CN201555956U

CN201555956U - 一种放射性安检门

Info

Publication number: CN201555956U
Application number: CN2009202461473U
Authority: CN
Inventors: 江滨清; 徐业蓬; 陈波; 高青; 李忠强
Original assignee: RAE KLH Technologies Beijing Co Ltd
Current assignee: RAE KLH Technologies Beijing Co Ltd
Priority date: 2009-10-09
Filing date: 2009-10-09
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2019-10-09

Abstract

本实用新型提供一种放射性安检门，包括：两个空心立柱；装设于空心立柱内的探测器；在所述空心立柱形顶端将两个空心立柱连通的空心横梁；装设于空心横梁内、并连接所述探测器的控制器；所述两个空心立柱相对的两个侧面设有用作入射面板的聚乙烯板。本实用新型的放射性安检门，在不降低检测灵敏度的前提下，能够采用最小的塑料闪烁体和最紧凑的结构。

Description

一种放射性安检门

技术领域

本实用新型涉及放射性物质探测领域，特别涉及一种放射性安检门。

背景技术

放射性物质安检门的主要功能是准确地检测隐藏的违禁放射性物质。近年来，放射性物质安检门已广泛应用于机场、火车站等公共场所，通过检测环境中放射性异常变动，来判断现场是否存在放射性物质，以达到防止非法携带放射性物质的公共安全要求，已成为在安全检查过程中必需使用的设备。

由于闪烁体的探测效率高、测量灵敏度高、能谱响应广等特点，目前所使用的放射性物质安检门多采用闪烁体作为射线探测材料。这些安检门基本上使用的是两种闪烁体，一种是大面积塑料闪烁体，一种是NaI晶体。

大面积闪烁体的灵敏度较高，但使用其制成的安检门体积较大。而NaI晶体则恰恰相反，其体积较小，但相对于大面积闪烁体来说，其检测的灵敏度也相对较低。

通常情况下，为了能够达到较高的灵敏度，安检门大多会采用大面积闪烁体作为射线探测材料，影响其探测效率的因素有塑料闪烁体本身的体积和包装材料的成分。塑料闪烁体的体积对其探测效率的影响是正面的，即体积越大，效率越高；而包装材料对其探测效率的影响是负面的，即包装材料使探测效率降低，且不同材料对探测效率的影响不同。目前的安检门多采用铝合金板或不锈钢板等金属板作为安检门的入射面板，但大面积塑料闪烁体庞大的体积为安检门的安装和运输增添了很多问题和成本。

实用新型内容

为了避免上述问题，本实用新型提供一种放射性安检门，在不降低检测灵敏度的前提下，能够采用最小的塑料闪烁体和最紧凑的结构。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种放射性安检门，包括：两个空心立柱；装设于空心立柱内的探测器；在所述空心立柱形顶端将两个空心立柱连通的空心横梁；装设于空心横梁内、并连接所述探测器的控制器；

所述两个空心立柱相对的两个侧面设有用作入射面板的聚乙烯板。

优选地，所述入射面板的厚度为5mm。

优选地，所述放射性安检门包括一个或多个探测器，每个所述探测器包括塑料闪烁体、光电倍增管、高压模块、前置放大器和单片机处理板。

优选地，所述探测器的外型尺寸为1100mm×210mm。

优选地，所述多个探测器并联连接。

优选地，所述探测器的数量为偶数。

优选地，所述探测器和所述控制器之间通过RS485总线进行通信连接。

优选地，所述探测器的单位测量时间为30ms。

本实用新型的放射性安检门是采用大面积塑料闪烁体作为探测材料，通过采用聚乙烯板作为入射面板，减小了安检门的外包装材料对放射性射线的吸收，增大了放射性射线进入塑料闪烁体的概率，因此可减小塑料闪烁体的体积。

另外，通过为每个塑料闪烁体单独设置探测电路，并在探测器和控制器之间使用RS485接口进行通信连接，可以使本实用新型的安检门系统非常容易以增加探测器模块的方式进行扩展，用户可以根据实际使用的需要来选择探测器的数量。

本实用新型的安检门采用一个较短的时间间隔作为基本测量元，可根据检测的实际需要来设定安检门的响应时间。由于本实用新型的安检门所采用的塑料闪烁体能够保证较高的灵敏度，因此能够实现快速响应。

进一步地，本实用新型的安检门通过采用χ方法检验和设置相对报警阈值的方法，能够基本消除外界环境对探测的干扰，避免错误报警情况的出现，并且能够较灵活地设置相对报警系数。

附图说明

图1是本实用新型的放射性安检门的结构示意图。

图2是本实用新型的放射性安检门的探测器和控制器的电路结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的目的在于提供一种放射性安检门，在不降低检测灵敏度的前提下，能够采用最小的塑料闪烁体和最紧凑的结构。

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。

图1是本实用新型的放射性安检门的结构示意图。本实用新型的放射性安检门包括：外壳、装设于外壳内的探测器、以及与探测器连接的控制器。如图1所示，外壳100包括两个立柱形壳体101和在立柱形壳体101上方将两个立柱形壳体101连通的横梁102，两个立柱形壳体101相对的两个侧面为入射面板103，本实用新型的放射性安检门的入射面板103为聚乙烯板，而外壳的其他面板采用金属板制成。

优选地，入射面板103的厚度为5mm。

在公共场所的放射性检测中，主要是对γ射线的检测。窄束γ射线在穿过物质时，其强度就会减弱，这种现象称为γ射线的吸收。γ射线强度随物质厚度的衰减服从指数规律，即

I = I_{0} e^{- σ_{r} Nx} = I_{0} e^{- μx}

其中，I₀、I分别是穿过物质前、后的γ射线强度，x是γ射线穿过的物质的厚度(单位cm)，σ_r是光电、康普顿、电子对三种效应截面之和，N是吸收物质单位体积中的原子数，μ是物质的线性吸收系数(μ＝σ_rN，单位为cm)。显然μ的大小反映了物质吸收γ射线能力的大小。

现有的安检门多采用铝合金板或不锈钢板做入射面板，和聚乙烯板相比，吸收系数都较大，这三种材料的对662keV的吸收情况为如表1所示：

表1

材料及厚度	5mm聚乙烯	5mm铝	3mm不锈钢
材料及厚度	5mm聚乙烯	5mm铝	3mm不锈钢	线性吸收系数(/cm)	0.0907	0.194	0.573
半吸收厚度(cm)	7.6	3.6	1.2	线性吸收系数(/cm)	0.0907	0.194	0.573
半吸收厚度(cm)	7.6	3.6	1.2	衰减量(％)	4.4	9.2	15

从以上衰减量数据看，同样体积的塑料闪烁体，采用聚乙烯板的灵敏度比采用铝板高4.8％，比采用不锈钢板高10.6％。因此，在保证安检门的限定探测效率的前提下，本实用新型的安检门通过采用聚乙烯板的入射面板，可以大大减小作为探测材料的塑料闪烁体的体积，从而使安检门的体积减小，便于安装和运输。

图2是本实用新型的放射性安检门的探测器和控制器的电路结构示意图。本实用新型的放射性安检门包括一个或多个探测器201，与现有安检门的多个塑料闪烁体共用一套探测电路的结构不同，本实用新型的安检门的每个探测器201均包括一个塑料闪烁体211、光电倍增管212、高压模块213、前置放大器214和单片机处理板215。

本实用新型的探测器201可集成在一个外壳中，形成探测器模块，该模块的尺寸为1100mm×210mm。

该多个探测器201并联连接，然后通过RS485通信接口与控制器202通信连接。

本实用新型的放射性安检门完整的信号处理流程为：外界的γ射线照射到安检门外表面，其中一部分被外壳材料阻止，一部分被塑料闪烁体211阻止，还有一部分穿透安检门。被塑料闪烁体211阻止的射线，其能量在塑料闪烁体211中转化为波长为400到500nm之间的可见光，光电倍增管212紧贴在塑料闪烁体的一个端面，用于接收转化的光，通过光电倍增管212的入射窗进行光电转换，在光电倍增管212中形成电流。通过高压模块213加上高压的光电倍增管212将形成的电流进行放大，最后将电流束传到前置放大器214。前置放大器214将电流信号进行放大和成形，通过甑别器滤除噪声后被单片机处理板215计数，单片机处理板215根据计数的变化来判断是否有放射性异常。

每个探测器201具有独立的放射性异常判定功能，所得到的结果通过RS485通信接口传送到控制器202。控制器202完成对探测器201的查询，并根据查询结果，如测量值、是否报警等，决定显示和报警触发。控制器202主要由显示器、报警指示、蜂鸣器、以及RS485通讯接口组成。

优选地，控制器可以设置在横梁102内。

本实用新型的安检门可包括一个控制器202和一个或多个探测器201。当采用一个探测器201时，安检门可作为环境区域监控的一个探测点。当采用两个探测器201时，可将两个探测器201分别设置在两个立柱形壳体101内，两个探测器201相对而立作为一个检测高度为1.1m的行李通道，也可将两个探测器201相向平放在一定高度，形成检测行程更长的检测通道，高度根据需要确定。当采用四个探测器201时，可将探测器201两两组合，形成长约2.2m的立柱，然后分别设置在两个立柱形壳体101内，形成一个可以检测高达2.2米的一个行人检测通道或大型货物通道。

优选地，当本实用新型的放射性安检门包括多个探测器时，探测器的数量为偶数个。从而可将探测器两两对称地分别设置与安检门的两个立柱形壳体内。

无论采用一个、两个还是四个探测器模块组成系统，每个探测器和控制器都是挂在RS485通讯总线上。这样的组合模式，使系统非常容易以增加探测器模块的方式进行扩展，所增加的探测器模块以同样的RS485通讯方式挂在通讯总线上即可。

为了保证在采用相对小的塑料闪烁体时保证高的灵敏度，本实用新型的放射性安检门在数据处理方法上进行了优化，从而保证探测器具有较快的响应时间。

由于探测器所使用的塑料闪烁体和结构工艺能够保证足够的射线响应灵敏度，其在很小的时间间隔内所得到的射线个数足以保证射线计数涨落带来的误差，因此探测器模块取一个小的时间间隔30ms作为基本单位时间，这个时间间隔作为基本测量元。探测器按照响应时间的要求确定一个分析周期所需要的测量元个数。

例如，当探测器要求0.25s的时间内判断出是否有放射性异常时，则测量元的个数可取8，那么一个分析周期为0.03s×8＝0.24s。同样地，如果要求探测器在0.5s的时间内完成一次分析，则测量元个数可为16。

在进行数据统计时需要一组测量数据，那么数据个数和单个计数时间决定了响应时间。按统计要求，组数据越多，则统计结果越稳定，如果测量时间不变的情况下则测量数据就越长。本实用新型的安检门采用足够小的测量元，这样保证在采用一定量的组数据分析时，保证在短的时间内对射线时间做出响应。

探测器的灵敏度在选定好闪烁体尺寸后，其物理灵敏度就是一定的。所要做的就是根据探测器的物理灵敏度设计出好的测量方法，以达到射线检出灵敏度和响应时间的最佳配置。采用小测量元方法可以很方便解决对于检出灵敏度有不同要求的案例应用。对于射线比较强的时间，可以采用少的测量元来检测，相应的响应时间短；对于微弱的射线检出，可以增加测量元数量，相应的相应时间也增长。

本实用新型的放射性安检门的探测器用一个分析周期中的测量元计数来完成外界干扰的判断。在稳定的环境下，测量元计数符合统计涨落规律，假定一个分析周期有N个测量元，测量元计数分别为C(1)，C(2)，C(3)，...C(N)，它们的平均值为A则这些计数的标准偏差

σ = \sqrt{\frac{Σ {(C (i) - A)}^{2}}{N - 1}},

系数

K = σ / \sqrt{A},

在稳定的环境中，K约等于1，如果有干扰，则K偏离1，可取一干扰判定值K₀，当K＞K₀时，则判系统存在干扰。

因此，本实用新型还采用χ方法来判定探测器所测量数据的可靠性。χ方法是热力学与统计涨落原理中统计数据是否有异常的判定方法。因为射线计数符合统计涨落规律，而干扰会破坏数据的统计规律，或者干扰所引起的计数不符合数据涨落规律。χ方法检验就是要滤除这样的干扰，如果不滤除，这样的异常数据会造成系统误报警。一般，如果某组数据不符合χ方法检验，则该组数据要剔除，不作为报警判断依据。

本实用新型的探测器采用根据当前环境本底设定相对报警阈值，当在一个分析周期中，所得到的计数超过报警阈值，则探测器给出报警信号。探测器在初次上电时，会自动测量本底，运行后探测器跟踪本底变化自动更新。设本底计数为Nbk，报警阈值为

Na = Nbk + K \times \sqrt{Nbk},

其中K为相对报警系数，可由用户进行调整。

以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围。

Claims

1.一种放射性安检门，包括：

两个空心立柱；

装设于空心立柱内的探测器；

在所述空心立柱形顶端将两个空心立柱连通的空心横梁；

装设于空心横梁内、并连接所述探测器的控制器；

其特征在于，所述两个空心立柱相对的两个侧面设有用作入射面板的聚乙烯板。

2.如权利要求1所述的放射性安检门，其特征在于，所述入射面板的厚度为5mm。

3.如权利要求1所述的放射性安检门，其特征在于，所述放射性安检门包括一个或多个探测器，每个所述探测器包括塑料闪烁体、光电倍增管、高压模块、前置放大器和单片机处理板。

4.如权利要求3所述的放射性安检门，其特征在于，所述探测器的外型尺寸为1100mm×210mm。

5.如权利要求3所述的放射性安检门，其特征在于，所述多个探测器并联连接。

6.如权利要求3所述的放射性安检门，其特征在于，所述探测器的数量为偶数。

7.如权利要求1或3所述的放射性安检门，其特征在于，所述探测器和所述控制器之间通过RS485总线进行通信连接。

8.如权利要求1或3所述的放射性安检门，其特征在于，所述探测器的单位测量时间为30ms。