Рентгеновское устройство для досмотра

Полезная модель относится к области рентгеновской техники. Рентгеновский комплекс содержит процессор с подключенным к его выходу монитором (1) оператора и рентгеновский блок с подиумом (2), который может быть съемным, для размещения досматриваемого человека (3) и преимущественно одним или двумя досмотровыми модулями (4). Досмотровый модуль (4) включает снабженную электроприводом каретку (5), на которой размещены снабженный коллиматором (6) источник (7) рентгеновского излучения и связанный с процессором по крайней мере один приемный детектор (8), фиксирующий обратно рассеянное рентгеновское излучение (14). Каретка (5) выполнена с обеспечением возможности ее линейного вертикального перемещения, обеспечиваемого связанным с электроприводом устройством ее перемещения. Обеспечивается также возможность поворота каретки (5) относительно горизонтальной оси в вертикальной плоскости при ее линейном вертикальном перемещении, для чего она снабжена дополнительным электроприводом. Приемный детектор (8) выполнен на основе сцинтиллятора и соединенного с ним по крайней мере одного фотоэлектронного умножителя. Приемный детектор (8) снабжен П-образным экраном из материала с высоким атомным номером, преимущественно свинца. Монитор (1) размещен с обеспечением возможности наблюдения изображения досматриваемого человека (3) только оператором, например, в выполненной в боковой стенке досмотрового модуля (4) нише, при этом экран монитора (1) наклонен под углом от 15° до 36° к горизонтальной плоскости в зависимости от высоты его размещения. Такая конструкция рентгеновского комплекса обеспечивает повышение его эксплуатационной эффективности. 8 з.п. флы. 4 ил.

Полезная модель относится к области рентгеновской техники и может использоваться при персональном досмотре людей с использованием рентгеновского излучения.

Известен рентгеновский комплекс, основанный на просвечивании досматриваемого человека узким веерным пучком проникающего рентгеновского излучения, что позволяет получить изображение досматриваемого человека с различными предметами под одеждой, имеющее высокую степень разрешения (например, RU 2448342, С2). Однако при этом радиационная дозовая нагрузка оказывается весьма существенной. Поэтому практическое применение таких рентгеновских комплексов ограничено.

Известны и другие рентгеновские комплексы для досмотра людей, в том числе с использованиям регистрации обратно рассеянного рентгеновского излучения (например, RU 2444723 С2, 2008; US 8135112 B2, 2012; WO 2009/082762, 2009). Однако все они не обладают высокой эксплуатационной эффективностью, не обеспечивая в полной мере реализацию совокупности требований - радиационной и общей безопасности, оперативности досмотра, надежности выявления скрытых предметов, широких функциональных возможностей.

Из известных устройств наиболее близким к предложенному является рентгеновский комплекс для досмотра, содержащий процессор с подключенным к его выходу монитором оператора и рентгеновский блок с подиумом для размещения досматриваемого человека и по меньшей мере одним досмотровым модулем, включающем снабженную электроприводом каретку, на которой размещены снабженный коллиматором источник рентгеновского излучения и связанный с процессором по крайней мере один приемный детектор обратно рассеянного рентгеновского излучения, выполненную с обеспечением возможности ее линейного вертикального перемещения, и связанное с электроприводом устройство управления перемещением каретки (US 6094472 А, 2000). Действие такого рентгеновского комплекса основано на использовании обратно рассеянного излучения для выявления скрытых предметов. Однако применяемая в нем система детекторов не позволяет достичь высокой надежности результатов досмотра. Затруднено обнаружение скрытых предметов в самых верхних и самых нижних частях (голове и ногах) досматриваемого человека. Ограничены функциональные возможности такого рентгеновского комплекса. Ограничен, например, досмотр людей в инвалидных колясках. Результаты досмотра в виде изображения досматриваемого человека помимо оператора доступны для посторонних людей, что в том числе ухудшает комфортность досмотра. Рентгеновская безопасность этого рентгеновского комплекса в полной мере не обеспечена из-за отсутствия в конструкции необходимых защитных узлов. Все это в целом снижает эксплуатационную эффективность рентгеновского комплекса.

Задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании рентгеновского комплекса для досмотра, лишенного недостатков прототипа. Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, состоит в повышении эксплуатационной эффективности рентгеновского комплекса, в том числе за счет повышения надежности досмотра, повышения степени безопасности для досматриваемых людей, окружающих лиц и оператора, а также расширения функциональных возможностей комплекса, создания возможностей для прохождения досмотра инвалидов в инвалидных колясках.

Это достигается тем, что в рентгеновском комплексе для досмотра, содержащем процессор с подключенным к его выходу монитором оператора и рентгеновский блок с подиумом для размещения досматриваемого человека и по меньшей мере одним досмотровым модулем, включающем снабженную электроприводом каретку, на которой размещены снабженный коллиматором источник рентгеновского излучения и связанный с процессором по крайней мере один приемный детектор обратно рассеянного рентгеновского излучения, выполненную с обеспечением возможности ее линейного вертикального перемещения, и связанное с электроприводом устройство управления перемещением каретки, приемный детектор выполнен на основе сцинтиллятора и соединенного с ним по крайней мере одного фотоэлектронного умножителя и снабжен П-образным экраном из материала с высоким атомным номером, монитор размещен с обеспечением возможности наблюдения изображения досматриваемого человека только оператором, каретка и устройство управления перемещением каретки выполнены с обеспечением возможности поворота каретки относительно горизонтальной оси в вертикальной плоскости при ее линейном вертикальном перемещении, при этом каретка снабжена дополнительным электроприводом. Монитор может быть установлен в выполненной в боковой стенке досмотрового модуля нише, при этом экран монитора наклонен под углом от 15° до 36° к горизонтальной плоскости в зависимости от высоты его размещения. Угол наклона каретки относительно горизонтальной оси в ее нижней положении может составлять до 30°, а в верхнем - до 5°. В качестве материала П-образного экрана может быть выбран свинец. Подиум может быть выполнен съемным и снабжен площадкой из материала, слабо рассеивающего рентгеновское излучение, преимущественно из нержавеющей стали. В рентгеновском блоке с одним досмотровым модулем за подиумом напротив досмотрового модуля может быть размещен защитный экран. В качестве материала защитного экрана может быть выбрана сталь. В рентгеновском блоке с двумя досмотровыми модулями, которые размещены по разные стороны подиума один напротив другого, устройство управления перемещением кареток может быть выполнено с обеспечением возможности асинхронного движения кареток досмотровых модулей с задержкой начала движения каретки одного досмотрового модуля относительно каретки другого досмотрового модуля. Каждый из досмотровых модулей может быть снабжен двумя защитными шторками, установленными по краям досмотрового модуля со стороны подиума с обеспечением возможности поглощения прошедшего рентгеновского излучения от источника рентгеновского излучения противоположного досмотрового модуля.

Указанный технический результат обеспечивается всей совокупностью существенных признаков.

На фиг.1 показан вид сбоку на рентгеновский комплекс с одним досмотровым модулем в разрезе. На фиг.2 показан общий вид сбоку на рентгеновский комплекс с одним досмотровым модулем. На фиг.3 показан общий вид сверху на рентгеновский комплекс с одним досмотровым модулем. На фиг.4 показан вид сбоку на рентгеновский комплекс с двумя досмотровыми модулями в разрезе.

Рентгеновский комплекс содержит процессор (на чертежах не показан) с подключенным к его выходу монитором 1 оператора и рентгеновский блок с подиумом 2 для досматриваемого человека 3 и по меньшей мере одним досмотровым модулем 4. Преимущественно количество досмотровых модулей - один или два. Досмотровый модуль 4 включает снабженную электроприводом (на чертежах не показан) каретку 5. На каретке 5 размещены снабженный коллиматором 6 источник 7 рентгеновского излучения и связанный с процессором по крайней мере один приемный детектор 8 обратно рассеянного рентгеновского излучения. Источник 7 рентгеновского излучения выполнен, например, в виде рентгеновского аппарата постоянного потенциала с анодным напряжением около 100 кВ. Каретка 5 выполнена с обеспечением возможности ее линейного вертикального перемещения, например, по направляющей 9, посредством связанного с электроприводом устройства управления (на чертежах не показано) перемещением каретки 5. Каретка 5 и устройство управления перемещением каретки 5 выполнены также с обеспечением возможности поворота каретки 5 относительно горизонтальной оси в вертикальной плоскости при ее линейном вертикальном перемещении, при этом каретка 5 снабжена дополнительным электроприводом (на чертежах не показан). В нижнем положении каретки 5 угол между направлением пучка 11 рентгеновского излучения и горизонтальной осью составляет, например, до 30°, а в верхнем положении - до 5°. Приемный детектор 8 выполнен на основе сцинтиллятора площадью 100-2000 см², и соединенного с ним по крайней мере одного фотоэлектронного умножителя. Сцинтиллятор может быть выполнен, например, пластиковым, толщиной, например, 25-60 мм, или в виде рентгенолюминисцентного экрана со светоотражателями. Приемный детектор 8 снабжен П-образным экраном 10 из материала с высоким атомным номером, например, свинца (Z=82), толщиной от 0,5 до 3 мм. Монитор 1 оператора размещен с обеспечением возможности наблюдения досматриваемого человека 3 только оператором, он может быть размещен как вне рентгеновского модуля, так и непосредственно в нем, например, в боковой стенке досмотрового модуля 4 в выполненной в ней нише. При этом экран монитора 1 наклонен под углом от 15° до 36° к горизонтальной плоскости в зависимости от высоты его размещения от пола от 95 до 120 см (с учетом роста оператора преимущественно от 160-185 см). Например, он размещен на высоте около 120 см от пола до центра экрана монитора 1, который наклонен под углом 35°. Подиум 2 выполнен преимущественно съемным, например, с поверхностью из листа алюминия с рифлением и имеет высоту, например, 30-40 мм, ширину - не менее 70 см, длину - около 120 см. В центре подиума 2 выполнена площадка 12, например, размером не менее 45×35 см, с контурами подошв для ориентации досматриваемого человека 3. Площадка 12 выполнена из материала, слабо рассеивающего рентгеновское излучение, а конкретнее - из материала с коэффициентом фотоэлектрического поглощения более чем на порядок превышающего сумму коэффициентов когерентного и некогерентного рассеяния, преимущественно из нержавеющий стали (Z>20). В рентгеновском блоке с одним досмотровым модулем 4 за подиумом 2 напротив досмотрового модуля 4 размещен защитный экран 13, например, из стали. Защитный экран 13 может быть выполнен, например, толщиной 1-4 мм с продольными размерами 122×220 см. В рентгеновском блоке с двумя досмотровыми модулями 4, которые размещены по разные стороны подиума 2 один напротив другого, устройство управления перемещением кареток выполнено с обеспечением возможности асинхронного движения кареток 5 досмотровых модулей 4 с задержкой начала движения каретки 5 одного досмотрового модуля 4 относительно каретки 5 другого досмотрового модуля 4, например, около 0,4 сек. Расстояние между досмотровыми модулями 4 в двухмодульной конструкции составляет преимущественно 70 см и может быть увеличено, например, до 90 см, в последнем случае каждый из досмотровых модулей должен быть снабжен двумя защитными шторками (на чертежах не показаны), например, из стали, установленными по краям досмотрового модуля 4 со стороны подиума 2 в одной плоскости с передней панелью досмотрового модуля 4 с обеспечением возможности поглощения прошедшего рентгеновского излучения от источника 7 рентгеновского излучения противоположного досмотрового модуля 4.

Источник 7 рентгеновского излучения с коллиматором 6 формирует тонкий сканирующий пучок 11 рентгеновского излучения, падающий на досматриваемого человека 3. Электропривод коллиматора 6 обеспечивает его вращение, в результате чего сканирующий пучок 11 совершает циклические движения в горизонтальном направлении. В течение сканирования каретка 5 движется в вертикальном направлении по направляющей 9 и одновременно поворачивается на небольшой угол вокруг горизонтальной оси. При этом сканирующий пучок 11 перемещается в вертикальном направлении. Наклон каретки 5 в ее нижнем положении до 30° позволяет обеспечить возможность детального осмотра ног досматриваемого человека 3. Наклон каретки 5 в ее верхнем положении до 5° позволяет увеличить размер зоны контроля по высоте. Указанные значения углов определены экспериментально как оптимальные. Приемный детектор 8 регистрирует обратно рассеянное рентгеновское излучение 14. Сигнал с него поступает на процессор, который формирует на мониторе 1 оператора растровое изображение досматриваемого человека 3, яркость точек которого пропорциональна интенсивности обратно рассеянного излучения 14. Работа приемного детектора 8 основана на использовании сцинтилляционного метода регистрации квантов рентгеновского излучения, который обладает высокой эффективностью и высоким временным разрешением, до 10^-9 с. Фотоэлектронный умножитель приемного детектора 8 обеспечивает фоторегистрацию с наименьшим уровнем собственных шумов. П-образный экран 10 защищает приемный детектор 8 от неинформативного рассеянного излучения сзади, сверху и снизу, в том числе от излучения, рассеянного передней панелью досмотрового модуля 4. Это значительно снижает уровень шумов на изображении. Размещение монитора 1 с обеспечением возможности наблюдения досматриваемого человека 3 только оператором позволяет улучшить комфортные условия для досматриваемого человека 3 и повышает общий статус безопасности досмотра. Размещение монитора 1 с наклоном от 15° до 36° при его размещении непосредственно в досмотровом модуле 4 обеспечивает хороший обзор и высокое удобство работы оператора, в то же время для посторонних людей, находящихся сбоку от монитора 1 или на удалении от оператора, рассмотреть изображение на мониторе 1 невозможно из-за эффектов, вызванных большим отклонением точки наблюдения от перпендикуляра к поверхности монитора 1 (падение контрастности, инверсия цветов). Такое расположение монитора 1 обеспечивает угол обзора экрана монитора 1 оператором в вертикальной плоскости не хуже допустимого (т.е. когда не происходит потери деталей изображения во всем диапазоне яркостей), составляющего около ±20°. Экспериментально установлено, что необходимый угол обзора обеспечивается при угле наклона не менее 15° в случае малых значений высоты размещения монитора 1 в досмотровом модуле 4 и роста оператора. При увеличении угла наклона свыше 36° изображение на мониторе 1 становится доступным для посторонних людей. Наличие площадки 12 из указанного материала на подиуме 2 позволяет повысить контрастность изображения стоп и обуви досматриваемого человека 3 за счет выделения по яркости на фоне площадки 12. Защитный экран 13 в рентгеновском блоке с одним досмотровым модулем 4 обеспечивает ослабление рентгеновского излучения по периметру рентгеновского комплекса до безопасного уровня, при этом средняя мощность дозы за рабочий цикл не превышает 1,0 мкЗв/час на расстоянии 10 см от комплекса. В рентгеновском блоке с двумя досмотровыми модулями 4 необходимости в таком защитном экране 13 нет. В таком рентгеновском блоке каретки 5 в разных досмотровых модулях 4 движутся асинхронно с задержкой одна относительно другой. Это гарантирует предотвращение влияния на приемные детекторы 8 источника 7 рентгеновского излучения противоположной каретки 5. Использование одномодульной конструкции рентгеновского комплекса целесообразно в тех случаях, когда площадь для его размещения ограничена, а досмотр проводится выборочно. Двухмодульная конструкция предпочтительна, когда требуется высокая производительность досмотра. При этом, для возможности досмотра людей 3 в инвалидных колясках, увеличивают расстояние между досмотровыми модулями 4, например, до 90 см и убирают подиум 2. При этом качество изображения на мониторе 1 несколько понижается, но надежность досмотра остается на достаточном уровне.

Пример реализации. Рентгеновский комплекс «Рубеж-ПЧ» предназначен для проведения персонального досмотра людей с целью обнаружения предметов, скрытых под любым типом одежды, в том числе металлических предметов, электронных изделий и взрывчатых веществ и выполнен в двух вариантах - с одним и с двумя досмотровыми модулями. Опытные образцы изготовлены ООО «Флэш электроникс», прошли апробацию и испытаны на территории Большого Кремлевского дворца Московского Кремля, результаты которых подтверждают технический результат полезной модели. В качестве источников 7 рентгеновского излучения использован рентгеновский аппарат постоянного потенциала ХС-100. В соответствии с заключением Федерального радиологического центра РФ рентгеновский комплекс обеспечивает выполнение норм по радиационной безопасности. Средняя за рабочий цикл мощность дозы на рабочем месте оператора, а также на расстоянии 10 см от досмотровых модулей 4 и границы подиума 2 не превышает 1,0 мкЗв/час. Амбиентный эквивалент дозы излучения за одно сканирование не превышает 0,03 мкЗв. Годовая эффективная доза на рабочем месте оператора при семичасовом рабочем дне и пятидневной рабочей неделе не превышает 0,9 мЗв. Время сканирования одного человека 3 в рентгеновском комплексе с одним досмотровым модулем 4 составляет 4 сек с одной стороны, а в комплексе с двумя досмотровыми модулями - то же время одновременно с двух сторон. Общее время досмотра от вступления человека 3 на площадку 12 до выхода из рентгеновского комплекса с одним досмотровым модулем 4 составляет 30-32 сек, а с двумя - 12-13 сек. Производительность досмотра составляет три человека 3 за две минуты в одномодульной конструкции и три человека 3 за минуту в двухмодульной конструкции. При досмотре надежно обнаруживаются изделия из металла, электронные устройства и взрывчатые вещества, скрытые под одеждой в любых областях тела человека.

Рентгеновский комплекс для досмотра, выполненный в соответствии с полезной моделью, обладает более высокой эксплуатационной эффективностью по сравнению с известными аналогами. Он обеспечивает надежное выявление скрытых предметов под одеждой досматриваемого человека 3 с высокой степенью разрешения изображения, при этом процесс досмотра радиационно безопасен для досматриваемого человека 3, оператора и окружающих людей. Результаты досмотра доступны только оператору, что повышает общий статус безопасности рентгеновского комплекса. Функциональные возможности рентгеновского комплекса достаточно широки, позволяя использовать как одномодульную, так и двухмодульную конструкции, в том числе модифицировать двухмодульную конструкцию для увеличения расстояния между досмотровыми модулями 4. Это, наряду с возможностью снятия подиума 2, позволяет производить досмотр людей, находящихся в инвалидной коляске.

1. Рентгеновское устройство для досмотра, содержащее процессор с подключенным к его выходу монитором оператора и рентгеновский блок с подиумом для размещения досматриваемого человека и по меньшей мере одним досмотровым модулем, включающем снабженную электроприводом каретку, на которой размещены снабженный коллиматором источник рентгеновского излучения и связанный с процессором по крайней мере один приемный детектор обратно рассеянного рентгеновского излучения, выполненную с обеспечением возможности ее линейного вертикального перемещения, и связанное с электроприводом устройство управления перемещением каретки, отличающееся тем, что приемный детектор выполнен на основе сцинтиллятора и соединенного с ним по крайней мере одного фотоэлектронного умножителя и снабжен П-образным экраном из материала с высоким атомным номером, монитор размещен с обеспечением возможности наблюдения изображения досматриваемого человека только оператором, каретка и устройство управления перемещением каретки выполнены с обеспечением возможности поворота каретки относительно горизонтальной оси в вертикальной плоскости при ее линейном вертикальном перемещении, при этом каретка снабжена дополнительным электроприводом.

2. Рентгеновское устройство по п.1, отличающееся тем, что монитор установлен в выполненной в боковой стенке досмотрового модуля нише, при этом экран монитора наклонен под углом от 15° до 36° к горизонтальной плоскости в зависимости от высоты его размещения.

3. Рентгеновское устройство по п.1, отличающееся тем, что угол наклона каретки относительно горизонтальной оси в ее нижнем положении составляет до 30°, а верхнем - до 5°.

4. Рентгеновское устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве материала П-образного экрана выбран свинец.

5. Рентгеновское устройство по п.1, отличающееся тем, что подиум выполнен съемным и снабжен площадкой из материала, слабо рассеивающего рентгеновское излучение, преимущественно нержавеющей стали.

6. Рентгеновское устройство по п.1, отличающееся тем, что в рентгеновском блоке с одним досмотровым модулем за подиумом напротив досмотрового модуля размещен защитный экран.

7. Рентгеновское устройство по п.6, отличающееся тем, что в качестве материала защитного экрана выбрана сталь.

8. Рентгеновское устройство по п.1, отличающееся тем, что в рентгеновском блоке с двумя досмотровыми модулями, которые размещены по разные стороны подиума один напротив другого, устройство управления перемещением кареток выполнено с обеспечением возможности асинхронного движения кареток досмотровых модулей с задержкой начала движения каретки одного досмотрового модуля относительно каретки другого досмотрового модуля.

9. Рентгеновское устройство по п.8, отличающееся тем, что каждый из досмотровых модулей снабжен двумя защитными шторками, установленными по краям досмотрового модуля со стороны подиума с обеспечением возможности поглощения прошедшего рентгеновского излучения от источника рентгеновского излучения противоположного досмотрового модуля.