JP3827224B2 - Luggage inspection device - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば空港等における旅客手荷物検査装置に係り、非破壊的に手荷物中の爆発物や禁制薬物等を検知するに好適な荷物検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
空港等において手荷物中の爆発物や禁制薬物を高速かつ確実に検知する必要性がますます高まっており(例えば非特許文献1)、米国連邦航空局(FAA)のガイドラインでは、例えば機内持込手荷物について、0.5ポンド(227g)のTNT爆薬を6秒で検知でき、検知率95%以上、誤報率2%以下の仕様が爆発物検知装置に望まれるとしている。
【0003】
検査方法の代表的なものはX線CTである。X線CTでは、検査対象物についてその形状と多次元の密度空間分布情報が得られる。したがって、爆発物の密度に近い物体を危険物として判別することができる。しかし、検査対象物に対して密度以上の情報は得られないため、爆発物の確実な特定は困難であり、検知率あるいは誤報率は十分でない。中性子照射による核反応を用いる方法も提案されている。中性子照射により、炭素、窒素、酸素等異なる元素は、おのおの固有のエネルギスペクトルをもつγ線を放射する。したがって、γ線エネルギスペクトルの空間分布を得ることにより、元素組成の空間分布情報を得ることができ、爆発物を直接検知することが原理的に可能である。
【0004】
上記X線CTを用いる方法や中性子照射を用いる方法のほか、X線回折、複数エネルギによるX線透視、核磁気共鳴や核四重極共鳴等、各種の検査方法が提案されているが、現在のところ、いずれの検査方法も単独で確実なものはない。
【0005】
ところで、X線CTと中性子問合せを組み合わせた爆発物検知技術が知られている(例えば特許文献1参照)。この技術では、中性子問合せシステムとして中性子およびγ線検出器アレイを有するシステムを用いる。中性子問合せシステムは、複数個の中性子源とアレイ状の2次元γ線検出器を備え、検査対象物を挟み込む構成である。
【0006】
【非特許文献1】
「ラジオアイソトープ」、第42巻、1993年発行(第413頁から第422頁)
【特許文献1】
特表平10−510621号公報(17頁、図5等)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に記載の従来技術では、中性子およびγ線検出器アレイともに平面状の領域を必要とする。中性子については、1次元配列のものを配列と垂直方向に機械的に走査する。ここで、1個の中性子源を2方向に機械的に走査すること、あるいは、あらかじめ2次元配列の中性子源を設けて機械的走査を省略することの、何れも可能であるが、いずれにしても、中性子源のために2次元平面状の領域が必要であることに変わりはない。また、γ線検出器アレイについても同様であり、検査対象の大きさと同程度の2次元配列となる。このため、検査装置全体が大きくなり、特に、X線CTと中性子問合せシステムを、検査対象物の移動方向において同じ位置に組み合わせて設置することは不可能であり、このため検査装置寸法が大きくなるという問題がある。
【0008】
また、この特許文献1に記載の従来技術では、中性子問合せシステムとX線CTからの情報として、少なくとも2つの元素の濃度を表示している。しかし、元素の濃度表示では、爆発物の検知率が向上しないという問題がある。
【0009】
そこで、本発明は、設置スペースを削減することができ、あわせて、爆発物の検知率も向上することができる荷物検査装置を提供することを主たる課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決した本発明の荷物検査装置は、荷物の中身を非破壊的に検査するための検査装置において、X線撮像装置と中性子CTとを具備し、このX線撮像装置のX線発生器およびX線検出器と中性子CTの中性子発生装置およびγ線検出器を、荷物の搬送方向に垂直な同一断面上に配置し、中性子CTは、中性子発生装置により発生した中性子に対して反対方向に飛行するα粒子をα線検出器で検出することによって中性子の飛行方向を同定し、前記α粒子の検出と中性子が元素と反応して生じたγ線をγ線検出器で検出することによって中性子の飛行時間と、中性子と反応した元素とを同定し、さらに元素の3次元方向の位置を同定する中性子CT信号処理装置を有する構成とした。なお、同一断面とは、文字通りの同一という意味ではなく、近傍を含む意味である。
【0011】
また、前記課題を解決した本発明の荷物検査装置は、荷物の中身を非破壊的に検査するための検査装置において、前記γ線検出器はX線遮蔽を有することを特徴とする構成とした。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態の荷物検査装置を詳細に説明する。なお、一実施形態の荷物検査装置は、空港等で手荷物中の爆発物の有無を非破壊的に検査するための爆発物検知装置であり、X線撮像装置と中性子CT(Computed Tomography)を備える。
【0013】
≪爆発物検知装置の構成≫
本発明の一実施形態を、図1〜図4を参照して説明する。図1は、手荷物検査に用いる爆発物検知装置の一例を示す斜視図である。図2は、爆発物検知装置における、X線発生器、X線検出器アレイ、中性子発生装置、γ線検出器等の配置構造例を示す断面図である。図3は、中性子CTの要部の構成例を示す図である。図4は、表示装置の表示例を示す図である。
【0014】
図1に示すように、一実施形態の爆発物検知装置Aは、ベルトコンベヤのような搬送手段3、爆発物検知装置Aを覆い放射線の遮蔽をかねる装置壁4、X線発生器5、X線検出器アレイ6,7、中性子発生装置8、α線検出器アレイ9、γ線検出器10、X線検出信号処理装置11、中性子CT信号処理装置12、画像処理装置13a、表示装置13b、手荷物検知センサ21、その他、統括的に爆発物検知装置Aを制御する図示しない制御装置等を含んで構成される。
【0015】
図2に示すように、一実施形態の爆発物検知装置Aは、放射線の遮蔽をかねる装置壁4の同一断面に、X線発生器5、X線検出器アレイ6,7を配置すると共に、同一断面に、中性子発生装置8およびγ線検出器10を配置して、爆発物検知装置Aの奥行き方向のサイズ(長さ)を短縮化している。つまり、X線発生器5等の各機器が、それぞれが干渉しない同一断面上の位置に配置されている。なお、仮想線で示すように、γ線検出器10を複数配置するようにしてもよい。
【0016】
(X線撮像装置)
一実施形態の爆発物検知装置Aは、X線撮像装置と中性子CTを備えるが、まず、X線発生器5、X線検出器アレイ6,7、X線検出信号処理装置11、画像処理装置13a、その他図示しない制御装置等を含んで構成されるX線撮像装置を、図1および図2を参照して説明する。
【0017】
図1および図2に示すX線発生器5は、図示しないX線管を有する。このX線管は、例えばタングステン製のフィラメント熱陰極を備え、フィラメントから放出された電子は電圧(数百kV)を印加することにより加速され、陽極であるターゲット(Mo、W等)に衝突してX線を発生するようになっている。X線は、図示しないX線放出用開閉器を開くことによりX線発生器5から放出される。放出されるX線は、ある厚みを持った扇状をしている(例えば周方向に80°、周方向に直交する方向に5°)。なお、X線の放出(照射)方向は、次に説明するX線検出器アレイ6,7の方向であり、X線発生器5は、このような方向にX線を放出できるように、爆発物検知装置A内に取り付けられる。
【0018】
図1および図2に示すX線検出器アレイ6は、搬送手段3の脇に立設され、各X線検出器6a,6b,6c…が、X線発生器5の方向に検出面を向けて垂直方向に並べられた構成をしている。また、X線検出器アレイ7は、搬送手段3の下面に、搬送手段3の搬送方向に直交して設けられている。このX線検出器アレイ7は、各X線検出器7a,7b,7c…が、X線発生器5の方向に検出面を向けて横方向に並べられた構成をしている。X線検出器6a…,7a…は、例えば数mmの立方体の半導体素子部を、カドミウムテルル(CdTe)で構成されている。このX線検出器アレイ6,7およびX線発生器5は、爆発物検知装置A内において、同一面上に配置されている(図2参照)。ちなみに、この一実施形態のX線検出器アレイ6,7は一次元アレイであり、手荷物1自身が移動することにより、2次元の透過画像を得るようになっている。
【0019】
X線検出信号処理装置11は、X線検出器アレイ6を構成する各X線検出器6a,6b、6c…およびX線検出器アレイ7を構成する各X線検出器7a,7b…に接続されている。X線検出信号処理装置11では、各X線検出器6a…,7a…が検出したX線検出信号を次のように処理する。
【0020】
すなわち、X線検出信号処理装置11は、X線検出信号から求まるX線の吸収率を、画像の濃淡に変換する。手荷物1によるX線の吸収は次式で表される。
【0021】
I=I0exp(-μx)
I: 手荷物1のあるときのX線強度
0: 手荷物1の無いときのX線強度
μ: X線の吸収係数
x: 手荷物1内のX線の透過長さ
【0022】
したがって、X線の強度比の対数log(I0/I)=μxを、例えば色の濃淡に変換することにより、X線の透過率の2次元空間分布を画像化することができる。なお、画像化においては、X線検出器アレイ6,7ごとの感度のばらつきや、X線発生器との距離や視野の違いによるデータ補正を施すようにすることができる。
【0023】
(中性子撮像装置〔中性子CT〕)
次に、一実施形態の爆発物検知装置Aが備える中性子CTを説明する。一実施形態では、X線撮像装置と組み合わせる中性子を用いた検査装置(中性子撮像装置)を、中性子CTとするが、この中性子CTは、前記した非特許文献1、すなわち、1993年発行のラジオアイソトープ第42巻第413頁から第422頁(特に第419頁、図15)にて紹介されている「随伴粒子法」に準じたものである。
【0024】
まず、中性子CTの原理を説明する。この一実施形態での中性子CTは、中性子源として、次の核融合反応(DT反応)を用いる。
D+T → α+n
【0025】
ここで、Dは重水素原子核、Tは三重水素原子核、αはヘリウム原子核、nは中性子(高速中性子)である。α粒子と中性子は、おのおの3.5MeVと14MeVの一定のエネルギをもち、ほぼ180度正反対の方向に放出される。この反応において中性子(およびα粒子)は等方的に放出され、反応発生以前にその放出される方向を同定することは不可能だか、核融合反応発生領域の近傍でα粒子の発生位置(検出位置)と発生時刻(検出時刻)を検出(監視)することにより、α粒子と同時に反対方向に放出された中性子の発生時刻と飛行方向を同定することが可能である。
【0026】
発生した中性子が検査対象物(例えば爆薬)を構成する炭素C、窒素N、酸素O等の元素と反応し、非弾性散乱(n,n’)γにより、反応に係る元素に固有のエネルギスペクトルを持つγ線を放出する。このγ線を検出(監視)することにより、元素が同定できる。また、中性子発生時刻(α粒子検出時刻およびα粒子の飛行距離)とγ線検出時刻の差から、中性子の飛行時間を同定でき、先にα粒子検出により決定した中性子の飛行方向とあわせて、3次元の位置情報と元素情報が同定できる。このようにして中性子照射による3次元画像、すなわち中性子CTを構成する。
【0027】
次に、中性子発生装置8、γ線検出器10、中性子CT信号処理装置12、画像処理装置13a、表示装置13b、その他図示しない制御装置等を含んで構成される中性子CTの構成を、図1〜図4を参照して説明する。
【0028】
図3に示すように、中性子発生装置8は、イオン源14、ターゲット15およびα線(α粒子)検出器アレイ9を含んで構成される。イオン源14は、重水素イオン(D+)を生成加速して、三重水素Tを含むターゲット15に照射するようになっている。ターゲット15は、三重水素(T)を吸蔵した水素吸蔵合金等から構成され、加速された重水素イオンの標的にされる。ターゲット15では、照射された重水素イオンとターゲット15が吸蔵する三重水素との衝突が生じ、該衝突の際、重水素イオンと三重水素による核融合反応(DT反応)が起こってα粒子(α線)および中性子(中性子線)が発生する。なお、発生したα粒子および中性子の飛行方向(進行方向)は、等方的である。
【0029】
図3に示すように、α線検出器アレイ9は、ターゲット15を挟んで、搬送手段3、すなわち爆発物2(手荷物1、図1参照)に相対する位置に備えられる。このα線検出器アレイ9は、X線検出器アレイ6等と同様に、各α線検出器9a,9b…が、搬送手段3の搬送方向に直交する方向に並べられた構成をしている。このように並べて配置されるのは、DT反応により発生したα粒子の飛行方向が等方的なためである。ちなみに、α線検出器アレイ9の差し渡しは、搬送手段3の幅方向のどの位置に中性子が照射されても、その飛行方向を同定することができるようなサイズになっている。つまり、搬送手段3の幅が広ければ、α線検出器アレイ9の差し渡しの長さは長くなる。なお、ターゲット15とα線検出器アレイ9(各α線検出器9a,9b…)との距離は、予め計測されて中性子CT信号処理装置12に記憶されている。
このα線検出器アレイ9は中性子信号処理装置12に接続されており、中性子信号処理装置12は、α線検出器アレイ9から得た情報に基づいて、α粒子と同時に発生する中性子の飛行方向と飛行時間が同定される。
【0030】
図3に示すγ線検出器10は、半導体検出器やシンチレータ等、いくつかの種類のものを用いることができるが、この一実施形態では、安価なNaIシンチレータ16と光電子増倍管17の組み合わせを用いる。ここでのNaIシンチレータ16は、直径20cm、厚さ10cmの結晶である。なお、手荷物1(爆発物2)を構成する元素と中性子との反応により発生したγ線は等方的に放射されるため、このγ線検出器10を複数配置して信号を加算することにより、爆発物検知の感度を向上させることもできる(図2の仮想線部分参照)。
【0031】
ちなみに、図2に示すようにγ線検出器10は、X線遮蔽22により覆われているが、これは次の理由による。すなわち、一実施形態の爆発物検知装置Aは、中性子CT装置(γ線検出器10)と同一断面上にX線発生器5が備えられている。このため、γ線検出器10はX線を検出してしまうことがある。したがって図2に示すように、鉛等によるX線遮蔽22を設置してX線を遮蔽して、γ線検出器10によるγ線検出の質を向上させている。ところで、X線発生器5のX線のエネルギは数百Kev以下であるので、かかるエネルギのX線を検出することを目的としたX線検出器アレイ6,7は、数MeV以上の高いエネルギを有するγ線(中性子が元素と反応して発生したγ線)を検出しない。このため、X線検出器アレイ6,7には、遮蔽等は不要である。なお、γ線検出器10は中性子信号処理装置12に接続されており、中性子CT信号処理装置12は、検出したγ線のエネルギスペクトルから中性子と反応した元素を同定する。また、中性子CT信号処理装置12は、α線検出器9の情報を加味して、中性子と反応した元素の空間上の位置を同定する。
【0032】
図1に示す中性子CT信号処理装置12は、α線検出器アレイ9を構成する各α線検出器9a,9b…およびγ線検出器10に接続されている(図3等参照)。中性子CT信号処理装置12は、どのα線検出器9a,9b…がα粒子を検出したかを監視して、対応する中性子の飛行方向を同定する。また、α粒子を検出した時刻とこのα粒子に対応する中性子が元素と反応することにより発生したγ線の検出時刻とから、中性子の飛行時間を同定する。なお、電磁波であるγ線の速度はα粒子や中性子の飛行速度に比べてはるかに速い速度を有すること、α粒子の飛行速度および中性子の飛行速度がほぼ一定であることから、中性子の飛行時間を同定することができる(中性子飛行時間法)。
【0033】
また、中性子CT信号処理装置12は、γ線のエネルギスペクトルから、中性子と反応してγ線を発生した元素の同定を行う。
【0034】
そして、中性子CT信号処理装置12は、これらの情報を総合して、中性子と反応してγ線を放出した元素の位置情報と元素情報を特定する。また、複数のγ線を検出することで、手荷物1の中身(爆発物2)の炭素/酸素の比、窒素/酸素の比等を演算する。つまり、3つ以上の元素の組成比情報を演算する。
【0035】
なお、γ線のエネルギスペクトルは物質により固有であり、あらかじめデータベース化した各種爆発物および非爆発物のエネルギスペクトルと、3次元空間各位置でのγ線のエネルギスペクトルとを比較することにより、3次元空間各位置での爆発物の有無を決定することができる(この一実施形態では係るデータベースを中性子CT信号処理装置12が備えているものとする)。
【0036】
これらの処理により得られた情報(中性子撮像信号等)は、画像処理装置13aおよび表示装置13bで画像として表示される(図4参照)。
【0037】
この一実施形態の中性子CTは、中性子発生装置8の内部でのα粒子検出と、γ線検出器10によるγ線検出時刻により3次元の位置情報を得るため、中性子発生装置8、γ線検出器10とも多次元配列とする必要がない。また、中性子発生装置8、γ線検出器10とも検査対象物に近ければ近いほど検出効率がよいが、両者の位置関係には制約がない。したがって、図2に示すように、この中性子CTは、検査対象物の移動方向においてX線撮像装置と同じ位置に組み合わせて設置することが可能であり、爆破物検知装置Aの寸法(殊に長さ方向の寸法)を小さくすることができるという大きなメリットが生じる。
【0038】
≪爆発物検知装置の動作≫
次に、一実施形態の爆発物検知装置Aの動作を、図1〜図5を参照して説明する。図5は、一実施形態の爆発物検知装置の中性子CTに係る部分の処理フローである。
【0039】
まず、X線発生器5、X線検出器アレイ6,7等を含んで構成されるX線撮像装置の動作を説明する。
図1において、手荷物1の中に爆発物2が含まれている。手荷物1が搬送手段3により、爆発物検知装置Aの内部へと導かれる。搬送手段3上の手荷物の通過は、レーザを用いた手荷物検知センサ21により、爆発物検知装置Aに認識される。爆発物検知装置Aの内部には、X線発生器5とX線検出器アレイ6,7があり、X発生器5から発生し、手荷物1を透過したX線がX線検出器アレイ6またはX線検出器アレイ7で検出される。
【0040】
この一実施形態では、X線検出器アレイ6,7は1次元アレイであるが、手荷物1自身が移動することにより2次元の透過像を得る。また、X線検出器アレイ6,7を同時に動作させることにより、2方向の透過像を同時に得ることができる。X線検出器アレイ6,7の計測信号(X線検出信号)は、既に説明したようにX線検出信処理装置11と画像処理装置13aで画像情報に変換され、表示装置13bに表示される(図4参照)。
【0041】
次に、中性子発生装置8、γ線検出器10等を含んで構成される中性子CTの動作を説明する(図5のフロー参照)。
図1において、X線撮像装置の場合と同様、手荷物1が搬送手段3により爆発物検知装置Aの内部へと導かれ、レーザを用いた手荷物検知センサ21により、手荷物1が認識される。爆発物検知装置Aの内部には、中性子発生装置8とγ線検出器10があり、重水素イオンの照射(S1)によりターゲット15からは核融合反応(DT反応)によるα粒子と中性子が同時に発生して反対方向に飛行する。なお、α粒子(および中性子)の飛行方向は等方的であり、α線検出器9の形状との関係から飛行する全てのα粒子が、該α粒子を監視(S2)するα線検出器9により検出されるわけではないが、α粒子が検出されると、中性子CT信号処理装置12で対応する中性子の飛行方向が直ちに同定される。
【0042】
中性子は、飛行方向にある例えば爆発物2を構成する元素と反応してγ線を生じる(非弾性散乱(n,n’)γ)。γ線は等方的に飛び出すが、γ線検出器10にγ線が検出されると、中性子CT信号処理装置12で中性子の飛行時間が同定される(S3)。なお、検出されたα粒子に対応するγ線が所定時間内に検出されない場合(中性子が手荷物1を素通りした場合を含む)は、α粒子の検出はリセットされ、別のα粒子についての対応するγ線の検出をまつ。
【0043】
次に、γ線のエネルギスペクトルから中性子と反応した元素が同定される(S4)。また、中性子と反応した元素の3次元方向の位置が同定(S5)される。また、γ線を複数検出することにより、炭素/酸素の比、窒素/酸素の比等が演算される。そして、画像処理装置13aで処理され、表示装置13bに、図4に示すようにして表示される。
【0044】
なお、表示装置13bによる表示を説明する。X線透視像13b1,13b2は、X線吸収率の違いを濃淡で表した2次元空間分布である。中性子CT像13b3は、元素組成比、すなわち、炭素/酸素および窒素/酸素の組成比に基づく色分け、或いはデータベースとの比較により同定した爆発物の種類の3次元空間分布を表示する。さらに、3次元画像である中性子CT像13b3を、X線透視像13b1,13b2と同じ視野の2次元画像に数値的に変換することにより、中性子CTの透視画像とし、例えばX線透視像13b1と中性子CT像13b3を重ね合わせ、輪郭強調等のフィルタをかけた合成画像13b4も表示される。なお、X線透視画像13b1,13b2は、従来技術によるX線透視画像と同様のものである。
【0045】
つまり、この一実施形態の表示装置(画像表示装置)13bには、X線検出信号処理装置11、中性子CT信号処理装置12、画像処理装置13aの処理結果として、X線撮像装置による物体の透過画像(X線透視画像13b1,13b2)と、中性子撮像装置(中性子CT)による物体の組成画像(中性子CT像13b3)が各々表示される。また、表示装置13bには、処理結果として、X線撮像装置による物体の透視像と、中性子撮像装置(中性子CT)による物体の組成画像を重ね合わせて合成し、合成画像13b4として表示される。
【0046】
なお、従来は、中性子問合せシステムとX線CTからの情報として、少なくとも2つの元素の濃度を表示していた。しかし、爆発物(薬物)を特徴付けるのは、元素の濃度よりも元素の濃度比、すなわち、炭素/酸素あるいは窒素/酸素であり、元素の濃度表示では、爆発物の検知率が向上しない。しかし、この一実施形態では、X線撮像装置による検査対象物の形状と密度画像および中性子CTによる組成画像を各々個別に、あるいは重ね合わせて表示する。これにより、従来のX線撮像装置での操作者の経験を活かし、同時に組成画像により操作者に危険物の存在を印象づけることができる。また、組成画像は、爆発物に特徴的な、炭素および窒素の、酸素に対する組成比で表示するので、より確実に爆発物を検知することができる。
【0047】
また、この一実施形態によれば、X線撮像装置と中性子CTを、検査対象物の移動方向において同じ位置に設置(同一平面上(同一断面上)に設置)できるので、爆発物検査装置Aの寸法を小さくすることができ、爆発物検知装置Aを狭い場所にも設置できるようになる。また、中性子CTの部分(中性子発生装置9…)を小型化することができるので、この点からも爆発物検知装置Aを小型化することができる。また、中性子CTの部分(中性子発生装置9…)を小型化できることにより、X線撮像装置(X線発生器5…)と干渉し難くなるので、レイアウトが容易になる。また、元素と反応してγ線を発生しなかった中性子を検知する中性子検出器を備えない構成とすることができるので、この点からも爆発物検知装置Aを小型化することができる。
【0048】
以上説明した本発明は、前記した一実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、図6に示すように、爆発物検知装置A(X線や中性子の照射)を、をシーケンスに基づいて動作させてもよい。このシーケンスは、搬送手段3による手荷物1の移動は手荷物検知センサ21により爆発物検知装置A(図示しない制御装置)が認識する。一つの手荷物1に対する放射線照射時間は約5秒とする。すなわち、手荷物1の大きさを1m程度とすれば、搬送手段3の搬送速度は0.2m/sとすればよい。X線および中性子照射は、手荷物1が図2に示したX線発生器5等を配置した断面に達する前(センサ21に検知された2秒後)から開始する。X線および中性子照射は、手荷物検査時間中連続的に実施しても、間歇的に実施してもよい。X線、α線およびγ線の放射線計測データ処理および画像更新は、手荷物検査中に数10Hzの周期で実施するようにすることができる。
【0049】
また、爆発物検知装置は、空港等の他、建物の出入口等にも設置することができる。また、検査の対象を爆発物として説明したが、荷物内の麻薬を始めとする化学物質等や動物等の検査・検知に適用することもできる。また、あらゆる荷物の検査を行うことができる。また、一実施形態では、X線撮像装置(X線発生器5、X線検出器アレイ6,7)と中性子CT(中性子発生装置8、γ線検出器10)を、同一平面状に配置する構成を示したが、発明の趣旨を逸脱しない範囲で搬送手段の前後方向にずらす(オフセットする)配置としてもよい。
【0050】
【発明の効果】
以上示したように、本発明の荷物検査装置によれば、中性子CTは、中性子発生装置により発生した中性子に対して反対方向に飛行するα粒子をα線検出器で検出することによって中性子の飛行方向を同定し、前記α粒子の検出と中性子が元素と反応して生じたγ線をγ線検出器で検出することによって中性子の飛行時間と、中性子と反応した元素とを同定し、さらに元素の3次元方向の位置を同定するので、3次元の位置情報を得るために中性子発生装置、γ線検出器とも多次元配列とする必要がなく構成できる。したがって、X線撮像装置と中性子CTを、検査対象物の搬送方向に垂直な同一断面上に設置できるので、荷物検査装置寸法を小さくすることができるという効果がある。また、従来のX線撮像装置での操作者の経験と知見を、本発明の装置においても利用することができるので、操作者の使い勝手が向上し、例えば爆発物や禁制薬物の検知率が向上する。つまり、設置スペースを削減することができ、あわせて、爆発物の検知率も向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る一実施形態の手荷物検査に用いる爆発物検知装置の一例を示す斜視図である。
【図2】 図1の爆発物検知装置における、X線発生器、X線検出器アレイ、中性子発生装置、γ線検出器等の配置構造例を示す断面図である。
【図3】 図1の爆発物検知装置における、中性子CTの要部の構成例を示す図である。
【図4】 図1の爆発物検知装置における、表示装置の表示例を示す図である。
【図5】 図1の爆発物検知装置の中性子CTに係る部分の処理フローである。
【図6】 一実施形態の爆発物検知装置の動作シーケンス図である。
【符号の説明】
1…手荷物
2…爆発物
3…撒送手段
4…装置璧
5…X線発生器
6,7…X線検出器アレイ
8…中性子発生装置
9…α線検出器アレイ
l0…γ線検出器
11…X線検出信号処理装置
12…中性子CT信号処理装置
13a…画像処理装置
13b…表示装置(画像表示装置)
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a passenger baggage inspection apparatus at an airport or the like, for example, and relates to a baggage inspection apparatus suitable for nondestructively detecting explosives, prohibited drugs, and the like in baggage.
[0002]
[Prior art]
There is a growing need for fast and reliable detection of explosives and forbidden drugs in baggage at airports (eg, Non-Patent Document 1). US Federal Aviation Administration (FAA) guidelines, for example, carry-on baggage , It is said that 0.5 pound (227 g) TNT explosives can be detected in 6 seconds, and specifications with a detection rate of 95% or more and a false alarm rate of 2% or less are desired for explosives detection devices.
[0003]
A typical inspection method is X-ray CT. In X-ray CT, the shape and multidimensional density space distribution information of an inspection object are obtained. Therefore, an object close to the density of explosives can be determined as a dangerous substance. However, since information beyond the density cannot be obtained for the inspection object, it is difficult to reliably identify explosives, and the detection rate or false alarm rate is not sufficient. A method using a nuclear reaction by neutron irradiation has also been proposed. Due to neutron irradiation, different elements such as carbon, nitrogen, and oxygen emit gamma rays having their own energy spectrum. Therefore, by obtaining the spatial distribution of the γ-ray energy spectrum, it is possible in principle to obtain the spatial distribution information of the elemental composition and directly detect explosives.
[0004]
In addition to the method using X-ray CT and the method using neutron irradiation, various inspection methods such as X-ray diffraction, X-ray fluoroscopy with multiple energies, nuclear magnetic resonance and nuclear quadrupole resonance have been proposed. However, none of the inspection methods are reliable alone.
[0005]
By the way, an explosive detection technique combining X-ray CT and neutron inquiry is known (see, for example, Patent Document 1). In this technique, a system having a neutron and gamma ray detector array is used as a neutron inquiry system. The neutron inquiry system includes a plurality of neutron sources and an arrayed two-dimensional γ-ray detector, and sandwiches an inspection object.
[0006]
[Non-Patent Document 1]
“Radio Isotope”, Volume 42, published in 1993 (pages 413 to 422)
[Patent Document 1]
JP 10-510621 Gazette (page 17, Fig. 5 etc.)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the prior art described in Patent Document 1 requires a planar area for both the neutron and γ-ray detector arrays. As for neutrons, a one-dimensional array is mechanically scanned in a direction perpendicular to the array. Here, it is possible to mechanically scan one neutron source in two directions, or to provide a two-dimensional array of neutron sources in advance and omit mechanical scanning. However, the two-dimensional planar area is still necessary for the neutron source. The same applies to the γ-ray detector array, which is a two-dimensional array having the same size as the inspection object. For this reason, the entire inspection apparatus becomes large, and in particular, it is impossible to install the X-ray CT and the neutron inquiry system in combination at the same position in the moving direction of the inspection object, which increases the inspection apparatus size. There is a problem.
[0008]
In the prior art described in Patent Document 1, the concentrations of at least two elements are displayed as information from the neutron inquiry system and X-ray CT. However, the element concentration display has a problem that the detection rate of explosives is not improved.
[0009]
Therefore, the main object of the present invention is to provide a luggage inspection apparatus that can reduce the installation space and improve the detection rate of explosives.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The baggage inspection apparatus of the present invention that has solved the above problems is an inspection apparatus for nondestructively inspecting the contents of a baggage. CT This X-ray imaging apparatus X-ray generator and X-ray detector And neutrons CT neutron generator and γ-ray detector In the direction of baggage transport Vertical On the same cross section The neutron CT identifies the flight direction of neutrons by detecting α particles flying in the opposite direction to the neutrons generated by the neutron generator with an α-ray detector. A neutron CT signal processing device that identifies the flight time of neutrons and the elements that have reacted with neutrons by detecting γ-rays generated by the reaction with a γ-ray detector, and further identifies the positions of the elements in the three-dimensional direction. Yes It was set as the structure to do. The same cross section does not mean literally the same, but includes the vicinity.
[0011]
Moreover, the luggage inspection apparatus of the present invention that has solved the above problems is an inspection apparatus for nondestructively inspecting the contents of a luggage, The γ-ray detector has X-ray shielding. It was set as the structure to do.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a package inspection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail. The baggage inspection apparatus according to an embodiment is an explosives detection apparatus for nondestructively inspecting the presence or absence of explosives in baggage at an airport or the like, and includes an X-ray imaging apparatus and neutron CT (Computed Tomography). .
[0013]
≪Composition of explosives detection device≫
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing an example of an explosive detection device used for baggage inspection. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an arrangement structure example of an X-ray generator, an X-ray detector array, a neutron generator, a γ-ray detector, etc. in the explosive detection device. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a main part of the neutron CT. FIG. 4 is a diagram illustrating a display example of the display device.
[0014]
As shown in FIG. 1, an explosive detection device A according to an embodiment includes a conveying means 3 such as a belt conveyor, a device wall 4 covering the explosive detection device A and shielding radiation, an X-ray generator 5, and an X-ray generator 5. Ray detector arrays 6, 7, neutron generator 8, alpha ray detector array 9, gamma ray detector 10, X-ray detection signal processor 11, neutron CT signal processor 12, image processor 13a, display device 13b, The baggage detection sensor 21 and other control devices (not shown) that collectively control the explosives detection device A are configured.
[0015]
As shown in FIG. 2, the explosives detection apparatus A of one embodiment arrange | positions the X-ray generator 5 and the X-ray detector arrays 6 and 7 in the same cross section of the apparatus wall 4 which also shields radiation, In the same cross section, the neutron generator 8 and the γ-ray detector 10 are arranged to shorten the size (length) of the explosives detector A in the depth direction. That is, each device such as the X-ray generator 5 is disposed at a position on the same cross section where each of them does not interfere. Note that a plurality of γ-ray detectors 10 may be arranged as indicated by virtual lines.
[0016]
(X-ray imaging device)
The explosive detection device A according to an embodiment includes an X-ray imaging device and a neutron CT. First, the X-ray generator 5, the X-ray detector arrays 6 and 7, the X-ray detection signal processing device 11, and the image processing device. An X-ray imaging apparatus including 13a and other control devices not shown will be described with reference to FIGS.
[0017]
The X-ray generator 5 shown in FIGS. 1 and 2 has an X-ray tube (not shown). This X-ray tube has a filament hot cathode made of tungsten, for example, and electrons emitted from the filament are accelerated by applying a voltage (several hundred kV) and collide with a target (Mo, W, etc.) that is an anode. X-rays are generated. X-rays are emitted from the X-ray generator 5 by opening an X-ray emission switch (not shown). The emitted X-ray has a fan shape with a certain thickness (for example, 80 ° in the circumferential direction and 5 ° in the direction orthogonal to the circumferential direction). The X-ray emission (irradiation) direction is the direction of X-ray detector arrays 6 and 7 to be described next, and the X-ray generator 5 explodes so that X-rays can be emitted in such a direction. It is attached in the object detection apparatus A.
[0018]
The X-ray detector array 6 shown in FIGS. 1 and 2 is erected on the side of the conveying means 3, and each X-ray detector 6 a, 6 b, 6 c... Faces the detection surface toward the X-ray generator 5. Are arranged vertically. Further, the X-ray detector array 7 is provided on the lower surface of the transport unit 3 so as to be orthogonal to the transport direction of the transport unit 3. The X-ray detector array 7 has a configuration in which X-ray detectors 7 a, 7 b, 7 c... Are arranged in the horizontal direction with the detection surface facing the X-ray generator 5. The X-ray detectors 6a,..., 7a,... Are made of cadmium tellurium (CdTe), for example, a cubic semiconductor element portion of several mm. The X-ray detector arrays 6 and 7 and the X-ray generator 5 are arranged on the same plane in the explosive detection device A (see FIG. 2). Incidentally, the X-ray detector arrays 6 and 7 of this embodiment are one-dimensional arrays, and a two-dimensional transmission image is obtained by the movement of the baggage 1 itself.
[0019]
The X-ray detection signal processing device 11 is connected to the X-ray detectors 6a, 6b, 6c... Constituting the X-ray detector array 6 and the X-ray detectors 7a, 7b. Has been. In the X-ray detection signal processing device 11, the X-ray detection signals detected by the X-ray detectors 6a,.
[0020]
That is, the X-ray detection signal processing device 11 converts the X-ray absorption rate obtained from the X-ray detection signal into the density of the image. Absorption of X-rays by baggage 1 is expressed by the following equation.
[0021]
I = I 0 exp (-μx)
I: X-ray intensity with baggage 1
I 0 : X-ray intensity without baggage 1
μ: X-ray absorption coefficient
x: X-ray transmission length in baggage 1
[0022]
Therefore, the logarithm log (I 0 By converting / I) = μx into, for example, color shading, a two-dimensional spatial distribution of X-ray transmittance can be imaged. In imaging, it is possible to perform data correction due to variations in sensitivity among the X-ray detector arrays 6 and 7 and differences in distance and field of view from the X-ray generator.
[0023]
(Neutron imaging device [neutron CT])
Next, the neutron CT included in the explosives detection apparatus A according to an embodiment will be described. In one embodiment, an inspection device (neutron imaging device) using neutrons combined with an X-ray imaging device is a neutron CT. The neutron CT is a radioisotope issued in the above-mentioned Non-Patent Document 1, that is, 1993. Volume 42, pages 413 to 422 (especially page 419, FIG. 15).
[0024]
First, the principle of neutron CT will be described. The neutron CT in this embodiment uses the following nuclear fusion reaction (DT reaction) as a neutron source.
D + T → α + n
[0025]
Here, D is a deuterium nucleus, T is a tritium nucleus, α is a helium nucleus, and n is a neutron (fast neutron). Alpha particles and neutrons are emitted in opposite directions, approximately 180 degrees, with constant energy of 3.5 MeV and 14 MeV, respectively. In this reaction, neutrons (and alpha particles) are emitted isotropically, and it is impossible to identify the direction of emission before the reaction occurs, or the alpha particle generation position (detection) in the vicinity of the fusion reaction generation region By detecting (monitoring) the position) and the generation time (detection time), it is possible to identify the generation time and flight direction of neutrons emitted in the opposite direction simultaneously with the α particles.
[0026]
Generated neutrons react with elements such as carbon C, nitrogen N, oxygen O, etc. constituting the object to be inspected (for example, explosives), and energy spectrum specific to the element involved in the reaction due to inelastic scattering (n, n ′) γ. Emits gamma rays with. By detecting (monitoring) this γ-ray, the element can be identified. Also, from the difference between the neutron generation time (α particle detection time and α particle flight distance) and γ ray detection time, the flight time of neutrons can be identified, along with the flight direction of neutrons previously determined by α particle detection, Three-dimensional position information and element information can be identified. In this way neutrons Irradiation 3D image by neutron CT image Configure.
[0027]
Next, FIG. 1 shows the configuration of neutron CT including the neutron generator 8, the γ-ray detector 10, the neutron CT signal processor 12, the image processor 13a, the display device 13b, and other control devices (not shown). Description will be given with reference to FIG.
[0028]
As shown in FIG. 3, the neutron generator 8 includes an ion source 14, a target 15, and an α-ray (α particle) detector array 9. The ion source 14 includes deuterium ions (D + ) Is accelerated to irradiate the target 15 containing tritium T. The target 15 is made of a hydrogen storage alloy or the like that stores tritium (T), and is a target of accelerated deuterium ions. The target 15 collides with the irradiated deuterium ions and the tritium occluded by the target 15, and at the time of the collision, a fusion reaction (DT reaction) between the deuterium ions and the tritium occurs and α particles (α Rays) and neutrons (neutron rays) are generated. In addition, the flight direction (traveling direction) of the generated α particles and neutrons is isotropic.
[0029]
As shown in FIG. 3, the α-ray detector array 9 is provided at a position facing the conveying means 3, that is, the explosive 2 (see baggage 1, FIG. 1) with the target 15 interposed therebetween. The α-ray detector array 9 has a configuration in which the α-ray detectors 9a, 9b,... Are arranged in a direction perpendicular to the transport direction of the transport means 3, as in the X-ray detector array 6 and the like. . The reason why they are arranged side by side is that the flight direction of α particles generated by the DT reaction is isotropic. Incidentally, the passing of the α-ray detector array 9 has such a size that the flight direction can be identified no matter which position in the width direction of the transport means 3 is irradiated with neutrons. That is, if the width of the conveying means 3 is wide, the passing length of the α-ray detector array 9 becomes long. The distance between the target 15 and the α-ray detector array 9 (each α-ray detector 9a, 9b...) Is measured in advance and stored in the neutron CT signal processing device 12.
This α-ray detector array 9 is connected to a neutron signal processing device 12, and the neutron signal processing device 12 is based on the information obtained from the α-ray detector array 9 and the flight direction of neutrons generated simultaneously with the α particles. And the flight time is identified.
[0030]
As the γ-ray detector 10 shown in FIG. 3, several types of semiconductor detectors and scintillators can be used. In this embodiment, a combination of an inexpensive NaI scintillator 16 and a photomultiplier tube 17 is used. Is used. The NaI scintillator 16 here is a crystal having a diameter of 20 cm and a thickness of 10 cm. Since γ-rays generated by the reaction between the elements constituting baggage 1 (explosive 2) and neutrons are emitted isotropically, a plurality of γ-ray detectors 10 are arranged to add signals. The sensitivity of explosive detection can also be improved (see the phantom line portion in FIG. 2).
[0031]
Incidentally, as shown in FIG. 2, the γ-ray detector 10 is covered with an X-ray shield 22 for the following reason. That is, the explosives detection apparatus A of one embodiment is provided with the X-ray generator 5 on the same cross section as the neutron CT apparatus (γ-ray detector 10). For this reason, the γ-ray detector 10 may detect X-rays. Therefore, as shown in FIG. 2, an X-ray shield 22 made of lead or the like is installed to shield X-rays, thereby improving the quality of γ-ray detection by the γ-ray detector 10. By the way, since the X-ray energy of the X-ray generator 5 is several hundred Kev or less, the X-ray detector arrays 6 and 7 intended to detect the X-rays of such energy have high energy of several MeV or more. It does not detect γ rays (γ rays generated by the reaction of neutrons with elements). For this reason, the X-ray detector arrays 6 and 7 need not be shielded. Note that the γ-ray detector 10 is connected to a neutron signal processing device 12, and the neutron CT signal processing device 12 identifies an element that has reacted with neutrons from the detected energy spectrum of γ-rays. Further, the neutron CT signal processing device 12 takes into account the information of the α-ray detector 9 and identifies the position in space of the element that has reacted with the neutron.
[0032]
The neutron CT signal processing apparatus 12 shown in FIG. 1 is connected to each α-ray detector 9a, 9b... And γ-ray detector 10 constituting the α-ray detector array 9 (see FIG. 3 and the like). The neutron CT signal processing device 12 monitors which α-ray detectors 9a, 9b... Detect α particles, and identifies the flight direction of the corresponding neutrons. Further, the flight time of neutrons is identified from the time when the α particles are detected and the detection time of the γ rays generated when the neutrons corresponding to the α particles react with the element. Note that the speed of γ rays, which are electromagnetic waves, is much faster than the flight speed of α particles and neutrons, and the flight speed of α particles and the flight speed of neutrons are almost constant. Can be identified (neutron time-of-flight method).
[0033]
Moreover, the neutron CT signal processing apparatus 12 identifies the element which reacted with the neutron and generate | occur | produced the gamma ray from the energy spectrum of the gamma ray.
[0034]
Then, the neutron CT signal processing device 12 combines these pieces of information to identify position information and element information of an element that has reacted with neutrons to emit γ rays. Further, by detecting a plurality of γ-rays, the carbon / oxygen ratio, nitrogen / oxygen ratio, etc. of the contents of baggage 1 (explosive 2) are calculated. That is, the composition ratio information of three or more elements is calculated.
[0035]
Note that the energy spectrum of γ-rays is specific to each substance, and by comparing the energy spectra of various explosives and non-explosives stored in advance in a database with the energy spectra of γ-rays at each position in a three-dimensional space, 3 The presence or absence of explosives at each position in the dimensional space can be determined (in this embodiment, the neutron CT signal processing device 12 includes such a database).
[0036]
Information obtained by these processes (neutron imaging signals and the like) is displayed as an image on the image processing device 13a and the display device 13b (see FIG. 4).
[0037]
The neutron CT according to this embodiment has a neutron generator 8 and γ-ray detection in order to obtain three-dimensional position information based on α particle detection inside the neutron generator 8 and γ-ray detection time by the γ-ray detector 10. Neither the vessel 10 needs to be a multidimensional array. Further, the closer the neutron generator 8 and the γ-ray detector 10 are to the object to be inspected, the better the detection efficiency, but there is no restriction on the positional relationship between them. Therefore, as shown in FIG. 2, the neutron CT can be installed in the same position as the X-ray imaging device in the moving direction of the inspection object, and the dimensions (particularly long) of the blasting object detection device A can be set. A great merit is obtained that the dimension in the vertical direction) can be reduced.
[0038]
≪Operation of explosives detection device≫
Next, operation | movement of the explosives detection apparatus A of one Embodiment is demonstrated with reference to FIGS. FIG. 5 is a processing flow of a portion related to the neutron CT of the explosives detection device of one embodiment.
[0039]
First, the operation of the X-ray imaging apparatus including the X-ray generator 5, the X-ray detector arrays 6, 7, etc. will be described.
In FIG. 1, explosives 2 are included in baggage 1. The baggage 1 is guided into the explosives detection device A by the transport means 3. The passage of the baggage on the transport means 3 is recognized by the explosives detection device A by the baggage detection sensor 21 using a laser. Inside the explosive detection device A, there are an X-ray generator 5 and X-ray detector arrays 6, 7. X-rays generated from the X generator 5 and transmitted through the baggage 1 are transferred to the X-ray detector array 6 or 6. It is detected by the X-ray detector array 7.
[0040]
In this embodiment, the X-ray detector arrays 6 and 7 are one-dimensional arrays, but a two-dimensional transmission image is obtained by the movement of the baggage 1 itself. Further, by operating the X-ray detector arrays 6 and 7 simultaneously, it is possible to obtain transmission images in two directions at the same time. The measurement signals (X-ray detection signals) of the X-ray detector arrays 6 and 7 are converted into image information by the X-ray detection signal processing device 11 and the image processing device 13a as described above and displayed on the display device 13b. (See FIG. 4).
[0041]
Next, the operation of the neutron CT including the neutron generator 8, the γ-ray detector 10, etc. will be described (see the flow in FIG. 5).
In FIG. 1, as in the case of the X-ray imaging apparatus, the baggage 1 is guided into the explosives detection apparatus A by the transport means 3, and the baggage 1 is recognized by the baggage detection sensor 21 using a laser. There is a neutron generator 8 and a γ-ray detector 10 inside the explosive detection device A, and α particles and neutrons are simultaneously generated from the target 15 by the fusion reaction (DT reaction) by deuterium ion irradiation (S1). Generate and fly in the opposite direction. Note that the flight direction of α particles (and neutrons) is isotropic, and all α particles flying from the relationship with the shape of the α ray detector 9 monitor the α particles (S2). Although not detected by 9, the flight direction of the corresponding neutron is immediately identified by the neutron CT signal processing device 12 when the α particle is detected.
[0042]
The neutron reacts with, for example, an element constituting the explosive 2 in the flight direction to generate γ rays (inelastic scattering (n, n ′) γ). Although γ rays are emitted isotropically, when γ rays are detected by the γ ray detector 10, the neutron CT signal processing device 12 identifies the flight time of neutrons (S3). If γ rays corresponding to the detected α particles are not detected within a predetermined time (including the case where the neutron passes through the baggage 1), the detection of the α particles is reset, and the corresponding α particles are detected. Detecting gamma rays.
[0043]
Next, an element that has reacted with neutrons is identified from the energy spectrum of γ rays (S4). Further, the position in the three-dimensional direction of the element that has reacted with the neutron is identified (S5). Further, by detecting a plurality of γ rays, a carbon / oxygen ratio, a nitrogen / oxygen ratio, and the like are calculated. Then, it is processed by the image processing device 13a and displayed on the display device 13b as shown in FIG.
[0044]
The display by the display device 13b will be described. The X-ray fluoroscopic images 13b1 and 13b2 are two-dimensional spatial distributions showing the difference in X-ray absorption rate by shading. The neutron CT image 13b3 displays the three-dimensional spatial distribution of the types of explosives identified by color classification based on the elemental composition ratio, that is, the composition ratio of carbon / oxygen and nitrogen / oxygen, or by comparison with a database. Further, the neutron CT image 13b3, which is a three-dimensional image, is numerically converted into a two-dimensional image having the same field of view as the X-ray fluoroscopic images 13b1 and 13b2, thereby obtaining a fluoroscopic image of the neutron CT. A composite image 13b4 obtained by superimposing the neutron CT image 13b3 and applying a filter such as edge enhancement is also displayed. The X-ray fluoroscopic images 13b1 and 13b2 are the same as the X-ray fluoroscopic images according to the prior art.
[0045]
That is, in the display device (image display device) 13b of this embodiment, the X-ray detection signal processing device 11, the neutron CT signal processing device 12, and the image processing device 13a process results of object transmission by the X-ray imaging device. Images (X-ray fluoroscopic images 13b1 and 13b2) and an object composition image (neutron CT image 13b3) by a neutron imaging device (neutron CT) are displayed. Further, as a processing result, the fluoroscopic image of the object by the X-ray imaging device and the composition image of the object by the neutron imaging device (neutron CT) are superimposed and synthesized on the display device 13b and displayed as a synthesized image 13b4.
[0046]
Conventionally, the concentration of at least two elements has been displayed as information from the neutron inquiry system and X-ray CT. However, explosives (drugs) are characterized by the element concentration ratio rather than the element concentration, that is, carbon / oxygen or nitrogen / oxygen, and the element detection does not improve the detection rate of explosives. However, in this embodiment, the shape and density image of the inspection object by the X-ray imaging apparatus and the composition image by the neutron CT are displayed individually or superimposed. Thereby, the operator's experience with the conventional X-ray imaging apparatus can be utilized, and at the same time, the presence of a dangerous substance can be impressed on the operator by the composition image. In addition, since the composition image is displayed with a composition ratio of carbon and nitrogen to oxygen, which is characteristic of explosives, explosives can be detected more reliably.
[0047]
Further, according to this embodiment, since the X-ray imaging device and the neutron CT can be installed at the same position (installed on the same plane (on the same cross section)) in the moving direction of the inspection object, the explosives inspection apparatus A Therefore, the explosives detection device A can be installed in a narrow place. Moreover, since the part of neutron CT (neutron generator 9 ...) can be reduced in size, the explosives detection apparatus A can also be reduced in size from this point. Further, since the portion of the neutron CT (neutron generator 9 ...) can be reduced in size, it becomes difficult to interfere with the X-ray imaging device (X-ray generator 5 ...), thereby facilitating the layout. Moreover, since it can be set as the structure which does not have the neutron detector which detects the neutron which reacted with the element and did not generate | occur | produce the gamma ray, the explosives detection apparatus A can be reduced in size also from this point.
[0048]
The present invention described above can be widely modified without being limited to the above-described embodiment. For example, as shown in FIG. 6, the explosives detection apparatus A (X-ray or neutron irradiation) may be operated based on a sequence. In this sequence, the movement of the baggage 1 by the transport means 3 is recognized by the explosives detection device A (control device not shown) by the baggage detection sensor 21. The irradiation time for one piece of baggage 1 is about 5 seconds. That is, if the size of the baggage 1 is about 1 m, the conveying speed of the conveying means 3 may be 0.2 m / s. X-ray and neutron irradiation starts before the baggage 1 reaches the cross section on which the X-ray generator 5 or the like shown in FIG. 2 is arranged (after two seconds detected by the sensor 21). X-ray and neutron irradiation may be performed continuously during the baggage inspection time or intermittently. X-ray, α-ray and γ-ray radiation measurement data processing and image updating can be performed at a cycle of several tens of Hz during baggage inspection.
[0049]
The explosive detection device can be installed at the entrance of a building or the like in addition to an airport. Moreover, although the object of the inspection has been described as an explosive, it can also be applied to the inspection / detection of chemical substances such as narcotics in animals and animals. In addition, any package can be inspected. In one embodiment, the X-ray imaging device (X-ray generator 5, X-ray detector array 6, 7) and neutron CT (neutron generator 8, γ-ray detector 10) are arranged in the same plane. Although the configuration is shown, it may be arranged so as to be shifted (offset) in the front-rear direction of the conveying means without departing from the spirit of the invention.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the luggage inspection apparatus of the present invention, Neutron CT identifies alpha particles flying in the opposite direction to the neutrons generated by the neutron generator using an alpha ray detector to identify the flight direction of the neutrons, and the detection of the alpha particles and the reaction of the neutrons with the elements By detecting the generated γ-rays with a γ-ray detector, the flight time of the neutron and the element that reacted with the neutron are identified, and the position of the element in the three-dimensional direction is further identified. Therefore, both the neutron generator and the γ-ray detector need not be multidimensionally arranged. Therefore, X-ray imaging device and neutron CT Transport In the direction On the same vertical section Therefore, the size of the luggage inspection device can be reduced. In addition, since the experience and knowledge of the operator in the conventional X-ray imaging apparatus can be used in the apparatus of the present invention, the usability of the operator is improved, for example, the detection rate of explosives and forbidden drugs is improved. To do. That is, the installation space can be reduced, and at the same time, the detection rate of explosives can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of an explosives detection device used for baggage inspection according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing an example of an arrangement structure of an X-ray generator, an X-ray detector array, a neutron generator, a γ-ray detector, etc. in the explosive detection device of FIG.
3 is a diagram illustrating a configuration example of a main part of a neutron CT in the explosive detection device of FIG. 1. FIG.
4 is a diagram showing a display example of a display device in the explosives detection device of FIG. 1. FIG.
5 is a processing flow of a portion related to neutron CT of the explosives detection apparatus of FIG.
FIG. 6 is an operation sequence diagram of the explosives detection device according to the embodiment.
[Explanation of symbols]
1 ... Baggage
2. Explosives
3 ... Feeding means
4 ... Equipment wall
5 ... X-ray generator
6,7 ... X-ray detector array
8 ... Neutron generator
9 ... α-ray detector array
l0 ... γ-ray detector
11 ... X-ray detection signal processing apparatus
12 ... Neutron CT signal processor
13a ... Image processing apparatus
13b ... Display device (image display device)

Claims (6)

荷物の中身を非破壊的に検査するための検査装置において、X線撮像装置と中性子CTとを具備し、このX線撮像装置のX線発生器およびX線検出器、前記中性子CTの中性子発生装置およびγ線検出器を、前記荷物の搬送方向に垂直な同一断面上に配置し、前記中性子CTは、前記中性子発生装置により発生した中性子に対して反対方向に飛行するα粒子をα線検出器で検出することによって前記中性子の飛行方向を同定し、前記α粒子の検出と前記中性子が元素と反応して生じたγ線を前記γ線検出器で検出することによって前記中性子の飛行時間と、前記中性子と反応した元素とを同定し、さらに前記元素の3次元方向の位置を同定する中性子CT信号処理装置を有することを特徴とする、荷物検査装置。An inspection apparatus for nondestructively inspecting the contents of a package, comprising an X-ray imaging device and a neutron CT , an X-ray generator and an X-ray detector of the X-ray imaging device , and a neutron of the neutron CT The generator and the γ-ray detector are arranged on the same cross section perpendicular to the carrying direction of the load, and the neutron CT emits α particles flying in the opposite direction to the neutrons generated by the neutron generator. The flight direction of the neutron is identified by detecting with a detector, and the flight time of the neutron is detected with the γ-ray detector by detecting the α particles and detecting γ rays generated by the reaction of the neutrons with the elements. And a neutron CT signal processing device that identifies the element that has reacted with the neutron and further identifies the position of the element in a three-dimensional direction . 前記荷物検査装置において、前記X線撮像装置と前記中性子CTとに接続された画像表示装置を備え、この画像表示装置は、X線撮像装置による物体の透過画像と、中性子CTによる物体の組成画像を各々表示することを特徴とする、請求項に記載の荷物検査装置。The luggage inspection apparatus includes an image display device connected to the X-ray imaging device and the neutron CT . The image display device includes a transmission image of the object by the X-ray imaging device and a composition image of the object by the neutron CT. The package inspection device according to claim 1 , wherein each of the items is displayed. 前記荷物検査装置において、前記画像表示装置は、前記X線撮像装置による物体の透過画像と、前記中性子CTによる物体の組成画像を合成して表示することを特徴とする、請求項1または請求項に記載の荷物検査装置。In the cargo inspection system, the image display apparatus, and the object of the transmitted image obtained by the X-ray imaging apparatus, and displaying by combining the composition image of the object by the neutron CT, claim 1 or claim 2. The luggage inspection apparatus according to 2. 前記荷物検査装置において、前記中性子CTによる物体の組成画像は、3つ以上の元素の組成比情報であることを特徴とする、請求項または請求項に記載の荷物検査装置。In the cargo inspection system, the composition image of the object by the neutron CT is characterized in that a composition ratio information of three or more elements, baggage inspection apparatus according to claim 2 or claim 3. 前記荷物検査装置において、前記3つ以上の元素として、酸素、窒素および炭素を含むことを特徴とする、請求項に記載の荷物検査装置。The luggage inspection apparatus according to claim 4 , wherein the three or more elements include oxygen, nitrogen, and carbon. 前記荷物検査装置において、前記γ線検出器はX線遮蔽を有することを特徴とする請求項1に記載の荷物検査装置。The luggage inspection apparatus according to claim 1, wherein the γ-ray detector has an X-ray shield.
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