[发明专利]一种伪双能X射线线阵成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及辐射成像技术领域，具体涉及一种伪双能X射线线阵成像系统。可实现高速和远距离伪双能图像的传输和伪双能图像的实时显示，减少操作难度，提高伪双能图像采集质量。

背景技术

目前X射线双能成像技术主要分为真双能和伪双能两种。其中真双能成像系统采用两个独立的能够产生高低两种不同能量的X射线源和两组响应不同能谱的探测器，利用真双能系统进行射线检测，需要X射线源能级切换，每切换一次X射线能级进行一次扫描，不同能级下获得的灰度图像必须进行严格的像素匹配，以保证高低能灰度图像同一位置的像素有相同的射线路径，才能正确分析出X射线在该路径上的能量衰减；伪双能系统需要进行特殊设计，采用单一X射线源产生连续的X射线能谱，在高能探测器和低能探测器之间加滤波铜片，X射线穿透物体后先经过低能探测器，再穿过滤波铜片最后到达高能探测器，低能探测器响应X射线连续能谱的低频部分，经过滤波铜片滤除低能光谱后，高能探测响应X射线连续能谱的高频部分，由此得到与真双能系统近似的双能量值。

真双能探测器获得高低能图像数据所需的扫描时间长，而且获得高低能灰度图像数据后还需进行像素匹配，操作复杂；伪双能操作系统获得的高低能灰度图像，其相同位置的像素对应同一射线路径，能准确反映在该路径上X射线能量的衰减状况。伪双能系统与真双能系统相比结构简单，成本较低。

目前广泛应用于工业的双能数字射线成像系统以线阵或平板探测器为主，价格昂贵，体积较大不易携带，给施工现场双能射线检测带来了极大的困难。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明设计了一种伪双能X射线线阵成像系统来解决上述弊端。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种伪双能X射线线阵成像系统，包括：

由多组伪双能探测模块首尾依次串接组成的伪双能探测模块组；

所述伪双能探测模块包括均用遮光薄膜覆盖的低能探测芯片和高能探测芯片，低能探测芯片和高能探测芯片之间设有滤波铜片；低能探测芯片和高能探测芯片分别与低能A/D模块和高能A/D模块相连；低能探测芯片包括上下设置的低能闪烁体和第一光敏单元，高能探测芯片包括上下设置的高能闪烁体和第二光敏单元；

与伪双能探测模块组通信的中央处理单元；

与中央处理单元通过网络通信连接的上位机；

伪双能探测模块组采集到的信号经过中央处理单元处理后通过以太网传递给上位机以灰度图像显示，实现快速远距离传输图像数据；

为伪双能探测模块组和中央处理单元供电的电源模块；

所述上位机发送采样命令后，中央处理单元(FPGA)内部的A/D寄存器配置驱动模块和W5300时序驱动模块工作，在驱动模块控制下完成A/D模块内部寄存器的基本配置和W5300模块的复位操作；中央处理单元检测到配置完成后启动伪双能探测芯片时序驱动模块，A/D采样时序控制模块和双口RAM时序控制模块，伪双能探测模块开始像素逐行扫描；A/D采样时序控制模块包含多个模拟信号处理通道，能同时对多组伪双能探测模块采样；高、低能A/D模块内部转换后的16位数字量以高8位，低8位的模式在双口RAM时序控制模块控制下分别输出到中央处理单元内部不同地址的双口RAM暂存，网络模块通过数据总线读取双口RAM的数据发送给上位机实时显示，同时外部SD卡能够读取双口RAM数据存储备份，便于后期图像处理；对采集到的高低能图像数据进行算法处理，根据算法处理后得到原子序数及材料密度信息进行物质识别。

所述上位机完成伪双能图像采集的控制与传输，主要实现SOCKET通讯和灰度图像的实时显示功能；上位机设置为TCP客户端模式，与服务器端W5300进行网络通讯；上位机将采样、行频、采样速率命令下达给下位机同时接收下位机的双能图像数据，并以灰度图像显示；下位机接收上位机的控制命令并执行相应的操作，同时将采集的图像数据由网络模块高速传输给上位机。

本发明中：

1.伪双能X射线线阵成像系统选用性价比高，体积小的线阵探测芯片构成伪双能探测模块。多组伪双能探测模块首尾依次串接可构成更大长度的伪双能成像系统，可根据现场需要拆卸安装。

2.低能探测芯片和高能探测芯片之间加滤波铜片以构成伪双能探测模块(图2)来获得高低能探测数据。X射线线阵探测芯片用遮光薄膜包裹，有效的抑制散射光线，消除干扰，提高伪双能图像采集的清晰度，同时保护双能探测芯片，降低芯片损坏概率。