ES2844149T3 - Aparato de CT sin pórtico - Google Patents

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Jinyu Zhang
Hu Tang
Zhanjun Duan
Li Zhang
Ziran Zhao
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Tsinghua University
Nuctech Co Ltd
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Abstract

Un aparato de tomografía computarizada sin pórtico, que comprende: un pasaje de escaneo (4); una fuente de rayos X estacionaria (7) dispuesta alrededor del pasaje de escaneo (4) y que comprende una pluralidad de puntos focales de emisión de rayos (71); una pluralidad de módulos de detección estacionarios (10) dispuestos alrededor del pasaje de escaneo (4) y dispuestos frente a la fuente de rayos X (7); y un brazo detector (5) que comprende un brazo transversal (13) y un brazo vertical (11); en el que la pluralidad de módulos de detección estacionarios comprende los primeros módulos de detección montados en el brazo transversal (13) y los segundos módulos de detección montados en el brazo vertical (11); en el que los puntos centrales de las superficies receptoras de rayos de los primeros módulos de detección montados en el brazo transversal (13) están situados en una primera línea recta y los puntos centrales de las superficies receptoras de rayos de los segundos módulos de detección montados en el brazo vertical (11) están situados en una segunda línea recta, de manera que estén dispuestos sustancialmente en forma de L, y en el que la primera y la segunda línea recta se intersectan en un punto cuando se observan en un plano que intersecta el pasaje de escaneo (4), caracterizado porque el aparato de TC comprende además un colimador frontal (16), en el que el colimador frontal es una rejilla de corrección dispuesta delante de la pluralidad de puntos focales de emisión de rayos (71) y entre la pluralidad de puntos focales de emisión de rayos (71) y los módulos de detección (10) para ajustar las energías de los haces de rayos procedentes de los puntos focales de emisión de rayos (71), en el que el colimador frontal (16) tiene una disposición en una fila o una pluralidad de filas que corresponden a las superficies receptoras de rayos de los módulos de detección (10); en el que los puntos focales de emisión de rayos (71) están dispuestos en una fila o una pluralidad de filas, y en el que la distancia entre el colimador frontal (16) y las superficies receptoras de rayos de los módulos de detección (10) es mayor que la distancia entre el colimador frontal (16) y los puntos focales de emisión de rayos (71).

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato de CT sin pórtico
Antecedentes de la invención
1. Campo de la invención
La presente invención se refiere a un aparato de TC sin pórtico, y en particular a un aparato de TC, sin pórtico, para inspección de seguridad.
2. Descripción de la técnica relacionada
La aplicación de la tecnología CT a un sistema de inspección de seguridad se desarrolla cada vez más debido al superexcelente desempeño de la tecnología CT en la identificación de la densidad de las sustancias. Sin embargo, dado que la tecnología CT requiere que los datos se adquieran en diferentes ángulos para la reconstrucción de los datos, convencionalmente los datos de radioscopia de rayos X se adquieren en diferentes ángulos por un sistema de pórtico que gira a una velocidad para la reconstrucción. Dado que se utilizan componentes rotatorios, el aparato tiene una estructura complicada, un fuerte ruido de funcionamiento, un gran volumen y un alto costo de funcionamiento y mantenimiento. En los últimos años, con el creciente desarrollo de la tecnología de fuentes de rayos X, y especialmente con la llegada de una fuente de rayos X multihaz basada en la tecnología de nanotubos de carbono, se proporcionan nuevos conceptos para la reconstrucción de datos en diferentes ángulos en la tecnología de TC.
El tiempo de disparo de los puntos focales de emisión de rayos de la fuente de rayos X de nanotubos de carbono se controla en una secuencia temporal. Si un número de puntos focales de emisión de rayos X es suficiente, la disposición de las superficies receptoras de un detector es eficaz y el control de la temporización de la emisión y la recepción es razonable, puede ser necesaria una cantidad suficiente de datos para la reconstrucción de los datos de la TC, independientemente del sistema de pórtico giratorio. Con la llegada de la tecnología de TC sin pórtico, se resuelve el problema de la complicada transmisión de datos a que se enfrenta la tecnología de TC convencional, se reduce el costo operacional y se mejora la fiabilidad. Sin embargo, como los componentes giratorios de un aparato de CT se eliminan con la tecnología CT sin pórtico, la tecnología CT tiene mayores requisitos para la disposición de la fuente de rayos y el detector del aparato CT. La forma de diseñar la fuente y el detector de rayos de manera razonable también se convierte en una de las dificultades a las que se enfrentan los fabricantes de aparatos de CT sin pórtico.
La tecnología de TC sin pórtico antecedente se aplica generalmente en el campo de la inspección médica, el objeto escaneado bajo sospecha que se inspecciona es relativamente simple, y se puede asegurar que el objeto está posicionado en una posición constante en un pasaje de escaneo. Por lo tanto, en la disposición más común, el detector se coloca en forma de línea recta o de arco circular, y los datos de la reconstrucción por TAC se adquieren en diferentes direcciones angulares mediante el movimiento relativo de los puntos focales de emisión de rayos de la fuente de rayos X multihaz en relación con la superficie receptora del detector. En el sistema de TC sin pórtico antecedente, la influencia del pasaje de escaneo en la disposición de la fuente de rayos X y el detector, es decir, cómo garantizar que el pasaje de escaneo sea lo suficientemente grande mientras que el tamaño total del aparato de TC sin pórtico es pequeño, no se considera sintéticamente ya sea en la disposición en línea recta o en la disposición en forma de arco circular. Por lo tanto, cuando se aplica el aparato de TC sin pórtico en el campo de la inspección de seguridad, tiene un tamaño general grande y una velocidad de inspección baja, de manera que está lejos de cumplir con el espacio de suelo del aparato de TC sin pórtico necesario para una inspección rápida en la esfera de la inspección de seguridad. En el campo de la inspección de seguridad, el tamaño del pasaje de escaneo y la velocidad de escaneo son dos factores importantes que afectan al efecto de la inspección. Por lo tanto, un aparato de tomografía computarizada para la inspección de seguridad tiene un pasaje de escaneo notablemente mayor que un aparato médico de tomografía computarizada, y el aparato de tomografía computarizada para la inspección de seguridad tiene una velocidad notablemente mayor que un sistema médico de tomografía computarizada. Además, la mayoría de los aparatos de inspección de seguridad están ubicados en regiones públicas. Por lo tanto, los requisitos de escudo de radiación para el propio aparato son altos. Estos implican muchos requisitos rigurosos para el diseño del aparato de inspección de seguridad.
El documento WO9718462 revela una pluralidad de fuentes en un conjunto de fuentes en forma de L y una pluralidad de detectores en un conjunto de detectores en forma de L.
El documento WO2007149751 revela un aparato de CT con pórtico y menciona también un sistema de marco estacionario. El aparato CT hace uso de múltiples fuentes de rayos X implementadas como tubos de rayos X controlados por rejilla para modular o controlar la salida de acuerdo con un patrón de codificación deseado de encendido o apagado.
Sumario de la invención
Por consiguiente, un objeto de la presente invención es proporcionar un aparato de CT sin pórtico, por ejemplo, que tenga un pequeño volumen para que su espacio de piso pueda ser reducido.
De acuerdo con la presente invención, se proporciona un aparato de CT sin pórtico como se define en la reivindicación 1. Las características preferentes se establecen en las reivindicaciones dependientes.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato de TC sin pórtico, que comprende: un pasaje de escaneo; una fuente de rayos X estacionaria dispuesta alrededor del pasaje de escaneo y que comprende una pluralidad de puntos focales de emisión de rayos; y una pluralidad de módulos de detección estacionarios dispuestos alrededor del pasaje de escaneo y dispuestos frente a la fuente de rayos X.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, al menos parte de la pluralidad de módulos de detección están dispuestos en forma sustancialmente de L cuando se observan en un plano que intersecta el pasaje de escaneo. El plano es sustancialmente perpendicular al pasaje de escaneo o el plano está inclinado con respecto al pasaje de escaneo.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, al menos parte de la pluralidad de puntos focales de emisión de rayos X están dispuestos en una línea sustancialmente recta o en forma de línea quebrada cuando se los ve en un plano que intersecta el pasaje de escaneo. El plano es sustancialmente perpendicular al pasaje de escaneado o el plano está inclinado con respecto al pasaje de escaneado.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, los puntos focales de emisión de rayos dispuestos en una línea sustancialmente recta o en forma de línea discontinua incluyen el punto focal de emisión de rayos del extremo de la cabeza y el punto focal de emisión de rayos del extremo de la cola, los módulos de detección dispuestos en una forma sustancialmente en L incluyen el módulo de detección del extremo de la cabeza y el módulo de detección del extremo de la cola, un ángulo está formado por líneas que conectan respectivamente un centro del pasaje con el punto focal de la emisión de rayos del extremo de la cabeza y el punto focal de la emisión de rayos del extremo de la cola, otro ángulo está formado por líneas que conectan respectivamente el centro del pasaje con el módulo de detección del extremo de la cabeza y el módulo de detección del extremo de la cola, y la suma de los dos ángulos es mayor de 180 grados. De esta manera, se asegura que un sistema de adquisición de datos pueda adquirir suficientes datos de escaneo.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, los haces de rayos emitidos desde la pluralidad de focos de emisión de rayos X son perpendiculares al pasaje de escaneo o a la dirección en la que se hace avanzar un objeto bajo inspección a lo largo del pasaje de escaneo, o están inclinados con respecto al pasaje de escaneo o a la dirección en la que se hace avanzar el objeto.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, los haces de rayos emitidos por la pluralidad de puntos focales de emisión de rayos X de la fuente de rayos X, y las superficies receptoras de rayos de los módulos de detección se encuentran en un solo plano.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, las superficies receptoras de rayos de los módulos de detección están contiguas entre sí de extremo a extremo, de manera que los rayos emitidos por la pluralidad de focos de emisión de rayos no pueden pasar entre las superficies receptoras de rayos.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, dos líneas rectas pueden formarse conectando puntos centrales de superficies receptoras de rayos de los módulos de detección y se intersectan en un punto cuando se observan en un plano que intersecta el pasaje de escaneo. El plano es sustancialmente perpendicular al pasaje de escaneo o el plano está inclinado con respecto al pasaje de escaneo.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, la pluralidad de puntos focales de emisión de rayos X y las superficies receptoras de la pluralidad de módulos de detección están dispuestas en el mismo plano, y las direcciones de los rayos emitidos por la pluralidad de puntos focales de emisión de rayos X son sustancialmente perpendiculares a las correspondientes superficies receptoras de rayos de los módulos de detección. El plano es sustancialmente perpendicular al pasaje de escaneo o el plano está inclinado con respecto al pasaje de escaneo.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, cada módulo de detección puede recibir un rayo emitido por al menos uno de los puntos focales de emisión de rayos X de la fuente de rayos X.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, entre la pluralidad de focos de emisión de rayos X y la pluralidad de módulos de detección, los correspondientes puntos focales de emisión de rayos y módulos de detección están dispuestos en el mismo plano. El plano es sustancialmente perpendicular al pasaje de escaneo o el plano está inclinado con respecto al pasaje de escaneo.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, la pluralidad de puntos focales de emisión de rayos está dispuesta al menos en una fila en una dirección en la que se extiende el pasaje de escaneo.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, el aparato de TC comprende además: un colimador frontal dispuesto entre la pluralidad de puntos focales de emisión de rayos y los módulos de detección para ajustar las energías de los haces de rayos de los puntos focales de emisión de rayos.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, el colimador frontal es una rejilla de corrección.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, la distancia entre el colimador frontal y las superficies receptoras de rayos de los módulos de detección es mayor que la distancia entre la rejilla de corrección y los puntos focales de emisión de rayos.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, una distancia entre el colimador frontal y las superficies receptoras de rayos de los módulos de detección es al menos cinco veces mayor que la distancia entre la rejilla de corrección y los puntos focales de emisión de rayos.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, la rejilla de corrección se forma en una curva ajustada.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, la fuente de rayos X es una fuente de rayos X de nanotubos de carbono.
El presente invento puede adoptar una fuente de rayos X de nanotubos de carbono. Al disponer la fuente de rayos X y los módulos de detección de manera razonable, la presente invención supera las desventajas de la complicada estructura y el voluminoso volumen del aparato de TC sin pórtico convencional, logrando así la miniaturización del aparato de inspección de seguridad de TC, reduciendo su espacio de suelo y mejorando la disponibilidad del sistema de TC sin pórtico en un lugar de inspección de seguridad.
El sistema de TC sin pórtico basado en la fuente de rayos X de nanotubos de carbono según la presente invención puede garantizar, mediante el control de la emisión de la fuente de rayos X de nanotubos de carbono y la optimización de la disposición de un brazo detector, que se adquieran suficientes datos requeridos por el sistema de TC sin pórtico en las condiciones de un tamaño de anchura reducida del aparato de TC, reduciendo así su espacio y costo.
Breve descripción de los dibujos
FIG. 1 es una vista esquemática de un aparato de CT sin un pórtico según una realización de la presente invención;
FIG. 2 es una vista esquemática que muestra la disposición de una fuente de rayos, un detector y un colimador frontal de acuerdo con una realización de la presente invención.
FIG. 3 es una vista esquemática que muestra la disposición de la fuente de rayos y el detector de acuerdo con una realización de la presente invención.
Descripción detallada de las realizaciones
A continuación se hará una descripción más detallada de la invención con referencia a las realizaciones de la presente invención tomadas en conjunción con los dibujos que la acompañan.
Como se muestra en las Figuras 1 a 3, un aparato de tomografía computarizada sin pórtico, según una realización de la presente invención, comprende: un pasaje de escaneo 4; una fuente estacionaria de rayos X 7 que incluye una pluralidad de puntos focales de emisión de rayos 71; y una pluralidad de módulos de detección estacionarios 10. Los módulos de detección 10 están montados en el brazo detector 5, y el brazo detector 5 está colocado frente a la fuente de rayos X 7. Además, los módulos de detección 10 están dispuestos en una forma sustancialmente en L cuándo se observan en un plano que cruza el pasaje de escaneo 4 (el plano puede ser sustancialmente perpendicular al pasaje de escaneo o el plano puede ser inclinado con respecto al pasaje de escaneo), i.e., hay un brazo 13 transversal y un brazo vertical 11 los cuales están conectados entre sí sin un espacio entreambos. Un plano en el que los puntos focales de emisión de rayos 71 de la fuente de rayos X 7, y el brazo detector 5 o los módulos de detección 10 están dispuestos es sustancialmente perpendicular al pasaje de escaneo 4 o a la dirección de desplazamiento de un dispositivo de transferencia 1, o está inclinado con respecto al pasaje de escaneado 4 o a la dirección de desplazamiento del dispositivo de transferencia 1. La pluralidad de puntos focales de emisión de rayo 71 y el brazo detector 5 o los módulos de detección 10 están dispuestos alrededor del pasaje de escaneo 4. Como se ilustra en las FIGS. 1-3, en una realización preferente, el aparato de transferencia comprende además un sistema de sensor fotoeléctrico 3 para detectar la entrada y la salida de un objeto bajo inspección hacia y desde el pasaje de escaneo, una unidad de control de adquisición 6, una unidad de reconstrucción por ordenador 8, y el dispositivo de transferencia 1 para transferir un objeto 2 bajo inspección.
La fuente de rayos X 7 puede ser una fuente de rayos X de nanotubos de carbono con una pluralidad de puntos focales de emisión de rayos X 71. Además, la fuente de rayos X 7 puede ser también cualquier otra fuente de rayos X apropiada, siempre que incluya una pluralidad de puntos focales de emisión de rayos X controlables. La pluralidad de puntos focales de emisión de rayos X de la fuente de rayos X 7 está dispuesta linealmente, y puede estar dispuesta en forma de línea recta (como se muestra en la FIG. 1) o en forma de línea discontinua (como se muestra en la FIG.
3). Una dirección en la que los rayos se emiten desde los puntos focales de emisión de rayos X 71 es sustancialmente perpendicular al pasaje de escaneo 4 o a la dirección de desplazamiento del dispositivo de transferencia 1, o está inclinada con respecto al pasaje de escaneo 4 o a la dirección de desplazamiento del dispositivo de transferencia 1, y los puntos focales de emisión de rayos X 71 y las superficies receptoras de rayos de los módulos de detección 10 pueden estar situados en el mismo plano.
Como se muestra en la FIG. 2, todos los haces de rayos X sectoriales emitidos por la fuente de rayos X 7 pueden cubrir un área de escaneo efectiva 15 en el pasaje de escaneo 4 sin ser bloqueados y sin ninguna región descubierta. La emisión de los rayos X de cada punto focal de emisión de rayos 71 de la fuente de rayos X 7 está controlada por la unidad de control de adquisición 6, y el tiempo en que los puntos focales de emisión de rayos X 71 emiten rayos X, los intervalos en los que los puntos focales de emisión de rayos X 71 emiten rayos X, y una intensidad de los rayos X son ajustables. Los puntos focales de emisión de rayos 71 pueden controlarse para que se activen a intervalos o de forma continua. Un ángulo p está formado por líneas que conectan respectivamente un centro C (de una sección transversal) del pasaje 4 con el punto focal 9 de la emisión de rayos de la cabecera y el punto focal 17 de la emisión de rayos de la cola de la fuente de rayos X 7, otro ángulo a está formado por líneas que conectan respectivamente el centro C (de la sección transversal) del pasaje con el módulo de detección 10 distal de cabecera y el módulo de detección 10 distal de cola de la pluralidad de módulos de detección 10, y los dos ángulos satisfacen que la suma de p y a es mayor de 180 grados.
Como se muestra en la FIG. 2, el brazo detector 5 comprende el brazo transversal 13 y el brazo vertical 11 que se intersectan sin un espacio entre ambos. Los puntos centrales de las superficies receptoras de rayos de los módulos de detección 10 del brazo transversal 13 están situados en una línea recta, los puntos centrales de las superficies receptoras de rayos de los módulos de detección 10 del brazo vertical 11 están situados en otra línea recta, y las dos líneas rectas se intersectan en un punto. Los rayos emitidos por la pluralidad de puntos focales de emisión de rayos 71 no pueden pasar por el brazo detector 5. En un plano en el que se encuentran los rayos emitidos desde los puntos focales de emisión de rayos X 71, los módulos de detección 10 se encuentran uno al lado del otro de extremo a extremo sin que exista un espacio entre ellos. En otras palabras, los rayos emitidos por todos los focos de emisión de rayos X deben encontrarse con las superficies receptoras de rayos de los módulos de detección. El módulo de detección 10 que se muestra en las figuras puede estar compuesto por un detector de conjunto lineal o un detector de conjunto de superficie.
Como se muestra en la FIG. 2, los puntos focales de emisión de rayos 71 están dispuestos linealmente, y pueden estar dispuestos en forma de línea recta (como se muestra en la FIG. 2) o en forma de línea discontinua (como se muestra en la FIG. 3), cuando se observan en un plano que intersecta el pasaje de escaneo 4. La suma del ángulo p, formado por las líneas que conectan respectivamente el centro C (de la sección transversal) del pasaje con el punto focal 9 de la emisión de rayos del extremo de la cabeza y el punto focal 17 de la emisión de rayos del extremo de la cola de los módulos de detección, y el ángulo a, formado por las líneas que conectan respectivamente el centro C del pasaje con el módulo de detección del extremo de la cabeza y el módulo de detección del extremo de la cola de los módulos de detección, es mayor de 180 grados, lo que garantiza que se puedan adquirir suficientes datos de exploración tomográfica para la reconstrucción. En la FIG. 3, una dirección en la que los rayos son emitidos por la fuente de rayos X es sustancialmente perpendicular al pasaje de escaneo 4 o a una dirección de transferencia del dispositivo de transferencia 1, o está inclinada con respecto al pasaje de escaneo 4 o a la dirección de transferencia del dispositivo de transferencia 1, y la dirección en la que se emiten los rayos corresponde a una orientación de los planos receptores de rayos de los módulos de detección.
Cada módulo de detección 10 del brazo detector 5 puede recibir rayos emitidos de al menos parte de la pluralidad de puntos focales de emisión de rayos 71 de la fuente de rayos X 7. Entre los rayos, algunos son perpendiculares a la superficie receptora de rayos, y otros están inclinados con respecto a la superficie receptora de rayos.
Como se muestra en la FIG. 2, los focos de emisión de rayos 71 están dispuestos en una fila y los módulos de detección 10 están dispuestos en una fila cuando se observan en el plano que intersecta el pasaje de escaneo 4, y la dirección en la que se emiten los rayos puede ser sustancialmente perpendicular al pasaje de escaneo 4 o a la dirección de transferencia del dispositivo de transferencia 1, o está inclinada con respecto al pasaje de escaneo 4 o a la dirección de transferencia del dispositivo de transferencia 1. Las superficies receptoras de rayos de los módulos de detección pueden estar dispuestas en una sola fila o en una pluralidad de filas en la dirección de desplazamiento del sistema de transferencia de equipaje. Si las superficies receptoras de rayos están dispuestas en la pluralidad de filas, entonces un colimador frontal correspondiente necesita ser configurado en una pluralidad de filas.
Como se muestra en la FIG. 2, el aparato de TC según la presente invención comprende además: el colimador frontal 16 dispuesto entre la pluralidad de puntos focales de emisión de rayos 71 y la pluralidad de módulos de detección 10 para controlar las dosis del haz de rayos. El colimador frontal 16 puede ser una rejilla de corrección de forma curva u otras rejillas de corrección apropiadas. La distancia entre el colimador frontal 16 y las superficies receptoras de rayos de los módulos de detección 10 es al menos cinco veces mayor que la distancia entre el colimador frontal 16 y los puntos focales de emisión de rayos 71.
En el aparato de TC sin pórtico estacionario que se muestra en la FIG. 3, el brazo detector 5 tiene una estructura en forma de L, o los módulos de detección 10 están dispuestos en una forma sustancialmente de L, los puntos focales de emisión de rayos 71 de la fuente de rayos X 7 también pueden estar dispuestos en forma de línea discontinua. La suma del ángulo p, formado por las líneas que conectan respectivamente el centro C del pasaje con el punto focal 9 de la emisión de rayos del extremo de la cabeza y el punto focal 17 de la emisión de rayos del extremo de la cola de los puntos focales 7 l de la emisión de rayos, y el ángulo a, formado por las líneas que conectan respectivamente el centro C del pasaje con el módulo de detección 10 del extremo de la cabeza y el módulo de detección 10 del extremo de la cola de los módulos de detección 10, es mayor de 180 grados . Alternativamente, los módulos de detección 12 pueden también estar dispuestos de cualquier otra forma, como una forma semicircular, una forma de U, una forma de arco, una forma parabólica y una forma de curva. Los puntos focales de emisión de rayos 71 de la fuente de rayos X 7 también pueden estar dispuestos en forma de L, forma de U, forma de semicírculo, forma de arco, forma de parábola, forma de curva o similares.
En un período de tiempo, la energía de rayos X que llega a los módulos de detección 10 del brazo detector 5 puede ser emitida desde un punto focal de emisión de un solo rayo 71 de la fuente de rayos X 7, o desde una combinación de varios puntos focales de emisión de rayos 71 de la fuente de rayos X 7. Las intensidades de los rayos X emitidos desde los diferentes puntos focales de emisión de rayos 71 de la fuente de rayos X 7 pueden ser controlables por programa. Varios de los focos de emisión de rayos de la fuente de rayos X 7, y las dimensiones del brazo transversal y del brazo vertical se correlacionan con un tamaño del área de escaneo efectiva 15 dentro del pasaje de escaneo 4. Los rayos X emitidos por todos los focos de emisión de rayos 71 cubren el pasaje de escaneo 4.
La forma de activación de los puntos focales de emisión de rayos X 71 se correlaciona con una forma de control de adquisición del aparato de TC estacionario, y si el punto focal de emisión de rayos X 71 se activa o no es controlado por la unidad de control de adquisición 6 del aparato de TC. Los focos de emisión de rayos X 7 de la fuente de rayos X 7 pueden emitir rayos X en secuencia por instrucciones de la unidad de control de adquisición 6, y los intervalos y la frecuencia con la que los focos de emisión de rayos 7 emiten los rayos se controlan por instrucciones de la unidad de control de adquisición 6.
En el sistema sin pórtico según la presente invención, la unidad de control de adquisición 6 realiza el control, incluido el control de la fuente de rayos X 7 y el control de los módulos de detección 10, a través de un bus de Red de Área de Control (CAN). Cuando un equipaje 2 bajo inspección activa el sistema de sensores fotoeléctricos 3, un sistema de ordenador 8 transmite instrucciones de control a la unidad de control de adquisición 6 a través de un protocolo para exigir a los módulos de detección 10 que inicien la adquisición de datos. Analizando las instrucciones de la unidad de control de la adquisición 6, la unidad de control de adquisición envía instrucciones para iniciar la adquisición de datos y transmite y corrige los datos adquiridos, y los datos adquiridos por los módulos de detección 10 se transmiten a la unidad de reconstrucción por ordenador 8.
La unidad de reconstrucción por ordenador 8 es un dispositivo clave para lograr el análisis y la reconstrucción de los datos y la identificación de las características en el aparato CT sin pórtico. Cuando los datos adquiridos se transmiten a la unidad de reconstrucción por ordenador 8, ésta clasifica en primer lugar los datos según los formatos de los paquetes de datos, determina las fuentes de los datos y establece una matriz característica basada en el equipaje escaneado en la zona de escaneo, y luego resuelve la matriz característica para encontrar un valor característico correspondiente. Comparando el valor característico con un valor característico de una sustancia especial en un banco de datos, la unidad de reconstrucción por ordenador 8 juzga si la sustancia del equipaje es una sustancia a la que se debe prestar especial atención y además proporciona una indicación sobre si se ha disparado una alarma.
La función del pasaje de escaneo 4 es proporcionar un pasaje en el que el equipaje escaneado 2 se transfiere y desplaza, y una pared de escudo para proteger los rayos X irrelevantes. La pared del escudo está formada por un material de protección contra la radiación, y el material de protección contra la radiación puede ser un metal pesado, como el plomo o el acero.
Durante la inspección, el equipaje 2 que se está inspeccionando se transfiere al pasaje de escaneo 4 a una velocidad por la banda del dispositivo de transferencia 1. Cuando el equipaje 2 dispara el sistema de sensores fotoeléctricos 3 o un sensor fotoeléctrico 3, la fuente de rayos X 7 es llevada a un estado listo para su emisión. Cuando el equipaje 2 entra en el área de escaneo efectiva 15, la unidad de control de adquisición 6 controla los puntos focales de emisión de rayos 71 de la fuente de rayos X 7 para emitir haces electrónicos en una secuencia temporal predeterminada a fin de generar rayos X de forma continua o a intervalos. Mientras tanto, la unidad de control de adquisición 6 envía instrucciones para iniciar la adquisición de datos, de modo que los módulos de detección 10 en las posiciones correspondientes comiencen a adquirir datos. Al mismo tiempo, se registra el momento en que se adquieren los datos y las posiciones de los módulos de detección 10 que los adquieren. Los datos adquiridos se transmiten a la unidad de reconstrucción por ordenador 8 a través de un cable dedicado, como una fibra óptica. La unidad de reconstrucción por ordenador 8 corrige y procesa los datos comparando la información de las instrucciones para controlar el punto focal de la emisión de rayos y la información de los datos adquiridos que se producen en el mismo momento entre sí, y luego se reconstruyen los datos en la posición correspondiente del equipaje para establecer una matriz basada en la sustancia característica del equipaje escaneado 2. La matriz se resuelve a la inversa mediante un módulo de cálculo de la unidad de reconstrucción por ordenador 8 para obtener una o varias características de la sustancia del equipaje escaneado 2 en la posición correspondiente y establecer los datos característicos de la sustancia dentro de una posición de una sola capa. A medida que el equipaje 2 se mueve a una velocidad, la unidad de reconstrucción por ordenador 8 adquirirá los datos característicos de la sustancia de todo el equipaje capa a capa. Mediante un algoritmo de identificación dedicado, las características de los datos de las capas se analizan y determinan colectivamente y se comparan con una tabla de características de la sustancia en un banco de datos existente, para obtener una conclusión sobre si el equipaje 2 objeto de inspección contiene o no una sustancia especial a la que se refiere un usuario y mostrar una imagen del equipaje mediante una pantalla conectada al sistema de ordenador.
En la presente invención, los datos del equipaje escaneado se adquieren en diferentes momentos cambiando entre los puntos focales de emisión de rayos y entre las áreas de escaneado y adquisición cambiando entre los puntos focales de emisión de rayos 71 de la fuente de rayos X 7 que se encuentran en las posiciones respectivas. Como resultado, se puede lograr un escaneo de tomografía computadorizada del equipaje objeto de inspección mediante la tecnología convencional de tomografía computadorizada (TC) sin que se produzca una rotación del objeto escaneado ni una rotación del detector y la fuente de rayos X.
Durante la reconstrucción por el ordenador, la precisión de la reconstrucción de los datos de tomografía o de corte por el ordenador se correlaciona con un ángulo en el que se observa el equipaje escaneado. La presente invención puede adoptar la fuente de rayos X basada en el nanotubo de carbono. Por lo tanto, los puntos focales de emisión de rayos pueden estar dispuestos a los mismos intervalos a lo largo de una longitud. Una secuencia en la que los puntos focales de emisión de rayos pueden disponerse a lo largo de una línea recta o una línea discontinua mediante el control de programa realizado por la unidad de control de adquisición 6. El detector puede comprender un detector de conjunto lineal o un detector de conjunto de superficie, a fin de resolver en la mayor medida posible el problema del costo y la precisión de la identificación del sistema.
En general, el equipaje escaneado pasa por el área de escaneo a una velocidad. En caso de que se necesiten grandes requisitos para el escaneo, el objeto escaneado puede permanecer inmóvil dentro del área de escaneo mientras se está escaneando, luego se mueve por un desplazamiento y después de eso el escaneo del objeto continúa mientras el objeto permanece inmóvil hasta que se completa el escaneo. El sistema de ordenador distingue las sustancias identificando las características de las mismas en las capas del equipaje. Durante la identificación de las sustancias, el sistema debe identificar al menos una característica de la sustancia, como la densidad y el número atómico.
El aparato de TC sin pórtico según la presente invención resuelve el problema del aparato de TC sin pórtico convencional que tiene un volumen voluminoso y una baja precisión de adquisición, y logra una rápida inspección y miniaturización del aparato de inspección de seguridad de TC, considerando plenamente cómo se aplica la tecnología de TC al campo de la inspección de seguridad, de manera que se considere sintéticamente el pasaje de escaneo, la fuente de rayos X de nanotubos de carbono y el sistema detector.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato de tomografía computarizada sin pórtico, que comprende:
un pasaje de escaneo (4);
una fuente de rayos X estacionaria (7) dispuesta alrededor del pasaje de escaneo (4) y que comprende una pluralidad de puntos focales de emisión de rayos (71);
una pluralidad de módulos de detección estacionarios (10) dispuestos alrededor del pasaje de escaneo (4) y dispuestos frente a la fuente de rayos X (7); y
un brazo detector (5) que comprende un brazo transversal (13) y un brazo vertical (11);
en el que la pluralidad de módulos de detección estacionarios comprende los primeros módulos de detección montados en el brazo transversal (13) y los segundos módulos de detección montados en el brazo vertical (11);
en el que los puntos centrales de las superficies receptoras de rayos de los primeros módulos de detección montados en el brazo transversal (13) están situados en una primera línea recta y los puntos centrales de las superficies receptoras de rayos de los segundos módulos de detección montados en el brazo vertical (11) están situados en una segunda línea recta, de manera que estén dispuestos sustancialmente en forma de L, y
en el que la primera y la segunda línea recta se intersectan en un punto cuando se observan en un plano que intersecta el pasaje de escaneo (4),
caracterizado porque
el aparato de TC comprende además un colimador frontal (16), en el que el colimador frontal es una rejilla de corrección dispuesta delante de la pluralidad de puntos focales de emisión de rayos (71) y entre la pluralidad de puntos focales de emisión de rayos (71) y los módulos de detección (10) para ajustar las energías de los haces de rayos procedentes de los puntos focales de emisión de rayos (71), en el que el colimador frontal (16) tiene una disposición en una fila o una pluralidad de filas que corresponden a las superficies receptoras de rayos de los módulos de detección (10); en el que los puntos focales de emisión de rayos (71) están dispuestos en una fila o una pluralidad de filas, y en el que la distancia entre el colimador frontal (16) y las superficies receptoras de rayos de los módulos de detección (10) es mayor que la distancia entre el colimador frontal (16) y los puntos focales de emisión de rayos (71).
2. El aparato de TC de la reivindicación 1, en el que
los haces de rayos emitidos desde la pluralidad de focos de emisión de rayos (71) de la fuente de rayos X (7) son perpendiculares al pasaje de escaneo (4) o a una dirección en la que un objeto bajo inspección avanza a lo largo del pasaje de escaneo (4), o están inclinados con respecto al pasaje de escaneo (4) o a la dirección en la que el objeto avanza.
3. El aparato de TC de la reivindicación 1, en el que
los haces de rayos emitidos desde la pluralidad de focos de emisión de rayos (71) de la fuente de rayos X (7), y los puntos centrales de las superficies receptoras de rayos de los módulos de detección (10) están situados en un solo plano.
4. El aparato de TC de la reivindicación 1, en el que
las superficies receptoras de rayos de los módulos de detección (10) se adosan entre sí de extremo a extremo, de manera que los rayos emitidos por la pluralidad de puntos focales de emisión de rayos (71) no pueden pasar entre las superficies receptoras de rayos.
5. El aparato de TC de la reivindicación 1, en el que
la pluralidad de haces de focos de emisión de rayos (71) de la fuente de rayos X (7) y las superficies receptoras de rayos de la pluralidad de módulos de detección (10) están dispuestas en el mismo plano, y las direcciones de los haces de rayos emitidos por la pluralidad de focos de emisión de rayos (71) de la fuente de rayos X (7) son sustancialmente perpendiculares a las correspondientes superficies receptoras de rayos de los módulos de detección (10).
6. El aparato de TC de la reivindicación 1, en el que
cada módulo de detección puede recibir un rayo emitido por al menos uno de la pluralidad de puntos focales de emisión de rayos (71) de la fuente de rayos X (7).
7. El aparato de TC de la reivindicación 1, en el que
la distancia entre el colimador frontal (16) y las superficies receptoras de rayos de los módulos de detección (10) es al menos cinco veces mayor que la distancia entre el colimador frontal (16) y los puntos focales de emisión de rayos (71).
8. El aparato de TC de la reivindicación 1, en el que
la fuente de rayos X (7) es una fuente de rayos X de nanotubos de carbono.
9. El aparato de TC de la reivindicación 1, en el que
la pluralidad de puntos focales de emisión de rayos (71) de la fuente de rayos X (7) emiten rayos X en secuencia a intervalos o de forma continua.
10. El aparato de TC de la reivindicación 1, en el que
los puntos focales de emisión de rayos (71) de la fuente de rayos X (7) están dispuestos en forma de L, en forma de U, en forma de semicírculo, en forma de arco, en forma de parábola o en forma de curva.
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