X射线散射(CXRS)装置”。因为现在不再要求单独控制装置；所有射线源Q的位置可以同时激活。但是它要求所有32个源分片符合公式2，必须被映射在Y方向的32个不规则的(分别的个性化的)探测器分片上，当然不是必须的，而仅仅是具有优点的条件。它仅要求每个扫描循环数量等于每个被扫描层与探测器分片数量，源分片数量乘积。因此探测器装置D不必具有如同X射线源同样的分片数量。下面将进入X射线源所要求的电路顺序。作为举例进行假设基于探测器尺寸的原因或者成本的原因，在分片的探测器装置D的Y方向仅具有4个探测元件。如同表格1所显示，当探测器分片2记录源Q2，Q6等的射线时，探测器分片1接收源Q1，Q5等的射线。表1分片#1Q1，Q5，Q9，Q13，Q17，Q21，Q25，Q29分片#2Q2，Q6，。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。Q30分片#3Q3，Q7，。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。Q31分片#4Q4，Q8，。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。Q32在此情况下，总的测量时间被减少到除以因数4。符合上述电路顺序的三维像素的形状和位置在图3显示。因为4个源分片平行的激活，所以可以在例如包裹之类的对象中，4个三维像素同时被测量。由此而来就明确了在对象中探测器分片可以处理更高密度的测量数据。对应于探测器装置D的其它分片也可以找到其它的扫描电路顺序。当探测器装置D具有足够多的元件时，每个X射线源都被明确的分配给一个探测器元件时，当然就是最优化的。所有的X射线源同时激活，在图4表示这种最佳状况下的散射三维像素的空间分布。与在先的“多焦点相干X射线散射(CXRS)”构思不同，在本专利技术所涉及的“共时多焦点相干X射线散射(CXRS)装置”中，X射线源D的更多的分片同时被激活。即使当X射线源Q的分片同时被激活，它的功率也不必下降时，对象的总测量时间才能够被继续减少。旧的方案显示保守的评价X射线发射管在温度下工作时，当每个分片只被控制500微秒时，每个分片相当于50千瓦的电子射线的连续功率；这是基于下列条件，也就是说实际的(不是射出的)焦点的尺寸为约50毫米长(Y方向)和1毫米宽度(Z方向)。按照文献介绍，具有固定式阳极和椭圆形焦点的X射线发射管的(功率)负载特性如下所示Wstat＝0.043(Tm-To)kμ(δ1，δ2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量在一个容器检测范围Ｕ的，弹性散射的Ｘ射线量子的脉冲传输光谱的装置，在检测范围（Ｕ）的一侧布置的多色Ｘ射线发射器（Ｑ），和一个位于检测范围（Ｕ）另一侧的测量散射Ｘ射线量子能量的探测器布置（Ｄ），及初级射线光阑布置（Ｐ）和二次射线光阑布置（Ｓ），它们仅在一定的散射角范围内，也就是说散射射线与探测器布置（Ｄ）具有散射角θ通过；初级射线光阑布置（Ｐ）位于检测范围（Ｕ）和Ｘ射线发射器（Ｑ）之间，二次射线光阑布置（Ｓ）位于检测范围（Ｕ）和探测器布置（Ｄ）之间；探测器布置（Ｄ）具有处理测量到的信号的装置，初级射线光阑布置（Ｐ）只让Ｘ射线透射通过，从根本上对准点０，而点０位于Ｚ轴上，其原始位置被迪卡尔坐标系的Ｘ和Ｙ轴确定；这时初级射线从Ｘ和Ｙ平面穿过，被检测容器的输送轴与Ｚ轴相互平行，　　　　其特征在于：　　　　探测器布置（Ｄ）在Ｙ，Ｚ平面上显示为２Ｄ两维的分片并位于Ｚ轴之前，Ｘ射线发射器（Ｑ）具有一个长形的阳极，通过它的全部或部分表面同时发射射线，此射线在Ｙ方向上被二级射线光阑布置（Ｓ）聚焦在０点，并在Ｚ方向以与Ｘ轴夹角θ通过；在容器中散射的三维像素的Ｘ，Ｙ位置在探测器布置（Ｄ）的Ｙ，Ｚ面上被编码；并且Ｘ射线发射器（Ｑ）环绕Ｚ轴形成圆柱形对称，或者线性平行Ｙ轴经过ＸＹ平面。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里哈丁，
申请(专利权)人：伊科斯隆国际安全有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]