DE102006023309A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Material mittels Schnellneutronen und eines kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahles - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Material mittels Schnellneutronen und eines kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahles Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von Materialien mittels Schnellneutronen und einem kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahl. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende Schritte: a) ein Schnellneutronenbündel und ein kontinuierlicher spektraler Röntgenstrahl zum Durchleuchten des zu inspizierenden Gegenstandes wird jeweils von einer Schnellneutronenquelle bzw. einer Röntgenstrahlquelle erzeugt, b) die Stärke des durchleuchtenden Röntgenstrahles und Schnellneutronenbündels wird unmittelbar jeweils von einem Röntgenstrahldetektorarray bzw. von einem Neutronendetektorarray gemessen und c) das Material von dem zu inspizierenden Gegenstand wird an Hand von einer Verlaufkurve erkannt, die durch die Attenuationsdifferenz, zwischen dem die unterschiedlichen Materialien des zu inspizierenden Gegenstandes durchleuchtenden Neutronenbündels und dem die unterschiedlichen Materialien des zu inspizierenden Gegenstandes durchleuchtenden Röntgenstrahlenbündels gebildet ist. Der kontinuierliche spektrale Röntgenstrahl verfügt über starke Penetrationsfähigkeit, so dass das Material erkannt werden kann, wenn der Container voll gefüllt ist und der zu inspizierende Gegenstand dick ist. Bei der vorliegenden Erfindung werden folgende Vorteile erreicht: Die Gestaltung der Vorrichtung ist einfach, die Abbildung ist klar und die Genauigkeit der aktuellen Detektion ist hoch.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Technik zur Bestrahlungsabbildungsinspektion von großen Gegenständen, wie Containern, insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von Material, wobei die einen zu inspizierenden Gegenstand durchleuchtenden Schnellneutronen und die Stärke des kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahles unmittelbar gemessen werden und die Erkennung eines Materials an Hand einer Z (äquivalente Atomnummer)-abhängigen Verlaufkurve durchgeführt ist, die durch eine Attenuationsdifferenz zwischen den unterschiedliche Materialien durchleuchtende Schnellneutronen und dem Röntgenstrahl gebildet ist
  • Stand der Technik
  • Der Antiterrorismus ist gegenwärtig eine dringende zu lösende Aufgabe. Um den Bedarf des Marktes zu decken, sind verschiedene Bestrahlungsabbildungsinspektionssysteme zur automatischen Erkennung von Sprengmittel, Drogen und Schmuggelwaren auf den Markt gebracht worden. Auf die bekannte Technik zur Detektion von Material eines großen Gegenstandes, wie zum Beispiel eines Containers, umfassend hoch- und doppelenergetische Röntgenstrahlabbildungstechnik, PFNA-Technik (PFNA = Pulsed Fast Neutron Analysis) und CT-Technik (CT = Computer Tomographie) zur Detektion von Containern, hat man zunehmend großen Wert gelegt.
  • Bei der hoch- und doppelenergetischen Röntgenstrahlabbildungstechnik wird die entsprechende äquivalente Atomnummer des zu inspizierenden Gegenstandes mittels Compton Effektes und Attenuationsunterschiedes von Elektronen unter dem Compton Effekt bestimmt, so dass die Unterscheidung von verschiedenen Materialien erreicht ist. Aber diese Technik ist durch folgende Bedingungen eingeschränkt: Erstens ist die Attenuationsänderung nicht groß genug; zweitens überlappt das hochenergetische Spektrum mit dem niederenergetischen Spektrum teilweise, auch wenn das energetische Spektrum gefiltert ist, kann das Problem nur teilweise gelöst werden; drittens nimmt die Erkennungswirkung durch Messfehler ab. Alle oben genannten Faktoren führen zu einem unbefriedigenden Ergebnis. Daher ist das hoch- und doppelenergetische System im wesentlichen geeignet, zwischen organischem Stoff, anorganischem Stoff und ihrer Mischung zu unterscheiden. Die Isotopenquelle kann monoenergetische Gamma-Strahlen bereitstellen, wobei das Problem der Überlappung des Energiespektrums überwunden ist. Aber ihre Penetrationsfähigkeit ist zu niedrig. Daher ist eine solche Technik nicht geeignet, ihre Anwendung bei der Durchführung der Kontrolle eines Gegenstandes, wie eines Containers, und bei der Vorrichtung zur Materialerkennung zu finden.
  • Einige bekannte PFNA-Systeme verfügen über dreidimensionale Erkennungsfähigkeit. Aber ihre Kosten sind sehr hoch und ihre Detektionsgeschwindigkeit ist zu langsam. Daher ist es für die PFNA-Systeme unmöglich, gegenwärtig bzw. in Zukunft vorherrschend auf dem Markt zu sein. Das NAA-Containerdetektionssystem (NAA = Neutron Activation Analysis) mit Cf-252 als Neutronenquelle ist nicht in der Lage, eine aktuelle On-Line-Messung durchzuführen, da die NAA (Neutronaktivierung)-Messung für eine verdächtige Stelle nur dann durchgeführt werden kann, wenn das verdächtige Gut mit anderen Mitteln ermittelt worden ist.
  • Bei dem bekannten CT-Containerdetektionssystem ist die Vorrichtung zu groß, und die Detektionsgeschwindigkeit ist relativ langsam. Daher ist es für dieses System unmöglich, vorherrschend auf dem Markt zu sein.
  • Durch die WO 2004/053472 ist eine Strahlabbildungsvorrichtung zur unmittelbaren Messung von monoenergetischen Schnellneutronen und monoenergetischem Gamma-Strahl bekannt, wobei die Unterscheidung verschiedener Stoffe mittels Verhältnisses der Attenuationsfaktoren erreicht ist. Eine solche Vorrichtung ist geeignet, Sprengmittel, Droge und Schmuggelwaren im Container zu kontrollieren. Im Vergleich mit der hoch- und doppelenergetischen Röntgentechnik ist die Auflösung bei der doppelenergetischen Technik mit monoenergetischen Neutronen und monoenergetischem Gamma-Strahl erheblich besser. Die Detektionsleistung der doppelenergetischen Technik mit monoenergetischen Neutronen und monoenergetischem Gamma-Strahl ist höher als bei der PFNA-Technik, da bei der doppelenergetischen Technik mit monoenergetischen Neutronen und monoenergetischem Gamma-Strahl die primäre Strahlung gemessen wird, wobei die Penetrationsfähigkeit besser als die der PFNA-Technik ist, und bei der PFNA-Technik die sekundäre Strahlung gemessen wird. Bei der doppelenergetischen Technik mit monoenergetischen Neutronen und monoenergetischem Gamma-Strahl ist die Penetrationsfähigkeit erheblich höher als bei Thermoneutronen (Mit „Thermoneutronen" sind vorzugsweise Neutronen mit einer kinetischen Energie < 100 meV bezeichnet, d.h. thermische Neutronen.). Im Vergleich zu dem CT-Containerdetektionssystem ist das Volumen der Vorrichtung kleiner, sind die Herstellungskosten niedriger und ist eine aktuelle Messung durchführbar.
  • Aber dieses monoenergetische Doppelstrahlungsystem weist den großen Nachteil auf, dass seine monoenergetische Gamma-Strahlquelle nur auf Isotopenquellen, wie Co-60 und ihresgleichen begrenzt ist. Wenn eine Isotopenquelle bei einer Containerdetektionsvorrichtung verwendet ist, sind ihre Penetrationsfähigkeit, Raumauflösung und Qualität der Abbildung unbefriedigend. Außerdem ist es schwer, den Schutz vor Bestrahlung zu erreichen. Bei einer solcher Vorrichtung kann nur eine Abtastungsabbildung von dem Container mit niedriger Auflösung erzeugt werden. Dagegen ist eine Abtastungsabbildung mit guter Qualität bei einem LINAC-Containerdetektionssystem (LINAC = Linear Accelerator) erreichbar. Daher ist das oben genannte System nicht konkurrenzfähig mit dem LINAC-Containerdetektionssystem. Da die Penetrationsfähigkeit von Gamma-Strahlung sehr niedrig ist, kann die Erkennung von Materialien nicht erfolgreich durchgeführt werden, wenn der zu inspizierende Gegenstand eine große Dicke aufweist. Daher ist sein Anwendungsbereich stark begrenzt.
    •
  • Inhalt der Erfindung
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von Material anzugeben, wobei die Stärke von einem zu inspizierenden Gegenstand durchleuchtenden Schnellneutronen und die Stärke von dem einen zu inspizierenden Gegenstand durchleuchtenden kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahl unmittelbar gemessen werden, und wobei die oben genannten beim Stand der Technik vorhandenen Nachteile aufgehoben sind. Da eine äquivalente Atomnummer Z nicht so einfach an Hand des Verhältnisses der Attenuationsfaktoren von Schnellneutron und kontinuierlichem spektralem Röntgenstrahl im zu inspizierenden Material ermittelt werden kann, wird die Erkennung des Materials bei der vorliegenden Erfindung mittels einer Z-abhängigen (Z = äquivalente Atomnummer eines zu inspizierenden Gegenstandes) n – x Verlaufkurve durchgeführt. Da der kontinuierliche spektrale Röntgenstrahl und die Schnellneutronen über hohe Penetrationsfähigkeit verfügen, ist die Erkennung von Materials durchführbar, auch wenn der Container voll gefüllt ist oder der zu inspizierende Gegenstand eine große Dicke aufweist. Bei der vorliegenden Erfindung werden eine hohe Empfindlichkeit zur Erkennung des Materials bei monoenergetischem Doppelbestrahlungssystem, kompakte Gestaltung und hohe Geschwindigkeit der Detektion, niedrige Kosten und aktuelle Detektion erreicht.
  • Außerdem werden hohe Penetration, hohe Detektionsleistung, hohe Raumauflösung, klare Abbildung und hohe Genauigkeit der Detektion erreicht.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Erkennung von Material mittels Schnellneutronen und eines kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahles, umfassend folgende Schritte:
    • (a) ein Schnellneutronenbündel wird von einer Schnellneutronenquelle erzeugt, und ein Röntgenstrahlbündel wird von einer Röntgenstrahlquelle erzeugt, um einen zu inspizierenden Gegenstand durchzuleuchten;
    • (b) eine Stärke des durchleuchtenden Röntgenstrahles und des durchleuchtenden Schnellneutrons wird unmittelbar jeweils von einem Röntgenstrahldetektorarray bzw. von einem Neutronendetektorarray gemessen; und
    • (c) das Material eines zu inspizierenden Gegenstandes wird an Hand von einer Verlaufkurve erkannt, die durch eine Attenuationsdifferenz zwischen dem die unterschiedlichen Materialien des zu inspizierenden Gegenstandes durchleuchtenden Neutronenbündels und dem die unterschiedlichen Materialien des zu inspizierenden Gegenstandes durchleuchtenden Röntgenstrahlbündels gebildet ist.
  • Mit „Schnellneutronen" sind vorzugsweise Neutronen mit einer kinetischen Energie von 10 keV bis 20 MeV bezeichnet, d.h. schnelle Neutronen.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren zusätzlich einen Schritt:
    • (d) jeweils eine zweidimensionale Abbildung von dem durchleuchtenden Röntgenstrahl und von dem durchleuchtenden Neutron wird bei einer Abtastung erzeugt.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Schnellneutronenquelle als eine als Neutronengenerator ausgebildete Pulsschnellneutronenquelle, Isotopenneutronenquelle oder Photoneutronenquelle gestaltet; und die Röntgenstrahlquelle zur Erzeugung des kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahles ist als ein Elektronlinearbeschleuniger oder ein Röntgenapparat gestaltet.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Photoneutronenquelle als Beschleuniger gestaltet, in dem ein Teil des erzeugten Röntgenstrahles auf einen Photoneutronenumsetzer trifft und zu Photoneutronen umgesetzt ist.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der von dem Beschleuniger erzeugte Röntgenstrahl von einem Verteilungskollimator in zwei Bündeln geteilt, wobei ein Bündel von einem Röntgenstrahlkollimator zu einem Röntgenstrahlbündel geformt ist, während das andere Bündel auf einen Photoneutronenumsetzer zur Erzeugung der Photoneutronen trifft und ein Photoneutronenbündel durch Kollimation geformt wird.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden das genannte Schnellneutronenbündel und der genannte kontinuierliche spektrale Röntgenstrahl jeweils von einem Röntgenstrahldetektorarray mit hoher Röntgenstrahldetektionsleistung und einem Neutrondetektorarray mit hoher Neutronendetektionsleistung gemessen.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Neutronenabtastungseinheit aus der Schnellneutronenquelle und dem Neutronendetektorarray gebildet. Eine Röntgenstrahlabtastungseinheit ist aus der Röntgenstrahlquelle und dem Röntgenstrahldetektorarray gebildet. Die Neutronenabtastungseinheit und Röntgenstrahlabtastungseinheit sind nebeneinander entlang einer Abtastungspassage angeordnet.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Röntgenstrahlabtastungseinheit in der Richtung der Abtastung vor der Neutronenabtastungseinheit angeordnet, so dass der zu inspizierende Gegenstand zuerst von der Röntgenstrahlabtastungseinheit und dann von der Neutronenabtastungseinheit abgetastet wird.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Pulsschnellneutronenquelle und die Röntgenstrahlquelle pulssynchronisiert, und der Zeitpunkt der Emission von der Pulsschnellneutronquelle ist gegenüber dem Zeitpunkt der Emission von der Röntgenstrahlquelle gewissermaßen verzögert.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Erkennung von den Materialien des zu inspizierenden Gegenstandes:
    • – die Stärke Tn des den zu inspizierenden Gegenstand durchleuchtenden Neutronenbündels wird von einzelnen Neutronendetektoren des Neutronendetektorarrays erfasst;
    • – die Stärke Tx des den zu inspizierenden Gegenstand durchleuchtenden Röntgenstrahlbündels wird von einzelnen Röntgenstrahldetektoren des Röntgenstrahldetektorarrays erfasst;
    • – eine Z (äquivalente Atomnummer)-abhängige Verlaufkurve ist von Punktepaaren (c1, c2) gebildet, mit c1 = f1(Tx) als x-Koordinate und c2 = f2(Tn, Tx) als y-Koordinate, wobei eine Attenuation von dem Röntgenstrahl mit Funktion f1(Tx) bezeichnet ist, und eine Attenuntionsdifferenz zwischen dem Neutron und dem Röntgenstrahl mit Funktion f2(Tn, Tx) bezeichnet ist;
    • – die unterschiedlichen Materialien des zu inspizierenden Gegenstandes werden an Hand von der Z-abhängigen Verlaufkurve erkannt; und
    • – die zu erkennenden Materialien sind mit verschiedener Farbe auf einem Materialerkennungsbild angezeigt.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bildet der Grauwert eines Bildelementes von einer Neutronenabtastungsabbildung mit dem Grauwert eines Bildelementes oder mit dem Mittelwert der Grauwerte mehrerer Bildelemente von einer Röntgenstrahlabtastungsabbildung ein Paar, so dass Punktpaare (c1, c2) an der Z-abhängigen Verlaufkurve gebildet sind.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zwei Abtastungsmodelle zur Erzeugung der Röntgenstrahldurchleuchtungsabbildung und der Neutronendurchleuchtungsabbildung vorgesehen, wobei bei einem Abtastungsmodell die Röntgenstrahlabtastungseinheit und die Neutronenabtastungseinheit gleichzeitig verfahrbar sind, während der zu inspizierende Gegenstand stehen bleibt, und bei dem anderen Abtastungsmodell bleiben die Röntgenstrahlabtastungseinheit und die Neutronabtastungseinheit stehen, während der zu inspizierende Gegenstand entlang der Abtastungspassage verfahrbar ist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiter gelöst durch eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Erkennung von Materialien mittels Schnellneutronen und eines kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahles, umfassend:
    • – eine Schnellneutronenquelle zur Erzeugung von Neutronen;
    • – eine Röntgenstrahlquelle zur Erzeugung eines kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahles;
    • – ein Neutronendetektorarray zur Detektion von Neutronen, und
    • – ein Röntgenstrahldetektorarray zur Detektion des Röntgenstrahles;
    wobei die Schnellneutronenquelle und die Röntgenstrahlquelle zur Erzeugung des kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahles auf einer Seite der Abtastungspassage angeordnet sind, und das Neutrondetektorarray und das Röntgenstrahldetektorarray auf der anderen Seite der Abtastungspassage angeordnet sind.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der von der Röntgenstrahlquelle erzeugte Röntgenstrahl zum Röntgenstrahlbündel so kollimiert, dass es genau auf das Röntgenstrahldetektorarray gerichtet ist, der Röntgenstrahl den zu inspizierenden Gegenstand durchleuchtet und von dem Röntgenstrahldetektorarray empfangen wird. Die von der Schnellneutronenquelle erzeugten Neutronen sind zum Neutronenbündel so kollimiert, dass es genau auf das Neutronendetektorarray gerichtet ist, das Neutronenbündel den zu inspektierenden Gegenstand durchleuchtet und von dem Neutronendetektorarray empfangen wird.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die genannte Schnellneutronenquelle als ein Neutronengenerator, eine Isotopenneutronenquelle oder eine Photoneutronenquelle gestaltet. Die genannte Röntgenstrahlquelle zur Erzeugung von kontinuierlichem spektralem Röntgenstrahl ist als ein linearer Elektronenbeschleuniger oder ein Röntgenapparat gestaltet.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Neutronenabtastungseinheit aus der Schnellneutronenquelle und dem Neutronendetektorarray gebildet. Eine Röntgenstrahlabtastungseinheit ist aus der Röntgenstrahlquelle und dem Röntgenstrahldetektorarray gebildet. Die Neutronenabtastungseinheit und die Röntgenstrahlabtastungseinheit sind entlang einer Abtastungspassage nebeneinander angeordnet.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Röntgenabtastungseinheit in der Richtung der Abtastung vor der Neutronenabtastungseinheit angeordnet, so dass der zu inspizierende Gegenstand zuerst von der Röntgenabtastungseinheit abgetastet und dann von der Neutronenabtastungseinheit abgetastet wird.
  • Die Aufgabe ist erfindungsgemäß weiter gelöst durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Erkennung von Materialien mittels Schnellneutronen und eines kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahles nach dem oben genannten Verfahren, umfassend:
    • – einen Beschleuniger zur Erzeugung eines kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahles und Photoneutronen;
    • – ein Neutronendetektorarray zur Detektion von Neutronen, und
    • – ein Röntgenstrahldetektorarray zur Detektion von Röntgenstrahlen;
    wobei der Beschleuniger in einer Seite der Abtastungspassage angeordnet ist, und das Neutronendetektorarray und das Röntgenstrahldetektorarray in der anderen Seite der Abtastungspassage angeordnet sind.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung zusätzlich einen Röntgenstrahlverteilungskollimator, der an der Stelle eines Röntgenemissionsfensters von dem Beschleuniger angeordnet ist und zur Teilung des Röntgenstrahles in zwei Bündeln dient, wobei ein Bündel von dem Röntgenstrahlverteilungskollimator zu einem Röntgenstrahlbündel kollimiert ist, und das andere Bündel von dem Röntgenstrahlverteilungskollimator kollimiert ist und in eine Photoelektronenverstärkungskammer geführt ist.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung zusätzlich einen Photoneutronenumsetzer, der innerhalb der Photoneutronenverstärkungskammer und auf dem Ausbreitungsweg des Röntgenstrahlbündels angeordnet ist, so dass das Röntgenstrahlbündel auf ihn trifft und zu Photoneutronen umgewandet wird. Ein Photoneutronenbündel ist durch die Photoneutronenverstärkungskammer und einen mit der Photoneutronenverstärkungskammer verbundenen Kanal geformt.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel leuchtet das Röntgenstrahlbündel den zu inspizierenden Gegenstand durch und wird von dem Neutrondetektorarray empfangen.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Röntgenstrahlabtastungseinheit aus dem Röntgenstrahlbündel und dem Röntgenstrahldetektorarray gebildet. Eine Neutronenabtastungseinheit ist aus dem Photoneutronenbündel und dem Neutronendetektorarray gebildet. Die Röntgenstrahlabtastungseinheit ist in der Richtung der Abtastung vor der Neutronenabtastungseinheit angeordnet, so dass der zu inspizierende Gegenstand zuerst von der Röntgenstrahlabtastungseinheit und dann von der Neutronenabtastungseinheit abgetastet wird.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Photoneutronenumsetzer aus Beryllium oder anderem Material hergestellt, und ist kugelförmig, zylinderförmig, kegelförmig oder L-förmig gestaltet.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Wismut (Bi)-Filter zwischen dem Photoneutronenemmissionfenster der Photoneutronenverstärkungskammer und dem Photoneutronenkanal des Photoneutronenbündels angeordnet.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Photoneutronenverstärkungskammer aus Blei und Graphit oder anderem Material hergestellt.
  • Da die Erkennung des Materials bei der vorliegenden Erfindung an Hand einer Z (äquivalente Atomnummer)-abhängen Verlaufkurve erfolgt, die durch eine Attenuationsdifferenz von den Schnellneutronen und dem kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahl gebildet ist und unabhängig von der Dicke des zu inspizierenden Gegenstandes ist, wird eine einfache Gestaltung der Vorrichtung und hohe Detektionsleistung erreicht. Da der zu inspizierende Gegenstand zuerst an der Röntgenabtastungseinheit und dann an der Neutronenabtastungseinheit vorbeifährt, ist der Einfuß des durch Neutronenaktivierung erzeugten Gamma-Strahles auf die Röntgenstrahlabtastungabbildung vermieden. Der Zeitpunkt der Emission des Pulsneutronenbündels ist unter Kontrolle gegenüber dem Zeitpunkt der Emission des Pulsröntgenstrahlbündels gewissermaßen verzögert, so dass die Störbeeinflussung vermieden ist und eine klare Abbildung erreicht ist, die Streuausbreitungsbeeinflussung reduziert ist, leichter Schirmschutz erreicht ist und bessere Raumauflösung erreicht ist. Auch wenn der Container voll gefüllt ist und der zu inspizierende Gegenstand sehr dick ist, ist die Erkennung des Materials durchführbar. Die vorliegende Erfindung ist geeignet, Sprengmittel, Drogen, Schmuggelwaren, speziellen Nuklearstoff usw. im Container, am Container-Lastkraftwagen und in Eisenbahngüterwagen zu kontrollieren.
    •
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend werden einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher erläutert, wobei die gleichen Teile in 1–3 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Es zeigen:
  • 1 Gestaltung einer Vorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt;
  • 2 Gestaltung einer Vorrichtung nach einem erfindungsgemäßen anderen Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt, und
  • 3 Gestaltung eines Röntgenstrahlbündelkollimators, eines Photoneutronenumsetzers und einer Photoneutronenverstärkerkammer nach der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele
  • Wie in 1 dargestellt, umfasst die Vorrichtung 10 nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Containerförderbahn 32, mindestens einen zu inspizierenden Container oder einen anderen zu inspizierenden Gegenstand 34, der sich auf der Containerförderbahn 32 befindet, eine Schnellneutronenquelle 12 zur Erzeugung von Schnellneutronen, eine Röntgenstrahlquelle 22 zur Erzeugung eines kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahles, ein Neutronendetektorarray 18 mit hoher Detektionsleistung zur Detektion von Neutronen und ein Röntgendetektorarray 28 mit hoher Detektionsleistung und ein sektorförmiges Neutronenbündel 16 und ein sektorförmiges Röntgenstrahlbündel 26.
  • Die Schnellneutronenquelle 12 ist als Neutronengenerator oder Isotopenneutronenquelle gestaltet. Die Röntgenstrahlquelle 22 zur Erzeugung von kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahlen ist als linearer Elektronenbeschleuniger oder Röntgenapparat gestaltet. Die Schnellneutronenquelle 12 und die Röntgenstrahlquelle 22 zur Erzeugung von kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahlen sind auf einer Seite der Abtastungspassage 32 angeordnet. Das Neutrondetektorarray 18 und das Röntgenstrahldetektorarray 28 sind auf der anderen Seite der Abtastungspassage 32 angeordnet.
  • Die von der Schnellneutronquelle 12 erzeugten Neutronen sind zu einem sektorförmigen Neutronenbündel 16 kollimiert, das einen Container 34 durchleuchtet und von dem Neutronendetektorarray 18 empfangen wird. Der von der Röntgenstrahlquelle 22 erzeugte kontinuierliche spektrale Röntgenstrahl ist zu einem sektorförmigen Röntgenstrahlbündel 26 kollimiert, das einen Container 34 durchleuchtet und von dem Röntgenstrahldetektorarray 28 empfangen wird.
  • Eine Neutronenabtastungseinheit ist aus der Schnellneutronenquelle 12 und dem Neutronendetektorarray 18 gebildet. Eine Röntgenstrahlabtastungseinheit ist aus der Röntgenstrahlquelle 22 zur Erzeugung eines kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahles und dem Neutronendetektorarray 28 gebildet. Die Neutronenabtastungseinheit und die Röntgenstrahlabtastungseinheit sind parallel zu einander so angeordnet, dass sie entlang der Containerförderbahn 32 verfahrbar sind. Die Abtastungsrichtung 36 ist entgegengesetzt zu der Richtung der Bewegung des Containers 34. Bezogen auf die Abtastungsrichtung 36 ist die Röntgenstrahlabtastungseinheit vor der Neutronabtastungseinheit angeordnet. Das heißt, dass der zu inspizierende Container 34 zuerst von der Röntgenstrahlabtastungseinheit abgetastet und dann von der Neutronenabtastungseinheit abgetastet wird.
  • In 2 ist die Gestaltung der Vorrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. In 3 ist die Gestaltung von einem Röntgenstrahlbündelkollimator, einem Photoneutronumsetzer und einer Photoneutronverstärkungskammer schematisch dargestellt.
  • Wie in 2 und 3 dargestellt, umfasst eine weitere Vorrichtung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Containerförderbahn 32, mindestens einen zu inspizierenden Container oder einen anderen zu inspizierenden Gegenstand 34, der auf der Containerförderbahn geführt ist, einen Beschleuniger 42 zur Erzeugung eines kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahls und zur Umwandlung eines Teiles des kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahls zu Photoneutronen, ein Neutronendetektorarray 18 und ein Röntgendetektorarray 28.
  • Der Beschleuniger 42 ist auf einer Seite der Containerförderbahn 32 angeordnet. Das Neutronendetektorarray 18 und das Röntgenstrahldetektorarray 28 sind auf der anderen Seite der Containerförderbahn 32 angeordnet. Ein Röntgenstrahlverteilungskollimator 52 ist an der Stelle eines Röntgenemissionsfensters von dem Beschleuniger 42 angeordnet und dient zur Teilung des Röntgenstrahls in zwei Bündeln, wobei ein Röntgenstrahlbündel von dem Röntgenstrahlverteilungskollimator 52 zu einem Röntgenstrahlbündel kollimiert ist, und das andere Bündel 58 von dem Röntgenstrahlverteilungskollimator 52 kollimiert ist und in eine Photoelektronenverstärkungskammer 50, die aus Blei und Graphit hergestellt ist, geführt ist und Photoneutronen von einem L-förmigen Photoneutronenumsetzer 56 erzeugt ist.
  • Der Photoneutronenumsetzer 56 ist aus Beryllium oder anderem Material hergestellt, und ist kugelförmig, zylinderförmig, kegelförmig oder L-förmig gestaltet und innerhalb der Photoneutronverstärkungskammer 50 und auf dem Ausbreitungssweg des Röntgenstrahlbündels 58 zwischenstehend angeordnet. Das Röntgenstrahlbündel trifft auf den Photoneutronumsetzer 56 und wird zu Photoneutronen umgewandet. Ein Photoneutronenbündel 16 ist aus den Photoneutronen durch die Photoneutronenverstärkungskammer 50 und einen mit der Photoneutronverstärkungskammer 50 verbundenen Neutronenbündelkollimationskanal 51 geformt. Ein Wismut-Filter 60 ist zwischen dem Photoneutronenemmissionfenster der Photoneutronenverstärkungskammer 50 und dem Photoneutronenkollimationskanal auf dem Ausbreitungsweg des Photoneutronenbündels angeordnet.
  • Das sektorförmige Photoneutronenbündel 16 ist gerade nach dem Neutronendetektorarray 18 gerichtet, das auf der gegenüberliegenden Seite der Containerförderbahn 32 angeordnet ist. Eine Neutronenabtastungseinheit ist aus dem Photoneutronbündel 16 und dem Neutronendetektorarray gebildet. Das sektorförmige Röntgenstrahlbündel 26 ist gerade nach dem Röntgendetektorarray 28 gerichtet, das auf der gegenüberliegenden Seite der Containerförderbahn 32 angeordnet ist. Eine Röntgenstrahlabtastungseinheit ist aus dem Röntgenstrahlbündel 26 und dem Röntgenstrahldetektorarray 28 gebildet.
  • In der Abtastungsrichtung 36 ist die Röntgenabtastungseinheit vor der Neutronenabtastungseinheit angeordnet. Das heißt, dass der zu inspizierende Container 34 zuerst von der Röntgenstrahlabtastungseinheit abgetastet und dann von der Neutronenabtastungseinheit abgetastet wird.
  • Im folgenden wird die Betriebsweise bei der vorliegenden Erfindung erläutert.
  • Die Neutronenabtastungseinheit ist aus der Schnellneutronenquelle 12 und dem Neutronendetektorarray 18 gebildet. Die Röntgenstrahlabtastungseinheit ist aus der Röntgenstrahlquelle 22 zur Erzeugung eines kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahles und dem Röntgenstrahlabtastungsarray 28 gebildet. Die Neutronenabtastungseinheit und die Röntgenstrahlabtastungseinheit sind neben einander angeordnet und entlang der Containerförderbahn 32 verfahrbar. Der zu inspizierende Container 34 läuft zuerst an der Röntgenstrahlabtastungseinheit und dann an der Neutronenabtastungseinheit vorbei. Das sektorförmige Röntgenstrahlbündel 26 leuchtet den zu inspizierenden Container 34 durch und wird von dem Röntgenstrahldetektorarray 28 empfangen, wobei eine zweidimensionale Abbildung mittels des durchleuchtenden Röntgenstrahls erzeugt wird. Gleichzeitig leuchtet das sektorförmige Neutronenbündel 16 den zu inspizierenden Container 34 durch und wird von dem Neutronendetektorarray 18 empfangen, wobei eine zweidimensionale Abbildung erzeugt wird. Wenn die Neutronenquelle 12 als eine Pulsneutronenquelle gestaltet ist, müssen die Neutronenquelle 12 und der Beschleuniger als Röntgenstrahlquelle 22 zur Erzeugung eines kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahles pulssynchronisiert werden, indem der Emissionszeitpunkt der Pulsneutronenquelle gegenüber dem Emissionszeitpunkt des Beschleunigers als Röntgenstrahlquelle 22 zur Erzeugung eines kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahles um eine bestimmte Zeitdauer verzögert ist.
  • Die Erkennung des Materials wird an Hand von einer Z (äquivalente Atomnummer)-abhängigen n – x Verlaufkurve durchgeführt. Der Zahlenwert Tn jedes Neutronendetektors beschreibt die Stärke der den zu inspizierenden Container 34 durchleuchtenden Neutronen. Der Zahlenwert Tx jedes Röntgendetektors beschreibt die Stärke des den zu inspizierenden Container 34 durchleuchtenden Röntgenstrahles. Das Punktepaar (c1, c2) bildet eine Z (äqulivalente Atomnummer)-abhängige n – x Verlaufkurve, die zur Erkennung verschiedener Materialien verwendet ist, mit c1 = f1(Tx) als x-Koordinate und c2 = f2(Tn, Tx) als y-Koordinate, wobei f1(Tx) eine Funktion der Attenuation von Röntgenstrahl und f2(Tn, Tx) eine Funktion der Attennuationsdifferenz von Neutronen und Röntgenstrahl ist. Der Grauwert eines Bildelementes der Abbildung von durchleuchtenden Neutronen bildet mit einem Grauwert eines Bildelementes oder mit einem Mittelwert von Grauwerten oder mehrerer Bildelemente der Abbildung des durchleuchtenden Röntgenstrahls ein Paar, so dass Punktpaare (c1, c2) an der Z (äquivalente Atomnummer)-abhängigen n – x Verlaufkurve gebildet sind, wobei verschiedene Materialien mit verschiedener Farbe in der zu Erkennungsabbildung bezeichnet sind.
  • Im folgenden wird das physikalische Prinzip zur Bildung der Z (äqulivalente Atomnummer)-abhängigen n – x Verlaufkurve erläutert.
  • In Formel (1) ist die Attennuation des schmalen monoenergetischen Neutronenbündels bei der Durchleuchtung eines zu inspizierenden Gegenstandes mit einer Dicke x (cm) dargestellt: In = In0exp(–μn(Z, E)·x) (1)wobei In und In0 jeweils die gemessene Stärke des Neutronenbündels mit Attenuation und ohne Attenuation sind, μn(Z, E) ein Faktor (cm–1) der linearen Attennuation der Einfallneutronen im zu inspizierenden Gegenstand 34 ist, welcher Faktor eine Funktion von äquivalenter Atomnummer des zu inspizierenden Gegenstandes und Energie E(MeV) der Einfallneutronen ist.
  • Bei einem zu inspizierenden Gegenstand mit einer Dicke x (cm) ist die Attenuation des schmalen kontinuierlichen spektralen Neutronenbündels in Formel (2) dargestellt:
    Figure 00180001
    wobei In die Stärke des durchleuchtenden Neutronenbündels ist und In0(E) die gemessene Stärke eines kontinuierlichen spektralen Einfallneutronenbündels mit Grenzenergie Enb(MeV) ist, μn(Z, E) eine Summe (cm–1) der Faktoren der linearen Attennuation der Einfallneutronen im zu inspizierenden Gegenstand 34 ist, welche Summe eine Funktion von äqivalenter Atomnummer des zu inspizierenden Gegenstandes und Energie E(MeV) der Einfallneutronen ist.
  • Bei einem zu inspizierenden Gegenstand mit einer Dicke x (cm) ist die Attenuation des schmalen kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahles in Formel (3) dargestellt;
    Figure 00180002
    wobei Ix die Stärke des durchleuchtenden Röntgenstrahlbündels ist und Ix0(E) die gemessene Stärke eines kontinuierlichen spektralen Einfallröntgenstrahlbündels mit Grenzenergie Exb(MeV) ist, μx(Z, E) eine Summe (cm–1) der Faktoren der linearen Attennuation des Röntgenstrahls im Material des zu inspizierenden Gegenstandes ist, welche Summe eine Funktion von äquivalenter Atomnummer des zu inspizierenden Gegenstandes und Energie E(MeV) des Einfallröntgenstrahls ist.
  • Wenn sowohl das Neutronenbündel als auch das Röntgenstrahlbündel im kontinuierlichen Spektrum sind, wird die folgende nichtlineare Integrationsgleichung (4) verwendet, um die Materialien zu erkennen:
    Figure 00190001
    wobei Tn(E, x, Z) die Durchlässigkeit des zu inspizierenden Gegenstandes mit einer Dicke x (cm) und einer äquivalenten Atomnummer Z für das Neutronenbündel mit Grenzenergie Enb(MeV) ist, wobei Ix0(E) die Stärke eines Einfallneutronenbündels mit Energie E(MeV) ist, μn(Z, E) eine Summe (cm–1) der Faktoren der linearen Attennuation des Neutronenbündels im Material des zu inspizierenden Gegenstandes ist, welche Summe eine Funktion der äquivalenten Atomnummer Z des zu inspektierenden Gegenstandes und der Energie E(MeV) des Einfallneutronbündels ist; und Tx(E, x, Z) die Durchlässigkeit des zu inspizierenden Gegenstandes mit einer Dicke x (cm) und einer äquivalenten Atomnummer für das Einfallröntgenstrahlbündel mit Grenzenergie Exb(MeV) ist, Ix0(E) die Stärke des Einfallröntgenstrahlbündels mit der Energie E(MeV) ist, μx(Z, E) eine Summe (cm–1) der Faktoren der linearen Attennuation des Röntgenstrahls im Material des zu inspizierenden Gegenstandes ist, welche Summe eine Funktion der äquivalenten Atomnummer Z des zu inspizierenden Gegenstandes und der Stärke des Einfallröntgenstrahlbündels mit der Energie E(MeV) ist.
  • Bei dem monoenergetischen Neutronenbündel und dem kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahlbündel wird die folgende nichtlineare Integrationsgleichung (4) verwendet, um die Materialien zu erkennen:
    Figure 00200001
    wobei Tn(E, x, Z) die Durchlässigkeit des zu inspizierenden Gegenstandes mit einer Dicke x (cm) einer äquivalenten Atomnummer Z für das Neutronenbündel mit einer Energie E(MeV) ist, Ix0(E) die Stärke eines Einfallneutronenbündels mit einer Energie E(MeV) ist, μx(Z, E) ein Faktor (cm–1) der linearen Attennuation der Neutronen im Material des zu inspizierenden Gegenstandes ist, welcher Faktor eine Funktion der äquivalenten Atomnummer des zu inspizierenden Gegenstandes und der Energie E(MeV) des Einfallneutronenbündels ist; und Tx(E, x, Z) die Durchlässigkeit des zu inspizierenden Gegenstandes mit einer Dicke x (cm) und einer äquivalenten Atomnummer Z für das Röntgenstrahlbündel mit einer Grenzenergie Exb(MeV) ist, Ix0(E) die Stärke eines Einfallröntgenstrahlbündels mit Energie E(MeV) ist, μx(Z, E) eine Summe (cm–1) der Faktoren der linearen Attennuation des Röntgenstrahls im Material des zu inspizierenden Gegenstandes, und welche Summe eine Funktion der äquivalenten Atomnummer Z des zu inspizierenden Gegenstandes und der Stärke des Einfallröntgenstrahles mit der Energie E(MeV) ist.
  • Durch Lösung der nichtlinearen Integrationsgleichung (4) oder (5) wird die Dicke x des zu inspizierenden Gegenstandes eliminiert und die entsprechende äquivalente Atomnummer Z zur Erkennung von Material abgeleitet.
  • Bei der vorliegenden Erfindung sind zwei Abtastungsmodelle vorgesehen, wobei bei einem Abtastungsmodell die Röntgenstrahlabtastungseinheit und die Neutronenabtastungseinheit gleichzeitig verfahrbar sind und eine Abtastungsdetektion für den Container oder anderen großen Gegenstand 34 auf der Containerförderbahn 32 durchgeführt wird, während der Container 34 stehen bleibt, und bei dem anderen Abtastungsmodell die Röntgenstrahlabtastungseinheit und die Neutronenabtastungseinheit stehen bleiben, während der zu inspizierende Container oder der andere zu inspizierende Gegenstand 34 entlang der Containerförderbahn 32 verfahrbar ist und die Abtastungsdetektion durchgeführt wird.
  • Es ist dem Fachmann verständlich, die oben genannten konkreten Ausführungsformen zu verändern bzw. zu modifizieren. Alle Änderungen und Modifikationen werden in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen.

Claims (25)

  1. Verfahren zur Erkennung von Material mittels Schnellneutronen und eines kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahles, umfassend folgende Schritte: (a) ein Schnellneutronenbündel wird von einer Schnellneutronenquelle erzeugt, und ein Röntgenstrahlbündel wird von einer Röntgenstrahlquelle erzeugt, um einen zu inspizierenden Gegenstand zu durchleuchten; (b) eine Stärke des durchleuchtenden Röntgenstrahles und der durchleuchtenden Schnellneutronen wird unmittelbar jeweils von einem Röntgenstrahldetektorarray bzw. von einem Neutronendetektorarray gemessen; und (c) das Material von dem zu inspizierenden Gegenstand wird an Hand von einer Verlaufkurve erkannt, die durch eine Attenuationsdifferenz zwischen dem die unterschiedlichen Materialien des zu inspizierenden Gegenstandes durchleuchtenden Schnellneutronenbündel und dem die unterschiedlichen Materialien des zu inspektierenden Gegenstandes durchleuchtenden Röntgenstrahlbündel gebildet ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend zusätzlich einen Schritt: (d) jeweils eine zweidimensionale Abbildung von dem durchleuchtenden Röntgenstrahl und von den durchleuchtenden Neutronen wird bei einer Abtastung erzeugt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schnellneutronenquelle als eine als Neutronengenerator ausgebildete Pulsschnellneutronenquelle, Isotopenneutronenquelle oder Photoneutronenquelle gestaltet ist; und die Röntgenstrahlquelle zur Erzeugung des kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahles als ein Elektronlinearbeschleuniger oder ein Röntgenapparat gestaltet ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Photoneutronenquelle als Beschleuniger gestaltet ist, in dem ein Teil des erzeugten Röntgenstrahles auf einen Photoneutronenumsetzer trifft und zu Photoneutronen umgesetzt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der von dem Beschleuniger erzeugte Röntgenstrahl von einem Verteilungskollimator in zwei Bündeln geteilt wird, wobei ein Bündel von einem Röntgenstrahlkollimator zu einem Röntgenstrahlbündel geformt wird, während das andere Bündel auf einen Photoneutronenumsetzer zur Erzeugung der Photoneutronen trifft und ein Photoneutronenbündel durch Kollimation geformt wird.
  6. Verfahen nach einem von Ansprüchen 1 bis 3, wobei das genannte Schnellneutronenbündel und der genannte kontinuierliche spektrale Röntgenstrahl jeweils von einem Röntgenstrahldetektorarray mit hoher Röntgenstrahldetektionsleistung und einem Neutronendetektorarray mit hoher Neutronendetektionsleistung gemessen werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei eine Neutronenabtastungseinheit aus der Schnellneutronenquelle und dem Neutronendetektorarray gebildet ist, und eine Röntgenstrahlabtastungseinheit aus der Röntgenstrahlquelle und dem Röntgenstrahldetektorarray gebildet ist, wobei die Neutronenabtastungseinheit und die Röntgenstrahlabtastungseinheit nebeneinander entlang einer Abtastungspassage angeordnet sind.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Röntgenstrahlabtastungseinheit in der Richtung der Abtastung vor der Neutronenabtastungseinheit angeordnet ist, so dass der zu inspizierende Gegenstand zuerst von der Röntgenstrahlabtastungseinheit und dann von der Neutronenabtastungseinheit abgetastet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Pulsschnellneutronenquelle und die Röntgenstrahlquelle pulssynchronisiert sind, und der Zeitpunkt der Emission von der Pulsschnellneutronenquelle gegenüber dem Zeitpunkt der Emission von der Röntgenstrahlquelle gewissermaßen verzögert ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Erkennung von den Materialien des zu inspizierenden Gegenstandes umfasst: – die Stärke Tn des den zu inspizierenden Gegenstand durchleuchtenden Neutronenbündels wird von einzelnen Neutronendetektoren des Neutronendetektorarrays erfasst; – die Stärke Tx des den zu inspizierenden Gegenstand durchleuchtenden Röntgenstrahlbündels wird von einzelnen Röntgenstrahldetektoren des Röntgenstrahldetektorarrays erfasst; – eine Z (äquivalente Atomnummer)-abhängige Verlaufkurve wird von Punktepaaren (c1, c2) gebildet, mit c1 = f1(Tx) als x-Koordinate und c2 = f2(Tn, Tx) als y-Koordinate, wobei eine Attenuation von dem Röntgenstrahl mit einer Funktion f1(Tx) bezeichnet ist, und eine Attenuntionsdifferenz zwischen dem Neutron und dem Röntgenstrahl mit einer Funktion f2(Tn, Tx) bezeichnet ist; – die unterschiedlichen Materialien des zu inspizierenden Gegenstandes werden an Hand von der Z-abhängigen Verlaufkurve erkannt; und – die zu erkennenden Materialien werden mit verschiedener Farbe auf einem Materialerkennungsbild angezeigt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei ein Grauwert eines Bildelementes von einer Neutronenabtastungsabbildung mit dem Grauwert eines Bildelementes oder mit einem Mittelwert der Grauwerte mehrerer Bildelemente von einer Röntgenstrahlabtastungsabbildung ein Paar bildet, so dass Punktepaare (c1, c2) an der Z-abhängigen Verlaufkurve gebildet werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei zwei Abtastungsmodelle zur Erzeugung der Röntgenstrahldurchleuchtungsabbildung und der Neutronendurchleuchtungsabbildung vorgesehen sind, wobei bei einem Abtastungsmodell die Röntgenstrahlabtastungseinheit und die Neutronenabtastungseinheit gleichzeitig verfahren werden, während der zu inspizierende Gegenstand stehen bleibt, und bei dem anderen Abtastungsmodell die Röntgenstrahlabtastungseinheit und die Neutronenabtastungseinheit stehen bleiben, während der zu inspizierende Gegenstand entlang die Abtastungspassage verfahren wird.
  13. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Erkennung von Materialien mittels Schnellneutronen und eines kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahles, umfassend: – eine Schnellneutronenquelle zur Erzeugung von Neutronen; – eine Röntgenstrahlquelle zur Erzeugung eines kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahles; – ein Neutronendetektorarray zur Detektion von Neutronen, und – ein Röntgenstrahldetektorarray zur Detektion des Röntgenstrahles; wobei die Schnellneutronenquelle und die Röntgenstrahlquelle zur Erzeugung des kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahles auf einer Seite einer Abtastungspassage angeordnet sind, und das Neutrondetektorarray und das Röntgenstrahldetektorarray auf der anderen Seite der Abtastungspassage angeordnet sind.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der von der Röntgenstrahlquelle erzeugte Röntgenstrahl zu einem Röntgenstrahlbündel so kollimiert ist, dass es genau auf das Röntgenstrahldetektorarray gerichtet ist, der Röntgenstrahl den zu inspizierenden Gegenstand durchleuchtet und von dem Röntgenstrahldetektorarray empfangen ist; dass die von der Schnellneutronenquelle erzeugten Neutronen zu einem Neutronenbündel so kollimiert sind, dass es genau auf das Neutronendetektorarray gerichtet ist, dass das Neutronenbündel den zu inspizierenden Gegenstand durchleuchtet und von dem Neutrondetektorarray empfangen ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die genannte Schnellneutronenquelle als ein Neutronengenerator, eine Isotopenneutronenquelle oder eine Photoneutronenquelle gestaltet ist, und die genannte Röntgenstrahlquelle zur Erzeugung von dem kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahl als ein linearer Elektronenbeschleuniger oder ein Röntgenapparat gestaltet ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei eine Neutronenabtastungseinheit aus der Schnellneutronenquelle und dem Neutronendetektorarray gebildet ist, und eine Röntgenstrahlabtastungseinheit aus der Röntgenstrahlquelle und dem Röntgenstrahldetektorarray gebildet ist, wobei die Neutronabtastungseinheit und die Röntgenstrahlabtastungseinheit entlang einer Abtastungspassage nebeneinander angeordnet sind.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Röntgenabtastungseinheit in der Richtung der Abtastung vor der Neutronabtastungseinheit angeordnet ist, so dass der zu inspizierende Gegenstand zuerst von der Röntgenabtastungseinheit abgetastet und dann von der Neutronenabtastungseinheit abgetastet ist.
  18. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Erkennung von Materialien mittels Schnellneutronen und eines kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahles nach Anspruch 1, umfassend: – einen Beschleuniger zur Erzeugung von einem kontinuierlichen spektralen Röntgenstrahl und Photoneutronen; – ein Neutronendetektorarray zur Detektion von Neutronen, und – ein Röntgenstrahldetektorarray zur Detektion des Röntgenstrahles, wobei der Beschleuniger auf einer Seite der Abtastungspassage angeordnet ist, und das Neutronendetektorarray und das Röntgenstrahldetektorarray auf der anderen Seite der Abtastungspassage angeordnet sind.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, umfassend zusätzlich: einen Röntgenstrahlverteilungskollimator, der an der Stelle eines Röntgenemissionsfensters von dem Beschleuniger angeordnet ist und zur Teilung des Röntgenstrahles in zwei Bündeln dient, wobei ein Bündel von dem Röntgenstrahlverteilungskollimator zu einem Röntgenstrahlbündel kollimiert ist, und das andere Bündel von dem Röntgenstrahlverteilungskollimator kollimiert ist und in eine Photoelektronenverstärkungskammer geführt ist.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 19, umfassend zusätzlich: einen Photoneutronenumsetzer, der innerhalb der Photoneutronenverstärkungskammer und auf dem Ausbreitungsweg des Röntgenstrahlbündels zwischenstellend angeordnet ist, so dass das Röntgenstrahlbündel auf ihn trifft und zu Photoneutronen umgewandet ist, ein Photoneutronenbündel durch die Photoneutronenverstärkungskammer und einen mit der Photoneutronenverstärkungskammer verbundenen Kanal geformt ist.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei das Röntgenstrahlbündel den zu inspizierenden Gegenstand durchleuchtet und von dem Neutronendetektorarray empfangen ist.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei eine Röntgenstrahlabtastungseinheit aus dem Röntgenstrahlbündel und dem Röntgenstrahldetektorarray gebildet ist, eine Neutronenabtastungseinheit aus dem Photoneutronenbündel und dem Neutronendetektorarray gebildet ist, die Röntgenstrahlabtastungseinheit in der Richtung der Abtastung vor der Neutronenabtastungseinheit angeordnet ist, so dass der zu inspizierende Gegenstand zuerst von der Röntgenstrahlabtastungseinheit und dann von der Neutronabtastungseinheit abgetastet ist.
  23. Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei der Photoneutronenumsetzer aus Beryllium oder anderem Material hergestellt ist, und kugelförmig, zylinderförmig, kegelförmig oder L-förmig gestaltet ist.
  24. Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei ein Wismut-Filter zwischen dem Photoneutronenemmissionfenster der Photoneutronenverstärkungskammer und dem Photoneutronenkanal des Photoneutronenbündels angeordnet ist.
  25. Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Photoneutronenverstärkungskammer aus Blei und Graphit oder anderem Material hergestellt ist.
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