專利名稱：康普頓背散射掃描機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種康普頓背散射掃描機(CBS-Compton BackscatterScanning)，它是基于光子與物質相互作用中康普頓散射效應的射線成象裝置。它廣泛應用于工業產品的無損檢測和無損評價，民航機場、鐵路車站和各口岸、海關的炸藥與毒品的自動檢測。
透射型工業計算機斷層掃描成象(TICT-Transmission IndustrialComputed Tomography)裝置在實際應用中遇到許多問題，而CBS具有很多特點能彌補TICT之不足(1).TICT檢測物體缺陷的對比度與缺陷大小有關，而CBS檢測近似地與缺陷大小無關，因而CBS檢測缺陷的對比度比TICT的對比度高得多。
(2).TICT裝置由于源系統與探測器布放在被測物體的兩側，因此難以檢測大型物體。而CBS裝置的源系統與探測器位于被測物的同一側，因此不受被測物大小的限制。
(3).對于輕而薄的物體，CHS的靈敏度比TICT的靈敏度高得多。因此，CBS能探測非常薄的平面缺陷，甚至與薄板方向平行的那些缺陷。
(4).TICT多適用于對稱性物體的檢測，用有限投影(例如有限角或有限視)圖象重建算法可以處理非對稱性物體的數據，但該算法在實際應用中尚有很多問題。而CBS是點或線列掃描，既可以垂直于物體斷面掃描又可以平行于斷面掃描，因此，CBS適用于多層的或幾何形狀復雜的物體的檢測。
(5).TICT技術適宜于高原子序數Z物質的檢測，CHS尤其適宜于低原子序數Z物質的檢測。
(6)TICT圖象重建須藉助于圖象重建算法，對圖象矩陣即投影數和射線和數有要求。而CBS不須經過圖象重建階段，可以直接把檢測的散射光子計數排列起來即得到圖象。
目前，國際上現有的工業應用的CBS裝置或系統，存在的共同問題是(1)、采用X射線源的CBS系統，裝置的體積和重量大，配套設備龐雜，成本高，有效檢測深度受到很大限制。
(2)、采用γ射線源的CBS系統，裝置的信噪比低，檢測速度慢，數據處理技術復雜。為了提高信噪比，國外的都用很強的γ射線源(例如25居里的137Cs源和10居里以上的60Co源，50～100居里的192Ir源)，很厚的屏蔽層，孔尺寸大的準直器、多路的能量分辯率高的探測器(例如須工作在低溫下的高純鍺)，須具有很多配套設備的探測采傳裝置以及陣列處理機等，以致裝置大，重量重，輻射安全性較差，價格昂貴，而空間和密度分辯率并不高。這樣，國外至今尚未能生產出可供實用的小型的γ射線康普頓背散射掃描機。
本實用新型的目的是提供一種能檢測大型的、輕的、薄的、多層的、幾何形狀復雜的物體的實用的康普頓背散射掃描機。
本實用新型的又一目的是提供性能價格比好的、使用γ射線源的、高精度便攜式康普背散射掃描機。
本實用新型實現上述目的技術解決方案為康普頓背散射掃描機，主要由γ射線源及其屏蔽容器、探測采傳系統、掃描機械裝置、自動控制、計算機系統和圖象處理、顯示系統等組成。其具體特征為(1)前準直孔的方向(即初級射束前進方向)與后準直孔的方向(即散射射束進入探測器的方向)之間的夾角為康普頓散射角，當θ≥90°時，稱為康普頓背散射角。本實用新型采用康普頓背散射角為θ＝135°。這樣，γ輻射源和探測器均在被測物的同一側。
(2)采用中等能量的低活度γ輻射源1居里的137Cs和35居里的192Ir。
(3)整個掃描運動機械裝置分為掃描頭和組合式升降裝置兩個部分。掃描頭包括γ輻射源及其屏蔽容器，前準直器和后準直器，探測器及其屏蔽套，分為上、下兩層的拖板、導軌和絲杠。在掃描頭中，γ輻射源置于源屏蔽容器的中心，源屏蔽容器與前準直器連接在一起安裝在下拖板上，下拖板支撐在下層導軌上，并與下層絲杠連接，下層絲杠配有步進電機，組成下層運動機械結構。把探測器插在探頭屏蔽套中，探頭屏蔽套與后準直器連接在一起安裝在上拖板上，上拖板支撐在上層導軌上，并與上層絲杠連接，上層絲杠配有步進電機，組成上層運動機械結構。上、下兩層運動機械結構共同組成結構緊湊的、小型化的掃描頭，可作深度方向和橫向這樣二維掃描運動裝有前準直器的源屏蔽容器及其安裝在一起的下拖板、下導軌和絲杠即下層運動機械結構保持不動，而插有探測器的探頭屏蔽套以及與其連接在一起的后準直器由步進電機驅動絲杠和上拖板沿上導軌動動，即只有上層運動機械結構就可實現深度方向掃描運動；裝有前準直器的源屏蔽容器與插有探測器的探頭屏蔽套一起由步進電機驅動絲杠和下拖板沿下導軌運動，即只有下層運動機械結構就可實現橫向掃描運動。
(4)掃描頭藉助于組合式升降裝置的懸梁組件和導套掛在兩根平行的導柱上，兩根平行導柱由組合式升降裝置的底座和上橫梁固定，由后支撐腳輔助支撐，絲杠的一端安裝在懸梁組件上，另一端垂直地通過固定在中橫梁上的螺母。掃描頭藉助于中橫梁和絲杠由步進電機驅動沿兩根平行導柱作第三維掃描即升降運動。
(5)藉助于可切換的微機控制的步進電機驅動系統，實現CBS系統的三維掃描運動。
(6)探測采傳系統的特征是單路或多路碘化鈉〔NaI(tl)〕探測器和自動的能譜測量分析系統即微機控制的多道脈沖幅度分析器。能譜測量分析系統主要由線性放大器、上、下閾甄別器、模數轉換器(ADC)、微機接口等組成。
本實用新型可靠性好，分辨率高，能對大型的、輕的、薄的、多層的、幾何形狀復雜的物體進行無損評價。
以下結合附圖和一個優選實施例(LBD101型高精度便攜式CBS掃描機)對本實用新型作進一步詳細描述，使公眾進一步理解本實用新型的上述目的和所能達到的效果，以便公眾更好地掌握本實用新型的技術手段，但本實用新型不受所述實施例限制。


圖1為本實用新型一種實施方案的總體方框圖；圖2為本實用新型一種實施方案的具體掃描頭結構與二維掃描運動示意圖；圖3為本實用新型一種實施方案的總體結構圖；圖4為本實用新型一種實施方案的組合式升降裝置的側視圖。
各圖中的標號表示的部件如下1.輻射源2.源屏蔽容器3.前準直器4.后準直器5.NaI(TL)探測器6.探頭屏蔽套7.線性放大器8.微機多道分析器9.微機接口10.微機11.步進電機驅動器12.打印機13.顯示器
14、高低壓電源15、被檢測物體16、掃描頭17、組合式升降裝置18、升降運動的步進電機19、深度方向運動傳動機構的導軌即上導軌20、橫向運動傳動機構的導軌即下導軌21、升降裝置的底座22、升降裝置的導柱23、升降裝置的懸梁組件24、升降裝置的導套25、升降裝置的中橫梁26、升降裝置的絲杠27、升降裝置的上橫梁28、升降裝置的后支撐腳29、深度方向運動的步進電機30、橫向運動的步進電機31、被測物中的檢測體積32、螺母33、上拖板34、下拖板35、上層絲杠36、下層絲杠實施例參見圖1，在CBS掃描系統中，裝在源屏蔽容器2中心的γ射線源1發出γ射線經前準直器3準直后入射到檢測物體15內某個小體積31發生康普頓背散射。散射射線經過后準直器4到達插在探頭屏蔽套6中的探測器5被接收。探測器5輸出的信號經過線性放大器7后由微機多道分析器8作分析，再經微機接口9送至便攜式微機10進行數據處理，其結果由打印機12打印或由顯示器13顯示。
參見圖2，裝有前準直器3和γ輻射源1的源屏蔽容器2和與后準直器4末端緊貼的、插在探頭屏蔽套6中的探測器5均在被測物體的同一側。裝有前準直器3的源屏蔽容器2及其安裝在一起的下拖板34、下導軌20和下層絲杠36保持不動，而插有探測器5的探頭屏蔽套6以及與其連接在一起的后準直器4由步進電機29驅動上層絲杠35和上拖板33沿上導軌19運動，實現深度方向掃描運動。裝有前準直器3的源屏蔽容器2和插有探測器5并與后準直器4相接的探頭屏蔽套6一起由步進電機30驅動下層絲杠36和下拖板34沿下導軌20運動，實現橫向掃描運動。
參見圖3，掃描頭16藉助于連接在一起的懸梁組件23和導套24掛在兩根平行的導柱22上，兩根平行導柱22由升降裝置底座21和上橫梁27固定，絲杠26的一端安裝在懸梁組件上，另一端垂直通過固定在中橫梁25上螺母32，步進電機18驅動絲杠26上下運動，帶著掃描頭16沿兩根平行導柱22上下運動，實現升降掃描運動。
參見圖4，當掃描頭16在組合式升降裝置上升到1米以上時，使用升降裝置的后支撐腳28，以保持整機架高時的穩定性。
權利要求1.一種康普頓背散射掃描機，其掃描運動機械裝置主要由掃描頭(16)和組合式升降裝置(17)組成，其前準直孔的方向與后準直孔的方向之同的夾角即康普頓散射角，大于90°時為背散射，其特征在于它把γ輻射源(1)置于源屏蔽容器(2)的中心，源屏蔽容器(2)與前準直器(3)連接在一起安裝在下拖板(34)上，下拖板(34)支撐在下層導軌(20)上，并與下層絲杠(36)連接，下層絲杠(36)配有步進電機(30)，組成下層運動機械結構，把探測器(5)插在探頭屏蔽套(6)中，探頭屏蔽套(6)與后準直器(4)連接在一起，安裝在上拖板(33)上，上拖板(33)支撐在上導軌(19)上，并與上層絲杠(35)連接，上層絲杠(35)配有步進電機(29)，組成上層運動機械結構，上、下兩層運動機械結構共同組成結構緊湊的、小型化的掃描頭(16)，可作深度方向和橫向這樣二維掃描運動，掃描頭(16)藉助于組合式升降裝置(17)的懸梁組件(23)和導套(24)掛在兩根平行的導柱(22)上，兩根平行導柱(22)由組合式升降裝置的底座(21)和上橫梁(27)固定，由后支撐腳(28)輔助支撐，絲杠(26)的一端安裝在懸梁組件(23)上，另一端垂直地通過固定在中橫梁(25)上的螺母(32)，掃描頭(16)藉助于中橫梁(25)和絲杠(26)由步進電機(18)驅動沿兩根平行導柱(22)作第三維掃描即升降運動。
2.根據權利要求1所述的一種康普頓背散射掃描機，其特征在于所選取的康普頓背散射角為135°；所選取的輻射源(1)為中等能量的低活度γ輻射源1居里137Cs或35居里的192Ir。
專利摘要一種康普頓背散射掃描機，其掃描運動機械裝置，主要由掃描頭和組合式升降裝置組成。其特征是它把源屏蔽容器、前準直器、后準直器、探測器、探頭屏蔽套、步進電機、上下兩層拖板、絲杠和導軌等組成結構緊湊的、小型化的掃描頭，可作深度方向和橫向這樣二維掃描運動。將掃描頭配以組合式升降裝置、藉助于步進電機和絲杠等便可沿兩根平行的導柱作第三維即升降掃描運動。本實用新型可靠性好，分辨率高，能對大型的、輕的、薄的、多層的、幾何形狀復雜的物體進行無損評價。
文檔編號G01N23/02GK2262708SQ95240569
公開日1997年9月17日 申請日期1995年9月27日 優先權日1995年9月27日
發明者丁厚本, 王乃彥, 李虹, 汪偉, 戴傳芳, 周永, 邱佩璋, 張兆田, 王耦龍, 王曉春, 范立, 黃巖, 劉軍, 羅子產 申請人:丁厚本