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1、(10)授权公告号 CN 201987567 U (45)授权公告日 2011.09.28 CN 201987567 U *CN201987567U* (21)申请号 201120044807.7 (22)申请日 2011.02.13 A61B 6/12(2006.01) (73)专利权人 杨光蕾 地址 518034 广东省深圳市福田区香梅北路 嘉隆星苑 A905 (72)发明人 不公告发明人 (54) 实用新型名称 降低 X 射线人体透射检查的辐射剂量的装置 (57) 摘要 一种降低 X 射线人体透射检查的辐射剂量的 装置， 包括 X 射线源、 将 X 射线约束为扇面型 X 射 线束的限束窄。
2、缝、 接收X射线的线型阵列式X射线 探测器、 供被检人体通过的检查通道、 成像系统和 控制系统， 其特征在于还包括线束转筒， 线束转筒 为外表面上开有螺旋沟槽的圆柱体， 置于限束窄 缝和被检人体之间， 用于将扇面型 X 射线束转变 为线型 X 射线束， 并使它在扇面内连续改变张角 然后对被检人体逐行点扫描， 从而大大降低 X 射 线人体透射检查装置的辐射剂量， 使之绝对不损 害被检查人的健康， 从而实现对人体藏匿毒品和 爆炸品的普遍检查， 最终解决当今面临的反恐设 施的世界难题。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 权利要求书 1 页 说明书 4。
3、 页 附图 6 页 CN 201987568 U1/1 页 2 1. 一种降低 X 射线人体透射检查的辐射剂量的装置， 包括产生发射 X 射线的 X 射线源 (10)、 将X射线约束为扇面型X射线束的限束窄缝(20)、 接收X射线并将它们转换为电信号 的线型阵列式 X 射线探测器 (30)、 置于限束窄缝与 X 射线探测器之间的供被检人体通过的 检查通道(40)、 将X射线探测器输出的电信号转换为图像的成像系统(50)和对设备进行控 制的控制系统 (60)， 其特征在于 ： 还包括将扇面型X射线束转变为线型X射线束并使它在扇面内连续改变张角的线束转 筒 (70)， 它置于限束窄缝 (20) 与。
4、检查通道 (40) 之间 ； 线束转筒 (70) 包括筒体 (71)、 支承 筒体的两轴承 (72) 和驱动筒体 (71) 旋转的旋转驱动机 (73) ； 筒体 (71) 为实心或空心圆 柱体， 圆柱体外表面上开有螺旋沟槽。 2. 根据权利要求 1 所述的降低 X 射线人体透射检查的辐射剂量的装置， 其特征在于 ： 所述线束转筒 (70) 的旋转轴线置于所述扇面内， 筒体 (71) 用低密度金属或非金属材料制 成， 其外周嵌套一层高密度材料铅或铅橡胶制成的外套 (711)， 外套 (711) 上开有至少一 对通透的螺旋沟槽 (7111)， 这对螺旋沟槽包括两条关于转筒轴线呈中心对称的螺旋沟槽 。
5、(7111a) 和 (7111b)， 其沟槽的轴向宽度是连续变化的。 3. 根据权利要求 2 所述的降低 X 射线人体透射检查的辐射剂量的装置， 其特征在于 ： 所述螺旋沟槽各处的轴向宽度随该处线型射线束的张角的增减而增减， 其数值按以下方法 设计 ： Bmin D*TAN+0.2(mm) Bmax D*TAN+3.0(mm) 式中 ： Bmin螺旋沟槽在某处的轴向宽度的最小值 Bmax螺旋沟槽在该处的轴向宽度的最大值 D线束转筒筒体 (71) 的外直径 穿过螺旋沟槽该处的X射线束与垂直于线束转筒旋转轴线的X射线之间 的 夹角， 简称该 X 射线束的张角 TAN 角的正切值。 4. 根据权利要。
6、求 1 所述的降低 X 射线人体透射检查的辐射剂量的装置， 其特征在于 ： 所述线束转筒 (70) 的筒体 (71) 为实心圆柱体， 外层为高密度材料铅或铅橡胶制成的外套 (712)， 外套 (712) 上开有至少一条螺旋沟槽 (7121)， 包络螺旋沟槽的中心螺旋线的柱面 (7122) 与所述扇面相切 ； 实心圆柱体的内部用高强度材料制成， 以便在高速旋转时保持固 定的形状与尺寸。 5. 根据权利要求 1 所述的降低 X 射线人体透射检查的辐射剂量的装置， 其特征在于 ： 所述两轴承(72)为滚珠轴承或流体静压轴承 ； 所述旋转驱动机(73)为电动机或液压马达、 气动马达。 权 利 要 求 。
7、书 CN 201987567 U CN 201987568 U1/4 页 3 降低 X 射线人体透射检查的辐射剂量的装置 技术领域 ： 0001 本实用新型涉及一种 X 射线透射成像技术， 特别是用于人体安全检查的超低辐射 剂量的 X 射线透射成像装置。 背景技术 ： 0002 X射线透射成像检查是以X射线源发射的X射线束扫描被检体(人体或物体)然后 照射到射线接收装置最后通过计算机转换为可视图像， 常用于医疗、 安全检查和无损探伤 等领域。现有的 X 射线束扫描方式有面扫描和线扫描两种。面扫描式的 X 射线从 X 射线源 以锥体束形式发射出来， 通过被检体照射到整个面阵列探测器或感光胶片， 。
8、辐射剂量大， 一 次胸透的辐射剂量可高达400Sv(微希沃特)， 一个人一年之内检查3次既超过安全剂量， 对人体伤害很大。 这种检查方式不能用于对广大公众的安检， 只能用于医疗检查。 而且面阵 列探测器制造成本和感光胶片的使用成本都很高。线扫描式的 X 射线从 X 射线源以锥体束 形式发射出来以后， 通过限束窄缝限制成扇面束形式， 再通过被检体照射到线阵列探测器， 通过图像处理装置转换为一行像素， X 射线束与被检物的不断的相对移动， 产生大量的行像 素形成二维图像的相素阵列。这种扫描成像方式不仅降低了探测器的成本， 而且大大地降 低了辐射剂量， 扫描速度现已高达到每秒 9000 行、 每行 。
9、3 万多个相素 ( 如兰州三磊电子有 限公司的 SL-XRD-H 系列 X 射线扫描成像器 )， 这种扫描成像方式现已成为世界发达国家人 体安检设备技术发展的一个重要方向。 但到目前， 除了个别产品外， 还未见有辐射剂量低于 5Sv 的实用装置， 以至世界上安检技术最先进、 恐怖袭击危害最严重的美国也未能使用 X 光透射检查人体， 而不得不使用只能显示体表图像的被公众称为 “裸检” 的背散射和毫米波 安检装置， 这种安检装置不可避免的侵犯被检人的隐私权， 在国际上产生强烈的反感， 在多 国的压力下， 终于在 2010 年 4 月被迫停止仅试行 4 个月的所谓 “裸检” 。此外， 这种 “裸检”。
10、 装置不能显示藏匿于人体内部的危禁物品， 对侦查 “人弹” 恐怖袭击无能为力。至今， 面对 人体藏匿毒品和爆炸品的严峻的恐怖和贩毒形势， 整个世界仍束手无策， 无计可施。 发明内容 ： 0003 本实用新型的目的是克服现有 X 射线人体安检设备的上述缺点， 大幅度降低 X 射 线人体透射检查的辐射剂量， 提供一种能实际应用的对公众绝对安全的 X 射线人体透射检 查设备。 0004 为实现上述目的， 本实用新型提供一种降低 X 射线人体透射检查的辐射剂量的装 置， 它包括产生发射 X 射线的 X 射线源 10、 将 X 射线约束为扇面型 X 射线束的限束窄缝 20、 接收 X 射线并将它们转换为。
11、电信号的线型阵列式 X 射线探测器 30、 置于限束窄缝与 X 射线 探测器之间的供被检人体通过的检查通道 40、 将 X 射线探测器输出的电信号转换为图像的 成像系统 50 和对设备进行控制的控制系统 60， 本实用新型的特征在于 ： 0005 这一装置还包括将扇面型X射线束转变为线型X射线束并使它在扇面内连续改变 张角的线束转筒 70， 它置于限束窄缝 20 与检查通道 40 之间 ； 线束转筒 70 包括筒体 71、 支 说 明 书 CN 201987567 U CN 201987568 U2/4 页 4 承筒体的两轴承 72 和驱动筒体 71 旋转的旋转驱动机 73。筒体 71 为实心。
12、或空心圆柱体， 圆 柱体外表面上开有螺旋沟槽。 0006 所述线束转筒 70 的旋转轴线置于所述扇面内， 筒体 71 用低密度金属或非金属材 料制成， 其外周嵌套一层高密度材料铅或铅橡胶制成的外套 711， 外套 711 上开有至少一对 通透的螺旋沟槽 7111， 这对螺旋沟槽包括两条关于转筒轴线呈中心对称的螺旋沟槽 7111a 和 7111b， 其沟槽的轴向宽度是连续变化的。 0007 所述螺旋沟槽各处的轴向宽度随该处线型射线束的张角的增减而增减， 其数值如 下设计 ： 0008 Bmin D*TAN+0.2(mm) 0009 Bmax D*TAN+3.0(mm) 0010 式中 ： Bmi。
13、n螺旋沟槽在某处的轴向宽度的最小值 0011 Bmax螺旋沟槽在该处的轴向宽度的最大值 0012 D线束转筒筒体 71 的外直径 0013 穿过螺旋沟槽该处的 X 射线束与垂直于线束转筒旋转轴线的 X 射线之间 0014 夹角， 简称该 X 射线束的张角 0015 TAN 角的正切值。 0016 所述线束转筒 70 的筒体 71 另一种结构是实心圆柱体， 外层为高密度材料铅或铅 橡胶制成的外套712， 外套712上开有至少一条螺旋沟槽7121， 包络螺旋沟槽的中心螺旋线 的柱面 7122 与所述扇面相切 ； 实心圆柱体的内部用高强度材料如钢材制成， 以便在高速旋 转时保持固定的形状与尺寸。 0。
14、017 支承筒体的两轴承 72 为滚珠轴承或流体静压轴承， 流体静压轴承可以是液体静 压轴承或气体静压轴承 ； 所述旋转驱动机 73 为电动机或液压马达、 气动马达。 0018 本实用新型的有益效果是大大降低现有各种 X 射线人体透射检查设备的辐射剂 量， 使之不损害被检人的健康， 从而这种设备可以普及到任何需要对人体进行安全检查的 场所， 包括每天都要对同一人群进行检查的重要场所， 特别是可实现对人体藏匿毒品和爆 炸品的普遍检查， 最终解决当今面临的反恐和辑毒设施的世界难题。 附图说明 0019 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。 0020 图 1 是实施例 1 的原理示意图。
15、， 0021 图 2 是实施例 1 的线束转筒 70 原理图， 0022 图 3 是实施例 1 的线束转筒筒体的外形示意图， 0023 图 4 是实施例 2 的原理示意图， 0024 图 5 是实施例 3 的正视原理图， 0025 图 6 是实施例 3 的俯视原理图。 具体实施方式 0026 实施例 1 0027 本实用新型的实施例 1 是如图 1、 图 2、 图 3 所示的一种降低 X 射线人体透射检查 说 明 书 CN 201987567 U CN 201987568 U3/4 页 5 的辐射剂量的装置， 它包括 X 射线源 10、 限束窄缝 20、 X 射线探测器 30、 检查通道 40。
16、、 成像 系统 50、 控制系统 60 和线束转筒 70。X 射线源用于产生锥束型 X 射线 ； 限束窄缝为开有 1-4mm 宽的直线窄缝的铅板， 置于 X 射线源的射线发射口， 将锥束 X 射线约束为扇面型 X 射 线束 21 ； 所述 X 射线探测器为线型阵列式， 由许多接收单元排列成直线阵列， 用于将接收到 的X光信号转变为电信号输出 ； 检查通道置于限束窄缝与X射线探测器之间， 用于使被检人 体 41 均匀地相对于射线束移动 ； 成像系统主要包括计算机的软硬件， 用于将 X 射线探测器 输出的电信号转换为可视的图像信号输出和储存 ； 控制系统用于对以上设备的工作进行控 制。 0028 。
17、与现有的 X 射线人体透射检查设备不同， 本实用新型还在限束窄缝与检查通道之 间设置一个线束转筒 70， 它用于将通过限束窄缝的扇面型 X 射线束转变为线型 X 射线束并 使它在扇面内连续改变张角。 所述线束转筒包括筒体71、 支承筒体的两轴承72和驱动筒体 71 旋转的旋转驱动机 73， 如图 2 所示。 0029 筒体 71 为空心圆柱体， 圆柱体的内层用铝合金制成， 也可用工程塑料等低密度金 非金属材料图中疏剖面线制成， 以保证能较好的通过 X 射线， 并在高速旋转时保持固定的 形状与尺寸。 筒体外周嵌套一层高密度材料铅或铅橡胶制成的外套711， 外套上开有至少一 对通透高密度层的螺旋沟。
18、槽 7111， 这对螺旋沟槽包括两条关于转筒轴线呈中心对称的螺旋 沟槽 7111a 和 7111b， 它们的旋转轴线 ( 即筒体的旋转轴线 )7111c 置于所述扇面内， 如图 2、 3 所示。 0030 螺旋沟槽 7111a 和 7111b 的轴向宽度是连续变化的， 以下结合图 2 说明螺旋沟槽 各处的轴向宽度的设计 ： 0031 设定某 X 射线束与垂直于线束转筒旋转轴线的 X 射线之间的夹角为该 X 射线束的 张角 ， 设定一条 X 射线 oe1 进入线束转筒的点为入射点 a1， 射出线束转筒的点为射出点 a2 ； 同一条 X 射线的入射点和射出点之间在线束转筒旋转轴线方向上的距离为该处。
19、螺旋沟 槽的理论最小轴向宽度 B， 实际轴向宽度设定为较理论最小轴向宽度大 0.2 至 3 毫米， 从而 使该条 X 射线能从两螺旋沟槽的沟内同时穿过 ； 随着张角的增大， 沟槽的轴向宽度也相应 增大。 0032 螺旋沟槽各处的轴向宽度与张角关系按下式设计 ： 0033 B D*TAN(mm) 0034 Bmin D*TAN+0.2(mm) 0035 Bmax D*TAN+2.0(mm) 0036 式中 ： B螺旋沟槽在某处的轴向宽度的最小理论值 0037 Bmin螺旋沟槽在某处的轴向宽度的最小实际值 0038 Bmax螺旋沟槽在该处的轴向宽度的最大实际值 0039 D线束转筒筒体 71 的外。
20、直径 0040 穿过螺旋沟槽该处的 X 射线束与垂直于线束转筒旋转轴线的 X 射线之间 0041 夹角， 简称该 X 射线束的张角 0042 TAN 角的正切值。 0043 所述两轴承 72 为滚珠轴承， 也可用液体静压轴承或气体静压轴承 ； 所述旋转驱动 机 73 为电动机或液压马达、 气动马达。 说 明 书 CN 201987567 U CN 201987568 U4/4 页 6 0044 在对人体进行全身扫描安检时， X 射线源 10 发射的 X 射线通过限束窄缝 20 形成 扇面形射线束， 线束转筒 70 的一对螺旋沟槽与扇面相交的地方有部分射线射入入射侧的 沟槽， 透过转筒内的低密度。
21、材料从转筒射出面的另一根螺旋沟槽中射出， 但因扇束内绝大 多数射线均射在线束转筒上沟槽外的高密度材料上而被吸收阻挡， 只有极少量的能同时穿 过入射侧和射出侧的两个螺旋沟槽而到达被检人体和探测器， 形成线型射线， 如图 2 中射 线 oe1、 oe2、 oe3 所示。随着线束转筒的不断旋转， 所述线型射线不断改变张角， 形成自上而 下或自下而上连续偏转的点扫描运动， 穿透人体的一个层面， 激发探测器的各个接收单元， 产生出一行电信号， 得到该层面的一行透视像素。 依靠人体与射线扫描面的相对移动， 完成 对整个人体的扫描， 得到整个人体的二维透视像素。 0045 由于用线型射线束取代现有技术的扇面。
22、型射线束， 所以辐射剂量大大减小。若现 有限束窄缝的长度为 300mm， 线型射线束的截面高度为 1.5mm， 线束转筒上的螺旋沟槽的平 均螺距为 150mm， 即一条线型射线完成 150mm 长的窄缝的扫描， 则辐射剂量减少到 1.5/150 即 1/100。若线束转筒具有一对螺旋沟槽， 每转可完成一行扫描。一个人体若能扫描 2000 行， 其分辨率将超过当前世界先进水平。若线束转筒达到每分 40000 转的转速， 则完成一个 高分辨的人体扫描仅需 3 秒， 而每分数万转的转子， 对现代机电技术来说已不是难题， 现有 精密滚珠轴承、 高速直流伺服电机、 高精度动平衡机的结合就能满足高速转子的。
23、制造需要， 如果应用早已成熟的空气轴承、 风动马达还可大幅度提高转子的转速。 0046 实施例 2 0047 实施例 2 如图 4 所示， 它与实施例 1 基本相同， 但实施例 1 适于安装在地面上， 射 线最大张角较大， 对应较大张角的螺旋沟槽的轴向宽度也大， 实施例 2 把 X 射线源 10 提高 到人体的腰部， X 射线的扫描张角 以水平线 oe3 为对称轴上下对称分布， 最大张角就可 减少近一半， 螺旋沟槽的轴向宽度 B 也大大减小。 0048 实施例 3 0049 本实用新型实施例 3 如图 5、 6 所示， 与实施例 2 基本相同， 不同之处仅在于 ： 所述 线束转筒 70 的筒体。
24、 71 是实心结构， 其外层有一层高密度材料铅或铅橡胶制成的外套 712， 外套712上开有少一条螺旋沟槽7121， 包络螺旋沟槽的中心螺旋线的柱面7122与限束窄缝 20 形成的扇面型 X 射线束 21 相切， 扇面型 X 射线束 21 被外套 712 与防护挡板 72 阻挡， 只 有一根或几根线型射线束oe通过螺旋沟槽7121与防护挡板72之间的空隙， 从与外套71 2 相切的方向穿透被检人体 41 照射到探测器 30 上。本例螺旋沟槽的设计与制造较为简单一 些， 但螺旋沟槽的螺旋升角不能太大， 线束转筒 70 的转速要求较高。 0050 以上各列仅为较好的实施方式， 根据本实用新型提供的。
25、实施例， 用现有公知技术 不难设计出更多的具体实施方式， 如把线束转筒的圆柱体设计为鼓形、 鞍形、 双曲线形或抛 物线形母线等其它形状， 都可实施本实用新型。 说 明 书 CN 201987567 U CN 201987568 U1/6 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 201987567 U CN 201987568 U2/6 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 201987567 U CN 201987568 U3/6 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 201987567 U CN 201987568 U4/6 页 10 图 4 说 明 书 附 图 CN 201987567 U CN 201987568 U5/6 页 11 图 5 说 明 书 附 图 CN 201987567 U CN 201987568 U6/6 页 12 图 6 说 明 书 附 图 CN 201987567 U 。