生成短时X射线脉冲的X射线单元以及使用该X射线单元的检验装置

摘要

公开了一种用于生成短时X射线脉冲的X射线单元，包括一个X射线管(10)，它具有一个热电阴极(12)和一个阳极(16)，还包括一个X射线发生器，其具有用于生成高压脉冲的第一电路(22，20，18)，所述高压脉冲被加到阳极(16)上，从而生成X射线脉冲。X射线发生器包含一个第二电路(26)，通过第二电路将不足以生成X射线(30)的低压固定加在阳极(16)上，并对X射线管(10)预热。第一电路具有一个对高压电容(20)充电的高压供电单元(22)，通过高压开关(18)加到阳极(16)上。第二电路是一个Marx发生器。仅用一个供电单元产生持续低压，以及同时驱动Marx发生器产生高压。X射线单元是物体检验设备的一部分，该设备具有一个成像装置(44，46)，借助于X射线(30)生成物体的图像。

说明书

本发明涉及一种生成短时X射线脉冲的X射线单元。该X射线单元包括一个具有热电阴极和阳极的X射线管，还包括一个X射线发生器，其带有用于生成高压脉冲的第一电路，所述高压脉冲可以加到阳极上以生成X射线脉冲。

本发明还涉及一种用于检验传送装置上传送的容器的装置，所述容器例如为饮料瓶或手提箱或者旅行包。该检验装置具有一个带有开始所描述类型的X射线单元的成像装置。

生成短时X射线脉冲的X射线单元由DE-C-3216733，US-A4947415以及WO94/23552已知。这些单元能生成极短的持续几个纳秒的X射线脉冲。使用专用的电容来生成高压脉冲，从而能够在极短的脉冲持续时间内将高压能量传送到阳极。

由WO02/31857已知一种带有电子场致发射阴极的X射线单元，其通过将电子束聚焦在不同的阳极材料上能生成不同能量的X射线脉冲。

由EP-A-1158842已知一种生成X射线脉冲的X射束发生器，固定加到阳极上的高压以及由阴极电流控制的栅极电压，使得在没有生成X射束的周期内没有电极能到达阳极。脉冲持续时间也由栅极电压控制。因此能够生成稳定的X射线脉冲。

目前已知使用X射线来检验放在传送设备上移动经过成像装置的饮料瓶和行李。带有下行CCD摄像机的X射线图像增强器或转换器用作成像系统，记录下来的图像再传送给一个鉴定系统。通过X射线图像增强器中的表面传感器能够同时大量降低射线能量以及X射线脉冲的功率输入。但是由于X射线照射目标的移动，图像轮廓不是很清晰。

如果使用其他传感器，例如线传感器，则必须使全部能量持续可用，也就是即使当光路中没有测试目标时。结果是首先需要释放高辐射能量，其次还需要高功率输入。因此考虑到辐射防护和装置的高连接负荷，需要昂贵的屏蔽和安全手段。

构成本发明基础的目的是创建一个X射线单元，使其能够生成毫秒量级的X射线脉冲，并用相对较低的射线能量生成轮廓尽可能清晰的图像。

根据本发明，用一开始描述类型的X射线单元来实现该目标，其中X射线发生器具有一个第二电路，通过该第二电路将低压固定加在阳极上。

此处“低压”意指生成的大部分低能量X射线已经被X射线管的玻璃壁吸收的高压。因为低压是固定加到阳极上，实际上没有生成X射线，但是X射线管已经预热，因此X射线管能在任何时候很快地启动，并生成一个短时X射线脉冲。

X射线管的操作模式是缓慢加热。第二电路是一个缓慢供电单元。开启高压时用保护二极管来保护所述缓慢供电单元。另一种可能生成高压脉冲的方法是使用Marx发生器。

通常通过一个加热控制器用恒定的加热电流对阴极加热。

该种类型的X射线单元尤其适用于物体检验装置，尤其是以不规则的传送间隔通过检验装置的容器，因为启动X射线管的启动阶段非常短，且基本上仅由电容器的放电曲线确定。成像过程中使用表面传感器，例如X射线图像增强器或转换器，能够有利地避免移动所引起的图像模糊。

使用线传感器操作的成像过程中，例如用多个光电倍增管与闪烁晶体排成一行，其优点在于不需要固定可用的高电子束功率，也就是即使光路中没有需检验的物体时也不受影响。

本发明中的X射线单元尤其适合用作实用新型申请DE-U-20217559.6中的X射束源(申请日：2002年11月12日，标题：“使用X射线测试填充容器的设备”)。

下面结合附图描述本发明的实施例。其中：

图1X射线单元的电路图；

图2Marx发生器的电路图；以及

图3检验饮料瓶的装置，其中使用了图1中的X射线单元。

根据图1的电路图，X射线管10的阴极12连接到加热控制器14。其保证阴极12具有恒定的加热电流。阳极16通过高压开关18连接到由高压供电单元22所充电的高压电容20。阳极16也通过保护二极管24连接到缓慢供电单元26。

高压供电单元22对高压电容20的充电范围为20-60kV。关闭高压开关18，高压就加到X射线管10的阳极16上，从而生成X射线30。

X射线管10通过一个缓慢供电单元26以缓慢加热模式操作，缓慢供电单元26产生大约5kV的电压，并始终允许大约1到10mA之间的直流电流流过X射线管10。因而X射线管10预热到它能立即启动的温度点，并当一旦关闭高压开关18时就生成X射线30。保护二极管24能保护缓慢供电单元26免受电容20的高压影响。

除了高压供电单元22和高压电容20以及高压开关18，也可以使用图2中的Marx发生器。Marx发生器是一个电压倍增器，能产生脉冲高压。通过电阻34并联的n个电容33由电压源32充电。为了触发高压脉冲，电容33通过电子开关36串联。因此输出端38上有n倍电容电压。

例如如果使用了5kV的电压源32和12个并联的电容33，所产生的高压脉冲是60kV。因此本实例中缓慢供电单元26可以用作电压源32。

图3显示了检验饮料瓶40的装置，瓶子在传送装置42上传送，例如扁平链式传送带。传送装置42的一边是X射线管10，另一边是一个X射线图像转换器44，其后面放置了一个CCD摄像机46。如果所检验的饮料瓶40位于X射线管10和X射线图像转换器44之间，由光栅或电容传感器之类的装置产生一个触发信号。触发信号关闭了高压开关18，从而X射线管10生成一个脉冲式的X射线30。穿透过瓶子40之后，X射线击中X射线图像转换器44，并生成饮料瓶40的一幅图像。CCD摄像机46记录了该图像，并用已知的图像识别技术进行处理，从而识别出饮料瓶40内的掺杂物，例如玻璃裂纹。为了确保没有任何玻璃裂纹被玻璃瓶40底部凸起部分所遮蔽，X射线管10位于传送装置42的平面上方，并将X射线30例如以30度角从上方发射到容器底部，如上述实用新型申请DE-U-20217559.6中所描述(标题：“使用X射线测试填充容器的设备”)。

附图标记

10  X射线管

12  阴极

14  加热控制器

16  阳极

18  高压开关

20  高压电容

22  高压供电单元

24  保护二极管

26  缓慢供电单元

30  X射线

40  饮料瓶

32  电压源

33  电容

34  电阻

36  开关

38  输出端

42  传送装置

44  X射线图像转换器

46  CCD摄像机