專利名稱：便攜式脈沖數(shù)字化x射線成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種便攜式脈沖數(shù)字化的X射線成像裝置。
目前X射線投影成像裝置主要用于對(duì)容器內(nèi)貯物進(jìn)行監(jiān)測(cè)、對(duì)金屬物體探傷或醫(yī)用等，大多集中在醫(yī)院、工業(yè)及安全檢測(cè)場(chǎng)所。現(xiàn)有X射線投影成像裝置，其一般使用連續(xù)X射線源，體積大而笨重，攜帶不便，不適于野外及某些特定場(chǎng)合的檢測(cè)。現(xiàn)有的便攜式X射線檢查儀由便攜X射線源和X射線相機(jī)或電視系統(tǒng)組成，帶有電視系統(tǒng)的檢查儀體積仍較龐大，基本無便攜的優(yōu)點(diǎn)。帶有X射線相機(jī)的裝置，由于采用高性能的底片成像，需要多個(gè)脈沖才能得到較清晰的圖像，因此，其成像速度低，成本也較高。另外，膠片圖像動(dòng)態(tài)范圍不高，不利于分清圖像的細(xì)節(jié)，且圖像很難進(jìn)行再處理。
本實(shí)用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，而提供一種體積小、重量輕，圖像清晰而成像速度快、成本低，圖像動(dòng)態(tài)范圍高的便攜式脈沖數(shù)字化X射線成像裝置。
本實(shí)用新型的目的可通過以下措施來達(dá)到一種便攜式脈沖數(shù)字化X射線成像裝置，包括計(jì)算機(jī)，X射線源和探測(cè)器箱(1)，其特殊之處在于所述X射線源為便攜式脈沖源(5)，所述計(jì)算機(jī)為帶擴(kuò)展機(jī)箱的筆記本計(jì)算機(jī)(3)，該筆記本計(jì)算機(jī)(3)通過數(shù)據(jù)獲取及控制接口(4)與便攜式脈沖源(5)相連接，通過圖像采集卡(2)與探測(cè)器箱(1)相連接。
本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)獲取及控制接口(4)可包括通過插座(21)與所述便攜式脈沖源(5)相連接的電子開關(guān)(15)和(16)，通過計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽(20)與所述筆記本計(jì)算機(jī)(3)相連接的邏輯控制電路(18)和地址譯碼(19)，所述電子開關(guān)(15)直接與邏輯控制電路(18)相連接，所述電子開關(guān)(16)經(jīng)觸發(fā)器(17)與邏輯控制電路(18)相連接，所述地址譯碼(19)亦與邏輯控制電路(18)相連接。
本實(shí)用新型的插座(21)可采用插座J2；所述電子開關(guān)(15)、(16)可分別采用光電耦和器U1、U14；所述觸發(fā)器(17)由相連接的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U11、U12構(gòu)成，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U11的輸入端接邏輯控制電路(18)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U12的輸出經(jīng)非門U13與光電耦和器U14相接；所述地址譯碼(19)由接有開關(guān)S和排阻RP的八位比較器U15構(gòu)成；所述計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽(20)為擴(kuò)展槽J1；所述邏輯控制電路(18)包括接于計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽J1的IOR端的緩沖器U3，其輸出經(jīng)或門U4接緩沖器U5的控制端，緩沖器U5的輸出接計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽J1的D0端，緩沖器U2的輸入端接計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽J1的IOW端，緩沖器U2的輸出經(jīng)或門U10與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U11相接，接擴(kuò)展槽J1的或門U6和比較器U15的輸出分別接與非門U7、U8的輸入端，與非門U7、U8的輸出經(jīng)與非門U9接或門U10的輸入端。
附圖圖面說明如下


圖1為本實(shí)用新型的原理框圖；圖2為本實(shí)用新型探測(cè)器箱的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型數(shù)據(jù)獲取及控制接口的原理框圖。
圖4為本實(shí)用新型數(shù)據(jù)獲取及控制接口的電路原理圖。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述參見
圖1，被探測(cè)物體6位于便攜式脈沖源5和探測(cè)器箱1之間。打開便攜式脈沖源5的電源開關(guān)，筆記本計(jì)算機(jī)3發(fā)出“采集”指令，數(shù)據(jù)獲取及控制接口4的電子開關(guān)導(dǎo)通，啟動(dòng)便攜式脈沖源5工作，開始充電，充到一定高壓后放電，電子打到陽板靶，放出一束X射線脈沖，X射線穿過被探測(cè)物體6后，探測(cè)器箱1得到被探測(cè)物體6的輻射圖像。同時(shí)，便攜式脈沖源5的同步信號(hào)啟動(dòng)數(shù)據(jù)獲取及控制接口4，通知筆記本計(jì)算機(jī)3脈沖即將放出。筆記本計(jì)算機(jī)3啟動(dòng)圖像采集卡2工作，采集由探測(cè)器箱1送來的圖像，然后將采到的圖像再送至筆記本計(jì)算機(jī)3。便攜式脈沖源5可采用北京科電高技術(shù)公司生產(chǎn)的120-1型脈沖源。這種脈沖源利用直流蓄電池充電，去掉了笨重的高壓源，體積小，重量輕，便于攜帶。本實(shí)用新型還可采用具備此特性的其它型號(hào)的脈沖源。每個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間為50-100納秒，每脈沖X射線劑量約為4毫倫，頻率約每秒1個(gè)脈沖。在其內(nèi)部，有一代表充電過程的充電信號(hào)Vc，其電壓值由零逐步增加到約30伏，充電時(shí)間約1秒。此信號(hào)被延遲整形為幅度為12伏，脈沖寬度為10毫秒的記數(shù)信號(hào)Vd。為了得到同步信號(hào)，本實(shí)用新型去掉了記數(shù)信號(hào)Vd，而直接將Vc作為同步信號(hào)接至數(shù)據(jù)獲取及控制接口4。另外，還從控制口引出了主機(jī)來的供給控制器電源的12伏直流電源給探測(cè)器箱1中的CCD攝相機(jī)供電。同時(shí)，采用了電子快門。脈沖源控制插座內(nèi)四根彩色引線與其它部件的接法為紅線從脈沖源主機(jī)來的供給12V控制器電源的正端引線—插座J2的1腳及攝像機(jī)14的電源正端。
白線地線——攝像機(jī)電源負(fù)端及插座J2的9腳。
綠線使脈沖源5的繼電器工作的12V電源線——插座J2的6腳。
黃線脈沖源的充電信號(hào)Ve——插座J2的5腳。
參見圖2，探測(cè)器箱1外部為探測(cè)器箱體10，其可采用45#鋼或塑料等其它金屬、非金屬材料。攝像機(jī)14通過支架9支撐固定于探測(cè)器箱體10內(nèi)。攝像機(jī)14可采用臺(tái)灣敏通公司產(chǎn)的MTV-1881EX黑白攝像機(jī)。探測(cè)器箱體10上設(shè)有攝像機(jī)14的輸出信號(hào)電纜7和電源線8。攝像機(jī)14前端鏡頭11的焦距為6毫米，光圈指數(shù)為1.4。攝像機(jī)鏡11所對(duì)的探測(cè)器箱體10上設(shè)有支撐板12，支撐板可采用聚氯乙稀等低密度不透光平板，以保證對(duì)X光吸收較小，其可粘貼固定于探測(cè)器箱體10上。X線增感屏13設(shè)置于支撐板12的內(nèi)表面上，具體可采用非腐蝕性、低密度膠粘貼。工作時(shí)，X射線穿過支撐板12射至增感屏13上，增感屏13發(fā)出可見光，攝像機(jī)14拍到可見光圖像后，將圖像信號(hào)由輸出信號(hào)電纜7輸出至圖像采集卡2。本實(shí)用新型所用的增感屏13以感度400以上的高速增感屏為佳。
本實(shí)用新型的圖像采集卡2可采用加拿大metrox公司的meteor黑白卡，采用PCI總線，其它A/D轉(zhuǎn)換速度大于10MB/S的黑白或彩色圖像卡均可。使用時(shí)，可直接插入計(jì)算機(jī)的PCI槽。其主要組成部分包括一路高速8位A/D轉(zhuǎn)換器，解碼器和數(shù)字視頻與計(jì)算機(jī)PCI總線間的接口，本身不帶幀存儲(chǔ)器，A/D轉(zhuǎn)換速度大于40MHz，變換后的數(shù)據(jù)直接經(jīng)過計(jì)算機(jī)的PCI總線送到內(nèi)存?？山?路視頻輸入，工作時(shí)四路間切換采集。本實(shí)用新型只用其中的第一路輸入，其余三路空。
筆記本計(jì)算機(jī)3可采用帶外接擴(kuò)展機(jī)箱的筆記本計(jì)算機(jī)，如臺(tái)灣的恒升牌筆記本計(jì)算機(jī)，主頻為166MHz，內(nèi)存32Mb，操作系統(tǒng)為Windows95，數(shù)據(jù)獲取及控制接口4為一入一出的計(jì)算機(jī)I/O接口電路。插于計(jì)算機(jī)IESA總線的擴(kuò)展槽20中，由同步信號(hào)輸入和電子開關(guān)兩部分組成，其原理框圖見圖3。同步信號(hào)通過插座21將由脈沖源5來的信號(hào)經(jīng)電子開關(guān)15送入邏輯控制電路18，由計(jì)算機(jī)3發(fā)出的指令經(jīng)擴(kuò)展槽20送入邏輯控制電路18。地址譯碼19通過地址總線與計(jì)算機(jī)3相接，地址譯碼19與邏輯控制電路18相接。邏輯控制電路18的輸出啟動(dòng)觸發(fā)器17，使電子開關(guān)16尋通，則脈沖源5接通電源充電。
參見圖4，插座21即J2的9腳接地，5腳接脈沖源5的Vc信號(hào)，1、6腳分別接脈沖源5控制器插座內(nèi)的紅線和綠線，其余插腳皆懸空。同步信號(hào)由插座J2的5腳輸入，由電阻R3分壓，當(dāng)分壓后的電壓大于2伏時(shí)，電子開關(guān)15即光電耦和器U1輸出的電平由高變?yōu)榈?，緩存于三態(tài)緩沖器U5中，當(dāng)計(jì)算機(jī)3發(fā)出讀端口260h指令時(shí)對(duì)于比較器U15來說“P=Q”，其19腳輸出低電平，如開關(guān)S的6、7斷開，其余閉合，則當(dāng)J1地址線A0～A7為60h時(shí)，比較器U15輸出低電平，則與非門U7輸出高電平，又由于計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽J1的A5腳為低，A9腳為高，ANE腳為低，使得或門U6輸出為低，則與非門U8輸出為高，所以與非門U9輸出低電平。另計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽J1的IOR腳為低，使得緩沖器U3輸出為低，又由于與非門U9輸出也為低，則緩沖器U5允許計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)線D0為低電平。電子開關(guān)部分工作過程是計(jì)算機(jī)3發(fā)出寫端口260h指令，同上，與非門U9輸出為低，同時(shí)計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽J1的IOW腳為低，這樣就啟動(dòng)了單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器17，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器17由U11、U12構(gòu)成，其U12輸出一正脈沖，經(jīng)非門U13變?yōu)樨?fù)脈沖，電子開關(guān)16即光電耦和器U14的輸出端導(dǎo)通，使得脈沖源5的繼電器接通12V電源開始工作，脈沖源5開始充電，通過調(diào)節(jié)脈沖寬度，可使脈沖源5充到一定的高壓而放出X射線，本實(shí)施例中的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U11的外接電阻R1、電容C1決定輸出信號(hào)前沿的寬度，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U12的外接電阻R2、電容C2決定輸出信號(hào)寬度。U11、U12可采用一個(gè)74221集成片；光電耦和器U1、U14可采用一個(gè)TLP-521集成片；RP為排阻；比較器U15可采用74LS688、74LS138等；緩沖器U2、U3、U5可采用一片74LS125；與非門U7～U9可采用一個(gè)74LS10集成片；或門U4、U6、U10可采用一個(gè)74LS32集成片。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、利用筆記本計(jì)算機(jī)直接顯示，存儲(chǔ)圖像及傳輸圖像，體積小、重量輕、便于攜帶。
2、筆記本計(jì)算機(jī)PCI總線速度一般遠(yuǎn)大于42MB/S，能確保A/D輸出數(shù)據(jù)在傳送至筆記本計(jì)算機(jī)過程中不會(huì)丟失。
3、采用數(shù)字化技術(shù)，成像速度較X射線相機(jī)提高近兩個(gè)量級(jí)，同時(shí)也降低了成本。
4、采用CCD攝像機(jī)，其靈敏度也遠(yuǎn)高于膠片，因而成像所需脈沖數(shù)可大大減少。
5、數(shù)字化圖像動(dòng)態(tài)范圍高于膠片圖像，且可進(jìn)行圖像的再處理。
6、在醫(yī)用方面，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，還可實(shí)現(xiàn)異地專家會(huì)診。
7、本裝置的具體指標(biāo)成像面積可達(dá)30cm*40cm，圖像像素?cái)?shù)為768*576，空間分辯率小于1mm，信噪比大于10。
權(quán)利要求1.一種使攜式脈沖數(shù)字化X射線成像裝置，包括計(jì)算機(jī)，X射線源和探測(cè)器箱(1)，其特征在于所述X射線源為便攜式脈沖源(5)，所述計(jì)算機(jī)為帶擴(kuò)展機(jī)箱的筆記本計(jì)算機(jī)(3)，該筆記本計(jì)算機(jī)(3)通過數(shù)據(jù)獲取及控制接口(4)與便攜式脈沖源(5)相連接，通過圖像采集卡(2)與探測(cè)器箱(1)相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的便攜式脈沖數(shù)字化X射線成像裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)獲取及控制接口(4)包括通過插座(21)與所述便攜式脈沖源(5)相連接的電子開關(guān)(15)和(16)，通過計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽(20)與所述筆記本計(jì)算機(jī)(3)相連接的邏輯控制電路(18)和地址譯碼(19)，所述電子開關(guān)(15)直接與邏輯控制電路(18)相連接，所述電子開美(16)經(jīng)觸發(fā)器(17)與邏輯控制電路(18)相連接，所述地址譯碼(19)亦與邏輯控制電路(18)相連接。
3.如權(quán)利要求2所述的便攜式脈沖數(shù)字化X射線成像裝置，其特征在于所述插座(21)為插座J2；所述電子開關(guān)(15)、(16)分別采用光電耦和器U1、U14；所述觸發(fā)器(17)由相連接的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U11、U12構(gòu)成，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U11的輸入端接邏輯控制電路(18)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U12的輸出經(jīng)非門U18與光電耦和器U14相接；所述地址譯碼(19)由接有開關(guān)S和排阻RP的八位比較器U15構(gòu)成；所述計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽(20)為擴(kuò)展槽J1；所述邏輯控制電路(18)包括接于計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽J1的IOR端的緩沖器U8，其輸出經(jīng)或門U4接緩沖器U5的控制端，緩沖器U5的輸出接計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽J1的D0端，緩沖器U2的輸入端接計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽J2的IOW端，緩沖器U2的輸出經(jīng)或門U10與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U11相接，接擴(kuò)展槽J1的或門U6和比較器U15的輸出分別接與非門U7、U8的輸入端，與非門U7、U8的輸出經(jīng)與非門U9接或門U10的輸入端。
專利摘要一種便攜式脈沖數(shù)字化X射線成像裝置，該筆記本計(jì)算機(jī)(3)通過數(shù)據(jù)獲取及控制接口(4)與便攜式脈沖源(5)相連接，通過圖像采集卡(2)與探測(cè)器箱(1)相連接。使探測(cè)器箱探測(cè)到被測(cè)物體的輻射圖像，再由圖像采集卡將圖像送至筆記本計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型體積小、重量輕、便于攜帶，其成像速度快且圖像清晰。
文檔編號(hào)G03B42/02GK2336381SQ9724206
公開日1999年9月1日 申請(qǐng)日期1997年10月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月24日
發(fā)明者王 義, 王奎祿, 王經(jīng)瑾, 劉國治, 張?jiān)? 曹錦云 申請(qǐng)人:西北核技術(shù)研究所