DE10330521A1

DE10330521A1 - Gerät und Verfahren zur Überprüfung von Gegenständen

Info

Publication number: DE10330521A1
Application number: DE10330521A
Authority: DE
Inventors: Martin Hartick; Hermann Ries
Original assignee: Smiths Heimann GmbH
Current assignee: Smiths Heimann GmbH
Priority date: 2003-07-05
Filing date: 2003-07-05
Publication date: 2005-02-10
Also published as: US20080137809A1; US7457394B2; EP1642157B1; EP1642157A2; WO2005003817A3; WO2005003817A2

Abstract

Ein Gerät zur Überprüfung von Gegenständen (3), insbesondere von Gepäckstücken, auf verdächtige Inhalte mittels elektromagnetischer Strahlung enthält DOLLAR A - ein Gehäuse (1) mit einer Auflage (4) und einer verschließbaren Öffnung (2), durch die ein zu prüfender Gegenstand auf die Aufnahme gelegt werden kann, DOLLAR A - eine Quelle (5) für elektromagnetische Strahlung und eine zugeordnete Detektoranordnung (6), die in dem Gehäuse (1) so angeordnet sind, daß sich der Untersuchungsbereich oberhalb der Auflage (4) befindet, DOLLAR A - eine Positionierhilfe (7), die einer Bedienungsperson den Untersuchungsbereich anzeigt, DOLLAR A - und eine Auswerteeinheit (8) mit einem Computer (9), von der die von der Detektoranordnung (6) gemessenen Strahlungsintensitäten im Hinblick auf verdächtige Stoffe ausgewertet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät und ein Verfahren zur Überprüfung von Gegenständen, insbesondere von Gepäckstücken, auf verdächtige Inhalte mittels elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mittels Röntgenstrahlen.
Zur Kontrolle von Check-in Gepäck auf Flughäfen werden bekannterweise Geräte und Anlagen eingesetzt, von denen die Gepäckstücke mit Röntgenstrahlen auf die Anwesenheit verbotener Objekte hin untersucht werden. Sollen auch Explosivstoffe aufgespürt werden, so werden auch langsamere Geräte für eine detaillierte analytische Untersuchung eingesetzt, die beispielsweise mit dem Verfahren der Röntgenbeugung oder als Computertomograph arbeiten. Diese Geräte werden Bekannterweise als zweite Stufe in eine automatische Prüfanlage integriert, wobei ihnen die in der ersten Stufe nicht als eindeutig unbedenklich erkannten Gepäckstücke zur detaillierten Überprüfung zugeführt werden.

Eine derartige, automatisch arbeitende Prüfanlage ist in der DE 44 06 956 beschrieben. Als erste Stufe wird eine übliche Röntgen-Scanvorrichtung verwendet, die zweite Stufe arbeitet mit Röntgenbeugung oder einem Nuklearverfahren, beispielsweise nach der Neutronen-Aktivierungs-Analyse. Aus dem US-Patent 5,182,764 ist eine zweistufige Anlage bekannt, bei der als zweite Stufe ein Computertomograph eingesetzt wird. Beide Anlagen arbeiten automatisch, dazu werden die in der ersten Stufe ermittelten Positionen der nicht eindeutig geklärten Objekte in den Gepäckstücken an die zweite Stufe weitergeleitet.

Aufgrund ihrer Integration in einen automatischen Prüfablauf sind die Geräte für die detaillierte analytische Untersuchung in der zweiten Stufe sehr komplex. Ihre Komplexität und ihre Auslegung auf die maximale Größe eines Gepäckstücks führen zu einer sehr großen Bauweise.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät und ein Verfahren zur Überprüfung von Gegenständen auf verdächtige Inhalte bereitzustellen, das möglichst kompakt und einfach aufgebaut ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mit einem Gerät gelöst, das ein Gehäuse mit einer Aufnahme und einer verschließbaren Öffnung aufweist, durch die ein zu prüfender Gegenstand auf die Aufnahme gelegt werden kann, das eine Quelle für elektromagnetische Strahlung und eine zugeordnete Detektoranordnung aufweist, die in dem Gehäuse so angeordnet sind, daß sich der Untersuchungsbereich oberhalb der Aufnahme befindet, das eine Positionierhilfe enthält, die einer Bedienungsperson den Untersuchungsbereich anzeigt, und das eine Auswerteeinheit mit einem Computer aufweist, von der die von der Detektoranordnung gemessenen Strahlungsintensitäten im Hinblick auf verdächtige Stoffe ausgewertet werden.

Nach der Erfindung ist das Prüfgerät so gestaltet, daß die Positionierung des zu prüfenden Gegenstands von einer Bedienperson durchgeführt wird. So läßt sich das Prüfgerät weniger komplex und raumsparender gestalten. Besonders vorteilhaft läßt sich das so gestaltete Prüfgerät bei Überprüfungen einsetzen, in denen eine Bedienungsperson bereits aus anderen Gründen involviert ist.

Die Unteransprüche enthalten bevorzugte, da besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung:
Bevorzugt werden für die Überprüfung Röntgenstrahlen verwendet (Patentanspruch 2), die entweder als nadelförmiger Primärstrahl (Pencil beam) oder als fächerförmiger Strahl von einer Röntgenquelle ausgeblendet werden (Patentansprüche 3, 4).

In dem vorteilhaften Gerät nach den Ansprüchen 5 bis 7 werden zur Überprüfung gebeugte Röntgenstrahlen ausgewertet. Dabei wird entweder die Energieverteilung gebeugter Strahlung mittels entsprechend ausgerichteter Detektoren in festgelegten Winkeln untersucht (Patentanspruch 6), oder von monochromatischer Röntgenstrahlung wird die Winkelverteilung ermittelt (Patentanspruch 7)

Als Positionierhilfe ist eine optische Positionierhilfe, insbesondere ein Fadenkreuz oder ein optischer Rahmen, nach Patentanspruch 8 besonders geeignet. Das Ergebnis der Auswertung wird nach Patentanspruch 9 der Bedienungsperson mit einer Anzeigeeinrichtung angezeigt, die aus einem Display oder einer Lampenanzeige besteht.

Die Patentansprüche 10 bis 14 enthalten besonders vorteilhafte Überprüfungsverfahren unter Verwendung eines Prüfgerätes gemäß den Ansprüchen 1 bis 9.

In der einfachsten Form wird das Prüfgerät allein zur Überprüfung von Gegenständen eingesetzt (Patentanspruch 10). Besonders vorteilhaft läßt es sich mit einem konventionellen Röntgengerät kombinieren (Patentansprüche 13, 14).

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert:
1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Prüfgerätes nach der Erfindung.
2 zeigt eine Prüfanlage, bei der das Prüfgerät als 2. Stufe integriert ist.
Das Prüfgerät und die Prüfanlage nach dem Ausführungsbeispiel werden zur Kontrolle von Gepäck auf Flughäfen oder beim Zoll eingesetzt, um die Gepäckstücke auf die Anwesenheit verbotener Objekte, beispielsweise von Explosivstoffen, zu untersuchen.
Das Prüfgerät enthält ein Gehäuse 1 mit einer verschließbaren Öffnung 2, durch die ein zu prüfender Gegenstand 3, beispielsweise ein Gepäckstück selbst oder ein Objekt aus dem Gepäckstück, beispielsweise ein Kunst- oder Gebrauchsgegenstand mit einem Hohlraum, zur Überprüfung eingelegt werden kann. Innerhalb des Gehäuses 1 befindet sich eine Aufnahme 4, auf die der Gegenstand 3 aufgelegt wird. Eine ortsfeste oder verschiebbare Quelle 5 für elektromagnetische Strahlen, bevorzugt eine Röntgenquelle, und eine zugeordnete Detektoranordnung 6 sind so in dem Gehäuse angeordnet, daß sich der Untersuchungsbereich oberhalb der Aufnahme 4 befindet. Das Gerät enthält eine Positionierhilfe 7, die den Untersuchungsbereich anzeigt und es einer Bedienperson ermöglicht, den zu prüfenden Gegenstand 3 so auf die Aufnahme 4 zu legen, daß der verdächtige Bereich innerhalb des Gegenstands 3 geprüft wird. Bevorzugt ist die Positionierhilfe 7 als optische Anzeige gestaltet, insbesondere als Fadenkreuz oder als optischer Rahmen, der beispielsweise auf die Aufnahme 4 projiziert, der Bedienungsperson den Untersuchungsbereich und die Untersuchungsrichtung anzeigt.
Weiterhin enthält das Prüfgerät eine Auswerteeinheit 8 mit einem Computer 9, von der die von der Detektoranordnung 6 gemessenen Strahlungsintensitäten im Hinblick auf verdächtige Stoffe ausgewertet werden. Das Ergebnis der Auswertung wird von einer Anzeigeeinrichtung 10 der Bedienperson angezeigt. In der einfachsten Form besteht die Anzeigeeinrichtung 10 aus einer Lampenanzeige mit beispielsweise einer roten und einer grünen Lampe, die entsprechend dem Auswerteergebnis aufleuchten. Alternativ kann als Anzeigeeinrichtung 10 ein Display vorhanden sein, das der Bedienperson anzeigt, ob verbotene Inhalte detektiert wurden oder nicht.
Zur Überprüfung der Gegenstände 3 können verschiedene physikalische Verfahren verwendet werden. Die Quelle 5 für elektromagnetische Strahlen und die zugeordnete Detektoranordnung 6 sind jeweils von dem verwendeten Verfahren abhängig gestaltet:
Bevorzugt erfolgt die Überprüfung durch Auswertung gebeugter Röntgenstrahlung. Dabei ist es möglich, entweder die Energieverteilung polychromatischer Röntgenstrahlung mittels winkelsensitiver Detektoren 6 in einem oder mehreren festgelegten Winkeln zu untersuchen (energiedispersives Verfahren), oder die Winkelverteilung gebeugter monochromatischer Röntgenstrahlen wird ermittelt (winkeldispersives Verfahren). Aufgrund der Schwierigkeiten, monochromatische Röntgenstrahlen mit ausreichender Intensität zu erzeugen, wird die erste Variante bevorzugt.
Die zur Untersuchung dienende Röntgenstrahlung wird auf bekannte Weise entweder als ein im wesentlichen nadelförmiger Primärstrahl (Pencil beam) oder als Röntgenstrahlen in einer fächerförmigen Strahlenebene von einer Röntgenquelle ausgeblendet. Bei dem energiedispersiven Verfahren nach dem Ausführungsbeispiel wird ein Pencil beam ausgeblendet und auf den zu prüfenden Gegenstand 3 gerichtet. Die Detektoranordnung 6 enthält Detektoren mit vorgeschalteten Kollimatoren, die ausschließlich gebeugte Strahlung in dem festgelegten Winkel empfangen. In der einfachsten Form wird nur ein einziger Winkel festgelegt. Zusätzlich sind die Detektoren in Richtung der Ausgangsstrahlung verstellbar gelagert, damit der Gegenstand 3 über seine gesamte in Richtung der Ausgangsstrahlung gemessene Höhe untersucht werden kann. Alternativ können auch mehrere im Winkel festgelegte Detektoren ortsfest so angeordnet sein, daß in jeder Höhe geprüft werden kann.
Um in verschiedenen Richtungen prüfen zu können, sind nach einer anderen Ausführungsform die Röntgenquelle 5 mit der Detektoranordnung 6 gemeinsam relativ zur Auflage 4 verstell- oder verdrehbar.
Zur Bestimmung der Energieverteilung unter einem festgelegten Winkel werden Detektoren eingesetzt, die das Energiespektrum der einfallenden Strahlung analysieren. Diese energiedispersiven Detektoren lassen sich auch vorteilhaft in einem Array anordnen, um ein winkelabhängiges Energiespektrum aufzunehmen.
Ein Detektorarray wird auch bei dem winkeldispersiven Verfahren mit monochromatischer Röntgenstrahlung eingesetzt.
Als Alternative zur Auswertung von gebeugter Röntgenstrahlung kann auch eine Absorptionsmessung, insbesondere mit dem bekannten Dual-Energy-Verfahren durchgeführt werden, oder es werden vom Gegenstand 3 reflektierte elektromagnetische Wellen im Mikrometer-Bereich ausgewertet. Sowohl die Röntgenquelle 5 als auch die Detektoranordnung 6 sind dann diesem Verfahren entsprechend gestaltet. Die Auswertung von gebeugter Röntgenstrahlung wird jedoch bevorzugt, da diese sich besonders zur Detektion von Explosivstoffen eignet.
Wie in 2 dargestellt, läßt sich das Prüfgerät besonders vorteilhaft mit einem konventionellen Prüfgerät 11, das mit einem auf Absorption von Röntgenstrahlen beruhenden Prüfungsverfahren prüft, zu einer zweistufigen Anlage kombinieren. Es ist jedoch auch möglich, das Prüfgerät als autonomes Gerät einzusetzen, um verdächtige Objekte lokal oder stichprobenartig zu untersuchen. In einer zweistufigen Anlage, dient das Prüfgerät als zweite Stufe dazu, in dem Prüfgerät 11 der ersten Stufe als nicht sicher unverdächtig bestimmte Gegenstände 3 detaillierter zu untersuchen.
Nachfolgend wird ein beispielhafter Untersuchungsprozess am Flughafen oder Zoll mit der Anlage nach 2 beschrieben:
Die Bedienperson untersucht einen Gegenstand 3 (Handtasche, Computer, o.ä.) mit dem konventionellen Röntgengerät 11 der ersten Stufe und entdeckt ein nicht identifizierbares oder verdächtiges Objekt. Dieses könnte z. B. auch eine Substanz im Hohlraum eines Kunstgegenstandes sein. Die Bedienperson kennt aufgrund dieser Voruntersuchung die Position des verdächtigen Objektes im Gegenstand 3 und legt diesen Gegenstand 3 dann so auf die Aufnahme 4 im Prüfgerät, daß zumindest eine Koordinate des Objektes in dem durch die Positionierhilfe 7 (z. B. durch einen Rahmen oder ein Fadenkreuz) optisch gekennzeichneten Untersuchungsbereich zu liegen kommt. Das Gehäuse 1 wird anschließend geschlossen und das Prüfgerät untersucht die Position oder eine Reihe von Positionen aufgrund der noch offen gelassenen Koordinaten automatisch.
Das Prüfgerät nimmt dabei ein oder mehrere Datensätze auf, die beispielsweise in Form von Spektren darstellbar sind, und wertet diese automatisch aus. Das Auswerteergebnis wird der Bedienperson in der Anzeige 10 angezeigt. Beispielsweise wird das Ergebnis über eine symbolische Anzeige (z. B. rote/grüne Lampe für verdächtig/unverdächtig) oder über ein Display schriftlich angezeigt.
Danach oder schon während der Auswertung kann die Bedienperson den Gegenstand 3 wieder entnehmen oder eine weitere Position untersuchen

Claims

Gerät zur Überprüfung von Gegenständen (3), insbesondere von Gepäckstücken, auf verdächtige Inhalte mittels elektromagnetischer Strahlung mit – einem Gehäuse (1) mit einer Auflage (4) und einer verschließbaren Öffnung (2), durch die ein zu prüfender Gegenstand auf die Aufnahme gelegt werden kann, – einer Quelle (5) für elektromagnetische Strahlung und einer zugeordneten Detektoranordnung (6), die in dem Gehäuse (1) so angeordnet sind, daß sich der Untersuchungsbereich oberhalb der Auflage (4) befindet, – einer Positionierhilfe (7) die einer Bedienungsperson den Untersuchungsbereich anzeigt, – und einer Auswerteeinheit (8) mit einem Computer (9), von der die von der Detektoranordnung (6) gemessenen Strahlungsintensitäten in Hinblick auf verdächtige Stoffe ausgewertet werden.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle (5) für elektromagnetische Strahlung eine Röntgenquelle ist.
Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Untersuchung ein im wesentlichen nadelförmiger Primärstrahl (Pencilbeam) von einer Röntgenquelle (5) ausgeblendet wird.
Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Untersuchung Röntgenstrahlen in einer fächerförmigen Strahlenebene von einer Röntgenquelle (5) ausgeblendet werden.
Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überprüfung vom Gegenstand (3) gebeugte Röntgenstrahlen detektiert werden.
Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieverteilung gebeugter Strahlung in einem oder mehreren festgelegten Winkeln untersucht wird.
Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelverteilung gebeugter monochromatischer Strahlung untersucht wird.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine optische Positionierhilfe (7), insbesondere ein Fadenkreuz oder ein optischer Rahmen.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (10) zur Anzeige des Auswerteergebnisses, insbesondere ein Display oder eine Lampenanzeige.
Verfahren zur Überprüfung von Gegenständen (3), insbesondere von Gepäckstücken, auf verdächtige Inhalte, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bedienperson den Gegenstand (3) zur Prüfung in ein Prüfungsgerät gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 9 einlegt und auf der Auflage (4) so positioniert, daß sich der Bereich des verdächtigen Inhalts zumindest teilweise im Untersuchungsbereich befindet, anschließend eine Prüfung durchgeführt wird, und danach das Prüfungsergebnis der Bedienperson angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Prüfung des verdächtigen Inhalts gebeugte Röntgenstrahlen ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfung wiederholt mit jeweils veränderter Position des Gegenstands (3) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12 mit folgenden Verfahrensschritten: a) Der Gegenstand (3) wird in einer ersten Stufe mit einem auf der Absorption von Röntgenstrahlung beruhenden Prüfungsverfahren geprüft, b) von einem in der ersten Stufe nicht als unverdächtig identifizierbaren Objekt (= verdächtiges Objekt) wird die Position bestimmt und einer Bedienperson angezeigt, c) die Bedienperson legt den Gegenstand (3) zur Prüfung in einer zweiten Stufe in ein Prüfungsgerät gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 9 ein und positioniert es auf der Auflage (4) so, daß sich das verdächtige Objekt zumindest teilweise im Untersuchungsbereich befindet, d) anschließend wird das verdächtige Objekt in dem zweiten Prüfgerät erneut Geprüft.
Anlage zur Überprüfung von Gegenständen (3), insbesondere von Gepäckstücken, auf verdächtige Inhalte, mit einem ersten Prüfgerät, das nicht absorbierte Röntgenstrahlen aus zumindest einer Röntgenquelle auswertet, und einem nachfolgend angeordneten zweiten Prüfgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.