[發明專利]基于X射線線陣掃描的便攜式面陣成像系統

有效

• 申請號: 201410290552.0
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN104020183B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 李振華;徐勝男
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 王吉勇

1.一種基于X射線線陣掃描的便攜式面陣成像系統，其特征是，包括：

與X射線發生裝置相對應的安裝于機械掃描裝置上的X射線探測模塊，X射線探測模塊用于接收X射線發生裝置產生的X射線透過被測物體后的信息，其中，透過被測物體后的X射線強度分布攜帶了被測物體的信息；

X射線探測模塊包括相連的信號探測電路和信號采集電路，信號探測電路包括集成一體的X射線線陣探測芯片組和信號調理電路；信號采集電路包括信號轉換電路和采集控制電路；所述X射線線陣探測芯片組是由多個單個X射線線陣探測芯片首尾依次串接而成；X射線線陣探測芯片組外部由遮光薄膜包覆，遮光薄膜內部由上至下依次設置閃爍體和光敏單元，光敏單元和信號調理電路相連，閃爍體將接收到的X射線轉換為微弱的可見光，再通過光敏單元轉換為弱電流信號，實現光電轉換，再通過信號調理電路將弱電流信號放大為模擬電壓信號輸出，信號轉換電路將前一級信號探測電路輸出的模擬電壓信號轉為數字電壓信號，并傳輸給采集控制電路，采集控制電路經傳輸控制電路將數字電壓信號傳輸給控制主板，X射線探測模塊的電路板上的集成電路芯片使用SMT貼片封裝；

控制主板，與X射線探測模塊相連，接收處理X射線探測模塊傳輸的數字電壓信號，并將接收處理的信號傳輸給控制X射線發生裝置產生X射線的上位機；

電源管理模塊，所述電源管理模塊使用內置可充電電池直流供電，用于為機械掃描裝置、X射線探測模塊和控制主板提供電源；

殼體，用于放置X射線探測模塊和控制主板；

所述機械掃描裝置包括掃描框架、步進電機、絲杠、直線導軌部分,實現平面移動掃描，X射線探測模塊固定在直線導軌和微型絲杠的運動滑塊上，微型絲杠的運動滑塊和直線導軌的運動滑塊通過固定連桿相連，步進電機產生驅動力帶動絲杠上的運動滑塊移動，從而使X射線探測模塊沿著直線導軌運動完成平面移動掃描，在上位機發出掃描控制命令后，控制主板通過改變輸出給步進電機的脈沖頻率，即可達到控制步進電機轉速的目的，進而實現控制X射線探測模塊的掃描速度；

所述控制主板包括FPGA功能單元、基于GigE協議的高速網絡通信模塊和擴展存儲模塊，其中FPGA功能單元作為控制核心，既負責實現信號探測電路和信號轉換電路的時序驅動，又負責完成量化后的數字圖像緩存；數字圖像信息能夠直接存儲在SD卡移動存儲設備中，便于對其進行管理和后續處理；控制主板和上位機的通信利用控制主板上集成的GigE協議高速網絡通信模塊；

所述FPGA功能單元通過內部的時序驅動模塊和A/D控制器模塊分別控制X射線探測模塊和信號轉換電路的A/D轉換器的工作時序；FPGA在上電初始階段通過內部的A/D控制器模塊對外部A/D轉換器進行相應轉換參數的配置并提供其工作所需的控制時序，然后X射線探測模塊在時序驅動模塊的時序驅動下逐行輸出像元模擬信號，同時A/D轉換器在A/D控制器模塊的同步時序下將相應的像元模擬信號轉換成數字信號；FPGA內部的乒乓控制邏輯通過A/D轉換器將數字信號讀取出來，利用乒乓緩存原理，即判斷雙口RAM1和RAM2的讀狀態，將讀取過來的數字信號寫入到讀空閑的雙口RAM中，同時將寫入雙口RAM中的數據通過傳輸速率高達1Gb/s 的GigE協議高速網絡通信模塊發送至上位機；

GigE協議高速網絡通信模塊配備有Camlink接口和RJ-45型以太網接口，靈活方便地實現與上位機之間的數據傳輸；

控制主板上配備有移動存儲外設接口，能將圖像數據寫到卡移動存儲設備里存檔。