CN1798970B - 车辆安装式检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于检查物体的辐射扫描系统，其包括支承辐射源的第一车辆，以及支承检测器的第二车辆。可以移动辐射源和检测器来扫描车辆间的物体，例如载货容器。该第一和第二车辆可以具有可扩展的长度，辐射源和检测器能够移动通过该可扩展的长度，以扫描长形物体。该辐射源可适于发射垂直的发散辐射束，例如扇形辐射束。例如，该辐射可以是X射线辐射。该车辆可包括卡车以及可脱离地连接于卡车上的可延伸的拖车。该拖车可包括伸缩轨道。可以将该第一和第二车辆开到检测现场，并且在那里迅速展开。本发明还同时公开了一种检测物体的方法。

Description

车辆安装式检测系统及方法

技术领域

辐射扫描系统，更具体地为，车辆安装式的辐射扫描系统。

背景技术

辐射经常应用于对物体的无侵入检测，例如对行李、包裹、公文包以及类似物进行检测，以识别其中隐藏的违禁及走私货物。违禁物品包括枪支、刀具、爆炸装置以及非法药品等。可以通过将所检测到的物品与清单所列的物品进行比较来辨别走私货物。由于罪犯及恐怖分子隐藏违禁物品的方法越来越新，因此对更有效的无侵入检测技术也越来越需要。将违禁物品放在手提包或行李内带上飞机的走私已是众所周知的了，随着发展，较少报道但亦很严重的威胁是将违禁物品藏于大型集装箱内船运过境的走私。据2002年2月11日的“美国新闻和世界报导”第52页的“检查站的恐怖”所公布的，船运到美国的1700万个集装箱中仅有2％-10％能够被检测。

一种普通的检测系统是行扫描器，其中需要检测的物体(例如行李)通过固定的辐射源(例如X射线源)和固定的检测器之间。该辐射被准直为垂直的扇形射束或笔形射束，且物体水平通过该射束。通过物体的辐射由于受到物体内容物的影响而有不同程度的衰减。辐射的衰减是辐射射束所穿过的材料的密度的函数。衰减后的辐射被检测，并生成物体内容物的辐射图像(radiographic images)，以用于检测。该辐射图像显示出内容物的形状、尺寸以及不同的密度。

标准集装箱典型的尺寸为20-50英尺长(6.1-15.2米)，8英尺高(2.4米)，6-9英尺宽(1.8-2.7米)。空运集装箱放置在机身内并用于装载大量行李或其他货物，空运集装箱的尺寸(长、高、宽)从大约35×21×21英寸(0.89×0.53×0.53米)到大约240×118×96英寸(6.1×3.0×2.4米)。海运集装箱典型的尺寸为40-50英尺长，8英尺宽、8英尺高(12.2-15.2×2.4×2.4米)。大堆的物品，例如多件行李，也可以放在集运架上。集运架可以具有支承侧壁，尺寸也可以与集装箱类似。本文使用的术语“载货容器”包括了集装箱(包括海运集装箱)以及集运架。

固定的检测系统已经被用于检测大的容器。例如，Yoshida的美国专利No.4430568公开了一种用于检查包裹，包括大的船运容器的X射线系统。传送装置在由地面支承的X射线源和检测器阵列之间水平地输送包裹或容器。类似的，Cable的美国专利No.4599740公开了一种固定检测系统，其中X射线源发射连续穿过传送装置的辐射束，待检测的容器沿着传送装置被移动。该容器可以连续移动，也可以步进移动。该穿过容器的辐射被“折叠”的传感器屏或传感器设备所检测，所述传感器屏或传感器设备包括两个相互垂直的臂；在检测时，一个臂沿着容器的侧面竖直延伸，另一个经过容器的顶面水平延伸。该折叠的传感器能够使得整个系统的高度相比于检测穿过整个容器所必须的高度而言较小。

也有使用便携式X射线成像系统来扫描大容器的建议。例如，Armistead的美国专利No.5638420公开了一种跨立式检测系统，其中辐射扫描系统的辐射源和检测器固定在可移动的框架上，并且框架沿着容器的长度方向水平移动，同时顺序记录下图像数据。Geus等人的美国专利No.5692028公开了一种安装在移动车辆上的X射线源和支承在由车辆延伸出去的入口形组件上的检测器。在检测一个物体(该物体可以是另一车辆)时，该移动车辆驶过该物体，由此物体经过该桥门形组件。

Swift等人的美国专利No.6292533B1公开了一种用于检测大型物体，例如车载集装箱的活动X射线检测系统，该活动X射线检测系统使用450kV的X射线源。该射线源被支承在卡车上，并产生垂直扫描车辆的笔形辐射束。检测器也被支撑在卡车上或者由卡车延伸出去的悬臂梁上，用于检测穿过物体内容物并因物体内容物而散射的射线。在使用时，待检测的车辆并排停放在卡车上的扫描单元的旁边。辐射源和检测器由卡车内的平移系统水平移动，用以水平扫描车辆。据说该扫描“极为缓慢”(1/3-1/6英里每小时)。

Bjorkholm的美国专利No.5917880公开了一种可用于检测集装箱的X射线检测系统，其使用大约8MV的X射线，准直为垂直扇形射束以扫描装运货物的卡车。第一检测器阵列与扇形射束排成一条直线以检测穿过卡车的辐射。第二检测器阵列用于检测穿过卡车向前散射的辐射。该卡车移动穿过垂直的扇形射束。利用两个检测器阵列生成的数据来确定卡车内的衰减材料的平均原子量并，由此识别卡车内的具体物品。随后生成显示具体物品的图像。第一检测器阵列所提供的数据也用于生成卡车的射线照片。

这些系统都昂贵、沉重、复杂并且难于运输与安装。检查速度也可能慢。有些系统需要几天的时间来安装和拆卸。其他的系统也过长和/或沉重，以至于需要专用的道路来驶上公路。

因此需要一种改进的辐射检测系统，其用于车辆、车辆运载的载货容器以及其他物体的检测。

发明内容

根据本发明的实施例之一，用于检测物体的辐射扫描系统包括具有可扩展长度的第一车辆。用于辐照待检测物体的辐射源可移动地由第一车辆支承。该系统还包括具有可扩展长度的第二车辆。用于检测与物体相作用的辐射的检测器可移动地由第二车辆支承。该第一车辆可以包括第一可扩展部分，辐射源可以移动经过该第一可扩展部分。该第二车辆可以包括第二可扩展部分，检测器可以移动经过该第二可扩展部分。上述的可扩展部分可以包括一对轨道。该辐射源和检测器可以是可移动地由可扩展部分支承。该第一和第二可扩展部分可以有支承在地面之上的第一位置以及在地面上的第二较低位置。第一和第二可扩展部分中的每个都可以包括伸缩部分。辐射源和检测器可以由马达移动。

该辐射源可适于向物体发射垂直发散辐射束，检测器可适于检测与物体作用之后的垂直发散射束。例如，该垂直发散射束可以是垂直扇形射束，该辐射源可以是X射线源。

根据另一实施例，所公开的检测物体的辐射扫描系统包括第一车辆以及安装在第一车辆上可移动的辐射源，用于辐照待检测物体。该系统还包括第二车辆以及安装在第二车辆上可移动的检测器，用于检测与物体作用后的辐射。

根据另一实施例，所公开的检测物体的辐射扫描系统包括至少一个具有至少一个可扩展部分的车辆。用于辐照待检测物体的辐射源在至少一个可扩展部分上可移动。用于检测与物体作用后的辐射的检测器也可以在可扩展部分上移动。

根据另一实施例，所公开的检测物体的辐射扫描系统包括第一和第二车辆。该第一车辆包括第一驱动部、第一伸缩部以及由第一伸缩部可移动地支承的辐射源，所述辐射源用以辐照待检测物体。该第二车辆包括第二驱动部、第二伸缩部以及由第二伸缩部可移动地支承的检测器，所述检测器用于检测与物体作用后的辐射。

根据另一实施例，所公开的检测物体的辐射扫描系统包括第一车辆，该第一车辆包括第一卡车、可脱离地连接在第一卡车上的第一伸缩拖车以及可移动地经过第一伸缩拖车的至少一部分且用以辐照待检测物体的辐射源。该系统还包括第二卡车、可脱离地连接在第二卡车上的第二伸缩拖车以及可移动地经过第二伸缩拖车的至少一部分的检测器，所述检测器用于检测与物体相作用的辐射。

根据本发明的另一实施例，所公开的检测物体的方法包括在静止的第一和第二车辆之间定位待检测物体，其中第一车辆可移动地支承辐射源，第二车辆可移动地支承检测器。该方法还包括经过第一车辆的长度移动辐射源，并且在辐射源移动时以射线辐照物体。由第二静止车辆支承的检测器移动经过第二车辆的长度，并用该移动检测器检测与物体作用后的辐射。

附图说明

图1是根据本发明实施例之一的辐射扫描系统的透视图；

图2a是拖车的侧视图，拖车可以是图1所示系统的第一车辆的一部分，与车辆前面的卡车部分离开；

图2b是与图2a的拖车相类似的拖车侧视图，该拖车具有附加的伸缩部分；

图3是沿图2a的3-3线，对附图2a所示拖车伸缩部分的导轨之一的剖视图；

图4是处于非展开位置的第二车辆的透视图，其包括与拖车相连的前部卡车部；

图5是第二车辆的拖车的侧视图，带有处于非展开位置的轨道；

图6是在展开位置中的拖车的侧视图，轨道下降到地面；

图7是本发明实施例之一的辐射扫描系统的辐射源和检测器在扫描物体(例如第三车辆上的载货容器)时的前视图；

图8是辐射源位于楔形物上而转动辐射束方向的侧视图；

图10-12是在根据本发明的实施例之一的检测物体(例如载货容器)方法的各个步骤中，根据本发明实施例之一的辐射扫描系统的顶视简图；

图13是图1所示系统在检查另一物体时的顶视简图，该系统包括附加车辆的拖车部分，附加车辆支承附加的检测器以增加处理能力；

图14是与基件枢接的辐射源的侧视图，其用于图13所示系统；

图15是另一具有高处理能力的系统的顶视简图；

图16-17分别是用于图15所示系统的另一可选辐射源的侧视图和前视图，该辐射源同时沿相反方向发射两个辐射束；以及

图18是图15所示系统以及图16和17所示辐射源在检测两个物体时的前视图。

具体实施方式

图1是根据本发明实施例之一的辐射扫描系统10的透视图。该系统10包括支承辐射源14的第一车辆12和支承检测器18的第二车辆16。待检测的载货容器20在第一和第二车辆12，16之间的间隙G内，在本例中，载货容器20由第三车辆22运载。优选地，辐射源14和检测器18可分别移动经过第一和第二车辆12和16，以扫描载货容器20。

每个车辆12、16均包括各个前部卡车部24、26，支承后轮32、34的后部拖板部28、30，以及连接前部和后部的中间部36、38。该辐射源14和检测器18可分别移动经过中间部36、38。在本例中，该辐射源14适于发射垂直发散射束，例如垂直扇形射束。在本例中，该检测器18垂直延伸，用以检测与载货容器20作用后的垂直发散的辐射束。

在本实施例中，中间部36、38分别包括一对轨道40、42。第一车辆12的一对轨道40支承辐射源14，第二车辆16的一对轨道42支承检测器18。或者，中间部36、38二者中的任何一个或两个都可是单轨道。该中间部36、38还可以包括轨道之外的其他支承结构。例如，中间部36、38二者或其中之一可以是平台。

该前部卡车部24、26可以是通常用于牵引拖车的半牵引卡车，例如可以是Model 379或者是美国得克萨斯州登顿市PACCAR公司的下属部门Peterbilt Motors公司生产的其他机型。中间部36、38和后部拖板部28、30可以是拖车的一部分。图2a是拖车43a的侧视图，其可以是与前部卡车部24相分离的第一车辆12的一部分。下文将参照图5对用于第二车辆16的类似拖车43b予以详细说明。图5还示出了轨道40之一以及后部拖板部28。为使附图简明，图1所示的第一车辆12上的辐射源14及其他结构在图2a中并未示出。轨道40的前端44与枢轴支承结构45相连接，该枢轴支承结构包括枢轴45a(已知为中枢销)，其可以与前部卡车部24以本领域公知的方式可脱离地相连。图2a示出了支柱45b之一，所述支柱45b可以从枢轴结构45延伸，用于当拖车不与前部卡车部24相连时支承拖车43a。如本领域所公知的，该支柱45b可以缩回枢轴支承结构45内，以用于调整支柱的高度。或者，该支柱可以从轨道延伸出。下文将举例介绍合适的拖车43a。

返回图1，辐射源14可以由带有轮子47的拖板46支承，以利于在轨道40上移动。轮子47可以容纳在轨道40的一个或多个沟槽48内。类似地，检测器18可以由带轮子52的拖板50支承，轮子52可以在第二车辆16的轨道42的沟槽54中移动。图3是图2a的轨道40沿3-3线的剖视图，更好地示出了沟槽48。轨道42上的沟槽54与之类似。

拖板46、50可以由连接到轮子47、52上的直接驱动电动机(未示出)驱动。例如，该电动机可以是变速交流矢量驱动电动机。合适的电动机可从市场购得。驱动速度可以大约为100英尺(大约30.48米)/分钟。

可以将转速计连接到辐射源14或驱动辐射源移动的电动机上，以与检测器18同步移动(反之亦然)，使得二者在扫描时保持对齐。例如，从绝对位置参考系统推导出的比例微分积分(PID)回路可以用于校正检测器18的运动误差。

或者，拖板46、50可以被电动机驱动的环形皮带驱动，其中环形皮带在沟槽48、54中移动。在另一可选方案中，该拖板可以由压缩空气产生的气垫支承并驱动。

优选地，轨道40、42是可伸缩轨道，包括第一部分40a、42a，分别被第二部分40b、42b所容纳，如图1和2a所示。更优选地，第三轨道部分40c分别被容纳在第一部分40a、42a之内，如图2b所示，用以提供额外的长度。在图1、2a和2b中，轨道40、42处于第一展开位置，其中第一轨道40a、42a从第二轨道40b、42b中伸出，以延长第一和第二车辆12、16的中间部36、38的长度，至少超过待扫描的载货容器20的长度。优选地，如图1所示，中间部36、38的长度延伸超过支承载货容器20的第三车辆22的长度，由此可以扫描整个车辆22。

图4是第二车辆16的透视图，该车辆包括前部卡车部26，其与拖车43b相连接。轨道42处于第二非展开位置，其中第一轨道部分42a的大部分长度被容纳在第二轨道部分42b内，由此缩短了车辆的长度。该车辆16也由此更容易地驶入或驶离检测现场。第一车辆12的轨道40优选也具有类似的第二非展开位置，以利于驾驶。车辆12、16缩短后的长度也避免了在公路上驾驶该车辆所需的专用通行证。

图5是拖车43b的轨道40处于第二非展开位置的侧视图。图5(及图4)中所示出的检测器18处于优选的非展开位置，其中检测器处于水平位置，用于在行驶中保护检测器18。在图1中，检测器18在展开位置中垂直延伸，用于检测穿过载货容器20a的垂直发散扇形辐射束。该检测器18可以通过枢轴51安装到拖板50上，图5最明显地示出了这种结构。连接到枢轴51和检测器18上的电动机(未示出)可以在轨道从第二非展开位置向第一展开位置延伸之前、延伸时或延伸之后，从非展开位置向展开位置转动检测器。

例如，当拖车43a、43b处于图2a所示的第一展开位置时，其可以具有大约70英尺(约21.3米)的长度L1。延伸后的轨道自身可以具有大约52英尺(约15.8米)的长度，可提供大约这个长度的扫描长度。例如，如图2b所示，如果带有容纳在轨道43b内的一副附加轨道43c，则拖车43a、43b可以具有大约107英尺(约32.6米)的长度L2。图2b中延伸后的轨道40、42可以具有大约87英尺(约26.5米)的长度，可提供大约该长度的扫描长度。例如，当处于图5所示的第二非展开位置时，拖车43a、43b可以具有大约53英尺(约16.2米)的长度L3。53英尺长的拖车43a、43b可以无需特殊许可即由卡车24、26驱动。通过解除将轨道固定到一起的锁紧装置，并将车辆14、16的卡车部24、26向前开动一段预定距离，可以使轨道40、42由非展开位置延伸到展开位置。伸缩拖车43在本技术领域中是公知的。例如，从印第安纳州Rensselaer市的Talbert Manufacturing有限公司(“Talbert”)可以购得合适的伸缩拖车，其商品名为Double Drop Trailers。该Talbert DoubleDrop Trailers具有一对轨道，其容纳在另一对轨道内，如图2a所示。可以在Talbert Double Drop Trailers内容易地设置附加的一对伸缩轨道，如图2b所示。该Talbert Double Drop Trailers具有自动校平功能，以补偿不平坦的地形。

如上文所述，图2和图5中所示的支柱45b优选为可伸缩的。第一和第二车辆12、16的后部拖板部28、30的后轮32、34也优选为可伸缩的。使用时，当拖车43a、43b的轨道40、42延伸到它们的展开位置后，车辆12、16的前部卡车部24、26优选分别与拖车43、43b分离。轮子32、34以及支柱45b收回，轨道40、42下降到地面上，在运行时起支承作用，如图6所示。具有可伸缩的支柱和轮子的Talbert Double DropTrailers也是可以购得的。

图7是辐射扫描系统10扫描第三车辆22(示出了第三车辆的车轮22a)上的载货容器20时辐射源14和检测器18的前视图。所示出的辐射源14及检测器18分别由拖板46、50以及轨道40、42支承。优选地，辐射束为垂直发散射束B，如图7所示。更优选地，该辐射束为垂直发散扇形射束。也可以使用锥形射束。该检测器18垂直延伸足够的长度，用以收集与载货容器20作用后的辐射束B。术语“扇形射束”在此指基本上只有一个尺寸，例如垂直尺寸的发散的辐射束。术语“锥形射束”是指二维发散辐射束，例如水平和垂直发散的辐射束。该锥形射束并非数学意义上的圆锥形，它可以是截面的外缘为长方形、正方形、圆形或椭圆形的任意形状的锥形。

如现有技术所公开，垂直发散射束43可以由一个或多个准直器62来确定。该准直器62可以与辐射源14相结合。垂直发散射束在载货容器20的表面20a处的垂直高度可以稍大于容器的高度。由于辐射源14接近地面，为了照射载货容器20的整个垂直面，准直器62可以是非对称准直器。辐射束B的圆弧α可以是大约90度。例如，该圆弧可以从相对于垂直线V的大约-20度延伸到大约+70度。圆弧α在特定应用中的范围以及方向取决于辐射源14和检测器18之间的距离、载货容器20的高度以及载货容器20在间隙内的位置。或者如图8所示，辐射源14的中心射线R的方向可以向上转动。例如，可以通过在辐射源14和拖板44之间安置楔形物来转动该中心射线。通过适当地设置系统10的部件尺寸以及第一和第二车辆12、16之间的距离，也可以扫描车辆22的至少一部分，包括车轮22a的至少一部分。

该辐射源14可以是X射线辐射源，例如轫致辐射。该辐射源14可以发射具有与系统10的结构、载货容器20(参见图9)的宽度W以及载货容器的内容物相适配的能量的辐射，这对于本领域熟练的技术人员来说是显而易见的。如本领域技术人员所知，为了使用如图1所示实施例的辐射扫描系统10检测宽度W大于大约5英尺(大约1.5米)的载货容器20，通常需要X射线源14产生标称能量大于大约1MV的辐射束B，以透射载货容器的整个宽度W。如果容器20的内容物不是十分致密，可以使用较低的能量。也可以使用更高的能量。该辐射源14也可以产生多倍能量的辐射。

该X射线源14可以是线性加速器，例如Linatron

线性加速器(Linatron)，从加利福尼亚州帕洛阿尔托市的Varian Medical System有限公司(Varian)可以购得，其能够以一种或多种标称能量发射辐射。例如，可以使用超低泄漏的LinatronM9，其能够发射6MV和9MV的辐射。也可以使用发射其他能量，例如3.5MV和6MV或者5MV和10MV的线性加速器。也可以使用其他类型的X射线源，例如，静电加速器、电子回旋加速器以及电子感应加速器。还可以使用X射线管，特别是对于载货容器及其他宽度W小于大约5英尺(1.5米)的物体。另外可行的辐射源是放射性同位素，例如钴60。可选的，也可以使用中子或伽马射线扫描载货容器20。本领域中已知中子射线源或者伽马射线源。

该检测器18可以是检测器阵列。为了检测扇形辐射束，检测器阵列18可以是包括一个或多个检测器元件模块的一维检测器阵列，如本领域技术人员所知。每个一维检测器模块可以包括排成单行的多个检测器元件。如本领域所公知，可以在模块的背后和/或在检测器阵列18的后方设置屏蔽。优选地，该检测器18以及相关的屏蔽延伸超过辐射束的外轮廓，因此不需要使用额外的屏蔽。但是在需要时也可以使用额外的屏蔽。

例如，该检测器或检测器阵列18可以在展开后垂直延伸，并且具有高度Hv，如图7所示。该检测器或检测器阵列18也可以具有与垂直段18b正交的水平段18a，其在展开后延伸经过载货容器20，如图7的虚线所示。此时该检测器18的垂直高度可以小于Hv。例如，该水平段18a可以通过枢轴18c与垂直段18b相连，以使得水平段在非展开时折叠靠在垂直段上。

该检测器元件可以包括对辐射敏感的检测器，例如闪烁器，以及光敏检测器，例如光电管或光电二极管，这是本领域所公知的。可以使用高密度的闪烁器，例如钨酸镉闪烁器。该闪烁器具有8克/立方厘米的密度。例如，可以在光电二极管的线性阵列中设置2000个间距2mm的检测器元件。检测器18的垂直高度Hv则为4000mm。例如，可从美国俄亥俄州梭伦市的Saint Gobain Crystals以及英国肯特郡的Spectra-Phusics Hilger Crystals购得合适的钨酸镉闪烁器。优选使用具有10％到80％检测效率的检测器模块，这取决于辐射束的辐射光谱。如果使用锥形射束，检测器阵列18可以包括一行或多行的二维检测器模块。二维检测器模块可以包括多行及多列的检测器元件。

返回图1，用于辐射源14的支承构件还可以安装在第一车辆12上。例如，如果辐射源14是线性加速器，向辐射源14提供能量的发生器64、包含有用于加速器的微波发生系统的RF桶(RF mb)65、用于稳定线性加速器的温度的温控单元66(“TCU”)、以及调制驱动线性加速器的脉冲的调制器68均可以安装在第一车辆12上。存储箱70也可以安装在第一车辆12上，用来容纳与系统10一同使用的附件，例如高压电缆、快接电缆、水冷却管、备用零件和工具。该发生器64可以是55KVA发生器。该RF桶65可以安装在在辐射源14上。检测器18的支承部件，例如发生器72以及信号处理系统74，可以安装在第二车辆16上。例如，该发生器72可以是25KVA的发生器。

该检测器阵列18与信号处理系统74电连接，该信号处理系统可以包括处理器，例如计算机，以及模数转换电路(未示出)。在一个实例中，该信号处理系统74将由检测器阵列18输入的数据再现为可在监视器76上显示的图像。该监视器76可以设置在车辆12、16之一的司机座位后面的空间78内，如图1中的虚线所示。如果监视器76设置在卡车部24、26之一上，那么将监视器76设置在支承检测器的同一车辆(第二车辆)上会更实用。例如，座位后的空间78可以为大约82英寸高(大约2.08米)、70英尺宽(大约1.78米)，该空间足够容纳监视器76和操作者。可以适当地屏蔽该前部卡车部26以保护操作者，这已为本领域所公知。

该监视器76也可以设置在单独的设施中，例如电机房或办公箱室。该单独设施可以设置在检测现场或远处。办公箱室可由展开前的第一或第二车辆12或16所运载。该办公箱室可由起重机在检测现场移离车辆。该远程位置可以是在中央办公室。显示器可以通过线路或者射频发送/接收系统联接到图像处理电路。

控制系统79包括一个或多个在一个或多个计算机中的程序逻辑控制器，上述控制系统79可以通过导线或无线连接到监视器76、驱动辐射源14和检测器18移动的电动机17、信号处理系统74及其它系统部件，用于控制其运行。该控制系统79可以与监视器76在同一地点，如图1所示，也可以在其他地点。也可以使用其他的控制构造。

该信号处理系统74优选能够在获得载货容器20内容物的图像之后对其进行实时浏览。该系统还优选使操作者移动镜头(移动光标到图像的特定区域)、放大所选定的图像区域、增强轮廓、反相显示(颠倒黑白区域的状态)、选择基于图像的图像密度的伪色、选择增强对比度、以及标记和注释感兴趣的区域。优选使用两个显示监视器以并排比较不同测试及显示条件下的同一图像。例如，每个监视器可以显示以不同能量获取的数据所生成的图像。以不同能量获取的数据也可以合并显示在一个监视器上。例如，该图像处理器可以是基于PC的Pentium(R)4图像处理器，带有线扫描检测软件，这已为本领域所公知。在本实例中，信号处理系统向控制系统79提供处理后的数据，控制系统可以进一步处理该数据以用于在监视器76上显示。

其他系统部件可以包括管理数据库，磁盘存储器(优选可存储多于1000张的全扫描图像)，彩色激光打印机以及文件扫描仪。优选地，该系统具有Internet访问端口，以向其他地点传输图像进行分析。更优选地，对Internet的访问为无线访问。

替代上文所述对载货容器20内容物成像的检测器元件，或者作为对该成像的检测器元件的补充，该检测器阵列18可以包括用于检测核材料的检测器元件或传感器。检测由核材料发出的辐射的检测器或传感器如下文所述：“Portable System from Berkeley Nucleonics Detects‘DirtyBombs′，”Berkeley Nucleonics，2002年6月12日，该文可从YahooFinance查得。用以检测放射性特殊核材料的便携式监视器也可以适用于本发明的系统，上述便携式监视器可以从Belarus的Minsk市的Polimaste有限公司获得。

为了使用系统10，首先需要选择合适的检测地点。该地点应基本上是平坦的。车辆12、16随后被开到检测现场。该检测现场可以接近或位于边境路口、应急备用场所、路障处、沿桥或者接近桥、海港或者任何需要检测诸如载货容器等物体的地方。在现场，第一和第二车辆12、16沿箭头C开动并彼此平行地停放，如图1和9示出了第一和第二车辆的顶视图。可以在地面上设置标记M1来指示车辆12、16应停放的位置。车辆12、16的前端优选在3英寸(76.2毫米)的范围内对齐。该系统10可以通过系统的自动校平和/或对所采集数据的适当处理来对检测现场地形的小偏斜以及第一和第二车辆的不对齐进行补偿。如上文所述，第一和第二车辆12、16可以由大约30英尺(9.14米)的间隙G相分隔开。例如，可以使用激光系统检测两车12、16是否对齐，这也是本领域内众所周知的。

停放在合适位置后，解除轨道40、42的锁定，第一和第二车辆12、16的前部卡车部24、26沿箭头D向前开动，用以使轨道40、42延伸预定长度，如图10所示。可以在地面设置标记M2来指示卡车部24、26应该开多远。可以再次使用激光来确定第一和第二车辆12、16是否对齐。

在此之后，优选将第一和第二车辆12、16的前部卡车部24、26从车上分离开。首先，优选伸出拖车43a、43b的支柱45b以将拖车43a、43b支承在地面上(参见图2b和5)。随后，第一和第二车辆12、16的前部卡车部24、26可以分别与拖车43a、43b分离并驶走。此时，该支柱45b以及车轮32、34可以收回，将轨道40、42降落到地面上，如图6所示。可以在轨道42延伸之前、延伸时或者延伸后将检测器18旋转到垂直位置。图11表示前部卡车部24、26开走之后的拖车43a、43b。与图1和图7相似，图11也表示检测器18处于展开后的垂直位置。

待检测的载货容器20随后被卡车22沿着箭头E运载到拖车43a、43b之间，如图11所示。可以在地面上设置标记M3来指示卡车22应停放的位置。优选的，该载货容器20距第二车辆16比距第一车辆12更近，这样可以减小扇形射束覆盖载货容器20整个高度所需的圆弧尺寸，并且减小检测器18所需的高度。该卡车22可以从两个方向之任一方向驶到检测位置。卡车22的司机在检查开始前离开卡车22。

根据该实施例，辐射源14以及检测器18分别沿着轨道40、42同步地沿箭头F从轨道的第一端80a向第二端80b移动，以执行对载货容器20整个长度的线扫描，如图12所示。可以使用两个不同的能量级对载货容器20进行扫描，例如6MV和9MV。在扫描过程中，该辐射源14可以在两个能级之间迅速切换。或者，该辐射源14可以在辐射源14和检测器18从第一端80a向第二端80b移动时发射第一能级的辐射，而当辐射源14和检测器18从轨道40、42的第二端80b向第一端80a移动时发射第二能级的辐射。也可以对卡车20，包括车轮22a的至少一部分进行扫描，参见图7。

扫描之后，司机可以返回卡车22内并将车开走。随后可以将第二辆卡车22a以及载货容器20a开到两个拖车12、16之间进行扫描。辐射源14和检测器18在扫描第一载货容器20之后将位于轨道40、42的第二端80b。在扫描第二载货容器20a时，辐射源14和检测器18可以移回第一端部80a。或者，辐射源14和检测器18可以在扫描第一载货容器20之后并在扫描第二载货容器之前返回到第一端部80a。

为了增加扫描系统10的处理能力，该系统10还可以包括类似于第二车辆16的附加车辆81，其支承第二检测器84。图13表示附加车辆的拖车82，其与第一车辆12的第一拖车43a相平行。间隙G2位于拖车82和拖车43a之间。该第二载货容器20a可以由第二卡车22a驱动驶入间隙G2，以进行捡测。位于第一车辆12上的辐射源14可以由枢轴86枢轴支承在拖板46上，如图14所示。在第一载货容器20检测完毕后，该辐射源14可以绕轴线X旋转，朝向第二载货容器86。并随后检测该第二载货容器20a，优选从轨道的第二端80b向第一端80a移动辐射源14和检测器18。在检测第二载货容器20a的同时，可以用第三卡车20b将第三载货容器20b运到第一和第二车辆12、16之间的间隙G内。当第二载货容器20a检测完毕后，可以转动辐射源14朝向第三载货容器20c。随后可以检测第三载货容器20c，优选从轨道40、42的第一端80a向第二端80b移动辐射源14和检测器18。可以对后续的载货容器重复进行这一过程，这可以使系统10的处理能力翻倍。

如图15所示，可以使用安装在同一拖板46上的两个朝向相反的辐射源100对分别位于间隙G、G2内的两个载货容器20、20a同时进行扫描。所示出的第一和第二射束B1、B2朝相反方向发射。虚线所示的第二辐射源14a可以安装在独立的拖板上，朝向与第一辐射源14相反的方向，如图15所示。如果使用两个辐射源100，优选分别独立地控制每个辐射源的动作。

或者，可以用“全景式”的辐射源100发射射束B1和B2，上述辐射源适于沿相反方向发射辐射束。在2002年7月19日提交的、并转让给本发明的受让人的申请No.10/199781中，对“全景式”的辐射源有所描述，该申请可以在此引入作为参考。图16是全景式辐射源100的部分顶视图。该全景式辐射源100包括线性加速器主体102，其可以是VarianLinatron

如上文所述，或者可以具有本领域所熟知的其他构造。该线性加速器主体102具有开口输出端103。虚线所示的电子束104在沿着主体的长轴Y经过线性加速器主体102时被加速。该电子束104从输出端103离开加速器主体。作为漂移管的管106的近端连接到线性加速器主体102的输出端103，该管与开口输出端相连通并且从开口输出端延伸出。例如，该漂移管106可以具有从大约6毫米到大约10毫米的直径。例如，该漂移管106的材料和线性加速器主体102的材料相同，以便于将漂移管连接至线性加速器主体。漂移管106和线性加速器主体102可以是金属材料。该漂移管和线性加速器主体也可以是其它材料。

在漂移管106的远端设有靶材108，该靶材为高原子量和高熔点的金属，例如钨或其他难熔金属。围绕漂移管106以及靶材108设置屏蔽材料110，例如钨、钢或铅，并且可以延伸覆盖线性加速器主体102的远端部。例如，该屏蔽材料110可以是球形，靶材108可以位于漂移管106中并且在该球形屏蔽材料的中心。该屏蔽材料110也可以具有其他形状。该漂移管106、靶材108以及屏蔽材料被称为“屏蔽靶111”。

第一和第二准直槽112a、112b从漂移管106的端部延伸，穿过屏蔽材料110，横截线性加速器主体102的长轴L1。该槽112a和112b的形状使得靶材发出的X射线束形成垂直发散的射束，例如扇形射束或锥形射束，射束从屏蔽靶中以相反方向发射出，垂直于加速器主体102的轴Y。该槽112a、112b具有第一角度θ1，其限定了垂直发散射束的水平宽度。该槽112a、112b也可典型的具有相同的第一角度θ1，但这并不是必须的。在图中夸大表示出的角度θ1，通常较小，并且限定垂直发散扇形射束的水平尺寸较小。图17是屏蔽靶111沿轴线Y的剖视图，表明槽112a和112b的第二角度θ2。该第二角度θ2限定了扇形射束的角度，例如，该角度可以为90度。

该线性加速器主体102沿着长轴L1射出的电子束104经过漂移管106并撞击靶材108。从靶材108沿各个方向发出轫致辐射X射线。沿准直槽112a和112b的方向发射的辐射被准直成所需形状，并且从设备100中发射出。屏蔽材料110吸收了其他方向的辐射。

图18表示位于拖板46上并带有屏蔽靶111的辐射源100。该图还示出了拖板46的轮子47以及第一车辆12的轨道40。还示出了载货容器20以及载货容器20a。为了使图简明，没有示出系统的其他部件，例如检测器18、84以及拖车43a、82。所示的辐射源100分别向载货容器20和载货容器20a同时发射两束垂直扇形射束V1、V2。

根据本发明实施例的该辐射扫描系统10是活动的，可以方便的运输并且简单、快速地展开。系统10的车辆12、16可以无需专用通行证而被驾驶。该系统可以仅由2个人操作。

在上文所述的优选实施例中，由卡车支承的一个和多个载货容器进行检测，本发明的该系统也可以检测由其他类型的车辆或以其他方式支承的载货容器。也可以检测其他类型的物体。例如，也可以检测机动车辆，如卡车及客车。上文所述的拖车43a、43b是可以伸缩的，但伸缩并不是必须的，特别是在检测短的物体时。

此外，如以上实施例所述，当辐射源14和检测器18可移动经过车辆12、16的伸缩部的长度移动时，该辐射源14和/或检测器18可以由每辆车的伸缩部移动。

本领域熟练的技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围情况下对上述的优选实施例进行改动。本发明的保护范围由以下的权利要求限定。

Claims (58)

1.一种用于检测物体的辐射扫描系统，该系统包括：

具有可扩展长度的第一车辆；

用于照射待检测物体的辐射源，该辐射源由第一车辆支承并且可相对于第一车辆移动；

具有可扩展长度的第二车辆；以及

用于检测与物体作用的辐射的检测器，该检测器由第二车辆支承并且可相对于第二车辆移动。

2.如权利要求1所述的系统，其中

该第一车辆包括第一可扩展部分；

该辐射源可移动经过该可扩展部分；

该第二车辆包括第二可扩展部分；并且

该检测器可移动经过该第二可扩展部分。

3.如权利要求2所述的系统，其中：

该第一和第二可扩展部分具有支承在地面上方的第一位置以及下降到地面上的第二下降位置。

4.如权利要求2所述的系统，其中第一和第二可扩展部分均包括伸缩部。

5.如权利要求3所述的系统，其中：

第一可扩展部分包括支承辐射源的第一支承表面；并且

第二可扩展部分包括支承检测器的第二支承表面。

6.如权利要求5所述的系统，其中：

第一支承表面包括第一对轨道；并且

第二支承表面包括第二对轨道。

7.如权利要求5所述的系统，其中：

该辐射源在第一电动机的带动下移动经过第一支承表面；以及

检测器在第二电动机的带动下移动经过第二支承表面。

8.如权利要求7所述的系统，其中第一和第二电动机的操作同步。

9.如权利要求1所述的系统，其中：

辐射源适于发射与物体相作用后的垂直发散辐射束；以及

检测器适于检测垂直发散射束。

10.如权利要求9所述的系统，其中：

该检测器具有展开的垂直位置，用于检测辐射；以及

该检测器具有非展开的水平位置。

11.如权利要求1所述的系统，其中：

该辐射源为X射线辐射源。

12.如权利要求1所述的系统，其中：

该第一车辆包括：

带有可扩展长度的第一拖车；以及

可分离地连接到第一拖车的第一卡车；并且

该第二车辆包括：

带有可扩展长度的第二拖车；以及

可分离地连接到第二拖车的第二卡车。

13.如权利要求1所述的系统，还包括：

具有可扩展长度的第三车辆；以及

由第三车辆支承的第二检测器，用于检测与第二物体作用的辐射，其中第三检测器可相对于第三车辆移动。

14.如权利要求13所述的系统，还包括：

由第一车辆支承的第二辐射源，用于照射第二物体。

15.如权利要求13所述的系统，还包括：

支承辐射源的基体；

其中该辐射源枢轴连接到基体上，并且该辐射源能够有选择地围绕该枢轴转动，用于有选择地照射第一和第二物体。

16.如权利要求13所述的系统，其中：

该辐射源适于同时照射第一和第二物体。

17.如权利要求1所述的系统，其中：

在运行时，检测器由第二车辆支承，用于检测穿过物体的辐射。

18.一种用于检测物体的辐射扫描系统，该系统包括：

第一车辆；

用于照射待检测物体的辐射源，该辐射源在第一车辆上可移动；

第二车辆；以及

用于检测与物体作用的辐射的检测器，该检测器在第二车辆上可移动。

19.如权利要求18所述的系统，其中该辐射源和检测器可分别移动经过第一和第二车辆的长度。

20.如权利要求18所述的系统，其中：

在运行时，检测器可在第二车辆上移动，用于检测穿过物体的辐射。

21.一种用于检测物体的辐射扫描系统，该系统包括：

第一车辆，其包括；

第一驱动部分；

第一伸缩部分；以及

由第一伸缩部分可移动地支承的辐射源，用于照射待检测物体；以及

第二车辆，其包括：

第二驱动部分；

第二伸缩部分；以及

由第二伸缩部分可移动地支承的检测器，用于检测与物体相作用的辐射。

22.如权利要求21所述的系统，其中第一和第二伸缩部分均包括：

至少一个第一轨道；以及

容纳在各个第一轨道内的至少一个第二轨道。

23.如权利要求22所述的系统，其中第一和第二伸缩部分均包括：

容纳在至少一个第二轨道内的至少一个第三轨道。

24.如权利要求21所述的系统，其中：

在运行时，检测器由第二伸缩部分可移动地支承，用于检测穿过物体的辐射。

25.一种用于检测物体的辐射扫描系统，该系统包括：

第一车辆，其包括：

第一卡车；

可分离地连接到第一卡车上的第一伸缩拖车；以及

可移动经过第一伸缩拖车的至少一部分的辐射源，用于照射待检测物体；以及

第二车辆，其包括：

第二卡车；

可分离地连接到第二卡车上的第二伸缩拖车；以及

可移动经过第二伸缩拖车的至少一部分的检测器，用于检测与物体相作用的辐射。

26.如权利要求25所述的系统，其中：

在运行时，检测器可移动经过第二伸缩部分的至少一部分，用于检测穿过物体的辐射。

27.一种用于检测物体的方法，包括：

将待检测物体定位在静止的第一和第二车辆之间，其中第一车辆支承辐射源，第二车辆支承检测器；

移动辐射源经过第一车辆的长度的一部分；

利用移动的辐射源发出的辐射照射物体；

移动由第二静止车辆支承的检测器使其经过第二车辆的长度的一部分；以及

利用移动的检测器检测与物体相作用的辐射。

28.如权利要求27所述的方法，还包括：

驾驶第一车辆到检测现场；

驾驶第二车辆到检测现场；并且

对齐第一和第二车辆。

29.如权利要求27所述的方法，还包括：

扩展第一车辆的长度；

沿着第一车辆的扩展后的长度移动辐射源；

扩展第二车辆的长度；并且

沿着第二车辆扩展后的长度移动检测器。

30.如权利要求27所述的方法，当辐射源和检测器沿第一方向移动时，该方法还包括：

检测之后将物体移离第一和第二车辆之间；

将待检测的第二物体定位在第一和第二车辆之间；并且

沿与第一方向相反的第二方向移动辐射源和检测器，用以检测第二物体。

31.如权利要求27所述的方法，其中该检测器具有第一垂直位置以及第二水平位置，该方法还包括：

在移动检测器经过第二车辆之前，将检测器从第二位置移到第一位置。

32.如权利要求27所述的方法，还包括：

从辐射源向物体发射垂直发散辐射束。

33.如权利要求32所述的方法，包括：

从辐射源向物体发射垂直扇形辐射束。

34.如权利要求32所述的方法，还包括：

从辐射源向物体发射X射线辐射。

35.如权利要求33所述的方法，还包括：

从辐射源向物体发射多峰值能量的辐射。

36.如权利要求27所述的方法，其中物体由第三车辆运载，该方法还包括：

驾驶第三车辆到第一和第二车辆之间的位置以定位该物体。

37.如权利要求27所述的方法，还包括：

在第一车辆和与第一车辆对齐的第三静止车辆之间移动待检测的第二物体；

利用移动的辐射源发出的辐射照射第二物体；

移动由第三车辆支承的第二检测器使其经过第三车辆的一部分；并且

由该第二检测器检测与物体相作用的辐射。

38.如权利要求37所述的方法，包括：

在照射第一物体后照射第二物体。

39.如权利要求37所述的方法，包括：

在照射第一物体的同时照射第二物体。

40.如权利要求29所述的方法，其中第一和第二车辆的扩展后的长度分别跨过第一和第二车辆的各个部分，该方法还包括：

将上述各部分降到地面。

41.如权利要求27所述的方法，包括：

利用移动的检测器检测穿过物体的辐射。

42.一种用于辐射扫描系统的车辆，该车辆包括：

可扩展部分；以及

用于照射待检测物体的辐射源，该辐射源支承在可扩展部分上并且可移动经过该可扩展部分。

43.如权利要求42所述的车辆，其中：

该可扩展部分包括至少一个支承辐射源的轨道，该辐射源可在该轨道上移动并且经过该轨道。

44.如权利要求42所述的车辆，其中：

辐射源在第一电动机的带动下可移动经过可扩展部分。

45.如权利要求42所述的车辆，其中：

该辐射源为X射线辐射源。

46.如权利要求42所述的车辆，还包括：

拖车，其中可扩展部分是拖车的一部分；以及

与拖车可分离地连接的卡车。

47.如权利要求42所述的车辆，还包括：

支承在可扩展部分上并且可移动经过该可扩展部分的第二辐射源。

48.如权利要求42所述的车辆，其中：

辐射源适于同时照射第一和第二物体。

49.如权利要求42所述的车辆，还包括：

用于支承辐射源的基体，其中该基体由可扩展部分支承并且可移动经过该可扩展部分；并且

其中该辐射源枢轴连接到基体上，并且该辐射源可以有选择地围绕该枢轴转动，用于有选择地照射第一和第二物体。

50.如权利要求42所述的车辆，其中可扩展部分包括第一和第二伸缩部分。

51.一种用于辐射扫描系统的车辆，该车辆包括：

可扩展部分；以及

检测与物体相作用的辐射的检测器，该检测器由可扩展部分支承并且可移动经过该可扩展部分。

52.如权利要求51所述的车辆，其中：

该可扩展部分具有支承在地面之上的第一位置以及下降到地面上的第二位置。

53.如权利要求51所述的车辆，其中：

可扩展部分包括至少一个支承检测器的轨道，该检测器可在该轨道上移动并且可移动经过该轨道。

54.如权利要求51所述的车辆，其中：

检测器在电动机的带动下可移动经过该可扩展部分。

55.如权利要求51所述的车辆，包括：

拖车，其中可扩展部分是拖车的一部分；以及

可分离地与第一拖车相连的卡车。

56.如权利要求51所述的车辆，其中：

该检测器具有展开的垂直位置，用于检测辐射；并且

该检测器具有沿可扩展部分的非展开水平位置。

57.如权利要求51所述的车辆，其中：

该检测器适于检测X射线辐射。

58.如权利要求51所述的车辆，其中：

该可扩展部分包括第一和第二伸缩部分。

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