(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のソースポイントを含み、各ソースポイントが独立してビームを射出、又は、隣り合った２以上のソースポイントを単位にしてビームを射出可能な分散型放射線源と、
分散型放射線源の放射線ビーム射出端に設置され、前記分散型放射線源が生じる放射線を扇形の径線に沿って収束点に収束して、逆扇形の放射線ビームを形成する光源コリメータと、
放射線と被検物の相互作用によって生じた、１つ又は複数の特定の散乱角を有する散乱放射線のみを通させるように配置される散乱コリメータと、
エネルギー弁別力を具備し、かつ基本的に柱面上に設置されて前記散乱コリメータを通った散乱放射線を受光する検知ユニットを複数含み、前記収束点の下流に設置される少なくとも１つの検知器と、
前記検知器により出力された信号に基づいて、被検物の散乱放射線エネルギースペクトル情報を計算する処理装置と、を含むことを特徴とする検査デバイス。
【請求項２】
前記処理装置は、前記散乱放射線エネルギースペクトル情報に含まれるピークポイント情報に基づいて格子定数を算出して、算出された格子定数を所定の値と比較して前記被検物に爆発物または危険品が含まれるかを判断する請求項１に記載の検査デバイス。
【請求項３】
制御装置をさらに含み、
前記制御装置は、入力された被検物における気になるエリアの位置情報に応じて、前記分散型放射線源における特定のソースポイントを制御して放射線を生じさせて、前記気になるエリアを検査する請求項１に記載の検査デバイス。
【請求項４】
前記分散型放射線源の複数のソースポイントは、円弧、直線、Ｕ型、逆Ｕ型、Ｌ型または逆Ｌ型に従って分布される請求項１に記載の検査デバイス。
【請求項５】
前記散乱コリメータは、底面と底面上の複数のネストされた柱面を含み、前記複数のネストされた柱面に、所定の距離を隔てて円形のスリットが開口されているとともに、前記底面に、柱面の軸方向に沿ってスリットが開口されている請求項１に記載の検査デバイス。
【請求項６】
前記散乱コリメータは、底面と底面上の複数のネストされた球面を含み、前記複数のネストされた球面に、所定の距離を隔てて円形のスリットが開口されているとともに、前記底面に、底面の径線に沿ってスリットが開口されている請求項１に記載の検査デバイス。
【請求項７】
前記散乱コリメータは、放射線を吸収する材料で作成される請求項１に記載の検査デバイス。
【請求項８】
前記散乱コリメータは、具体的には、放射線吸収物質で複数列平行な同軸の円錐面が作成されるものである請求項１に記載の検査デバイスである。
【請求項９】
前記散乱コリメータは、具体的には、複数の平行なシートである請求項１に記載の検査デバイスである。
【請求項１０】
前記検知器は、具体的にＣＺＴ検知器またはＨＰＧｅ検知器である請求項１に記載の検査デバイス。
【請求項１１】
被検物を搭載して直線運動する搭載機構と、
透過イメージ装置またはＣＴイメージ装置を含み、被検物に透過検査またはＣＴ検査を行う第一のスキャン段と、
第一のスキャン段により生じた信号を受信し、当該信号に基づいて被検物における少なくとも１つの気になるエリアを確定する処理装置と、
物体の運動方向に沿って前記第一のスキャン段と所定の距離を隔てて設置される第二のスキャン段とを含み、
前記第二のスキャン段は、
複数のソースポイントを含み、各ソースポイントが独立してビームを射出、又は、隣り合った２以上のソースポイントを単位にしてビームを射出可能な分散型放射線源と、
分散型放射線源の放射線ビーム射出端に設置され、前記分散型放射線源が生じる放射線を扇形の径線に沿って収束点に収束して、逆扇形の放射線ビームを形成する光源コリメータと、
放射線と被検物の相互作用によって生じた、１つ又は複数の特定の散乱角を有する散乱放射線のみを通させるように配置される散乱コリメータと、
エネルギー弁別力を具備し、基本的に柱面上に設置され、前記散乱コリメータを通った散乱放射線を受光する検知ユニットを複数含み、前記収束点の下流に設置される検知器とを含み、
前記処理装置は、前記少なくとも１つの気になるエリアを検査するように前記第二のスキャン段を指示し、前記検知器により出力された信号に基づいて、被検物の散乱放射線エネルギースペクトル情報を算出することを特徴とする検査システム。
【請求項１２】
複数のソースポイントを含む分散型放射線源により各ソースポイントが独立してビームを射出、又は、隣り合った２以上のソースポイントを単位にしてビームを射出するステップと、
前記分散型放射線源によって生じた放射線を扇形の径線に沿って収束点に収束し、逆ファンビームを形成するステップと、
検知器の前端に設置される散乱コリメータにより放射線をコリメートして、放射線と被検物の相互作用によって生じた、１つ又は複数の特定の散乱角を有する散乱放射線のみを通させるステップと、
エネルギー弁別力を具備し柱面上に設置される検知器により前記散乱コリメータを通った散乱放射線を受光するステップと、
前記検知器によって出力された信号に基づいて、被検物の散乱放射線エネルギースペクトル情報を計算するステップとを、含むことを特徴とする検査方法。
【請求項１３】
前記散乱放射線エネルギースペクトル情報に含まれるピークポイント情報に基づいて格子定数を算出し、算出された格子定数を所定の値と比較して前記被検物に爆発物または危険品が含まれるかを判断するステップをさらに含む請求項１２に記載の検査方法。
【請求項１４】
入力された被検物における気になるエリアの位置情報に応じて、前記分散型放射線源における特定のソースポイントを制御して放射線を生じさせて、前記気になるエリアを検査するステップをさらに含む請求項１２に記載の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、干渉性のＸ線散乱の技術に基づく検査システムに関し、具体的に、被検物に爆発物や危険品などの特定の内容が含まれるかどうかを確定するための検査デバイス、方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
荷物などの物品における爆発物、麻薬に対する検出は、ますます多く重視されている。従来の幾つかの常用の検出手段、例えば、ＣＴ検出技術は、物品箱における各種の物質の空間位置分布及び密度、質量、実効原子番号などの重要な情報を取得して、これを用いて異なる物質の類別を弁別することができる。システムは、疑わしい物質が検出されたときに、アラームして次段の検出装置に任せて検出する、又は手動検出することになる。
【０００３】
しかしながら、密度と原子番号などの情報を利用して、ある物質が爆発物であるかどうかを判断するには、誤り率が相変わらず比較的高い。システム全体の誤り率を低減させ、手動検出する回数を減少させ、および、システムの信頼性を向上させるために、ＣＴ検出システムの後に干渉性のＸ線散乱に基づく検出システムを直列に接続することが提出されており、明らかにシステムの誤り率を低減させることができる。
【０００４】
干渉性のＸ線散乱（Ｘ線回折）技術が物質（主は結晶性物質）を検出することは、主に下記のブラッグ回折式（１）に基づくことである。
【０００５】
【数１】
0006306738.tif 000002
【０００６】
ただし、ｎは回折強化レベルであり、爆発物検出の場合、一般的にｎ＝１である；λは入射放射線の波長である；ｄは格子間隔であり、格子定数でもある；θは放射線散乱後の偏向角である；ｈはプランク定数である；ｃは光速である；Ｅは入射光子のエネルギーである。それぞれのパラメータが上記の式を満たすときに、干渉性の強化が発生することになり、対応する散乱が弾性散乱であり、Ｘ光子のエネルギーが変わらない。
【０００７】
エネルギー分布に基づく回折パターンにおいて、検知器が測定する角度θを一定にし、即ち、一定の散乱角で散乱Ｘ線のエネルギースペクトルを測定する。上記の式を満たす格子定数と入射の光子エネルギー成分には、一対一の関係がある。このように、エネルギースペクトルピークの位置Ｅ１、Ｅ２、...Ｅｎに応じて、結晶性物質の指紋特徴である格子定数ｄ１、ｄ２、...ｄｎを特定することができ、異なる物質を鑑別できる。例えば、典型的な爆発物質は、主として異なる結晶性物質によって構成されるものであり、格子定数によって結晶タイプを弁別するため、この方法は効果的な爆発物検出手段である。
【０００８】
同様にて、単一エネルギーＸ線源を採用してもよく、そして異なる散乱角でＸ光子をカウントする。θとｄの一々対応関係によって結晶情報が得られる。このような方法では、検知器に対する要求が低くなるが、光源に対する単色性要求が高くなる。それに角度を変更して測定する方法は、効率が低くて、試験デバイスに応用されることがあるが、実際の設計と応用に採用されることが少ない。
【０００９】
逆ファンビーム検出方法も提出されている。逆ファンビームのシステムでは、少ない検知器を用いて固定式の測定ができる。逆ファンビーム構成では、検出平面内においてビーム方向に垂直する、異なる位置での物体を経る散乱線が、検知器上の点に収束し、両位置での物体のスペクトル線が重ね合わせるようにする。物質の断面上の各画素情報を取得するために、複数の光源ポイントが同時に点灯できず、一定の順序に応じて射線を順次放射する必要がある。これにより、何れの時刻にて検出平面内の射線強度が顕著に低下され、物質の検出面を通る速度が一定の場合、システムの測定データのＳＮＲが低い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来技術における１つや複数の問題を考慮し、干渉性のＸ線散乱の技術に基づく、３次元定位能力を具備し、かつ高い弁別力を有し、高いＳＮＲを実現し、システムコストを低減させる検査デバイス、方法とシステムが提出される。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示の一面によれば、複数のソースポイントを含み、放射線を生じる分散型放射線源と、分散型放射線源の放射線ビーム射出端に設置され、前記分散型放射線源が生じる前記放射線を扇形の径線に沿って収束して、逆扇形の放射線ビームを形成する光源コリメータと、放射線と被検物の相互作用によって生じた、１つ又は複数の特定の散乱角を有する散乱放射線のみを通させるように配置される散乱コリメータと、エネルギー弁別力を具備し、かつ基本的に柱面上に設置されて前記散乱コリメータを通った散乱放射線を受光する検知ユニットを複数含み、前記散乱コリメータの下流に設置される少なくとも１つの検知器と、前記検知器によって出力された信号に基づいて、被検物の散乱放射線エネルギースペクトル情報を計算する処理装置とを含むことを特徴とする検査デバイスを提出している。
【００１２】
好ましくは、前記処理装置は、前記散乱放射線エネルギースペクトル情報に含まれるピークポイント情報に基づいて格子定数を算出して、算出された格子定数を所定の値と比較して前記被検物に爆発物または危険品が含まれるかを判断する。
【００１３】
好ましくは、前記検査デバイスは、制御装置をさらに含み、前記制御装置は、入力された被検物における気になるエリアの位置情報に応じて、前記分散型放射線源における特定のソースポイントを制御して放射線を生じさせて、前記気になるエリアを検査する。
【００１４】
好ましくは、前記分散型光源の複数のソースポイントは、円弧、直線、Ｕ型、逆Ｕ型、Ｌ型または逆Ｌ型に従って分布される。
【００１５】
好ましくは、前記散乱コリメータは、底面と底面上の複数のネストされた柱面を含み、前記複数のネストされた柱面に、所定の距離を隔てて円形のスリットが開口されているとともに、前記底面に、柱面の軸方向に沿ってスリットが開口されている。
【００１６】
好ましくは、前記散乱コリメータは、底面と底面上の複数のネストされた球面を含み、前記複数のネストされた球面に、所定の距離を隔てて円形のスリットが開口されているとともに、前記底面に、底面の径線に沿ってスリットが開口されている。
【００１７】
好ましくは、前記散乱コリメータは、放射線を吸収する材料で作成される。
好ましくは、前記散乱コリメータは、具体的には、放射線吸収物質で複数列平行な同軸の円錐面が作成されるものである。
【００１８】
好ましくは、前記散乱コリメータは、具体的には、複数の平行なシートである。
好ましくは、前記検知器は、具体的にＣＺＴ検知器またはＨＰＧｅ検知器である。
【００１９】
本開示の別の面によれば、被検物を搭載して直線運動する搭載機構と、透過イメージ装置またはＣＴイメージ装置を含み、被検物に透過検査またはＣＴ検査を行う第一のスキャン段と、第一のスキャン段により生じた信号を受信し、当該信号に基づいて被検物における少なくとも１つの気になるエリアを確定する処理装置と、物体の運動方向に沿って前記第一のスキャン段と所定の距離を隔てて設置される第二のスキャン段とを含み、前記第二のスキャン段は、複数のソースポイントを含み、放射線を生じる分散型放射線源と、分散型放射線源の放射線ビーム射出端に設置され、前記分散型放射線源が生じる前記放射線を扇形の径線に沿って収束して、逆扇形の放射線ビームを形成する光源コリメータと、放射線と被検物の相互作用によって生じた、１つ又は複数の特定の散乱角を有する散乱放射線のみを通させるように配置される散乱コリメータと、エネルギー弁別力を具備し、基本的に柱面上に設置され、前記散乱コリメータを通った散乱放射線を受光する検知ユニットを複数含み、前記散乱コリメータの下流に設置される検知器とを含み、前記処理装置は、前記少なくとも１つの気になるエリアを検査するように前記第二のスキャン段を指示し、前記検知器により出力された信号に基づいて、被検物の散乱放射線エネルギースペクトル情報を算出することを特徴とする検査システムを提出している。
【００２０】
本開示のさらに別の面によれば、複数のソースポイントを含む分散型放射線源によって放射線を生じるステップと、前記分散型放射線源によって生じた放射線を扇形の径線に沿って収束し、逆ファンビームを形成するステップと、検知器の前端に設置される散乱コリメータによって放射線をコリメートして、放射線と被検物の相互作用によって生じた、１つ又は複数の特定の散乱角を有する散乱放射線のみを通させるステップと、エネルギー弁別力を具備して柱面上に設置される検知器によって前記散乱コリメータを通った散乱放射線を受光するステップと、前記検知器によって出力された信号に基づいて、被検物の散乱放射線エネルギースペクトル情報を計算するステップとを、含むことを特徴とする検査方法を提出している。
【００２１】
好ましくは、前記検査方法は、前記散乱放射線エネルギースペクトル情報に含まれるピークポイント情報に基づいて格子定数を算出して、算出された格子定数を所定の値と比較して前記被検物に爆発物または危険品が含まれるかを判断するステップをさらに含む。
【００２２】
好ましくは、前記検査方法は、入力された被検物における気になるエリアの位置情報に応じて、前記分散型放射線源における特定のソースポイントを制御して放射線を生じさせて、前記気になるエリアを検査するステップをさらに含む。
【００２３】
上記の技術案を利用して、分散型光源における特定のいくつかの光源ポイントを制御してビームを射出し、物体の対応する部分に照射して、対応的な検出を行う。また、柱面検知器を用いているため、ある位置の検知ユニットの信号を取得することができ、３次元定位能力が最適化にされ、信号強度が顕著に増加される。
【００２４】
下記の図面は、次いで本開示の異なる実施例に対する記載をより良く理解することに役立つ。これらの図面は、実際の特徴、サイズおよび比例に従って描いたものではなく、本開示のいくつかの実施形態の主要な特徴を模式的に示す。これらの図面と実施形態は、非限定的かつ非網羅的に本開示のいくつかの実施例を提供している。簡略化するために、異なる図面において同じ機能を有する同じ又は類似したモジュールや構造は、同じ図面記号を採用する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例による検査デバイスの構造模式図。
【図２】本発明の別の実施例による検査デバイスにおける光源分布模式図および検知エリア模式図。
【図３】本発明の実施例による検査デバイスが一定の角度での散乱放射線を検知する構造模式図。
【図４】本発明の実施例による散乱線コリメータの構造模式図。
【図５】本発明の別の実施例による散乱線コリメータの構造模式図。
【図６】本発明の実施例による検査デバイスの側面図。
【図７】本発明の別の実施例による検査デバイスの側面図。
【図８】本発明のさらに別の実施例による検査デバイスの側面図。
【図９】本発明の実施例による検査デバイスにおける光源の構造模式図。
【図１０】本発明の別の実施例による検査デバイスにおける光源の構造模式図。
【図１１】物体矩形断面（実際の検出エリア）の散乱情報の柱面検知器上の分布エリアを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本開示のいくつかの実施例を詳細に説明する。以下の説明において、いくつかの具体的な詳細、例えば、実施例における具体的な構造と部品の具体的なパラメータは、いずれも本開示の実施例に対してより良い理解を提供するために用いられる。当業者は、いくつかの詳細や、他の方法、素子、材料などの組み合わせを欠く場合であっても、本開示の実施例が実現できることを理解すべきである。
【００２７】
図１は、本開示の実施例による検査デバイスの構造模式図を示している。図１に示すように、示される検査デバイスは、被検物１３０に検査を行い、分散型光源１１０と、分散型光源の前の光源コリメータ１２０と、散乱コリメータ１４０と検知器１５０とを含む。図に示すように、光源コリメータ１２０は、放射線をファンビームの径方向に沿って座標系の原点に収束させる。散乱コリメータ１４０は、ＸＹＯ平面の上方に設けられ、検知器１５０は、柱面検知器であり、軸線がＹ軸であり、柱面に設けられる検知ユニットを複数含む。
【００２８】
いくつかの実施例によれば、光源コリメータ１２０を通った放射線は、扇形の面（照射平面に垂直し、一定の小さな開口角度Δβがある）になり、この平面は、被検物１３０のＸＯＺ平面内における矩形断面を含む。被検物１３０が伝送ベルト（例えば、Ｙ軸）に沿って通るときに、被検物１３０は、スキャンされる。放射線は被検物１３０を通るときに、散乱が発生し、ＸＯＹ平面上の散乱コリメータ１４０は、ある特定の角度下での散乱線のみ検知器１５０に入射できることを限定する。そして、例えば、コンピュータなどの、分散型光源１１０と検知器１５０などに接続される制御・処理装置１６０は、検知器１５０から出力された信号に基づいて、被検物の散乱放射線エネルギースペクトル情報を計算する。
【００２９】
いくつかの実施例によれば、散乱コリメータ１４０は、二つの部分で構成され、第一の部分は、同軸である複数（２乃至３個）の円柱面Ｘ線吸収物質で構成され、柱面に一定の距離を隔てて円形のスリットが開口されてあり、ある角度の円錐面上の放射線を通させるようになり、第二の部分は、ＸＯＹ平面に一層のＸ線吸収物質があり、Ｙ軸にある一段にストレートスリットが開口されてある。この両者の組み合わせは、検知器に入射する放射線角度を決めており、必要なシステム角度分解能および空間分解能に応じてスリット幅と相対距離を決定する。
【００３０】
図２は、本発明の別の実施例による検査デバイスにおける光源分布模式図および検知エリア模式図である。本実施例の検査デバイスには、分散型光源２１０が採用されて、光源コリメータ２２０の制御下で逆ファンビームが得られて、原点に収束する。いくつかの実施例において、光源分布は複数の種類であってもよく、第一の種類は、半径がＲで、かつ円心が原点にある円弧２０５に分布され、光源コリメータが光源ポイントの前に分布され、径方向に分布されるものであり、第二の種類は、線分に分布され、図２に太黒線で示すように、光源２１０が線分に分布され、光源コリメータ２２０がソースポイントの射出ビーム経路に設けられ、コリメートされた放射線ビームが扇形の径方向に沿って収束し、検出エリア外輪２６０と検出エリア内輪２７０における被検物２３０とを通って、散乱（回折）するものである。制御・処理装置１６０は、入力された被検物における気になるエリアの位置情報に応じて、分散型光源２１０における特定のソースポイントを制御して放射線を生じさせ、気になるエリアを検査する。例えば、図２に示すように、分散型光源２１０における特定のソースポイントの射出ビームを制御することによって、被検物１３０における特定部分（ＲＯＩ）を検査することができる。検査エリアは、図２に示す検出エリア外輪２６０、検出エリア内輪２７０、および光源の両端から原点に射出される放射線に囲まれる一部円環エリアである。被検物２８０は、円環エリアに内接して、伝送ベルト２９０に沿って紙面に垂直して動くことが可能である。もし被検物が立方体で、かつ図２に幅がｌで高さがｈであれば、原点に対する光源の開口角度は以下の通りである。
【００３１】
【数２】
0006306738.tif 000003
【００３２】
円弧状の光源分布の長さは以下の通りである。
【００３３】
【数３】
0006306738.tif 000004
【００３４】
直線型の光源分布の長さは以下の通りである。
【００３５】
【数４】
0006306738.tif 000005
【００３６】
ただし、Ｒはアーチ形の光源の半径であり、Ｒ１は座標原点からの物体底面の距離である。
【００３７】
一般的には、この長さの間に複数の光源ポイント（一定の角度を隔てる）を分布することができ、制御システムの制御下で独立してビームを射出する、又は隣り合ったいくつかの光源ポイントで１つのグループを組成して、グループを単位にして独立してビームを射出することができる。図２には、エリア２８０が気になるエリア（ＲＯＩ）であり、このエリアが前段ＣＴシステムまたは透過検査システムに定められた疑わしい物質エリアであってもよい。
【００３８】
図３は、本発明の実施例による検査デバイスが一定の角度での散乱放射線を検知する構造模式図である。図３に示すように、分散型光源２１０が光源コリメータ２２０を通って生じた逆ファンビームの照射面内に、収束点（座標原点）を円心として異なる半径の円弧上に、一定の角度で散乱された放射線が入射線（半径）とＹ軸上の一点に収束でき、これらの放射線のすべては、頂点がＹ軸上にあって、かつ、半円錐角が
【００３９】
【数５】
0006306738.tif 000006
【００４０】
の円錐面に分布し、その中でθは散乱角である。円錐面上にある散乱線は、Ｙ軸上の異なる点で収束したあと、引き続き発散していくとともに、これらは、相変わらず頂点が同一で、錐角が同じで、開口方向が逆である円錐面に分布し、図３に示すように、漏斗状の幾何図形を形成する。ＸＯＹ上に特定の散乱コリメータを設置して散乱線を限定することによって、上記の記載を満たす散乱放射線だけを漏斗状類似の円錐面に沿って検知器に放射させることができる。
【００４１】
図３に示すように、照射平面内（ＸＯＺ平面内）において、原点を円心として、半径が大きい円弧２６０に対応する円錐頂点であるＹの座標が大きくて、収束した頂点を通って発散した後、検知器２５０の底部円弧に投射する。照射平面内において、原点を円心として、半径が小さい円弧２７０に対応する円錐頂点が座標系原点に近くて、散乱放射線が収束した点を通って発散した後、検知器２５０の頂端円弧に投射する。このように、照射面内における異なる位置で発生した散乱放射線が検知器２５０の異なる検知ユニットに投射し、物体のＹ軸に沿う等速運動を合わせて、この検査デバイスは、物体を検知する３次元定位能力を有し、かつ、検知エリア内における複数のＲＯＩを同時に測定することができる。
【００４２】
本発明の実施例における検知器の面積は、従来技術において平行ビームの場合の検知器の面積よりはるかに小さくなり、検知器の要求量を低減させる。具体的な原因は、放射線が一定の収束性能を有することにあるため、検知器は、システム空間分解能の要求に応じてサイズを調整することができる。
【００４３】
本発明の実施例の検査デバイスの利点は、逆ファンビーム光線収束の特徴を利用しており、漏斗型の検知構造を巧妙に採用していることにあり、このような構造は、システムの空間分解能の比例要求に応じて、必要な検知器の大きさを制御することができ、３次元定位能力を有するシステム設計において、本実施例のデバイスは、効果のある、高い強度のデータ取得手段を提出できると共に、必要な検知器の面積を最小化にすることができる。
【００４４】
いくつかの実施例において、散乱線は、一連の同軸の円錐面に分布する。いくつかの実施例において、散乱コリメータは、Ｘ線吸収物質を用いて一連の平行な同軸の円錐面を作成するように設計されてもよく、このようにして、散乱線の角度をよく制限して、必要な特定の角度から散乱されてきた散乱線を比較的正確に受光することができるが、このようにして、コリメータに対する要求が若干高くなる。
【００４５】
他の実施例において、平行なシートを用いて散乱線を限定してもよいが、散乱線が実際に一定の弧度がある円錐面に分布するため、このような平行な平板スリットコリメータは、一定の角度ばらつきをもたらすことになる。
【００４６】
図４の実施例において、別の散乱検知器の構成を示している。図４に示すように、散乱検知器は、二つの部分で構成され、第一の部分は、Ｙ軸を軸線とする同軸の相互にネストされた二つの半円柱面４２０と４３０（実際にＸＯＹ平面上だけで円柱面の半分がある）であり、第二の部分は、ＸＯＹ平面上に設置される平板であり、これは、本設計が漏斗型の幾何模型を採用していることに関するものである。Ｘ線が物体を通るとき、θ角散乱が発生する一部の放射線は、異なる円錐面に沿ってＹ軸に収束し、これらと円柱形のコリメータとの交線は、円柱面に分布する１つ１つの円弧である。システムの幾何関係および角度分解能の要求に応じて、二つの円柱面に対応する位置に一連のスリットが開口されることで、一定の角度で入射された円錐面上の散乱放射線を確実に通させることができる。円柱面コリメータの下方のＸＯＹ平面上に設置される平板コリメータ４１０は、Ｙ軸上に一段の直線スリット４０５が開口されており、これは、Ｙ軸上に収束した散乱放射線だけが通って検知器の相応的な部位に照射することができることをさらに決める。図４に示す散乱コリメータの設計によって、一定の角度の散乱放射線が図３に記載された漏斗状の幾何関係に従って検知器に検知されることを保証することができる。いくつかの実施例において、エネルギー弁別力を有する検知器（例えば、ＣＺＴ（ＣｄＺｎＴｅ）検知器又はＨＰＧｅ（Ｈｉｇｈ−Ｐｕｒｉｔｙ Ｇｅ）検知器）は、異なるＲＯＩからの一定の角度のＸ散乱放射線を測定して、対応する物質におけるエネルギー分布に従う干渉性の散乱画像（又は回折図案）を得ることができ、スペクトルピークの位置を分析することによって、物質の格子定数情報を得ることができ、処理装置においてデータベースにおける各種の物質（例えば、爆発物）の参考スペクトル線と比較することによって、この物質の種類を弁別できる。
【００４７】
図５は、本発明の別の実施例による散乱線コリメータの構造模式図である。図５に示すように、散乱コリメータは、二つの部分で構成され、ＸＯＹ平面上方にある構造は、ネストされた球面（球心がＹ軸上であり、ここでＹ軸は紙面に垂直して裏へ向かう）で構成され、一定の角度で入射されてきた散乱線が分布する円錐面の頂点は、仮想球体の同一直径上（Ｙ軸）にあり、このように円錐面と球面との交線は、球面上の円弧である。ネスとされた構造によって、複数のスリット５２５は、散乱線の正確な入射方向を限定しており、球面コリメータ５２０下方のＸＯＹ平面上に設置される平板コリメータは、Ｙ軸上に一段の直線スリットが開口されている。これは、Ｙ軸上に収束した散乱放射線だけが通って検知器の相応的な部位に照射することができることをさらに決める。
【００４８】
本発明の実施例に提出された散乱コリメータは二つの部分で構成され、一定の頂角の円錐面に分布する散乱線だけが検知器に入射できるを共同で決めている。漏斗状の幾何構造を採用し、光線が収束した後の部分即ち漏斗状の下部（図３を参照）に検知器を設置して、理論上は、比較的正確な散乱コリメータ設計を用いて、システムの角度誤差を低減することができ、もし光線が収束する前に設置すれば、スリットコリメータによって散乱線が限定されることができなくなり、二次元検知器を採用するときに、Ｘ軸方向の「クロストーク」をもたらして、誤差を大きくする可能性がある。
【００４９】
図６は、本発明の実施例による検査デバイスの側面図を示している。本発明の実施例のデバイスは、干渉性のＸ線散乱の技術に基づくものであり、爆発物検出の後段検出装置として、前段ではＣＴ検出システムと直列に接続して用いることができ、ＣＴ検出装置から疑わしい物質の被検物６３０における定位情報が得られる。図６には、システム全体に各部分の相対的な位置を記載しており、Ｘ線機６１０は、紙面に垂直して一番上端に設置され、被検物６３０は、伝送ベルト６６０の牽引で右方向へ等速運動し、散乱放射線は、伝送ベルト下方の散乱コリメータ６４０を経て検知器６５０に投射する。全過程において、ＰＣや他の処理システムによって分布Ｘ線機の射出ビーム、および対応する部位検知器の情報記録と処理が制御され、検知器６５０とＸ線機６１０が機械運動する必要がなく、伝送ベルト６６０も停止する必要がなく、このようにしてシステム全体の検出効率が向上されている。
【００５０】
図７は、本発明の別の実施例による検査デバイスの側面図であり、図６における構造との相違は、このシステムは、照射平面の両側に異なる散乱角で散乱コリメータ７４０と検知器７５１、７５２がそれぞれ１組設置されているという点にある。Ｘ線機７１０は、紙面に垂直して一番上端に設置され、被検物７３０は、伝送ベルト７６０の牽引で右方向へ水平等速運動し、散乱放射線は、伝送ベルト下方の散乱コリメータ７４０を経て検知器７５１と７５２に投射する。このようにして、二つの一定の角度下での散乱放射線情報を同時に測定することができる。このような設計の考慮は式（１）によるものであり、Ｘ線エネルギーＥは一般に２０〜１００ｋｅＶに分布し、格子定数は１０−１０ｍのオーダーであるため、典型的な散乱角が小さいので、上記の式が下記のように近似することができる。
【００５１】
【数６】
0006306738.tif 000007
【００５２】
ただし、ｎは１を取る。式（２）によって分かるように、ある特定の物体に干渉性の散乱測定を行なうときに、θ角度が大きいほど、対応して得られるエネルギースペクトルピークポイントが左方向へずれ、即ち、特徴ピークに対応するＸ線エネルギーが小さくなり、θが小さくなるときに、スペクトルピークが右方向へずれるようになる。検知器では、高エネルギーの部分に対するエネルギー弁別力が高いが、このときに小さい角度θに対応するため、対応するシステム角度分解能
【００５３】
【数７】
0006306738.tif 000008
【００５４】
が悪くなる。システム設計と試験によって、干渉性のＸ線散乱システムは角度分解能に対してもっと敏感であり、そのため、小さい角度で測定するときに、分解能全体が下がるようになり、得られるスペクトル線が悪くなる。しかし、物品箱において、散乱線経路に強いＸ線吸収物質があるときに、或は、物体が厚いときに、このとき多色のＸ線低エネルギーの部分が強い吸収を受けて、スペクトル線が放射線硬化の影響を受けるようになるという情況を考える。この場合に、大きいθ角度で測定すると、硬化に大きく影響される。したがって、異なる物品箱の場合に、異なる角度で与えられた構造に一定の差があり、適当な角度がある。したがって、図７には二つの角度で同時に測定する構造を設けており、
【００５５】
【数８】
0006306738.tif 000009
【００５６】
である。したがって、前段ＣＴシステムによって得られた物質密度と位置情報に応じて、どのような角度が測定に適合するかを判断することができ、或は、二つの角度でのスペクトル線を結合して、同様にＳＮＲを向上させ、判断の正確率を向上させ、誤り率を低減させることができる。
【００５７】
図８は、本発明のさらに別の実施例による検査デバイスの側面図を示している。このモードでは、システムに同時に四つの角度でＸ散乱放射線エネルギースペクトル図を測定することを許し、得られる四つのスペクトル図を結合して（四つの角度の角度・能力結合分布を得る）、処理待ちデータのＳＮＲを向上させることができる。図６における構造との相違は、このシステムは、照射平面の両側に異なる散乱角で散乱コリメータ８４０と検知器８５１、８５２、８５３、８５４がそれぞれ２組設置されているということにある。Ｘ線機８１０は、紙面に垂直して一番上端に設置され、被検物８３０は、伝送ベルト８６０の牽引で右方向へ水平等速運動し、散乱放射線は、伝送ベルト下方の散乱コリメータ８４０を経て検知器８５１と８５２および検知器８５３と８５４に投射する。このようにして、２つの一定の角度での散乱放射線情報を同時に測定することができる。図８に示すように、放射平面の同一側に２組の散乱線のコリメータにおける照射範囲が分けられ、お互いに干渉することが防止される。２つの角度での放射線は、それぞれ２つの柱面検知器に照射する。４組のエネルギースペクトル曲線を得た後、最初に、効果が一番良いの１組を選択して判定を行って、或は、異なる角度の場合に、四つの曲線を結合して、曲線のＳＮＲを向上させることができる。
【００５８】
図９と図１０は、より効率の良い構造模式図を示しており、主要な目的は、システムデバイス全体のサイズを低減することである。円弧又は線分光源分布の範囲が大き過ぎて、システム全体のサイズが大き過ぎる欠点に対して改良する。
【００５９】
図９に示すのは、Ｕ型（又は逆Ｕ型）設計であり、この設計の特徴は、システム左右対称であり、検出された立方体の物体にとっては、照射放射線に違いがない。図９のモードについて、逆Ｕ型の分散型光源９１０と光源コリメータ９３０は、分散型光源模擬円軌道半径／検出エリア最外輪半径９６０と検出エリア内輪半径９７０との間の検出エリアに設置される。Ｕ型の設計は、分散型光源における伝送ベルトの輸送方向に垂直するサイズを小さくし、光源は、矩形の検出エリアにほぼくっつけるものであり、またこのような設計は、検出エリア内輪半径が大いに小さくなることを可能とするとともに、システム全体の高さを低減している。
【００６０】
この実施例において、光源が分散型であり、一点の角度を隔てて１つの光源ポイントを設置するため、サンプリング間隔の問題がある。角度分解能を保持するために、図９に示すように、光源ポイント毎に射出された放射線の開口角度が十分に小さくなる必要である。放射線毎の開口角度による角度分解能の変化は次の通り分析されるように、仮に光源コリメータを経た後、放射線毎の開口角度が
【００６１】
【数９】
0006306738.tif 000010
【００６２】
であるなら、放射線１の周辺放射線１−１と放射線２とはＡ点に交わり、これらはいずれもＡ点で物体と散乱して同じ軌跡に沿って検知器に入ることができて、このときこれらの散乱角に相違が生じることになる。散乱コリメータが散乱角を３°に限定するときに、Δγによる角度誤差が
【００６３】
【数１０】
0006306738.tif 000011
【００６４】
であり、ここで実際に散乱コリメータに起因する角度誤差を考慮していない。仮に散乱コリメータが検知器に入射する角度を正確に限定でき、散乱コリメータに限定される角度を２．９１°に変えるなら、Δγによる誤差によって、実際に検知器に入射する散乱線の可能な散乱角範囲が２．９１°〜３．０９°であり、平均角度が変わらず３°であり、最大誤差が
【００６５】
【数１１】
0006306738.tif 000012
【００６６】
である。角度分解能が保証された場合に、放射線は、物体の断面全体を覆うことができなくなる。非非フルカバレッジの測定による漏れ率を避ける又は低減するために、２つの放射線の間の間隔が十分に小さくなることを保証する必要があり、この間隔は、実際に検出する目標対象のサイズ範囲によって決められ、本実施例に提出されるように、検出エリアの最外輪円弧に、隣り合った２つの放射線の間の間隔が１２ｍｍに超えてはならなく、図９及び上記のパラメータについて、０．６°毎に１つの光源ポイントが設置されることを取って、合計で２２７個の光源ポイントが必要とする。それで放射線の間最大の間隔は、Δｘ＝１０．７９ｍｍである。放射線が収束するものであって、実際の検出エリアが矩形で最外輪円弧の内側にあるため、検出エリアにおいて、この基準は、要求に満足できるものである。
【００６７】
なお、図３に示すように、検知器が記録するエリアは、検出平面内において一部の円環エリアの情報であるが、実際の測定エリアは、この円環エリアに内接する１つの矩形だけである。したがって、上記の柱面検知器に、一部のエリア、例えば、図１１に示すエリアＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶは、有用な情報がないエリアであり、有用な情報があるエリアは、矩形エリアが漏斗状の錐面を経て柱面の検知器に投射する一部、例えば、図１１に示すエリアＶ（対称式構造の場合）である。
【００６８】
図１０は、Ｌ型の設計モードであり、このシステム設計は非対称形式であるが、基本原理と測定方式は一致するものである。図１０のモードについて、逆Ｌ型の分散型光源１０１０と光源コリメータ１０３０は、分散型光源模擬円軌道半径／検出エリア最外輪半径１０６０と検出エリア内輪半径１０７０との間の検出エリアに設置される。この実施例において、検知器は、物体の右下側に非対称の形式を呈し、矩形エリア散乱線の検知器における分布は、図１１における枠内のエリア１１２０に示すようになる（Ｌ型構造）。
【００６９】
図１０の設計は、図９に対して、必要な検知器のサイズが相当し、いずれも平行ビームモードよりはるかに小さくなり、分散型光源を採用するため、サンプリングポイント最大の間隔（放射線の間の最大間隔）がすべて１２ｍｍより小さくできる。Ｒ２の増加によって、Δγによる角度誤差が大きくなり、Δγ＝０．４°とし、散乱コリメータに限定される散乱角を２．８５°とし、散乱線の平均散乱角を３°とすれば、角度誤差が
【００７０】
【数１２】
0006306738.tif 000013
【００７１】
であり、Ｕ型の設計により少し悪くなり、故に光源コリメータに対する要求がさらに高くなり、Δγの大きさを小さくする必要がある可能であるが、Δγは小さい過ぎるべきではなく、でなければカウント率が顕著に低減される。形態からみて、Ｌ型はＵ型の１本の腕を減少しており、図９の非対称設計に必要な光源ポイントがさらに少なくなる。Ｕ型分布であれ、Ｌ型分布であれ、この二種類の方式の設計はすべてシステム全体のサイズを小さくすることができる。
【００７２】
本発明の実施例は、二次元の円柱面検知器を採用することが提出されており、システムが同一の時間内に物質断面の各点の情報を測定できるようにし、３次元定位能力を最適化にした。複数の光源が同時に点灯できることにより、検出平面内の射線強度が顕著に増加され、システムがより良いＳＮＲを有することができ、検知効率がさらに上げられた。平行ビームの方法に比べて、必要な検知器の面積がさらに小さくなる。同時に、この設計の別のシステム構造において、２つの異なる角度での散乱放射線のエネルギー分布曲線を同時に測定することもできる。したがって、具体的な情況に応じて、２つの角度で得られた情報を使用又は結合して、システムの物質弁別力を向上する。
【００７３】
本開示の他の実施例は、逆ファンビーム分散型光源を採用する干渉性のＸ線散乱システムを開示しており、エネルギー弁別力を有する検知器を利用して、一定の角度で散乱Ｘ線のエネルギー分布を測定し、物質格子定数を得て、物質の種類を弁別する。
【００７４】
分散型光源は、円弧又は直線に分布され、光源コリメータの制限下で、放射線は、径方向に沿って物体を通って座標系原点に収束する。光源処理システムによって前段ＣＴの疑わしい物質に対する定位情報を受光するによって、対応する位置のいくつか光源ポイントを意図的に制御してビームを射出し、対応する部分に照射して、対応的な検出を行うことができる。
【００７５】
検知器は、柱面構造であり、精確に設けられたコリメータに合わせている。検出平面上に異なる位置での散乱放射線は、検知器の異なる位置に照射することになり、データ取得システムによって、前段ＣＴの疑わしい物質に対する定位情報を受光するによって、そのうちいくつかの位置の検出ユニットの信号を意図的に取得することができる。
【００７６】
全システムのコリメータは、光源コリメータと散乱線コリメータ（又は検知器コリメータ）の２つの部分に分ける。光源コリメータの目的は、異なる位置で光源ポイントが射出する放射線の方向を限定して、コリメータを通った放射線が逆ファンビームの状態になって、検出エリアを通って座標系原点に収束するようにすることである。散乱線コリメータは、検知器面に入射する散乱放射線の角度を制御し、一定の角度で、かつ円錐面にある散乱線だけを通させて、検知器に記録させられる。
【００７７】
全検出過程において、物体は、伝送ベルトの牽引で連続的に検出エリアを通る。Ｘ光源と検知器は、いずれも動くする必要がない。疑わしい物質の散乱放射線エネルギースペクトル曲線を取得した後に、ピークポイントＥｉとほかの一定のパラメターに応じて、格子定数を算出することができて、曲線をシステムデータにおいて各種の物質のスペクトル線と対照して、最終に物質の種類を判断し、この物質が爆発物であるかどうかを決める。
【００７８】
いくつかの実施例において、逆ファンビーム設計案と分散型光源設計を組み合わせて、光源は、収束する傾向があり、平行ビームモードに比べて、検知器面積が大いに減少され、いくつかの実施例において、検査デバイスにおいて検知器のサイズは、平行ビームモードに必要な検知器面積の１５％前後であり、システムコストを低減させる。
【００７９】
また、いくつかの実施例において、特殊に設計された検知器コリメータと二次元検知器を採用し、本発明は物品箱を検出する過程において検知器と光源が動く必要はないようにして、システムの機械複雑さを低減させており、システムの検出速度、安定性及び精度を向上させている。同時に、本発明の検出手段は、複数のＲＯＩを同時に測定し、物品箱内のいかなる部位の物品を単独的に検出することができる。従来の逆ファンビームモードに比べて、複数の光源が同時に射線を放射でき、検出平面内の射線強度が顕著に増加され、システムがより良いＳＮＲ、及び検知効率を有する。
【００８０】
他の実施例において、Ｕ型とＬ型の光源分布方式を採用しており、システム全体のサイズを低減させている。
【００８１】
したがって、上記の本開示の明細書と実施形態は、例示的な形態で本開示実施例の検査デバイス、方法及びシステムを説明したが、本開示の範囲を限定するものではない。開示された実施例については、変形及び変更を行うことが可能であり、他の実行できる選択的な実施例と実施例における素子に対する均等変化は、当業者に理解されるものである。本開示に開示された実施例のほかの変形及び変更は、本開示の精神と保護範囲に超えないものである。
【図１】
0006306738.tif 000014
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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