(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の走査及び物体からの放射線データを得る検出器装置であって、
放射線源と、
走査ゾーンにおける物体を有する相互作用の後の検出器で入射放射線に関する情報のデータセットを使用中に集めるために、そこから間隔を置かれ、かつ走査エリア全域の二次元において空間的に、そしてソースのスペクトルにおける複数の周波数バンドにわたって分光学的に収集されたこの種の情報を分解するように構成される放射線検出器システムと、
を備え、
前記検出器システムは、ソースのスペクトルの少なくとも一部にわたって分光学的に可変の反応を示す検出器を含むという点で、分光学的にこの種の収集した情報を分解するように構成され、そして、
前記検出器システムは、
走査エリアを複数の分解能で各々の二次元の複数の画素に分けるように構成されるラスタリング・モジュールと、
連続してこの種の画素を走査し、これにより各々の画素に対してデータセットを収集するために、走査エリアにわたって検出器を移動させる検出器制御手段と、
を含むという点で、空間的にこの種の収集した情報を分解するように構成されている装置。
【請求項２】
前記ラスタリング・モジュールは、走査エリアを少なくとも粗く、そして微細な分解能に分けるように構成され、適切なユーザ入力インタフェースを介してユーザによって分解能の間の選択を可能とするようにさらに構成される請求項１による装置。
【請求項３】
前記検出器システムは、最低３つの周波数バンドにわたって分光学的に収集した情報を分解するように構成されている請求項１または２による装置。
【請求項４】
それらの間で放射線透過パスにおける走査ゾーンを規定し、走査ゾーンにおける物体の透過率に関する情報のデータセットが使われて集められるように、間隔を置かれる放射線源及び放射線検出器システムを備えるという点で、前記検出器システムが透過放射線を検出するように構成される請求項１〜３のうちの一つによる装置。
【請求項５】
前記放射線源は、Ｘ線及び／またはガンマ線及び／または亜原子粒子放射線などの、高エネルギーの放射線を提供するソースを含み、前記検出器システムは、このスペクトルの放射線を検出するように対応して構成されている請求項１〜４のうちの一つによる装置。
【請求項６】
検出器システムの出力から少なくとも第１の画像を作り出すために、画像生成装置をさらに含む請求項１〜５のうちの一つによる装置。
【請求項７】
少なくとも第１の画像を表示するように構成された画像表示装置をさらに含む請求項６による装置。
【請求項８】
前記画像生成装置は、複数の分光学的に分解されたエネルギーバンドから強度データを受け取って、連続してまたは同時に別々の画像として強度データのこれらの別々のデータセットを表示するように構成されている請求項６または７による装置。
【請求項９】
前記検出器は、単独ピクセル検出器を含む請求項１〜８のうちの一つによる装置。
【請求項１０】
前記検出器システムは、ソースのスペクトルの少なくとも一部にわたって分光学的に可変の反応を示すことが本質的に可能な材料で作り上げられる請求項１〜９のうちの一つによる装置。
【請求項１１】
前記検出器は、テルル化カドミウム、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）、テルル化カドミウムマンガン（ＣＭＴ）、ゲルマニウム、臭化ランタン、臭化トリウムから選択される半導体材料を含む請求項１０による装置。
【請求項１２】
前記検出器は、ＩＩ−ＶＩ族半導体材料を有するバルク結晶として形成される半導体材料または材料を含む請求項１０または１１による装置。
【請求項１３】
前記検出器は、テルル化カドミウム、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）、テルル化カドミウムマンガン（ＣＭＴ）から選択される半導体材料を含む請求項１２による装置。
【請求項１４】
物体から放射線相互作用データを得る方法であって、
Ｘ線またはガンマ線ソースのような放射線源、及びその間で走査ゾーンを規定するために、そこから間隔を置かれるＸ線またはガンマ線検出システムのような放射線検出器システムを提供し、この検出器システムは、ソースのスペクトルの少なくとも一部にわたって分光学的に可変の反応を示す検出器を含むという点で、この種の収集した情報を分光学的に分解するように構成されており、
前記検出器で入射放射線の収集のための走査エリアを規定するステップと、
前記走査エリアを複数の分解能で各々の二次元の複数の画素に分けるステップと、
このような画素を連続して走査し、これによって走査ゾーンにおける物体に伴う相互作用の後で、検出器で入射放射線に関する情報の各々の画素に対してデータセットを収集するために、前記走査エリアにわたって検出器を移動させるステップと、
ソースのスペクトルの範囲内で分光学的に複数の周波数バンドにわたってこの種の各々のデータセットを分解するステップと、
を備える方法。
【請求項１５】
さらなる調査のため物体のエリアを識別するため、初期には第１のより粗い分解能で、その後それらのエリアからのみデータを収集する第２のより微細な分解能で実行される請求項１４による方法。
【請求項１６】
前記検出器は、前記画素数より少ない分解能へ空間的に情報を区別するように構成される、及び／または、収集したデータセットにおける空間的分解能が少なくともラスタ走査過程に少なくとも一部には起因するように、データセットの所望の走査エリアより小さい寸法がとられる請求項１４または１５による方法。
【請求項１７】
前記検出器が単独ピクセル検出器であり、前記空間的に分解されたデータセットは、個々に各々の画素を走査することによってアセンブルされる請求項１６による方法。
【請求項１８】
その間で放射線透過パスにおいて走査ゾーンを規定するためにそこから間隔を置かれる放射線源及び放射線検出器システムを提供し、これによって走査ゾーンの物体の透過率について情報のデータセットを収集するステップを含む請求項１４〜１７のうちの一つによる方法。
【請求項１９】
物体において対象となるエリアを識別するためのあらゆる適切な装置を用いる物体の走査／画像化の予備ステップ、そして、対象となるこのようなエリアのさらなる調査のため請求項１４〜１８のうちの一つの方法を実施する後続ステップを含む請求項１４〜１８のうちの１つによる方法。
【請求項２０】
走査ゾーンにおける物体の画像を生成するステップを更に含む請求項１４〜１９のうちの一つによる方法。
【請求項２１】
このように生成された画像を適切な表示装置に表示するステップを更に含んでいる請求項２０による方法。
【請求項２２】
各々収集された画像は、エネルギー区別された合成画像または一連の画像を生成するために複数のバンドにわたって分光学的に分解される請求項２０または２１のうちの一つによる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は三次元空間における物体の検査及び特徴付けのための検出器装置および方法に関する。
【０００２】
本発明は特に好ましくは、物体を走査し、物体の相互作用の後に検出器で受ける放射線に基づいてそれらの内容及び／または構成に関する空間的に分解された情報を生成し、望ましくはそれらから画像を生じさせるＸ線またはガンマ線のような高エネルギー放射線を利用している装置および方法に関する。特に望ましくは、内部内容及び／または物体の構成についての情報を得るために送信された強度の測定値に関する。好適なケースの本発明は、特に二次元画像の製造のための検出器装置および方法に関するが、この種の画像化に限られない。
【背景技術】
【０００３】
この走査原理は、例えば、限定されるものではないが、医学画像、品質管理目的のための画像化または構造、セキュリティ走査等の完全性を判定する目的で、広く使用される。
【０００４】
特にＸ線吸収は、これら物体の内容または構成について何らかの形で代表画像を作り出すために物体を走査するシステムの基礎として使われてきた。より厚いまたはより密度の高い物体はそれこそＸ線ビームをより減衰させる。適切な検出器および適切なソースを用いることによって、物体の吸収または物体のセットに基づく画像の形式でスクリーニング条件下でのＸ線撮影が生成され得る。
【０００５】
通常、Ｘ線源（ソース）は基本的に二次元ビームを生成し、一又は二次元配列における透過Ｘ線の検出器は、透過Ｘ線（それ故、吸収による分化）に基づいて伝達情報を空間的に二次元に分解するために用いられる。コンピュータは、この空間的に分解された情報から物体の二次元画像を生成するために利用される。改良において、横断面の連続した二次元画像スライスを構築し、連続してこれらを示すことは知られている。この種の原理は、例えばＣＡＴスキャン（Ｘ線体軸断層撮影）で使用される。類似した原理は、ソースおよび物体の（例えば後方散乱された放射線に基づく）他の相互作用に基づく画像化に適用され得る。
【０００６】
これら周知の装置および方法は、材料内容に関する限られた情報を伝える傾向がある。本質において、端的には、測定されている全ては、ソース放射線に対する物体の透過率である。従来の検出器は、単に空間的に判別される周波数情報を収集するだけであるが、分光学的に透過される放射線（電磁波）を判別しない。
【０００７】
しかしながら、透過Ｘ線からの分光学的情報が物体の材料内容または走査されている構成要素に関する付加的情報を伝えるために利用されたことは知られている。あらゆる材料のＸ線吸収特性は分光学的に様々であり、吸収特性により異なる大きさが特に原子番号に依存することは知られている。シリコンベースのデュアル・バンド・エネルギー検出器は、一部の分光学的な判別を行える低い、そして高いエネルギーとして画像の対を生成するために利用されてきた。
【０００８】
より効果的な透過Ｘ線に関する分光学的情報を分解することのできる検出器材料の最近の発展は、より大きなバンド範囲にわたって判別し、より複数の分光学的に分化した画像を生み出す装置の開発につながった。例えば、ＵＳ５９４３３８８は、少なくとも３つのエネルギーバンドにわたって造影するためテルル化カドミウム検出器を利用し、少なくとも３つの画像を生成するシステムを表す。この種のシステムは、異なる材料による差分スペクトル吸収の効果を利用して、透過率と組成の間でより良好な近似がなされることを可能にする。しかしながら、検出器材料は、高価で、特に高い画素分解能を有するリニアまたはエリア配列として構成される場合、組み立てるのが困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、従来技術の走査システム及び方法の上記の不利点の一部または全てを緩和することである。
【００１０】
空間的かつ分光学的に走査される物体の相互作用によって生じる放射線の分解能を有効にかつ実際的に利用する、物体の走査及び望ましくは物体のさらなる画像化のために装置および方法を提供することが、本発明の特定の好適な目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
従って、本発明の一態様によれば、物体の走査のための、そして物体からの放射線データ、望ましくは画像を得るための検出器装置が、以下を備えて提供される。
放射線源と、
走査ゾーンを規定し、走査ゾーンにおける物体との相互作用の後に検出器で入射する放射線に関する情報のデータセットを使用中に収集するために放射線源から間隔が置かれ、走査エリア全域の二次元の空間的情報、そしてソースのスペクトルにおける複数の周波数バンドにわたる分光学的情報のこの種の収集された情報を分解するように構成された放射線検出器システムとを備え、
前記検出器システムは、ソースのスペクトルの少なくとも一部にわたって分光学的に可変の反応を示す検出器を含むという点で、分光学的に収集されたこの種の情報を分解するように構成されており、
かつ、前記検出器システムは、走査エリアを各々二次元の複数の画素に分けるように構成されるラスタリング・モジュールと、連続してこの種の画素を走査し、これにより各々の画素に対するデータセットを集めるために、走査エリア全域で検出器を動かす検出器制御手段と、を含むという点で、空間的に収集されたこの種の情報を分解するように構成されている。
【００１２】
本装置は、２つの特定の方法における多くの従来のＸ線走査及び画像システムから明確に特徴付けられる。
【００１３】
第１に、ソースのスペクトルの少なくとも一部、好ましくはソースのスペクトルの少なくとも大部分にわたって分光学的に可変の反応を示す検出器が用いられ、そのとき例えば複数の周波数にわたって分光学的に検出器で集められた放射線情報を分解する適切なデータ処理手段の供給によって装置が構成されている。望ましくは、検出器は、最低３つの周波数バンドにわたり分光学的に集められたこの種の情報を分解するように構成される。便宜上、ソースのスペクトルの少なくとも一部にわたって分光学的に可変の反応を示すことが本質的に可能な材料から製造されるという点でこれを達成する。
【００１４】
この分光学的分解能は、エネルギー分解能のない単純な検出器からなる従来技術システムを越えて潜在的に重要な利点を提供し、好ましい実施形態については、デュアル・エネルギー検出器について、最低３つのエネルギーにわたり放射線が分光学的に分解される。単一のエネルギー検出器は、物体の構成に起因する周波数を伴う入射強度における変化に関する情報を伝えない。デュアル・エネルギー検出器によって、非常に粗い一般的な近似値だけが引き出されるようにすることができる。より完全なスペクトル分解能は、引き出され得るより特定の推論から収集されるデータを有効にする。ソースの本質的な部分にわたって分光学的に分解する材料の利用は、特に有利である。検出器は、ソースのスペクトル全域の複数の別々のエネルギーバンドに同時に入射する放射線を分化するのに適しているという意味では入射する放射線について分光学的に分解可能な情報の検出及び収集が可能である。例えば、検出器は、そのような複数のエネルギーバンドに入射する放射線の同時分化を可能とするソース・スペクトルの少なくとも一部にわたって分光学的に可変の反応を示す。
【００１５】
しかしながら、このような材料は、必要な空間的分解能を伴うように加工することは困難である。したがって、本発明は、画像が、二次元の走査エリアからデータを集めるために少なくとも二次元における検出器の運動によってラスタ原理の上に構築されるという点をさらに特徴とする。走査エリアは規定され、ラスタリング・モジュールは走査エリアを各々二次元の複数の画素に分ける。ラスタリング・モジュールは、概念上、走査エリアを、例えば、所望の分解能（すなわち画素サイズ）で、正方形または六角形の配列を形成するなど、あらゆる適切な形状において二次元上に広がる画素の配列に分ける。しかしながら、本発明の装置は、検出器が完全に走査エリア全域にこの分解能を呈することを必要としないし、いずれの次元も十分にこの分解能を有さない。その代わりに、各々の次元において実質的により少ない画素を分解し、単に一度に単一の画素を検出する可能性さえあり、例えばこのことにより、走査エリアより実質的に小さい検出器エリアを表す検出器は、走査エリア面にわたる二次元の動作に影響して、完全なデータセットとして各々の画素に対して情報で組み立てられるそのような時間までラスタリング・モジュールによって規定される画素に関する情報を連続して収集する。
【００１６】
本システムは、特に２つの利点をもたらすことができる。第１に、検出器にとって、完全に所望の走査エリア全域に広げること、または所望の画素サイズに空間的に走査エリア全域の情報を分解することが可能なようにそれ自体においてあることは、必要でない。特に構造的特徴による微細スケール分解能の達成のみが複合体にできるより高いエネルギーで完全なスペクトル分解能を与えるために用いられる材料については、これは、製作およびコストの実用性に関して、重要な効果を生じさせ得る。
【００１７】
第２に、分解能は、基本的にラスタリングシステムの機能であり、検出器には及ばないので、装置は多数の分解能の間で直ちに切替えられ得る。そして、それは装置の柔軟性をいっそう向上させることができる。例えば、ラスタ・モジュールは、まず第１に、比較的大きな概念上の画素サイズに基づいて大きな物体の粗い走査、それによって、識別される物体の要素または成分についての細かい詳細な収束された走査を定義することができたことが分かる。したがって、好ましくは、ラスタリング・モジュールは、少なくとも粗くて微細な分解能を含んで、複数の解像度（例えば複数の画素サイズ）で走査エリアを各々二次元の複数の画素に分けるように構成され、例えば適切なユーザ入力インタフェースを介するユーザによって、複数の分解能の間の選択を可能にするように更に構成される。
【００１８】
本発明の装置は、既存の荷物／手荷物／コンテナのスクリーニングシステムにおける追加として含まれる。こうした既存の／例えばデュアルＸ線スクリーニングシステムなどの荷物の識別に利用され得る、確立したＸ線荷物スクリーニングシステム／更なる検査／分析を必要とする疑わしい品目のコンテナである。本発明の装置は、ひいては疑わしい品目のより詳細な画像化のために利用され得、例えばＣＴ画像システムなど、荷物の中の疑わしい品目の詳細なスクリーニングに対して周知の技術に勝るコスト優位性を提供する。
【００１９】
更なる検査を必要としている疑わしい品目を有すると認識される荷物／コンテナの品目は、確立した荷物／コンテナのスクリーニングシステムから、詳細な走査のための本発明の装置まで通過することができた。荷物/コンテナの品目の粗い走査はさらなる検査のためのエリアを識別するために実行され得、その後、対象となるエリアの微細な詳細な走査がなされる。あるいは、さらなる検査のために対象となるエリアは、確立した荷物/コンテナのスクリーニングシステムにおいて認識され得、座標を確認し、参照座標は、粗い走査を必要とすることなく対象となるエリアだけの詳細なスキャンが行われることを可能にするために周知の通信手段によって本発明の装置に渡った。
【００２０】
好ましい実施態様において、検出器装置は、よく知られている方法の透過Ｘ線像の生成に利用するため、例えば透過される放射線を検出するように構成される。特にＸ線吸収は材料合成に関係する分解可能な機能的なバリエーションを示し、複数の周波数バンド全域に分光学的に分解されるＸ線透過情報はこれを活用できる。このように、好ましい実施態様で、本発明の装置は、放射線透過経路における走査ゾーンを規定し、走査ゾーンの物体の透過率に関する情報のデータセットが用いられ集まるように互いに間隔を空ける放射線源と放射線検出器システムとを備える。しかしながら、本発明の原則は、ソース放射線および物体の他の相互作用に基づいて、情報の収集に適用され得る。
【００２１】
放射線源は、好ましくは、例えば電離放射線などの高エネルギーの放射線、例えばＸ線及び／またはガンマ線、あるいは亜原子粒子放射線などの高エネルギー電磁放射線を含む。そして、検出システムは、それに応じて、このスペクトルの放射線を検出するように構成されている。放射線源は、例えば、広範囲のＸ線またはガンマ線エネルギーにわたって幅広いスペクトル放射をもたらすことのできるブロードバンドＸ線またはガンマ線ソースである。この種のソースは、よく知られていて、広く使われている。
【００２２】
収集された透過データは、複数の周波数バンドにわたって分光学的に分解される。
【００２３】
任意には、本装置は、単一の走査位置における物体にある放射線強度データが用いられ集まるように構成されており、例えば物体が配置され得る容器など、走査位置に物体を保持する手段を含む。加えて、または代わりに、この種の走査位置内外へ物体を搬送するコンベヤーを含んでもよい。
【００２４】
任意には、本装置は、例えば用いられる走査ゾーンを通って関連して物体を移動させるオブジェクト・ハンドラをさらに含むという点で、例えば走査ゾーンを通って物体が移動しながら複数の走査位置における物体に伴う放射線強度データが用いられ集まるように、望ましくは走査ゾーン内の物体の画像のための、そして望ましくは、走査ゾーンを通って物体が移動しながらの一連の画像のためのデータが用いられ集まるように構成されている。
【００２５】
本発明の装置は、便宜上、一つ以上のラスタリング・モジュールを含むかまたは構成しているデータ処理装置と、分光学的に収集したデータセットを分解する手段と、分光学的生成手段、そして、分光学的に空間的に分解された画像データセットその他を生成する手段を備える。
【００２６】
適切なハードウェアおよびソフトウェアを結合し、自動的にかつユーザー入力ステップを結合しているデータ処理装置のあらゆる適切な形が想定され得る。例えば、本発明の装置は、最適にプログラムされた汎用または特殊用途のコンピュータなど、最適にプログラムされたデータ処理装置を備える。
【００２７】
本文献において、参照が物体の走査の便宜のためになされるにもかかわらず、これが本発明の出願を単一の均質な物体の走査に制限するために考慮されてはならないと理解される。実際、多くの想定されたアプリケーションのために、「物体」は、多数の不均一物質及び／または多数の物品のコンテナまたは他の集塊からなると思われる。その結果、いかなる透過放射線経路も様々な特性を有する多数の異なる材料を通過すると思われる。本発明の特定の効果のうちの一つは、それがこの種の様々な材料の分解を促進することができるということである。
【００２８】
本発明の装置への鍵は、検出器で即時の放射線を空間的にかつ分光学的に分解する便利な手段を提供するということであり、特に好ましい実施態様では、ソースのスペクトルにおける複数の周波数／エネルギーにわたって分解された伝達情報のデータセットを構築することである。このようなデータセットは、例えば、特に合成物について情報を推論する分光学的に分解されたデータを使用するために、その後の数値解析の種々の用途に影響されやすいかもしれない。本発明に従って、画像を生成する装置は必要でない。先に述べられたように、例えば従来の画像化装置によって認識される疑わしい品目について第２段階のチェックを行うとき、本発明による装置が従来の画像化装置と連動して用いられ得る。
【００２９】
しかしながら、実際的には、本発明自体による装置が走査画像システムによって提供される情報の一部分を形成し補うことは好ましいかもしれない。この好ましい実施態様に従って、検出器で集められる情報のデータセットは、ラスタ・パターンに従って２次元において分解される走査ゾーンの物体の画像を生じさせるために利用され、ソースのスペクトルの範囲内で、複数の周波数バンドにわたって分光学的に分解される。
【００３０】
任意には、本装置は、検出器システムの出力から、少なくとも第１の画像を生成する画像生成装置と、任意に、少なくとも前記第１の画像を表示するように構成された画像表示装置をさらに含む。
【００３１】
画像生成装置は、特に、複数の分光学的に分解されたエネルギーバンドから強度データのデータセットを受け取って、物体の区別のために連続してまたは同時に別々の画像として強度データのこれら別々のデータセットを表示するように構成されてよい。例えば、収集したデータ中の分光学的な分化は、区別された色、シェーディングまたはマーキングとして単一の複合画像において代表され得る。
【００３２】
表示手段は、便宜上、単純な二次元表示スクリーン、例えば従来のビデオ表示スクリーン（この用語は、あらゆる陰極線管（ブラウン管）、プラズマ・ディスプレイ、液晶ディスプレイ、シリコン上の液晶ディスプレイ、発光ダイオード・ディスプレイまたは同様の技術を活用しているあらゆる直接表示またはプロジェクション・システムを含むことを意図する）である。それは、本方法が例えば品質管理、セキュリティまたは医学画像分野における類似の既存のシステムの標準のディスプレイスクリーンに組み入れられた発明のための装置とともに使用するために想定され得る特別な利点である。
【００３３】
説明のために、本願明細書において使われる、画像の生成のための言及は、例えば適切な画像データフォーマットにおいて得られる検査中の物体の基礎構造の視覚的表示から、適切な保存と走査可能なデータ・ファイルの形式での情報データセットの作成のための言及であると理解されるべきであり、この画像を表示することの言及は、例えば適切な表示手段に、視覚的にアクセスできる形のこの種のデータセットから生じる画像を示すことについて言及する。画像は動画を含む。
【００３４】
検出器は、ソース・スペクトルを複数のエネルギー「バンド」に分解することができる。正確なバンド幅は本発明に直接関連せず、スペクトルを全体でまたは一部で、別々のエネルギー範囲に分けるあらゆる適切な方法によって有用な結果が取得可能である。例えば、全てのスペクトルまたはその本質的部分は、単にこの種の複数のバンド幅の間で分けられ、各々のデータ項目は、バンド全域にわたる入射放射線強度を代表する一つの指標、例えば平均強度、として考慮される。あるいは、複数の比較的広いバンドは、その間で離散的なギャップを有するが、想定され得、同じ根拠で分析され得る。あるいは、「バンド」は、それらが単一のエネルギーで基本的に強度の評価に近い位置に対しても、狭くてよい。ここで使用しているように、エネルギー「バンド」の収集した強度の概念は、狭いまたは広いバンド幅にわたるエネルギーでの強度の評価と同様に、離散的な一つのエネルギーでも、強度の評価を含む。
【００３５】
同様に、ソースは、複数のバンド幅または一つのエネルギーが認識され得る単一の広域スペクトル・ソースであってもよい。あるいは、または加えて、ソースは、狭帯域幅を有するか、または本発明の方法に従って一部のエネルギーを比較のため提供する一つ以上の離散的なエネルギーで入射放射線を生成して提供され得る。この場合、放射線源は、複数のエネルギー/エネルギーバンドにわたる検出器で分解できるように必要な全体のスペクトル拡散を提供する異なるエネルギーでソースの組合せからなる複数のソースである。
【００３６】
例えば、複数のソースは、例えば６０ｋｅｖ以下、例えば１０〜５０ｋｅｖで動作する比較的より低いエネルギー・スペクトル、及び例えば１００ｋｅｖより上のより高いエネルギーで放射線を発生させる放射性同位元素ソースのような一つ以上の他のソースを有するＸ線供給源を含む。
【００３７】
本発明に従う検出器は、完全な二次元のデータセットが開発されて、時間とともにあらゆる適切な走査パターンを経て集められることを可能にしているラスタ・モジュールを伴う単独ピクセル検出器（すなわち、いずれの次元の入射放射線のあらゆる空間分化もそれ自身で生じない）を単に含む。しかしながら、本発明は、検出器自体が一方または二方向の複数の画素の分解能を分化する検出器の提供を除外しない。本発明の要件は、このような複合検出器が、ラスタされた画像を構築するために用いられているにもかかわらず、従って、実際には、全体としてＸ線検査装置の所望の最大分解能を有する構造で構成されることを必要としない、及び／または全体として装置の完全な所望の最大走査エリアに対応する領域があることを必要としないということである。好ましい実施例において、検出器は単独ピクセル検出器であり、装置はラスタ過程によって全体に二次元のデータセットを構築する。
【００３８】
ラスタリングする１つの二次元のデータセットの一般の原則は、例えば、画像として体裁のよい情報を生成する目的としてよく知られており、概念上のラスタ・ビットマップが走査エリアのために構築されるための、かつこのエリアがラスタされたデータ構造を構成するのに必要なデータを集めるために走査されるための正確な方法は、本発明に特に関連しない。通常、よく知られているように、便利に全部の走査エリアをカバーするあらゆる適切な走査パターンにおいて、ラスタ・モジュールはピクセルの概念上のグリッドに、そして、特に少なくとも検出器を動かして矩形グリッド（データは走査によって集められる）に走査エリアを分ける。このように２つの特殊な次元に分解されるデータは、画素毎のビット用の格納されたビットである。このようなデータは、例えば、画素毎のビットマップ画像データセットを生成するために用いることができる、しかし、本発明に従って、このラスタされたグリッドパターンに対応するデータがまた、非画像化の目的のために利用され得る。各々の画素用に格納されるデータのビット数は、意図されたアプリケーションで判別される。アプリケーションに見合うように、各々の画素の特別な分解能が決定される。特別な分解能が、ラスタ・モジュールによって作り出される仮想的な画素サイズの、アーティファクトであり、検出器において物理的に画素化されない分解能であって、これにより可撓性であることは、本発明の利点である。
【００３９】
分光学的に分解可能である方法において放射線を検出することを検出器システムが可能にされることは、必要である。望ましくは、検出器は、それが直接的な分光学的反応を示すという点で、分光学的分解能を生じるのに適している材料を含む。特に、直接の材料特性として本質的に示すように選択された材料、直接の可変の電気的な、例えばソース・スペクトルの様々な部分への光電反応、から作り上げられる。例えば、検出器は、広い直接的なバンドギャップ半導体材料を含む。例えば、検出器は、好ましくはバルク結晶として、例えばバルク単結晶（この文脈におけるバルク結晶は少なくとも５００μｍの、そして、好ましくは少なくとも１ｍｍの厚さを指す）として形成された半導体材料または材料を含む。半導体を構成している材料は好ましくは、テルル化カドミウム、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）、テルル化カドミウムマンガン（ＣＭＴ）、ゲルマニウム、臭化ランタン、臭化トリウムから選ばれる。ＩＩ−ＶＩ族半導体及び特にそれらのリストは、特にこの点に関しては望ましい。半導体を構成する材料は、好ましくは、テルル化カドミウム、テルル化カドミウム亜鉛（ＣＺＴ）、テルル化カドミウムマンガン（ＣＭＴ）及びそれらの合金から選ばれ、例えば、結晶構造のＣｄ１−（ａ＋ｂ）ＭｎａＺｎｂＴｅ（ここでａ及び／またはｂはゼロであってもよい）を含む。
【００４０】
類似によって、本発明のさらなる態様に従って、放射線相互作用データ、例えば物体からの透過データ、好ましくは物体の画像を取得する方法は、
Ｘ線またはガンマ線ソースなどの放射線源と、そこから走査ゾーンを規定するために間隔を置いたＸ線またはガンマ線検出システムなどの放射線検出器システムの提供を含み、前記検出器システムは、以下を含むという点で、分光学的にこの種の収集した情報を分解するように構成されており、
ソースのスペクトルの少なくとも一部にわたって分光学的に可変の反応を示す検出器;
前記検出器で入射放射線収集のための走査エリアを定めること、
走査エリアを各々の二次元の複数の画素に分けること、
このような画素を連続して走査するために走査エリアにわたって検出器を動かし、それによって、走査ゾーンにおける物体に伴う相互作用の後で、検出器で入射放射線に関する情報の各画素に対してデータセットを収集すること、そして、
ソースのスペクトルの範囲内で複数の周波数バンドにわたってこの種の各々のデータセットを分光学的に分解すること
を備える。
【００４１】
このように、本方法に従って、分光学的に分解されたデータセットは、また、各々の画素に対し情報のデータセットを集めるのに必要な適当な走査パターンにおける各々の二次元の走査エリアにわたって情報収集走査を実行するように少なくとも検出器を動かすことからなる走査過程に少なくとも一つには起因している空間的分解能を伴い、二次元の空間的に分解されるデータセットとして発展させられる。
【００４２】
本方法の好ましい実施例において、検出器は単なる単独ピクセル検出器であって、完全なデータセットは、個々に各々のピクセルを走査することによって組み立てられる。しかしながら、本方法がまだこの種の検出器が最大分解能の制限因子である必要はない利点及び／または本方法に従って作り出されるデータセットの最大の走査エリアを与えているラスタされたデータセットを構築することを含むと共に、本発明は一または二次元のある程度の分解能を有する検出器を使用する可能性を認める。
【００４３】
本発明は、スキャナの走査ゾーンを介して移動している物体の走査及び／または画像化へのその適用において、制限されない。適当な二次元幾何学の単一ビームによって走査されている静止物体の例で、透過パスにおける物体または複数物体の材料組成に関する情報は、単一の走査イベントによって得られる。このような状況において、本方法は、単に強度データのこの種の単一の走査および単一のデータセットを得るために走査ゾーン内に物体を配置することを含むだけである。
【００４４】
しかしながら、好ましい実施例の情報は、物体が平行移動される及び／または回転される複数の走査位置における走査ゾーンの試験対象物体に関して集められる。本方法のこの実施例に従って、本方法は、複数のこのような強度データのデータセットが集められるとして例えば走査ゾーンを介して物体を移動させる追加ステップを含む。
【００４５】
好ましい実施例において、本方法は、例えば透過Ｘ線像画像の生成用に、透過される電磁波の検出を含む。本実施例において、本方法はその間で放射線透過パスにおいて走査ゾーンをそこから規定するために放射線源と放射線検出器システムとの空間を提供することを含み、それによって、走査ゾーンにおける物体の透過率について情報のデータセットを収集する。しかしながら、本方法の原則は、ソース放射線および物体の他の相互作用に基づく情報の収集に適用され得る。
【００４６】
放射線源は、特性散乱のための適切なスペクトル範囲にわたるエネルギー分布をもたらす必要があり、概してＸ線供給源である。タングステンは最も適当なターゲットであるが、他で利用され得る。
【００４７】
ソースは、識別され得る複数のバンド幅（上記のような条件が、単一のエネルギーを本文献において含む）にわたる単一の幅広いスペクトル・ソースであってよい。あるいは、または加えて、ソースは、狭帯域幅を有するか、または本発明の方法に従って一部のエネルギーを比較用に提供するために一つ以上の離散的なエネルギーで入射放射線を生成して提供され得る。この場合、放射線源は、複数のエネルギー／エネルギーバンド全体の検出器によって分解能を持たせるために広げられる必要な全体のスペクトルを提供する異なるエネルギーでのソースの組合せを含む複数のソースである。
【００４８】
例えば、複数のソースは、例えば６０ｋｅＶ以下、例えば１０〜５０ｋｅＶで作動する比較的弱いエネルギー・スペクトルを有するＸ線源、そして例えば１００ｋｅＶを上回るより高いエネルギーで放射線を発生させる一つ以上の放射性同位体ソースを含む。
【００４９】
望ましくは、本方法は走査ゾーンにおける物体の画像を作り出すことを含み、適用できる物体としての一連の画像は走査ゾーンを通って移動する。
【００５０】
好適な作動モードにおいて、このような各々の画像は、エネルギー区別された一連の画像を作り出すために、ソースのスペクトルの範囲内で、複数の周波数バンドにわたって分光学的に分解される。
【００５１】
便宜上、本発明の方法はさらに、この種の生成された画像または複数画像を表示する追加ステップを提供し、複数画像の場合は、同時にまたは順次この種の画像を表示することを含む可能性がある。
【００５２】
本発明の好ましい実施例に従って、収集された各々の画像は、全体のスペクトルのより幅広い一部にわたって画像を作り出すことを目的とする複数の比較的幅広い「画像化」バンドにわたって分光学的に分解される。これによって画像化バンドは、エネルギー区別された合成画像の生成または一連の画像を可能にする。便宜上、画像化周波数バンドの数は２から１０、例えば４から８である。
【００５３】
分光学的検出器はエネルギー選択的な方法で動作し得る。そして、従来技術水準のデュアル・エネルギー検出器から入手可能である２つに比較して大いに高められる数の「画像化」エネルギーバンドに分解される画像を示す能力を生じさせる。この情報は、様々な構成の物体の分解性を改良するために利用可能である。
【００５４】
これは、このような各々の比較的幅広いバンドにおける透過放射線の分光学的な分解が生成された画像において代表されるという点で、この好ましい実施例に従って達成される。例えば、収集したデータにおける分光学的分化は、区別された色、シェーディングまたはマーキングのように画像において表される。ソース・スペクトルが例えば４から８の複数のバンドに分けられるという点で、結合させたマッピングが利用され、そして、異なる色はこのような各々のバンドを、表示された画像において表すために用いられる。本装置は、便宜上、このマッピングを遂行するために、適切な画像処理手段を含む。
【００５５】
そのように作り出された画像または合成画像もしくは一連の画像は、好ましくは適切な表示手段に表示される。
【００５６】
本方法の他の好適な特徴は、装置およびその動作の好ましい実施例の説明から類推して理解される。
【００５７】
本発明の方法における数字上のステップが機械読み込み可能な指示またはコードの適切なセットによって実行し得ることは、一般によく理解されている。本文献で記載されるように、これらの機械読み込み可能な指示は、特定される数字上のステップを実装するための手段を生産するため、特にこのことにより算出手段を生産するために汎用コンピュータ、専用コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置に搭載され得る。
【００５８】
これらの機械読み込み可能な指示はまた、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置に特定の方法で機能するように指示することのできるコンピュータ可読媒体に保存され得る。そうすると、コンピュータ可読媒体に保存される指示は、本発明の方法における数字上のステップの一部または全てを実装するためのインストラクション手段を含む製品を生産する。コンピュータプログラム・インストラクションは、また、本発明の方法における数字上のステップの一部または全てを実装するためにステップを提供しているコンピュータまたは他のプログラム可能な装置に命令が実行されるようなプロセスが実行されるコンピュータに実装することができる機械を生産するために、コンピュータまたは他のプログラム可能な装置に搭載され得る。専用のハードウェア及び／またはコンピュータ・インストラクションのあらゆる適切な組合せによってステップが実行され得、そして、このようなステップを実行する装置の手段が構成されると理解される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
本発明は、現在添付の図面に関してほんの一例として記載されており、
【図１】本発明の実施例を実装するために可能な装置の全体的な概略図である。
【図２】本発明の実施例を実装するために代表的なラスタ・パターンを例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
最初に、図１の全体的な概略図を参照する。Ｘ線源１及び横に間隔を置かれた検出器３は、共にそれらの間の走査ゾーンＺを規定する。本装置は、透過Ｘ線を検出し、吸収による減衰を測定するように構成される。使用中、走査される物体は、通常の方法、例えば適切なコンベヤーベルト（図示せず）で、走査ゾーンに、搬送され、通して、配置される。
【００６１】
図の例では、材料９の試料は、走査ゾーンＺに位置する。Ｘ線源からの入射ビーム５が例示される。これは、検出器３で受け取られる。ソースは、広いエリアにわたりＸ線ビームを放出するように構成されている。例示目的のために、３つのビーム方向例は、このエリア、それぞれ５Ａ、５Ｂ及び５Ｃを表して示される。実施例の検出器は、低減したエリア検出器（すなわち、それは、いかなるときでも走査される全体エリアのほんの一部にわたってカバーして、分化する）であって、例えば単一のピクセルだけに分解する。特定の具体例において、検出器３は、光線経路５Ｃから透過データを集めるべき位置において例示される。ラスタ走査過程の一部として、検出器３は、制御手段１２の制御下のアクチュエータ・アーム１１によって光線経路５Ｂ及び５Ａからそれぞれデータを集めるため位置３’、３”へ移動する。
【００６２】
制御手段の動作の原則は、図２を参照して理解され得る。制御手段１２の範囲内のラスタ・モジュールは、概念上の画像化エリア２１をそれぞれ二次元の複数の画素２３に分ける。制御手段の制御中で、検出器３は、矢印の示す方向にこのエリア全域の走査を達成するように、相対的に物体へ移動する。簡単な実施例において、検出器は静止物体及びソースと関連して移動する、しかし、当然のことながら、全ての画像エリアにわたる走査を有効にし、それぞれの画素に対してデータの収集を有効にする、ラスタされた画像走査エリアと検出器との間の必要な相対的な運動を達成しているあらゆる配置は、本発明が動作可能になるのに十分である。
【００６３】
正確な走査モードは、本発明に直接関連しない。例えば、画像エリアは、単純な順次走査を経て、またはもう少し複雑なインタレース走査を経て走査され得る。
【００６４】
画素２３のサイズ及びパターンは、ラスタリング過程の仮想アーティファクトであって、ラスタリング・モジュールで決定される。本実施例において、単一のピクセル検出器が利用される。走査の空間的分解能は、従って、完全に、ラスタによって構築される仮想分解により決定される。このような方法で、ラスタ・モジュールが仮想画素サイズ２３を変化させるという点で、分解能は同じ装置に対して走査の間で可変となり得る。ユーザは、走査レートのペナルティで所望の分解能を選ぶことが可能である。ユーザは、例えば最初の走査に対して粗分解能を選び、さらなる調査に対して微細なスケール分解能を選ぶかもしれない。
【００６５】
ラスタされた走査エリアをカバーするために移動して、検出器３で集められるデータは、適切なデータリンクを経てデータ処理モジュール１２に伝えられる。データ処理モジュールは、加えて、好ましくは少なくとも３つの別々のエネルギーバンドにわたって分光学的に情報を分解する。このように、各々の画素に対して、データセットは、分光学的に分解される強度データを受け、生成される。このように、全体のデータセットは、簡単な、事実上一次元の検出器によって構築される空間的なかつ分光学的な分解能を含む。
【００６６】
特に、この分解された情報は、空間的なかつ分光学的な分解情報からなる画像を作り出すために利用される。例えば、空間的分解能は、画像上の二次元で図式的に表される。分光学的分解能は、画像において、例えば強度として、連続して表示されている各々の画像によって、または、例えば単一の合成画像の色相の色など他の何らかのキューによって表される。画像は、表示装置１７に表示される。
【００６７】
好ましい実施例の検出器は、テルル化カドミウムのバルク単結晶を備えている。材料の固有のスペクトル分解能は、プロセッサが本発明の原則に従って複数の予め設定された周波数/エネルギーバンドにわたる入射放射線強度を別個に分解することを可能にする。
【００６８】
ソース１は、比較的広いエネルギーのスペクトルにわたってＸ線を生成する。その結果、この分解能は利用され得る。それは複数のソースであってもよいし、または、必要なスペクトル拡散を有する単一ソースであってもよい。適切なソース１は、望ましくはタングステン・ソースである。
【００６９】
本発明に従って、装置及び方法は、二次元において空間的に分解し、スペクトルで更なるその空間データを分解するデータに基づいて特定の物質的な特徴描写を提供することが記載されている。
【図１】
0005462279.tif 000002
【図２】
0005462279.tif 000003