基于宇宙射線的檢查運動對象的方法、裝置及系統的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及輻射成像及安全檢查技術，具體而言，涉及基于宇宙射線的檢查運動 對象的方法、裝置及系統。
【背景技術】
[0002] 隨著核能與核技術的快速發展，核武器制備的技術門檻越來越低。按照國際原子 能機構的規定，核彈原料鈾235或钚239的純度達到92-93%稱為武器級，即達到一定量(一 般認為鈾12_16kg、钚6-9kg)就可引起核爆炸。核武器強大的破壞性不僅帶來巨大的經濟損 失，更嚴重威脅了人類的生存和發展。
[0003] 另一方面，爆炸物和毒品的非法擴散造成的犯罪事件和經濟損失，也給個人、家庭 和整個社會帶來了巨大的危害。特別是近幾年，全球的安全形勢都非常嚴峻，恐怖組織、極 端組織活動猖獗，近期制造了許多恐怖襲擊活動，造成了很惡劣的影響，比如俄羅斯客機在 埃及墜毀、法國巴黎恐怖襲擊等，都是極端組織利用爆炸物的恐怖后果。
[0004] 因此，必須嚴格控制和管理上述材料的非法擴散，加強保障和實體保護技術，發展 與之相關的材料監視和檢測技術。
[0005] 因此，需要一種新的基于宇宙射線的檢查運動對象的方法、裝置及系統。
[0006] 在所述【背景技術】部分公開的上述信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此它 可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

【發明內容】

[0007] 本申請公開一種基于宇宙射線的檢查運動對象的方法、裝置及系統，能夠提升安 全檢查的效率。
[0008] 本公開的其他特性和優點將通過下面的詳細描述變得顯然，或部分地通過本公開 的實踐而習得。
[0009] 根據本公開的一個方面，提供一種基于宇宙射線的檢查運動對象的方法，包括:檢 測受檢查運動對象的速度在預設范圍內；利用監控設備記錄所述運動對象的運動軌跡;利 用位置靈敏探測器獲取所述宇宙射線中的帶電粒子信息，所述帶電粒子信息包括帶電粒子 徑跡信息;將所述運動軌跡和所述徑跡信息進行位置符合，確定所述運動對象;根據所述帶 電粒子信息進行所述帶電粒子的徑跡重建;根據所述徑跡重建，識別所述運動對象內部的 材料。
[0010] 根據本公開的一實施方式，所述運動對象的速度的所述預設范圍能夠確保所述運 動對象的表面積每100平方厘米上至少探測到一個所述帶電粒子。
[0011] 根據本公開的一實施方式，配置所述位置靈敏探測器具有檢測來自所述宇宙射線 的μ子和電子的能力。
[0012] 根據本公開的一實施方式，配置所述位置靈敏探測器具有檢測包括原子序數大于 鋁的中至高原子序數材料和原子序數低于鋁的低原子序數材料的能力。其中利用所述電子 的阻擋作用分辨所述低原子序數材料;利用所述μ子的散射作用分辨所述中至高原子序數 材料。
[0013] 根據本公開的一實施方式，其中所述位置靈敏探測器包括GEM探測器、MRPC探測 器、漂移室或漂移管陣列等。
[0014] 根據本公開的一實施方式，所述位置靈敏探測器配置作為運動車輛檢查系統的一 部分，其中所述位置靈敏探測器放置在檢查通道中，其中要檢查的運動車輛穿過所述位置 靈敏探測器。
[0015] 根據本公開的一實施方式，其中所述根據所述帶電粒子信息進行所述帶電粒子的 徑跡重建包括:根據所述帶電粒子的徑跡信息計算所述材料的Ratio參數，預估所述材料的 初始原子序數值和初始相對質量數，其中所述Ratio參數是所述材料對所述帶電粒子的散 射參數和阻擋參數的比值;根據所述初始原子序數值和初始相對質量數與輻射長度的關 系，計算輻射長度;根據所述輻射長度獲得所述材料厚度;利用所述初始原子序數值、初始 相對質量數和所述材料厚度，計算所述材料的阻擋參數和散射參數，利用所述阻擋參數和 所述散射參數能夠識別所述材料，其中利用所述帶電粒子中的電子的阻擋作用分辨所述低 原子序數材料，利用所述帶電粒子中的μ子的散射作用分辨所述中至高原子序數材料。
[0016] 根據本公開的一實施方式，還包括:根據所述阻擋參數、散射參數與材料特性的對 應關系，利用成像算法重建材料分布圖，其中所述成像算法包括PoCA算法和/或MLSD-0SEM 算法。
[0017] 根據本公開的一實施方式，還包括:更新材料信息，進行下一步迭代。
[0018] 根據本公開的一實施方式，還包括:根據所述散射參數、阻擋參數與材料特性的對 應關系，對所述運動對象的材料進行分類。
[0019] 根據本公開的一實施方式，其中所述徑跡重建中對所述帶電粒子的多條徑跡信息 進行并行處理。
[0020] 根據本公開的一實施方式，其中所述帶電粒子的徑跡信息包括所述帶電粒子的入 射時間、入射位置和入射方向以及出射時間、出射位置和出射方向。
[0021] 根據本公開的一實施方式，其中將所述運動軌跡和所述徑跡信息進行位置符合， 確定所述運動對象包括:對所述入射時間和所述出射時間進行時間差分析;根據所述入射 位置、所述出射位置以及所述時間差分析，將所述帶電粒子的徑跡信息與所述運動對象的 運動軌跡的時間和位置進行符合。
[0022] 根據本公開的另一個方面，提供一種基于宇宙射線的檢查運動對象的裝置，包括： 速度檢測模塊，用于檢測受檢查運動對象的速度在預設范圍內；記錄模塊，用于利用監控設 備記錄受檢查運動對象的運動軌跡;獲取模塊，用于利用位置靈敏探測器獲取所述宇宙射 線中的帶電粒子信息，所述帶電粒子信息包括所述帶電粒子徑跡信息;符合模塊，用于將所 述運動軌跡和所述徑跡信息進行位置符合，確定所述運動對象;重建模塊，用于根據所述帶 電粒子信息進行所述帶電粒子的徑跡重建;判斷模塊，用于根據所述徑跡重建，識別所述運 動對象內部的材料。
[0023] 根據本公開的一實施方式，所述運動對象的速度的所述預設范圍能夠確保所述運 動對象的表面積每100平方厘米上至少探測到一個所述帶電粒子。
[0024] 根據本公開的一實施方式，所述位置靈敏探測器配置為具有檢測來自所述宇宙射 線的μ子和電子的能力。
[0025]根據本公開的一實施方式，所述位置靈敏探測器配置為具有檢測包括原子序數大 于鋁的中至高原子序數材料和原子序數低于鋁的低原子序數材料的能力。其中利用所述電 子的阻擋作用分辨所述低原子序數材料;利用所述μ子的散射作用分辨所述中至高原子序 數材料。
[0026] 根據本公開的一實施方式，其中所述位置靈敏探測器包括GEM探測器、MRPC探測 器、漂移室或漂移管陣列。
[0027] 根據本公開的一實施方式，所述位置靈敏探測器配置作為運動車輛檢查系統的一 部分，其中所述位置靈敏探測器放置在檢查通道中，其中要檢查的運動車輛穿過所述位置 靈敏探測器。
[0028] 根據本公開的一實施方式，其中所述重建模塊包括:預估單元，用于根據所述帶電 粒子的徑跡信息計算所述材料的Ratio參數，預估所述材料的初始原子序數值和初始相對 質量數，其中所述Ratio參數是所述材料對所述帶電粒子的散射作用和阻擋作用的比值;輻 射長度計算單元，用于根據所述初始原子序數值和初始相對質量數與輻射長度的關系，計 算輻射長度;厚度計算單元，用于根據所述輻射長度獲得所述材料厚度；阻擋散射計算單 元，用于根據所述初始原子序數值、初始相對質量數和所述材料厚度，計算所述材料的阻擋 作用和散射作用，利用所述阻擋作用和所述散射作用能夠識別所述材料，其中利用所述帶 電粒子中的電子的阻擋作用分辨所述低原子序數材料，利用所述帶電粒子中的μ子的散射 作用分辨所述中至高原子序數材料。
[0029] 根據本公開的一實施方式，還包括：圖像重建單元，用于根據所述阻擋作用、散射 作用與材料特性的對應關系，利用成像算法重建材料分布圖，其中所述成像算法包括P〇CA 算法和/或MLSD-0SEM算法。
[0030] 根據本公開的一實施方式，還包括更新單元，用于更新材料信息，進行下一步迭 代。
[0031 ]根據本公開的一實施方式，還包括:分類單元，用于根據所述散射作用、阻擋作用 與材料特性的對應關系，對所述運動對象的材料進行分類。
[0032] 根據本公開的一實施方式，其中所述圖像重建單元包括多個能夠并行執行的圖像 處理子單元，用于對所述帶電粒子的多條徑跡信息進行并行處理。
[0033] 根據本公開的一實施方式，其中所述帶電粒子的徑跡信息包括所述帶電粒子的入 射時間、入射位置和入射方向以及出射時間、出射位置和出射方向。
[0034] 根據本公開的一實施方式，其中所述符合模塊包括:時間差分析單元，用于對所述 入射時間和所述出射時間進行時間差分析;時間位置符合單元，用于根據所述入射位置、所 述出射位置以及所述時間差分析，將所述帶電粒子的徑跡信息與所述運動對象的運動軌跡 的時間和位置進行符合。
[0035] 根據本公開的再一個方面，提供一種基于宇宙射線的檢查運動對象的系統，包括： 監控設備，用于追蹤受檢查運動對象的運動軌跡，記錄所述運動對象的時間-位置對應關 系;位置靈敏探測器，用于探測所述宇宙射線中的帶電粒子信息，所述帶電粒子信息包括所 述帶電粒子徑跡信息;控制臺，用于檢測受檢查運動對象的速度在預設范圍內，將所述運動 軌跡和所述徑跡信息進行位置符合，確定所述運動對象，以及根據所述帶電粒子信息進行 所述帶電粒子的徑跡重建，識別所述運動對象內部的材料。
[0036] 根據本公開的一實施方式，所述運動對象的速度的所述預設范圍能夠確保所述運 動對象的表面積每100平方厘米上至少探測到一個所述帶電粒子。
[0037] 根據本公開的一實施方式，所述位置靈敏探測器配置為具有檢測來自所述宇宙射 線的μ子和電子的能力。
[0038] 根據本公開的一實施方式，所述位置靈敏探測器配置為具有檢測包括原子序數大 于鋁的中至高原子序數材料和原子序數低于鋁的低原子序數材料的能力。其中利用所述電 子的阻擋作用分辨所述低原子序數材料;利用所述μ子的散射作用分辨所述中至高原子序 數材料。
[0039] 根據本公開的一實施方式，其中所述位置靈敏探測器作為運動車輛檢查系統的一 部分，所述位置靈敏探測器放置在檢查通道中，其中要檢查的運動車輛穿過所述位置靈敏 探測器。
[0040] 根據本公開的一實施方式，其中所述位置靈敏探測器包括:第一組位置靈敏探測 器，位于所述檢查通道的第一側，用于測量進入所述檢查通道的入射帶電粒子的位置和方 向；第二組位置靈敏探測器，位于與所述第一側相對的所述檢查通道的第二側，用于測量離 開所述檢查通道的出射帶電粒子的位置和方向。
[0041] 根據本公開的一實施方式，其中所述位置靈敏探測器還包括:第三組位置靈敏探 測器，位于與所述第一側和第二側不同的所述檢查通道的側邊，用于測量離開所述檢查通 道的出射帶電粒子的位置和方向；和/或第四組位置靈敏探測器，位于與所述第一側、第二 側和第三側不同的所述檢查通道的側邊，用于測量離開所述檢查通道的出射帶電粒子的位 置和方向。
[0042] 根據本公開的一實施方式，其中所述第三組位置靈敏探測器和/或第四組位置靈 敏探測器與所述第二組位置靈敏探測器之間的夾角大于或等于90度小于180度。
[0043] 根據本公開的一實施方式，其中所述位置靈敏探測器包括G