DE8133279U1 - Vorrichtung zur Untersuchung des Inhaltes von Containern - Google Patents
Vorrichtung zur Untersuchung des Inhaltes von ContainernInfo
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-
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- G01T7/00—Details of radiation-measuring instruments
Description
81 P 8 0 4 4 DE
Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung des Inhaltes
▼on Containern.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung des Inhaltes von Containern gemäß dem Oberbegriff des *»**»*>
.j^aepruches 1.
FQr die Überprüfung von Containern, beispielsweise bei
der Zollfahndung, ist das Leergewicht des Containers, das Volumen des Containers und das spezifische Gewicht bzw.
das Packungsgewicht des angegebenen Inhaltes des Containers bekannt.
Bei der Prüfung kann das Gesamtgewicht des Containers ermittelt werden. Ist dieses größer, als bei vollständiger
Ausfüllung des Containervolumens mit den angegebenen Waren, so ist in dem Container schwereres Material enthalten,
als angegeben.
Enthält der Container leichteres Material, als angegeben, so kann dies von einem nicht vollgefüllten Container über
eine Wägung nicht unterschieden werden. Bei einem nicht vollgefüllten Container können außerdem schwere Gegenstände,
beispielsweise Waffen, unter leichterem Material versteckt sein, wobei über eine verringerte Füllhöhe das angegebene
Gesamtgewicht des Containers richtig eingestellt
ist. In diesem Fall kann durch eine Wägung kein Hinweis auf einen nicht angegebenen Containerinhalt gewönnen werden.
,
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Inhalt eines Containers auf nicht angegebene Gegenstände hin
zu Überprüfen, ohne den Container zu öffnen.
Mhs 1 Lk/12.11.1981
- 2 - VPA 81 P 8 O Mi OE
Diose Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren
gomäß dem Oberbegriff um Anspruch 1 durch die Merkmale
des Kennzeichens von Anspruch 1 gelöst.
Bei diesem Verfahren wird der Massenschwächungskoeffizient durch einen Röntgenstrahl mit kleinem Strahlquerschnitt
punktweise gemessen» Die Auswertung kann in einer einfachen Limitierung des Massenschwächungskoeffizienten bestehen.
Eine umfangreichere Auswertung ist Jedoch möglich, wenn die Meßwerte in einem Computer gespeichert werden
unddas daraus restüüerende Punktraster beispielsweise zur Auswertung
auf einem Monitor reproduziert wird. In diesem Fall entsteht ein Bild vom Inhalt des Containers, dessen
Auflösung durch den Strahlquerschnitt bestimmt ist.
Der Strahlquerschnitt wird dabei gemäß den Anforderungen an die Auflösung dimensioniert. Eine hohe Auflösung bedingt
eine hohe Zahl von Meßpunkten und damit eine große Speicherkapazität. In vielen Fällen wird es jedoch genügen,
wenn über die Änderung der Massenschwächungskoeffizienten die Füllhöhe im Container ermittelt wird und
wenn aus der ermittelten Füllhöhe und dem über die Wägung ermittelten Gewicht der Ladung das Packungsgewicht bestimmt
und mit dem Packungsgewicht des angegebenen Containerinhaltes verglichen wird. Dadurch wird bei der Ermittlung
die tatsächliche Füllhöhe des Containers mitberücksichtigt. Jede meßbare Änderung des Packungsgewichtes
gegenüber dem Packungsgewicht der angegebenen Ware vird registriert una regt eine genauere untersuchung des Containers
an. Für diese Ausführungsform der Überprüfung sind relativ wenig Meßpunkte erforderlich, eine geringe
Speicherkapazität reicht aus, der Meßvorgang läuft relativ schnell ab. Das Eöskungsgswidit ist dasGadxnt der\fere jnderüb-ILdBi
Tferperiung Je VMumeaeinheLt. Es ist bed. lose auffeesdiittetai Waren
mit dem Schüttgewicht identisch.
Eine genauere Messung ist möglich, indem di„e Verteilung der Massenschwächungskoeffizienten über eine Containerfläche
in einem Datenspeicher- eingegeben wird und indem die
- 3 -' VPA 81 P 8 04 4ΠΕ
Schwankungen der Massenschwächungskoeffizienten über diese'
Fläche zur Bestimmung der Lage und der Art eines nicht '
angegebenen Inhaltes im Container ausgewertet wird. Dabei ergibt sich die Art des nicht angegebenen Inhaltes durch
die Ausdehnung dee ermittelten Gegenstandes und die Starke
der Absehwächang.
Soll nur die Füllhöhe des Containers ermittelt werden, so
genügt es, daß die Relativbewegung des Containers zum Röntgenstrahl durch einen Computer so gesteuert wird, daß
nur die Oberfläche des Containerinhaltes abgetastet wird. Dadurch wird eine besonders geringe Zahl von Meßpunkten
benötigt, die überprüfung ist besonders schnell durchführbar, die benötigte Speicherkapazität ist sehr gering.
15
Sine genaue Lokalisierung eines nicht angegebenen Gegenstandes
in einem Container ist ermöglicht, indem die Verteilung der MassenschwächungskoefSÄLenten fflr zumindest zhbLvsp»
schiedene Strahlrichtungen ermittelt wird und indem so die räumliche Lage von nicht angegebenen Inhalten im Container
ermittelt wird. Die beiden Strahlrichtungen können in verschiedenen Winkeln zueinander verlaufen, die Anordnung
der Sender und Empfänger kann nach konstruktiv-n Ge-
25
wird vorteilhaft der ermittelte Massenschwächungskoeffizient mit dem für Wasser bekannten verglichen. Dies reicht
für viele Fälle bereits aus.
30
30
f Der beschriebenen Bestimmung der Dichte des Containerinhaltes
liegen die folgenden Beziehungen zugrunde i f. Die Durchlässigkeit für Röntgenstrahlung hängt exponen-L
tiell vom Absorptionskoeffizienten und der Dicke ab;
J! 35 D » e"/«1.
• ♦ * • » |
• | • » »· »» · |
VPA | 81 | P | 8 | 04 | 4DE |
* » | • | » » · | ||||||
- 4 - | ||||||||
Hierbei bedeuten u=Absorptionskoeffizient, d=Dicke,
' £>=Dichte.
In der Röntgenphysik ist es üblich, mit Schwächungskoeffizienten
zu arbeiten, d.h. mit dem Quotienten Absorptionskoeffizient dividiert durch die Dichte. Wenn man diesen
Wert μ geteilt durch ο ist gleich K setzt, so ergibt sich
FQr k kann der Wert fRr Wasser als Eonstante eingesetzt
werden. Die Dicke der durchstrahlten Schicht kann gleich der Dicke des Containers gesetzt und damit ebenfalls als
konstant angesehen werden. Demgemäß hängt die Durchlässigkeit für die Röntgenstrahlung mit ausreichender Näherung
nur noch von der Dichte des Materials zwischen den zwei Containerwandern ab. Diese Beziehungen gelten in der vorliegenden
einfachen Form für eine bestimmte Energie der Röntgenstrahlung. Bei eins* Mischstrahlung eines Röntgengenerators
wird für die Energie ein über das gesamte Spektrum hinweg integrierter Wert für k eingesetzt.
In einer weiteren Ausbildung des Verfahrens wird dem Container
eine Dampfprobe entnommen, die Dampfprobe wird in einem Massenspektrometer analysiert, aus diecer Analyse
und den Messungen der Dichte bzw. der Dichteverteilung wird die Art des nicht angegebenen Inhaltes des Containers
ermittelt.
So können insbesondere durch die Feststellung von Schießpulverresten
eingeschossene Waffen von anderen Metallgegenständen unterschieden werden. Auch Waffenöl nacht sich
bei der Massenspektroskopie bemerkbar und deutet auf eingeölte Waffen hin.
Eine zeilenweise oder spaltenweise Abtastung des Containers wird erreicht, indem der Container hin- und hergeschoben
und auf- und abbewegt wird und indem die Schiebe-
• t · · a . ι
- 5 - VPA 81 P 8 O h k DE
bewegung oder die Hebebewegung kontinuierlich erfolgt, die Jeweils andere Bewegung aber schrittweise abläuft,
indem die Durchleuchtung oder die Auswertung impulsförmig erfolgt und indem die Impulse so kurz sind, daß keine
unzulässige Bewegungsunschärfe in die Meßwerte eingeht. Auf diese Weise läßt sich vorteilhaft eine sehr hohe
Durchlaufgeschwindigkeit erreichen, da der schwere Cmtainer in einer Richtung gleichförmig , nicht aber schrittweise
bewegt wird. Lediglich nach dem Durchlaufen seiner ganzen Länge wird er um einen Schritt in der zweiten Richtung
weiterbewegt. Bei diesem Verfahren wird trotz einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit ,jeder Punkt des Containers
erfaßt. Eine ausreichend genaue Prüfung eines Containers ist hierbei in etwa zehn Minuten möglich. Dabei ist es
möglich, entweder die Strahlungsquelle oder den Empfänger kontinuierlich arbeiten zu lassen, während das andere
Teil impulsförmig arbeitet.
Szintillationskristall und einen von dessen Strahlung erreichbaren
optoelektrisehen Wandler enthält und in der
der Ausgang des optischen Wandlers auf einen zur Speicherung der Signale geeigneten Computer geschaltet ist. Der
Szintillationskristall nimmt dabei nur einen seiner Größe entsprechenden Strahlquerschnitt auf. Er definiert somit
das Auflösungsvermögen der Vorrichtung. Als optoelektrischer Wandler eignen sich Leuchtdiode!) oder Photomultiplayer.
. . ......
Um Streustrahlung sicher auszuschalten, ist es vorteilhaft, wenn am Ausgang der Strahlungsquelle und vor dem
Empfänger je ein Kollimator angeordnet ist. Dieser läßt
nur*parallele Strahlung aus der Strahlungsquelle austreten
bzw. in den Empfänger eintreten.»annähernd
- 6 - VPA 8j ρ 80440E
Eine wenig aufwendige Ausführungsform der Vorrichtung ist
erreicht, indem sie eine hydraulische Hebe- und Schiebemechanik enthält, welche die Hebebühne so hin- und her-
bzw. auf- und abbewegen kann, daß die Container zeilen-5 oder spaltenweise abgetastet werden. Hierbei wird der
Container zweckmäßig in Längsrichtung kontinuierlich bewegt,
während die Hubbewegung schrittweise erfolgt. So wird der Container in seiner größten Ausdehnung kontinuierlich
bewegt, die schrittweise abzutastende Höhe des Containers ist wesentlich kleiner als seine Länge.
Die Erfindung wird nun anhand von drei Figuren näher erläutert. Die Figuren 1 und 2 zeigen zwei Ansichten einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch. Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch.
Ein Container 1 liegt auf einer Hebebühne 2. Ein Röntgenstrahlungsgenerator
3 sendet einen Röntgenstrahl 9 durch den Container 1 hindurch zu einem Empfänger 4. Der Empfänger
4 weist einen Szintillationskristall 11 auf, dessen Licht einem photoelektrischen Wandler 10 zugeführt wird.
Am Strahlausgang des Röntgengenerators 3 und vor dem Eingang des Detektors 4 ist Jeweils ein Kollimator 7 angebracht.
Durch den Kollimator 7 kann nur ein annähernd paralleler Strahl hindurchtreten. Streulicht in der Röntgenstrahlungsquelle
wird ebenso ausgeblendet wie Streustrahlen 8, die durch Streuung im Container entstehen
und zum Empfänger 4 reflektiert werden.
Der Röntgengenerator 3 und der Smpfänger 4 sind ortsfest
und genau justiert angebracht. Die Hebebühne 2 mit dem Container 1 wird in den Richtungen A und B bewegt. Vorzugsweise
erfolgt in Richtung B eine kontinuierliche Bewegung, die eine zeilenweise Abtastung ermöglicht, und in
Richtung A eine schrittweise Bewegung nach jeweils einem Durchlauf in Richtung B. Die schrittweise Bewegung in
Richtung A kann bei jedem Umkehrpunkt der Bewegung des
- 7 - VPA 81 P 80*4
: Containers in Richtung B erfolgen. Vorteilhaft wird *§h-
J 5 koeffisienten in so kurzen Zeitintervallen erfolgt, daß
1 keine störende Bewegungsunschärfe in die Meßwerte eingeht.
■s Eine Erhöhung der Meßgeschwindigkeit ist durch eine Aus-
I führungsform mit den Merkmalen gegeben, daß si** als Emp-
10 fänger mehrere in einer Reihe angeordnete Szintiilationskristalle
und zu jedem Szintillationskristall einen von
dessen Strahlung erreichbarer, gesonderten optoelektri-ί
sehen Wandler enthält, daß alle Szintillationskristalle
1 von dem EEtacgsDstrahl der Röntgenstrahlungsquelle erreich-
jj 15 bar sind und daß der Signalausgang jedes einzelnen optoelektrischen
Wandlers auf einen zur Speicherung der Signale geeigneten Computer geschaltet ist. Der Röntgenstrahl
kann dabei ein parallel gerichteter Strahl sein, dessen Abmessungen alle Szintillationskristalle überdek-20
ken,- es kann auch ein divergierender Strahl sein, der
dann nur auf der Seite der Empfänger eine ausreichende " Ausdehnung aufweisen muß, um alle Szintillationskristalle
zu überdecken. Jeder Szintillationskristall begrenzt in
■ diesem Fall ainen Hauptstrahl, Streulicht wird ausgeblen-
^ 23 det. Der Röntgenstrahl kann sich auch aus mehreren, sdbon
\ in der Röntgenstrahlungsquelle parallelisierten Haupt-
\ strahlen zusammensetzen, die jeweils auf einen Szintillationskristall
gerichtet sind.
30 Eine räumliche Ortung eines Gegenstandes im Container
wird durch eine Ausgestaltung der Erfindung mit den Merk-.
malen ermöglicht, daß die Röntgenstrahlungsquelle divergierende Hauptstrahlen aussendet, daß als Empfänger mehrere
in einer Reihe angeordnete Szintillationskristalle
35 und zu jedem Szintillationskristall ein von dessen Strahlung
erreichbarer, gesonderter optoelektrischer Wandler vorgesehen sind, wobei die Szintillationskristalle die
- 8 - VPA 81 P 8 O 4 4 DE
divergietenden Hauptstrahlen abgrenzen, daß die Szintillationskristalle
in einer von der Abtastrichtung unterschiedlichen Richtung verteilt angeordnet sind und daß
eine Vorschubeinrichtung, die nach dem Abtasten einer Ze±-
Ie auf die nächste Zeile vorschiebt, die Einstellung des
Vorschubes auf einen Wert ermöglicht, der der Ausdehnung der von den Szintillationskristallen insgesamt erfaßten
Hauptstrahlen in Vorschubrichtuug, gemessen am Eintritt in den Container, ermöglicht. Die Ermittlung der räumlichen
Lage des Gegenstandes ist dabei durch einfache tri-. gonometrische Berechnungen oder auoh zeichnerisch möglich.
Wird beispielsweise gemäß Fig. 3 ein Gegenstand 16 in einem ersten Meßstreifen durch d«?n Hauptstrahl 15 auf dem
Meßpunkt 4.6, in einem weiteren Meßstreifen dagegen durch den Haupt strahl 13 auf dem Meßpunkt 4.1 angezeigt, so ergibt
sich der Abstand χ von der Containerwand aus dem Vorschub V zwischen den beiden Messungen, den Winkelnocund/3
der Strahlen mit der Containerwand und dem Abstand a zwischen der Containerwand und dem Röntgengenerator 3:
(a+x)tgö6 ♦ (a+x)tgy0 « V
und daraus nach Umformung
tgeC+ tg/S
tg^und tg^sind Konstanten des Gerätes, für jede Zuordnung
von zwei Hauptstrahlen kann ein Wert für tg«^+ tg/3
gespeichert werden. Zur Verdeutlichung der Verhältnisse der Verschiebung des Containers um V wurde der Hauptstrshl
13 um V versetzt in Position 13* gezeichnet. Mit dem genannten Verfp'^en läßt sich jeder Punkt eines Gegenstandes
im Container orten und so auch die Größe des Gegen'
Standes bestimmen und sein Volumen und sein spezifisches Gewicht errechnen«
Die Verschiebung V braucht dabei nicht dem Vorschub für einen Zeilenabstand zu entsprechen. Der Vorschub pro Zeile
darf jedoch nicht größer sein, als die Gesamtausdehnung 12
• ·
- 9 - VPA 8t P * O k k DE
über alle Hauptstrahlen auf der Containerseite, die dem
Röntgengenerator 3 zugewandt ist. Damit ist gewährleistet, daß jeder Punkt des Containers durchleuchtet wird.
Wird der Vorschub nicht größer als die Hälfte der Gesamtausdehnung 12 gewählt, dann wird jeder Punkt in zumindest
zwei Meßstreifen erfaßt und ist somit räumlich zu orten.
-Als Röntgenstrahlungsquelle wird für kleine Container und Ladungen mit geringen Massenschwächungskoeffizienten
vorteilhaft ein natürlicher radioaktiver Strahler eingesetzt. Für universelle Anlagen, die auch Ladungen mit
hohen Massenschwächungskoeffizienten untersuchen sollen,-ist ein Röntgengenerator für eine Röntgenstrahlung von
etwa 1MeV bis 20MeV vorteilhaft.
17 Patentansprüche
3 Figuren
3 Figuren
Claims (8)
1. Vorrichtung zur Untersuchung des Inhaltes von Containern
(1), bei der der Container (1) gewogen wird, bei der sein Gewicht mit dem Gesamtgewicht aus dem angegebenen
Leergewicht und dem Produkt aus dem Volumen und dem Pakkungsgewicht der angegebenen Ladung verglichen wird und
bei der der Container (1) durch einen räumlich begrenzten Röntgenstrahl (9, 13, 14, 15) hoher Energie durchleuchtet
wird, wobei er gegenüber dem Röntgenstrahl (9, 13, 14, 15) bewegt wird und dadurch die Verteilung des Massenschwächungskoeffizienten
über zumindest eine Containerfläche ermittelt und ausgewertet wird, dadurch
gekennzeichnet , daß sie eine Hebebühne
(2) für den Container (1) enthält, welche zumindest in der Höhe und in einer ebenen Richtung verschiebbar ist,
äaC zumindest eine ortsfeste Röntgenstrahlungsquelle (3)
und ein ortsfester Röntgenstrahlungsempfänger (4) auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Hebebühne (2)
so außerhalb des Bewegungsbereiches der Containerwände angebracht sind, daß der Hauptstrahl (9, 13, 14, 15) der
Röntgenstrahlungsquelle (3) auf den Röntgenstrahlungsempfänger (4) trifft, daß andererseits die an den durchleuchteten
Gegenständen hervorgerufene Streustrahlung (8) nicht zum Empfänger (4) gelangen kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie als Röntgenstrahlungsquelle
(3) einen natürlichen radioaktiven Strahler mit einer Röntgenstrahlung von zumindest etwa 1 MeV enthält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie als Röntgenstrahlungsquelle
(3) einen Röntgengenerator für eine Röntgenstrahlung von etwa 1 MeV bis etwa 16 MeV enthält.
Tp 2 Ler / 03.02.1986
I «
*--·βΐΟ - ·* 'VPa 8*ί g'*8044 DE
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als
Empfanger einen Szintillationskristall (11) und einen von dessen Strahlung erreichbaren optoelektriscnen Wandler
(10) enthält.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang
der Strahlungsquelle (3) unri «or dem Empfänger (4) je ein Kollimator (7) angeordnet ist.
6. Verrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine
hydraulische Hebe- und Schiebemechanik enthält, welche die Hebebühne (2) so hin- und her- oder auf- und abbewegt,
daß der Container (1) zeilenweise oder spaltenweise abgetastet wird.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6? d a durch
gekennzeichnet, daß sie als Empfänger mehrere in einer Reihe angeordnete Szintillationskristalle
(11) und zu jedem Szintillationskristall (11) einen von dessen Strahlung erreichbaren, gesonderten
optoelektrischen Wandler (10) enthält und daß alle Szintillationskristalle (11) von dem Hauptstrahl (9) der
Röntgenstrahlungsquelle (3) erreichbar sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a durc
h gekennzeichnet, daß die Röntgenstrahlungsquelle (3) divergierende Hauptstrahlen
(13, 14, 15) aussendet, daß als Empfänger mehrere in einer Reihe angeordnete Szintillationskristalle (11) und zu
jedem Szintillationskristall (11) ein von dessen Strahlung erreichbarer, gesonderter optoelektrischer Wandler
(10) vorgesehen sind, wobei die Szintillationskristalle (11) die divergierenden Hauptstrahlen (13, 14, 15) abgrenzen,
daß die Szintillationskristalle (11) in einer
'··- 11 - ·* "-VPA 'öl *G 8044 DE
von der Abtastrichtung unterschiedlichen Richtung verteilt angeordnet sind und daß eine Vorschubeinrichtung,
die nach dem Abtasten einer Zeile auf die nächste Zeile vorschiebt, die Einstellung des Vorschubes auf einen Wert
ermöglicht, der der Ausdehnung der von den Szintillationskristallen
(11) insgesamt erfaßten Hauptstrahlen in Vorschubrichtung, gemessen am Eintritt in den Container
(1), ermöglicht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE8133279U DE8133279U1 (de) | 1981-11-13 | 1981-11-13 | Vorrichtung zur Untersuchung des Inhaltes von Containern |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE8133279U DE8133279U1 (de) | 1981-11-13 | 1981-11-13 | Vorrichtung zur Untersuchung des Inhaltes von Containern |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE8133279U1 true DE8133279U1 (de) | 1986-04-03 |
Family
ID=6732993
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE8133279U Expired DE8133279U1 (de) | 1981-11-13 | 1981-11-13 | Vorrichtung zur Untersuchung des Inhaltes von Containern |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE8133279U1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0271723A1 (de) * | 1986-11-26 | 1988-06-22 | Heimann GmbH | Röntgenscanner |
US4884289A (en) * | 1986-05-28 | 1989-11-28 | Heimann Gmbh | X-ray scanner for detecting plastic articles |
WO1991019188A1 (en) * | 1990-06-08 | 1991-12-12 | Par Technology Corporation | X-ray generating apparatus and associated method |
-
1981
- 1981-11-13 DE DE8133279U patent/DE8133279U1/de not_active Expired
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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