[发明专利]双能X射线装置的改进电源

说明书

本发明一般涉及受调制电源，特别涉及用于双能X射线装置的改进电源。

测量材料密度的常见方法为用X射线照射该材料而测量该材料所吸收的辐射量，所吸收的辐射量即表示出密度。这一公知方法用于CT扫描器之类的X射线装置中。

使用双能X射线源不只是测量密度而且还提供有关材料的化学特性的技术也是公知的。使用双能X射线源的技术涉及到测量材料对两个不同能级的X射线的吸收特性，这些测量不但表示出材料密度，而且还表示出材料的原子数。使用能量可选X射线重构CT图象的双能X射线技术例如可见刊登在Phys.Med.Bio1.1976，Vo1.21，No.5，733-744上的Alvarez，Robin等人的文章“X射线CT中的能量可选重构”和美国专利No.5,132,998。

这类双能技术的一个应用例子是用来检测行李中是否有炸弹的行李扫描器。众所周知，炸弹材料的一般特征是原子数较大，因此很容易被装在机器中的这类双能X射线源检测出来。人们作出了很大努力来设计可行的X射线行李扫描器。这类设计例如可见美国专利Nos.4,759,074(Donges等人)；4,884,289(Glockmann等人)；5,132,988(Tsutsui等人)；5,182,764(Peschmann等人)；5,247,561(Kotowski)；5,319,547(Krug等人)；5,367,552(Peschmann等人)；5,490,218(Krug等人)和德国专利DE31 503 06 Al(Heimann GmbH)。

一种使用双能X射线源的可称为“交替光束”式装置的现有扫描装置是在第三代CT扫描器中加装一转动过滤器而成。简单说来，第三代CT扫描器包括分别紧固在一环形圆盘或转台直径方向上相反两边上的一X射线源和一检测器阵列。该圆盘可转动地装在一龙门支柱中，从而扫描时该圆盘不断围绕一转动轴线转动，同时从X射线源发出的X射线穿过一放置在该圆盘开口中的一物体而到达该检测器阵列。在每一测量周期中该检测器阵列中的每一检测器发出一表示所扫描的物体的一部分的密度的输出信号。由该检测器阵列在任何测量周期中生成的所有输出信号的集合称为一个“投影”，在产生一个投影时该圆盘的角度方向(也即X射线源和检测器阵列的角度方向)称为“投影角”。该圆盘围绕该被扫描的物体转动时，扫描器在许多投影角上相应生成许多投影，CT扫描器然后对从所有这些投影角上所收集的所有数据进行处理而重构出物体的CT图象。

交替光束式装置包括一设置在X射线源与被扫描物体之间靠近X射线源的转动过滤器。该转动过滤器可构作成一转动金属圆片，该圆片的一半足够薄从而对X射线源所生成的绝大部分光子来说是透明的，该圆片的另一半足够厚从而吸收X射线中较大百分比的低能光子同时又足够薄从而对X射线中的高能光子来说基本上是透明的。该金属圆片在X射线源所生成的光束的光路中转动，从而在其转动周期的一半中，该圆片的薄部位于光束中，此时X射线中的绝大部分光子穿过该圆片而被导向被扫描物体；在其转动周期的另一半中，该圆片的较厚部位于光束中而吸收部分低能光子，从而X射线中只有高能光子和很小百分比的低能光子穿过该圆片而被导向被扫描物体。因此照射到被扫描物体上的光束的能级以转动圆片的转动频率交替变化：在一半时间中光束中含有较少量的低能光子，在另一半时间中光束中含有较大量的低能光子。通过在扫描时如此交替改变光束的能级，该装置测量被扫描物体对两个不同能级的X射线的吸收特性。该圆片以足够高的频率转动，从而该CT扫描器在转台每转动一圈过程中可对两能级各生成许多投影，从而该扫描器在转台每转动一圈过程中重构出两个CT图象，一个图象用在低能光束下所收集的数据生成，另一个图象用在高能光束下所收集的数据生成。对这两个图象进行比较从理论上说应该能检测出高原子数的炸弹材料。

但在实际上，由于光束的这两个能级不足以区分到用来精确分析被扫描物体的原子数，因此交替光束式装置是有缺点的。由于这种装置所生成的光束中所含的高能光子的数量不论该转动圆片处于什么位置都大致相同，因此无法清楚区分开不同的能级。