專利名稱：U形結構的單源x射線透射與康普頓散射安檢裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種X射線安檢系統，具體是一種在安檢機上使用的U形結構單源X射線透射與康普頓散射安檢裝置。二背景技術：
現有的安檢裝置一般采用以下幾種方式1、X射線投射方法國內外普遍采用這種方法，由于物質對X射線的吸收作用，當X射線穿過被檢物后會有一部分能量被吸收，不同種類的材料對X射線的吸收能力不同，穿過不同材料的X射線束到達探測器時的能量也是不同的。經過處理，探測器接收的能量大小以灰度級圖像顯示，這種方法只能檢查出金屬武器、刀具等，具有較大的局限性。2.雙能X射線透射方法近年來國內外采用雙能X射線透射方法，雙能X射線檢測法識別材料的精度用分辨有效原子序數的精度來衡量。用于機場、海關、鐵路等重要部門的安全檢查設備大都是雙能量、線掃描、透射型X射線檢查設備，該類設備能同時得到被檢物的低能和高能信息，并根據這兩種信息計算出被檢物品組成物質的有效原子序數Zeff信息，從而實現對被檢物品的分類和識別，可以將無機物從有機物中分離出來，如將行李中常見的玻璃等無機物分離出。但對Zrff值接近的塑料、織物、爆炸物和毒品無法分辨。3. X射線背散射方法X射線與物質相互作用會發生透射、吸收和散射三種情況，國內外的X射線背散射(CBS)方法就是用斬波輪和飛點掃描技術，在與透射光子方向成^ 90°方向用背散射探測器陣列測量由被測物品上射出的背散射光子。背散射信號與被測物品的有效原子序數Zeff有關，用背散射圖像灰度顯示可以將有機物、爆炸物、毒品等進行分辨。而這種X射線背散射安檢裝置檢測效果還有不足，最嚴重的事故是在美國亞特蘭大奧運會期間用這種背散射安檢裝置沒有檢查出炸藥而造成現場爆炸。美國近來研制和生產出背散射人體檢查設備，僅2010年美國的78座機場就要安裝450臺，其結構復雜，檢測速度較慢，價格昂貴，難于在發展中國家推廣應用。4. X射線的計算機斷層掃描成像(CT)方法該方法適用大型行李包裹，美國通用智能科技公司生產的CTX9000行李檢查系統、美國L-3CSDS公司生產3DX爆炸物探測系統，其結構復雜。價格十分昂貴，更難于在發展中國家推廣應用。三
實用新型內容本實用新型的目的是針對上述現有技術的不足，提供一種適合中國國情、檢測效果好的U形結構單源X射線透射與康普頓散射安檢裝置。本實用新型的目的是這樣達到的一種U形結構的單源X射線透射與康普頓散射安檢裝置，安裝在行李安檢機上，行李安檢機包括機架、左右側壁、底座、安檢通道和傳送帶，其特征在于采用單源左右對稱寬扇形角X射線源，一組U形透射探測器陣列及其前準直器，一組康普頓背散射探測器陣列及其后準直器，一組康普頓前散射探測器陣列及其后準直器，康普頓背散射探測器陣列與康普頓前散射探測器陣列上下平行，透射測量與康普頓前散射、背散射測量共用X射線源，全部測量與控制共用一臺工控機；工控機安裝在底座的一側后部；[0012]左右對稱寬扇形角X射線源及其扇形前準直器安裝在底座的中間、安檢通道的正下方，U形透射探測器陣列及其后準直器安裝在安檢通道的正上方和通道的左右側壁上端，U形透射探測器陣列與X射線源經過扇形前準直器的對稱扇形射線光子束構成透射測量及成像的幾何學結構；康普頓背散射探測器陣列及其后準直器安裝在通道傳送帶的下面，康普頓背散射探測器陣列被測物品上射出的康普頓前散射平行光子束構成康普頓背散射測量及成像的幾何學結構；康普頓前散射探測器陣列及其后準直器在安檢通道的正上方，康普頓前散射探測器陣列與被測物品上射出的康普頓前散射平行光子束構成康普頓前散射測量及成像的幾何學結構。X射線源為200W X射線機，工控機安裝在底座的左后側。所述透射探測器陣列是具有國際標準接口的探測器，由象數尺寸為1. 6X2. Omm2微型硅光電二極管和碘化銫閃爍晶體制成，康普頓背散射探測器陣列和前散射探測器陣列是具有國際標準接口的探測器組件，由象數尺寸為5. 8X5. Smm2小型硅光電二極管和碘化銫閃爍晶體制成。本實用新型的積極效果是1.全部測量與控制共用I臺工控機，透射測量與康普頓散射測量共用I臺X射線源，使其這種裝置結構簡單、控制通訊系統簡化、檢測速度快、靈敏度高、操作運行便捷。2.用該安檢裝置能同時檢測出其中隱藏的金屬武器、刀具、炸藥、毒品、汽油等違禁品，適用于機場、大型會場等重點防范的公共安全場所。3.價格便宜、使用實惠，更適合中國國情和發展中國家需求。四
圖1是本實用新型的結構示意圖。圖2是本實用新型用于安檢時的正視圖，圖中，被檢測物包括非違禁品以及炸藥、汽油等違禁品。圖3是圖2的側視圖。圖中，I工控機，2安檢機底座，3扇形前準直器，4X射線源，5背散射探測器陣列，6機架，7背散射探測后準直器，8背散射探測器輻射屏蔽層，9傳送帶，10背散射光子束，11對稱扇形透射光子束，12安檢通道，13前散射平行光子束，14前散射與背散射探測器控制板之間的連接排線，15前散射探測后準直器，16透射探測后準直器，17前散射探測器陣列，18透射探測器陣列，19前散射探測器輻射屏蔽層，20頂蓋板，21左側蓋板，22被測物，23被測物中的炸藥、毒品等違禁品，24汽油、酒精等易燃品，25水、織物等非違禁品。其中，背散射探測器陣列5、前散射探測器陣列17，透射探測器陣列18安裝在DH控制板上，設有USB通用接口。五具體實施方式
附圖給出了本實用新型的實施例。參見圖1。本實用新型安裝在行李安檢機上。行李安檢機包括機架、左右側壁、底座2、安檢通道12和傳送帶9。全部測量與控制共用I臺工控機I。選用一臺國產的體積較小、高穩定性、對稱扇形角寬的200W X射線機作為透射測量與康普頓前散射、背散射測量共用X射線源4，X射線源安裝在安檢機底2的中間、安檢通道12下方。[0028]在安檢通道的正上方和通道的兩側外上方安裝U形透射探測器陣列18及其后準直器(16)，U形透射探測器陣列與透射X射線源4經過前準直器3的對稱扇形透射光子束11構成透射測量及成像的幾何學結構。康普頓背散射探測器陣列5與康普頓前散射探測器陣列17上下平行安裝。康普頓背散射探測器陣列5及其后準直器7安裝在通道傳送帶的下面，康普頓背散射探測器陣列與被測物品上射出的康普頓背散射平行光子束10構成康普頓背散射測量及成像的幾何學結構；康普頓前散射探測器陣列17及其后準直器15安裝在安檢通道的正上方，康普頓前散射探測器陣列與被測物品上射出的康普頓前散射平行光子束13構成康普頓前散射測量及成像的幾何學結構。透射探測器陣列18采用國產試制與加工的象數尺寸為1. 6X2. Omm2微型硅光電二極管(S1-PIN)和碘化銫(CsI(Tl))閃爍晶體制成，是具有國際標準接口的探測器組件。康普頓背散射探測器陣列5和前散射探測器陣列17是自行研制的象數尺寸為5.8X5. Smm2小型硅光電二極管(S1-PIN)和碘化銫(CsI(Tl))閃爍晶體制成，是具有國際標準接口的探測器組件。本實施例中，透射和康普頓散射測量數據的采傳系統分別由64、16路低噪聲前置放大器、主放大器、多路模擬信號采集模塊、模數變換器、可編程數據處理電路、USB接口、低噪聲電源等組成。本實用新型的安檢過程參見附圖2、3。檢測過程是經過前準直器的扇形X射線束穿過被測物品的透射光子用U形結構的微型探測器組件及采傳系統進行測量，由被測物品上射出的康普頓背散射平行光子束與前散射光子分別用上下平行的小型康普頓背散射和前散射探測器組件及采傳系統進行測量，用透射與康普頓散射測量相結合的圖像軟件進行數據處理和成像，通過X射線康普頓背散射和前散射測量，收集被測物中zrff〈10的有機物、爆炸物、毒品和易燃品等物品的有效原子序數Zrff、密度信息，用圖像灰度和不同顏色顯示，將其日常用品與違禁品進行分辨，可提聞安檢質量。具體過程是當被檢測物進入安檢通道后，分別進行透射和康普頓散射檢測。透射測量當隱藏有金屬武器、刀具、炸藥、毒品的被測物22放到安檢通道12的入口的傳送帶9上后，傳送到通道透射測量區域時，透射X射線源4發出并經過前準直器3的對稱扇形光子束穿過被測物后的對稱扇形透射光子束11由U形透射探測器陣列18進行透射掃描測量，獲得被測物22中各種物品的形狀大小及其密度厚度信息，由此測出清晰的透射圖像，顯示為灰度圖像，由此測出被測物22中隱藏的金屬武器、刀具等違禁品。康普頓散射測量當被測物22在傳送帶9上傳送到通道緊靠著透射測量區域的康普頓散射測量區域時，從被測物品上射出的康普頓背散射光子束10經后準直器7由背散射探測器陣列5進行背散射掃描測量；同時，從被測物品上射出的前散射光子束13經后準直器15由康普頓前散射探測器陣列17進行前散射掃描測量。由背散射與前散射測量結果獲得被測物22中隱藏炸藥23、毒品、汽油24等違禁品的密度、有效原子系數信息，用康普頓背散射、前散射測量與透射測量相結合的圖像軟件進行數據處理成像，進一步將Zrff〈10的有效原子系數低，其密度又比織物、塑料等日常用品大而顯橙色的物質顯示成紅色、黃色，如炸藥、毒品等危險品，又根據水、飲料等非違禁品25與汽油、酒精等易燃品24的密度、等效原子系數差異將其汽油等易燃品顯示為粉紅色。測試結果用X射線透射安檢裝置只能檢查出用金屬武器、刀具等，難于分辨織物、塑料、炸藥、毒品等有效原子系數低的物質，用U形結構的單源X射線透射與背散射安檢裝置能同時檢測出金屬武器、刀具、炸藥、毒品、汽油等有效原子系數低的違禁品，可以提高安檢質量。
權利要求1.一種U形結構的單源X射線透射與康普頓散射安檢裝置，安裝在行李安檢機上，行李安檢機包括機架、左右側壁、底座(2)、安檢通道(12)和傳送帶(9)，其特征在于采用單源左右對稱寬扇形角X射線源(4)，一組U形透射探測器陣列(18)及其前準直器(16)，一組康普頓背散射探測器陣列(5)及其后準直器(7)，一組康普頓前散射探測器陣列(17)及其后準直器(15)，康普頓背散射探測器陣列(5)與康普頓前散射探測器陣列(17)上下平行，透射測量與康普頓前散射、背散射測量共用X射線源(4)，全部測量與控制共用一臺工控機(I);工控機(I)安裝在底座(2)的一側后部； 左右對稱寬扇形角X射線源(4)及其扇形前準直器(3)安裝在底座的中間、安檢通道的正下方，U形透射探測器陣列(18)及其后準直器(16)安裝在安檢通道的正上方和通道的左右側壁上端，U形透射探測器陣列(18)與X射線源經過扇形前準直器(3)的對稱扇形透射光子束(11)構成透射測量及成像的幾何學結構；康普頓背散射探測器陣列(5)及其后準直器(7)安裝在通道傳送帶的下面，康普頓背散射探測器陣列(5)被測物品上射出的康普頓前散射平行光子束(10)構成康普頓背散射測量及成像的幾何學結構；康普頓前散射探測器陣列(17)及其后準直器(15)在安檢通道的正上方，康普頓前散射探測器陣列(17)與被測物品上射出的康普頓前散射平行光子束(13)構成康普頓前散射測量及成像的幾何學結構。
2.如權利要求1所述的安檢裝置，其特征在于所述X射線源為200WX射線機，所述工控機安裝在底座的左后側。
3.如權利要求1所述的安檢裝置，其特征在于所述透射探測器陣列(18)是具有國際標準接口的探測器，由象數尺寸為1. 6X2. Omm2微型硅光電二極管和碘化銫閃爍晶體制成，康普頓背散射探測器陣列(5)和前散射探測器陣列(17)是具有國際標準接口的探測器組件，由象數尺寸為5. 8X5. Smm2小型硅光電二極管和碘化銫閃爍晶體制成。
專利摘要U形結構單源X射線透射與康普頓散射安檢裝置采用一組U形透射探測器陣列及其前準直器，上下平行的一組康普頓背散射探測器陣列及其后準直器與一組康普頓前散射探測器陣列及其后準直器。透射與康普頓背散射、前散射共用單源X射線和一臺工控機。X射線源與U形結構透射探測器陣列構成透射測量及成像的幾何學結構；扇形透射光子束在經過被測物而射出的經后準直器的背散射平行光子束與康普頓背散射探測器陣列構成背散射測量及成像的幾何學結構；扇形透射光子束在經過被測物而射出的經后準直器的前散射平行光子束與康普頓前散射探測器陣列構成前散射測量及成像的幾何學結構。本實用新型結構簡單、價格便宜、檢測速度更快、靈敏度更高，能檢測出多種違禁品。
文檔編號G01N23/20GK202870001SQ20122061244
公開日2013年4月10日 申請日期2012年11月19日 優先權日2012年11月19日
發明者周永, 黃寧, 丁厚本, 安竹, 吳慶新, 陳旭, 吳章文, 鄧偉成, 張珍, 王鵬, 范軼翔, 李彩袖 申請人:四川大學