双能探测器及其双能X射线成像系统、食品检测装置的制作方法 专利技术说明

电气元件制品的制造及其应用技术双能探测器及其双能x射线成像系统、食品检测装置技术领域1.本发明涉及食品检测装置中x射线成像系统领域，特别涉及一种双能探测器及其双能x射线成像系统、食品检测装置。背景技术：2.在现有技术中，在x-ray食品检测装置上，使用双能探测器系统，通过高低能量成像的区别获得不同的信息，然后经过图像处理技术获得二者相减的图像，可以获得更多的关于产品的信息。3.通常来说，x射线的光谱呈连续分布，例如使用100kv的电压激发x射线成像的时候，产生的射线光谱的范围是从0-100kv的连续分布谱线，这样的射线是一种连续多色的射线谱，其中的每种成分对成像都有贡献，所呈现的图像实际上是一种综合效果，对某些在某个能段下才能体现出来的具体信息会有丢失。4.然而实际上，如果我们将射线按照能量分开看的话，在高能量和低能量段上成像的效果是不同的，例如在30-40kv的能量区间成像的效果和80-100kv区间的成像效果是不同的。高能端的成像主要对硬组织有比较好的效果，而低能端对于软组织的成像有较好的效果，这样分开能量的区段成像，对于获得更多的信息是有帮助的，在医学成像中有很大的用处来区分软组织和硬组织。5.图1为x射线的衰减示意图。如图1所示，高能谱段和低能谱段的衰减比率是不同的，高能段x射线无论对于通过高密度异物还是低密度异物的衰减都不是很明显，而低能谱段的光子在经过高密度异物的时候衰减非常明显，可以获得比较好的对比度信息。6.目前，现有双能x射线成像系统中采用的双能探测器通常分为以下两种：7.如图2所示，第一种是上下分布的传感器结构分布，这种结构中两层闪烁体是分开的结构，中间有空隙，x射线在通过第一层的时候会有很多的散射光产生，这些散射光会照到第二层闪烁体上，从而产生错误的信号，这些错误的信号需要设计特殊的算法去纠正。另外一种减少散射的方式是在两层之间增加金属滤波片，吸收散射线，但是金属滤波片因为光电效应会产生光电子，光电子会又会被下层吸收，所以滤波片只是在一定程度上减轻了信号干扰的影响，并不能完全消除。8.如图3所示，第二种是左右分布的传感器结构分布，这种结构存在的问题是高低能闪烁体并排放置，两者中间要留出一定的空隙避免散射信号串扰，这个空隙部分的x射线直接透过，没有被接收，造成了信号在一定程度上的浪费。这种设计在入射x射线光强较弱的情况下更为严重，每块闪烁体分到不到1/2的光束。产生的电信号强度对比噪音的强度很弱，需要在后端设计相关放大电路。9.有鉴于此，本技术发明人改进了双能探测器的传感器结构，以期克服上述技术问题。技术实现要素：10.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中双能探测器无法消除信号干扰，容易产生错误信号，且电信号强度较弱等缺陷，提供一种双能探测器及其双能x射线成像系统、食品检测装置。11.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：12.一种双能探测器，其特点在于，所述双能探测器包括至少一个传感器，每一所述传感器包括闪烁体、第一薄膜晶体管层和第二薄膜晶体管层，所述闪烁体夹设在所述第一薄膜晶体管层和所述第二薄膜晶体管层之间形成夹心结构，所述闪烁体产生的可见光信号由所述第一薄膜晶体管层和所述第二薄膜晶体管层接收并产生电信号用于成像，实现一次性双能信号收集。13.根据本发明的一个实施例，所述第一薄膜晶体管层位于所述闪烁体的上端面上，所述第二薄膜晶体管层位于所述闪烁体的下端面上。14.根据本发明的一个实施例，所述闪烁体采用csi，gd2o2s或cdwo4制成。15.根据本发明的一个实施例，所述闪烁体的厚度范围为100-1000mm。16.根据本发明的一个实施例，所述第一薄膜晶体管层和所述第二薄膜晶体管层采用非晶硅制成。17.根据本发明的一个实施例，所述第一薄膜晶体管层收集低能信号，所述第二薄膜晶体管层收集高能信号。18.根据本发明的一个实施例，所述双能探测器满足以下公式：19.iho＝ih·exp(-uhdmhd-uidmid)；ilo＝il·exp(-u′idmhd-u′idmid)；20.其中，u表示物质对x射线的等效质量衰减系数；21.m表示物质的面密度(g/cm2)；22.i表示x射线的强度；23.ho、lo分别表示x射线的入射和出射强度；24.h、l分别表示高、低能量x射线的下标；25.hd、ld表示高密度和低密度物质的下标。26.本发明还提供了一种双能x射线成像系统，其特点在于，所述双能x射线成像系统包括如上所述的双能x射线成像系统。27.本发明还提供了一种食品检测装置，其特点在于，所述食品检测装置包括如上所述的双能x射线成像系统。28.本发明的积极进步效果在于：29.本发明双能探测器及其双能x射线成像系统、食品检测装置，简化了探测器现有的制造工艺，使得内部结构变得更加紧凑，通过更加紧凑的结构，可以有效的减小散射信号的串扰而导致的模糊等影响，使得成像更加清晰。同时，这种结构设计可以使高低能量光谱更分开，尽最大可能地减少重叠区域。附图说明30.本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：31.图1为x射线的衰减示意图。32.图2为现有技术中上下分布的传感器结构分布的示意图。33.图3为现有技术中左右分布的传感器结构分布的示意图。34.图4为本发明双能探测器中传感器的结构示意图。35.图5为本发明x射线成像系统的成像流程示意图。具体实施方式36.为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。37.现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。38.此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。39.此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。40.图4为本发明双能探测器中传感器的结构示意图。41.如图4所示，本发明公开了一种双能探测器，其包括至少一个传感器，每一所述传感器包括闪烁体10、第一薄膜晶体管层20和第二薄膜晶体管层30，将闪烁体10夹设在第一薄膜晶体管层20和第二薄膜晶体管层30之间形成夹心结构，闪烁体10产生的可见光信号由第一薄膜晶体管层20和第二薄膜晶体管层30接收并产生电信号用于成像，实现一次性双能信号收集。42.优选地，第一薄膜晶体管层20位于闪烁体10的上端面上，第二薄膜晶体管层30位于闪烁体10的下端面上。此处闪烁体10优选地采用csi，gd2o2s或cdwo4制成。闪烁体10的厚度范围优选为100-1000mm。43.另外，第一薄膜晶体管层20和第二薄膜晶体管层30优选地采用非晶硅制成。此处第一薄膜晶体管层20收集低能信号，第二薄膜晶体管层30收集高能信号。44.所述双能探测器的计算满足以下公式：45.iho＝ih·exp(-uhdmhd-uidmid)；ilo＝il·exp(-u′idmhd-u′idmid)；46.其中，u表示物质对x射线的等效质量衰减系数；47.m表示物质的面密度(g/cm2)；48.i表示x射线的强度；49.ho、lo分别表示x射线的入射和出射强度；50.h、l分别表示高、低能量x射线的下标；51.hd、ld表示高密度和低密度物质的下标。52.例如，对某一测点(x0，y0),测得经该点衰减后的ho、lo即可联立方程式求解,消去低密度ms后,即求得该点的高密度异物的m(x 0、y 0)。53.本发明还提供了一种双能x射线成像系统，其包括如上所述的双能x射线成像系统。本发明还提供了一种食品检测装置，其包括如上所述的双能x射线成像系统。54.图5为本发明x射线成像系统的成像流程示意图。55.如图5所示，本发明双能x射线成像系统的算法操作流程具体如下：56.首先，所述双能探测器获取高低能量，电压设置100kv，电流1.5ma，连续曝光模式。例如成像对象为袋装牛肉干。x射线通过袋装后产生衰减，剩余的射线到达探测器，随即被闪烁体转换成高低能信号，获得高低能成像。57.接着，低能成像的闪烁体接受单元因为在探测器的下端，所以存在放大倍率的问题，需要做相关的几何修正，将此图像乘以放大倍率后，和高能图像相减即可清晰的识别出异物。58.根据上述描述，本发明双能探测器采用夹心结构，闪烁体在中心，上下设置薄膜晶体管用来接受信号。这样，闪烁体产生的可见光信号就可以被上下两层薄膜晶体管接收并产生电信号用于成像，一次性同时实现了双能的信号收集，而不需要设计两层传感器系统。59.综上所述，本发明双能探测器及其双能x射线成像系统、食品检测装置，简化了探测器现有的制造工艺，使得内部结构变得更加紧凑，通过更加紧凑的结构，可以有效的减小散射信号的串扰而导致的模糊等影响，使得成像更加清晰。同时，这种结构设计可以使高低能量光谱更分开，尽最大可能地减少重叠区域。60.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。









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