一种X射线双能谱探测线阵探测器的制作方法

一种x射线双能谱探测线阵探测器
技术领域
1.本发明属于线阵探测器在线检测技术领域，涉及一种x射线双能谱探测线阵探测器。


背景技术：

2.在x-ray线阵探测器食品异物检测领域或者其它无损检测领域，对于单能形态检测，密度影响很大，密度越小，越难以检测，特别是橡胶、贝壳类和骨头类检测；再加上厚度影响，厚度越薄，越难以检测，这些因素都局限了单能线阵的检测的深度和广度。因此，当前在食品异物检测领域，明显存在如下几个缺点：
3.(1)在食品异物检测领域，基本都是单能传感器形式的线阵探测器，即软件图像后处理只能通过灰度值的变化(灰阶)和相邻组织间的对比度差异来判断异物，当异物和背景接近或者被遮挡后，存在漏判、误判风险。
4.(2)在讲究低成本竞争的市场，在考虑成本因素后，一般不会采用独立的两路传感器加两套电子学电路进行双能谱探测，也就无法通过计算等效原子序数来进行物质属性识别，因此，单能线阵探测器对低密度、薄物体、细小化的异物的无法识或者误识别概率极高，更难以剔除如肉制品生产中的残余骨头。
5.(3)对于单排线阵来说，像素点尺寸一般将0.4mm作为标准应用等级，需要有更高分辨率的要求时，无法进行分辨率提升：原因是单晶硅光电二极管(pd)已经标准化设计，无法做硬件上的改动或者软件上的处理，物理上无法实现更小像素尺寸，也就没有办法切换到更高分辨率下去应用。因此，当需要检测尺寸更小的物体时，需要更换精度更高的线阵探测器，存在像素尺寸兼容性不足的问题，一款产品的应用度不足。
6.(4)双能谱探测一般高度上或者宽度上需要一定的尺寸空间提升，将两路的单晶硅光电二极管模组进行堆叠设计或者平铺设计，但由于机械结构的限制(整机系统标准化)，很难将这类硬件形式在机械结构上实现兼容，需要整机系统厂商做出一定的结构修改，并调整相关参数来优化图像质量；同时，整机系统的探测通道的改变，很可能会引起其它相关部件的一系列机械结构变动，这就相当于重新开发一款整机产品；系统厂商需要承担开发时间、成本费用、注册和可靠性等一系列不确定因素的风险。
7.(5)传统方式的双能线阵探测器，采用上下垂直方式，存在能量吸收不足，射线角度导致的几何畸变；采用前后平铺方式，存在间距问题和抖动问题，导致在皮带速度有波动下的图像对准问题，也存在散射线影响图像质量。
8.因此，如何提供一种新的双能谱x射线线阵探测器，以在不牺牲结构空间、不增加电路设计的前提下实现双能探测，从而提升图像对比度、图像品质及检出率，并降低系统成本，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。


技术实现要素：

9.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种x射线双能谱探测线
阵探测器，用于解决现有探测器检出率低、图像品质差、兼容性不足、成本高等问题。
10.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种x射线双能谱探测线阵探测器，包括：
11.基板；
12.多个双能单元，分布于所述基板的至少一侧，多个所述双能单元在所述基板上的垂直投影排列成至少一行及至少两列，所述双能单元包括呈两排两列田字形排布的四个子单元，所述子单元包括光电二极管层及闪烁体层，所述光电二极管层包括一光电二极管，所述光电二极管在垂直方向上位于所述基板与所述闪烁体层之间并与所述基板电连接，所述双能单元中的两个子单元为采用高能谱x射线吸收闪烁体层的高能单元，另外两个子单元为采用低能谱x射线吸收闪烁体层的低能单元。
13.可选地，所述双能单元中，两个高能单元排列成一行，两个低能单元排列成另一行。
14.可选地，所述双能单元中，两个高能单元排列成一列，两个低能单元排列成另一列。
15.可选地，所述双能单元中，两个高能单元在所述田字形的一条对角线上排布，两个低能单元在所述田字形的另一条对角线上排布。
16.可选地，所述光电二极管通过打线方式或倒装焊方式与所述基板电连接。
17.可选地，所述光电二极管通过打线方式与所述基板电连接，相邻两行所述子单元分布于所述基板的不同侧。
18.可选地，所述光电二极管通过倒装焊方式与所述基板电连接，相邻两行所述子单元分布于所述基板的相同侧。
19.可选地，所述高能单元与x射线源之间设有低能x射线滤波片。
20.可选地，所述x射线双能谱探测线阵探测器包括第一分辨率模式与第二分辨率模式，所述第一分辨率模式中一所述双能单元对应四个像素点，所述第二分辨率模式中一所述双能单元对应一个像素点。
21.可选地，所述x射线双能谱探测线阵探测器还包括模数转换芯片、传输模块及信号处理电路，所述模数转换芯片与多个所述子单元电连接以将所述子单元输出的模拟信号转换为数字信号，所述传输模块与所述模数转换芯片电连接以将数字信号传输至所述信号处理电路进行处理。
22.可选地，在所述第一分辨率模式下，所述信号处理电路基于所述高能单元的能谱数据及所述低能单元的能谱数据进行实时图像处理，所述图像处理包括图像减法及图像融合。
23.可选地，所述图像处理还包括基于相对原子序数计算原理的伪彩着色。
24.可选地，在所述第二分辨率模式下，所述信号处理电路基于所述高能单元的能谱数据及所述低能单元的能谱数据进行实时图像处理，所述图像处理包括累加法或累加后求平均法。
25.如上所述，本发明的x射线双能谱探测线阵探测器包括基板和多个双能单元，多个双能单元分布于所述基板的至少一侧，多个所述双能单元在所述基板上的垂直投影排列成至少一行及至少两列，所述双能单元包括呈两排两列田字形排布的四个子单元，所述子单
元包括光电二极管层及闪烁体层，所述光电二极管层包括一光电二极管，所述光电二极管在垂直方向上位于所述基板与所述闪烁体层之间并与所述基板电连接，所述双能单元中的两个子单元为高能单元，另外两个子单元为低能单元，所述高能单元的闪烁体层采用高能谱x射线吸收闪烁体，所述低能单元的闪烁体层采用低能谱x射线吸收闪烁体。本发明通过双能单元中不同闪烁体材质来吸收、转换不同能谱段的x射线信号，以此来实现“单源双能谱探测”，适用于多种类的异物检测或者缺陷检测，通过两种技术原理的信号探测，不但提升识别能力，也增强了图像的对比图(图像信噪比更好)。通过软硬件结合，可实现两种分辨率的切换，并配以硬件模块化，使得系统稳定性更好，机械结构上的尺寸误差也小而可控，产品体现了友好性。同时，硬件系统的模块化、平铺化设计，有利于电子学子系统的射线辐射防护设计，提升耐辐射性；并可根据探测宽度的要求，探测器可以无限拓展探测尺寸，并做到软硬件兼容，大平台化。本发明解决了当前食品等无损异物检测领域存在着的低密度厚物体方向某些无法自动识别，剔除的应用场景痛点，并可通过参数设置的方式来实现具体功能的开启或者关闭，检测更具灵活性和针对性。同时，对终端客户来说，无新风险的增加，无可靠性验证的需求。
附图说明
26.图1显示为本发明的x射线双能谱探测线阵探测器的一种俯视结构示意图。
27.图2显示为图1的a-a’向剖面结构示意图。
28.图3显示为图1所示x射线双能谱探测线阵探测器的分解结构示意图。
29.图4显示为本发明的x射线双能谱探测线阵探测器的另一种俯视结构示意图。
30.图5显示为图4的b-b’向剖面结构示意图。
31.图6显示为图4所示x射线双能谱探测线阵探测器的分解结构示意图。
32.图7显示为所述双能单元中两种类型的闪烁体的第一种布局图。
33.图8显示为所述双能单元中两种类型的闪烁体的第二种布局图。
34.图9显示为所述双能单元中两种类型的闪烁体的第三种布局图。
35.图10显示为一种采用前照式光电二极管的子单元通过打线方式与所述基板电连接的示意图。
36.图11显示为一种采用背照式光电二极管的子单元通过倒装焊方式与所述基板电连接的示意图。
37.图12显示为本发明的x射线双能谱探测线阵探测器的一种硬件系统示意图。
38.图13显示为本发明的x射线双能谱探测线阵探测器在所述第一分辨率模式下采用的一种双能减影计算算法的原理示意图。
39.图14显示为本发明的x射线双能谱探测线阵探测器在所述第一分辨率模式下采用的一种伪双能等效原子序数计算、转换和伪彩着色流程图。
40.元件标号说明
[0041]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
基板
[0042]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
双能单元
[0043]
2a、2b、2c、2d
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
子单元
[0044]
201
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光电二极管
[0045]
201a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
前照式光电二极管
[0046]
201b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
背照式光电二极管
[0047]
202、202a、202b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
闪烁体层
[0048]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
打线
[0049]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
保护树脂层
[0050]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
凸块电极
[0051]
a1、a2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
有效响应区域
具体实施方式
[0052]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0053]
请参阅图1至图14。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0054]
实施例一
[0055]
本实施例中提供一种x射线双能谱探测线阵探测器，其可应用于食品异物检测、日用品和床上用品等的小直径异物检测，或者行包、物流、绿通等领域的安防安检等。请参阅图1至图3，其中，图1显示为该x射线双能谱探测线阵探测器的一种俯视结构示意图，图2显示为图1的a-a’向剖面结构示意图，图3显示为图1所示x射线双能谱探测线阵探测器的分解结构示意图。
[0056]
具体的，所述x射线双能谱探测线阵探测器包括基板1及多个双能单元，其中，多个所述双能单元2分布于所述基板1的至少一侧，多个所述双能单元2在所述基板上的垂直投影排列成至少一行及至少两列，所述双能单元2包括呈两排两列田字形排布的四个子单元，即子单元2a、子单元2b、子单元2c及子单元2d。
[0057]
具体的，图1-图3显示为相邻两行所述子单元分布于所述基板1的同一侧的情形。然而须知，相邻两行所述子单元也可以分布于所述基板1的不同两侧。
[0058]
作为示例，请参阅图4至图5，其中，图4显示为所述x射线双能谱探测线阵探测器的另一种俯视结构示意图，图4中实线所示子单元代表该子单元位于所述基板1的上侧，虚线所示子单元代表该子单元位于所述基板1的下侧，图5显示为图4的b-b’向剖面结构示意图，图6显示为图4所示x射线双能谱探测线阵探测器的分解结构示意图。
[0059]
作为示例，多个所述双能单元2在所述基板上的垂直投影排列成1行及64列，即多个所述子单元在所述基板上的垂直投影排列成2行及128列，从而可以输出256通道模拟信号，其中，所有像素通道都是独立的。在其它实施例中，也可以根据具体需求将多个所述双能单元2在所述基板上的垂直投影设计为排列成其它数量的行数与列数，例如2行32列，不以本实施例为限。本发明可以方便根据不同的探测宽度需求，通过单元化的光电二极管模组进行拼接实现。
[0060]
具体的，所述子单元包括光电二极管层及闪烁体层202，所述光电二极管层包括一光电二极管201，所述光电二极管201在垂直方向上位于所述基板1与所述闪烁体层202之间并与所述基板1电连接，所述光电二极管201可采用单晶硅光电二极管或其它合适的光电二极管。所述基板1可采用印制电路板(printed circuit board，简称pcb板)，其是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气相互连接的载体。
[0061]
具体的，所述双能单元中的两个子单元为采用高能谱x射线吸收闪烁体层的高能单元，另外两个子单元为采用低能谱x射线吸收闪烁体层的低能单元。所述高能谱x射线吸收闪烁体层与所述低能谱x射线吸收闪烁体层可以设置为二者材料相同而厚度不同，也可以设置为二者的厚度相同但材料不同，也可以是二者均不相同，以获得高能单元与低能单元对两种能谱段的x射线到可见光的转换。如在图3及图6中，显示为所述高能谱x射线吸收闪烁体层与所述低能谱x射线吸收闪烁体层具有不同厚度的情形。
[0062]
作为示例，所述低能谱x射线吸收闪烁体层可以选择gos薄膜(硫氧化钆粉末)、csi晶体(薄碘化铯)、陶瓷gos(薄)等，其主要对20kev～100kev的能量敏感；所述高能谱x射线吸收闪烁体层可以选择csi晶体(厚碘化铯)、陶瓷gos(厚)、gagg(石榴石晶体)等，其主要对70kev～160kev的能量敏感。
[0063]
需要指出的是，本实施例中，所述高能与所述低能为相对概念，对同一设备而言，高能谱段x射线的能量高于低能谱段x射线能量，而对不同设备而言，可能其中一设备的低能谱段x射线相当于另一设备的高能谱段x射线，因此，本实施例中对高能谱段x射线能量范围与低能谱段x射线能量范围不作特别限定，不限于上一段中示例。
[0064]
本实施例的x射线双能谱探测线阵探测器中，一排双能单元包括沿扫描方向平铺排列的双排光电二极管(可分布于基板的一侧或上下两侧)，耦合两种吸收x射线能谱(软射线和硬射线)类型的闪烁体，从而可实现对目标物体的双能探测。
[0065]
具体的，所述x射线双能谱探测线阵探测器包括第一分辨率模式与第二分辨率模式，可以根据需要在两种分辨率模式之间切换，其中，所述第一分辨率模式为高分辨率模式，一所述双能单元对应四个像素点；所述第二分辨率模式为低分辨率模式，一所述双能单元对应一个像素点。其中，一排双能单元包括平铺排列的双排光电二极管的模组方案，保证通过数字信号合并方式可以将四颗像素点合并为一颗像素点，从而兼容单能检测线阵探测器。例如，可基于市场应用需求特点，将多个子单元的像素间距(pitch)设计为0.2mm，即0.2mm像素尺寸大小，当采用第一分辨率模式时，探测器具有高的空间分辨率，可以识别更细小异物，而通过合并方式，亦可兼容到0.4mm像素尺寸，实现更高速。
[0066]
具体的，所述双能单元中，两种类型的闪烁体按照田字形进行排列组合，可根据检测的特点可以进行针对性选择。
[0067]
作为示例，请参阅图7，显示为所述双能单元中两种类型的闪烁体的第一种布局图，其中，一个双能单元中，两个低能单元排列成一列，两个高能单元排列成另一列。
[0068]
作为示例，请参阅图8，显示为所述双能单元中两种类型的闪烁体的第二种布局图，其中，一个双能单元中，两个低能单元排列成一行，两个高能单元排列成另一行。
[0069]
作为示例，请参阅图9，显示为所述双能单元中两种类型的闪烁体的第三种布局图，其中，一个双能单元中，两个低能单元在所述田字形的一条对角线上排布，两个高能单元在所述田字形的另一条对角线上排布。
[0070]
需要指出的是，如异物为狭长型，可优选采用上述第二种布局或者第三种布局，如果异物为矮胖型，则可优选采用上述第一种布局或者第三种布局，如果为了兼容单能的需求，则三者都可以选择。
[0071]
具体的，所述光电二极管201可通过打线(bonding wire)方式或倒装焊方式与所述基板1电连接，从而将光电二极管的模拟信号引出至所述基板1，其中，打线方式通常用于前照式(fsi)光电二极管与基板的电连接，倒装焊方式通常用于背照式(bsi)光电二极管与基板的电连接。
[0072]
作为示例，请参阅图10，显示为一种采用前照式光电二极管的子单元通过打线方式与所述基板1电连接的示意图，其中，闪烁体层202a通过贴置方式设于所述前照式光电二极管201a的正面，所述前照式光电二极管201a的背面设有有效响应区域a1，所述前照式光电二极管201a的背面通过打线3与所述基板1电连接，所述打线3被保护树脂层4所覆盖。
[0073]
作为示例，请参阅图11，显示为一种采用背照式光电二极管的子单元通过倒装焊方式与所述基板1电连接的示意图，其中，闪烁体层202b通过贴置方式设于所述背照式光电二极管201b的背面，所述背照式光电二极管201b的正面设有有效响应区域a2，所述背照式光电二极管201b的正面通过凸块电极5(bump electrode)与所述基板1电连接。
[0074]
具体的，相邻两行所述子单元分布于所述基板1的相同一侧的光电二极管模组方案与相邻两行所述子单元分布于所述基板1的不同两侧的光电二极管模组方案都适用于背照式封装工艺和前照式封装工艺，只是前照式封装工艺在相邻两行所述子单元分布于所述基板1的相同一侧的光电二极管模组方案下的有效感应面积要低于在相邻两行所述子单元分布于所述基板1的不同两侧的光电二极管模组方案下的有效感应面积。
[0075]
具体的，在背照式封装工艺中，由于背照式光电二极管是通过凸块电极与基板直接相连，无需打线，两排平铺化排列的光电二极管不但可以紧密无缝相邻，而且每一个像素的感应x射线信号的面积几乎可以认为是100％的，即当单位像素尺寸为0.2mm*0.2mm时，其感应面积也是近似0.2mm*0.2mm。因此，背照式封装工艺(倒装焊方式)十分适合相邻两行所述子单元分布于所述基板1的相同一侧的光电二极管模组方案。
[0076]
而在前照式封装工艺中，在光电二极管的左右两侧或者单侧进行打线来引出模拟信号，光电二极管的纵向宽度要大于单元像素尺寸，例如大于0.2mm，同时，光电二极管内部的像素之间不可以走线，否则无法到达单元像素尺寸近似0.2mm。因此，前照式封装工艺(打线方式)十分适合相邻两行所述子单元分布于所述基板1的不同两侧的光电二极管模组方案。
[0077]
具体的，两种光电二极管的封装方案分别对应两种光电二极管模组方案，可以实现相同的活化面积，保证在节距一致下，具备相同的灵敏度特性。
[0078]
具体的，所述双能单元2中，所述高能单元与x射线源之间可设有低能x射线滤波片(未图示)。所述低能x射线滤波片可采用cu、ag、au或者它们的合金材料，用来吸收低能x射线，以防止低能x射线对所述高能单元收集的图像质量造成影响。对于相邻两行所述子单元分布于所述基板1的不同两侧的光电二极管模组方案，所述低能x射线滤波片可设置于所述基板1中。
[0079]
具体的，所述x射线双能谱探测线阵探测器还包括模数转换芯片、传输模块及信号处理电路，所述模数转换芯片与多个所述子单元电连接以将所述子单元输出的模拟信号转
换为数字信号，所述传输模块与所述模数转换芯片电连接以将数字信号传输至所述信号处理电路进行处理。
[0080]
作为示例，请参阅图12，显示为所述x射线双能谱探测线阵探测器的一种硬件系统示意图，其通过连接器和相应地柔性电路板(fpc)，实现电路的模块化设计和功能模块化，将头部的模拟转数字部分给到第一级、现场可编辑逻辑门阵列(fpga)电路中，实现数据的拼接、处理；再经过第二级的fpga电路，实现数字信号的打包、上传。读出集成电路(roic)读出芯片支持256通道模拟信号输入输出，原因是采用像素间距为0.2mm的最小分辨率，一个单元的探测宽度是51.2mm，则需要接收两排像素点的模拟信息输入(2*128通道)，实现信号的采集、积分放大和a/d转换，同时将数字信号通过低电压差分信号(lvds)技术传输到外围的信号处理电路上做进一步数字化处理；所有像素通道都是独立，同时采集信号并转换的，实现了高速、并行的处理，保证运动物体的检测不会出现畸变、错位和延迟，从而确保数据计算的准确性。同时，在fpga芯片内部，利用其高速特性，可以对roic读出芯片输出的数字信号进行预处理并实现高速传输，在pc端完成最后的图像后处理工作，fpga芯片对数字信号的预处理可以减轻上位机软件的处理压力。
[0081]
本实施例的x射线双能谱探测线阵探测器中，对于单排0.4mm像素尺寸的光电二极管来说，可以采用四个0.2mm像素尺寸的光电二极管合并实现，同时，在呈田字形排布的四个光电二极管上粘贴两种类型的闪烁体，基于闪烁体不同能谱吸收转换特性来实现单排线阵的双能谱探测。即，将大像素分割为小像素化处理，结合闪烁体工艺，可以实现单一射线源和单层探测器下的双能探测。
[0082]
需要说明的是，上述0.4mm像素尺寸、0.2mm像素尺寸仅为示例，在其它实施例中，光电二极管的像素尺寸可以根据需要进行调整，不以本实施例为限。
[0083]
本发明提供了一种全新的单、双可灵活切换应用的技术方案，以此来实现高速、实时检测运动物体特性，其核心是光电二极管传感器模块的创新，即基于光电二极管加闪烁体的组合式封装工艺来实现双能谱x-ray信号的探测、转换、采集、积分放大、模数转换和数字化处理。同时，基于两路能谱数据进行在线式图像处理，包括图像减法、图像融合以及基于相对原子序数的伪彩着色。本发明采用一套电子电路方案即可实现不同类型的模拟信号探测，并采用平台化的数字电路，可满足不同射线能量场景的高速应用，解决当前市场应用的痛点。
[0084]
实施例二
[0085]
本发明的x射线双能谱探测线阵探测器可以工作在第一分辨率模式(高分辨率模式)下，实现单一射线源和单层探测器下的双能探测。本实施例中将详细说明所述x射线双能谱探测线阵探测器工作在所述第一分辨率模式下的一种算法原理，阐明探测器系统的工作原理和工作流，以实现系统的集成应用。
[0086]
具体的，在所述第一分辨率模式下，所述信号处理电路基于所述高能单元的能谱数据及所述低能单元的能谱数据进行实时图像处理，所述图像处理包括图像减法及图像融合，并可进一步包括基于相对原子序数计算原理的伪彩着色。
[0087]
作为示例，请参阅图13，显示为本发明的x射线双能谱探测线阵探测器在所述第一分辨率模式下采用的一种双能减影计算算法的原理示意图，其中，射线源为单源形态，通过准直缝将窄扇形束穿透物体后打到探测器，实现一次曝光采集到高能数据和低能数据，图
中a为背景物体，b为目标物体；算法的物理原理是基于不同材料对x射线的透射率各不相同，高能图像和低能图像的强度表现形成差异化；根据背景和目标图像之间的比例关系进行归一化，最后做减法计算，提取目标信息。
[0088]
具体的，通过图13所示的“双能减影-对比度变化”算法，归一化后实现双能减影，减去非感兴趣的背景信息，凸出目标区域信息，在灰度领域可以实现更细微异物的识别。
[0089]
本发明可以在不牺牲结构空间、不增加电路设计的基础上，单纯通过光电二极管的灵活配置做双能减法计算，以此来提升图像对比度，识别单能形式下无法判别的异物，减少漏检率，即对低密度、厚物体提升识别能力。
[0090]
具体的，可进一步利用双能数据与物质属性的关系，转换计算得到任意位置物质的等效原子序数，并根据物质不同原子序数提供颜色编码：首先，根据已知物质的双能量透射图像的高、低能数据可计算出r值，通过r值来对物体进行着色；其次，建立灰度数据转hsv颜色空间的数学模型，并基于hsv转rgb公式，将hsv空间转换为rgb空间。通过这两种算法处理，解决了低密度，细小物体的难识别问题，通过颜色的差异化可做进一步的辅助抓取和识别。
[0091]
作为示例，对目标图像进行物质类别的着色，例如有机物橙色、无机物蓝色、混合物绿色，进一步做二次判别，提升检出率。
[0092]
作为示例，请参阅图14，显示为本发明的x射线双能谱探测线阵探测器在所述第一分辨率模式下采用的一种伪双能等效原子序数计算、转换和伪彩着色流程图。其中，先定义好物质属性的边界点，通过典型定标标准阶梯块，各自计算、提取双能特征r值，基于三种材料的离散数据点拟合成特定阶次的曲线，划分物质属性区间；穿透目标物体，计算每一个像素点对应三条拟合曲线的隶属度向量并利用目标图像的灰度值非线性映射出其对应的橙色、绿色和蓝色的亮度、色度和饱和度，调整调色板，从而实现hsv彩色模型到rgb彩色模型的转换，最终实现图像融合和显示。其中，典型定标可参考国标文件(gb 15208.5-2018微剂量x射线安全检查设备第5部分：背散射物品安全检查设备)文件，其对有机、无机和混合物都有明确的原子序数定义，可以找到三种材料(如钢、铝和有机玻璃)的边界。
[0093]
本实施例中，x射线双能谱探测线阵探测器通过上述工作流程，实现双能探测，可以全覆盖各类小尺寸、低密度和高厚度检测，从而大大缓解当前单能线阵检测对低密度、厚物体检测不足的痛点。
[0094]
实施例三
[0095]
本发明的x射线双能谱探测线阵探测器也可以通过合并方式，兼容到第二分辨率模式(低分辨率模式)下，例如通过四个子单元合并，实现0.2mm像素尺寸变为0.4mm像素尺寸，从而实现更高速的单能应用。本实施例中将详细说明所述x射线双能谱探测线阵探测器工作在所述第二分辨率模式下的一种算法原理。
[0096]
具体的，在所述第二分辨率模式下，所述信号处理电路基于所述高能单元的能谱数据及所述低能单元的能谱数据进行实时图像处理，所述图像处理包括累加法或累加后求平均法。
[0097]
作为示例，数字信号累加算法采用如下公式：
[0098]
pixelj＝pixeli pixel
i 1
pixel
i 2
pixel
i 3
[0099]
作为示例，数字信号累加后求平均算法采用如下公式：
[0100][0101]
其中，pixel代表像素，i、j为大于0的整数。
[0102]
本实施例中，x射线双能谱探测线阵探测器在相同的探测宽度下进行单能应用，可以实现单能二次累加功能，在空间分辨率不变的情况下，达到更高灵敏度数据输出，对低能x射线下的图像品质有显著提高，图像变得清晰，或者起到降低射线源能量强度，提升整机系统的稳定性和耐用性，从而降低系统成本，提高整机系统商产品的性价比。
[0103]
综上所述，本发明的x射线双能谱探测线阵探测器包括基板和多个双能单元，多个双能单元分布于所述基板的至少一侧，多个所述双能单元在所述基板上的垂直投影排列成至少一行及至少两列，所述双能单元包括呈两排两列田字形排布的四个子单元，所述子单元包括光电二极管层及闪烁体层，所述光电二极管层包括一光电二极管，所述光电二极管在垂直方向上位于所述基板与所述闪烁体层之间并与所述基板电连接，所述双能单元中的两个子单元为高能单元，另外两个子单元为低能单元，所述高能单元的闪烁体层采用高能谱x射线吸收闪烁体，所述低能单元的闪烁体层采用低能谱x射线吸收闪烁体。本发明通过双能单元中不同闪烁体材质来吸收、转换不同能谱段的x射线信号，以此来实现“单源双能谱探测”，适用于多种类的异物检测或者缺陷检测，通过两种技术原理的信号探测，不但提升识别能力，也增强了图像的对比图(图像信噪比更好)。通过软硬件结合，可实现两种分辨率的切换，并配以硬件模块化，使得系统稳定性更好，机械结构上的尺寸误差也小而可控，产品体现了友好性。同时，硬件系统的模块化、平铺化设计，有利于电子学子系统的射线辐射防护设计，提升耐辐射性；并可根据探测宽度的要求，探测器可以无限拓展探测尺寸，并做到软硬件兼容，大平台化。本发明解决了当前食品等无损异物检测领域存在着的低密度厚物体方向某些无法自动识别，剔除的应用场景痛点，并可通过参数设置的方式来实现具体功能的开启或者关闭，检测更具灵活性和针对性。同时，对终端客户来说，无新风险的增加，无可靠性验证的需求。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0104]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。