CN103995015A - 一种爆炸物检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种爆炸物检测装置，所述检测装置包括主机、传输定位系统、屏蔽墙、控制系统；控制系统通过电缆线与主机和传输定位装置联接，集成控制中子管、数据采集系统、传输定位装置，并实时显示检测结果；主机包括中子源系统、探测系统、数据采集系统，其中中子源系统包括中子管及其屏蔽体，探测系统包括γ探测器阵列及其屏蔽体、数据采集系统；被测物品经传输定位系统送至检测区，启动中子管，通过被测物品后出射的γ信号经探测器阵列、数据采集系统送至控制系统，分析获取箱包内爆炸物信息。本发明的装置便于安装、调试与维护，适于箱包中的爆炸物检测。
Description
技术领域
本发明属于违禁品检测装置技术领域，具体涉及一种爆炸物检测装置。
背景技术
目前，已经应用的和正在预研中的主要探测爆炸物（特指炸药）的技术包括痕量检测和宏量探测两大类。
痕量检测要求爆炸物是微量级的，包括对爆炸物蒸气或粒子的采集和分析。离子迁移谱法是该项技术的典型代表。此类检测技术在一定条件下具有高的灵敏度，维修费用较低，但是必须直接获得爆炸物或示踪物质的蒸气或微粒，如果蒸气压太低，或爆炸物被包装封闭致使蒸气难以散发，都将影响检测速度和结果。
对于宏量爆炸物的探测，通常是基于成像技术和核技术的应用。对于样本的独立性要求比痕量检测技术要低些，也不会受到爆炸物所处环境的影响。目前，成像技术应用最广泛的是X射线成像技术。它根据所测物品的密度分布和形状来判断爆炸物，由于密度和形状不能唯一表征炸药，因此对爆炸物品探测的漏报率和误报率很高。
基于核（主要是中子）的检测技术具有高探测灵敏度、高准确性、高自动化的特点，可实现对检测对象中多种元素及其含量的测定，从而更为准确地判断是否存在爆炸物。其发展经历了热中子分析法、快中子分析法、脉冲快中子分析法等。这些方法的理论分析、实验研究和现场应用因干扰不能有效甄别导致误报、漏报，而表现出了一定的局限性落。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种爆炸物检测装置。
本发明的爆炸物检测装置，包括主机、传输定位系统、屏蔽墙、控制系统；其特征在于控制系统通过电缆线与主机和传输定位装置联接，集成控制中子管、数据采集系统、传输定位装置，并实时显示检测结果；主机包括中子源系统、探测系统、数据采集系统，其中中子源系统包括中子管及其屏蔽体，探测系统包括γ探测器阵列及其屏蔽体、数据采集系统；被测物品经传输定位系统送至检测区，启动中子管，通过被测物品后出射的γ信号经探测器阵列、数据采集系统送至控制系统，分析获取箱包内爆炸物信息。
所述中子管的中子产额为5×107n/s，中子管中集成有α粒子探测器。
所述γ探测器阵列由NaI闪烁体与光电倍增管构成。
本发明使用α粒子探测器、γ探测器阵列和电子学插件建立信号采集系统，经过相关时间谱和γ能谱的测量，进行数据处理获得碳、氮、氧特征元素的成分含量比值，利用反映爆炸物特征元素比值碳氧比、氮氧比范围来甄别爆炸物。同时在中子源系统、探测器系统以及传输定位系统后配以相应的氘氚中子屏蔽模块，确保装置工作环境的人员剂量安全符合国家标准。
相对于目前市场上常见的X射线检测装置，本发明采用位置分辨及无损检测技术，提高爆炸物检测的抗干扰能力的同时不破坏行李箱及箱内物品；利用炸药中主要元素碳、氮、氧的成分比进行甄别，避免仅靠物质密度或外形进行甄别带来的高误判；装置采用模块化设计，便于转移和安装。
附图说明
图1是本发明的检测装置的结构框图；
图2是本发明中的数据采集系统方框图；
图3是本发明中的程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
图1是本发明的检测装置的结构框图，图2是本发明中的数据采集系统方框图，图3是本发明中的控制程序流程图。
从图1~3中可以看出，本发明的爆炸物检测装置包括控制系统1，主机、传输定位装置6和屏蔽墙8。控制系统通过电缆将计算机与主机连接，用以控制主机。屏蔽墙非工作状态时可以与主机通过扣接，组成一个整体以减小占用空间。主机由中子管2、屏蔽系统4、γ探测器阵列5、数据采集系统3等构成。中子源系统采用产额5×107n/s的中子管，内置集成了α粒子探测器，用以产生中子对被测物品进行辐照。屏蔽体用以屏蔽辐射和减少测量时的本底影响。γ探测器阵列5由NaI闪烁体与光电倍增管构成，分列于被测物品上下两侧。
中子管2产生14MeV中子照射位于传输定位装置6上的被测物品7，中子与被测物品中元素相互作用，产生的特征γ射线被NaI探测器阵列5记录，并经数据采集系统3送至控制系统1的计算机中进行数据处理和分析。根据时间谱可确定被测物品的在箱包内的空间位置，能谱给出被测物品元素含量信息，将采集到的数据进行处理，得到碳、氮、氧三种元素成份的相对含量以及碳氧比、氮氧比值，由此判定是否含有爆炸物。
中子管2内的氘粒子流通过加速轰击氚靶发生反应产生中子和α粒子。α粒子信号由中子管内置的α探测器收集，用于对被检测物7的空间分辨测量，信号输出送至数据采集系统3。中子和α粒子在时间和空间上一一对应，而反应产生中子与物质相互作用产生的瞬发γ的作用时间极短，瞬发γ与α时间关联。通过γ与α信号的符合时间测量，获得α-γ的时间谱。通过时间窗选出与α粒子相关联的中子产生的瞬发γ，获得样品的特征γ谱线，同时大幅度降低本底γ。产生的特征γ射线被γ探测器阵列5探测后送入数据采集系统3。
通过蒙卡模拟探测效率、中子辐射屏蔽等物理过程，确定NaI探测器的放置和中子管的屏蔽设计，包括屏蔽材料铁、含硼聚乙烯的结构。
γ探测器阵列5送出的多路γ信号至数据采集系统3，通过控制系统1进行调节，使得在碳元素的特征γ射线幅度一致，利用氮元素和氧元素的特征γ射线对每路探测器的非线性进行测量，并进行非线性修正。
输出的信号经过延迟后直接输入常份额甄别器内。多路γ探测器输出的阳极信号分为两路，一路经过延迟后直接输入电荷积分器内进行γ能谱测量，另一路信号经过常份额甄别器后，与α探测器的常份额信号分别作为开门信号和关门信号输入到时幅转换器进行α-γ相关时间测量获得相关时间谱。提高时间分辨，使开门信号与关门信号的时间离散最小，调整各路开门信号与各路关门信号，使它们各自步调一致。
为了减小整个装置的体积，提高可靠性，对于采集系统，采用VME总线控制的多通道可编程数字化组件，进行数据的获取、存储和处理。
将碳、氮、氧元素的标准γ能谱使用最小二乘法对测量到的样品非弹瞬发γ谱进行处理，由碳氧比、氮氧比进行爆炸物识别。测量与控制均在控制系统1处进行，检测出爆炸物自动报警，设备运行时不需要人员停留现场。采用专用检测程序，对整个检测过程进行控制，采集信号并进行数据处理，实时得碳、氮、氧三种元素成份的相对含量以及碳氧比、氮氧比值，由爆炸物品和普通物品碳氧比、氮氧比值不同进行判定。
沿中子出射方向，在传输系统6后放置一道屏蔽墙8，主要屏蔽在被检测空间处出射的中子。出射中子先后经过三道屏蔽，确保工作现场的人员剂量安全符合国家标准。
Claims (3)
1.一种爆炸物检测装置，其特征在于：所述检测装置包括主机、传输定位系统（6）、屏蔽墙（8）、控制系统（1）；控制系统通过电缆线与主机和传输定位装置联接，集成控制中子管（2）、数据采集系统（3）、传输定位装置，并实时显示检测结果；主机包括中子源系统、探测系统、数据采集系统，其中中子源系统包括中子管及其屏蔽体（4），探测系统包括γ探测器阵列（5）及其屏蔽体（4）、数据采集系统；被测物品（7）经传输定位系统送至检测区，启动中子管，通过被测物品后出射的γ信号经探测器阵列、数据采集系统送至控制系统，分析获取箱包内爆炸物信息。
2.根据权利要求1所述的爆炸物检测装置，其特征在于：所述中子管（2）的中子产额为5×107n/s，中子管（2）中集成有α粒子探测器。
3.根据权利要求1所述的爆炸物检测装置，其特征在于：所述γ探测器阵列（5）由NaI闪烁体与光电倍增管构成。
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