ES2554382T3 - Inspección de materiales por evaluación de la contribución de la dispersión de Bragg a los espectros de absorción de Rayos X - Google Patents

Abstract

Un método de obtención de datos de transmisión de la radiación de un objeto, que comprende las etapas de: proporcionar una fuente (1) de radiación electromagnética ionizante de alta energía y un sistema detector de radiación (21; 3a, 3b, 3c) separado de ella para definir una zona de exploración (Z) entre ambos, siendo el sistema detector capaz de detectar y recoger información espectroscópicamente resoluble acerca de la radiación incidente; recoger un conjunto de datos de información acerca de la radiación incidente en el detector, y por ello de la transmisividad de un objeto en la zona de exploración, en al menos una y preferiblemente en una multiplicidad de posiciones de exploración a partir de la radiación transmitida a través del objeto y recibida en el sistema detector (21; 3a, 3b, 3c); resolver espectroscópicamente cada uno de tales conjuntos de datos a través de una multiplicidad de bandas de frecuencia (b1 a b5; c1 a c3) dentro del espectro de la fuente; en donde al menos una de dicha multiplicidad de bandas de frecuencia se corresponde con una longitud de onda de dispersión de Bragg característica de una especie diana a ser identificada, y en donde la reducción de la amplitud de la intensidad de la señal transmitida en la banda de frecuencia característica se determina numéricamente mediante su comparación con el espectro de una fuente conocida y/o con referencia a los datos de la intensidad transmitida en la proximidad de la banda de frecuencia característica, y como consecuencia se genera un resultado que indica la presencia de dicha especie diana.

Description

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DESCRIPCION

Inspeccion de materiales por evaluacion de la contribucion de la dispersion de Bragg a los espectros de absorcion de Rayos X

Descripcion detallada de la invencion

Esta invencion se refiere a un metodo y a un aparato para la inspeccion y caracterizacion de un material en el espacio tridimensional, especialmente mediante la formacion de imagenes.

La invencion se refiere, en particular, a un aparato y a un metodo que hacen uso de una radiacion electromagnetica ionizante de alta energfa, tal como los rayos X o los rayos gamma, para explorar objetos en los que es deseable obtener informacion acerca de su contenido y/o su composicion internos. Este principio es ampliamente empleado, por ejemplo, en la industria de la seguridad, pero tambien se puede emplear en otras areas como, por ejemplo y sin limitacion, la formacion de imagenes medicas, la formacion de imagenes con fines de control de calidad o con fines de determinar la integridad de una estructura, o similares.

La absorcion de rayos X se ha utilizado como base en la representacion de objetos para crear alguna forma de imagen representativa del contenido o de los componentes de los mismos en mutua relacion en el espacio tridimensional. Cuanto mas grueso o mas denso sea un objeto, mas atenuara entonces un haz de rayos X. Mediante la utilizacion de unos detectores adecuados y de una fuente adecuada se pueden generar indicaciones de un artfculo bajo representacion en forma de imagenes, en base a la absorcion de un objeto o de un conjunto de objetos.

Tfpicamente, una fuente de rayos X genera un haz esencialmente bidimensional, y se utilizan detectores de los rayos X transmitidos para componer placas de imagenes sucesivas de una seccion transversal en base a los rayos X transmitidos (que se diferencian, por tanto, mediante su absorcion). Para generar imagenes de las secciones transversales de un objeto se utiliza un ordenador, y asf se pueden observar de una en una. Luego, se juntan las secciones transversales para formar una imagen que refleja, al menos, algunas indicaciones tridimensionales. Se conoce, por ejemplo, el empleo del principio del barrido lineal, en el que se hace que unos objetos tridimensionales se desplacen a lo largo de una zona de exploracion, y la informacion de la formacion de imagenes se recoge conforme se desplazan y se compone una imagen a partir de placas lineales sucesivas. Tambien se conoce, por ejemplo, el empleo del principio de la tomograffa axial computarizada (TAC o TC), en el que se compone una imagen a partir de una serie de imagenes bidimensionales tomadas alrededor de un solo eje de rotacion. La manera precisa en que se puede generar una imagen a partir de la radiacion transmitida no concierne a la presente invencion.

Estos aparatos y metodos conocidos tienden a proporcionar una informacion limitada acerca del contenido del material. En esencia, en su forma mas simple, tan solo se mide la transmisividad del objeto a la fuente de radiacion. El detector solo recopila informacion de la amplitud, y no discrimina espectroscopicamente la radiacion transmitida. En los sistemas mas practicos, se mide esto incluso indirectamente. En su forma mas simple, un tfpico detector de rayos X de matriz lineal comprende, en combinacion, un material centelleador sensible a los rayos X transmitidos, que luego se hace que emita una radiacion de frecuencia inferior, por ejemplo luz en o alrededor de la region visible, en combinacion con una detector semiconductor, tal como un detector a base de arseniuro de silicio o galio que es sensible a esta radiacion de frecuencia inferior.

Sin embargo, se sabe que la informacion espectroscopica obtenida a partir de los rayos X transmitidos se puede utilizar para proporcionar informacion adicional acerca del contenido del material de los objetos o componentes que se exploran. Se sabe que las propiedades de absorcion de rayos X de cualquier material pueden variar espectroscopicamente, y que la cuantfa con la que vanan las propiedades de absorcion depende en particular del numero atomico. Esto ha conducido al desarrollo de detectores de banda dual o de energfa dual, que son capaces de identificar por separado las bandas de baja y de alta energfa del espectro completo de emisiones de rayos X. Un sensor de energfa dual tal tfpicamente comprende un par sandwich de rayos de un fotodiodo semiconductor o similar, conjuntamente con un escintilador de alta y de baja energfa, de tal modo que los detectores respectivos detectan la transmision de los rayos X de baja y de alta energfa. Mediante el detector de energfa dual se hace empleo del efecto de absorcion diferencial para diferenciar en general entre los objetos en los que predominan los elementos de numero atomico menor y mayor.

Cuando se emplea como parte de un sistema de seguridad o como un sistema de identificacion de materiales, se puede hacer la muy grosera aproximacion de que los materiales organicos tienden a estar en la primera categona y la mayona de los materiales inorganicos en la segunda categona. Las implicaciones practicas de esto han conducido a la utilizacion de tales detectores en la industria de la seguridad, por ejemplo en los escaneres de rayos X de los aeropuertos, ya sea para crear imagenes separadas de artfculos metalicos en el interior de los equipajes (para descubrir artfculos metalicos ocultos y, especialmente, armas, tales como armas de fuego y cuchillos), o bien para identificar explosivos plasticos.

La mayona de los explosivos son materiales organicos densos, generalmente con un alto contenido de nitrogeno. Por lo tanto, hay una cierta limitada ventaja en la utilizacion de los detectores de energfa dual, pero estos estan lejos

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de ser unos detectores de explosivos precisos, ya que otros muchos artfculos de los equipajes, tales como los jabones, las cremas, los artfculos de cuero, etc., tambien son materiales organicos densos.

Un sistema de energfa dual solo proporciona informacion limitada acerca de la composicion. La division entre organicos/inorganicos es grosera y aproximada. Los detectores convencionales no proporcionan ninguna informacion espectroscopica real acerca del espectro de los rayos X transmitidos, aunque detecten la presencia o no de rayos X dentro de dos bandas distintas del espectro. En ultima instancia, se toman decisiones en base a la radiograffa de atenuacion que se basa en la forma de los artfculos y su proximidad a otros objetos.

El reciente desarrollo de detectores que puedan resolver de una manera mas eficaz la informacion espectroscopica acerca de los rayos X transmitidos, ha conducido al desarrollo de un aparato que discrimina a traves de un mayor intervalo de bandas y genera una mayor multiplicidad de imagenes. Por ejemplo, la patente de EE.UU. 5.943.388 describe un sistema que hace uso de detectores de teluro de cadmio para la generacion de imagenes a traves de al menos tres bandas de energfa y genera al menos tres imagenes. Hamamatsu Photonics KK ha desarrollado un sistema de sensores lineales bajo el numero de modelo C10413, que hace uso de detectores de teluro de cadmio para generar imagenes a traves de cinco bandas de energfa. Estos hacen un mejor empleo del efecto de absorcion espectral diferencial por los diferentes materiales y permiten que se haga una mejor aproximacion entre la transmisividad y la composicion.

Incluso con esta solucion, tales dispositivos todavfa pueden ser confundidos por los objetos que se superponen en la trayectoria de los rayos X, y no proporcionan ninguna informacion relacionada con la naturaleza cristalina o policristalina del objeto.

Los materiales policristalinos dispersan los rayos X, y la imagen de rayos X resultante diffcilmente puede detectar un material policristalino tal debido a que se ha dispersado una gran parte de los rayos X que no han sido absorbidos por el material y, por ello, no es captada por el detector. Esto es de lamentar ya que en la deteccion con rayos X para la seguridad varios de los artfculos peligrosos son de naturaleza policristalina, en particular los explosivos plasticos tales como el CP4, RDX, PETN y las formulaciones patentadas de los mismos, los narcoticos y similares, y por lo tanto son diffciles de detectar mediante la utilizacion de sistemas de rayos X convencionales.

La patente de EE.UU. 6.018.562 describe un metodo para detectar la presencia de una especie diana a ser identificada (por ejemplo, contrabando) en un objeto (por ejemplo, un equipaje) mediante la medicion de la transmision de rayos X a traves del objeto a varias frecuencias. Mediante la comparacion del espectro del coeficiente de atenuacion medido, con los espectros almacenados de varias especies diana, se puede indicar la presencia de una especie diana. Como posibles interacciones ffsicas, las cuales determinan la forma del espectro del coeficiente de atenuacion de los rayos X, la patente menciona el efecto fotoelectrico, la dispersion Raleigh, la dispersion Compton y la produccion de pares.

El artfculo de C. Q. Tran et al.: "Absolute determination of the effect of scattering and fluorescence on x-ray attenuation measurements", del Journal of Physics B, vol. 37 (2.204), p. 3.163, describe la influencia de la dispersion de Laue/Bragg sobre el coeficiente de atenuacion de los rayos X para los materiales cristalinos.

Los objetos cristalinos o policristalinos son capaces de difractar un haz de rayos X si se cumplen ciertas condiciones.

La situacion se esboza utilizando la Ley de Bragg, que es:

nX = 2dsen6

n es un entero (orden de difraccion).

X es la longitud de onda del rayo difractado. d es el parametro de red atomica.

6 es el angulo de difraccion.

Para la longitud de onda (energfa) especificada el efecto es proximo al 100%.

Para superar los problemas de deteccion asociados con la reflexion de Bragg caractenstica se han hecho tentativas mediante la busqueda del haz difractado. Si se especifica el material peligroso entonces se dispondna de informacion relativa al angulo de difraccion 0, el parametro de red d y la longitud de onda X de los rayos X. Adicionalmente, por lo tanto, se han propuesto escaneres que hacen uso de la difraccion caractenstica, que incluyen detectores de dispersion en angulos de dispersion adecuados para unos materiales diana particulares. Las anteriores patentes GB 2360685 y GB 2329817 solo se refieren a una tentativa de este tipo. La energfa de los fotones difractados viene dada por:

Ef = hc/X

donde h es la constante de Planck y c es la velocidad de la luz.

Es un objeto de la presente invencion mitigar algunas o todas las anteriores desventajas de los sistemas y metodos de exploracion de la tecnica anterior.

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Es un objeto particular de la presente invencion proporcionar un metodo y un aparato para explorar con rayos X, y preferiblemente ademas para obtener imagenes, de objetos, y especialmente de recipientes de multiples objetos o de objetos que comprenden multiples componentes, que proporcione informacion adicional acerca de su composicion.

Por lo tanto, de acuerdo con un aspecto de la invencion, se proporciona un metodo de obtencion de datos de la transmision de radiacion, y preferiblemente de la imagen, de un objeto, tal como se define en la reivindicacion 1.

La fuente de radiacion comprende una fuente para proporcionar una radiacion electromagnetica ionizante de alta energfa, tal como rayos X y/o rayos gamma, y el sistema de deteccion se adapta en consonancia para detectar la radiacion en este espectro. La fuente de radiacion, por ejemplo, es una fuente de banda ancha de rayos X o de rayos gamma capaz de producir una emision de amplio espectro sobre un amplio intervalo de energfas de rayos X o de rayos gamma. Una fuente tal es comun y es ampliamente utilizada. El sistema detector se adapta para generar informacion espectroscopica acerca de la radiacion transmitida. Es decir, el detector presenta una respuesta espectroscopicamente variable a traves de al menos una parte, y preferiblemente una parte sustancial, del espectro de la fuente de radiacion, lo que permite que la informacion espectroscopica sea recuperada. El sistema detector es capaz de ser utilizado para detectar bandas de frecuencia/energfa bastante espedficas, cuya expresion, tal como se utiliza en la presente memoria, incluye la deteccion en forma eficaz a frecuencias/energfas individuales discretas. En lugar de colocar los detectores en las posiciones apropiadas para detectar el angulo 0 del haz de difraccion de una energfa Ef determinada, el sistema detector se utiliza de acuerdo con la invencion para mostrar que la energfa particular de interes NO esta en el haz primario.

Se ha observado que muchos materiales diana tienen una estructura cristalina o policristalina. Tales materiales cristalinos presentan una dispersion caractenstica de radiacion electromagnetica de alta energfa, tfpicamente, en la region de los rayos X. Con el aparato convencional que utiliza una fuente electromagnetica de alta energfa, y por ejemplo una fuente de rayos X, esto puede representar un problema. El haz principal se puede dispersar a estas frecuencias caractensticas, haciendo que sea mas diffcil la deteccion. Sin embargo, donde los sistemas de la tecnica anterior tratan esto como un problema que se ha de abordar tratando de detectar los haces secundarios dispersos, la presente invencion adopta un enfoque profundamente diferente, ya que lo que pretende en su lugar es detectar las ausencias en el haz primario.

Este enfoque confiere una serie de ventajas. Los haces dispersos secundarios pueden ser diffciles de detectar, requiriendo detectores secundarios colocados de forma muy precisa. La presente invencion prescinde por completo de la necesidad de tales detectores secundarios. En su lugar, el sistema detector primario detecta los datos transmitidos en el haz primario transmitido y, mediante una tecnica apropiada de analisis numerico, resuelve esto de tal manera que se puede identificar la dispersion caractenstica mediante la ausencia en el haz principal de la energfa caractenstica, en lugar de por la presencia de un haz secundario en un angulo de dispersion caractenstico.

De este modo, de acuerdo con el metodo, para una especie diana determinada se asigna al menos una banda de frecuencia que se corresponde con una condicion de dispersion de Bragg caractenstica. En particular, esto se puede corresponder con una dispersion de Bragg de primer orden para una especie diana determinada, aunque adicionalmente (por ejemplo, para proporcionar una confirmacion), o alternativamente, una banda de frecuencia se puede asignar a una dispersion caractenstica de un orden inferior.

Los datos de transmision recogidos se resuelven espectroscopicamente a traves de la multiplicidad de bandas de frecuencia. En la, o en cada, banda de frecuencia asignada como caractenstica de una especie diana determinada, la dispersion se produce de acuerdo con la ley de Bragg para una energfa caractenstica dentro de la banda de frecuencia, lo que reduce la amplitud de la senal transmitida. Si la banda de frecuencia es suficientemente estrecha para que se corresponda con la suficiente proximidad a la frecuencia de dispersion caractenstica, se resolvera en el detector una reduccion sustancial y medible de la amplitud transmitida.

Esta reduccion de la amplitud sobre la banda de frecuencia definida espedficamente, que abarca la frecuencia de dispersion caractenstica, en relacion con los datos de transmision a traves del espectro en su totalidad, es espedficamente caractenstica del material diana, o al menos caractenstica de la clase de materiales que tienen las mismas propiedades de dispersion de Bragg que el material diana. De este modo, la ausencia, o la reduccion sustancial, caractenstica de la intensidad de la senal transmitida en el haz primario transmitido en la banda de frecuencia se pueden interpretar como la presencia de dicha especie diana, y se puede generar un resultado a tal efecto.

En la practica, tal reduccion de la amplitud se determina numericamente mediante la comparacion con el espectro global transmitido y/o mediante la comparacion con el espectro de una fuente conocida, y por ejemplo grabado previamente. Por ejemplo, a partir de la intensidad de una fuente conocida y de la intensidad transmitida medida a traves del espectro global transmitido, se puede hacer una prediccion general extrapolada de la intensidad espedfica transmitida esperada a traves del espectro de energfa global, en base al ajuste de los datos a la ley de atenuacion exponencial estandar. La comparacion numerica de la intensidad transmitida medida, frente a intensidad transmitida pronosticada extrapolada, proporciona una medida numerica de la reduccion de la amplitud para una frecuencia deseada, que se corresponde con una condicion de dispersion de Bragg para una especie diana. Si, por

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ejemplo, esta reduccion supera el nivel de un umbral determinado previamente, se considera identificada la presencia de la especie diana.

Se entiende que, aunque en la presente memoria, por conveniencia, se hace referencia a la exploracion de un objeto, no se debe considerar que esto limite la aplicacion de la invencion a la exploracion de objetos homogeneos individuales. De hecho, para muchas de las aplicaciones previstas, es probable que un "objeto" conste de multiples materiales heterogeneos y/o que sea un recipiente u otra acumulacion de multiples artfculos, de modo que es probable que cualquier trayectoria de la radiacion transmitida pase a traves de multiples materiales diferentes que tienen propiedades diversas. Una de las ventajas particulares de la invencion es que puede facilitar la resolucion de tales materiales diversos

El metodo de la invencion no esta limitado en su aplicacion a la exploracion y/o formacion de imagenes de objetos que se desplazan a traves de la zona de exploracion de un escaner. La informacion concerniente a la dispersion caractenstica inherente en el conjunto de datos transmitidos para un suceso de exploracion determinado, y por ello la composicion del material de un objeto o de unos objetos en la trayectoria de la transmision, se pueden obtener mediante un unico suceso de barrido, por ejemplo un objeto estacionario que se explora mediante un unico haz de una geometna apropiada, por ejemplo un haz de lapiz o un haz conico. En tal circunstancia, el metodo simplemente incluye colocar el objeto en la zona de exploracion para obtener una exploracion individual tal y un conjunto de datos individuales de la intensidad tal.

Sin embargo, en una realizacion preferida se recoge informacion relativa a la transmisividad de un objeto bajo ensayo en la zona de exploracion, en una multiplicidad de posiciones de exploracion entre las que el objeto se hace trasladar y/o rotar. De acuerdo con esta realizacion del metodo, el metodo comprende la etapa adicional de hacer que un objeto se desplace con relacion a, y por ejemplo a traves de, la zona de exploracion conforme se recoge una multiplicidad de tales conjuntos de datos de la intensidad.

En su forma mas basica, la invencion permite la identificacion de materiales a partir de los datos de transmision recogidos y resueltos en base a un analisis numerico que proporciona una indicacion del contenido del material, con referencia a una adecuada biblioteca de datos de las frecuencias de dispersion caractensticas para al menos uno y preferiblemente un intervalo de materiales diana y/o unos objetos que probablemente se han de encontrar en una aplicacion determinada. La biblioteca de datos puede comprender informacion en una forma adecuada cualquiera para que se pueda relacionar numericamente de manera analftica con los datos recogidos a traves de la(s) banda(s) de energfa resuelta(s) de acuerdo con la invencion. La biblioteca de datos puede incluir materiales de referencia prefijados estandar y/o materiales de referencia por entrada del usuario y/o datos de referencia que se pueden generar a partir de materiales conocidos de acuerdo con el metodo anterior. Es decir, mediante el sistema se puede construir una biblioteca de datos que con el tiempo puede "aprender", de hecho, las caractensticas del material. La biblioteca de datos puede comprender datos almacenados electronicamente y/o datos almacenados en un medio ngido, tal como un medio impreso, y se puede mantener y acceder localmente y/o remotamente, manualmente y/o automaticamente, ninguno de los cuales es directamente concerniente al funcionamiento del metodo de la invencion.

De este modo, en su forma mas basica, la invencion permite la identificacion de materiales a partir de los datos de transmision recogidos en base a las reducciones caractensticas de la amplitud en puntos caractensticos del espectro. No se necesita generar una imagen. No se exige una geometna particular del haz de transmision. Puede ser suficiente una sencilla geometna eficazmente unidimensional del haz incidente sobre un unico detector sencillo.

Sin embargo, con fines practicos puede ser preferible que la invencion forme parte de, y complemente la informacion proporcionada por, un sistema de exploracion con formacion de imagenes. De acuerdo con esta realizacion preferida, el conjunto de datos de la informacion acerca de la incidencia de la radiacion recogidos en el detector se utiliza para generar una imagen de un objeto en la zona de exploracion. En particular, en un modo preferido de funcionamiento, se genera una sucesion de imagenes, y se resuelve espectroscopicamente cada una de tales imagenes a traves de una multiplicidad de bandas de frecuencia dentro del espectro de la fuente, al menos una de las cuales se corresponde con una frecuencia de dispersion caractenstica de una especie diana, y al menos una de las cuales se utiliza para generar una imagen de una manera convencional. Mas preferiblemente, la multiplicidad de bandas de frecuencia dentro del espectro de la fuente se determina por separado que se corresponde con una multiplicidad de frecuencias de dispersion caractensticas, y se asigna una multiplicidad adicional de bandas de frecuencia dentro de la fuente para generar una serie de imagenes diferenciadas por energfa, por ejemplo de una manera conocida, mediante analogfa con los sistemas convencionales de formacion de imagenes de energfa dual o diferenciada mas completamente.

Convenientemente, el metodo de la invencion proporciona ademas la etapa adicional de representar tal imagen o tales imagenes generadas, y en el caso de multiples imagenes puede implicar el representar tales imagenes simultanea o secuencialmente.

Para una mayor claridad, se debe entender que cuando en esta memoria se hace referencia a la generacion de imagenes es una referencia a la creacion de un conjunto de datos de informacion, por ejemplo en forma de un adecuado archivo de datos almacenado y manejable, a partir del cual se puede producir una representacion visual de la estructura subyacente del objeto bajo investigacion, y las referencias a la representacion de esta imagen son

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referencias a la presentacion de una imagen generada a partir de un conjunto de datos tal en una forma visualmente accesible, por ejemplo en un medio de representacion adecuado.

La clave de la invencion es que el sistema detector puede generar informacion espectroscopica acerca de la radiacion transmitida, y por ejemplo comprende una matriz de uno o mas detectores que pueden generar informacion espectroscopica acerca de la radiacion transmitida. Es decir, el detector presenta una respuesta espectroscopicamente variable a traves de al menos una parte del espectro de radiacion de la fuente, lo que permite que se recupere la informacion espectroscopica.

La resolucion adecuada de la informacion espectroscopica aporta dos ventajas. Ella proporciona el potencial de la formacion de imagenes a traves de una serie de bandas relativamente anchas para crear varias imagenes que pueden reflejar, hasta cierto punto, las diferentes respuestas de los materiales y, de este modo, mediante la diferenciacion entre cada imagen a traves de cada banda relativamente ancha, por ejemplo representandolas de manera diferenciada (tal como en diferentes colores) en una imagen combinada resultante, ayuda a la resolucion de los diferentes objetos, componentes o partes de la imagen. Sin embargo, al proporcionar tambien el potencial para recoger datos a traves de bandas relativamente estrechas caractensticas de las condiciones de dispersion de Bragg para una o mas especies cristalinas diana determinadas, puede efectuar, de acuerdo con la invencion, una identificacion genuina y mucho mas espedfica de un material diana o de una reducida clase de materiales.

En la medida en que se resuelven, el ancho de banda exacto no esta directamente involucrado con la invencion y se pueden conseguir resultados utiles mediante cualquier enfoque adecuado para dividir el espectro en bandas separadas, bien en su totalidad o bien en parte. Por ejemplo, se puede dividir todo el espectro o una parte sustancial del mismo entre una multiplicidad de anchos de banda tales, y cada elemento de datos puede ser considerado como una medida representativa de la intensidad a traves de toda la banda, por ejemplo la intensidad media. Alternativamente, sobre la misma base se puede contemplar y analizar una multiplicidad de bandas relativamente anchas, pero con lagunas discretas entre ellas. Alternativamente, las "bandas" se pueden estrechar hasta el punto en que esencialmente se aproximen a la evaluacion de la intensidad para una energfa individual. Como se utiliza en esta memoria, el concepto de intensidad en una "banda" de energfa incluye la evaluacion de la intensidad para la energfa individual discreta tal, asf como la evaluacion de la intensidad para la energfa a traves de un ancho de banda estrecho o amplio. Sin embargo, generalmente es preferible que las bandas de imagen sean relativamente anchas y que las bandas caractensticas sean relativamente estrechas.

Similarmente, la fuente puede ser una unica fuente de amplio espectro a traves de la cual se puede identificar una multiplicidad de anchos de banda o de energfas individuales. Alternativa o adicionalmente se pueden proporcionar fuentes que tengan anchos de banda estrechos o que generen una radiacion incidente para una o mas energfas discretas para proporcionar algunas de las energfas para la comparacion de acuerdo con el metodo de la invencion. En este caso, la fuente de radiacion es una fuente multiple que comprende una combinacion de fuentes a diferentes energfas para proporcionar la necesaria difusion total del espectro que permite la resolucion mediante el detector a traves de una multiplicidad de energfas/bandas de energfa.

Por ejemplo, una fuente multiple puede comprender una fuente de rayos X que tiene un espectro a una energfa relativamente baja, por ejemplo que funciona por debajo de 60 keV, y por ejemplo de 10 a 50 keV, y otra u otras fuentes, tales como las fuentes de radioisotopos que generan una radiacion a energfas mas altas, por ejemplo por encima de 100 keV.

De acuerdo con una realizacion preferida de la invencion, cada imagen recogida se resuelve espectroscopicamente a traves de una multiplicidad de bandas de frecuencia, dentro del espectro de la fuente, que comprende una multiplicidad de bandas de frecuencia "caractensticas" relativamente estrechas, que cada una de ellas se corresponde con, y contiene dentro de la banda, una frecuencia de dispersion caractenstica de una especie diana determinada, y/o una multiplicidad de bandas de “imagen" relativamente anchas destinada cada una de ellas a generar una imagen a traves de una parte mas ancha del espectro global, de modo que las bandas de imagen juntas permitan la generacion de una imagen o una sucesion de imagenes compuestas diferenciadas por energfa. El numero de bandas de frecuencia caractensticas se determina mediante el numero de especies diana, y mediante si una especie diana se mapea sobre una, o mas de una, frecuencia de dispersion caractenstica. Convenientemente, el numero de bandas de frecuencia de imagen esta entre 2 y 10, y por ejemplo entre 4 y 8.

Los detectores espectroscopicos pueden funcionar de manera selectiva a la energfa, dando lugar a la capacidad de presentar una imagen resoluble en un numero significativamente acrecentado de bandas de energfa de "imagen", en comparacion con las dos que estan disponibles en los detectores de energfa dual convencionales de la tecnica anterior. Esta informacion se puede utilizar para mejorar la resolubilidad de objetos de composicion diferente.

Esto se consigue de acuerdo con esta realizacion preferida ya que la resolucion espectroscopica de la radiacion transmitida en cada una de tales bandas relativamente anchas se representa en la imagen generada. Por ejemplo, la diferenciacion espectroscopica de los datos recogidos se representa en la imagen como un color, un sombreado o un marcado diferenciados. Se utiliza un mapeo de bandas ya que el espectro de la fuente se divide en una multiplicidad de bandas, por ejemplo entre cuatro y ocho bandas, y se utilizan diferentes colores para representar

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cada una de tales bandas en la imagen representada. Convenientemente, el aparato incluye medios de procesamiento de imagenes adecuados para efectuar este mapeo.

Preferiblemente, en un medio de representacion adecuado se representa una imagen o una imagen compuesta o una sucesion de imagenes generadas de esta manera.

Por analogfa, de acuerdo con un aspecto adicional de la invencion, se proporciona un aparato para la exploracion y la obtencion de datos de transmision de radiacion, y preferiblemente una imagen, de un objeto, tal como se define en la reivindicacion 9.

Opcionalmente, el aparato se adapta para recoger, durante su utilizacion, datos de la intensidad de transmision con un objeto en una unica posicion de exploracion y, por ejemplo, incluye unos medios para retener el objeto en la posicion de exploracion, tal como un receptaculo en el que se puede colocar el objeto. Adicional o alternativamente puede incluir un transportador para transportar el objeto dentro y fuera de dicha posicion de exploracion.

Opcionalmente, el aparato se adapta para recoger, durante su utilizacion, datos de la intensidad de transmision con un objeto en una multiplicidad de posiciones de exploracion conforme el objeto se desplaza con respecto a, y por ejemplo a traves de, la zona de exploracion, y preferiblemente para recoger, durante su utilizacion, datos de la imagen de un objeto en la zona de exploracion, y preferiblemente una sucesion de imagenes, conforme el objeto se desplaza a traves de la zona de exploracion, ya que comprende, ademas, un manipulador de objetos para hacer que el objeto se desplace con relacion a, y por ejemplo a traves de, la zona de exploracion en uso.

El aparato de la invencion dispone de un aparato de procesamiento de datos, que incluye un comparador, para identificar la ausencia o la reduccion sustancial de la intensidad de la senal transmitida en dicha banda de frecuencia, y para producir la misma como indicacion de la presencia de dicha especie diana. Se puede contemplar cualquier forma adecuada de aparato de procesamiento de datos c que combine un hardware y un software adecuados y que combine etapas de calculo automatico y por entrada del usuario. Por ejemplo, el aparato de la invencion comprende un aparato de procesamiento de datos adecuadamente programado, tal como un ordenador para aplicaciones generales o para aplicaciones especiales, adecuadamente programado.

Generalmente se entiende que en el metodo de la invencion se puede implementar una etapa numerica mediante un conjunto adecuado de instrucciones o codigos legibles por maquina. Estas instrucciones legibles por maquina se pueden cargar en un ordenador para aplicaciones generales, un ordenador para aplicaciones especiales u otro aparato programable de procesamiento de datos, para producir un medio de implementar la etapa numerica especificada y, en particular, para producir de este modo un medio de calculo como se describe en esta memoria.

Estas instrucciones legibles por maquina tambien se pueden almacenar en un medio legible por ordenador que pueda dar instrucciones a un ordenador u otro aparato programable de procesamiento de datos para funcionar de una manera particular, de tal modo que las instrucciones almacenadas en el medio legible por ordenador produzcan un artfculo manufacturado que incluya un medio de instruccion para implementar algunas o todas las etapas numericas del metodo de la invencion. Las instrucciones del programa informatico tambien se pueden cargar en un ordenador u otro aparato programable para producir una maquina capaz de implementar un procedimiento ejecutado por ordenador de tal modo que las instrucciones se ejecutan en el ordenador u otro aparato programable, proporcionando etapas para implementar algunas o todas las etapas numericas del metodo de la invencion. Se entiende que una etapa se puede implementar mediante, y un medio del aparato para realizar una etapa tal disponer en, cualquier combinacion adecuada de hardware para aplicaciones especiales y/o instrucciones de ordenador.

Opcionalmente, el aparato incluye, ademas, un aparato de generacion de imagenes para generar al menos una primera imagen a partir de la salida del sistema detector; y opcionalmente ademas una representacion de imagenes adaptada para representar al menos la primera imagen.

Convenientemente, el medio de representacion es una pantalla sencilla de representacion en dos dimensiones, por ejemplo una pantalla convencional de representacion de video (expresion que se pretende que abarque cualquier sistema de representacion directa o de proyeccion que haga empleo de un tubo de rayos catodicos, una pantalla de plasma, una pantalla de cristal lfquido, una pantalla de cristal lfquido sobre silicio, una pantalla de diodos de emision de luz o una tecnologfa similar). Una ventaja particular es que el metodo se puede contemplar para su utilizacion con, y el aparato para la invencion incorporar en, las pantallas estandar de representacion de sistemas existentes comparables, por ejemplo en los campos de la seguridad o de la produccion de imagenes medicas.

La fuente de radiacion debe producir una distribucion de energfas a traves de un intervalo espectral adecuado para la dispersion caractenstica, y tipicamente es una fuente de rayos X. La superficie de emision mas apropiada es el wolframio, pero se pueden utilizar otras.

La fuente puede ser una unica fuente de amplio espectro a traves de la cual se pueda identificar una multiplicidad de anchos de banda (expresion que, como se describio anteriormente, abarca en la presente memoria las energfas individuales). Alternativa o adicionalmente, se pueden proporcionar fuentes que tengan anchos de banda estrechos o que generen una radiacion incidente para una o mas energfas discretas, para proporcionar algunas de las energfas para la comparacion de acuerdo con el metodo de la invencion. En este caso, la fuente de radiacion es una

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fuente multiple que comprende una combinacion de fuentes a diferentes enemas para proporcionar la difusion total del espectro necesaria para permitir la resolucion mediante el detector a traves de una multiplicidad de ene^as/bandas de energfa.

Por ejemplo, una fuente multiple comprende una fuente de rayos X que tiene un espectro a una energfa relativamente baja, por ejemplo que funciona por debajo de 60 keV, y por ejemplo de 10 a 50 keV, y una o mas fuentes de radioisotopos que generan radiacion a energfas mas altas, por ejemplo por encima de 100 keV.

Un sistema detector de acuerdo con la invencion puede comprender un unico detector o una multiplicidad de elementos detectores discretos que componen un sistema de elementos multiples. En particular, para las aplicaciones sin formacion de imagenes que operan con una intensidad eficazmente cero-dimensional, se puede preferir solamente un analisis con un unico detector. Para las aplicaciones de formacion de imagenes se puede preferir una matriz lineal o superficial.

Es necesario que el sistema detector este capacitado para detectar radiacion de una manera que sea espectroscopicamente resoluble. Preferiblemente, el sistema detector, o algunos o todos los elementos detectores discretos que componen un sistema de elementos multiples, esta adaptado para producir una resolucion espectroscopica ya que presenta una respuesta espectroscopica directa. En particular, el sistema o elemento se fabrican con un material seleccionado para presentar inherentemente como una propiedad directa del material una respuesta electrica variable directa, por ejemplo fotoelectrica, en diferentes partes del espectro de la fuente. Por ejemplo, el sistema o elemento detector comprende un material semiconductor de banda prohibida directa ancha. Por ejemplo, el sistema o elemento detector comprende un material o unos materiales semiconductores preferiblemente conformados como un cristal grueso, por ejemplo como un monocristal grueso (donde “cristal grueso” indica en este contexto un espesor de al menos 500 pm, y preferiblemente de al menos 1 mm). Los materiales que constituyen el semiconductor se seleccionan preferiblemente entre teluro de cadmio, teluro de cadmio-cinc (CZT), teluro de cadmio-manganeso (CMT), germanio, bromuro de lantano y bromuro de torio. A este respecto son particularmente preferidos los semiconductores de los grupos II-VI, y especialmente los enumerados. Los materiales que constituyen el semiconductor se seleccionan preferiblemente entre teluro de cadmio, teluro de cadmio-cinc (CZT), teluro de cadmio-manganeso (CMT) y las aleaciones de los mismos, y, por ejemplo, comprenden Cdi-(a+b)MnaZnbTe cristalino, donde a y/o b pueden ser cero.

La combinacion de estos y de cualquier otro de tales materiales se puede considerar que proporciona una deteccion espectroscopica de rayos X u otra radiacion, en lugar de detectar tan solo la amplitud de la radiacion transmitida, y de este modo permite la resolucion de al menos las ausencias/reducciones de la amplitud caractensticas en la radiacion transmitida que indican la presencia de una especie diana caractenstica.

El aparato incluye un procesador de datos para procesar el conjunto de datos y, por ejemplo, datos de las imagenes, para resolver espectroscopicamente los datos como anteriormente. El aparato puede incluir un registro de datos en comunicacion de datos con el conjunto de datos, para almacenar parametros para una banda de frecuencia, que puede ser fijada previamente o ser programable por el usuario. El registro de datos puede ademas almacenar informacion espectroscopica acerca de la fuente, y se puede proporcionar un comparador para comparar la amplitud en una banda caractenstica con este espectro de la fuente para identificar las ausencias caractensticas.

Como se ha descrito anteriormente, cada conjunto de datos recogido, y por ejemplo cada imagen recogida, se pueden resolver espectroscopicamente a traves de una multiplicidad de bandas de frecuencia dentro del espectro de la fuente, que comprende una multiplicidad de bandas de frecuencia "caractensticas" relativamente estrechas, que cada una de ellas se corresponde con, y contiene dentro de la banda, una frecuencia de dispersion caractenstica de una especie diana determinada, y/o una multiplicidad de bandas “de imagen" relativamente anchas destinada cada una de ellas a generar una imagen a traves de una parte mas ancha del espectro global, de modo que las bandas de imagen juntas permitan la generacion de una imagen compuesta o una sucesion de imagenes diferenciadas por energfa de la forma habitual.

Para generar una imagen tal se puede proporcionar un generador de imagenes. En particular, este se puede adaptar para recibir desde el procesador de datos una multiplicidad de imagenes resueltas espectroscopicamente a partir de una multiplicidad de bandas de "formacion de imagenes", y representar estas imagenes, sucesiva o simultaneamente, para ayudar a la diferenciacion de un objeto como se describio anteriormente. Por ejemplo, la diferenciacion espectroscopica de los datos recogidos se representa en una unica imagen combinada como un color, un sombreado o un marcado diferenciados.

La invencion se refiere, en particular, a un aparato y a un metodo que funcionan sobre el principio del barrido lineal, en el que se hace que los objetos tridimensionales se desplacen a traves de una zona de exploracion y se recoge la informacion para la formacion de imagenes.

El aparato de formacion de imagenes que hace empleo del principio del barrido lineal es bien conocido. Tfpicamente, tal aparato consta de una fuente de rayos X, cuyo haz se puede colimar en forma de cortina, normalmente referido como un "haz de cortina", y luego se detecta mediante un detector de matriz lineal que, por ejemplo, comprende una matriz lineal de fotodiodos. La informacion de las imagenes se obtiene haciendo que el objeto en cuestion se

desplace linealmente, por ejemplo en angulos rectos con respecto al haz, y almacenando las exploraciones sucesivas de la informacion de la transmision de los rayos X procedentes de la matriz lineal, a partir de las cuales se puede recopilar un fotograma completo de las imagenes.

Por consiguiente, en esta realizacion, el metodo comprende:

5 proporcionar una fuente de rayos X y un sistema detector de rayos X separado de ella para definir una zona de exploracion entre ambos, comprendiendo el sistema detector al menos uno y preferiblemente una multiplicidad de detectores de matriz lineal capaces de generar informacion espectroscopicamente resoluble acerca de los rayos X incidentes;

hacer que un objeto se desplace con relacion a, y a traves de, la zona de exploracion;

10 resolver los datos transmitidos resultantes de la manera descrita anteriormente.

Por consiguiente, en esta realizacion, el aparato comprende:

una fuente de rayos X y un sistema detector de rayos X separado de ella para definir una zona de exploracion entre ambos, comprendiendo el sistema detector al menos uno y preferiblemente una multiplicidad de detectores de matriz lineal capaces de generar informacion espectroscopicamente resoluble acerca de los rayos X incidentes.

15 De acuerdo con esta realizacion, preferiblemente la fuente de radiacion es una fuente de rayos X de haz de cortina como es habitual en un aparato convencional de barrido lineal. La fuente de rayos X puede comprender una unica fuente primaria adaptada para generar un haz, tal como un haz de cortina, alineado para que sea incidente sobre cada detector lineal de la matriz en serie espaciada lateralmente con una separacion angular adecuada, por ejemplo mediante un aparato adecuado de division de haces. Se puede generar un unico haz. Alternativamente, a partir de 20 una unica fuente se pueden generar multiples haces. Alternativamente, se pueden proporcionar multiples fuentes, cada una de las cuales genera un haz, tal como un haz de cortina, incidente sobre el detector lineal de la matriz en serie. La fuente de rayos X puede comprender una fuente que combina cualquiera o todos los principios anteriores.

En esta realizacion se puede seleccionar un sistema de formacion de imagenes en base a un detector, para resolver espectroscopicamente una serie de bandas anchas de energfa para proporcionar una imagen y para la identificacion 25 general de materiales, mientras que uno o mas se pueden ajustar mas precisamente para detectar la AUSENCIA de ciertas energfas del haz difractado que son caractensticas de un artfculo peligroso, tal como un explosivo plastico que, por ejemplo, comprende PETN, RDX o las formulaciones de los mismos.

Si estuviera presente un artfculo tal, sin duda sena lo suficientemente grande como para afectar a muchos pfxeles de una matriz de barrido lineal. Una ventaja importante es que sena capaz de detectar un explosivo en laminas. Este 30 es un problema muy real ya que probablemente en la radiograffa no habna informacion de una forma que indicara su presencia.

En una situacion practica, el dispositivo de barrido lineal se puede disponer para que tenga un conocimiento previo del espectro de rayos X obtenido a partir de la fuente de rayos X, y de este modo poder reconocer la ausencia casi completa de una particular banda estrecha de energfa durante una pasada normal de exploracion.

35 Ahora se describira la invencion a modo de ejemplo solamente con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 es un esquema general de un posible aparato para implementar la invencion;

La Figura 2 representa un espectro tfpico de una fuente de radiacion, y representa como se escinde para implementar la invencion;

La Figura 3 es un protocolo esquematico de funcionamiento de la invencion;

40 La Figura 4 es una vista lateral de una representacion esquematica simplificada de un aparato de exploracion adecuado para su utilizacion en una realizacion de la invencion;

La Figura 5 representa el efecto que se puede crear mediante las imagenes generadas por medio de las multiples trayectorias de los rayos proporcionadas mediante la realizacion de la Figura 4.

Con referencia primero a la representacion esquematica general de la Figura 1, una fuente 1 de rayos X y una matriz 45 2 de detectores, espaciada lateralmente, definen conjuntamente una zona de exploracion Z entre ellas. Durante su

utilizacion, el objeto que se va a explorar se pone en, y a traves de, la zona de exploracion de la manera usual, por ejemplo sobre una cinta transportadora adecuada (no mostrada).

En el ejemplo representado, en la zona de exploracion Z se encuentra una muestra de un material cristalino 5. Se representa un haz incidente 11 procedente de la fuente de rayos X. En el ejemplo, un haz difractado 12 se difracta 50 en un angulo caractenstico de conformidad con la ley de Bragg, reduciendo la intensidad del haz transmitido 13 por encima y mas alla de la reduccion que sena atribuible unicamente a la absorcion. Esto representa el efecto empleado por la invencion.

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El haz transmitido 13 es incidente sobre una matriz de detectores 21, que en una realizacion preferida comprende una matriz lineal multiple de unidades detectoras de teluro de cadmio.

La matriz de detectores 21 esta en comunicacion de datos con un procesador 22. La matriz de detectores se utiliza para generar una "placa" bidimensional a la manera habitual. La resolucion espectral inherente del material situado en la matriz permite que el procesador 22 resuelva diferenciadamente esta imagen a traves de una multiplicidad de bandas de frecuencia/energfa establecidas previamente en conformidad con los principios de la invencion, mediante la referencia a los lfmites de las bandas energfa almacenadas en el registro de datos 23.

Como se representa con mas detalle en las Figuras 2 y 3, algunas de estas bandas de energfa resueltas se utilizan para componer una imagen diferenciada por energfa para su transmision al medio de representacion 27. A este respecto, el aparato sigue los mismos principios basicos que el aparato convencional de formacion de imagenes diferenciadas por energfa. Este difiere en la funcionalidad adicional proporcionada por el comparador 24, que actua en relacion con algunas de las bandas de frecuencia identificadas, cada una de los cuales se asocia con una dispersion de Bragg caractenstica de una especie diana, para identificar las reducciones inusuales de la amplitud transmitida 13 dentro de la banda de frecuencia caractenstica que son indicativas de una dispersion caractenstica. Esto se puede efectuar por comparacion con un espectro previamente almacenado para la fuente 1 en el registro de datos 25. Las especies identificadas caractensticamente pueden ser identificadas por el usuario del sistema de exploracion de una manera adecuada cualquiera, ya sea mediante la inclusion en la imagen representada en la pantalla 27 o bien mediante otro sistema de alerta adecuado. Cualquiera de los elementos de procesamiento o almacenamiento de datos del aparato, que por ejemplo incluye uno o mas de: el procesador 22, el registro de datos 23, el comparador 24 y el registro de datos 25, se puede dotar de un medio procesador de datos adecuadamente programado, tal como un ordenador para aplicaciones especiales o para aplicaciones generales.

La fuente 1 genera rayos X a traves de un espectro de energfa relativamente ancho, de modo que se pueda hacer empleo de esta resolucion. Esta puede ser una fuente multiple, o una fuente unica con la necesaria difusion. Preferiblemente, la fuente 1 es una fuente de wolframio, lo que proporciona un grafico caractenstico de la intensidad de los rayos X (I) frente a longitud de onda (X), como se representa en la Figura 2. La Figura 2 representa como se puede dividir este espectro para hacer funcionar un sistema de acuerdo con los principios de la invencion. En la Figura 2a, el espectro global se divide en bandas sucesivas relativamente anchas (b1 a b5). Estas bandas de imagen se utilizan para elaborar una imagen diferenciada por energfa relativamente convencional. En la Figura 2b el espectro se procesa adicionalmente para dirigirse a ciertas bandas estrechas de frecuencia (c1 a c3). Estas bandas son bandas "caractensticas" y cada una se asocia con una longitud de onda de dispersion de Bragg caractenstica para una especie diana determinada. Una especie diana determinada puede tener identificada mas de una banda caractenstica.

Con el espectro resuelto adecuadamente de la manera indicada en la Figura 2 por medio del procesador 22 identificado en la Figura 1, se genera una imagen y se recupera otra informacion de acuerdo con el procedimiento del diagrama de flujo representado en la Figura 3.

Leyendo de arriba a abajo, el conjunto de datos recogidos se resuelve de la manera representada en la Figura 2, tanto dentro de la serie de bandas de imagen, como dentro de la serie de bandas caractensticas. La resolucion de las bandas de imagen produce una serie de imagenes b1, b2, b3, b4 y b5 que en conjunto representan las intensidades de los rayos X transmitidos a traves de anchos de banda relativamente anchos, pero diferenciadas por energfa a traves del espectro. De esta manera es posible un grado de diferenciacion entre objetos de composicion diferente. Los objetos de composicion diferente, y en particular los de numero atomico diferente, tienden a presentar respuestas diversas. Si las diferentes imagenes b1 a b5 se representan, por ejemplo, sucesivamente, o, mas preferiblemente, se les proporciona coloraciones distintivas y se representan simultaneamente en una unica imagen compuesta, se puede proporcionar una resolucion adicional de los objetos a partir de la exploracion. Este procedimiento es razonablemente convencional.

Donde difiere notablemente la invencion es en la resolucion adicional de las bandas caractensticas c1 a c3. Estas bandas caractensticas son relativamente estrechas, y cada una pretende dirigirse a, y corresponderse con, una longitud de onda de dispersion de Bragg caractenstica para una especie diana determinada. Los datos de transmision resueltos para estos vrnculos del registro 25 se procesan mediante un comparador, para identificar, por ejemplo con referencia a un espectro almacenado y/o con referencia a los datos de intensidad en las proximidades de la banda caractenstica, cualquier reduccion significativa de la amplitud dentro de la banda caractenstica que sugiera la presencia de la dispersion caractenstica, y por ello la presencia de la especie diana. Luego se representa la presencia o ausencia identificadas de este modo, por ejemplo en combinacion con la imagen compleja generada a partir de la resolucion de la banda de imagen o como una presentacion adicional de informacion en asociacion con la imagen o en una presentacion hecha a su medida.

En una realizacion preferida, el aparato emplea el principio de exploracion lineal para generar una imagen de rayos X. En las aplicaciones para la seguridad en aerolmeas, el principio se encuentra, en particular, en relacion con los escaneres para el equipaje de mano. La produccion de imagenes por rayos X tambien se puede utilizar en principio como un sistema suplementario para el equipaje de bodega (estando limitada la reducida exploracion por TC de la aplicacion de deteccion con respecto a la capacidad de formacion de imagenes), pero esto es menos comun.

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La Figura 4 representa un aparato adecuado. La realizacion representada utiliza una unica fuente de rayos X colimada para producir un haz de cortina incidente sobre los tres detectores lineales 3a a 3c (que, en la realizacion, cada uno comprende una matriz lineal de elementos detectores). De este modo, en la zona de exploracion se genera una multiplicidad de trayectorias de rayos 5a a 5c, por medio de una multiplicidad de haces de cortina incidentes sobre una matriz de tales detectores lineales, espaciada lineal o angularmente. Se muestran las trayectorias de los rayos incidentes 5a a 5c a traves de la zona de exploracion entre la fuente 1 de rayos X y los detectores 3a a 3c, respectivamente.

En la realizacion, los detectores de matriz lineal 3a a 3c comprenden un material capaz de la resolucion espectroscopica de los rayos X incidentes, y en el ejemplo espedfico comprenden teluro de cadmio, aunque un experto en la tecnica apreciara que pueden ser apropiadas otras selecciones de materiales. Para hacer empleo de esta resolucion espectral, la fuente de rayos X emite rayos X a traves de un amplio espectro de energfa. En el ejemplo se utiliza una fuente de wolframio, aunque un experto en la tecnica apreciara que pueden ser apropiados otros materiales.

Un transportador de cinta sin fin 7 hace que el objeto que se va a explorar 9 se desplace en una direccion d con el fin de interceptar las trayectorias de los rayos 5a a 5c en la zona de exploracion. La aplicacion contemplada de esta realizacion de la invencion es como escaner de seguridad, y el objeto 9 se puede considerar tfpicamente que es un recipiente que se espera que contenga una variedad de objetos distintos que es util y deseable caracterizar composicionalmente y observar eficazmente en una tercera dimension (por ejemplo, un artfculo del equipaje de bodega de una aerolmea). Sin embargo, un experto en la tecnica apreciara facilmente que los mismos principios se pueden aplicar, por ejemplo, para la exploracion de objetos con fines de examen interno, para la exploracion medica y para aplicaciones similares.

Los conjuntos de datos de informacion de la intensidad transmitida se generan mediante el acopio de la informacion transmitida desde cada uno de los tres detectores 3a a 3c. Como anteriormente, se lleva a cabo el procesamiento del conjunto de datos de informacion mediante la resolucion, al menos en cierta medida, de la relacion entre la energfa incidente/longitud de onda y la intensidad transmitida, tanto para el analisis numerico de acuerdo con los principios de la invencion, como para fines de formacion de imagenes resueltas espectroscopicamente.

Aunque la invencion, especialmente en el modo de funcionamiento sin formacion de imagenes, requiere solamente una unica trayectoria de los rayos, la realizacion de la Figura 4 presenta multiples trayectorias de los rayos a traves de un objeto. La Figura 5 representa el efecto adicional que se puede crear mediante las imagenes generadas por medio de las multiples trayectorias de los rayos proporcionadas mediante la realizacion de la Figura 4, lo que puede mejorar aun mas la informacion proporcionada.

Conforme el objeto 9 pasa a traves de las trayectorias de los rayos incidentes 5a a 5c (vease la Figura 5a), se generan tres imagenes en las que el objeto esta orientado de manera diferente con respecto a la fuente 1 de rayos X. La representacion sucesiva de estas imagenes hace que parezca que el objeto rota, tal como se representa en la Figura 5b.

Esta capacidad de hecho de obtener una vista del objeto que sea de hecho rotativa en una tercera dimension, puede ser considerada en algunos aspectos como analoga a la exploracion por TC. En un escaner por TC convencional, el movimiento rotativo relativo entre el escaner y el objeto explorado (normalmente, mediante el movimiento orbital del escaner) permite que se recoja una imagen rotativa. La imagen multiple generada en este ejemplo proporciona algunas de estas caractensticas como consecuencia de las multiples trayectorias de los rayos proporcionadas por el aparato, pero con una geometna menos compleja, y por ejemplo sobre un transportador lineal simple, tal como tfpicamente se utiliza en los sistemas de exploracion de seguridad. Esto proporciona una funcionalidad adicional de las imagenes.

De esta manera, de acuerdo con la invencion, se describe un aparato y un metodo que pueden proporcionar una caracterizacion espedfica de un material en base a la deteccion de la energfa resuelta y al procesamiento de los datos, para identificar materiales mediante la ausencia o la reduccion de la banda de dispersion caractenstica. Toda esta informacion se obtiene a partir del haz primario transmitido, mediante la resolucion espectroscopica y el procesamiento del conjunto de datos primarios recogidos y sin necesidad de una deteccion espedfica de las senales dispersas caractensticas.

Claims (16)

1. 5

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   15

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   REIVINDICACIONES

   1. - Un metodo de obtencion de datos de transmision de la radiacion de un objeto, que comprende las etapas de:

   proporcionar una fuente (1) de radiacion electromagnetica ionizante de alta energfa y un sistema detector de radiacion (21; 3a, 3b, 3c) separado de ella para definir una zona de exploracion (Z) entre ambos, siendo el sistema detector capaz de detectar y recoger informacion espectroscopicamente resoluble acerca de la radiacion incidente; recoger un conjunto de datos de informacion acerca de la radiacion incidente en el detector, y por ello de la transmisividad de un objeto en la zona de exploracion, en al menos una y preferiblemente en una multiplicidad de posiciones de exploracion a partir de la radiacion transmitida a traves del objeto y recibida en el sistema detector (21; 3a, 3b, 3c);

   resolver espectroscopicamente cada uno de tales conjuntos de datos a traves de una multiplicidad de bandas de frecuencia (b1 a b5; c1 a c3) dentro del espectro de la fuente;

   en donde al menos una de dicha multiplicidad de bandas de frecuencia se corresponde con una longitud de onda de dispersion de Bragg caractenstica de una especie diana a ser identificada, y en donde la reduccion de la amplitud de la intensidad de la senal transmitida en la banda de frecuencia caractenstica se determina numericamente mediante su comparacion con el espectro de una fuente conocida y/o con referencia a los datos de la intensidad transmitida en la proximidad de la banda de frecuencia caractenstica, y como consecuencia se genera un resultado que indica la presencia de dicha especie diana.
2. 2. - Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde se asigna a una especie diana determinada al menos una banda de frecuencia que se corresponde con una condicion de dispersion de Bragg de primer orden caractenstica.
3. 3. - Un metodo de acuerdo con cualquier reivindicacion precedente, en donde la reduccion de la amplitud en una banda de frecuencia caractenstica se determina numericamente mediante la comparacion con el espectro de una fuente grabado previamente, y como consecuencia se genera un resultado que indica la presencia de dicha especie diana.
4. 4. - Un metodo de acuerdo con cualquier reivindicacion precedente, en donde el conjunto de datos de informacion acerca de la incidencia de la radiacion recogida en el detector (21; 3a, 3b, 3c) se utiliza para generar una imagen, o unas imagenes, de un objeto en la zona de exploracion; y el metodo comprende la etapa adicional de representar la imagen o las imagenes generadas.
5. 5. - Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 4, en donde se genera una sucesion de imagenes, y cada una de tales imagen se resuelve espectroscopicamente a traves de una multiplicidad de bandas de frecuencia dentro del espectro de la fuente, al menos una de las cuales se corresponde con la frecuencia de dispersion caractenstica de una especie diana, y al menos una de las cuales se utiliza para generar una imagen.
6. 6. - Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 5, en donde se define por separado una multiplicidad de bandas de frecuencia (c1 a c3), dentro del espectro de la fuente, para corresponderse con una multiplicidad de bandas de frecuencia caractensticas, que cada una de ellas se corresponde con, y contiene dentro de la banda, una frecuencia de dispersion caractenstica de una especie diana determinada, y se asigna una multiplicidad adicional de bandas de frecuencia (b1 a b5) dentro del espectro de la fuente para que generen una serie de imagenes diferenciadas por energfa.
7. 7. - Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 6, en donde el numero de bandas de frecuencia de imagen esta entre 2 y 10.
8. 8. - Un metodo de acuerdo con cualquier reivindicacion precedente, que funciona segun el principio del barrido lineal, que comprende:

   proporcionar una fuente de rayos X (1) y un sistema detector de rayos X (21; 3a, 3b, 3c) separado de ella para definir un zona de exploracion entre ambos, comprendiendo el sistema detector al menos uno y preferiblemente una multiplicidad de detectores de matriz lineal capaces de generar informacion espectroscopicamente resoluble acerca de los rayos X incidentes;

   hacer que un objeto se desplace con relacion a, y a traves de, la zona de exploracion; resolver los datos transmitidos resultantes de acuerdo con cualquier reivindicacion precedente.
9. 9. - Un aparato para la exploracion y obtencion de datos de transmision de radiacion desde un objeto, que comprende:

   una fuente (1) de radiacion electromagnetica ionizante de alta energfa y un sistema detector de radiacion (21; 3a, 3b, 3c) separado de ella para definir una zona de exploracion (Z) entre ambos y para recoger durante su utilizacion un conjunto de datos de informacion acerca de la radiacion incidente en el detector, y por ello de la transmisividad de un objeto en la zona de exploracion, en al menos una y preferiblemente en una multiplicidad de posiciones de exploracion;

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   25

   30

   un aparato de procesamiento de datos (22) para procesar y resolver espectroscopicamente cada conjunto de datos tal a traves de una multiplicidad de bandas de frecuencia dentro del espectro de la fuente, en donde al menos una de dicha multiplicidad de bandas de frecuencia se corresponde con una longitud de onda de dispersion de Bragg caractenstica de una especie diana a ser identificada;

   que incluye un comparador (24) para determinar numericamente la ausencia, o la sustancial reduccion, de la intensidad de la senal transmitida en dicha banda de frecuencia mediante la comparacion con el espectro de una fuente conocida y/o con referencia a los datos de la intensidad transmitida en la proximidad de dicha banda de frecuencia, y producir una senal de salida de la misma como indicacion de la presencia de dicha especie diana.
10. 10. - Un aparato de acuerdo con la reivindicacion 9, que incluye un medio para retener un objeto en una posicion de exploracion y/o un transportador (7) para trasladar el objeto dentro y fuera de dicha posicion de exploracion.
11. 11. - Un aparato de acuerdo con la reivindicacion 9 o 10, que incluye un manipulador de objetos para hacer que el objeto se desplace con relacion a, y a traves de, la zona de exploracion durante su utilizacion.
12. 12. - Un aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 11, que incluye ademas un aparato de generacion de imagenes adaptado, en colaboracion conjunta con el detector, para recoger durante su utilizacion los datos de al menos una imagen del objeto en la zona de exploracion y para generar al menos una primera imagen a partir de la senal de salida del sistema detector, y que incluye ademas un medio de representacion de imagenes (27) adaptado para representar al menos la primera imagen.
13. 13. - Un aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 12, en donde el detector (21; 3a, 3b, 3c) se adapta para producir una resolucion espectroscopica ya que se fabrica con un material seleccionado para presentar intrmsecamente, como una propiedad directa del material, una respuesta electrica variable directa para diferentes partes del espectro de la fuente.
14. 14. - Un aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 13, en donde el detector comprende un material semiconductor seleccionado entre teluro de cadmio, teluro de cadmio-cinc (CZT), teluro de cadmio-manganeso (CMT), germanio, bromuro de lantano y bromuro de torio.
15. 15. - Un aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 14 que funciona segun el principio del barrido lineal, que comprende:

    una fuente de rayos X (1) y un sistema detector de rayos X (21; 3a, 3b, 3c) separado de ella para definir una zona de exploracion (Z) entre ambos, comprendiendo el sistema detector al menos uno y preferiblemente una multiplicidad de detectores de matriz lineal capaces de generar informacion espectroscopicamente resoluble acerca de los rayos X incidentes.
16. 16. - Un aparato de acuerdo con la reivindicacion 15, en donde la fuente de radiacion (1) es una fuente de rayos X de haz de cortina.