-
Technisches Gebiet
-
Die
Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Artikeluntersuchung
und insbesondere die Gebiete der Detektion von radioaktivem Material
und der Röntgenabtastung.
-
Stand der Technik
-
Die
Strahlungsüberwachungsvorrichtung wurde
vielfältig
an den Ausgängen
und Eingängen von
Zollstationen, Grenzen, Flughäfen,
Kernkraftwerken und anderen wichtigen Orten verwendet, um den illegalen
Transport von radioaktiven Materialien zu verhindern. Eine vorbekannte
Strahlungsüberwachungsvorrichtung
detektiert die Gamma- und Neutronenstrahlen, die von den radioaktiven
Materialien bzw. speziellen Kernmaterialien emittiert werden, wenn
sie die Überwachungsvorrichtung
durchlaufen, und bestimmt gemäß den durch
die Gamma- und Neutronenstrahlen verursachten abnormen Änderungen
der Zählrate
oder des Spektrums des Systems, ob ein untersuchtes Objekt radioaktive
Materialien bzw. spezielle Kernmaterialien enthält.
-
Neben
der Überwachung
von radioaktivem Material werden die ankommenden oder abgehenden
Artikel an den Eingängen
und Ausgängen
eines wichtigen Orts auch mit nichtintrusiver Röntgenuntersuchung (NII) ausgeführt. Ein
vorbekanntes NII-System verwendet eine Röntgenmaschine als Strahlungsquelle,
detektiert die Dosis von Röntgenstrahlen,
die ein untersuchtes Objekt durchdringen, wenn das Objekt durchläuft, erhält die Massendicke
und Bildinformationen des Objekts gemäß der Änderung der detektierten durchdrungenen
Dosis und bestimmt dadurch, ob ein gefährlicher Artikel enthalten
ist.
-
Die
oben erwähnte
Strahlungsüberwachungsvorrichtung
und das oben erwähnte
NII-System können
ihre jeweiligen Funktionen auf verschiedenen Untersuchungsgebieten
ausführen,
es besteht aber ein Problem insofern, als sie nicht nebeneinander
angeordnet werden können,
um die Überwachung
von radioaktivem Material und Röntgendetektion
an demselben Objekt auszuführen.
Der Grund liegt darin, dass bei der Durchführung einer Röntgenstrahlungs-Bildgebungsuntersuchung
an einem untersuchten Objekt das Röntgen-NII-System viele Röntgenstrahlen
emittiert, wobei ein Teil dieser Röntgenstrahlen in die angrenzende
Strahlungsüberwachungsvorrichtung
lecken wird. Da die Strahlungsüberwachungsvorrichtung
lediglich durch Detektieren von Strahlen beurteilt, ob das vorbeigelaufene
untersuchte Objekt radioaktive Materialien enthält, beeinträchtigt das Lecken von Röntgenstrahlen
aus dem NII-System die Genauigkeit der Detektion der Strahlungsüberwachungsvorrichtung
und macht es unmöglich,
korrekt zu beurteilen, ob die detektierte abnorme Strahlung durch
irgendwelches radioaktives Material oder durch das NII-System verursacht
wird. Da diese Strahlungsüberwachungsvorrichtung
und das Röntgen-NII-System nicht nebeneinander
angeordnet werden können,
müssen
darüber
hinaus Waren an der Zollstation der Flughäfen oder der Häfen zwischen
der Strahlungsüberwachungsvorrichtung und
dem Röntgen-NII-System
transportiert werden, was zu einer großen Verschwendung von Arbeitskraft,
Ressourcen, Platz und Zeit führt.
-
Kurzfassung der Erfindung
-
Angesichts
der oben erwähnten
im Stand der Technik existierenden Unzulänglichkeiten ist es wünschenswert,
ein integriertes System bereitzustellen, das die Detektion von radioaktivem
Material und die Röntgenuntersuchung
gleichzeitig am selbem Ort ausführen
kann.
-
Durch
geeignete Einstellung der Untergrenze der Detektion und Verwendung
einer digitalen Filtertechnik löst
die vorliegende Erfindung das Problem der Integration der Strahlungsüberwachungsvorrichtung
und des Röntgen-NII-Systems.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Durchführen einer
Detektion von radioaktivem Material und einer Röntgenuntersuchung an einem
untersuchten Objekt bereitgestellt, das Folgendes umfasst: ein Röntgen-NII-System
zum Durchführen
einer Röntgenstrahlungs-Bildgebungsuntersuchung
an dem untersuchten Objekt; eine neben dem Röntgen-NII-System angeordnete
Strahlungsüberwachungsvorrichtung
zum Detektieren der durch das untersuchte Objekt emittierten radioaktiven
Strahlen; die Strahlungsüberwachungsvorrichtung
setzt innerhalb ihrer Detektionsenergieregion eine Untergrenze der
Detektion, um die Energieregion der leckenden Röntgenstrahlen durch das Röntgen-NII-System von der
Energieregion der durch das untersuchte Objekt emittierten radioaktiven
Strahlen zu unterscheiden, und detektiert den Zählwert oder das Spektrum von Strahlen
in der Energieregion über
der Untergrenze der Detektion.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird ein Verfahren zur Durchführung der Detektion von radioaktivem
Material und der Röntgenstrahlungs-Bildgebungsuntersuchung
an einem untersuchten Objekt bereitgestellt, das die folgenden Schritte
umfasst: Verwenden eines Röntgen-NII-Systems
zum Durchführen
einer Röntgenstrahlungsuntersuchung
an dem untersuchten Objekt; Verwenden einer Strahlungsüberwachungsvorrichtung,
um die durch das untersuchte Objekt emittierten radioaktiven Strahlen
zu detektieren; Anordnen des Röntgen-NII-Systems
neben der Strahlungsüberwachungsvorrichtung;
Setzen einer Untergrenze der Detektion innerhalb der Detektionsenergieregion
der Strahlungsüberwachungsvorrichtung
zur Unterscheidung der Energieregion der leckenden Röntgenstrahlen
durch das Röntgen-NII-System
von der E nergieregion der durch das untersuchte Objekt emittierten
radioaktiven Strahlen und Detektieren des Zählwerts oder Spektrums von
Strahlen in der Energieregion über
der Untergrenze der Detektion liegt.
-
Mittels
der obigen Lösungen
wird eine kompakte Integration eines Röntgen-NII-Systems und einer
Strahlungsüberwachungsvorrichtung
realisiert, so dass die Röntgenstrahlungs-Bildgebungsuntersuchung
und die Strahlungsüberwachungsvorrichtung am
selbem Ort ausgeführt
werden können,
wodurch an Zollstationen der Flughäfen und Häfen viel Platz und Zeit gespart
wird und ferner die Verschwendung von Arbeitskraft und anderen Ressourcen
vermieden wird, die durch den Transport von Gütern zwischen der Strahlungsüberwachungsvorrichtung
und dem Röntgen-NII-System
verursacht wird.
-
Beschreibung der Zeichnungen
-
Im
Folgenden werden die spezifischen Ausführungsformen ausführlich in
Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben, in denen dasselbe Bezugszeichen
dieselbe Komponente bezeichnet.
-
1 ist
eine Seitenansicht eines Systems zum Detektieren von radioaktivem
Material und zum Durchführen
einer Röntgenuntersuchung
an einem Objekt gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
-
2 ist
eine Draufsicht des Systems zum Detektieren von radioaktivem Material
und Durchführen
einer Röntgenuntersuchung
an einem Objekt wie in 1 gezeigt;
-
3 zeigt
das Streuspektrum, das durch einen mehrkanaligen Analysator (MCA)
erhalten wird, wenn eine Strahlungsüberwachungsvorrichtung unter
einem Umwelthintergrund arbeitet;
-
4 ist
ein Blockdiagramm einer spezifischen Konstruktion einer Strahlungsüberwachungsvorrichtung.
-
Bevorzugte Ausführungsformen
-
1 ist
eine Seitenansicht eines Systems 100 zum Detektieren von
radioaktivem Material und zum Durchführen einer Röntgenuntersuchung
an einem Objekt gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung, wobei das Bezugszeichen 101 eine Strahlungsüberwachungsvorrichtung
zum Detektieren der durch das untersuchte Objekt emittierten Gamma- oder
Neutronenstrahlen bezeichnet. 102 bezeichnet ein Röntgen-NII-System
zum Durchführen
einer Röntgenstrahlungs-Bildgebungsvorrichtung
an dem untersuchten Objekt. In dem System 100 ist die Strahlungsüberwachungsvorrichtung 101 auf
beiden Seiten des Eingangs des Röntgen-NII-Systems 102 angeordnet,
obwohl Fachleute auch in Betracht ziehen werden, sie auf beiden
Seiten des Ausgangs des Röntgen-NII-Systems 102 oder
auf einer Seite des Eingangs oder des Ausgangs des Röntgen-NII-Systems 102 oder über oder
unter dem Röntgen-NII-System 102 anzuordnen. 103 bezeichnet
einen Objektivtisch zum Tragen des untersuchten Objekts. 104 bezeichnet
eine Bahn zum Weiterleiten des untersuchten Objekts von dem Ort
des Erhalts der Überwachung
in Bezug auf radioaktives Material zum Durchleiten durch das Röntgen-NII-System 102. 105 bezeichnet
eine Stützstruktur
zum Halten des Objektivtisches 103.
-
2 ist
eine Draufsicht des Systems zum Detektieren von radioaktivem Material
und zum Durchführen
einer Röntgenuntersuchung
an einem Objekt wie in 1 gezeigt, das allgemein mit
dem Bezugszeichen 200 bezeichnet wird. In 2 bezeichnet
das Bezugszeichen 201 eine Strahlungsüberwachungsvorrichtung, die
dieselbe wie in 1 ist. 202 bezeichnet
ein Röntgen-NII-System, das dasselbe
wie das von 1 ist. 203 bezeichnet
Röntgenstrahlen,
die in der Röntgendetektionseinrichtung 202 emittiert
und kollimiert werden. Wenn das Röntgen-NII-System 102 zum
Ausführen
einer Untersuchung verwendet wird, emittiert es kontinuierlich Röntgenstrahlen,
die sehr starke fächerförmige primäre Röntgenstrahlen
in der Mitte umfassen können, und
die fächerförmigen primären Röntgenstrahlen werden
durch einen Kollimator in die Röntgenstrahlen 203 kollimiert.
Wenn die Röntgenstrahlen
kollimiert und während
der Detektion durch den Detektor durch das untersuchte Objekt gesendet
werden, bilden sich sehr viele gestreute Strahlen, die im Stand der
Technik die Genauigkeit der Detektion der naheliegenden Strahlungsüberwachungsvorrichtung 201 beeinträchtigen
können. 204 bezeichnet
einen Bleivorhang zum Blockieren eines Teils der gestreuten Strahlen. 205 bezeichnet
das untersuchte Objekt und 205' bezeichnet das untersuchte Objekt,
das sich an dem Ort zum Erhalt der Röntgendetektion befindet. 206 bezeichnet
eine erste Abschirmung, die die Strahlungsüberwachungsvorrichtung 201 teilweise umgibt. 207 bezeichnet
eine zweite Abschirmung, die das Röntgen-NII-System 202 mindestens
teilweise umgibt.
-
Bei
der in 2 gezeigten Ausführungsform ist der Querschnitt
des Röntgen-NII-Systems 202 ein Rechteck,
das von der zweiten Abschirmung 207 vollständig umgeben
wird. Die Strahlungsüberwachungsvorrichtung 201 und
die erste Abschirmung 206 werden auf einer Seite des Eingangs
des Röntgen-NII-Systems 202 angeordnet.
Die erste Abschirmung 206 hat die Form eines Hufeisens,
dessen Bogenende die Einrichtung 201 zur Überwachung
von radioaktivem Material umgibt, und die Achse der Öffnung davon
befindet sich in einem Winkel von z. B. 45° mit der Überführungsrichtung des untersuchten Objekts.
Außerdem
erstrecken sich die beiden Arme des Öffnungsteils außerhalb
von dem Bogenteil, um sicherzustellen, dass keine gestreuten Strahlen,
die durch das Röntgen-NII-System 202 emittiert
werden, wenn sich alle Bleivorhänge 204 in
einem natürlich vertikalen
Zustand befinden, oder erregten X-Fluoreszenzstrahlen bzw. die geleckten
gestreuten Strahlen die Strahlungsüberwachungsvorrichtung 201 nicht
erreichen. Vorzugsweise kann die erste Abschirmung 206 auch
die natürlichen
Hin tergrundstrahlen mindestens teilweise abschirmen, um die Systemempfindlichkeit
zu verbessern. In der Zwischenzeit stellt die Öffnung auch sicher, dass ein ausreichender
Feldwinkel für
das untersuchte Objekt 205 besteht, um so die durch das
untersuchte Objekt 205 emittierten Gamma- und Neutronenstrahlen
korrekt zu detektieren. Dieser Feldwinkel bzw. das Sichtfeld ist
mit der Untersuchungsgeschwindigkeit des Objekts durch das Röntgen-NII-System 202 assoziiert,
das heißt,
der Feldwinkel wird geeignet vergrößert, wenn die Geschwindigkeit
hoch ist, während
der Feldwinkel geeignet verringert werden kann, wenn die Geschwindigkeit
niedrig ist. Bei dieser Ausführungsform
wird als Beispiel ein Winkel von 45° verwendet, obwohl Fachleute
natürlich
auch leicht die Verwendung anderer Winkel, wie zum Beispiel eines Winkels
zwischen 30–60°, in Betracht
ziehen können,
um denselben technischen Effekt zu erzielen. Ähnlich können Durchschnittsfachleute
leicht in Betracht ziehen, die Strahlungsüberwachungsvorrichtung 201 und
die erste Abschirmung 206 auf beiden Seiten des Eingangs
oder Ausgangs des Röntgen-NII-Systems 202 anzuordnen
oder sie über
oder unter dem Röntgen-NII-Systems 202 anzuordnen, wodurch
eine glatte Überführung der
untersuchten Güter
ohne Einfluss sichergestellt und kein Boden außerhalb eingenommen wird. Es
ist jeder Winkel und jede Platzierungsposition geeignet, solange
die erste Abschirmung 206 die gestreuten Strahlen auf dem
Bleivorhang abschirmen kann. Es kann eine Vielzahl der Strahlungsüberwachungsvorrichtung 201 und
ersten Abschirmungen 206, die an verschiedenen Positionen
und Winkeln angeordnet werden, gleichzeitig benutzt werden, solange
sie die gestreuten Strahlen auf dem Bleivorhang abschirmen können und
genug Feldwinkel zum Detektieren der durch das untersuchte Objekt 205 emittierten
Gamma- und Neutronenstrahlen aufweisen. Neben einer Hufeisenform
kann die erste Abschirmung 206 zusätzlich auch in einer C-Form
oder einer beliebigen umgebenden Form mit einer Öffnung auf einer Seite, wie zum
Beispiel als Polygone wie ein Rechteck, implementiert werden.
-
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
bestehen die erste Abschirmung 206 und die zweite Abschirmung 207 aus
Schwermetallmaterialien. Da Neutronen Schwermetalle gut durchdringen
können, kann
die Bildung der ersten Abschirmung 206 und der zweiten
Abschirmung 207 mit Schwermetallmaterialien nicht nur gut
die Röntgenstrahlen
abschirmen, sondern auch wenig oder gar keinen Einfluss auf die
Detektionsempfindlichkeit für
Neutronen realisieren.
-
Der
folgende Text veranschaulicht mit Bezug auf 3, dass
der Einfluss der gestreuten Strahlen auf die Strahlungsüberwachungsvorrichtung
durch Erhöhung
der Detektionsuntergrenze eines Verstärkers oder des Mehrkanalapparats
reduziert wird. Wenn die durch radioaktive Materialien emittierten Gamma-
und/oder Neutronenstrahlen auf die Strahlungsüberwachungsvorrichtung 201 einfallen,
treten sie mit dem Detektormaterial in der Strahlungsüberwachungsvorrichtung 201 in
Wechselwirkung und werden in ein auszugebendes elektrisches Impulssignal
umgewandelt; das elektrische Impulssignal erfährt lineare Verstärkung, Formung
und Datensammlung usw. und kann durch das System gemäß der Zählrate aufgezeichnet
oder kann als Spektrum gemäß der Amplitude
des Signals aufgezeichnet werden. 3 zeigt
das durch den Mehrkanalanalysator (MCA) erhaltene Streuspektrum,
wenn die Strahlungsüberwachungsvorrichtung 201 mit
einem Umwelthintergrund arbeitet, wobei die horizontale Achse die
Anzahl der Spuren und die Longitudinalachse die Zählung darstellt.
-
4 ist
ein Blockdiagramm einer spezifischen Konstruktion einer Strahlungsüberwachungsvorrichtung,
die in 4 allgemein mit dem Bezugszeichen 400 bezeichnet
wird. Die Strahlungsüberwachungsvorrichtung 400 umfasst
hauptsächlich
Folgendes: ein Gammadetektionsmodul 401, ein Neutronendetektionsmodul 402,
einen Belegungs-/Geschwindigkeitsdetektor 403, einen Torsteuerungsdetektor 404,
eine Temperaturregelbaugruppe 405, einen Schall- und Lichtalarm 406,
einen Videomonitor 407, ein Mittel 408 zur Signalübertragung
und -steuerung, einen Computer 409, ein TCP/IP-Modul 410 und
eine USP-Stromversorgung 411, wobei das Mittel 408 zur
Signalübertragung
und -steuerung, der Computer 409 und das TCP/IP-Modul 410 in
einem Datenbeschaffungs- und Verarbeitungssubsystem 412 enthalten
sind. Das Gammadetektionsmodul 401 besteht aus einem hochempfindlichen
Scintillator (z. B. Kunststoffscintillator, NaI(Tl)-Kristall und
so weiter), einem rauscharmen Fotovervielfacher, einer Hochspannung,
einem Verstärker
usw. und dient zum Detektieren von Gammastrahlen und zum Senden
der Signale davon zu dem Datenbeschaffungs- und Verarbeitungssubsystem 412.
Das Neutronendetektionsmodul 402 besteht aus einer optimierten und
moderierten Körperstruktur,
einer He-3-Proportionalneutronenröhre, einer
Hochspannung, einem Verstärker
usw. und dient zum Detektieren von Neutronen und zum Senden der
Signale davon zu dem Datenbeschaffungs- und Verarbeitungssubsystem 412.
Der Belegungs-/Geschwindigkeitsdetektor 403 besteht aus
Infrarotsensoren entgegengesetzten Typs, die an gegenüberliegenden
Detektionspfosten angebracht sind, und dient zum Erfahren, ob irgendein
untersuchtes Objekt den überwachten
Bereich durchläuft.
Das Datenbeschaffungs- und Verarbeitungssubsystem 412 besteht
aus einem eingebetteten System eines vereinfachenden Systemprozessors
mit erweiterten Anweisungen (ARM) und einem Zähler oder Mehrkanal-Analysator
und dient zum Sammeln und Verarbeiten von Daten, Beurteilen, ob eine
abnorme Strahlenzählrate
oder ein abnormes Spektrum auftritt, und zum Produzieren der relevanten
Alarminformationen. Eine Menge von Alarmalgorithmen wird gebildet
durch Verarbeiten und Berechnen der relevanten Daten unter Verwendung
von Software, Zustandsmodifikation, Logikbeurteilung usw. und der
Benutzeroberfläche
und Informationserhaltungssoftware. Der Torsteuerdetektor 404,
die Temperaturregelbaugruppe 405, der Schall- und Lichtalarm 406,
der Videomonitor 407, das Mittel 408 zur Signalübertragung
und -steuerung, der Computer 409, das TCP/IP-Modul 410 und
die USP-Stromversorgung 411 sind
Funktionsmodule im Stand der Technik, so dass der Kürze halber
deren spezifische Konstruktion hier nicht erläutert werden wird. Für Fachleute
ist erkennbar, dass die Funktionsmodule je nach Wunsch vergrößert oder
reduziert werden können.
-
Wenn
radioaktive Materialien die Überwachungsvorrichtung
durchlaufen und die detektierte Zählrate oder das Spektrum abnorm
ist, kann bestimmt werden, dass das untersuchte Objekt radioaktive
Materialien enthält.
Um radioaktive Materialien effektiv zu überwachen, muss die Strahlungsüberwachungsvorrichtung 201 die
Zählratenalarmschwelle und/oder
die Grenze der Strahlenspektrumvariation gemäß dem Umwelthintergrund des
Systems so bestimmen, dass die Anforderungen bezüglich Empfindlichkeit, Genauigkeit, Überwachungsgeschwindigkeit
und Falschalarmrate des Systems erfüllt werden. Die Zählrate oder
der Spitzenbereich des durch die Überwachungsvorrichtung gemessenen
Spektrums genügt
physikalischen statistischen Regeln, das heißt, in einer relativ stabilen
Umgebung und unter einer Bedingung, dass kein (oder relativ wenig) elektronisches
Rauschen aufgezeichnet wird, kann die Zählrate oder der Spitzenbereich
des vorherigen Zeitraums, die bzw. der bereits bekannt ist, zur
Vorhersage der Wahrscheinlichkeit des Erscheinens der Zählrate oder
des Bereichs in dem nächsten
Zeitraum verwendet werden, wobei im Allgemeinen die Wahrscheinlichkeit
des Erscheinens außerhalb
von 5 Sigma wesentlich kleiner als 0,1% ist, so dass die Alarmschwelle
im Wesentlichen auf 5 Sigma gesetzt wird, wodurch der von fast allen
Normen geforderte Wert der Falschalarmrate erfüllt wird, und diese Schwelle
wird auch zu der Empfindlichkeit des Systems. Wenn die nächste Zählrate oder
der nächste Spitzenbereich
größer oder
gleich der vorherigen (oder mittleren oder Vorbelegungs-)Zählrate bzw. dem
Spitzenbereich plus 5 Sigma davon ist, wird ein Alarm erzeugt. Wenn ähnlich der
wahre Wert der detektierten Zählrate
oder des Spitzenbereichs des Strahls einer Strahlungsquelle 5 Sigma
der aktuellen Hintergrundzählrate
bzw. des Hintergrundspitzenbereichs (entsprechender Bereich) ist
und die Systemschwelle auf 5 Sigma gesetzt ist, beträgt die Genauig keit
der Detektion der Quelle dann gemäß statistischen Regeln 50%,
und dies ist auch die Anforderung allgemeiner Normen; ähnlich sind
gemäß den statistischen
Regeln Indizes wie Empfindlichkeit mit Faktoren wie der Detektionszeit
und der Bewegungsgeschwindigkeit des Objekts assoziiert. Wenn das untersuchte
Objekt die Strahlungsüberwachungsvorrichtung 201 durchläuft und
wenn die gemessene Strahlenzählrate
oder der Spektrumvariationsgrad höher als ein voreingestellter
Wert ist, gibt die Strahlungsüberwachungsvorrichtung 201 Alarminformationen
aus. Die Art und das spezifische Nuklid des radioaktiven Materials
können
gemäß den durch
die Überwachungsvorrichtung
detektierten Strahlenenergieeigenschaften (Spektrum) identifiziert
werden. Genauer gesagt ist das Spektrum ein zweidimensionales Spektrum,
dass gemäß dem Betrag
der detektierten Strahlenenergie aufgezeichnet wird, wenn der Spektrummesser
im Voraus Energie-kalibriert wird, zum Beispiel 241 Am (charakteristische
Energie 59 KeV ...), 137 Cs (charakteristische Energie 661,6 KeV
...), 60 Co (charakteristische Energie 1173,2 KeV, 1332,5 KeV) verwendet
werden, dann ist die der vollen Energiespitze davon entsprechende
Energie bekannt; bei einer unbekannten Quelle ist, wenn eine Spitze
in dem Spektrum erscheint oder eine Spitzenposition durch Entwürfelung
des mathematischen Spektrums erhalten und durch einen Skalenkoeffizient
in Energie umgewandelt wird, das Quellennuklid der Spitze bekannt.
Natürlich
weisen viele Nuklide mehrere charakteristische Spitzen auf und der
Verzweigungsanteil davon ist fest, aufgrund von Faktoren wie etwa
Selbstabsorption, Detektionseffizienz, Abschirmung, Störungen, Überlappung
mehrerer Nuklide usw. wird die Differenz zwischen den detektierten
Spitzenbereichsverhältnissen
jedoch groß sein.
-
Wieder
mit Bezug auf 3 sind die grauen Spektrallinien
in dem unteren Teil der Figur das Umwelthintergrundspektrum, die
hauptsächlich
aus den kosmischen Strahlen und den natürlichen radioaktiven Materialien
in der Umwelt zusammengesetzt sind. Die schwarzen Spektrallinien über den
grauen sind das Spektrum, das durch die Strahlungsüberwachungsvorrichtung 201 bei
der Arbeit mit dem Umwelthintergrund und der Röntgendetektionseinrichtung 202 ohne
die Abschirmung eines Bleivorhangs detektiert wird. In dem schwarzen
Spektrum erscheint eine hohe Zählrate
in der unteren Spur, d. h. in der Niederenergieregion. Der Grund
dafür besteht darin,
dass die gestreuten Strahlen nach ein- oder mehrmaligem Streuen
in dem Röntgen-NII-System 202 viel
Energie verloren haben und sich als Ergebnis ihre Energie hauptsächlich in
der Niederenergieregion herum zentriert. Wenn das untersuchte Objekt radioaktive
Materialien enthält,
wird die Strahlenenergie davon gewöhnlich höher als die in der Figur gezeigte
Niederenergieregion sein. Das heißt, die Energie des von dem
untersuchten Objekt emittierten Strahls und der gestreuten Röntgenstrahlen
befindet sich in verschiedenen Energieregionen.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird an dem Wendepunkt von der hohen Zählrate zu
der stetigen niedrigen Zählrate
auf der schwarzen Spektrumkurve eine Untergrenze der Detektion (LLD)
gesetzt. Die Untergrenze der Detektion wird durch eine digitale
Schaltung flexibel und dynamisch gemäß den Strahlenenergiebereichen
spezifischer Detektoren und den Empfindlichkeitsindizes gesetzt.
Die Untergrenze der Detektion kann gemäß der bestimmten Energiegrenze
bestimmt werden. Genauer gesagt entspricht in dem kalibrierten Spektrum
die Energie der Anzahl der Kanäle
des MCA, so dass aus der bestimmten Energiegrenze eine bestimmte
Untergrenze der Detektion erhalten werden kann. In den allgemeinen
Normen bestehen verschiedene Anforderungen bezüglich der Empfindlichkeit der
Detektion verschiedener Quellen, während die Empfindlichkeit von
der Zählrate
des Hintergrunds oder dem Bereich des entsprechenden Intervalls
abhängt,
um also die Anforderungen bezüglich der
Empfindlichkeit entsprechender Quellen zu erfüllen, kann die Untergrenze
der Detektion entsprechend justiert werden. Zum Beispiel liegt die
charakteristische Spitze von 60 Co über 1 MeV, so dass mit Bezug
auf das Zählsystem
seine Empfindlichkeit für Detektion
der 60 Co-Quelle verbessert werden kann, indem man die Untergrenze
der Detektion vergrößert und
den Hintergrundzählwert
reduziert. In der Zwischenzeit können
die Zählrate
und das Spektrum des Systems bestimmt werden, das in dem Hintergrund operiert
und das ein arbeitendes Röntgen-NII-System in der Detektionsenergieregion
enthält.
Daneben können
die Differenz zwischen der Empfindlichkeit des die Energieregion
detektierenden Systems und die Empfindlichkeit des Systems, wenn
das Röntgen-NII-System
nicht arbeitet, berechnet werden. Durch Setzten der Untergrenze
der Detektion wird die Strahlungsüberwachungsvorrichtung 201 die
niederenergetischen gestreuten Strahlen, die niedriger als die Untergrenze
der Detektion sind, nicht aufzeichnen, wird aber nur die hochenergetischen
radioaktiven Strahlen aufzeichnen, wodurch der Einfluss der gestreuten
Strahlen auf die Überwachung
von radioaktivem Material reduziert wird.
-
Wenn
das Röntgen-NII-System
arbeitet, können
sich die gestreuten Strahlen aufgrund des Öffnens des Bleivorhangs, des
Ankommens und Abgehens von Gütern
und der unterschiedlichen Größe und Qualität von Gütern in
die Hochenergieregion akkumulieren und somit eine Verzerrung der
Zählrate und
der Spektrumform verursachen, wodurch das Setzen der Untergrenze
der Detektion schwierig wird. 3 zeigt,
dass in dem Teil der niedrigeren Energieregion, der die Energie
der Streustrahlen repräsentiert,
das schwarze Spektrum ein glattes, stetiges Spektrum ohne distinkte
charakteristische Spitze ist und exponentiell abfällt. Die
Strahlenspektren aller radioaktiven Materialien sollten jedoch Spektren sein,
die charakteristische Spitzen und bestimmte Strukturen aufweisen.
Mit Bezug auf die Strahlungsüberwachungsvorrichtung,
die einen MCA zum Detektieren des Spektrums der von dem untersuchten Objekt
emittierten radioaktiven Strahlen verwendet, kann somit das stetige
und glatte Hintergrundspektrum, das die gestreuten Strahlen enthält, herausgefiltert
werden, indem man technische Verarbeitung wie etwa digitale Filterung,
Glättung,
Energieskalierung, Spektrumentwürfelung
an dem schwarzen Spekt rum ausführt
und dadurch den Einfluss der gestreuten Strahlen auf die Überwachung
von radioaktivem Material reduziert. Die digitale Filtertechnik
kann viele Formen umfassen, zum Beispiel kann ein Hochpass-Rumpelfilter
F() zum Transformieren des Spektrums entworfen werden, z. B. Bj
= F (Ai) i = 1, 2, 3, ... 1024, wobei Ai das ursprünglich erhaltene
Spektrum und Bj das gefilterte Spektrum ist. Die Energieauflösung der
durch den Detektor detektierten Strahlen liegt fest und ist bekannt
(durch Kalibration), so dass das Spektrum des gewählten Filters
bekannt ist. Wenn das Setzen der Untergrenze der Detektion durch
die digitale Filtertechnik ergänzt
wird, kann die Schwierigkeit der Spektrumentwürfelung, Spitzensuche und Spitzenerkennung
reduziert werden.
-
Fachleute
werden in Betracht ziehen, die Lösung
des Abschirmens von Röntgenstrahlen
mit Schwermetallmaterialien auf verschiedene Ausführungsformen
anzuwenden. Außerdem
können
die oben beschriebenen Ausführungsformen
des Anordnens der Abschirmungen und des Setzens der Untergrenze
der Detektion separat oder in Kombination verwendet werden. Fachleute
können
auch verschiedene Varianten und Alternativen in Betracht ziehen, ohne
von dem allgemeinen Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen,
wobei verschiedene Varianten und Alternativen alle in dem Schutzumfang der
vorliegenden Anmeldung liegen. Der Ausdruck „umfassen/umfasst” schließt nicht
die Anwesenheit von anderen Elementen oder Schritten als den aufgelisteten
aus und der Ausdruck „ein” oder „eines” vor einem
Element schließt
nicht die Anwesenheit einer Vielzahl solcher Elemente aus.