便携式X射线检查仪详细介绍
更新时间：2018-10-24 15:02 作者：安检机厂家
便携式超薄X射线检查仪
一、概述
便携式超薄X射线检查仪采用美国进口的最先进的超灵敏线性X射线探测器，配合公司自主研发的高性能数据采集系统，具有图像对比度强、探测效率高、超薄轻便的特点，能大大提高X射线图像质量、提高探测器的灵敏度，能适用于反恐、排爆、缉私、缉毒、物品鉴定、邮包检查、保安等，彻底解决了一线执勤人员缺乏专用检查设备的尴尬局面。适用于公安、消防干警执行安全检查、排爆反恐、缉毒缉私、现场抽检、火灾鉴定等任务，能有效提高公安干警执行任务时的机动性、隐蔽性、准确性。
便携式超薄X射线检查仪是国家实用新型专利产品，国家知识产权局受理的专利号为：200620115934.0。
二、工作原理及核心技术
2.1 工作原理
如图1所示，便携式超薄X射线检查仪由3部分组成：X射线机（恒流）、超薄便携式X射线探测箱、计算机。
被检测的箱包放置在X射线机与便携式X射线探测箱之间。X射线机发出X射线，X射线透过被检箱包后，在便携式X射线探测箱上形成X射线透视图（由于箱包内物体形状、材质、厚薄不同，对X射线的阻挡能力也不一样，透过箱包后X射线的强度也就不同，对应X光透视图像的明暗度不同，由此可以透视箱包内的物品）。便携式X射线探测箱的工作方式与普通文件扫描仪类似，其内部的高灵敏X射线线阵列探测器在机械扫描装置的驱动下在探测箱内扫描，获取到便携式X射线探测箱表面的X射线透视图像，最后在计算机上显示出来。
如果箱包内有可疑物品（管制刀具、爆炸物、枪支、毒品等），将一览无遗。
图1 便携式超薄X射线检查仪原理
2.2 核心技术
便携式超薄X射线检查仪采用高灵敏线阵列探测器作为X射线接收器件，该高灵敏线阵列探测器是由我公司自主开发的核心产品，达到国际最先进的技术水平。
高灵敏线阵列探测器SLDA(Sensibility Linear Diode Arrays)包含大量的电子元件和线路，是一个非常复杂的设计。高灵敏线阵列探测器SLDA可以分成如下几个主要部分：闪烁晶体、光电二极管阵列、ADC模数变换器阵列、数据采集处理器（控制单元）。
三、技术先进性
3.1 强大的图像处理功能
便携式超薄X射线检查仪的配套软件，能实时获取检测箱包的X射线图像，并提供强大的专业数字图像处理功能，使得被检物图像中细节表现的更准确、更清晰，并专门针对公安干警使用的功能操作进行了优化、简化、强化，如图3所示。
l 16位数字X射线透视图像实时采集，实时显示；
l 数字降噪、本底减影、均光校正；
l 多图像管理界面，多比例缩小、放大，支持插值精显，自适应显示；
l 微缩图快速浏览；
l 存储/读取gif、jpeg、bmp、tiff等常见图像文件，便于执行任务的取证和报告；
l 感兴趣区域内局部图像处理；
l 调整图像大小、旋转、镜像、对比度、亮度、Gamma修正、窗宽窗位调整；
l 恢复/取消、增强、平滑（低通、中值、高斯）、反片、伪彩色；
图3 强大的专业化图像处理软件
3.2 技术成熟可靠
便携式超薄X射线检查仪采用的探测技术与目前在国内机场、火车站使用的大型通道式X射线安检仪类似，都是采用线阵列光电二极管阵列探测器，通道式X射线安检仪经过市场验证，可靠性高，技术成熟。便携式超薄X射线检查仪相比于通道式X射线安检仪，图像更精细（比通道式X射线安检仪分辨率高一倍），图像质量好，体积小而便携。
便携式超薄X射线检查仪采用的高性能光电二极管阵列都是从国外进口的（由于国内生产工艺比较落后，无法制造高性能的光电二极管阵列），长期合作伙伴有美国PerkinElmer、芬兰DT、美国OSI、日本滨松，这种光电二极管阵列批量流水线生产，生产工艺高、质量可靠、稳定。
便携式超薄X射线检查仪采用的高性能ADC，由美国AD、TI公司提供，这种大规模集成电路生产量大，集成度高，比自行开发的ASIC集成度高，性能可靠。该类产品是目前全球最新的ADC产品。
3.3 图像质量好
电脑主机箱内部结构及数码相机一目了然
便携式超薄X射线检查仪采用20位高性能ADC转换数字信号，探测器的信躁比高，输出图像达16位灰度级，即65535级灰度（普通数字化X射线图像仅8位灰度级，即256级灰度），可媲美胶片图像，能分辨被检物品中非常微弱的密度、厚度变化，任何蛛丝马迹都能发现，使藏匿在箱包内的任何异物都无处遁形，是的人民警察安检缉毒利器。如图4所示，如果采用基于CCD探测器的便携式X射线检查仪（以前公安使用的便携式X射线检测仪），根本不能看到手机内不那么清晰的层次，也不可能看见手提包中那么多细节。
便携式超薄X射线检查仪对比度高，分辨能力强，在反恐排爆时拥有与生俱来的优势。使用者能清晰的看清放置在包裹中的爆炸物的形状、种类、位置、接线。使排爆专家能够准确无误的，从容不迫的拆除或摧毁爆炸物。
3.4 大面积、小体积
目前国内便携式的X射线安检仪，基本上都是基于闪烁屏耦合CCD的设备，图像质量差，探测面积小，分辨能力弱，不适合缉毒排爆的特殊要求。而便携式超薄X射线检查仪采用高灵敏线阵列探测器，如图5所示，不仅缩小了探测器尺寸（厚度仅10cm），而且探测面积大（能一次检测较大物体），图像清晰，层次分明。还能进行多能X射线检查，能有效区分有机物（毒品、炸药）和无机物（刀具、枪支）。
便携式超薄X射线检查仪探测面积大，有300mm*400mm、400mm*600mm(最大可订制2000mm*Xmm)等多种规格，而且可以根据客户需求定制其他尺寸的探测器。
便携式超薄X射线检查仪的探测器箱厚度不超过10cm，尺寸比探测面积每边大约20cm。探测器扫描面积300*400mm为例，便携式X射线探测箱的外形尺寸约为：500mm*600mm*100mm，非常小巧轻便，可随意移动到展览馆、法院、体育馆、政府部门、车站、机场、高速公路、火车上等场所使用，适合警务人员执行机动安检任务或查毒任务。
3.6 性价比高
目前国内外主要的便携式X射线检查仪有三种：基于非晶硅（硒）平板探测器的便携式X射线检查仪、基于CCD的便携式X射线检查仪、基于高灵敏线阵列探测器的便携式超薄X射线检查仪。
1) 基于非晶硅（硒）平板探测器的便携式X射线检查仪
在20世纪90年代，出现了非晶硒和非晶硅平板探测器（见图7），首先应用于医学领域，然后才转移到无损检测领域，目前国外也有研究机构利用非晶硅平板探测器开发出了一种便携式X射线箱包检查仪。该装置是由非常好的基于薄胶片半导体探测器，组成二维阵列，以像素表示（绘制一个棋盘，每个平方的宽度和长度以人的头发的尺寸为单位），当X射线暴光时，每个像素采集和存储的电荷。两种成像板的差别是采集的电荷数值不同。对于非晶硅板，被X射线激发的荧光屏不直接处理每个像素的电荷，而是通过发光二极管转换。对于非晶硒板，无需荧光物，因为硒层能够直接将光电子转换成电子。这两个装置的都能够存储电荷，每个像素被数字化，因此以2维图像显示在显示器上。
图7 PerkinElmer 非晶硅平板探测器（XRD 1640 AN ES）
这种平板探测器的优点是图像的空间分辨率较高。其缺点是，本底噪声较高，密度分辨率、对比度一般只能达到2000:1，其入射X射线剂量需要较高，对物品或人体损伤较大。
但平板探测器就像液晶显示器一样，非常脆弱，在使用和搬运过程中必须十分小心，而且使用环境要求苛刻。尤应指出的是这种非晶硅（硒）板上的线路在X光的反复照射下会产生“刻蚀效应”，造成局部损坏，使图像质量大大下降，而且不能修复，只能整块探测器更换。而且平板探测器只能依靠进口，价格非常昂贵，以300mm*400mm的探测面积为例，价格大概在100万左右，而且售后维修得不到保证（时间长、费用高）。
2) 基于CCD的便携式X射线检查仪
目前，国内警务人员执行反恐排爆任务时使用的便携式X射线成像仪，基本上都采用的是一种闪烁屏耦合CCD探测器，如图8所示。在探测器中有一个稀土荧光屏（医用拍片使用的荧光增感屏），X光透过物品后，照射在稀土荧光屏上，产生荧光，在使用高灵敏的星光级CCD拍摄荧光，直接把荧光图像获取到计算机里，即得到X透视图像。
图8 闪烁屏耦合CCD探测器的便携式X射线检查仪
配备闪烁屏耦合CCD探测器的便携式X射线成像仪因为器件比较简单，价格相比于平板探测器而言非常便宜。以300mm*400mm的探测面积为例，一般价格大约在30~40万左右。
闪烁屏耦合CCD探测器，为了避免CCD直接被X光照射，通常需要通过一面30~45度角的镜子反射稀土荧光屏上的图像，因此便携式探测箱的厚度较大，达到探测箱宽度的一半。以300mm*400mm的探测面积为例，探测箱厚度一般大于180mm。另外，闪烁屏耦合CCD探测器用于安检缉毒还有很多不便之处：
l 图像对比度差。受CCD的信噪比限制，图像动态范围20：1，对于检测毒品等轻物质分辨能力差。
l 穿透力弱。由于探测器灵敏度低，对于150Kv的X射线，仅能穿透6mm钢板。在对于较厚箱包或者人体藏毒，无能为力。
l 探测面积有限。最小100mm*100mm，最大240mm*300mm。对于较大箱包，无法一次检查全部。
3) 基于高灵敏线阵列探测器的便携式超薄X射线检查仪
机场安检口、火车站入口配备的固定通道式X射线安检仪都是采用光电二极管线阵列探测器（闪烁晶体为Gd2O2S，像素大小1.6mm~2.5mm），对比度大约2000:1，如图9所示。由于其探测器电子学结构的局限性（尺寸大），无法用于制造便携式X射线安检缉毒仪，目前多用于通道式安检设备上。目前国内有公安部一所和同方威视两家公司生产通道式X射线安检设备，其线阵列探测器主要依靠进口（英国ETL、芬兰DT提供电子学部分，日本滨松、美国OSI、美国PerkinElmer提供光电二极管阵列），价格较贵。
图9 芬兰DT公司生产的用于通道式X射线安检仪的L型线阵列探测器
便携式超薄X射线检查仪也是采用X射线线阵列探测器，但该探测器系我公司自行研发，体积更小，图像信躁比更高，升级维护方便，如图10所示。便携式超薄X射线检查仪与前两类便携式X射线安检缉毒仪相比之下，在安检缉毒方面具有得天独厚的优势：图像灰度级高（65535:1）、动态范围广（>30000:1）、探测面积大（300mm*400mm、600mm*800mm可定制）、体积小巧可便携、使用维护成本低、寿命长。
图10 便携式超薄X射线检查仪
4) 性价比
这三类便携式X射线安检缉毒仪的性能指标及市场价格如表所示：
|
指标 |
非晶硅（硒） 平板X射线探测器 |
基于CCD的便携式 X射线检查仪 |
便携式超薄 X射线检查仪 |
| 探测器面积 |
宽：200~400mm 长：200~400mm |
宽：100~240mm 长：100~300mm |
宽：100~2000mm 长：10~Xmm |
| 像素大小 | 0.126mm | 0.5mm | 0.8mm |
| 图像灰度级[1] | 12 bit | 8 bit | 16 bit |
| 探测器寿命 | 一般 | 一般 | 长 |
| 对比灵敏度[2] | 1% | 4% | 0.5% |
| 动态范围[3] | 2000:1 | 20:1 | ~30000:1 |
|
参考价格 （人民币） |
（以300mm*400mm 探测面积为例） ~100万 |
（以300mm*400mm 探测面积为例） ~ 42万 |
（以300mm*400mm探测面积，0.8mm像素为例） ~ 45万 |
注： 图像灰度级[1]：指图像能显示的灰度等级，图像灰度等级越多，能显示图像层次感越好。
对比灵敏度[2]：指在20mm厚铝板上，铣出不同深度的铝槽，X射线图像上能分辨的最浅槽的深度与20mm的比值，比值越小越好。例如能分辨0.2mm的铝槽，则对比灵敏度为0.2/20=1%
动态范围[3]：即信躁比，指能检测的最大信号与噪声的比值。值越大，探测器性能越高。
（数据来源：各公司公开数据及市场售价）
对比上表，可以看出非晶硅（硒）平板X射线探测器和便携式超薄X射线检查仪在性能上各有优势，但便携式超薄X射线检查仪价格远远低于非晶硅（硒）平板X射线探测器。另外平板探测器容易损坏，且只能整个更换，而便携式超薄X射线检查仪器件不易损坏，维护成本低。而基于CCD的便携式X射线检查仪性能最差，价格也不便宜。
综合比较，便携式超薄X射线检查仪性价比非常高。
四、配置及技术参数（3040）
| 配置 | 技术参数 | |
| 笔记本电脑 | 配置 | 名牌IBM笔记本电脑,主流配置。 |
| 便携式高频X射线机 | 管电压 | 80Kv |
| 管电流 | 1mA~2mA | |
| 控制 | 计算机控制 | |
| 侧后方防护 | 内置铅壳（符合国家安全标准） | |
| 重量 | 15Kg | |
| 便携式超薄X射线探测箱 | 探测器大小 | 0.8mm |
| 探测器晶体 | CsI | |
| 探测器类型 | 线性光电二极管阵列 | |
| 扫描面积 | 307mm*400mm（可订制） | |
| 探测箱尺寸 | 500mm*600mm*100mm | |
| 扫描速度 | 3~10S | |
| 动态范围 | >30000:1 | |
| 对比灵敏度 | ~0.5% | |
| 图像灰度级 | 65536（16位） | |
| 供电 | 锂电池14.4V，6Ah（一次充满可检测400个图像） | |
| 外接220V电源 | ||
| 接口 | 与计算机USB连接，20m | |
| 与便携式高频X射线机串口连接，1.5m | ||
| 重量 | ~10Kg | |
| 图像采集软件 | 图像采集 | 16位图像实时采集，实时显示 |
| 图像存储 | 存储/读取gif、jpeg、bmp、tiff等常见图像文件，存储专用16位图像xim | |
| 图像浏览 | 多图浏览、多比例缩小放大、插值精显，自适应显示，索引图快速浏览 | |
| 恢复 | 恢复原图、取消上一步 | |
| 感兴趣区 | 局部图像处理 | |
| 几何变换 | 调整图像大小、旋转、镜像 | |
| 基本图像处理 | 增强、平滑（低通、中值、高斯）、反片、伪彩色、对比度调节 | |
| 高级图像处理 | 数字减影、均光校正、超级增强、窗宽窗位调整 | |
