JP5037328B2 - 物体の2エネルギー放射線走査 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態では、調査窓と呼ばれる所定の面積を有するピクセルのグループに含まれた閾値より下のTRを有するピクセル(「低TRピクセル」)の数が調査される。この調査窓は、例えば、3ピクセル×3ピクセルまたは9ピクセル×9ピクセルの、ピクセルのマトリックスであってもよい。図2に、9×9ピクセル調査窓Wが示されている。調査窓の中の低TRピクセルの数が所定の数を超えると、HANMが存在していると見なされる。閾値の値(標準偏差の値を引いた/加えた試験片の平均TR)、窓の大きさ、および脅威と見なされる低TRピクセルの最小数は、閾値より下に少なくとも1つのピクセルを有する物体の独立調査窓(独立窓は共通ピクセルを共有しない)の数に非NAHMが脅威基準を満たす確率を掛けたものが所望の感度および特定性よりも小さくなるように選ぶことができる。閾値を計算するために調査窓の大きさおよび試験物質の平均TRから引くべき標準偏差の数を選ぶことは、次の統計的な解析に基づいている。この試験は、「調査窓試験」と呼ばれる。
試験基準を満たす最初の合成ピクセルが発見されると(例えば、図6aに関して説明したように)、解析される合成ピクセルの数を増やすための他の方法は、そのピクセルの環境を解析してそのピクセルに接触した同じく試験基準を満たすピクセルを識別することである。接触ピクセルがまたHANMの一部であれば、その最初のピクセルがHANMの一部である可能性がいっそう高くなるので、その最初の合成ピクセルの環境を解析することで、測定値の統計的な精度が高くなる(標準偏差が減少する)。最初のピクセルを囲繞するピクセルを解析することで、決定に寄与する光子の数がまた効果的に増加する。接触したピクセルの面積が所定の面積以上である場合、HANMの識別は、単一ピクセルまたは所定面積よりも小さな面積を有するグループに基づいた決定よりも大きな感度および特定性を有している。
他の実施形態では、合成ピクセルはグループ分けされ、そしてグループのTRの関数が解析される。この関数は、例えば、グループのTRの平均値または中心値であってもよい。疑わしいピクセルのまわりにグループを形成することができ、または全てのピクセルを含むように複数のグループを設けることができる。このグループは、例えば、マトリックスであってもよい。したがって、この試験は「マトリックス試験」と呼ばれる。
上で述べたように、HANMと非HANMとを区別するための閾値は、好ましくは、走査システムごとに計算される。貨物走査システムが周期的に較正されるとき、閾値計算が行われてもよい。この計算は、部分的に、システムの感度および特定性の所望の程度に依存する。上で述べたように、問題のある物質(ウランのような)の最低原子番号よりも小さな原子番号を有する試験物質を、貨物輸送機関を走査するために使用されるのと同じ2つのエネルギーで走査することによって、閾値を決定することができる。好ましくは、誤肯定を無くするために、試験片は、また、一般的な許される物質の原子番号以上の原子番号を有している。鉄、ニッケル、および銅は、好ましい試験物質の例である。
他のX線走査および/または解析技術を、上で説明したグループ分け関連技術と共に使用して、1つまたは複数の疑わしいピクセルがHANMであるという結論の精度をさらに高め、かつ誤警報率を減少させることができる。上の試験は、貨物輸送機関の中の任意の物質がHANMとして分類できるかどうかを決定する。HANMは核物質(核分裂可能物質、核分裂性物質、または燃料親物質)である可能性があり、核物質の存在は、高度の感度および特定性で識別する必要がある。上で述べたように、ウラン235、プルトニウム239、およびウラン233は、核分裂性物質の例である。核分裂可能物質には、核分裂性物質およびウラン238がある。燃料親物質には、プルトニウム239に変換可能なウラン238、ウラン233に変換可能なトリウム232がある。他のものよりも容易に核分裂する特定の核分裂性物質は、特殊核物質(「SNM」)と呼ばれる。SNMHは、現在、米国原子力規制委員会によって、プルトニウム、ウラン233、ウラン233またはウラン235同位元素に富んだウランを含むように定義されている。核物質は、当技術分野で知られているように、十分なエネルギーのX線放射線にさらされることによって、さらされて1〜2μs後に引き起こされるそれの原子核の核分裂の後で、ベータ崩壊のために、遅発中性子を放射する。非核物質は遅発中性子を放射しないので、遅発中性子の存在を使用して、核物質の存在を識別することができる。遅発中性子は、例えば、中性子検出器によって検出し、かつ数えることができる。中性子検出器は、以下でさらに述べる。
図16は、本発明の実施形態を実施するようにプログラムされた貨物走査システム2000の例の前面図である。移送機システム2020は、X線源2060と検出器2070の間で走査システム2000を通して貨物輸送機関2040を支えかつ運ぶ。移送機システム2020は、例えば、機械的に駆動される移送機ベルト、トラック、または機械的に駆動されるローラであってもよい。X線源2060は、制動放射X線放射線の放射線ビームRを貨物輸送機関2040の方に向ける。遮蔽壁2080は、X線源2060および検出器2070を取り囲んでいる。移送機システム2020は、貨物輸送機関2040の出入りを可能にするように遮蔽壁2080の開口を通って延びている。
Claims (19)
- 貨物輸送機関を調査する方法であって、
異なる第1および第2の放射線エネルギーを有する少なくとも1つの第1の放射線ビームによって、貨物輸送機関の第1の複数の対応部分と第2の複数の対応部分を走査することと、
前記第1および第2の放射線エネルギーに対応する第1および第2の放射線を、前記貨物輸送機関の前記第1及び第2の複数の対応部分と前記第1及び第2の放射線エネルギーそれぞれにおける前記少なくとも1つの第1の放射線ビームとの相互作用の後で検出することと、
前記貨物輸送機関の第1及び第2の複数の対応部分について、前記第1及び第2の放射線間で、それぞれ第1の比を計算することと、
前記第1の比を、少なくとも1つの第2の比に少なくとも部分的に基づいた少なくとも1つの閾値と比較することと、
前記比較に少なくとも部分的に基づいて前記貨物輸送機関が所定の原子番号よりも大きな原子番号を有する任意の物質を少なくとも可能性として含むかどうかを決定し、前記所定の原子番号よりも大きい原子番号を有する全ての物質を被疑物質とすることとを含み、
前記少なくとも1つの第2の比は、前記所定の原子番号を有する試験物質の少なくとも一部を前記第1及び第2の放射線エネルギーを有する少なくとも1つの第2の放射線ビームによって走査し、前記試験物質を走査することによって得られる第1及び第2の放射線を検出し、前記試験物質の走査後に検出される放射線の値の間の比を計算することにより取得され、
前記少なくとも1つの閾値は、標準偏差の整数または非整数であってもよい所定の数を前記第2の比から減算することにより取得され、
前記第1及び第2の放射線エネルギーは、少なくとも1MeVであり、前記貨物輸送機関は、少なくとも5フィートの幅を有する、方法。 - 貨物輸送機関を調査する方法であって、
第1の放射線エネルギーの第1の放射線ビームによって貨物輸送機関の第1の部分を走査することと、
前記第1の放射線ビームの少なくとも一部の、前記貨物輸送機関の第1の部分のそれぞれを介した、検出器上へ投射は、それぞれの第1のピクセルを規定するものであり、前記第1の放射線エネルギーに対応する第1の放射線を、前記貨物輸送機関の前記第1の部分と前記第1の放射線ビームとの相互作用の後で検出することと、
前記第1の放射線エネルギーとは異なる第2の放射線エネルギーの第2の放射線ビームによって前記貨物輸送機関の第2の部分を走査することと、
前記第2の放射線ビームの少なくとも一部の、前記貨物輸送機関の第2の部分のそれぞれを介した、検出器上へ投射は、それぞれの第2のピクセルを規定するものであり、前記第2のエネルギーに対応する第2の放射線を、前記貨物輸送機関の前記第2の部分と前記第2の放射線ビームとの相互作用の後で検出することと、
前記第1および第2のエネルギーで検出された前記第1及び第2の放射線の値を第1の関数に適用し、それぞれの対応するピクセルについての第1の計算結果を取得することと、
前記第1の計算結果を、予め決定される第2の計算結果の少なくとも1つと比較することと、
前記比較に少なくとも部分的に基づいて前記貨物輸送機関が所定の原子番号よりも大きな原子番号を有する任意の物質を少なくとも可能性として含むかどうかを決定し、前記所定の原子番号よりも大きい原子番号を有する全ての物質を被疑物質とすることとを含み、
前記第2の計算結果は、前記第1及び第2のエネルギーを有する少なくとも1つの第3の放射線ビームによって前記所定の原子番号を有する試験物質の少なくとも一部を走査し、前記所定の原子番号を有する前記試験物質の走査後に検出される放射線の値を前記第1の関数に適用することにより取得され、
前記第1及び第2の放射線エネルギーは、少なくとも1MeVであり、前記貨物輸送機関は、少なくとも5フィートの幅を有し、前記第1及び第2のピクセルは、少なくとも半分だけ重なる、方法。 - 前記関数は比であって、
前記第1の放射線エネルギーで検出された前記放射線に少なくとも基づく第1の値と前記第2の放射線エネルギーで検出された前記放射線に少なくとも基づく第2の値との比を計算することを含む請求項2に記載の方法。 - 前記貨物輸送機関の対応部分を介した、検出器上への前記第1及び第2の放射線ビームの投射によって定義される第1及び第2のピクセルは、少なくとも半分だけ重なる請求項1に記載の方法。
- さらに、
前記貨物輸送機関を透過した後で前記第1および第2の放射線を検出することを含む請求項1又は2に記載の方法。 - 削除
前記貨物輸送機関の対応部分を走査することは、前記貨物輸送機関の第1及び第2の複数の対応部分を前記第1及び第2の放射線で走査することであり、
前記第1の計算結果を取得することは、前記第1および第2の複数の対応部分について、前記相互作用の後に検出された第1の放射線の値と前記第2の放射線の値のそれぞれの比を計算することであり、
前記物質を少なくとも可能性として含むかどうかを決定することは、前記それぞれの比と前記第1の計算結果とを比較することにより、前記貨物輸送機関の中身が所定の原子番号よりも大きな原子番号を有する被疑物質を少なくとも可能性として含むかどうかを決定することである請求項2に記載の方法。 - さらに、
少なくとも部分的に、
前記試験物質の少なくとも一部を前記第1のエネルギーの第3の放射線ビームで走査し、
前記第1のエネルギーに対応する第3の放射線を、前記第3の放射線ビームと前記試験物質の少なくとも一部との相互作用の後で検出し、
前記試験物質の少なくとも一部を第2のエネルギーの第4の放射線ビームで走査し、
前記第2のエネルギーに対応する第4の放射線を前記第4の放射線ビームと前記試験物質の少なくとも一部との相互作用の後で検出し、
前記相互作用の後に前記第3の放射線と前記第4の放射線の値の第2の比を計算することにより前記第2の計算結果を取得することを含む請求項1に記載の方法。 - 前記試験物質の少なくとも一部を走査することは、
ウランの原子番号よりも小さい原子番号を有する物質を含む試験物質の少なくとも一部を走査することを含む請求項1又は2に記載の方法。 - 鉛の原子番号よりも小さい原子番号を有する物質を含む試験物質の少なくとも一部を走査することを含む請求項8に記載の方法。
- 鉄、銅、およびニッケルからなる群から選ばれた試験物質の少なくとも一部を走査することを含む請求項9に記載の方法。
- 前記第1のエネルギーは、前記第2のエネルギーよりも大きく、
前記第1の比を計算することは、
前記検出された第1の放射線を前記検出された第2の放射線で除算することと、
各対応部分に対する前記比が前記閾値よりも小さい場合に、前記貨物輸送機関が少なくとも可能性として被疑物質を含むと判定することとを含む請求項1に記載の方法。 - 前記試験物質が様々な厚さを有し、
前記方法は、さらに、
前記試験物質の異なる厚さを介して複数回前記試験物質を走査することと、
前記異なる厚さを介して検出された前記第1及び第2の放射線に少なくとも部分的に基づいて、前記閾値を計算することと、
前記貨物輸送機関との相互作用の後に、前記検出された第1の放射線と前記検出された第2の放射線のうちの少なくとも一方に基づいてそれぞれの閾値を選択することを含む請求項1に記載の方法。 - 少なくとも5フィートの幅を有する貨物輸送機関を調査するシステムであって、
互いに異なり、少なくとも1MeVのエネルギーを有する第1および第2の放射線エネルギーの第1及び第2の放射線ビームによって貨物輸送機関の少なくとも一部を走査する手段と、
前記物体との相互作用の後で前記第1および第2の放射線エネルギーの放射線を検出する手段であって、前記第1及び第2の放射線ビームの少なくとも一部の、前記貨物輸送機関のそれぞれの部分を介した投射が、第1及び第2のピクセルのそれぞれを定義する、手段と、
対応するピクセルについて前記第1および第2のエネルギーで検出された前記放射線の値を第1の関数に適用し、第1の計算結果を取得する手段であって、前記対応するピクセルが半分だけ重なる、手段と、
前記第1の計算結果を、少なくとも1つの予め定められた第2の計算結果と比較する手段と、
前記比較に少なくとも部分的に基づいて前記貨物輸送機関が所定の原子番号よりも大きな原子番号を有する任意の物質を少なくとも可能性として含むかどうかを決定し、前記所定の原子番号よりも大きい原子番号を有する全ての物質を被疑物質とする手段とを備え、
前記少なくとも1つの第2の計算結果は、前記第1及び第2のエネルギーで前記所定の原子番号を有する物質の少なくとも一部を走査し、当該走査後に検出される放射線の値を前記第1の関数に適用することにより取得される、システム。 - 少なくとも5フィートの幅を有する貨物輸送機関を調査するシステムであって、
それぞれ1MeVより大きいエネルギーを有し、互いに異なる第1および第2の放射線エネルギーを有する少なくとも1つの第1の放射線ビームによって、貨物輸送機関の少なくとも一部を走査し、さらに、前記第1及び第2の放射線エネルギーを有する少なくとも1つの第2の放射線ビームによって所定の原子番号を有する試験物質を走査するための少なくとも1つの放射線源と、
前記第1及び第2の放射線エネルギーを有する前記少なくとも1つの第1の放射線ビームのそれぞれと前記貨物輸送機関との相互作用の後で前記第1及び第2のエネルギーに対応する第1および第2の放射線を検出するように配置されている少なくとも1つの検出器であって、さらに、前記第1及び第2の放射線エネルギーを有する前記少なくとも1つの第2の放射線ビームと前記試験物質との相互作用の後で第3及び第4の放射線を検出する、検出器と、
前記検出器に結合された少なくとも1つのプロセッサであって、
前記貨物輸送機関の第1及び第2の対応部分についての前記第1及び第2の放射線の値の間のそれぞれの第1の比を計算し、
前記第3及び第4の放射線の値の間の少なくとも1つの第2の比を計算し、
標準偏差の整数または非整数であってもよい所定の数を前記第2の比から減算することにより少なくとも1つの閾値を計算し、
前記第1の比を、前記少なくとも1つの閾値と比較し、
前記比較に少なくとも部分的に基づいて前記貨物輸送機関が所定の原子番号よりも大きな原子番号を有する任意の物質を少なくとも可能性として含むかどうかを決定し、前記所定の原子番号よりも大きい原子番号を有する全ての物質を被疑物質とするようにプログラムされている少なくとも1つのプロセッサとを備える、システム。 - 前記プロセッサは、さらに、
前記貨物輸送機関の複数の対応部分を介した、検出器上への前記第1及び第2の放射線ビームの投射によって定義される第1及び第2のピクセルについて、前記第1および第2の放射線の前記第1の比を計算するようにプログラムされており、
前記第1及び第2のピクセルは少なくとも半分だけ重なっている、請求項14に記載のシステム。 - 前記検出器は、前記貨物輸送機関を透過した放射線を検出するように配置されている請求項15に記載のシステム。
- 前記少なくとも1つの第1の放射線ビームは、少なくとも1つの第3の放射線ビームと少なくとも1つの第4の放射線ビームとを含み、
前記方法は、さらに、
前記第1の放射線エネルギーの少なくとも1つの第3の放射線を用いて、前記貨物輸送機関と角度をなして前記貨物輸送機関の前記少なくとも一部を走査することと、
前記第2の放射線エネルギーの少なくとも1つの第4の放射線を用いて、前記角度とほぼ同一の角度をなして前記貨物輸送機関の前記少なくとも一部を走査することと、
を含む請求項1に記載の方法。 - 前記少なくとも1つの第1の放射線ビームは、前記第1の放射線エネルギーを有する第1の走査放射線ビームと、前記第2の放射線エネルギーを有する第2の走査放射線ビームと、を有し、
前記貨物輸送機関の前記対応部分を介した、検出器上への前記第1及び第2の放射線ビームの投射は、それぞれ第1及び第2のピクセルを規定し、
前記それぞれの第1の比を計算することは、対応する第1及び第2のピクセルに関する前記それぞれの第1及び第2の比を計算することであり、
前記第1及び第2のピクセルは、少なくとも半分だけ重なることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記少なくとも1つの第1の放射線ビームは、前記第1の放射線エネルギーを有する第1の走査放射線ビームと、前記第2の放射線エネルギーを有する第2の走査放射線ビームと、を有し、
前記貨物輸送機関の前記対応部分を介した、検出器上への前記第1及び第2の放射線ビームの投射は、それぞれ第1及び第2のピクセルを規定し、
前記少なくとも1つのプロセッサは、対応する第1及び第2のピクセルに関する前記それぞれの第1及び第2の比を計算することにより、前記それぞれの第1の比を計算するように構成され、
前記第1及び第2のピクセルは、少なくとも半分だけ重なることを特徴とする請求項15に記載のシステム。
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