MX2012009024A - Sistema de escaneo. - Google Patents

Abstract

Un sistema de escáner comprende: un generador de radiación acomodado para generar radiación a fin de irradiar un objeto; el generador de radiación comprende una fuente de radiación acomodada para producir radiación y un filtro acomodado para proporcionar filtración variable de la radiación desde la fuente; medios de detección acomodados para detectar la radiación después que ha interactuado con el objeto y generar una secuencia de conjuntos de datos del detector a medida que el objeto es movido con relación al generador, y medios de procesamiento acomodados para procesar cada uno de los conjuntos de datos del detector para así generar una salida de control acomodada para controlar el generador de radiación para variar la filtración, para así variar la salida de radiación por el generador de radiación a medida que el objeto es escaneado.

Description

SISTEMAS DE ESCANEO CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se refiere a sistemas de escaneo, en particular sistemas de escaneo de seguridad, y tiene aplicación particular en el uso de radiación X de alta energía para inspeccionar paquetes, cargamentos, cargas en contenedores y vehículos en busca de materiales y dispositivos ilícitos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION La radiografía de rayos X que genera imágenes de contenedores de cargamento y camiones para la detección de material nuclear y otro contrabando requiere fuentes de radiación de rayos X de alta intensidad. Mientras más alta es la intensidad de la fuente a una energía de fuente específica, mayor es la cantidad de material en la que el haz de los rayos X puede penetrar y mejor es la resolución de contraste. En la práctica actual, la intensidad de la fuente de rayos X de un sistema de inspección típicamente se establece al nivel más elevado permitido (referido aquí como el Punto Establecido de Salida u OSP) bajo las circunstancias particulares del sistema y el área de inspección, y todo el cargamento es inspeccionado utilizando esta intensidad fija, ya sea que la inspección precisa del cargamento requiera esta intensidad o no. Sin embargo, este OSP típicamente no es la intensidad con la clasificación más elevada que la fuente tiene la capacidad de producir. Con mayor frecuencia, el OSP se establece para no exceder un límite de dosis de radiación especificado en el límite de una zona de exclusión predefinida o bien, en el caso de un sistema de inspección de portal (donde los conductores de los camiones manejan sus camiones a través del sistema de inspección) , para permanecer por debajo de un cierto límite de dosis para el conductor del camión inspeccionado. Existen, por lo tanto, dos deficiencias de la práctica actual: 1. - La intensidad máxima clasificada de la fuente por lo general es más elevada que el OSP y el sistema de inspección entonces es intrínsecamente capaz de proporcionar mayor penetración del cargamento de lo que tiene establecido proporcionar; 2. - El sistema utiliza una intensidad mucho más elevada para ciertos cargamentos (o partes de los mismos) de lo que es necesario, conduciendo, en promedio, a niveles de radiación innecesariamente elevados alrededor del sistema de inspección.

SUMARIO DE LA INVENCION La presente invención proporciona un sistema de escáner. El sistema de escáner puede comprender un generador de radiación acomodado para generar la radiación para irradiar un objeto. El generador de radiación puede comprender una fuente de radiación acomodada para producir la radiación y un filtro acomodado para proporcionar filtración variable de la radiación desde la fuente. El sistema además puede comprender medios de detección, por ejemplo, un sistema de detección, acomodados para detectar la radiación después que ha interactuado con el objeto, y que puede generar una secuencia de conjuntos de datos del detector a medida que el objeto es movido con relación al generador. Este además puede comprender medios de procesamiento, por ejemplo, al menos un procesador, acomodado para procesar cada uno de los conjuntos de datos del detector para asi generar una salida de control acomodada para controlar el generador de radiación, por ejemplo, para variar la filtración, para asi variar la salida de radiación por el generador de radiación a medida que el objeto es escaneado.

Los medios de procesamiento pueden estar acomodados para definir un parámetro de los datos del detector, determinar un valor del parámetro para cada conjunto de datos, y generar una salida de control acomodada para variar la salida de radiación dependiendo del valor, por ejemplo, en caso que el valor del parámetro no cumpla una condición predeterminada .

Los medios de detección pueden comprender una pluralidad de detectores. Los datos de detector pueden comprender un conjunto de valores de intensidad indicativos de la intensidad de la radicación en cada uno de los detectores .

El filtro puede comprender un elemento de filtro, el cual puede ser móvil entre una pluralidad de posiciones para proporcionar una pluralidad de diferentes niveles de filtración.

El filtro puede comprender una pluralidad de secciones de filtro y se puede acomodar para moverse de manera que cada una de las secciones de filtro queda alineada con la radiación en turno.

De hecho, la presente invención además proporciona un sistema de escáner que comprende una fuente de radiación acomodada para producir radiación, medios de detección acomodados para detectar la radiación después que ha interactuado con un objeto para asi producir conjuntos de datos, un filtro que comprende una pluralidad de secciones de filtro y acomodado para moverse de manera que cada una de las secciones de filtro quede alineada con la radiación en turno, y un sistema de procesamiento acomodado para controlar al menos uno del filtro, la fuente, y los medios de detección para asi controlar el nivel de filtración de la radiación detectada .

El generador de radiación se puede acomodar para generar la radiación en impulsos, y puede estar acomodado, por ejemplo bajo el control del sistema de procesamiento, para variar la temporización de los impulsos a fin de variar cuál de las secciones de filtro está alineada con la radiación cuando los conjuntos de datos son recopilados.

El sistema de procesamiento puede estar acomodado para variar la temporización de la recopilación de los conjuntos de datos, para asi variar cuál de las secciones de filtro está alineada con la radiación cuando los conjuntos de datos son recopilados.

Las secciones de filtro pueden tener diferentes características de filtro. Por ejemplo, puede haber de diferentes grosores, y pueden ser hechas del mismo material o pueden "ser hechas de diferentes materiales.

El filtro puede ser giratorio, o puede ser linealmente móvil, o en una manera oscilante.

Modalidades preferidas de la presente invención se describirán ahora a manera de ejemplo solamente con referencia a los dibujos acompañantes.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La figura 1 es una vista esquemática de un sistema de generación de imágenes de radiación de acuerdo con una modalidad de la invención; La figura 2 es una vista esquemática de un sistema de generación de imágenes de radiación de acuerdo con una modalidad adicional de la invención; La figura 3 es una vista frontal de una rueda de filtro que forma parte de un sistema de generación de imágenes de radiación de acuerdo con una modalidad adicional de la invención; y La figura 4 es una sección a través de la rueda de filtro de la figura 2; La figura 5 es una sección adicional a través de la rueda de filtro de la figura 2; y La figura 6 es una sección similar a la figura 5 a través de una rueda de filtro de acuerdo con una modalidad adicional de la invención.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Haciendo referencia a la figura 1, un sistema de generación de imágenes de rayos X comprende un generador de rayos X 10 acomodado para generar un haz 11 de rayos X, y un arreglo de detector 12 acomodado para detectar los rayos X después que han pasado a través de un volumen de generación de imagen 14. El generador de rayos X está acomodado para producir el haz en la forma de un haz de ventilador que se extiende verticalmente, y el arreglo de detector 12 comprende un arreglo de detector lineal vertical 12a y un arreglo de detector lineal horizontal 12b. Por lo tanto, el volumen de generación de imágenes 14 es en la forma de una rebanada vertical delgada. Un sistema de procesamiento 16 está acomodado para recibir señales del detector desde cada uno de los detectores en el arreglo de detector 12 y para procesar las señales del detector a fin de generar los datos de imagen. Un sistema de filtro variable 18 comprende un elemento de filtro 20, el cual en este caso está formado de hoja metálico, y está montado de manera móvil de forma que se puede mover entre una posición desplegada en la cual está colocado en la trayectoria del haz de rayos X 11, y una posición replegada en la cual no está en la trayectoria del haz de rayos X. Un accionador 22 está conectado al elemento de filtro 20 y " está acomodado para mover el elemento de filtro 20 entre sus posiciones desplegada y replegada. El sistema de procesamiento 16 está acomodado para analizar las señales de los detectores y controlar el accionador 22 para controlar la posición del elemento de filtro en respuesta a ese análisis.

En operación, el sistema inicia con el elemento de filtro en su posición desplegada, y la fuente 10 está acomodada para generar rayos X en impulsos, y para cada impulso, el sistema de procesamiento 16 está acomodado para muestrear las señales del detector a fin de generar un conjunto de datos de imagen, a partir del cual se puede generar una imagen tridimensional . El conjunto de datos de imagen en este caso comprende un conjunto de valores de intensidad, uno para cada detector en el arreglo 12. A medida que se mueve el objeto a través del volumen de generación de imágenes, en la dirección dentro o fuera de la página de la figura 1, se recopila una serie de conjuntos de datos mismos que pueden ser acumulados para formar una imagen 2D del objeto. A medida que se recolecta cada conjunto de datos, el sistema de procesamiento 16 queda acomodado para analizarlo a fin de determinar si cumple con una condición, la cual en este caso es que todos los detectores en el arreglo de detector 12 reciben al menos un nivel mínimo de radiación. Si se cumple con esta" condición, entonces el sistema de procesamiento simplemente espera el siguiente impulso de radiación de forma que éste puede recopilar el siguiente conjunto de datos. Sin embargo, en caso de no cumplirse la condición, el sistema de procesamiento envía una señal al accionador 22 el cual está acomodado para responder moviendo el elemento de filtro a su posición replegada. Esto reduce la cantidad de radiación que el filtro bloquea, y por lo tanto aumenta la intensidad del haz de rayos X 11, mismo que a su vez aumenta el nivel de radiación detectado por el arreglo de detector 12. El filtro es mantenido en la posición replegada hasta que se cumple con una condición adicional, la cual en este caso es que todos los detectores detectan un segundo nivel de radiación, el cual es más elevado que el nivel mínimo. Si se cumple con esta condición, entonces el sistema de procesamiento queda acomodado para controlar el accionador a fin de mover el elemento de filtro de regreso a la posición replegada. El espacio entre los niveles establecidos superior e inferior proporciona un grado de histéresis alrededor del punto de conmutación.

Haciendo referencia a la figura 2, en una segunda modalidad de la invención, la cual es similar a la primera modalidad, pero aquí se muestra en vista plana, el elemento de filtro 120 es de grosor variable, con un número de secciones 120a, 120b, 120c, 120d de diferentes grosores. En este caso, el elemento de filtro está ubicado al costado del haz de ventilador de rayos X 111 de forma que la distancia que necesita recorrer es minimizada. En esta modalidad, el elemento de filtro tiene cinco posiciones, correspondientes a cada una de las cuatro secciones 120a, 120b, 120c, 120d estando en la linea con el haz de rayos X 111, y el elemento de filtro 120 estando completamente despejado del haz de rayos X como se muestra en la figura 2. En este caso, el sistema de procesamiento (que no se muestra) está acomodado para analizar cada conjunto de datos de imagen, el cual nuevamente se refiere a una rebanada de imagen 2D, y seleccionar la posición apropiada para el elemento de filtro 120 para la siguiente imagen de rebanada. Después es acomodado para enviar una señal al accionador 122 a fin de mover el elemento de filtro 120 a la posición requerida. Al igual que con la primera modalidad, las condiciones que se tienen que cumplir para que el elemento de filtro sea movido se pueden definir en un número de formas.

Haciendo referencia a las figuras 3 y 4, un sistema de escáner, de acuerdo con una tercera modalidad, es similar a aquél de la figura 2, excepto que el filtro 320 comprende una rueda de filtro que comprende una placa giratoria 321 acomodada para rotar alrededor de un eje paralelo a la linea central del haz de rayos X 311; con un número de bloques de filtros 330 formados sobre éste, y separados de manera uniforme alrededor de su eje de rotación. La placa 321 comprende una porción central 321a, con un número de rayos o aspas 321b extendiéndose radialmente hacia fuera desde la porción central, y con espacios 332 entre los mismos. Cada uno de los bloques de filtro 330 está montado en un rayo respectivo de los rayos 321b. Haciendo referencia a la figura 5, la cual es una sección a lo largo de un arco de la rueda de filtro 320, cada uno de los bloques de filtro 330 está hecho de un número de secciones 330a, 330b, lado a lado en la dirección circunferencial y cada una extendiéndose a través de todo el ancho del bloque de filtro 330 en la dirección radial, los cuales son de diferentes grosores. En esta modalidad hay 20 rayos de la rueda y 20 bloques de filtro 320. El filtro 320 está ubicado de manera que, a medida que la placa 321 rota alrededor de su eje, cada una de las secciones de filtro 330a, 330b de cada uno de los bloques de filtro 330, alternando con los espacios 332 entre los bloques de filtro, es colocada a su vez en la trayectoria del haz de rayos X 311, entre la fuente de rayos X 310 y el arreglo de detector 312, de manera que éste filtra el haz de rayos X 311. El sistema de procesamiento 316 está acomodado para recibir las señales del detector desde el arreglo de detector 312, y también para recibir señales desde un sensor de posición rotatorio 324 que está acomodado para detectar la posición rotatoria de la rueda de filtro 320. A partir de la señal de posición, el sistema de procesamiento 316 puede determinar cuál de las secciones de filtro 330a, 330b está en la trayectoria del haz de rayos X en cualquier momento. El sistema de procesamiento 316 también está acomodado para controlar la operación de la fuente de rayos X 310 a fin de producir rayos X en impulsos, y la temporización de los impulsos se puede controlar a través del sistema de procesamiento. Los impulsos son producidos a la frecuencia de la rotación de la rueda de filtro 320 multiplicado por el número de bloques de filtro 330, que en este caso es veinte. Por lo tanto, veinte impulsos (uno para cada bloque de filtro) pueden ser transmitidos durante cada rotación de la rueda de filtro 320, cada una coincidiendo con una sección respectiva de las secciones de filtro 330a, 330b, o espacio 332, estando alineado con el haz de rayos X 311.

El sistema de procesamiento está acomodado para agregar o remover un retardo en el tren de impulsos a fin de cambiar las temporizaciones de los impulsos para que coincidan con la alineación de un conjunto diferente de secciones de bloque de filtro 330a, 330b, o los espacios 332, para asi variar el grado de filtración de los impulsos de rayos X.

La operación de este sistema es similar a aquellas antes descritas ya que, después que se recopila cada conjunto de datos, típicamente comprendiendo una sola muestra de cada detector en el arreglo lineal 312, el sistema de procesamiento analiza las señales del detector para revisar el cumplimiento de una o más condiciones, y después determina si el grado de filtración necesita ser incrementado o reducido para el siguiente u otro conjunto de datos posterior. En caso tener una respuesta afirmativa, entonces el sistema de procesamiento queda acomodado para cambiar las temporizaciones de los impulsos de rayos X por una compensación de temporización igual al periodo de transición de la sección de filtro a la sección de filtro deseada, es decir, el tiempo entre la alineación de secciones de filtro posteriores con el haz de rayos X, para asi seleccionar un conjunto diferente de secciones de filtro operativas del grosor requerido. Dependiendo del tipo de detector utilizado, el sistema de procesamiento 316 también se puede acomodar para cambiar los tiempos de muestreo de la señal del detector de manera que permanezcan sincronizadas con los impulsos de rayos X. El grado de filtración, y por lo tanto la intensidad del haz de rayos X que llega al objeto, se pueden ajustar después que se recolecta cada conjunto de datos del detector.

Haciendo referencia a la figura" 6, en una modificación a la modalidad de la figura 5, cada bloque de filtro escalonado 320 es reemplazado por un bloque de filtro 420 de grosor continuamente variable, el grosor varía en la dirección circunferencial de la rueda de filtro. La temporización de los impulsos de rayos X es entonces controlada para determinar a través de cuál parte del bloque de filtro 320 pasan los impulsos, lo cual determina cuánta filtración experimentan.

En una modificación adicional a las modalidades de las figuras 5 y 6, el sistema de procesamiento 322 está acomodado para controlar la velocidad del motor que impulsa la rueda de filtro, lo cual le permite seleccionar secciones de filtro de diferentes grosores para que sean secciones de filtro operativas variando la velocidad de la rueda del filtro, mientras la frecuencia del impulso de rayos X permanece fija.

Claims (11)

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. - Un sistema de escáner que comprende: un generador de radiación acomodado para generar la radiación para irradiar un objeto, el generador de radiación comprende una fuente de radiación acomodada para producir la radiación y un filtro acomodado para proporcionar filtración variable de la radiación desde la fuente; medios de detección acomodados para detectar la radiación después que ha interactuado con el objeto y generar una secuencia de conjuntos de datos del detector a medida que el objeto es movido con relación al generador, y medios de procesamiento acomodados para procesar cada uno de los conjuntos de datos del detector para así generar una salida de control acomodada para controlar el generador de radiación para así variar la filtración, a fin de variar la salida de radiación por el generador de radiación a medida que el objeto es escaneado.

2. - El sistema de escáner de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el medio de procesamiento está acomodado para definir un parámetro de los datos del detector, determinar un valor del parámetro para cada conjunto de datos, y generar una salida de control acomodada para variar la salida de radiación en caso que el valor del parámetro no cumpla con una condición predeterminad .

3. - El sistema de escáner de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el medio de detección comprende una pluralidad de detectores y los datos del detector comprenden un conjunto de valores de intensidad indicativos de la intensidad de la radiación en cada uno de los detectores.

4. - El sistema de escáner de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el filtro comprende un elemento movible entre una pluralidad de posiciones para proporcionar una pluralidad de diferentes niveles de filtración.

5. - El sistema de escáner de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el filtro comprende una pluralidad de secciones de filtro y está acomodado para moverse de forma que cada una de las secciones de filtro quede alineada con la radiación en turno .

6. - Un sistema de escáner que comprende una fuente de radiación acomodada para producir radiación, medios de detección acomodados para detectar la radiación después que ha interactuado con un objeto para así producir conjuntos de datos, un filtro que comprende una pluralidad de secciones de filtro y acomodado para moverse de manera que cada una de las secciones de. filtro quede alineada con la radiación en turno, y un sistema de procesamiento acomodado para controlar al menos uno del filtro, la fuente, y los medios de detección para así controlar el nivel de filtración de la radiación detectada .

7. - El sistema de escáner de conformidad con la reivindicación 5 o 6, caracterizado porque el sistema de procesamiento está acomodado para generar la radiación en impulsos, y para variar la temporización de los impulsos a fin de modificar la sección de filtro que queda alineada con la radiación cuando se recopilan los conjuntos de datos.

8. - El sistema de escáner de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el sistema de procesamiento está acomodado para modificar la temporización de recopilación de los conjuntos de datos, de manera que permanecen sincronizados con los impulsos de radiación.

9.- El sistema de escáner de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque las secciones de filtro tienen diferentes características de filtro.

10. - El sistema de escáner de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, caracterizado porque las secciones de filtro tienen diferentes grosores.

11. - El sistema de escáner de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 10, caracterizado porque el filtro es giratorio.