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原文传递对输送机上的异物进行探测的多能量X射线吸收成像

专利名称：	对输送机上的异物进行探测的多能量X射线吸收成像
摘要：	使用多能量X射线吸收成像对输送带上的材料进行探测的装置和方法。由像素的线阵列组成的光谱X射线探测器接收被从X射线源引导穿过输送带的X射线。X射线在其穿过输送带和输送带上的材料时发生衰减。每个像素产生所接收到的X射线的能谱。每个像素所接收到的能谱被与源X射线能谱相关，以确定所测量到的衰减，随后该所测量到的衰减被与衰减模型相关，该衰减模型包括预期在带内或带上的一组预选构成材料的衰减系数。针对每个像素使用数学回归将测量到的衰减拟合到衰减模型，以得出每种构成材料的厚度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	美国;US
申请人：	莱特拉姆有限责任公司
发明人：	W·S·默里
专利状态：	有效
申请日期：	2017-10-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201780073109.X
公开号：	CN109997029A
代理机构：	永新专利商标代理有限公司
代理人：	蔡洪贵
分类号：	G01N23/18(2018.01);G;G01;G01N;G01N23
申请人地址：	美国路易斯安那
主权项：	1.一种用于对输送带上的材料进行探测的装置，包括：沿着输送方向输送产品的输送带； X射线源，所述X射线源引导X射线束沿着X射线路径穿过所述输送带的厚度，所述X射线束具有分布在源能谱上的源强度；光谱X射线探测器，所述光谱X射线探测器包括在所述输送带的与所述X射线源相反的一侧上的一个或多个像素，所述一个或多个像素在横跨所述输送带的宽度的离散像素位置处接收在穿过所述输送带、被输送的所述产品以及在所述输送带上的与被输送的所述产品一起前进的任何异物时发生衰减的X射线；其中，所述一个或多个像素限定每个像素位置处的相应视场，并且确定在每个像素位置处的相应视场中接收到的分布在衰减X射线的能谱上的接收到的强度；处理系统，所述处理系统将在每个像素位置处接收到的能谱与所述源能谱相关联以确定所述X射线的测量衰减，并且将所述测量衰减与X射线衰减模型相关联，所述X射线衰减模型包括一组预选构成材料的衰减系数，所述一组预选构成材料包括构成所述产品的材料、构成所述输送带的材料以及构成被怀疑为可能的污染物的异物的材料，从而确定在每个像素位置处的视场中的材料的厚度。 2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述X射线衰减模型遵循比尔-朗伯特定律。 3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在每个像素位置处接收到的能谱被装仓于连续的能量仓中，并且所述处理系统限定衰减方程组，所述衰减方程组将在预选的能量仓中接收到的强度与源强度之比与用于所述预选的能量仓的X射线衰减模型相关联，以确定所述预选构成材料中的每种材料沿着X射线路径的厚度。 4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述预选的能量仓包括所述能量仓中的一些或全部。 5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，预选能量仓的数量大于或等于预选构成材料的数量。 6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所有能量仓具有相同的宽度。 7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所选择的能量仓在低能级下比在高能级下更宽。 8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述处理系统对所述方程组执行非线性回归，以通过使所述预选构成材料中的每种材料沿着所述X射线路径的厚度的残差最小来确定所述X射线衰减模型同所选择的能量仓中的每个能量仓接收到的强度与源强度之比的最佳拟合。 9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述方程组包括用于呈形式的预选能量仓中的每个的一个方程，其中N是所述X射线衰减模型中的预选构成材料的数量，μi是第i种预选构成材料对于能量仓的衰减系数，di是第i种预选构成材料沿着所述X射线路径的厚度，Ir是在能量仓中接收到的X射线强度，Is是在能量仓中的源X射线强度。 10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光谱X射线探测器包括驱动器以及单个像素或者多个间隔开的像素，所述驱动器驱动所述单个像素或者所述多个间隔开的像素跨越所述输送带的宽度，以在每个像素位置处接收X射线。 11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理系统针对每个所述像素位置确定所述输送带的构成材料沿着所述X射线路径的厚度，并且将所述厚度与所述输送带沿着所述X射线路径的预定厚度进行比较，如果所确定的所述输送带的构成材料的厚度超过所述输送带的预定厚度，则表示存在一块污染的输送带材料。 12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，一旦确定所述输送带上存在污染物，所述处理系统发出警报、显示警报状况、发送警报消息、或者向分流器发出分流信号，以将一部分产品从所述输送带分流。 13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理系统使所述X射线源发射脉冲，并且所述光谱X射线探测器以足够高的速率同步地采样，使得在样本之间通过所述光谱X射线探测器的输送带的长度不大于污染物的预定探测阈值。 14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，连续像素位置处的相应视场间隔开不大于污染物的预定探测阈值的距离。 15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述一个或多个像素中的至少一个的相应视场位于所述输送带的纵向通道中的保持没有产品的位置。 16.一种用于对输送带上的材料进行探测的方法，包括：在输送表面上沿着输送方向输送产品；沿着穿过所述输送表面和所述产品的X射线路径引导源X射线使其沿着横跨所述输送表面的宽度的线，所述源X射线具有分布在源X射线能谱上的源强度；利用包括一个或多个像素的光谱X射线探测器在沿着所述线的多个像素位置处探测在穿过所述输送表面时发生衰减的X射线；测量在每个像素位置处的连续能量仓中的衰减X射线的强度，以产生在每个所述像素位置处接收到的X射线能谱；将所述接收到的X射线能谱与所述源X射线能谱相关联，以确定所测量的X射线衰减；将所测量的X射线衰减与X射线衰减模型相关联，所述X射线衰减模型包括一组预选构成材料的衰减系数，所述一组预选构成材料包括构成所述产品的材料、构成所述输送带的材料以及构成被怀疑为可能的污染物的异物的材料，从而确定所述线中的每个像素的视场中的材料的厚度。 17.根据权利要求16的方法，其特征在于，所述方法包括根据所述衰减模型限定衰减方程组，所述衰减方程组将在预选的能量仓中接收到的强度与源强度之比与用于所述预选的能量仓的X射线衰减模型相关联，以确定所述预选构成材料中的每种材料沿着X射线路径的厚度。 18.根据权利要求17的方法，其特征在于，所述方法包括对所述方程组执行非线性回归，以通过使所述预选构成材料中的每种材料沿着所述X射线路径的厚度的残差最小来确定所述X射线衰减模型同所选择的能量仓中的每个能量仓接收到的强度与源强度之比的最佳拟合。 19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法包括在确定存在污染物时，发出警报、显示警报状况、发送警报消息、或者向分流器发出分流信号，以将一部分产品从所述输送带分流。 20.根据权利要求16的方法，其特征在于，所述方法包括从各种材料的衰减系数的库中选择所述一组预选构成材料的衰减系数。 21.根据权利要求16的方法，其特征在于，所述方法包括根据在连续的线的每个像素位置处接收到的能谱来产生载有产品的所述输送带的二维图像。 22.根据权利要求21的方法，其特征在于，所述方法包括首先运行没有产品的所述输送带，并且根据在连续的线的每个像素位置处接收到的能谱来产生作为没有产品的所述输送带的二维图像的空载带图谱，并从载有产品的所述输送带的二维图像中减去所述空载带图谱，从而确定是否存在没有形成输送带的一部分的预选材料。
所属类别：	发明专利