CN202929217U - 可监测人体携带放射性物质的背散射人体安检系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可监测人体携带放射性物质的背散射人体安检系统，其包括：用于产生辐射射线的辐射源；飞点形成装置，其对来自辐射源的辐射射线进行调制以形成对被检测人体进行扫描的飞点扫描束；用于探测来自被检测人体的辐射射线并输出表征辐射射线剂量的信号的探测器；控制与数据处理装置，用于对所述探测器输出的所述信号进行处理以得到被检测人体的辐射成像，其中：所述探测器分时探测被检测人体散射的来自辐射源的辐射射线以及来自被检测人体携带的放射性物质的辐射射线。本实用新型在不增加和改动硬件的前提下，有效扩展背散射人体扫描设备的应用范围，增加设备对人体携带放射性物质的监测功能，进一步完善人体安全检查的效果。

Description

可监测人体携带放射性物质的背散射人体安检系统

技术领域

本实用新型涉及一种人体安全检查系统，特别是涉及一种可监测人体携带放射性物质的背散射人体安检系统。 

背景技术

背散射成像技术是人体安检的主要技术之一，通过用X射线束扫描人体，同时使用大面积探测器接收散射信号，数据处理时将扫描位置和散射信号点点对应即可得到散射图像。 

除了枪支、刀具、爆炸物等危险品外，放射源也是人体可能携带的危险品之一。但是现有的人体安检设备，包括背散射设备、毫米波设备等，均没有实现对放射源的监测和报警功能，这是人体安检的一个漏洞所在。 

因此，有必要利用背散射人体扫描安检设备中使用的大面积探测器，在合适的检查流程和算法支持下，以实现对人体携带放射源的监测，来进一步完善人体安全检查的效果。 

实用新型内容

鉴于此，本实用新型的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。 

相应地，本实用新型的目的之一在于提供一种可以实现对人体携带放射源的监测进行检测的背散射人体安全检查系统。 

根据本实用新型的一个方面，其提供一种可监测人体携带放射性物质的背散射人体安检系统，其包括：用于产生辐射射线的辐射源；飞点形成装置，其对来自辐射源的辐射射线进行调制以形成对被检测人体进行扫描的飞点扫描束；用于探测来自被检测人体的辐射射线并输出表征辐射射线剂量的信号的探测器；控制与数据处理装置，用于对所述探测器输出的所述信号进行处理以得到被检测人体的辐射成像，其中：所述探测器分时探 测被检测人体散射的来自辐射源的辐射射线以及来自被检测人体携带的放射性物质的辐射射线。 

具体地，所述可监测人体携带放射性物质的背散射人体安检系统还包括：显示装置，其用于显示所获得的被检测人体的辐射成像。 

在上述技术方案中，所述飞点形成装置包括：分别位于辐射源和被扫描对象之间的固定屏蔽板和旋转屏蔽体，其中所述固定屏蔽板相对于辐射源是固定的，所述旋转屏蔽体相对于固定屏蔽板是可旋转的，其中：所述固定屏蔽板上设置有允许来自所述辐射源的射线束穿过所述固定屏蔽板的射线通过区域，旋转屏蔽体上分别设置有射线入射区域和射线出射区域，在旋转屏蔽体旋转扫描过程中，固定屏蔽板的射线通过区域与旋转屏蔽体的射线入射区域和射线出射区域连续相交以构成扫描准直孔。 

进一步地，所述固定屏蔽板的射线通过区域为直线缝隙，所述旋转屏蔽体为圆柱体，所述射线入射区域和所述射线出射区域分别为沿螺旋线设置的一系列离散小孔或狭缝。 

可选地，所述探测器作为一个整体对从被扫描人体的表面散射回来的射线进行探测，产生电信号并通过单一的传输线路被送入控制与数据处理装置中进行处理。 

可选地，所述探测器包括多个探测单元，其分别对从被扫描人体的表面散射回来的射线进行探测，产生电信号分别通过各自的传输线路被送入控制与数据处理装置中进行处理。 

更具体地，所述辐射源为X光机、γ射线源或同位素射线源；以及所述探测器为塑料闪烁体探测器或无机闪烁体探测器。 

根据本实用新型的另一方面，其提供一种可监测人体携带放射性物质的背散射人体安检系统的扫描方法，所述方法包括步骤： 

(a)驱动所述辐射源发射辐射射线束； 

(b)通过飞点形成装置对来自辐射源的射线束进行调制以形成飞点射线束，并入射到被扫描人体上； 

(c)通过所述探测器探测从被检测人体散射回来的辐射射线，产生电信号并被输入到控制与处理装置中进行处理，以获得背散射辐射成像； 

(d)通过所述探测器对来自被检测人体携带的放射性物质的辐射射 线进行探测，产生电信号并被输入到控制与处理装置中进行处理，以获得放射性物质辐射成像，其中： 

所述背散射辐射探测步骤(c)和所述放射性物质辐射探测步骤(d)分时进行。 

具体地，所述放射性物质辐射探测步骤(d)包括：当辐射源不发射辐射射线且设备前没有被检测人体的时候，将探测器置于工作状态，进行射线探测，控制与数据处理装置进行数据处理，使用预定的算法提取特征量，作为环境本底特征量；当辐射源不发射辐射射线且设备前有被检测人体的时候，将探测器置于与测量环境参数特征量时相同的工作状态，进行射线探测，控制与数据处理装置进行数据处理并进行特征量提取，作为被检测人体特征量；比较被检测人体特征量与环境本底特征量，如果被检测人体特征量高于环境本底特征量达到一定的阈值，则认为该被检测人体有携带放射性物质的嫌疑。 

具体地，上述被检测人体特征量和环境本底特征量优选为：某段时间内的信号电平平均值；某段时间内超过某个电平值的脉冲数量；某段时间内的信号电平平均值和某段时间内超过某个电平值的脉冲数量的统计参数；或这些数值或统计参数的各种组合。 

在比较环境特征量和被检测人体特征量的方法步骤中，其包括：直接比较给出被检测人体是否带有放射性物质的结论；或所述各种特征量综合比较得出被检测人体携带放射性物质的概率的结论。 

在一种具体实施方式中，所述探测器包括多个探测单元，其分别对从被扫描人体的表面散射回来的射线进行探测，产生电信号分别通过各自的传输线路被送入控制与数据处理装置中进行处理。所述方法还包括步骤：基于所述多个探测单元的探测输出值，判断被检测人体的不同区域是否存在放射性物质或各区域存在放射性物质的概率。 

在一种优选实施方式中，在设备启动后无人扫描的时间段内执行测量环境本底特征量的操作。 

在一种优选实施方式中，在被检测人体处于设备前的准备时间或被检测人体在设备前转身的时间段内执行测量被检测人体特征量的操作。 

本实用新型的上述不特定的实施方式至少具有下述一个或者多个方面的优点和效果： 

根据本实用新型的一个方面，其可以在不增加和改动硬件的前提下，有效扩展背散射人体扫描设备的应用范围，增加设备对人体携带放射性物质的监测功能，进一步完善人体安全检查的效果。 

附图说明

图1是显示根据本实用新型的一种具体实施方式中的典型背散射人体扫描系统的示意图； 

图2是显示根据本实用新型的另一种具体实施方式中的使用多块探测器的可监测人体携带放射性物质的背散射人体安检系统的示意图； 

图3是显示根据本实用新型的一种具体实施方式中的射线发生器1和飞点形成装置2的分解示意图； 

图4是显示图3中的射线发生器1和飞点形成装置2的工作原理的截面图；以及 

图5A是不进行放射性物质检测的背散射人体安全检查系统的工作流程图；图5B是进行放射性物质检测的背散射人体安全检查系统的工作流程图。 

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图2-3，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本实用新型实施方式的说明旨在对本实用新型的总体实用新型构思进行解释，而不应当理解为对本实用新型的一种限制。 

图1示出了根据本实用新型的一种具体实施方式中的典型背散射人体扫描系统，如图1所示，该系统包括作为辐射源的射线发生器1、飞点形成装置2，其对来自辐射源的辐射射线进行调制以形成对被检测人体进行扫描的飞点扫描束；用于探测来自被检测人体的辐射射线并输出表征辐射射线剂量的信号的探测器3、控制与数据处理终端5，用于对所述探测器输出 的所述信号进行处理以得到被检测人体的辐射成像；以及作为显示装置的显示终端6，例如LCD显示器。由射线发生器1发出的射线束经过飞点形成装置2的调制之后，形成飞点射线束，入射到被扫描人体4上，然后在被扫描人体4的表面发生背散射，散射回来的射线被探测器3接收到，产生电信号并送入控制与数据处理终端5中，处理得到扫描图像在显示终端6上显示。如图1所示，射线发生器1、飞点形成装置2、探测器3和显示终端6分别通过传输线路15，25，35和56连接到控制与数据处理终端5，以实现对上述各个射线发生器1、飞点形成装置2、探测器3和显示终端6的控制。 

图3-4示出了根据本实用新型的一种具体实施方式中的射线发生器1和飞点形成装置2。如图3所示，在本实用新型的上述实施例中，射线发生器1包括射线发生器壳体11和容纳在射线发生器壳体11中的辐射源13。在上述结构中，辐射源13可以为X光机、γ射线源或同位素射线源等。在上述实施例中，飞点形成装置2包括分别位于辐射源13和被扫描对象4之间的固定屏蔽板14和旋转屏蔽体21，其中固定屏蔽板14相对于辐射源13是固定的，旋转屏蔽体21相对于固定屏蔽板14是可旋转的。进一步地，固定屏蔽板14上设置有允许来自辐射源13的射线束穿过固定屏蔽板14的射线通过区域，例如图3中的纵向缝隙50。旋转屏蔽体21上分别设置有射线入射区域23，例如图3中的沿螺旋线设置的一系列离散小孔或狭缝，和射线出射区域22，例如图3中的沿螺旋线设置的一系列离散小孔或狭缝。在旋转屏蔽体21旋转扫描过程中，固定屏蔽板14的射线通过区域50与旋转屏蔽体21的射线入射区域23和射线出射区域22连续相交以构成扫描准直孔。在上述实施例中，固定屏蔽板14设置在辐射源13与旋转屏蔽体21之间。进一步地，如图3所示，该系统还可以包括用于驱动旋转屏蔽体21旋转的驱动装置26，例如调速电机等。 

如图3-4所示，在一种具体实施例中，射线发生器壳体11呈大体长方体盒体形状，其上设置有使来自辐射源13发出的辐射射线从射线发生器壳体11的准直缝隙31出射。辐射源13的靶点P发射出的射线束40穿过准直缝隙31形成一个射线扇面，然后经过穿过固定屏蔽板14的通过区域，例如3中的纵向缝隙50；旋转屏蔽体21的射线入射区域23，例如图3-4中沿螺旋线设置的一系列离散小孔或狭缝，和射线出射区域22，例如沿螺 旋线设置的一系列离散小孔或狭缝。通过设置固定屏蔽板14的纵向缝隙50、旋转屏蔽体21的射线入射区域23和射线出射区域22的相对位置关系，以使在旋转屏蔽体21旋转扫描过程中，固定屏蔽板14的射线通过区域50与旋转屏蔽体21的射线入射区域23中的离散小孔或狭缝和射线出射区域22中的离散小孔或狭缝连续相交以构成扫描准直孔。换言之，旋转屏蔽体21上的射线入射区域23中的离散小孔或狭缝、射线出射区域22中的离散小孔或狭缝以及固定屏蔽板14上的纵向窄缝50共同组成一个射线准直孔。可选择地，如图3-4所示，所述离散小孔32、22的形状为圆形、方形或椭圆形，优选为圆形。 

如图3-4所示，固定屏蔽板14的射线通过区域50为直线缝隙，旋转屏蔽体21为圆柱体，射线入射区域3和射线出射区域2分别为沿螺旋线设置的一系列离散小孔32。具体地说，参见图2，图中射线入射区域23和射线出射区域22中的任何离散小孔，例如A和B点，一方面沿旋转屏蔽体21的圆柱面作等速圆周运动，另一方面沿旋转屏蔽体21的轴向方向按照一定速度分布做直线运动，从而形成特定的圆柱体螺旋线。在一种具体实施例中，图中射线入射区域23和射线出射区域22的任何一点例如A和B点，可以一方面沿旋转屏蔽体21的圆柱面作等速圆周运动，另一方面沿旋转屏蔽体21的径向方向按照作匀速直线运动，从而形成等速圆柱体螺旋线。参见图4，当辐射源13的靶点P和射线入射区域23的A点确定之后，连接辐射源13的靶点P和射线入射区域23的入射点A点形成的射线束40，即可确定射线出射区域22上的出射点B。由于射线入射区域23和射线出射区域22设置成等速圆柱体螺旋线形式，当旋转屏蔽体21匀速旋转时，射线准直孔的位置随屏蔽旋转体21的转动而移动，出射射线束40也随之移动，从而使扫描准直孔沿直线缝隙50连续匀速移动。 

参见图3，射线发生器壳体11还可以通过屏蔽套筒12与固定屏蔽板14相连，以确保射线的屏蔽。从上述设置可以看出，辐射源13不设置在旋转屏蔽体21的内部，而是设置在射线发生器壳体11的内部，该扫描机构在量产的X光机上匹配作为机械接口的屏蔽套筒12即可完成，从而使扫描装置的结构紧凑，不需要重新设计X光机的屏蔽体，节约了成本。 

在上述背散射人体安全检查系统中，为了尽可能多的收集从被扫描人 体4散射回来的射线信号，在背散射人体扫描系统中通常使用大面积探测器3，例如塑料闪烁体探测器。在图1所示的实施方式中，大面积探测器3作为一个整体对从被扫描人体4的表面散射回来的射线进行探测，产生电信号并通过单一的传输线路35并送入控制与数据处理终端5中。 

下面结合附图5A和5B对根据本实用新型的背散射人体安全检查系统的操作方式进行说明。其中5A是不进行放射性物质检测的背散射人体安全检查系统的工作流程图；图5B是进行放射性物质检测的背散射人体安全检查系统的工作流程图。 

如图5A所示，开机启动时对设备进行加电，然后进行软、硬件的初始化。在设备准备就绪之后，等待是否进行背散射扫描的指令。如果控制系统给出进行背散射的扫描指令，则射线源13，例如X光机出束，由射线发生器1发出的笔形射线束经过飞点形成装置2的调制之后，形成飞点射线束234，入射到被扫描人体4上进行沿第一方向，例如图1-2中的人体竖直方向进行第一维扫描。与此同时，通过机械联动以使飞点形成装置2相对于被扫描人体4在笔形射线束234扫描的第一方向垂直的方向进行平移或转动来对人体进行第二维扫描。然后，在被扫描人体4的表面发生背散射，散射回来的射线被探测器3接收到，产生电信号并送入控制与数据处理终端5中，处理得到扫描图像在显示终端6上显示，从而完成一次背散射扫描操作过程。 

图5B示出了进行放射性物质检测的背散射人体安全检查系统的工作流程图。如图5B所示，其中的背散射扫描操作步骤与图5A中的操作步骤基本相同，其不同点在于其包括进行放射性物质检测的流程步骤。具体而言，当射线发生器1不发射X射线、且设备前没有被检测人体4的时候，将探测器3置于工作状态，进行射线探测，控制与数据处理终端5进行数据处理，使用预定的算法提取特征量，作为环境参数特征量或环境本底特征量；当设备前有被检测人体4且射线发生器1不发射X射线时，将探测器3置于与测量环境参数特征量时相同的工作状态，进行射线探测，控制与数据处理终端5进行数据处理并进行特征量提取，作为被检测人体特征量；比较被检测人体特征量与环境参数特征量或环境本底特征量，如果被检测人体特征量高于环境参数特征量或环境本底特征量达到一定的阈值， 则认为该被检测人体4有携带放射性物质的嫌疑。 

上述特征量优选为：某段时间内的信号电平平均值；或某段时间内超过某个电平值的脉冲数量；某段时间内的信号电平平均值和某段时间内超过某个电平值的脉冲数量的统计参数，例如标准差等，也可以包括这些数值或参数的各种组合。需要说明的是，上述特征量的选取与选取的算法相关，包括但不限于上述这些特征量。 

在比较环境特征量和被检测人体特征量的方法步骤中，包括但不限于下述方式：直接比较给出被检测人体是否带有放射性物质的结论；和所述各种特征量综合比较得出被检测人体携带放射性物质的可能性即概率的结论。 

图2示出了根据本实用新型的另一种具体实施方式中的使用多块探测器的可监测人体携带放射性物质的背散射人体安检系统的示意图。如图2所示，根据本实用新型的可监测人体携带放射性物质的背散射人体安检系统包括射线发生器1、飞点形成装置2、探测器3、控制与数据处理终端5和显示终端6。当飞点形成装置2高速旋转时，可以将从X射线源1中出射的扇形束调制为多个在竖直方向上分时出射的笔形束。每个时刻只有一束笔形束可以通过飞点形成装置2出射到被扫描人体4的身体表面的一小块区域，并在人体表面被散射，然后被探测器301、302、303和304所接收到，产生电信号并通过独立的传输线路3015、3025、3035和3045分别送入控制与数据处理终端5中，处理得到扫描图像在显示终端6上显示。 

在一种具体实施例中，探测器301、302、303和304使用塑料闪烁体，X射线能在这种材料中沉积能量并发射出正比于沉积能量的光信号，这些光信号被光电倍增管收集并转化为电信号传入数据处理计算机5中。这样控制与数据处理终端5中就得到了这个时刻人体表面这个特定位置的散射信号，该信号正比于散射X射线在探测器中的能量沉积，也就反映了背散射信号的强弱。通过机械联动以使飞点形成装置2相对于被扫描人体4在笔形射线束234扫描的第一方向垂直的方向进行平移或转动来对人体进行第二维扫描，可以对人体表面进行扫描，进而得到整个人体表面的散射信号，组合形成背散射图像。 

当集成了放射性材料检测功能时，如图5B所示，在设备就绪且被扫 描人体4站立于设备之前时，进行环境本底特征量的采集和计算；当有被扫描人体4需要检查时，在X光机出束前，采用预定时间，例如1秒左右的时间，进行被扫描人体4的数据采集和计算，得到被检测人体特征量，并与环境本底特征量进行比较，给出结果并显示在软件界面上，之后再让X光机出束，进行扫描流程。在上述放射性材料检测步骤中，环境本底采集使用的探测器和数据处理终端与采集人体X射线背散射信号所使用的探测器和数据处理终端完全一样。由此，利用上述背散射系统的探测器3对射线的敏感性，通过改变或增加扫描流程、数据采集和算法，可以在不增加硬件的条件下对人体携带的放射性物质进行监测。 

在上述实施例中，如图2所示，控制与数据处理终端5可以分别处理不同的探测器模块301、302、303、304接收到的数据得到几组特征量，包括环境本底特征量和被检测人体特征量，经过算法分析后，得到被检测人体4身体不同区域是否存在放射性物质或各区域存在放射性物质的概率的结论。 

虽然，在上述实施方式中，在设备就绪且被扫描人体4站立于设备之前时，进行环境本底特征量的采集和计算；当有被扫描人体4需要检查时，在X光机出束前，进行被扫描人体4的数据采集和计算，得到被检测人体特征量。但是，本实用新型并不仅限于此，上述测量环境参数特征量的时间段和测量被检测人体特征量的时间段，可以根据扫描流程灵活定制。一方面，测量环境参数特征量的时间段只需满足条件“射线发生器1不发射X射线、且设备前没有被检测人体4”即可，包括但不限于设备启动后无人扫描的时间；另一方面，测量被检测人体特征量的时间段只需满足条件“射线发生器1不发射X射线、且被检测人体处于设备前”即可，包括但不限于被检测人体处于设备前的准备时间、被检测人体在设备前转身的时间等。换言之，所述探测器3分时探测被检测人体4散射的来自辐射源1的辐射射线以及来自被检测人体4携带的放射性物质的辐射射线。 

虽然结合附图1-5对本实用新型的优选实施方式进行了说明，应当理解的是，上述具体实施方式对本实用新型并不具有限制意义。例如除了本实用新型具体实施方式中的旋转圆筒式飞点形成装置，上述飞点形成装置也可以是旋转轮式、旋转盘式等其它方式。虽然本实用新型中的优选实施 方式中的大面积探测器3采用塑料闪烁体探测器，但是本实用新型并不仅限于此，其也可以采用无机闪烁体探测器，例如CsI、BaFCl无机闪烁体探测器。虽然上述实施方式中采用了探测器模块301、302、303、304相对于被检测人体对称排布的探测器分布形式，但是本实用新型并不仅限于此，例如也可能有其它的排布方式。此外，探测器既可以固定不动，也可以通过机械联动机构横向或纵向移动。 

虽然本总体实用新型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，在不背离本总体实用新型构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本实用新型的范围以权利要求和它们的等同物限定。 

Claims (7)

1.一种可监测人体携带放射性物质的背散射人体安检系统，其包括：

用于产生辐射射线的辐射源；

飞点形成装置，其对来自辐射源的辐射射线进行调制以形成对被检测人体进行扫描的飞点扫描束；

用于探测来自被检测人体的辐射射线并输出表征辐射射线剂量的信号的探测器；

控制与数据处理装置，用于对所述探测器输出的所述信号进行处理以得到被检测人体的辐射成像，其中：

所述探测器分时探测被检测人体散射的来自辐射源的辐射射线以及来自被检测人体携带的放射性物质的辐射射线。

2.根据权利要求1所述的可监测人体携带放射性物质的背散射人体安检系统，其特征在于还包括：

显示装置，其用于显示所获得的被检测人体的辐射成像。

3.根据权利要求1或2所述的可监测人体携带放射性物质的背散射人体安检系统，其特征在于所述飞点形成装置包括：

分别位于辐射源和被扫描对象之间的固定屏蔽板和旋转屏蔽体，其中所述固定屏蔽板相对于辐射源是固定的，所述旋转屏蔽体相对于固定屏蔽板是可旋转的，其中：

所述固定屏蔽板上设置有允许来自所述辐射源的射线束穿过所述固定屏蔽板的射线通过区域，

旋转屏蔽体上分别设置有射线入射区域和射线岀射区域，在旋转屏蔽体旋转扫描过程中，固定屏蔽板的射线通过区域与旋转屏蔽体的射线入射区域和射线岀射区域连续相交以构成扫描准直孔。

4.根据权利要求3所述的可监测人体携带放射性物质的背散射人体安检系统，其特征在于：

所述固定屏蔽板的射线通过区域为直线缝隙，

所述旋转屏蔽体为圆柱体，所述射线入射区域和所述射线岀射区域分别为沿螺旋线设置的一系列离散小孔或狭缝。

5.根据权利要求1或2所述的可监测人体携带放射性物质的背散射人体安检系统，其特征在于：

所述探测器作为一个整体对从被扫描人体的表面散射回来的射线进行探测，产生电信号并通过单一的传输线路被送入控制与数据处理装置中进行处理。

6.根据权利要求1或2所述的可监测人体携带放射性物质的背散射人体安检系统，其特征在于：

所述探测器包括多个探测单元，其分别对从被扫描人体的表面散射回来的射线进行探测，产生电信号分别通过各自的传输线路被送入控制与数据处理装置中进行处理。

7.根据权利要求1或2所述的可监测人体携带放射性物质的背散射人体安检系统，其特征在于：

所述辐射源为X光机、γ射线源或同位素射线源；以及

所述探测器为塑料闪烁体探测器或无机闪烁体探测器。

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