CN118102570A - 电子直线加速器和辐射检查系统 - Google Patents

Abstract

提供一种电子直线加速器，所述电子直线加速器包括反射式加速器，所述反射式加速器包括靶，所述反射式加速器被构造为：响应于电子束轰击所述靶，发出X射线束，在所述反射式加速器中，所述电子束沿第一方向入射到所述靶上，所述X射线束沿第二方向自所述靶发出，所述第一方向和所述第二方向均位于所述靶的同一侧，所述第一方向和所述第二方向之间存在第一设定夹角，所述第一设定夹角在20°～160°之间。还提供一种基于上述电子直线加速器的辐射检查系统。

Description

电子直线加速器和辐射检查系统

技术领域

本公开的实施例涉及电子加速器与安全检查领域，特别是涉及一种基于反射式加速器的电子直线加速器，并以反射电子直线加速器作为辐射源进行安全检查的辐射检查系统。

背景技术

各种运输工具(例如厢式货车或集装箱卡车等)具有机动性高、货物隐蔽性强等特点，成为安全检查排爆工作的重点对象之一。随着对安全检查系统穿透能力和重金属识别能力成像指标要求的提升，加速器逐渐成为检查系统的主流辐射源核心器件。辐射源和辐射检查系统等安全检查装置作为对待检查对象进行安全检查的关键技术性产品，能清楚、准确、有效的辨别车厢或集装箱内部物品，从而能够提高安全检查效率并保障公共安全，已经开始应用于大型物流运输场所、重要卡口、机场、活动场馆、车站和码头等公共场所。

然而目前的辐射源和辐射检查系统难以同时满足高标准的穿透力、丝分辨力、以及物质类别识别能力等技术指标。

发明内容

本公开的实施例可以解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

根据本公开的一个方面的实施例，提供一种电子直线加速器，所述电子直线加速器包括反射式加速器，反射式加速器包括靶，反射式加速器被构造为：响应于电子束轰击靶，发出X射线束，在反射式加速器中，电子束沿第一方向入射到靶上，X射线束沿第二方向自靶发出，第一方向和第二方向均位于靶的同一侧，第一方向和第二方向之间存在第一设定夹角，第一设定夹角在20°～160°之间。

根据本公开的一种实施例，反射式加速器还包括电子枪，加速装置。电子枪用于发出具有第一设定电子能量的电子束；加速装置用于加速具有第一设定电子能量的电子束，其中，电子枪发出的电子束经加速装置加速后沿第一方向入射到靶上，第一方向与靶平面的法线方向之间存在第二设定夹角，第二设定夹角在10°～80°之间。

根据本公开的一种实施例，第二方向与靶平面的法线方向之间存在第三设定夹角，第三设定夹角与第二设定夹角之和为第一设定夹角。

根据本公开的一种实施例，加速装置包括加速管和与加速管连接的微波装置，加速管用于在微波装置发出的微波的作用下将具有第一设定电子能量的电子束加速到具有第二设定电子能量的电子束。

根据本公开的一种实施例，第一设定电子能量的能量范围为1keV至1OOkeV；和/或，第二设定电子能量的能量范围为500keV至9MeV。

根据本公开的一种实施例，靶的材料包括原子序数位于47与92之间的高原子序数材料，靶沿靶平面的法线方向的厚度为0.3～100毫米。

根据本公开的一种实施例，靶的材料选自钨、钽、铼、金或银中的至少一种。

根据本公开的一种实施例，靶的材料包括原子序数位于10与46之间的中等原子序数材料，靶沿靶平面的法线方向的厚度为1～200毫米。

根据本公开的一种实施例，靶的材料选自铜、钛、不锈钢、铁或铝中的至少一种。

根据本公开的一种实施例，反射式加速器还包括靶腔和真空密封窗，真空密封窗设置于X射线束的射出路径上，用于保持靶腔真空环境并引出X射线束。

根据本公开的一种实施例，真空密封窗的制备材料选自铍、石墨、铝、不锈钢、铁、铜和钛中的至少一种，真空密封窗的厚度为0.3～6毫米。

根据本公开的一种实施例，电子直线加速器还包括屏蔽结构，屏蔽结构包围反射式加速器；屏蔽结构在对应真空密封窗的位置处开设有出射口，出射口被构造成用于引出X射线束，其中，X射线束的束流面为扇形或者圆锥形。

根据本公开的一种实施例，靶为材料选自铜、钛、钨、钽、铼、金、银、不锈钢、铁或铝中至少一种而形成的多层靶；或者，靶为材料选自铜、钛、钨、钽、铼、金、银、不锈钢、铁或铝中至少两种而形成的合金靶。

根据本公开的一种实施例，真空密封窗为材料选自铍、石墨、铝、不锈钢、铁、铜或钛中至少两种而形成的多层密封窗。

根据本公开的另一个方面的实施例，提供一种辐射检查系统，其特征在于，包括：检查通道，如以上所述的电子直线加速器，以及探测器。待检查对象适于设置于检查通道中；探测器用于探测从电子直线加速器发出且与待检查对象相互作用后的X射线束的至少一部分，其中，待检查对象为车辆，在辐射检查过程中，车辆沿行进方向在检查通道中移动；电子直线加速器设置于检查通道的顶侧、底侧、第一侧或第二侧中的至少一侧，探测器设置于检查通道的底侧、顶侧、第一侧或第二侧中的至少一侧，第一侧和第二侧为检查通道的相对侧。

根据本公开的一种实施例，辐射检查系统还包括准直器，准直器设置于电子直线加速器与待检查对象之间，用于将X射线束约束为扇形束流。

附图说明

图1示意性示出了根据本公开实施例的电子直线加速器的结构框图；

图2示意性示出了根据本公开实施例的靶的工作原理图；

图3示意性示出了根据本公开实施例的辐射检查系统的立体图；

图4示意性示出了根据本公开实施例的辐射检查系统的俯视图；

图5示意性示出了根据本公开实施例的辐射检查系统的正面视图；

图6示意性示出了根据本公开实施例的辐射检查系统的组成框图；

图7示意性示出了根据本公开实施例的辐射检查系统空气丝分辨指标和穿透力指标图；

图8a示意性示出了根据本公开实施例的质量厚度区间2～30g/cm²四种物质类别(有机物、无机物、混合物、重金属)的识别图；

图8b示意性示出了根据本公开实施例的不同原子序数靶材料的穿透力及物质类别识别结果示意图；

图9示意性示出了根据本公开实施例的辐射检查方法的流程图；以及

图10示意性示出了根据本公开实施例的电子设备的方框图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，并且以车辆的行进方向为基础，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

在本公开的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。

根据本公开的一种总体上的发明构思，提供一种电子直线加速器，电子直线加速器包括反射式加速器，反射式加速器包括靶，反射式加速器被构造为：响应于电子束轰击靶，发出X射线束，在反射式加速器中，电子束沿第一方向入射到靶上，X射线束沿第二方向自靶发出，第一方向和第二方向均位于靶的同一侧，第一方向和第二方向之间存在第一设定夹角，第一设定夹角在20°～160°之间。

根据本公开的另一种总体上的发明构思，提供一种辐射检查系统，包括：检查通道，电子直线加速器，以及探测器。待检查对象适于设置于检查通道中；探测器用于探测从电子直线加速器发出且与待检查对象相互作用后的X射线束的至少一部分，其中，待检查对象为车辆，在辐射检查过程中，车辆沿行进方向在检查通道中移动；电子直线加速器设置于检查通道的顶侧，探测器设置于检查通道的底侧、第一侧或第二侧中的至少一侧，第一侧和第二侧为检查通道的相对侧。

图1示意性示出了根据本公开实施例的电子直线加速器的结构框图；图2示意性示出了根据本公开实施例的靶的工作原理图。

加速器是辐射源的关键器件，可以分为透射式和反射式，透射式加速器中，通过加速器产生的电子束撞击高原子序数靶产生轫致辐射X射线，并在平行于电子束的方向上引出X射线束，采用透射式加速器作为电子直线加速器的检查系统通常具备较好的穿透力指标(≥厚度150mm钢板)，其主要由于X射线能谱中高能X射线(X射线能量大于500千电子伏，下同)的平均能量较高，但同时发现检查系统的丝分辨指标通常较弱，并且无法有效识别两种或以上的物质种类(主要包括有机物、混合物、无机物、重金属四种物质种类)，这主要由于X射线能谱中低能X射线(X射线能量小于200千电子伏，下同)所占比例较低，例如低能X射线数目所占比例仅为20.7％，所以为了有效提升丝分辨力与物质种类识别成像指标质量，需要显著提升低能X射线的比例。提升X射线能谱中低能X射线的比例，最简单的方式就是降低加速器的电子束能量，例如专利CN107613627与CN109195301均公开了一种能量可调的加速器，可以实现电子束在0.5～2.0兆电子伏范围内调整电子束能量，当电子束能量从1.5兆电子伏降为1.0兆电子伏时，低能X射线数目所占比例仅从20.7％上升为24.8％，无法快速提升丝分辨力与物质种类识别成像指标质量，并且这种能量可调的加速器需要设计额外的电控系统，显著增加了加速器的设计与制造成本。而反射式加速器X射线能谱明显不同于透射式加速器，反射式加速器的能谱中低能X射线数目所占比例更高，反射式加速器低能X射线的数目比例约为透射式的3倍，而高能X射线平均能量较于透射式仅降低约9.6％，仅下降约72千电子伏，如表1所示：

表1.反射式与透射式加速器低能与高能X射线对比表

加速器类型	低能X射线数目比例	高能X射线平均能量
			反射式	62.1％	716keV
透射式	20.7％	788keV

由此，本公开提出一种基于反射式加速器的电子直线加速器，相较于透射式加速器的电子直线加速器能够显著提升X射线能谱中低能X射线的比例，同时不会明显降低高能X射线的平均能量，并且不增加制造成本且容易实现。

在本文中，表述“加速器”是一种利用高频电磁波将电子等带电粒子通过加速管加速到高能能量的装置。本领域技术人员应理解，“加速器”不同于X光机、X射线球管(又简称为X射线管、球管、管球等)，加速器的加速原理不同于X射线球管，加速器的电子束能量普遍要高于X射线球管，相应地，二者的应用领域也不同。

在本公开的实施例中，提供一种辐射源，例如电子直线加速器，结合图1和图2所示，所述电子直线加速器120包括反射式加速器121，所述反射式加速器121包括靶T，所述反射式加速器121被构造为：响应于电子束e轰击所述靶T，发出X射线束r，在所述反射式加速器121中，所述电子束e沿第一方向d₁入射到所述靶T上，所述X射线束r沿第二方向d₂自所述靶T发出，所述第一方向d₁和所述第二方向d₂均位于所述靶T同一侧，所述第一方向d₁和所述第二方向d₂之间存在第一设定夹角θ₁，所述第一设定夹角θ₁在20°～160°之间。

在本公开的实施例中，结合图1和图2所示，所述反射式加速器121还包括电子枪1211，加速装置1212。所述电子枪1211用于发出具有第一设定电子能量的电子束e₁；加速装置1212用于加速所述具有第一设定电子能量的电子束，得到电子束e。其中，所述电子枪发出的电子束经所述加速装置加速后沿第一方向d₁入射到所述靶T上，所述第一方向d₁与靶平面的法线O(虚线所示)的方向之间存在第二设定夹角θ₂，所述第二设定夹角θ₂在10°～80°之间。响应于电子束e轰击所述靶T，发出X射线束r，所述X射线束r沿第二方向d₂自所述靶T发出，所述第一方向d₁和所述第二方向d₂之间存在第一设定夹角θ₁，所述第一设定夹角θ₁在20°～160°之间。

根据本公开的实施例，如图2所示，第二方向d₂与靶平面的法线O的方向之间存在第三设定夹角θ₃，所述第三设定夹角θ₃与所述第二设定夹角θ₂之和为所述第一设定夹角θ₁，例如当所述第一设定夹角θ₁为90°，所述第二设定夹角θ₂为45°，所述第三设定夹角θ₃为45°；或者当所述第一设定夹角θ₁为90°，所述第二设定夹角θ₂为75°，所述第三设定夹角θ₃为15°。

根据本公开的实施例，如图1所示，加速装置1212包括加速管1212a和与所述加速管1212a连接的微波装置1212b；所述加速管1212a用于在微波装置1212b发出的微波的作用下将具有第一设定电子能量的电子束e1加速到具有第二设定电子能量的电子束e。

根据本公开的实施例，第一设定电子能量的能量范围为1keV至100keV，例如10keV至100keV，优选为35keV至45keV；所述第二设定电子能量的能量范围为500keV至9MeV，在本公开实例中，所述第二设定电子能量为1.5MeV。

根据本公开的实施例，如图1所示，所述反射式加速器121还包括靶腔1212c和真空密封窗1212d，所述真空密封窗1212d设置于所述X射线束的射出路径上，用于保持靶腔1212c真空环境并引出X射线束r。所述真空密封窗1212d的制备材料选自铍、石墨、铝、不锈钢、铁、铜和钛中的至少一种，所述真空密封窗1212d的厚度为0.3～6毫米；或者，所述真空密封窗为材料选自铍、石墨、铝、钛、不锈钢、铁或铜中至少两种而形成的多层密封窗。例如，所述真空密封窗的制备材料选自铍、石墨或铝中的至少一种，所述真空密封窗的厚度为0.5～6毫米；或者，所述真空密封窗的制备材料选自不锈钢或铜中的至少一种，所述真空密封窗的厚度为0.3～2毫米。

根据本公开的实施例，如图1所示，电子直线加速器120还包括：屏蔽结构122，所述屏蔽结构包围所述反射式加速器121；所述屏蔽结构122在对应所述真空密封窗1212d的位置处开设有出射口122a，所述出射口被构造成用于使得所述X射线束作用于待检查对象，其中，所述X射线束r的束流面为扇形或者圆锥形。

根据本公开的实施例，所述辐射检查系统还包括准直器，所述准直器设置于所述电子直线加速器与所述待检查对象之间，例如设置于所述出射口122a处，用于将所述X射线束约束为扇形束流。

需要说明的是，在加速器121的电子枪中，电子是由加热后的阴极的热发射产生的；阴极杯产生的静电场将电子聚焦到阳极的一小部分。与千伏安机器中的阳极不同的是，加速器121的阳极上有一个空穴，电子在这里被聚焦，所以电子没有击中阳极，而是通过空穴进入加速结构。例如，电子枪可以有两种基本类型：二极管电子枪和三极管电子枪。在二极管电子枪中，施加到阴极的电压是脉冲式的，因此产生电子束，而不是连续的电子流。在三极管电子枪中，通过栅极来获得离散的电子束。三极管阴极具有恒定的电势，栅极的电压是脉冲式的。当施加到栅极的电压为负时，电子将停止到达阳极。当移除栅极电压时，电子将朝着阳极加速。因此，栅极可以控制进入加速结构的电子脉冲的频率。阴极或栅极的脉冲由连接到射频功率发生器的调制器控制。

例如，所述加速管可以为行波加速管或驻波加速管。例如，所述微波装置可以包括微波功率源和微波传输系统。所述微波功率源提供加速管建立加速场所需的射频功率，作为微波功率源使用的有磁控管和速调管。

基于上述电子直线加速器，本公开还提供一种辐射检查系统，电子直线加速器和辐射检查系统这类安全检查系统的工作原理可以概括如下：通过发射特定的射线作用于待检查对象后，再探测作用于待检查对象后的射线并进行处理，进一步对待检查对象中的感兴趣部分进行识别。根据本公开实施例的辐射检查系统，适用于对例如厢式货车、集装箱运输车、罐式运输车、自卸卡车、皮卡车、越野车、小轿车之类的车辆所装载的物品进行快速、高效、高质量的识别，从而实现安全检查的目的，或者不仅限于对上述车辆装载的物品进行安全检查，也可以是对其他载具或容器内的物品进行辐射检查，例如行李箱、物流包裹、罐装或桶装物品等。通过安全检查，可以确认物品中是否存在例如枪支、弹药、爆炸物、毒品、管制器具、易燃易爆物品、毒害品、腐蚀性物品、放射性物品、感染性物质、贵金属之类的违禁物品或高危物品。

以上相关的公共安全行业标准GAT 1731-2020《乘用车辆X射线安全检查系统技术要求》(简称：行业标准)在2020年正式发布，此行业标准中的性能指标主要包含丝分辨力、穿透力、基本物质识别能力，其中，丝分辨力为X射线安全检查系统分辨单根实芯铜线的能力，一般用线的标称直径(mm)表示。穿透力指的是X射线安全检查系统穿透被检对象的能力，一般用钢板的厚度(mm)表示。基本物质识别为X射线安全检查系统分辨有机物、混合物、无机物和重金属的能力，一般用质量厚度(g/cm²)表示，上述行业标准主要性能指标的最高级别要求如下表2所示：

表2.行业标准主要性能指标最高级表

在本公开的实施例中，辐射检查系统可以包括电子直线加速器、辐射探测系统、图像处理系统及控制系统等组成部件，被扫描车辆经过电子直线加速器产生的X射线照射，并通过辐射探测系统与图像处理成像系统获得被扫描车辆的扫描图像。

具体地，当X射线穿过待检查对象后，由于不同能量X射线与待检查对象相互作用的特性不同，穿过待检查对象后的射线特性也不同，穿过待检查对象后的X射线，经过辐射探测系统后，被分离成多种特征信号，通过图像处理系统对特征信号进行优化、甄别、校正、匹配及分析，并在特征信号处理方式、匹配模式、分析算法方面均采用独特的处理，能够对扫描物进行精确有效的物质识别和准确细致的图像重建，最终构成一种更大范围物质识别、更高分辨力、更精细的扫描图像的辐射检查系统。在实现本发明的过程中，发明人发现，要满足行业标准最高级对检查系统提出的成像指标要求，需要显著提升电子直线加速器产生的X射线能谱中低能X射线(X射线能量小于200keV，下同)的比例，同时辐射探测系统能够有效探测X射线能谱中的不同能段，充分发挥出不同能量段X射线的最佳特性，最后图像处理成像系统计算给出透射灰度图像，并对被扫描物体完成四种物质类别的识别。

图3示意性示出了根据本公开实施例的辐射检查系统的立体图；图4示意性示出了根据本公开实施例的辐射检查系统的俯视图；图5示意性示出了根据本公开实施例的辐射检查系统的正面视图；图6示意性示出了根据本公开实施例的辐射检查系统的组成框图。

参见图3、图4和图6，以对乘用车10进行辐射检查为例进行说明，将乘用车10作为待检查对象。需要说明的是，本公开的实施例中的待检查对象不局限于乘用车，还可以包括其它任何合适类型的对象，包括但不限于厢式货车、集装箱运输车、罐式运输车、自卸卡车、皮卡车等车辆。

根据本公开的一种示例性实施例，结合图3至图6所示，提供一种辐射检查系统100，包括：检查通道110，电子直线加速器120，探测器130。作为待检查对象的乘用车10设置于所述检查通道110中；电子直线加速器120设置在所述检查通道110的至少一侧，所述电子直线加速器120发出射线，所述射线的至少一部分用于检查所述待检查对象；探测器130设置在所述检查通道110的至少一侧，所述探测器130用于探测从所述电子直线加速器120发出且与所述待检查对象相互作用后的X射线束的至少一部分。例如探测器130可以是基于信号分离技术的、采用双层探测器的基础结构，对输入探测器130的X射线束r的特征信号进行分离，分别探测X射线能谱中的不同能段。

根据本公开的实施例，结合图3、图4和图5所示，检查通道110可以包括支撑架111和穿过支撑架111的贯穿道112，所述支撑架111和/或所述贯穿道112可移动；电子直线加速器120例如可以设置于检查通道110的上侧和/或下侧和/或左侧和/或下侧；与电子直线加速器120相应的，探测器130例如也可以设置于检查通道100的上侧和/或下侧和/或左侧和/或下侧。在本公开实施例中，结合图3、图4和图5所示，以电子直线加速器120设置于检查通道100的上侧的支撑架111的横梁上，探测器设置于检查通道100的左侧(支撑架111的左侧立柱)、右侧(支撑架111的右侧立柱)、和下侧(贯穿道112上)为例进行说明。在本公开实施例中，以电子直线加速器120发出X射线为例进行说明。

示例性地，所述辐射源设置于所述检查通道的顶侧，所述探测器设置于所述检查通道的底侧、第一侧或第二侧中的至少一侧，所述第一侧和所述第二侧为所述检查通道的相对侧。

图7示意性示出了根据本公开实施例的辐射检查系统空气丝分辨指标和穿透力指标图；图8a示意性示出了根据本公开实施例的质量厚度区间2～30g/cm²四种物质类别(有机物、无机物、混合物、重金属)的识别图。图8b示意性示出了根据本公开实施例的不同原子序数靶材料的穿透力及物质类别(有机物、无机物、混合物、重金属)识别结果示意图。

辐射检查系统输出的探测器130的数字信号，在经过必要的校正、降噪等处理后计算得到出灰度图像，如图7所示，其中空气丝分辨指标达到0.4mm，穿透力指标达到160mm。最终给出一幅待检查对象中感兴趣部分的物质类别识别结果图像，并在图像上予以不同颜色标示物质识别结果。可以参照如图8a所示的物质识别着色标准，根据第一与第二透视度均值与探测器透视度对数比R值，通过与四种典型物质材料的物质识别曲线的比对，根据线性或常见插值算法计算得到该区域的等效平均原子序数，由平均原子序数信息按照有机物、混合物、无机物和重金属4大类材料进行划分并确定色彩色调，例如其中有机物为橙色、混合物为绿色、无机物为蓝色、重金属为紫色，由透视度确定色彩饱和度和亮度，最终输出被检物四种物质类别识别结果图像。如图7、图8a与下表3所示，本公开的辐射检查系统主要性能指标中的丝分辨力、穿透力、物质类别识别能力均可同时达到行业标准最高级，并且各项性能指标均好于采用透射式电子直线加速器作为辐射源的辐射检查系统，从而能够提供分辨率更高、更精细的扫描图像，并能够提供更准确的待检查对象中感兴趣部分的物质类别信息。

表3.本公开的辐射检查系统与行业标准主要性能指标最高级对比表

根据本公开的实施例，靶T的材料包括高原子序数材料，所述靶T沿靶平面的法线方向的厚度H为0.3～100毫米。所述高原子序数材料可以为原子序数位于47-92的材料，例如选自钨、钽、铼、金或银中的至少一种。根据本公开的实施例，所述靶的材料也可以包括中等原子序数材料，所述靶沿靶平面的法线方向的厚度为1～200毫米。所述中原子序数材料可以为原子序数介于10-46之间的材料，例如所述靶的材料选自铜、不锈钢、铁或铝中的至少一种。或者，所述靶为材料选自铜、钛、钨、钽、铼、金、银、不锈钢、铁或铝中至少一种而形成的多层靶；或者，所述靶为材料选自铜、钛、钨、钽、铼、金、银、不锈钢、铁或铝中至少两种而形成的合金靶。

根据本公开实施例，如图8b所示，显示了基于不同原子序数靶材料的反射式电子直线加速器的物理指标蒙卡计算结果，靶材料的默认材料为钨(原子系数74)，穿透力指标至少达到150mm，并且可以实现质量厚度区间1～30g/cm²正确识别四种物质类别(有机物、无机物、混合物、重金属，并分别以橙色、绿色、蓝色与紫色进行标识)。因此可以使用原子序数大于10小于92的元素作为靶材料。当靶材料的原子系数小于10时，例如靶材为碳时，150mm穿透力图像效果要差于钨靶时的效果，并且无法识别质量厚度为28-30g/cm²的铅材料，所以不使用原子序数低于10的元素作为靶材料。当靶材料的原子系数达到92及以上时，例如靶材料为铀时，150mm穿透力图像效果要差于钨靶效果，并且也无法识别质量厚度为30g/cm²的铅材料，且超铀元素在自然界不存在，需要通过重离子碰撞通过核反应获得，通常具有放射性，所以不使用铀及超铀元素用于靶材料。不同原子序数靶材料主要性能指标如下表4所示，说明使用原子序数大于10小于92的元素作为反射式电子直线加速器的靶材料是经过优化计算与选择的，在本公开实施例中，反射式加速器靶材料为钨。

表4.不同原子序数靶材料主要性能指标蒙卡计算对比表

靶材料	穿透力	物质类别识别能力
			碳	＜150mm	四类物质类别质量厚度范围2～26g/cm2
钨	≥150mm	四类物质类别质量厚度范围2～30g/cm2
			铀	＜150mm	四类物质类别质量厚度范围2～28g/cm2

根据本公开实施例，如图3至图5所示，所述待检查对象为乘用车辆10，在辐射检查过程中，所述车辆沿行进方向在所述检查通道110中移动；所述电子直线加速器120设置于所述检查通道110的顶侧，所述探测器130设置于所述检查通道110的底侧、第一侧或第二侧中的至少一侧，所述第一侧和所述第二侧为所述检查通道的相对侧。进一步地，检查通道外还设置有屏蔽墙160，所述屏蔽墙160用于减少X射线的外溢。

根据本公开的实施例，结合图3至图5，以及图6所示，所述辐射检查系统100还包括适用于控制检查通道110、电子直线加速器120、探测器130、以及图像处理装置140完成扫描检查的扫描控制装置150；以对乘用车10作为待检查对象为例，可以采用停车检查或行车检查的方式，停车检查方式，可以控制支撑架111移动以扫描整个乘用车10，或控制贯穿道112带动所述乘用车10在所述支撑架111下移动，以使得辐射检查系统扫描整个乘用车10；行车检查方式，限定待检查对象以适当的速度匀速行驶过检查通道，使得辐射检查系统扫描整个乘用车10或乘用车10的感兴趣的某一部分，在扫描过程中，控制图像处理装置140同步生成待检查对象中感兴趣部分的物质类别识别结果图像，完成辐射检查。

图9示意性示出了根据本公开实施例的辐射检查方法的流程图。

根据本公开另一方面的实施例，如图9所示，提供一种利用上述任一实施例所述的辐射检查系统检查待检查对象的辐射检查方法，包括如下步骤：步骤S1，检测待检查对象在所述检查通道中的位置；步骤S2，响应于所述待检查对象到达所述检查通道中的预定位置，控制所述电子直线加速器发出X射线束，以利用所述X射线束照射所述待检查对象；以及步骤S3，控制所述探测器探测从所述电子直线加速器发出且与所述待检查对象相互作用后的X射线束的至少一部分。

根据本公开实施例，基于反射式加速器的电子直线加速器的辐射检查系统，其具备高空气丝分辨力(≤0.404mm)、高穿透力(≥150mm)与四种物质类别能力(有机物、无机物、混合物、重金属)，主要性能指标能够同时达到行业标准最高级，以此达到增强检查系统的安全检查能力的目的。可以对即将进入机场、码头、港口、重要物流枢纽、重要会议场馆、海关、边检等处所的车辆进行安全检查，可以在车辆不停止行驶并且驾驶员并下车的情况下，对车辆装载的物品进行快速、准确、高效地检查。

例如，图像处理装置140和扫描控制装置150可以为独立的2个装置，但是，本公开的实施例并不局限于此，在一些示例性的实施例中，图像处理装置140和扫描控制装置150可以集成于1个装置中。

图10示意性示出了根据本公开实施例的电子设备的方框图，例如，所述电子设备可以包括图像处理装置140和扫描控制装置150中的至少一个，即，所述电子设备可以为适于实现图像处理装置140和扫描控制装置150中指示一个的功能的装置。

如图10所示，根据本公开实施例的电子设备900包括处理器901，其可以根据存储在只读存储器(ROM)902中的程序或者从存储部分908加载到随机访问存储器(RAM)903中的程序而执行各种适当的动作和处理。处理器901例如可以包括通用微处理器(例如CPU)、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器(例如，专用集成电路(ASIC))等等。处理器901还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器901可以包括用于执行根据本公开实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。

在RAM 903中，存储有电子设备900操作所需的各种程序和数据。处理器901、ROM902以及RAM 903通过总线904彼此相连。处理器901通过执行ROM 902和/或RAM 903中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。需要注意，所述程序也可以存储在除ROM 902和RAM 903以外的一个或多个存储器中。处理器901也可以通过执行存储在所述一个或多个存储器中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。

根据本公开的实施例，电子设备900还可以包括输入/输出(I/O)接口905，输入/输出(I/O)接口905也连接至总线904。电子设备900还可以包括连接至I/O接口905的以下部件中的一项或多项：包括键盘、鼠标等的输入部分906；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分907；包括硬盘等的存储部分908；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分909。通信部分909经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器910也根据需要连接至I/O接口905。可拆卸介质911，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器910上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分908。

本公开还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置/系统中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置/系统中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本公开实施例的方法。

根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以是非易失性的计算机可读存储介质，例如可以包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。例如，根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以包括上文描述的ROM 902和/或RAM 903和/或ROM 902和RAM 903以外的一个或多个存储器。

本公开的实施例还包括一种计算机程序产品，其包括计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。当计算机程序产品在计算机系统中运行时，该程序代码用于使计算机系统实现本公开实施例所提供的物品推荐方法。

在该计算机程序被处理器901执行时执行本公开实施例的系统/装置中限定的上述功能。根据本公开的实施例，上文描述的系统、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。

在一种实施例中，该计算机程序可以依托于光存储器件、磁存储器件等有形存储介质。在另一种实施例中，该计算机程序也可以在网络介质上以信号的形式进行传输、分发，并通过通信部分909被下载和安装，和/或从可拆卸介质911被安装。该计算机程序包含的程序代码可以用任何适当的网络介质传输，包括但不限于：无线、有线等等，或者上述的任意合适的组合。

在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分909从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质911被安装。在该计算机程序被处理器901执行时，执行本公开实施例的系统中限定的上述功能。根据本公开的实施例，上文描述的系统、设备、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。

根据本公开的实施例，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开实施例提供的计算机程序的程序代码，具体地，可以利用高级过程和/或面向对象的编程语言、和/或汇编/机器语言来实施这些计算程序。程序设计语言包括但不限于诸如Java，C++，python，“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。

虽然结合附图对本公开进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本公开优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本公开的一种限制。虽然本公开发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本公开的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (16)

1.一种电子直线加速器，其特征在于，所述电子直线加速器包括反射式加速器，所述反射式加速器包括靶，所述反射式加速器被构造为：响应于电子束轰击所述靶，发出X射线束，

在所述反射式加速器中，所述电子束沿第一方向入射到所述靶上，所述X射线束沿第二方向自所述靶发出，所述第一方向和所述第二方向均位于所述靶的同一侧，所述第一方向和所述第二方向之间存在第一设定夹角，所述第一设定夹角在20°～160°之间。

2.根据权利要求1所述的电子直线加速器，其中，所述反射式加速器还包括：

电子枪，所述电子枪用于发出具有第一设定电子能量的电子束；以及

加速装置，所述加速装置用于加速所述具有第一设定电子能量的电子束，

其中，所述电子枪发出的电子束经所述加速装置加速后沿第一方向入射到所述靶上，所述第一方向与靶平面的法线方向之间存在第二设定夹角，所述第二设定夹角在10°～80°之间。

3.根据权利要求2所述的电子直线加速器，其中，所述第二方向与靶平面的法线方向之间存在第三设定夹角，所述第三设定夹角与所述第二设定夹角之和为所述第一设定夹角。

4.根据权利要求2所述的电子直线加速器，其中，所述加速装置包括加速管和与所述加速管连接的微波装置，所述加速管用于在微波装置发出的微波的作用下将具有第一设定电子能量的电子束加速到具有第二设定电子能量的电子束。

5.根据权利要求4所述的电子直线加速器，其中，所述第一设定电子能量的能量范围为1keV至100keV；和/或，

所述第二设定电子能量的能量范围为500keV至9MeV。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的电子直线加速器，其中，所述靶的材料包括原子序数位于47与92之间的高原子序数材料，所述靶沿靶平面的法线方向的厚度为0.3～100毫米。

7.根据权利要求6所述的电子直线加速器，其中，所述靶的材料选自钨、钽、铼、金或银中的至少一种。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的电子直线加速器，其中，所述靶的材料包括原子序数位于10与46之间的中等原子序数材料，所述靶沿靶平面的法线方向的厚度为1～200毫米。

9.根据权利要求9所述的电子直线加速器，其中，所述靶的材料选自铜、钛、不锈钢、铁或铝中的至少一种。

10.根据权利要求1-5中任一项所述的电子直线加速器，其中，所述反射式加速器还包括靶腔和真空密封窗，所述真空密封窗设置于所述X射线束的射出路径上，用于保持靶腔真空环境并引出X射线束。

11.根据权利要求10所述的电子直线加速器，其中，所述真空密封窗的制备材料选自铍、石墨、铝、不锈钢、铁、铜和钛中的至少一种，所述真空密封窗的厚度为0.3～6毫米。

12.根据权利要求10所述的电子直线加速器，还包括：

屏蔽结构，所述屏蔽结构包围所述反射式加速器；

所述屏蔽结构在对应所述真空密封窗的位置处开设有出射口，所述出射口被构造成用于引出所述X射线束，

其中，所述X射线束的束流面为扇形或者圆锥形。

13.根据权利要求1-5中任一项所述的电子直线加速器，其中，所述靶为材料选自铜、钛、钨、钽、铼、金、银、不锈钢、铁或铝中至少一种而形成的多层靶；或者，

所述靶为材料选自铜、钛、钨、钽、铼、金、银、不锈钢、铁或铝中至少两种而形成的合金靶。

14.根据权利要求10所述的电子直线加速器，其中，所述真空密封窗为材料选自铍、石墨、铝、不锈钢、铁、铜或钛中至少两种而形成的多层密封窗。

15.一种辐射检查系统，其特征在于，包括：

检查通道，待检查对象适于设置于所述检查通道中；

如权利要求1-14中任一项所述的电子直线加速器；以及

探测器，所述探测器用于探测从所述电子直线加速器发出且与所述待检查对象相互作用后的X射线束的至少一部分，

其中，所述待检查对象为车辆，在辐射检查过程中，所述车辆沿行进方向在所述检查通道中移动；以及

所述电子直线加速器设置于所述检查通道的顶侧、底侧、左侧或右侧中的至少一侧，所述探测器设置于所述检查通道的底侧、顶侧、左侧或右侧中的至少一侧。

16.根据权利要求15所述的辐射检查系统，还包括准直器，其中，所述准直器设置于所述电子直线加速器与所述待检查对象之间，用于将所述X射线束约束为扇形束流。