CN202256707U

CN202256707U - 一种车辆扫描检查装置

Info

Publication number: CN202256707U
Application number: CN2011204175454U
Authority: CN
Inventors: 张国光; 孙汉城; 宋晓坚; 吴庆生; 朱佳政; 桑鑫增; 丰树强; 赵潇
Original assignee: China Institute of Atomic of Energy
Current assignee: China Institute of Atomic of Energy
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2021-10-28

Abstract

本实用新型公开了一种车辆扫描检查装置，该装置为门框式结构，它包括放射源及屏蔽罐、探测器阵列、电子学系统、图像生成与处理系统及其控制系统，放射源置于屏蔽罐内，所述的电子学系统由γ光子信号成形电路、信号采集卡和工控机组成，屏蔽罐外设置有射线准直器；所述的探测器阵列为碘化钠(铊)晶体和与之耦合的光电倍增管组成的探测器阵列，探测器阵列采用一排直线探测器阵列。该实用新型提供了一种低剂量、成本少、占地面积小的门框式机械结构模块的车辆扫描检查装置。

Description

一种车辆扫描检查装置

技术领域

本实用新型涉及辐射扫描成像检测技术领域，特别涉及一种低剂量的车辆扫描检查装置。

背景技术

近20年来，国内外所用的车辆安全检查系统，绝大部分都存在着射线源的剂量过大的问题，无论是用钴-60γ放射源或者是用电子加速器作射线源，都是如此。包括德国海曼公司(Heimann Co.)、英国宇航公司(British Aerospace Co.)、法国斯仑贝谢公司(Schlumberger Co)、美国的L3公司、OSI公司、日本重工株式会社和清华同方公司、北京华力兴公司、北京埃索特公司、北京一体通公司，以上公司的生产的设备大致情况基本如此，放射性剂量都太大，由此带来占地面积和建筑面积太大，剂量防护困难，安装维护不便，其根本原因在于他们都是使用电流法的原理，把模拟信号经ADC转换，变成数字信号，生成图像。因为接收射线的探测器元件一般都有不小的暗电流。太弱的射线源所发射的射线在探测器中产生的信号太小，小于探测器暗电流的涨落，即信号淹没在噪声中，只有用较强的射线源，在探测器中产生强的电流信号，平均电流明显大于暗电流的涨落时才能被记录下来，进行模数转换，生成灰度图像，这就是一般射线成像用电流成像法的缺点。例如，2004年8月4日公告的CN1160557C的中国发明专利说明书公开了一种钴60γ射线源-碘化铯或钨酸镉阵列探测器集装箱检测设备，该设备中的碘化铯或钨酸镉阵列探测器由多个碘化铯或钨酸镉闪烁晶体和与之耦合的硅光电二极管及电子线路组成，该结构由于采用碘化铯或钨酸镉闪烁晶体与硅光电二极管的耦合结构，因此要求射线源发出的射线要达到一定强度才能满足该结构的要求，该装置放射源的剂量高达300居里，导致了放射性剂量过大，不能用于人员的检查。另外，设备体积庞大，对安装和使用环境有特殊的要求，设备转运不便。

911之后的几年里，美国的SAIC公司在美国政府的资助下用0.75居里的钴-60(γ射线源)和碘化钠与光电倍增管组合，低剂量，用计数成像。使用的碘化钠闪烁晶体截面尺寸为28mm×28mm，用两排探头。探头线阵与地面垂直，所需高度很高，所用探头数量很大，价格较贵。

申请人也曾开发了一种用于车辆检测的装置，该装置是低剂量的检测装置，该装置用铯-137γ源或钴-60γ放射源，但该装置适用于小车检查，对大车穿透力不够，而且，该装置用碘化铯-光敏二极管，其计数率较低，反差灵敏度较差。

发明内容

本实用新型克服了现有技术中的不足，提供了一种低剂量、成本少、占地面积小的门框式机械结构模块的车辆扫描检查装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种车辆扫描检查装置，该装置为门框式结构，它包括放射源及屏蔽罐、探测器阵列、电子学系统、图像生成与处理系统及其控制系统，放射源置于屏蔽罐内，所述的电子学系统由γ光子信号成形电路、信号采集卡和工控机组成，关键在于，屏蔽罐外设置有射线准直器；所述的探测器阵列为碘化钠(铊)晶体和与之耦合的光电倍增管组成的探测器阵列，探测器阵列采用一排直线探测器阵列。每组探测器周围设置有独立的准直器。

本实用新型还可以：

所述的放射源采用0.8居里的钴源。所述的源罐出口射线准直器宽度为4mm。所述的控制系统为计算机、控制箱、红外对射器、电磁铁控制器、电磁铁、摄像机组成。所述的门框式支架后加装有屏蔽体。所述的屏蔽罐为贫化铀加铅制成，外包不锈钢包壳。所述的探测器阵列中的碘化钠(铊)晶体的长度为85mm，截面直径为27mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的探测器阵列采用单排碘化钠(铊)晶体与光电倍增管的配合结构，不再使用以前检查设备所惯用的电流法，而是采用了γ光子计数的方法，直接数字提取物体的实时透视图像，大大降低了射线源的剂量，同时本实用新型又采用一排探测器阵列进行取样，节约成本的同时进一步降低人员通过时所受的剂量。本实用新型采用门框式结构，使放射源具有较大的射线出射张角(达到85度)，探测器阵列到射线源的距离近，被检查货柜高大时，减少了检查的死角。同时在支架后加装了屏蔽体，免去了设备的防辐射建筑措施，可以装在任何现场，保证了人员和环境的安全。

附图说明

图1装置的结构示意图

图2装置的俯视示意图

图3探测器阵列信号系统框图

图4探测器阵列信号处理的电路原理图

1屏蔽罐、2射线准直器、3电磁铁、4探测器阵列、5γ光子信号成形电路、6计算机、7控制箱、8工控机、9红外对射器、10电磁铁控制器、11摄像机、12屏蔽体、13放射源、14支架、15立柱

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

如图1所示的一种车辆安检扫描检查系统，它包括位于道路一侧的放射源13及其屏蔽罐1，道路另一侧的探测器阵列4及由γ光子信号成形电路5、信号采集卡和工控机8组成的电子学系统，以及由前台计算机6组成的图像生成与处理系统；和由控制箱7、红红外对射器9、电磁铁控制器10、计算机6、摄像机11、电磁铁3等组成的自动控制系统；所述的探测器阵列4为碘化钠(铊)晶体和与之耦合的光电倍增管组成的探测器阵列。为了减少人员通过时所受的剂量，探测器阵列4采用单排直线探测器阵列。其中碘化钠(铊)晶体为圆柱体，长度为85mm，直径为27mm，放射源13采用0.8居里的钴-60γ射线源，并置于屏蔽罐1内，屏蔽罐1为自动开关屏蔽容器，该容器完全封闭，只留有4mm宽、85°张角可自动开关的γ扇束输出口，该屏蔽罐1由贫化铀加铅制成，外包不锈钢包壳。屏蔽罐1狭缝处设置有4mm宽的射线准直器2，让射线按照设定的方向和角度发射。

控制系统中的工控机8、摄像机11、电磁铁控制器10、电磁铁3、红外对射器9都安装在门框式支架14上，在支架14后侧人员能够接触的位置安装了屏蔽体12，保证了工作人员和环境的安全。本实施例中红外对射器9为两对，其中另有一对安装在支架前2m处。另外还有多个拍摄车辆牌照及车辆轮廓的摄像机11安装在支架14及其后的立柱15上，如图2所示。本实施例中所有设备的运行和控制都需要电源及控制箱7来进行。

探测器阵列4

探测器阵列为碘化钠(铊)晶体与光电倍增管配合，用于捕获透射过来的γ光子，这是一种最佳的配合，本实用新型采用单排探测器阵列4，极大地节省了成本，同时降低了剂量。每组探测器周围设置有独立的准直器。

碘化钠(铊)晶体和光电倍增管都需要严格挑选，保证质量，能量分辨率的要求一般，对662keVγ射线来说，大约8％左右即可。碘化铯(铊)闪烁晶体的长度决定了对γ射线的探测效率，选定的探测效率为80％左右，相应的碘化钠(铊)闪烁晶体的长度为85mm，截面为Φ27mm。在每一个取样周期内，在没有任何物体阻挡的情况下(也称为空载)每一个闪烁晶体的端面应当能接收到大约3000个左右的γ光子为佳。碘化钠(铊)闪烁晶体被γ光子照射时，能产生中心波长为420nm的光波，正好落在光电倍增管的光波敏感区内，因此探测效率比较高，选用700V左右的直流偏压，在光电倍增管的坪曲线的坪区。

电子学系统

如图3所示，本实施例中探测器阵列4共24组，每组8个探测器，共192个探测器，在门框式支架上成一线排列。每组探测器接入一个8路γ光子信号成形电路5中，经过积分、电压比较与成型后，每两组16道信号通过一个集线板，将信号传输至信号采集卡中，信号采集卡继续将2组16道信号集成为4组32道信号后，输入工控机8的信号处理板卡中，进行信号的计数与处理。共有8个信号处理板卡，对192道信号进行信号处理，将信号处理的结果通信至设备使用者的前台计算机6中，与前台计算机6中的图像软件进行通信，图像生成与处理系统进行运算与成像。

如图4所示的电路原理图，由探测器出来的信号经过由集成运放0P37与电容组成的积分器的积分之后，将光电流信号变为电压信号。电压信号再经过电压比较器LM311的阈值筛选，滤去噪声电压后送入单稳态触发器CD74HC221中，经过其单稳态触发，最终变为矩形脉冲的可被数字电路识别的数字信号信号。然后单路信号经过不断的集成与传输，最终以32道信号为一路送入信号处理板卡中，由信号处理板卡进行脉冲计数，并将数据由工控机8送入前台计算机6中。前台计算机6根据每道的脉冲计数数据进行图像处理运算，并根据运算结果进行图像显示。

图像生成与处理系统

所述的图像生成与处理系统把单光子的计数脉冲，在采样周期时间内不断地送入工控机8内的数据计数器，作为原始数据，通过工控机8接口不断地输入前台计算机6，用来生成原始灰度图像。在前台计算机6内经过扣除本底生成原始灰度图像，再经过数字均衡等处理，生成正式图像，然后由图像处理程序进行处理。包括图像的边缘增强、对比度增强、伪彩色等等。还包括对整体图像中任意关注区域多层次的单独处理，以便进行更加细致的观察分析，区别于其它的ZOOM图像处理系统。

控制系统

在整个设计中，本实施例的控制系统采用自动控制系统，对检测车辆的全过程进行自动控制与监视，自动控制系统是不可缺少的。采用分级分部控制，由主计算机(即前台计算机6)，可编程序逻辑控制器PLC(在控制箱7内)，剂量检测及红外对射器9、源罐的电磁铁控制器10、摄像机11及温度艺、湿度仪、剂量仪等组成，主要用于车辆入口的控制与记录，放射源13的自动开通和关闭，各部位剂量的检测，探测框架内温度、湿度的控制，以及对检测车辆的全过程进行自动控制与监视，确保人员安全和检测工作的顺利进行，系统各部分工作的统一协调。

本实施例的使用方法如下：

本装置的具体使用步骤为：

①给本装置通电，NaI晶体探测器阵列(伽马射线探测器阵列)4及电子学线路就处于不断采集及信号成形、计数的状态。操作者在前台计算机6成像控制软件上选择“校准”，这时前台计算机6会向工控机8取数，将此时所取数据作为本底计数。

②当有车辆通过时，如图1所示的集装箱货车通过此装置时，在支架14主题前2m处，由于货车遮挡了红外对射器9，红外对射器9会向控制箱7发送一个信号，代表有客车将通过。

③控制箱7收到红外对射器9传来的信号后。会发送一个信号给电磁铁控制器10，电磁铁控制器10收到信号后给电磁铁3上电，电磁铁3通电后产生磁力，吸引屏蔽罐1中的放置放射源13的装置到达射线准直器2的位置，伽马射线因此可以通过射线准直器2的狭缝按设计的角度发射出来。与此同时控制箱7向前台计算机6送出一个信号，前台计算机6收到控制箱7发出的信号后，成像软件开始“扫描”状态，即每隔设定的一段时间就从工控机8中取一组NaI晶体探测器阵列4所探测到的伽马射线计数。因为由于厢式货车不同部位物品密度、厚度不同，因此对伽马射线的吸收程度不同，则探测器输出的信号强弱也不同，即探测器阵列4安装在支架14的不同位置上的计数不同，前台计算机6的成像软件则根据采集到的这些不同的计数，进行数据运算和成像。前台计算机6还同时采集由摄像机11传输的厢式货车的外观及车牌图像，以作备份。

④厢式货车整体通过支架14后，即整体扫描完成后，安装在支架14另一面的红外对射器9会对控制箱7送出另一个信号，表示厢式货车已经整体通过。收到这个信号后，控制箱7对电磁铁控制器10送出信号，电磁铁控制器10对电磁铁3断电。屏蔽罐1内装源装置由复位弹簧复位，放射源13从射线准直器2狭缝处收回，此时没有伽马射线射出。同时控制箱7向前台计算机6送出信号，前台计算机6收到信号后，对之前运算成像的伽马射线透视图像及其数据和采集自摄像机11的厢式货车外观车牌图像进行统一的打包操作，作为本次车辆通过的数据和图像文件存入计算机6指定的文件夹中，以备调用。

Claims

1.一种车辆扫描检查装置，该装置为门框式结构，它包括放射源及屏蔽罐、探测器阵列、电子学系统、图像生成与处理系统及其控制系统，放射源置于屏蔽罐内，所述的电子学系统由γ光子信号成形电路、信号采集卡和工控机组成，其特征在于，屏蔽罐外设置有射线准直器；所述的探测器阵列为碘化钠(铊)晶体和与之耦合的光电倍增管组成的探测器阵列，探测器阵列采用加准直的单排结构。

2.根据权利要求1所述的一种车辆扫描检查装置，其特征在于，所述的放射源采用0.8居里的钴源。

3.根据权利要求1所述的一种车辆扫描检查装置，其特征在于，所述的射线准直器为4mm射线准直器。

4.根据权利要求1所述的一种车辆扫描检查装置，其特征在于，所述的控制系统为计算机、控制箱、红外对射器、电磁铁控制器、电磁铁、摄像机组成。

5.根据权利要求1所述的一种车辆扫描检查装置，其特征在于，所述的门框式支架后加装有屏蔽体。

6.根据权利要求1所述的一种车辆扫描检查装置，其特征在于，所述的屏蔽罐为贫化铀加铅制成，外包不锈钢包壳。

7.根据权利要求1所述的一种车辆扫描检查装置，其特征在于，所述的探测器阵列中的碘化钠(铊)晶体的长度为85mm，截面直径为27mm。