КАРКАСНАЯ КОНСТРУКЦИЯ РЫЧАГОВ И СИСТЕМА ФОРМИРОВАНИЯ РАДИАЦИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ, ИМЕЮЩАЯ ЕЕ В СВОЕМ СОСТАВЕ
CANTILEVER FRAME STRUCTURE AND RADIATION IMAGE-FORMING SYSTEM HAVING SAID STRUCTURE

Область техники
Настоящее изобретение относится к сканирующей системе формирования радиационного изображения системы регистрации излучения для крупногабаритного объекта и, в частности, к конструкции консольной рамки сканирующего устройства формирования радиационного изображения системы регистрации излучения для крупногабаритного объекта.
Уровень техники
Метод формирования радиационного изображения за счет проникающей способности рентгеновского излучения высокой энергии позволяет проникать внутрь объекта, не контактируя с объектом, для получения перспективного изображения объекта. Согласно уровню техники, принцип работы сканирующего формирования радиационного изображения для обследования крупногабаритного объекта предусматривает применение рентгеновского излучения, испускаемого источником излучения, и рентгеновское излучение проходит через объект, подлежащий обнаружению, и принимается детекторами для преобразования в электрические сигналы. Затем электрические сигналы поступают на модуль получения изображения, через который полученный сигнал изображения вводится в компьютер и отображается на дисплее компьютера. В общем случае, перспективное изображение, сформированное методом формирования радиационного изображения, отражает проекцию объекта в целом, пронизываемого пучками рентгеновского излучения, без включения какой-либо информации в направлении глубины. Таким образом, в случае, когда несколько объектов расположено в направлении падения пучков, полученное изображение в результате сканирования будет представлять собой перекрывающиеся изображения всех объектов в направлении пучка излучения, что затрудняет обследование любого изделия позади объекта. Для решения этой проблемы в технической области формирования радиационного изображения предложен метод компьютерной томографии (КТ). Метод КТ является хорошо развитым методом восстановления. Недостатки такого метода КТ состоят в том, что оборудование для осуществления метода КТ имеет сложную конструкцию и высокую стоимость и не позволяет быстро и эффективно обследовать крупногабаритные объекты.
Сущность изобретения
Для преодоления вышеупомянутых недостатков, присущих традиционному методу, настоящее изобретение предусматривает конструкцию консольной рамки и сканирующее устройство, имеющее конструкцию консольной рамки. Сканирующее устройство, отвечающее данному изобретению, обеспечивает сканирующее формирование радиационного изображения с двумя углами наблюдения и быстрое радиационное обнаружение крупногабаритного объекта.
Для решения вышеозначенной задачи настоящее изобретение предусматривает конструкцию консольной рамки для системы формирования радиационного изображения, содержащую: первую вертикальную колонну; первый и второй коллиматоры, установленные на первой вертикальной колонне, причем первый и второй коллиматоры расположены симметрично относительно плоскости Р между ними для разделения пучка излучения, испускаемого источником излучения, на первый и второй пучки, испускаемые симметрично; монтажную раму; и первое и второе детекторные устройства, причем первое и второе детекторные устройства установлены на монтажной раме симметрично относительно плоскости Р и расположены на удалении от первого и второго коллиматоров для приема первого и второго пучков, соответственно.
Конструкция консольной рамки дополнительно содержит первое регулировочное устройство. Первое регулировочное устройство установлено на первой вертикальной колонне для регулировки позиций первого и второго коллиматоров и угла между первым и вторым коллиматорами.
Конструкция консольной рамки дополнительно содержит два вторых регулировочных устройства. Вторые регулировочные устройства установлены на монтажной раме для регулировки первого и второго детекторных устройств, соответственно, чтобы первый и второй пучки были вертикально направлены к первому и второму детекторным устройствам, соответственно.
В конструкции консольной рамки монтажная рама содержит вторую вертикальную колонну, расположенную на удалении от первой вертикальной колонны, и главную балку, расположенную между верхушками первой и второй вертикальных колонн. Первое и второе детекторные устройства содержат пару вертикальных детекторных устройств, установленных на второй вертикальной колонне, и пару поперечных детекторных устройств, установленных под главной балкой, таким образом, что позволяет вертикальным детекторным устройствам и поперечным детекторным устройствам принимать первый и второй пучки в вертикальном и горизонтальном направлениях.
В конструкции консольной рамки пара вертикальных детекторных устройств соединена со второй вертикальной колонной посредством регулировочных гнезд. Третьи регулировочные устройства установлены между вертикальными детекторными устройствами и регулировочными гнездами. Одно или оба из пары вертикальных детекторных устройств совершают поступательное или вращательное движение за счет регулировки третьих регулировочных устройств, так чтобы регистрирующие поверхности вертикальных детекторных устройств были непосредственно обращены к первому и второму пучкам.
В конструкции консольной рамки пара поперечных детекторных устройств соединена с главной балкой посредством монтажного гнезда. Четвертые регулировочные устройства предусмотрены на монтажном гнезде для регулировки одного или обоих из поперечных детекторных устройств, чтобы они совершали поступательное или возвратно-поступательное движение, чтобы регистрирующие поверхности поперечных детекторных устройств были непосредственно обращены к первому и второму пучкам.
Конструкция консольной рамки дополнительно содержит третьи регулировочные устройства, установленные на монтажной раме. За счет регулировки третьих регулировочных устройств, одно или оба из пары вертикальных детекторных устройств регулируются так, чтобы они совершали поступательное и вращательное движение, и/или одно или оба из пары поперечных детекторных устройств регулируются так, чтобы они совершали поступательное и возвратно-поступательное движение, чтобы регистрирующие поверхности вертикальных детекторных устройств и/или поперечных детекторных устройств были непосредственно обращены к первому и второму пучкам.
В конструкции консольной рамки матрицы детекторов излучения пары вертикальных детекторных устройств установлены выше матриц детекторов излучения, предусмотренных на паре поперечных детекторных устройств, что позволяет регистрировать излучение, направленное к линии пересечения сформированной измерительными плоскостями вертикальных детекторных устройств и поперечных детекторных устройств.
В конструкции консольной рамки монтажная рама снабжена системой охлаждения детекторов для охлаждения первого и второго детекторных устройств.
Согласно еще одному аспекту данного изобретения, предусмотрена система формирования радиационного изображения. Система формирования радиационного изображения содержит вышеупомянутую конструкцию консольной рамки и источник излучения, предназначенный для генерации пучков излучения. Источник излучения расположен на внешней стороне первой вертикальной колонны для испускания пучков излучения к первому и второму коллиматорам.
По сравнению с уровнем техники, конструкция консольной рамки, отвечающая данному изобретению, имеет более простую конструкцию и более низкую стоимость. Кроме того, конструкция консольной рамки, отвечающая данному изобретению, может быть получена путем модификации традиционной системы обнаружения контейнера стационарного типа и также может применяться к системам обнаружения крупногабаритного контейнера стационарного или передвижного типа.
Система формирования радиационного изображения, отвечающая данному изобретению, делит пучок излучения, испускаемый из ускорителя, действующего как источник излучения, на два симметричных пучка рентгеновского излучения. Приемный терминал системы формирования радиационного изображения представляет собой конструкцию, которая включает в себя два набора детекторных матриц, расположенных под одинаковыми симметричными углами в горизонтальном и вертикальном направлениях для приема двух сигналов излучения. Таким образом, можно обеспечить 3-мерное сканирование объекта, подлежащего обнаружению, что позволяет обеспечить точность регистрации 3-мерной пространственной информации об объекте, подлежащем обнаружению.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - вид спереди конструкции консольной рамки для сканирующего устройства с двумя углами наблюдения, отвечающего данному изобретению.
Фиг.2 - вид сверху конструкции консольной рамки для сканирующего устройства с двумя углами наблюдения, отвечающего данному изобретению.
Фиг.3а - вид спереди коллиматоров и их регулировочных устройств, согласно данному изобретению.
Фиг.3b - вид в разрезе коллиматоров и их регулировочных устройств, взятый по линии А-А, показанной на фиг.3a, согласно данному изобретению.
Фиг.4а - вид спереди поперечных детекторных устройств и их регулировочных устройств, согласно данному изобретению.
Фиг.4b - вид в разрезе поперечных детекторных устройств и их регулировочных устройств, взятый по линии В-В, показанной на фиг.4а, согласно данному изобретению.
Фиг.5а - вид спереди вертикальных детекторных устройств и их регулировочных устройств, согласно данному изобретению.
Фиг.5b - вид в разрезе вертикальных детекторных устройств и их регулировочных устройств, взятый по линии С-С, показанной на фиг.5а, согласно данному изобретению.
Подробное описание предпочтительного варианта осуществления
Перейдем к объяснению вариантов осуществления данного изобретения с опорой на чертежи.
На фиг.1 и 2 показаны виды спереди и сверху конструкции консольной рамки для сканирующего устройства с двумя углами наблюдения, отвечающего данному изобретению, соответственно. Согласно фиг.1 и 2, конструкция консольной рамки для сканирующего устройства с двумя углами наблюдения, отвечающего данному изобретению, содержит первую вертикальную колонну 101, предусмотренную на основании 110, и первый и второй коллиматоры 108 и 108', установленные на первой вертикальной колонне 101. Первый и второй коллиматоры 108 и 108' расположены симметрично относительно плоскости Р (см. фиг.2) между ними для разделения пучка излучения, испускаемого источником излучения 106, на первый пучок и второй пучок, испускаемые симметрично. Конструкция консольной рамки также содержит монтажную раму, включающую в себя вторую вертикальную колонну 105, расположенную на удалении от первой вертикальной колонны 101. Конструкция консольной рамки дополнительно содержит первое детекторное устройство и второе детекторное устройство. Первое и второе детекторные устройства симметрично установлены на монтажной раме относительно плоскости Р для приема первого и второго пучков, соответственно.
В частности, в конструкции консольной рамки, отвечающей данному изобретению, монтажная рама также содержит главную балку 102, расположенную между верхушками первой и второй вертикальных колонн 101 и 105. В одном варианте осуществления, первая и вторая вертикальные колонны 101 и 105 соединены с главной балкой 102 болтами, образуя портальную конструкцию. Портальная конструкция образует П-образную область регистрации. Объект, подлежащий обнаружению, например контейнеровоз, большой грузовик и т.п., может проходить через эту область регистрации. Портальная конструкция, в качестве рамы конструкции консольной рамки для сканирующего устройства, отвечающего настоящему изобретению, предусматривает механизм поддержки и регулировки для первого и второго коллиматоров 108 и 108' и первого и второго детекторных устройств.
Кроме того, первое и второе детекторные устройства содержат пару вертикальных детекторных устройств 104, установленных на второй вертикальной колонне 105, и пару поперечных детекторных устройств 103, установленных под главной балкой 102. Пара вертикальных детекторных устройств 104 и пара поперечных детекторных устройств 103 симметричны относительно плоскости Р, соответственно, благодаря чему первое и второе детекторные устройства принимают первый и второй пучки в вертикальном и горизонтальном направлениях, соответственно. В частности, вертикальные детекторные устройства 104 принимают первый и второй пучки в вертикальном направлении, и поперечные детекторные устройства 103 принимают первый и второй пучки в горизонтальном направлении.
Главная балка 102 и поперечные детекторные устройства 103 предусмотрены над первой вертикальной колонной 101. Поперечные детекторные устройства 103 установлены на главной балке 102, свисая под ней, при этом главная балка используется как главная опорная конструкция. На поперечных детекторных устройствах 103, в двух областях излучения, к которым направлены первый и второй пучки, например пучки рентгеновского излучения, и которые образуют определенный угол относительно друг друга, равномерно установлена совокупность матриц лучевых детекторов. Монтажные рамы для соответствующих матриц лучевых детекторов можно регулировать для обеспечения нормального падения первого и второго пучков на регистрирующие поверхности детекторных матриц, чтобы зарегистрированные сигналы пучков излучения были наиболее сильными. В одном варианте осуществления, рама для системы охлаждения детекторов установлена на главной балке 102, и система охлаждения установлена на раме для охлаждения всех детекторных матриц первого и второго детекторных устройств. Вся система главной балки 102 может быть снабжена потолком для защиты компонентов всей детекторной системы.
В двух областях излучения, к которым направлены первый и второй пучки и которые образуют определенный угол относительно друг друга, вторая вертикальная колонна 105 установлена симметрично с двумя вертикальными детекторными устройствами 104. На обоих из двух вертикальных детекторных устройств 104 равномерно установлены матрицы лучевых детекторов. Кроме того, вертикальные детекторные устройства 104 установлены с регулировочными устройствами, аналогичными регулировочным устройствам, установленным на первом и втором коллиматорах, чтобы вертикальные детекторные устройства 104 можно было регулировать для гарантии того, что регистрирующие поверхности соответствующих детекторных матриц, предусмотренных на вертикальных детекторных устройствах 104, непосредственно обращены к первому и второму пучкам, чтобы сигналы пучков излучения, зарегистрированные соответствующими детекторными матрицами, были наиболее сильными. В одном иллюстративном варианте осуществления, для полной регистрации первого и второго пучков верхние концы вертикальных детекторных устройств 104 расположены выше поперечных детекторных устройств 103, что позволяет регистрировать излучение, направленное к линии пересечения измерительных плоскостей вертикальных детекторных устройств и поперечных детекторных устройств.
Согласно еще одному аспекту данного изобретения, камера 107 ускорителя, снабженная ускорителем 106, может быть установлена на внешней стороне первой вертикальной колонны 101 конструкции консольной рамки для формирования сканирующего устройства с двумя углами наблюдения. В сканирующем устройстве, отвечающем данному изобретению, ускоритель 106, в качестве источника излучения, испускает пучок излучения, например рентгеновского излучения. Пучок излучения проходит через первый и второй коллиматоры 108 и 108' и делится на два симметричных пучка, т.е. первый и второй пучки. Первый и второй пучки проходят через объект, подлежащий обнаружению, например большой грузовик, и затем направляются на два набора поперечных детекторных устройств 103 и вертикальных детекторных устройств 104, расположенных под одинаковыми симметричными углами и ориентированных в горизонтальном и вертикальном направлениях, соответственно. Совокупность детекторных матриц, предусмотренных на поперечных детекторных устройствах 103 и вертикальных детекторных устройствах 104, принимают первый и второй пучки в вертикальном и горизонтальном направлениях и генерируют электрические сигналы, соответственно. Можно понять, что конструкция консольной рамки, отвечающая данному изобретению, снабжена четырьмя детекторными устройствами. Четыре детекторных устройства могут иметь одинаковую конструкцию и одинаковый принцип работы, и детекторные матрицы на четырех детекторных устройствах генерируют электрические сигналы согласно сигналам принятых пучков.
Согласно данному изобретению, все пары коллиматоров, поперечных детекторных устройств и вертикальных детекторных устройств расположены симметрично в двух наборах с двумя углами наблюдения и снабжены регулировочными устройствами для гарантии того, что направления излучения первого и второго пучков, проходящих через два коллиматора, перпендикулярны регистрирующим поверхностям соответствующих детекторных устройств, т.е. первый и второй пучки направлены на соответствующие детекторные устройства полностью и вертикально, благодаря чему результирующие электрические сигналы являются наиболее сильными и верными. Два электрических сигнала на основании первого и второго пучков подвергаются математической обработке для получения точных 3-мерных сигналов зарегистрированного объекта. Таким образом, проблема уровня техники, связанная с тем, что истинную форму и характер зарегистрированного объекта невозможно идентифицировать вследствие перекрывания изображения зарегистрированного объекта при сканировании объекта под одним углом наблюдения, решена, что позволяет обеспечить точность и высокую эффективность всей сканирующей детекторной системы.
Теперь перейдем к подробному объяснению конструкции консольной рамки, отвечающей данному изобретению, со ссылкой на чертежи.
На фиг.3а и 3b показаны первый и второй коллиматоры и их регулировочные устройства. Согласно фиг.3а и 3b, первая вертикальная колонна 101 установлена на основании 110 посредством нижних гнезд 305. Первый коллиматор 108 и второй коллиматор 108' соединены с первой вертикальной колонной 101 через регулировочные гнезда 302. Первая вертикальная колонна 101 снабжена сквозным отверстием 301, через которое проходит пучок излучения от ускорителя 106 и направляется на первый коллиматор 108 в второй коллиматор 108'. Например, четыре регулировочных устройства, например болта 304, установлены между первым и вторым коллиматорами 108 и 108' и регулировочными гнездами 302. Первый и второй коллиматоры 108 и 108' совершают поступательное или вращательное движение путем регулировки болтов 304, чтобы пучок излучения, испускаемый ускорителем 106, проходил через щели первого и второго коллиматоров 108 и 108' для формирования первого и второго пучков. Первый и второй пучки симметричны относительно плоскости Р между первым и вторым коллиматорами 108 и 108'.
На фиг.4а и 4b показаны латеральные (поперечные) детекторные устройства и их регулировочные устройства согласно настоящему изобретению. Согласно фиг.4а и 4b, пара поперечных детекторных устройств 103 соединена с главной балкой 102 через монтажное гнездо 401. Регулировочные устройства, например болты 404, предусмотрены на монтажном гнезде 401. Одно или оба из поперечных детекторных устройств 103 совершают поступательное или возвратно-поступательное движение путем регулировки болтов 404, чтобы первый и второй пучки от первого и второго коллиматоров 108 и 108' одновременно принимались соответствующими детекторными матрицами поперечного детекторного устройства 103. Кроме того, продольные регулировочные устройства, например болты 402, предусмотрены в монтажном гнезде 401. Относительное расположение между поперечным детекторным устройством 103 и вертикальным детекторным устройством 104 регулируется путем регулировки болтов 402 для гарантии отсутствия перекрытия или газа между детекторными матрицами поперечного детекторного устройства 103 и вертикального детекторного устройства 104, тем самым обеспечивая качество формирования изображения.
На фиг.5а и 5b показаны вертикальные детекторные устройства и их регулировочные устройства согласно настоящему изобретению.
Согласно фиг.5а и 5b, вторая вертикальная колонна 105 установлена на основании 110 посредством нижнего гнезда 506. Пара вертикальных детекторных устройств 104 соединена со второй вертикальной колонной 105 через регулировочное гнездо 505. Например, четыре регулировочных устройства, например болта 503, установлены между вертикальным детекторным устройством 104 и регулировочным гнездом 505. Одно или оба из вертикальных детекторных устройств 104 совершают поступательное или вращательное движение за счет регулировки четырех болтов 503, чтобы первый и второй пучки, проходящие через первый и второй коллиматоры 108 и 108', принимались детекторными матрицами вертикальных детекторных устройств 104, тем самым обеспечивая качество формирования изображения.
Хотя выше описан вариант осуществления, в котором пара поперечных детекторных устройств 103 и пара вертикальных детекторных устройств 104 установлена на главной балке 102 и второй вертикальной колонне 104, соответственно, данное изобретение не ограничивается этим. В альтернативном иллюстративном варианте осуществления, пара поперечных детекторных устройств 103 может отсутствовать, и только пара вертикальных детекторных устройств 104 может быть установлена на второй вертикальной колонне 105. В этом случае ускоритель 106 и первый и второй коллиматоры 108 и 108' могут быть установлены, по существу, в средней части первой вертикальной колонны 101, что также обеспечивает возможность сканирования и регистрации объекта, подлежащего обнаружению.
Хотя выше описан вариант осуществления, в котором пара поперечных детекторных устройств 103 и пара вертикальных детекторных устройств 104 регулируются с использованием соответствующих болтов в качестве регулировочных устройств, данное изобретение не ограничивается этим. По меньшей мере, одну из пары поперечных детекторных устройств 103 и пары вертикальных детекторных устройств 104 также можно регулировать с использованием обычных регулировочных устройств, например болтов, установленных на монтажной раме. За счет регулировки с помощью обычных регулировочных устройств один или оба из вертикальных детекторных устройств 104 регулируются так, чтобы они совершали поступательное и вращательное движение, или одно или оба из поперечных детекторных устройств 103 регулируются так, чтобы они совершали поступательное или возвратно-поступательное движение, чтобы регистрирующие поверхности вертикальных детекторных устройств 104 и/или поперечных детекторных устройств 103 были непосредственно обращены к первому и второму пучкам.
Благодаря конструкции консольной рамки для сканирующего устройства формирования радиационного изображения системы регистрации излучения для крупногабаритного объекта, отвечающей данному изобретению, поскольку пара коллиматоров и пара(ы) детекторных устройств установлены симметрично, они, совместно с источником излучения, образуют устройство формирования радиационного изображения с двумя углами наблюдения. Когда устройство формирования изображения, отвечающее данному изобретению, применяется для регистрации объекта, подлежащего обнаружению, например контейнеровоза, содержимое, перекрывающееся в объекте, подлежащем обнаружению, можно регистрировать с двух углов наблюдения и, таким образом, можно правильно идентифицировать, тем самым окончательно гарантируя точность и высокую эффективность сканирующей детекторной системы в целом.
Хотя были описаны иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения, специалисты в данной области техники могут предложить изменения, касающиеся формы и деталей, не выходя за рамки сущности и объема настоящего изобретения, объем которого определяется формулой изобретения и ее эквивалентами.