加速器剂量监测装置及校正方法、加速器靶点P偏移监测方法

摘要

本发明公开了一种X射线辐射成像系统中的加速器X射线剂量监测装置，其中所述X射线辐射成像系统包括：加速器X射线源；对X射线进行准直的准直器；和检测探测器，所述X射线剂量监测装置包括：X射线剂量监测探测器，其中基于X射线剂量监测探测器监测到的X射线辐射剂量对检测探测器测量到的X射线剂量进行校正。X射线剂量监测探测器设置在准直器的准直缝的至少一侧上，用于监测从加速器辐射出的X射线的剂量。其通过改变剂量监测点的位置，将监测剂量探测器设置在准直器上，该监测探测器离加速器靶点很近，其接受的加速器剂量率很高，从而确保数据具有很高的统计性，同时又不阻挡正常束流，从而不会降低检测探测器的探测数据的统计性。

说明书

技术领域

本发明涉及加速器X射线集装箱辐射成像检查领域。具体地说，本发明涉及一种X射线辐射成像系统中的加速器X射线剂量监测装置和具有上述加速器X射线剂量监测装置的X射线辐射成像系统。另外，本发明还涉及一种对X射线辐射成像系统中的加速器X射线剂量进行校正的方法。此外，本发明还涉及一种监测X射线辐射成像系统中的加速器靶点P偏移的方法。

背景技术

加速器X射线源是集装箱辐射成像检查领域中最主要的射线源。加速器产生的X射线，其射线平均能量高，输出剂量灵活及辐射防护安全，但其输出剂量不是很稳定，需实时监测和校正，同时剂量监测产生的误差也将直接影响图像质量和成像指标。

具体而言，加速器X射线源是由微波加速管或静电加速管等将电子加速到很高能量，当电子轰击靶时，由于电子在靶材料中的轫致辐射，在以电子运动方向为轴对称出现大量锥形X射线束。X射线剂量和能量角分布与电子能量(加速器能量)相关，电子能量越高角分布越前冲，因此每一个加速器脉冲在空间的剂量分布是不均匀的，探测器获取的剂量数据需进行几何一致性校正。同样地，存在多种影响因素和统计性偏差，加速器每个脉冲输出的剂量也不恒定，需要进行实时监测和校正。X射线透过被检测物体时其剂量将被衰减，剂量的相对衰减量与被检测物体的等效质量厚度相关。记录射线透过每点即像素的相对剂量的衰减量，即组成一幅物体的透射辐射图像。

最常用的加速器X射线集装箱检查系统采用的是扇形X射线束，即通过准直狭缝将原始锥形束准直成扇形束，用一维阵列探测器记录一维的空间剂量分布；在另一维空间，进行时间-空间转换，例如按序出束或按序移动物体。由于空间、时间每一点的原始剂量不同，为了图像的质量和可比较性，剂量在空间和时间维度应进行校正和校正。

当前常用的时间维度剂量监测方式有：1、采用远偏离X射线主束处的探测器组数据，其中该组探测器不会被探测物遮挡；2、在加速器X射线出束处装一穿透电离室，使整束射线剂量分流部分剂量给电离室。但这两种方法测量到的数据统计性，相对于主束处即常用于指标测试的区域探测到的数据统计性，无太多优越性；因为远角处的剂量相对中心束处剂量下降很多，尤其是高能加速器，此种情况尤为明显；而穿透电离室做得很厚，虽可以一定程度上改善监测剂量数据的统计性，但也影响了加速器的有效输出剂量及其统计性。监测剂量数据的统计性在校正探测剂量数据时，将传递给后者，影响图像质量。

因此，需要提供一种能够改进的加速器射线剂量在时间维度上的剂量监测装置和方法，降低监测剂量的统计误差，从而改进辐射成像系统的图像质量和指标。

发明内容

本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

相应地，本发明的目的之一在于提供一种改进的X射线辐射成像系统中的加速器X射线剂量监测装置，其能够降低加速器射线剂量在时间维度上剂量监测的统计误差。

本发明的另一目的在于提供一种具有改进的加速器X射线剂量监测装置的X射线辐射成像系统，其能够降低加速器射线剂量在时间维度上剂量监测的统计误差，从而改进辐射成像系统的图像指标。

本发明的再一目的在于提供一种对X射线辐射成像系统中的加速器X射线剂量进行校正的方法，从而降低加速器射线剂量在时间维度上剂量监测的统计误差，进而改进采用上述加速器的X射线辐射成像系统的图像指标。

本发明的另一目的在于提供一种监测X射线辐射成像系统中的加速器靶点P偏移的方法，其通过监测加速器的剂量变化，来实时监测靶点P的偏移。

根据本发明的一个方面，其提供一种X射线辐射成像系统中的加速器X射线剂量监测装置，其中所述X射线辐射成像系统包括：用于辐射X射线的加速器X射线源；用于对加速器X射线源辐射的X射线进行准直的准直器；和对穿透被检测物体之后的X射线剂量进行探测的检测探测器，所述加速器X射线剂量监测装置包括：X射线剂量监测探测器，其中基于所述X射线剂量监测探测器监测的X射线辐射剂量对检测探测器测量的X射线剂量进行校正，其特征在于：所述X射线剂量监测探测器设置在所述准直器的准直缝的至少一侧上，用于监测从加速器辐射出的X射线的剂量。

根据本发明的上述方面，其通过改变剂量监测点的位置，将监测剂量探测器设置在扇形束的准直器上，该监测探测器离加速器靶点P很近，其接受的加速器剂量很高，从而确保数据具有很高的统计性，同时又不阻挡正常束流，从而不会降低检测探测器的探测数据的统计性。

根据本发明的另一方面，其提供一种X射线辐射成像系统，包括：用于辐射X射线的加速器X射线源；用于对加速器X射线源辐射的X射线进行准直的准直器；对穿透被检测物体之后的X射线剂量进行探测的检测探测器；以及用于对加速器辐射出的X射线剂量进行监测的加速器X射线剂量监测探测器，其中基于所述X射线剂量监测探测器监测的X射线辐射剂量对检测探测器测量的X射线剂量进行校正，其特征在于：所述X射线剂量监测探测器设置在所述准直器的准直缝的至少一侧上。

在本发明的上述技术方案中，其提高了加速器剂量监测测量数据的统计性，进而基于所述X射线剂量监测探测器监测的X射线辐射剂量对检测探测器测量的X射线剂量进行校正，从而有利于系统图像指标改进。另外，其同时避免阻挡正常束流通过，进一步有利于系统图像指标改进，尤其是空气中丝、空间分辨等指标的改进。

优选地，所述X射线剂量监测探测器包括第一、第二监测探测器部，所述第一、第二监测探测器部分别设置在所述准直器的准直缝的两侧上。

在一种实施方式中，所述X射线剂量监测探测器由至少一个探测器模块组成。

优选地，所述X射线剂量监测探测器由多个探测器模块组成，所述多个探测器模块沿平行于所述准直缝的长度方向成线性排列。

在上述技术方案中，所述第一、第二监测探测器部中的每一个由至少一个探测器模块组成。

进一步地，所述第一、第二监测探测器部中的每一个由多个探测器模块组成，所述多个探测器模块沿平行于所述准直缝的长度方向成线性排列。

根据本发明的再一方面，其提供一种对X射线辐射成像系统中的加速器X射线剂量进行校正的方法，其中X射线辐射成像系统包括：用于辐射X射线的加速器X射线源；用于对加速器X射线源辐射的X射线进行准直的准直器；以及对穿透被检测物体之后的X射线剂量进行探测的检测探测器，所述方法包括步骤：将用于对加速器辐射出的X射线剂量进行监测的X射线剂量监测探测器设置在所述准直器的准直缝的至少一侧上；驱动加速器X射线源辐射X射线，并获得加速器X射线剂量监测装置监测的加速器辐射出的X射线剂量；以及基于所述X射线剂量监测探测器监测的X射线辐射剂量对检测探测器测量的X射线剂量进行校正。

在一种实施方式中，所述X射线剂量监测探测器由多个探测器模块组成，所述多个探测器模块沿平行于所述准直缝的长度方向成线性排列，其中获得加速器X射线剂量监测装置监测的加速器辐射出的X射线剂量的步骤还包括：根据各个探测器模块测量的辐射剂量的总和以获取加速器辐射出的X射线剂量的步骤。

根据本发明的还一方面，其提供一种监测X射线辐射成像系统中的加速器靶点P偏移的方法，其中X射线辐射成像系统包括：用于辐射X射线的加速器X射线源；用于对加速器X射线源辐射的X射线进行准直的准直器；以及对穿透被检测物体之后的X射线剂量进行探测的检测探测器，包括步骤：将用于对加速器辐射出的X射线剂量进行监测的第一、第二X射线剂量监测探测器分别设置在所述准直器的准直缝的两侧上；驱动加速器X射线源辐射X射线，并获得第一、第二X射线剂量监测探测器监测的加速器辐射出的第一、第二X射线剂量；基于所述第一、第二X射线剂量的差值，获得关于加速器靶点P偏移的相对偏差值；以及当所述相对偏差值大于预定的阈值时，确定加速器靶点P产生偏移。

具体地，第一、第二X射线剂量监测探测器相对于所述准直缝大体对称地设置在所述准直器的准直缝的两侧上；以及所述相对偏差值Y通过下述公式予以确定：Y＝|(A-B)/(A+B)|，其中A、B分别表示第一、第二X射线剂量监测探测器监测到的第一、第二X射线剂量。

进一步地，上述方法还包括：当确定加速器靶点P产生的相对偏差值大于预定的阈值时，发出警报的步骤。

通过上述技术方案，同现有技术相比，本发明提高了加速器剂量监测测量数据的统计性；另外，由于避免阻挡正常束流通过，有利于系统图像指标改进，例如空气中丝、空间分辨等指标的改进。此外，可实时监测靶点P左右移动的变化，从而进一步对加速器的工作状态进行监控和反馈。本发明设计简单，适应范围广，不需配复杂设备，运行成本低等特点，适用于所有扇形束加速器X射线集装箱辐射成像检查系统。

附图说明

图1是根据本发明的具体实施方式的X射线辐射成像系统中的加速器X射线剂量监测装置和具有上述加速器X射线剂量监测装置的X射线辐射成像系统的示意图。

图2显示设置有检测探测器组的准直器的侧视图。

图3是显示设置有左右两个X射线剂量监测探测器的准直器的正视图。

图4是显示根据本发明的具体实施方式的对X射线辐射成像系统中的加速器X射线剂量进行校正的方法的流程图。

图5是显示根据本发明的具体实施方式的监测X射线辐射成像系统中的加速器靶点P偏移的方法的流程图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

图1是根据本发明的具体实施方式的X射线辐射成像系统中的加速器X射线剂量监测装置和具有上述加速器X射线剂量监测装置的X射线辐射成像系统的示意图。图2显示设置有检测探测器组的准直器的侧视图。图3是显示设置有左右两个X射线剂量监测探测器的准直器的正视图。参见图1-3，根据本发明的具体实施方式中的X射线辐射成像系统1包括：用于辐射X射线的加速器X射线源2；用于对加速器X射线源2辐射的X射线进行准直的准直器10；对穿透被检测物体5之后的X射线剂量进行探测的检测探测器3、4；以及用于对加速器2辐射出的X射线剂量进行监测的加速器X射线剂量监测探测器6，其中基于所述X射线剂量监测探测器6监测的X射线辐射剂量对检测探测器3、4测量的X射线剂量进行校正，其特征在于：所述X射线剂量监测探测器6设置在所述准直器10的准直缝12的至少一侧上。

如图1所示，作为X射线源的加速器2由例如微波加速管或静电加速管等将电子加速到很高能量，当电子轰击靶P时，由于电子在靶材料中的轫致辐射，在以电子运动方向为轴对称出现大量锥形束形式的X射线。加速器靶点P发射的X射线经扇形束准直器10准直后成扇形束，透过被检测物体5后X射线剂量为检测探测器3、4探测。X射线透过被检测物体5时其剂量将被衰减，剂量的相对衰减量与被检测物体5的等效质量厚度相关。记录射线透过检测探测器3、4每点即像素的相对剂量的衰减量，即组成一幅物体的透射辐射图像。

由于加速器2每个脉冲输出的剂量在时间维度上不恒定，需要进行实时监测和校正。相应地，本发明的上述实施方式中提供一种X射线辐射成像系统中的加速器X射线剂量监测装置，其包括：X射线剂量监测探测器6，其中基于所述X射线剂量监测探测器6监测的X射线辐射剂量对检测探测器3、4测量的X射线剂量进行校正。在一种实施方式中，所述X射线剂量监测探测器6设置在所述准直器10的准直缝12的至少一侧上，用于监测从加速器2辐射出的X射线的剂量。

由于其通过改变剂量监测点的位置，将监测剂量探测器6设置在扇形束的准直器2上，该监测探测器离加速器2靶点P很近，其接受的加速器2剂量很高，从而确保监测数据具有很高的统计性。通过设置上述监测剂量探测器6，可以实时准确地监测加速器2辐射出的X射线辐射剂量在时间维度上的变化。基于上述X射线剂量监测探测器6监测的X射线辐射剂量在时间维度上的变化，上述作为射线源的加速器2在时间维度上的变化相应地传递到检测探测器3、4上。具体而言，由于射线源的加速器2的X射线的剂量发生变化，检测探测器3、4上检测的剂量也对应地发生变化。基于上述传递关系，即可以根据所述X射线剂量监测探测器6监测的X射线辐射剂量对检测探测器3、4测量的X射线剂量进行校正。更进一步地，由于所述X射线剂量监测探测器6设置在所述准直器10的准直缝12的至少一侧上，其不阻挡正常X射线束流的通过，从而不会降低检测探测器3、4的探测数据的统计性。

参见图2，在一种实施例中，所述X射线剂量监测探测器6设置在所述准直器10的准直缝12的一侧上。但是，本发明不仅限于此。参见图3，在一种实施例中，所述X射线剂量监测探测器6包括第一、第二监测探测器部8、8’，所述第一、第二监测探测器部8、8’分别设置在所述准直器10的准直缝12的两侧上。

在图1中，所述检测探测器由设置在加速器2右上方的探测器3和设置在加速器2相对侧的探测器4组成L形探测器，但是本发明不仅限于此，而可以为任何适宜形状的探测器。

参见图2和图3，所述X射线剂量监测探测器6由多个探测器模块11组成。但是，本发明并不仅限于此，也可以只由一个探测器模块11组成。参见图2和图3，在优选实施方式中，所述X射线剂量监测探测器6由多个探测器模块11组成，所述多个探测器模块11沿平行于所述准直缝12的长度方向成大致线性排列。

进一步地，参见图2和图3，一个或多个探测器模块11通过镶嵌到准直缝12一侧或两侧的凹槽中而设置到准直器10上。显然，本发明并不仅限于此，而可以通过任何一种适宜的方式设置到准直器10上。

当X射线剂量监测探测器6由多个探测器模块11组成时，对每个探测器模块11监测的辐射剂量进行加总，从而相对于单一探测器模块11的结构具有更好的统计性。而当所述多个探测器模块11沿平行于所述准直缝12的长度方向成大致成直线排列时，可以进一步保证各个探测器模块11相对于X射线的主束部分的距离大致相当，从而进一步提高监测探测器6的统计性。

相应地，所述第一、第二监测探测器部8、8’中的每一个由至少一个探测器模块11组成。优选地，所述第一、第二监测探测器部8、8’中的每一个由多个探测器模块11组成，所述多个探测器模块11沿平行于所述准直缝12的长度方向成线性排列。

下面参照附图4对根据本发明的具体实施方式的对X射线辐射成像系统1中的加速器2X射线剂量进行校正的方法进行说明。参见图4，根据本发明对X射线辐射成像系统1中的加速器2X射线剂量进行校正的方法包括步骤：将用于对加速器2辐射出的X射线剂量进行监测的X射线剂量监测探测器6设置在所述准直器10的准直缝12的至少一侧上(S1步骤)；驱动加速器X射线源2辐射X射线，并获得加速器2的X射线剂量监测探测器6监测的加速器2辐射出的X射线剂量(S2步骤)；以及基于所述X射线剂量监测探测器6监测的X射线辐射剂量对检测探测器3、4测量的X射线剂量进行校正(S3步骤)。

在一种实施方式中，所述X射线剂量监测探测器6由多个探测器模块11组成，所述多个探测器模块11沿平行于所述准直缝12的长度方向成线性排列。此时，优选地，获得加速器X射线剂量监测装置监测的加速器辐射出的X射线剂量的步骤还包括：根据各个探测器模块11测量的辐射剂量的总和以获取加速器2辐射出的X射线剂量的步骤。需要说明的是，一旦探测器模块11和加速器2及其相对位置被选定，则探测器模块11监测的辐射剂量和加速器2发出的辐射剂量之间的数量或比例关系将被确定。通过监测探测器模块11的辐射剂量，即可以获得有关加速器2发出的辐射剂量。如前所述，当X射线剂量监测探测器6由多个探测器模块11组成时，对每个探测器模块11监测的辐射剂量进行加总，从而相对于单一探测器模块11的结构具有更好的统计性。

下面参照图3和5对根据本发明的具体实施方式的监测X射线辐射成像系统中的加速器靶点P偏移的方法进行说明。参见图3和5，根据本发明的用于监测X射线辐射成像系统中的加速器靶点P偏移的方法包括步骤：将用于对加速器2辐射出的X射线剂量进行监测的第一、第二X射线剂量监测探测器8、8’分别设置在所述准直器10的准直缝12的两侧上(B1步骤)；驱动加速器X射线源2以辐射X射线，并获得第一、第二X射线剂量监测探测器8、8’监测的加速器2辐射出的第一、第二X射线剂量(B2步骤)；基于所述第一、第二X射线剂量的差值，获得关于加速器靶点P偏移的相对偏差值Y(B3步骤)；以及当所述相对偏差值Y大于预定的阈值时，确定加速器靶点P产生偏移(B4步骤)。

在一种优选实施例中，第一、第二X射线剂量监测探测器8、8’相对于所述准直缝12大体对称地设置在所述准直器10的准直缝11的两侧上。则所述相对偏差值Y通过下述公式予以确定：Y＝|(A-B)/(A+B)|，其中A、B分别表示第一、第二X射线剂量监测探测器8、8’监测到的第一、第二X射线剂量。

当确定加速器靶点P产生的相对偏差值大于预定的阈值时，则发出警报，以便于操作者对加速器靶点P的位置进行调整和校正。

虽然本发明通过基于上述X射线剂量监测探测器6监测的X射线辐射剂量在时间维度上的变化，对检测探测器3、4测量的辐射剂量进行校正。但是，本发明并不仅限于此，按照上述的技术方案，所有扇形束X射线加速器系统，在其准直器上镶嵌一组或多组监测探测器，通过监测加速器剂量角分布变化，从而也可以监测加速器的输出能量的方案，均属于本发明的保护范围。

虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。