專利名稱：基于康普頓背散射掃描技術的液體安全檢查儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及輻射檢測技術領域，特別是用射線源對液體進行康普頓背散射掃描的方法及其裝置。
背景技術：
在民航、鐵路、城市軌道交通等安檢體系中，按規定均需對乘客隨身攜帶的液體物品在不開封的情況下進行檢查。現有多種檢查方法和設備，例如，試紙檢測法、離子遷移法、拉曼光譜法、紅外光譜法、微波法、超聲法、介電常數測量法、核磁共振法、X射線透視成像方 法、CT成像、中子檢測方法，......歸納起來，大致分為化學方法、電磁方法和射線方法三大
類。化學檢測方法中又分為氣味識別法和離子掃描炸藥探測法等。這些方法常受被檢測物包裝密封情況的嚴重影響，而且敏感性強、誤報警率高。電磁檢測方法易受電磁干擾，不能檢測用金屬包裝的液體物品。射線檢測方法中，中子檢測方法由于存在輻射殘留(中子活化產物)、輻射屏蔽復雜、投資高等原因而不被接受使用；X射線透視成像方法，通過分辨被檢測物質密度差異進行成像，這無法實現對密度分布均勻的液體物品的成像檢測。CT成像也是基于射線透射技術，這對輕物質是不靈敏的，憑CT圖像難以判定液體物品的種類，誤報警率也較高。通過理論探索和實驗裝置研究，證明射線康普頓背散射掃描技術對于液體檢測很有效，能準確鑒別各種液體物品。

發明內容
本發明旨在提供一種基于康普頓背散射掃描技術的液體安全檢查儀，它能快速、安全、準確地鑒別未知的液體是否為易燃易爆或腐蝕性液體而不必打開容器，又不受包裝的影響，它完全滿足現場的安全檢測要求。液體安全檢查儀的結構，包括有平移門、機箱、底座(主按裝板)、X射線機及其前準直器、探測器陣列及其后準直器陣列和測物托盤，X射線機通過支架(邊撐)安裝在機箱內的底座上，探測器陣列及其后準直器陣列也安裝在機箱底座上，在X射線機的前方安裝有測物托盤，在測物托盤的前部有平移門。所述的X射線機、測物托盤、探測器構成康普頓背散射掃描檢測幾何學結構。液體安全檢查儀的多路探測采傳系統，包括多路探測器、高低壓電源、多道脈沖幅度分析器、通信接口，這些部件集成在一個機箱內，多路探測器通過多路選擇器共用一個多道脈沖幅度分析器，其輸出通過接口送給微機或帶觸摸屏液晶顯示器，多道脈沖幅度分析器(MCA)采用外置式結構，不必插入微機擴展槽內；MCA采用嵌入式微處理器(ARM和模數變換器(ADC)，使探測采傳系統高度智能;MCA能設定和卡住能量閾值，達到鑒別違禁液體物質的目的。軟件設計思路，第一，針對性，該系統主要是針對機場安檢、軌道交通站臺安檢，海關和口岸、監獄、娛樂場所以及一些大型的人群比較集中的重要運動場所和展覽場館的保安等活動中的液體安全檢測。這些場合需要實時性和快速性，這就要求軟件系統設計上智能化程度高，這樣在實際檢測的過程中能實現快速簡便的操作，在人機交互的過程中要易于操作，且靈敏度高，同時在準確率上要求也比較高。第二，整體性，系統的各個組成部分須按照一定的優化規律開發實現，使系統的整體功能達到最優化的配置。第三，層次性，在數據采集傳輸、數據處理、閾值設定最終實現對未知液體的安全檢測的這一工作過程中，軟件設計上要注意各個工作流程中的層次性，使各個環節緊密結合，以提高系統的檢測效率。軟件系統主要由數據管理模塊、參數管理模塊、系統設置模塊、參數設置模塊、數據采集模塊、數據處理模塊、檢測顯示模塊和幫助模塊等八個模塊組成。本發明技術原理是基于康普頓背散射效應所測定的光子數，通過數據處理或重建，得出被測物電子密度分布，二維密度分布圖像以及被測物質的質量密度、有效原子序數和相對百分比含量等參數，從而唯一地判定是否為炸藥、毒品，據此建立標準樣品數據庫， 通過自行研發的軟件和判別指標，自動地鑒別液體物質。康普頓背散射光子數ns的計算公式為
ns=n0 Av A Q [ne (d o (0)/dQ)]rI1
式中Iitl為入射光子注量率；
A V為前、后準直孔形成的聚焦體積；
A Q為探測器對散射點(即檢測點)所張的立體角； do ( 0 )/dQ為康普頓散射微分截面；
I為電子密度，即單位體積的電子數； fi為入射束減弱因子； f2為散射束減弱因子；
H1為探測效率。實際測量表明，對于直徑相同的容器，液體安檢儀測得的背散射光子計數有以下大致規律(從左至右計數遞增)。
_aa_I__I_ms_,
疏松X輸鐘水S汽
酸香，本屬41精.油
水胥奶.
焦
水
康普頓散射對液體等輕物質的探測靈敏度Ss高于透射測量的靈敏度St
Ss 二 ( I〉V2
St _疋
式中y為被測物質的總線性減弱系數(Cm—1);L為被測物質的厚度(cm)。由該式看出，密度彡I. 8g/cm3的輕物質，對于能量為200kev以下的X或Y射線，其U值均小于0. 25 cnT1，對于L < 4cm的物質，UL < 1，也即Ss > St。所以，康普頓背散射掃描技術對于液體、炸藥和毒品的探測靈敏度高。射線能量Eci=ZOOkev時，部分液體，部分炸藥、毒品的密度和U值如下表所列。
權利要求
1.基于康普頓背散射掃描技術的液體安全檢查儀，包括有平移門、機箱、底座、X射線機及其前準直器、探測器陣列及其后準直器陣列和測物托盤，多路探測采傳系統，其特征在于，X射線機通過支架安裝在機箱內的底座上，探測器陣列及其后準直器陣列也安裝在機箱底座上，在X射線機的前方安裝有測物托盤，在測物托盤的前部有平移門，所述的X射線機、測物托盤、探測器構成康普頓背散射掃描檢測幾何學結構。
2.根據權利要求I所述的基于康普頓背散射掃描技術的液體安全檢查儀，其特征在于，多路探測采傳系統，包括多路探測器、高低壓電源、多道脈沖幅度分析器、通信接口，這些部件集成在一個機箱內，多路探測器通過多路選擇器共用一個多道脈沖幅度分析器，其輸出通過接口送給微機或帶觸摸屏液晶顯示器，多道脈沖幅度分析器(MCA)采用外置式結構，不必插入微機擴展槽內；MCA采用嵌入式微處理器，使探測采傳系統高度智能；MCA能設定和卡住能量閾值，達到鑒別違禁液體物質的目的。
全文摘要
基于康普頓背散射掃描技術的液體安全檢查儀，機械結構包括有平移門、機箱、底座、X射線機及其前準直器、探測器陣列及其后準直器和測物托盤；多路探測采傳系統包括有多路探測器、高低壓電源、多道脈沖幅度分析器和通信接口；在原理上，給出了康普頓背散射光子計數的計算公式和各類液體物質排序規律。保證了液體安全檢查儀鑒別違禁品液體物質的正確率達到95%以上，而不必打開容器，又不受包裝的影響，完全滿足現場安檢要求。
文檔編號G01N23/04GK102749343SQ20121025642
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月24日 優先權日2012年7月24日
發明者丁厚本, 丁莉, 丁蓉, 丁青, 包微微, 李雪峰, 陳勇 申請人:丁青