JPH0192648A - 爆発物検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 艮監分国 本発明は爆発物検出方式に関するものである。

特に１本発明は、爆発物の一層効果的な検出を与える為
にヨウ化ナトリウムから形成されたシンチレータ等の無
機シンチレータから形成された検知器と結合して熱中性
子を使用する検出方式に関するものである。特定の検出
方式は、検査中の物体の特定の面内において爆発物の存
在を検出する為の検知器からなるリングを使用して与え
ることが可能であり、該物体の連続的な移動が該爆発物
の三次元的分布を与える。

従来１権 トランク、バッグ、及びその他の小荷物等内にν 収納されているか又は隠されている爆発物を検知する為
にこれらをスキャンニングする為の高い必要性が存在し
ている。例えば、米国内に存在する６００の飛行場にお
いて７５０，０００人に近い乗客によって二百万個に近
い多数のトランクが毎日検査され及び／又は飛行機内に
持ち込まれている。それより多くの数のパッケージが郵
便によって郵送されており、又は敏感な建物へ配送され
ている。可能性は小さいかも知れないが、いずれか１つ
のトランク又は小荷物内に爆発物が収容されている可能
性がある。従って、爆発物の存在を検出する為にトラン
クや小荷物をスキャン（走査）する為の検出方式を提供
することによって公衆を保護することが望ましい。

その場合に、トランク又は小荷物を検査するシステム乃
至は方式は、効果的である為に非常に高い検出の蓋然性
を持つものでなければならない。

処理される小荷物の数が大きいので、実際的である為に
は高い処理能力を有することが必要である。

更に、スキャンされる品目の数が多いので、この様な検
出方式は時折誤った警報を与える場合がある。効果的な
爆発物検出方式を提供する為に、これらの誤報の可能性
は最小とされねばならない。

警報が発生する場合に、それが真正のものであるか又は
誤報であるかはその時には分からないからである。警報
が発生する毎に、乗客又は小荷物を更に検査する為に停
止させねばならないことを意味している。誤報がかなり
高い場合、騒音レベル及びその為の遅れは公衆にとって
許容可能なものではない。従って、爆発検出方式は、そ
れがどのようなものであっても、検出の可能性が非常に
高く、処理能力が高く、しかも誤報発生の可能性が非常
に低いものでなければならない。これらの矛盾する条件
は、過去において、信頼性があり且つ使用可能な方式を
製造する為の努力の障害となっていた。

一般的に、従来技術方式は、許容可能な処理速度で誤報
発生の可能性が低く検出の可能性が高い所望の特性を満
足するものではなかった。１例として、従来技術方式の
１つが米国特許第３，８３２．５４５号に示されている
。この特許は、検出すべき爆発物内に通常存在する窒素
を検出する方式を提供している。検査中の物体を空洞構
成体内に位置させ且つ該物体を熱中性子で衝撃させてい
る。該熱中性子は、該物体内に収容されている窒素と相
互作用を行ない、窒素元素のエネルギレベル特性でガン
マ−線の放出を誘起させる。

射出されたガンマ−線は、ガンマ−線検知器の２つの平
行な平坦アレイによって検知される。米国特許第３，８
３２，５４５号は、特に、検査中の物品の一部を観察す
る為の端部表面を持った液体又はプラスチック型有機シ
ンチレータ検知器の使用を与えており、且つ該有機シン
チレータの長さは該端部表面の実効直径よりも実質的に
一層大きい。この特許に記載される如く、有機シンチレ
ータのアレイは、検査中の物体内の収容されている窒素
の粗い二次元的分布を与える。次いで、該窒素の二次元
的濃度分布を使用して爆発物の検出を行なう。このタイ
プの従来方式は、多数の欠点を持っており、即ち、ガン
マ−線強度が低く、且つ検査中の物体内に収納されてい
る窒素の濃度を検出する空間的分解能が低く、又検査に
挑戦すべく検査中の物体内に故意に位置されている爆発
装置を検出する場合の感度が低いという欠点を有してい
る。液体又はプラスチックのタイプのシンチレータを使
用する為に、いずれかの物体に関して決定を行なう場合
に長い時間が必要である。この上記特許に記載されてい
る方式は又遅く且つ取り扱いが厄介であり、これらも有
用性を阻害している。

その他のタイプの従来技術爆発物検出方式は、放射性ト
レーサ等のトレーサ物質を爆発物に前以て植え込んでお
くものがある。仮りに全ての爆発物がこの様なトレーサ
物質と共に製造されるならばこのタイプの方式は非常に
有効ではあるが、既に大量の爆発物が製造されており且
つこの様なトレーサ物質を植え込むべく全ての爆発物の
製造を制御することが回遊である為に、このタイプの方
式は実際的ではない。元の製造された形で又は検査方式
を混乱させるか又はそれを回避するべく物体内に巧妙に
配置された形のいずれかに拘らず、使用可能な方式は、
従来のタイプ及び従来のタイプでないタイプの爆発物の
存在を検出することが可能なものでなければならない。

従来方式は、これらの種々の基準そ充足しておらず、且
つ比較的低い誤報発生率で所望の高い検出可能性を与え
ることが不可能なものである。

飛行や、郵送や、配送に対する爆発の脅威に対する許容
可能な応答として、感度が高く、特定的であり、迅速且
つ非侵人的な検出技術を必要としている。この点におい
て窒素の効率的な検出は、全体的に最良の解決法を提供
している。従って、この窒素の検出が、密度及び空間分
布等の爆発物の物理的パラメータの最大の情報を与える
ことが重要である。トランク又は小荷物を熱中性子に露
呈させる原子核をベースとする技術を使用することを、
所望の結果を発生させる為のシステムのベースとするこ
とが可能であるが、このシステムは従来技術を基礎とす
ることは出来ない。爆発物の有無を決定することを助け
る様な態様で、検査中の物体から検出された放射の強度
、エネルギ、及び空間的分布が与えられねばならず、こ
のことは未だに、達成されていない。

検出感度が高いこと及び誤報の確率が低いことに加えて
、爆発物の検出は特定の形態から独立的なものであるべ
きであり且つプライバシーを保護する為に非侵人的なも
のでなければならない。勿論、検査装置は、検査される
品目の内容物に対して且つ検査官や環境にとって危険性
のないものでなければならない。その他の一層一般的な
基準は、その方式は信頼性があり、容易に維持可能であ
り、且つ比較的未熟なスタッフによって操作することが
可能でなければならず、且つ飛行機及び飛行場にとって
厄介なものとならない様にコストは十分に低いものでな
ければならない。最後に、その他の全ての条件が達成さ
れた場合、その方式が多様な環境において有用なものと
なることが可能である様に、その方式の寸法は比較的小
さなものであることが望ましい。

上述した原子核をベースとした方式に加えて、非原子核
方式も検討されている。これらの方式は、比較的高い検
出効率を達成しているが、−船釣に、比較的高い誤報率
を持っており且つ検査時間が長いものとなっている。こ
れらのタイプの非原子核方式は、それ自身では所望の結
果を達成することが出来ない。非原子核方式を原子核方
式と結合することは可能であるが、本発明は原子核を基
礎としたタイプの方式における特定の改良に関するもの
である。

適切な爆発物検出方式を開発する為には、使用される特
定の技術に関連する種々の爆発物の特性を理解すること
が必要とされる。多数の爆発物のタイプが存在している
が、類似したものを集めて６個の主要なグループに分類
することが提案されている。提案されている分類法は、
（１）ニトリグリセリンをベースとするダイナマイト、
（２）硝酸アンモニウムをベースとするダイナマイト、
（３）軍事用爆発物、（４）自家製爆発物、（５）低次
パウダー、及び（６）特別目的爆発物、に分類するもの
である。

ニトログリセリンをベースとするダイナマイトは、最も
一般的な形態の爆発物である。その基本的な組成は、同
量のニトログリセリンと二硝酸エチレングリコールとを
含有し、更にナトリウムか又は硝酸アンモニウムおいて
セルロースの形態での不感吸収体を含有している。

硝酸アンモニアをベースとするダイナマイトは、ニトロ
グリセリンをベースとするダイナマイトにその人気を取
って代わりつつある。これらのタイプのダイナマイトは
、通常、スラリー又は水ゲルと呼称される。アンモニア
をベースとしたダイナマイトの２つの一般的なタイプは
、キャップ感受性タイプ及びキャップ不感性タイプであ
る。全社は、アルミニウムと硝酸アンモニウムとエチレ
ングリコールと水とから構成されており、一方後者はワ
ックス又は燃料油及び水を含有している。

軍事用爆発物は、コンポジション−４（Ｃ−４）とＴＮ
Ｔとピクリン酸とから形成されている。Ｃ−４は、シク
ロトリメチレントリニトラミン（ＲＤＸ）と可塑剤とか
ら構成されている。

自家製爆発物は多様であり且つ犯罪者の想像力によって
のみ制限されている。硝酸アンモニウム（肥料）及び燃
料油が最も一般的で且つ入手可能な構成要素である。

低次パウダー（黒色パウダー及び無煙パウダー）は、典
型的に、パイプ爆弾の形態に組み立てられ且つその形態
で後半に使用されている。黒色パウダーは、硝酸ポタシ
ウムと、カーボンと、硫黄とを含有している。無煙パウ
ダーは、主に純粋なニトロセルロース又は二トルセルロ
ースとニトログリセリンの混合である。

特別目的爆発物は、爆発コード、工業雷管、及び伝爆薬
を有している。特別目的爆発物における爆発実体は、Ｐ
ＥＴＮ、アジ他船、スチフニン酸鉛（ｌｅａｄ　５ｔｙ
ｐｈａｎａｔｅ）、フルミナート、及び爆破用ゲルであ
る。

一般的に、これら爆発物の全ては、重量で９乃至３５％
の範囲の比較的高い両の窒素を含有している。これら爆
発物の公称密度は、典型的に、１゜６ｇ／Ｃｍ”であり
、且つ１．２５乃至２　ｇ　／　ｃｍ３の範囲内である
。これら物理的特性は、爆発物の最も独特の個性は窒素
含有の高い濃度及び密度であることを示している。爆発
物を識別するその他の物理的ファクターがあるが、これ
らのファフタ−は本発明の一部を形成するわけではない
。

然し乍ら、重要なファクターの１つは、殆どの爆発物は
効果的である為に、最小伝播厚さ乃至は直径を持ってい
る。この最小伝播厚さは、他の２つの寸法において爆発
物のかなりの大きさの隣接する物体を必要とする。この
情報は、爆発物の実際の形状の特定の仮定をなすこと無
しに爆発物を検出する為に有用である。

従って、大きな窒素含有の存在を信頼性を持って表す為
に原子核検出技術は窒素含有の検出を与えることが可能
であることが理解される。然し乍ら、非爆発性物質にお
いて窒素が屡々発見されることが、検出感度のレベルを
制限し且つ単に窒素の有無を検出するだけでは十分では
ない。従って、単に窒素の有無を検出ごとを超えて付加
的な情報を必要である。本発明は、爆発物の検出におい
てより大きな信頼性を与える為に特定の構成体及び特定
の検出形態を使用してこの付加的な情報を提供する。

且−敗 本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、上述
した如き従来技術の欠点を解消し、検出上の信頼性の高
い爆発物検出方式及び方法を提供することを目的とする
。

ｌ−玖 本発明の爆発検出方式の基礎は、ラジオアイソトープ（
放射性同位体）又は電子的中性子発生器から中性子を使
用することであり、その中性子は次いでスローダウンさ
れて空洞内に低エネルギ熱中性子のクラウド（雲海）を
形成する。トランク又はその他の小荷物が該空洞を通過
し、且つ該熱中性子はトランク又は小荷物内の種々の核
と反応し且つ特性高エネルギガンマ−線を発生させ、該
ガンマ−線は外部検出器によって検出することが可能で
ある。次いで、検知器処理エレクトロニクス即ち電子回
路が、検知信号をコンピュータ処理に適したパルスへ変
換させる。

本発明は、適切な情報を提供する為の供給源として熱中
性子を使用する為の検出器の特定の配列及びタイプに関
するものである。該情報は、コンピユータ処理によって
爆発物脅威の可能な存在を表す為に変換させることが可
能である。最小においても、大量の窒素の存在を表す十
分に高いカウント率が存在する場合、本発明方式は爆発
物の存在を容易に検出することが可能である。本発明方
式は、又、−層従来とは異なった形態で設けられている
爆発物を検出することも可能であり、且つ動じに、誤報
数を比較的低いレベルに減少させることも可能である。

従来の検出器は、−船釣に、全体的な検出をあたえるも
のであるが、誤報を比較的低レベルに抑えたまま従来の
ものと異なった形態の一層敏感な検出を与えることは不
可能である。

本発明の爆発物検出方式は、密接して離隔さ九た高エネ
ルギガンマ−線を分解することの可能な効率的な無機シ
ンチレータを使用することを包含している。特に、ヨウ
化ナトリウムシンチレータを使用して検出を行なうが、
ヨウ化セシウム、ゲルマニウム酸ビスマス等のその他の
無機シンチレータ及びフッ化バリウムシンチレータ等も
使用することが可能であることを注意すべきである。更
に、リチウム泳動ゲルマニウム、高純度ゲルマニウム又
はヨウ化第二水銀等の無機ソリッドステート検知器を使
用することも可能である。

本発明の無機シンチレータは、検査中の物体が検出器か
らなるリングを介して連続的に移動する場合に、検査中
の物体の複数個のスライス乃至は平行な連続する面の検
出を与える為に検出器からなる少なくとも１個のリング
を形成すべく配列されている。本発明の特定の実施例に
おいて、このリングは複数組のＣリングに分解され、且
つより良好な三次元的表示を与える為に、２つの離隔し
た組のＣリング検知器を、該Ｃリングの開放端を互いに
対面させて該物体の周りの検出を完全に行ない、且つ該
複数個の連続する面が該検査中の物体の三次元的　分布
を構築させている。

本発明の方式は、トランク及び小荷物の連続的な流れを
スキャンすることが可能である。更に、本方式の動作を
完全に自動的なものとさせることが可能であり、従って
本方式はオペレータの経験や理解に依存することが無く
、従って自動的な爆発物検出動作を可能としている。

叉廠孤 第１図に示した如く、本発明の１実施例に基づいて構成
された爆発物検出方式１０は、ローディングステーショ
ン１２（これはトランクの重量を計測する為の計測器か
ら構成することが可能である）及びアンローディングス
テーション１４（これは警報が発せら九たトランクを他
のトランクから分離する為の分離器から構成することが
可能である）を有している。該ローディングステーショ
ンは、連続的なコンベヤベルト１６へ通じ、該コンベヤ
ベルト１６はローディングステーション１２からローデ
ィングステーション１６へ延在しており、且つ矢印１８
で示した如くに連続的な運動を行なう。中央の遮蔽構成
体２０は、本爆発物検出方式２３を包囲しており、且つ
２個の外部ウィング部分２２及び２４が中央構成体２０
から延在しており、且つローディングステーション１２
からアンローディングステーション１４へ続くコンベヤ
ベルト１６を包囲している。

遮蔽物２０．２２．２４を除去した第２図から理解され
る如く、爆発検出方式はコンベヤベルト１６の中央部分
上方に位置されている。特に、本爆発物検出方式は、空
洞構成体２６を有しており、それを介してコンベヤベル
ト１６が通過している。

第１図及び第２図に示される如く、トランク及び小荷物
の種々の物品をローディングステーション１２上に位置
させることが可能であり、且つコンベヤベルト１６によ
って空洞２６を介してアンローディングステーション１
４へ送給することが可能である。

空洞２６は、上部壁２８と、側部壁３０及び３１とコン
ベヤベルト１６の下側に位置されている底部壁（不図示
）とを具備する外部壁部材によって形成されている。該
壁部材を貫通して、供給源３２の如き熱中性子供給源が
該空洞の上部に位置されており、且つ第３図に示した如
く、中性子供給源３２から離隔した中性子源３４を該空
洞の底部に位置させている。更に第２図及び第３図に示
した如く、それらの対向端を該中性子供給源に対面させ
た検出器からなる２個のＣリングを形成すべく検知器構
成体が位置されている。これは第３図において理解する
ことが可能であり、その場合側部検知構成体３６及び３
８は、底部検出構成体４０と共に、全て中性子供給源３
２と関連している。同様に、上部検知器構成体４６と共
に、側部検出器構成体４２及び４４は全て中性子供給源
３４と関連している。

第３図に示した如く、側部検出器構成体は、各側部検出
器構成体３６及び３８内に位置された２組４個の検出器
によって与えられている。底部検出器構成体４０は、２
組７個の検出器を有している。中性子供給源３４に関連
する検出器は、同様に、各側部検出器構成体４２及び４
４内に位置されている２ＩＩｉ４個の検出器を有してお
り、且つ上部検出器構成体４６内には２組７個の検出器
が位置されている。従って、中性子供給源３２に関連す
る検出器は、Ｃの開放部分を上方に対面させた検知器か
らなるＣリングを形成している。反対の態様において、
中性子供給源３４に関連する検知器は、Ｃの開放部分を
下方向に対面させたＣリングを形成している。従って、
２組のＣリング検知器の結合は、検査中の物体の周りに
完全なリングの検知を与え、両方の組の検出器を介して
通過する任意の特定の物体内の窒素分布の良好な三次元
分布を発生させる。

本発明を、各Ｃリングが２組の平行な行及び列の検出器
を具備しており且つ２個のＣリング検知器構成体を使用
する場合に付いて説明することに注意すべきである。然
し乍ら、単一の行及び列の検出器を具備する単一のＣリ
ング構成体を使用することが可能であることに注意すべ
きである。付加的な平行な組の検出器を使用することは
、窒素の濃度の分布を可視化することを改善するが、よ
り簡単な方式においては、単一のＣリング及び単一の行
及び列の検出器を使用することが可能である。更に注意
すべきことであるが、より多くの検出器を使用すること
も可能である。完全なリングの検出器を該供給源の面以
外で該空洞の周りに配置させることも可能である。

中性子供給源及びその環境の実際の構成、例えば構成体
３２及び３４、は任意のタイプのものとすることが可能
である。例えば、該中性子供給源は、ラジオアイソトー
プ（例えば２５２Ｃｆ）又は電子的中性子供給源（例え
ば（Ｄ、Ｄ）又は（Ｄ、Ｔ）発生器）とすることが可能
である。衝突によって、殆どが該供給源を取り囲む選択
した物質の原子核とであるが、該中性子はスローダウン
されて該空洞内に低エネルギ熱中性子のクラウド即ち雲
海を形成する。該低エネルギ熱中性子は、特に、トラン
ク又は小荷物内の多様な原子核と相互作用を行なう。こ
の低エネルギ熱中性子の相互作用は、特性高エネルギガ
ンマ−線を発生し、それは該Ｃリング検出器を形成して
いる外部行及び列によって検出される。

該行及び列内の各検出器は、好適には、無機シンチレー
タから形成されている。特に、検出器４８によって表さ
れる如き検出器の全ては、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）
等の無機シンチレータ物質から形成することが可能であ
る。その他の無機物質を使用することも可能であり、且
つその例として、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）、ゲルマニ
ウム酸ビスマス（ＢＧＯ−Ｂ　１４Ｇｅａｏｔ２）　、
又はフッ化バリウム（Ｂ　ａ　Ｆ２）等の無機物質を該
検出器構成体を与える為に使用することも可能である。

更に、リチウム泳動ゲルマニウム（Ｇｅ（Ｌｊ、））、
高純度ゲルマニウム（Ｈｐａｅ）、又はヨウ化水銀（Ｈ
ｇ１．）等の無機ソリッドステート検出器を使用するこ
とも可能である。特定の検出器構成体の特定の詳細は、
本発明の一部を形成するものではないが、熱中性子によ
って発生されるがガンマ−線を検出する為に良好なエネ
ルギ分解能及び効率を具備する無機シンチレータの特定
の使用は、窒素の独特の検出を与えるものであり、及び
／又はその他の要素は本発明の一部を形成するものであ
る。

無機シンチレータは熱中性子と共に過去において使用さ
れたものであるが、この使用は爆発物内の窒素の検出の
為ではなく、バックグラウンド成分としての塩素、鉄、
クロム等の検出を行なう為であり、且つ特に爆発物の窒
素成分及び空間的分布の検出の為ではない。窒素を検出
する為に、その他の無機シンチレータの使用は高速中性
子供給源と組み合わされているが、この異なったタイプ
の中性子供給源は異なったタイプの検出を与えるもので
ある。

本発明は、ヨウ化ナトリウム検出器等の無機シンチレー
タと熱中性子供給源との特別な結合を意図するものであ
る。この特別の結合は、密接して離隔された高エネルギ
ガンマ−線を分解する能力及び特に爆発物の窒素含有を
表す特定のガンマ−線を検出するものである。これら特
定の高エネルギガンマ−線は１０．８ＭｅＶで発生する
。無機シンチレータ検出器を使用するのは、それが非常
に効率的な検出器であり且つそれが多数の部門において
許容可能な特徴を与えるからである。これらの部門は、
全カウント率のレベル、検出器の形状、検出器の入手可
能性、信頼性、及びコストを包含している。理解すべき
ことであるが、爆発物を表すその他の元素を検出する為
に該無機シンチレータを使用することも可能である。

上述した如く、現在好適な無機物質は、ヨウ化ナトリウ
ムであるが、その他の無機物質を使用することも可能で
ある。例えば、ゲルマニウム酸ビスマスは、ビスマスの
為に、−層高い実効原子番号を持っており、且つヨウ化
ナトリウムよりも一層高い密度を持っている。従って、
ゲルマニウム酸ビスマスシンチレータの効率は、ヨウ化
ナトリウムのそれよりも一層高い。然し乍ら、ゲルマニ
ウム酸ビスマスシンチレータは、エネルギ分解能におい
てヨウ化ナトリウムよりも劣っており、且つゲルマニウ
ム酸ビスマスシンチレータのコストはヨウ化ナトリウム
のそれよりも一層高く、且つそれは又窒素信号と干渉す
ることが可能なバックグラウンド成分を持っている。然
し乍ら、これらの無機構成体の両方共が従来装置におい
て使用されている有機シンチレータよりも優れている。

例えば、１０　Ｍ　ｅ　Ｖガンマ−線の平均自由経路に
基づいて、ヨウ化ナトリウム及びゲルマニウム酸ビスマ
スは、有機シンチレータよりも約６倍及び１１倍効率的
である。更に、該シンチレータ内へのガンマ−エネルギ
の入射においては、ヨウ化ナトリウム及びゲルマニウム
酸ビスマスは有機シンチレータより夫々約１０及び４０
倍効率的である。ピーク高さの半分におけるピーク幅と
して与えられる２つのラインを分離させる能力であるエ
ネルギ分解能は、ヨウ化ナトリウムに対して約２００乃
至３００ＫｅＶであり、高エネルギにあるゲルマニウム
酸ビスマスに対して４００乃至５００ＫｅＶであり、且
つその範囲は結晶寸法及び品質に依存する。

プラスチック又は液体とす′ることの可能な従来の無機
シンチレータの主な利点は、非常に高速の時間応答であ
り、非常に高いカウント率乃至はカウント速度を可能と
している点である。カラン１〜率が非常に高いので、他
の中性子反応からの高バックグラウンドを容易に処理す
ることが可能であり、その際に洗練された空洞設計に対
する必要性を取り除いている。有機シンチレータの別の
利点は、そのコストが比較的低いことであり且つ製造が
容易なことである。有機シンチレータを使用する場合の
これらの利点があったとしても、本発明の無機シンチレ
ータの使用、及び特に特定のＣリング形態における使用
は、−層高い分解能を与え、その際に任意の場区罰物の
一層効果的な検出を可能としている。有機シンチレータ
は、高エネルギガンマ−線に対して効率の悪い検出器で
あり、且つそれらのガンマ−分光品質は劣っている。有
機シンチレータは、そのエネルギ分解能が劣っており、
窒素と例えばＣ１，Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉの場合に発生する
如き有害信号との間の分離を非常に困難なものとさせて
いる。

第３図から理解される如く、トランクの如くスキャンす
べき任意の品目がコンベヤ１６に乗って空洞を介して通
過し、且つ熱中性子供給源３２によって発生される熱中
性子に露呈される。該トランクの連続する乃至は引き続
く位置において、行４０及び列３６及び３８を形成する
個別的な検出器４８は、窒素を含有する任意の物質の断
面分布乃至はプロファイルを与える。その際に、検出器
からなるＣリングは、窒素濃度の二次元スライス又は面
を与え、且つトランクが検出器からなるＣリングを介し
て移動する場合に発生される連続するスライスによって
三次元的な分布が構築される。

検知器構成体３６．３８．４０によって与えられる二次
元面は、上部においてＣリングは完全ではないので、分
解能が劣っている。該空洞の上部表面に沿って検出器構
成体を設けることも可能であるが、この様な検出器構成
体は、熱中性子の強狂言３２による熱中性子の発生と干
渉することがある。該リングを完成するより効果的な方
法は、第１グループの下流側に第２のＣ形状グループの
検出器構成体を設けることであり、従ってこの場合にト
ランクは検出器構成体からなる第１Ｃリングから検出構
成体からなる第２０リングへ移動し、且つ該第１及び第
２の組におけるＣリングの開放単は互いに反対となって
いる。検出器構成体のこれら２ＩｉｉのＣリングからの
情報をコンピュータにおいて電気的に合流させて、完全
な分布を与える。

上述した如く、この分布は、種々の面乃至は連続するス
ライスの情報を構築することによって、トランク等の容
器及びその内容物の三次元画像を形成する。

第４図は、概略、個別的な検出器４８のいずれか１つに
よる情報の検出を示している。第４図に示した如く、３
２又は３４の供給源からの中性子が熱励起され、ブロッ
ク５０で示した如きトランク又は小荷物上に衝突する。

Ｃリング検出器構成体を形成する個別的検出器４８の各
々はガンマ−線の発生を検出する。熱中性子及び爆発物
又はその他の物質内の窒素との間の反応は以下の如くで
ある。

上の式における最初のファクターはトランク内の爆発物
又はその他の物質における窒素である。

例えば、羊毛、木綿等は全て窒素を含有する。第２のフ
ァクターで示す如く、熱中性子で衝撃されると、窒素は
荷電された窒素（窒素の別のアイソトープ）とガンマ−
線を発生し、該ガンマ−線の約１４％が１０．８ＭｅＶ
である。検出器４８によって検出される各ガンマ−線は
、第４図に波形（ａ）で示した如き検出器からの出力を
発生する。

理解される如く、検出器４８は、高さｒｈＪを持った出
力信号を発生し、且つこの信号は約１マイクロ秒で指数
的にゼロの値へ減衰する。検出器４８には高電圧源５２
から高電圧が供給される。高さ「ｈ」及びこの減衰信号
の下側の区域は両方共ガンマー線エネルギに比例する。

各検出器４８からの出力は、直接的に又はプリアンプ及
びアンプ５４を介して、通過されて、第４図に波形（ｂ
）で示した如き出力信号を発生する。理解される如く、
個別的なガンマ−線が指数的に減少する信号から波形（
ａ）に示した信号の下側の面積に比例する高さ「Ｈ」を
持ったパルス信号へ変換される。理解されるべきことで
あるが、各検出器４８によって受け取られる各ガンマ−
線は窒素の濃度を表す引き続く信号を発生する。

プレアンプ／アンプ５４からの出力は、アナログ・デジ
タル（Ａ／Ｄ）変換器５６を介して通過されて、第４図
の波形（ｂ）の高さｒＨＪを表すデジタル数を発生する
。従って、理解される様に、Ａ／Ｄ変換器５６からの出
力は、窒素の濃度を表すガンマ−線の検出を表す一連の
デジタル数である。小さな範囲のデジタル数は、興味の
あるガンマ−線に対応する。各検出器においてより一層
のガンマ−線が検出されると、各時点におけるＡ／Ｄ変
換器５６からのデジタル数がカウントされる。

該検出器上に入射する窒素ガンマ−線の数に比例する発
生する各デジタル数のカウントは、コンピュータ５８内
へ供給され、検査中の物体の各スライス乃至は面に対し
ての分布を計算し且つ該物体の窒素の濃度の三次元分布
を形成する。波形（ｃ）は、検出器４８によって受け取
られるスペクトルの分布を示しており、且つ空間６０が
興味の成る区域を表す２本の線の間に存在しており、よ
り詳細には該ガンマ−線は窒素を表している。

第５図（ａ）乃至（ｃ）は、ブロック形態における爆発
物、羊毛のコートやジャケットの如き非爆発物、及びシ
ート形態の爆発物に対する典型的な分布（プロファイル
）を示している。第５図（ａ）から理解される如く、そ
れは物体が検出器を通過して移動する場合に４つの連続
する面において１列の検出器からの検出を表しており、
２つの連続する面における１２の高い読み及び３番目の
連続する面における８の読みは、多分ブロック状の爆発
物を表す窒素リッチの物質の高濃度を表している。その
他の列及び同一の行における検出器は、この様なブロッ
ク状物質が存在することを確認する。第５図（ａ）の分
布における読みの間の大きな最は、窒素を有するその他
のタイプの品目において典型的ではない窒素物質の異常
な密度を示している。

例えば、第５図（ｂ）は、比較的高い量の窒素を含有す
ることのある羊毛コート又は洋服等の品目を示している
が、窒素が拡散パターンで拡散されており、それは爆発
物を表すものではない。羊毛物品の全体的な窒素の含有
は非常に高いが、濃度は爆発物のレベルに到達すること
はない。

第５図（ｃ）は、トランクの１側部又は端部に沿っての
シート形態の爆発物を示しており、この場合も、窒素の
濃度及びより低い読みと相対的に高い読みが、窒素の相
対的に高い濃度、及びこの濃度に対して比較的高い密度
を持った何かが存在することを表している。これも、典
型的に、場区罰物の分布である。従って、コンピュータ
５８は、この様な特定の分布を同定し且つ例えば警報器
６２を介して警報を与える様にプログラムすることが可
能であり、従ってトランク又は小荷物により完全な検査
を行なうことが可能である。

本発明は、従って、爆発物を収容している蓋然性の成る
物体に供給源からの熱中性子を衝突させて、該熱中性子
が該物体内に収容される窒素と反応してガンマ−線を発
生させることを利用する爆発物検出方式を提供している
。該ガンマ−線は、無機シンチレータによって検出され
、且つ好適実施例においては、該シンチレータをリング
形態に配設させて、検査中の物体の二次元スライス乃至
は面の検出を与える。該物体は、該検出器からなるリン
グを介して連続的に移動され、従って連続するスライス
乃至は面は、検査中の物体内の窒素を担持する物質の三
次元的分布を構築させる。該三次元的分布を使用して、
窒素担持物質の濃度及び分布を決定し、この様な窒素担
持物質が高窒素密度等の爆発物である様に分布を持って
いるか否かを決定する。

好適実施例において、無機シンチレータはヨウ化ナトリ
ウムであり、且つ２つの反対に配設したＣリング検出器
はそれらの開放端を互いに対面させており４つの全ての
側部に沿って各スライス乃至は面の完全な分布を与える
。更に、該検出器は、行及び列の形態で複数組の検出器
から形成し、該空洞内の熱中性子及び窒素の相互作用に
よって発生される付加的なガンマ−線を受け取ることに
よって検出能力を増加させることが可能である。本発明
は、従って、潜在的な爆発物の検出においてより大きな
分解能及び効率を与え、且つこのことは、高速で達成さ
れ、検出方式を介してのトランり又は／ｈ荷物の適切な
処理能力を与えている。

以上、本発明の具体的実施の態様に付いて詳細に説明し
たが、本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきもの
では無く、本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに種
々の変形が可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に基づいて構成されたトラン
ク及び小荷物検査方式を示した概略斜視図、第２図は該
方式の遮蔽部分を取り除いた第１図の方式の概略斜視図
、第３図は一対の熱中性子供給源とＣリング検出器アレ
イを構成する複数個の組の無機シンチレータ検出器の位
置決めを示した本方式のコンベヤ経路の概略＃視図、第
４図は本方式における特定の点においての信号の夫々の
波形（ａ）乃至（ｂ）と爆発物の検出用の特定のガンマ
−線の検出を示した本方式のブロック線図、第５図（ａ
）乃至（ｃ）は爆発物と非爆発物の窒素濃度の典型的な
空間分布を示した各説明図、である。 （符号の説明） １２：ローディングステーション １４：アンローディングステーション １６：コンベヤベルト ２６：空洞 ３２：熱中性子供給源 ３６．３８，４２，４４：側部検出器構成体４０：底部
検出器構成体 ４６二上部検出器構成体 特許出願人　　　　サイエンス　アプリケーションズ　
インターナショナ ル　コーポレーション ＦＩＧ、　　２ ＦＩＧ、　　５ ＦＩＧ、　　　４ 手続補正書坊即 昭和６３年９月２６日 特許庁長官　　吉　１）文　毅　殿 １、事件の表示　　　昭和６３年　特許願　第１２９４
０３号２、発明の名称　　爆発物検出方式 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 ４、代理人 ５、補正命令の日付　　　昭和６３年８月３日（６３年
８月３０日発送）６、補正の対象　　　　　明細書 ７、補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、特定の元素及びその濃度を検出することによって検
   査中の物体内に収容される爆発物が存在することを検出
   する方式において、前記検査中の物体を受け入れ且つ前
   記検査中の物体内に収容される前記特定元素が存在する
   こと及びその濃度を表すガンマー線を発生させる為に前
   記検査中の物体と相互反応させる為に前記検査中の物体
   へ指向させてアイソトープ状又は電子状の中性子源から
   の熱中性子を発生する手段を具備する空洞構成体、前記
   空洞構成体と結合されており前記検査中の物体内に収容
   されている前記特定元素の存在及び濃度を表す出力信号
   を発生する為に前記ガンマー線を検出する無機検出器、
   を有することを特徴とする方式。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記空洞構成体を
   通過するコンベヤが設けられており、前記検査中の物体
   は前記コンベヤに支持されて前記空洞構成体を通過し前
   記検査中の物体の次々の部分において前記特定元素の存
   在及び濃度の検知を行なうことを特徴とする方式。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記検査中の物体
   は容器であり、前記特定元素の検出は、前記容器内に位
   置されているいずれかの物体又は前記容器自身の存在及
   び濃度の検出を包含することを特徴とする方式。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記無機検出器は
   、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、ヨウ化セシウム（Ｃｓ
   Ｉ）、ゲルマニウム酸ビスマス（ＢＧＯ−Ｂｉ＿４Ｇｅ
   ＿３Ｏ＿１＿２）、フッ化バリウム（ＢａＦ＿２）、又
   はリチウム泳動ゲルマニウム（Ｇｅ（Ｌｉ））や高純度
   ゲルマニウム（ＨＰＧｅ）やヨウ化水銀（ＨｇＩ＿２）
   等のソリッドステート検知器等の物質の１つ又はそれ以
   上から形成されていることを特徴とする方式。 ５、特許請求の範囲第１項において、前記無機検出器は
   ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）から形成されていることを
   特徴とする方式。 ６、特許請求の範囲第１項において、前記無機検出器は
   、特定の面を表す出力信号を発生させる為に前記検査中
   の物体を貫通する前記特定の面内において前記特定元素
   の存在及び濃度を検出する為に前記空洞構成体の周りに
   リングを形成する複数個の個別的検出器として形成され
   ていることを特徴とする方式。 ７、特許請求の範囲第６項において、前記検査中の物体
   内に収容されている前記特定の元素の存在及び濃度の三
   次元的分布を構築し且つこの様な三次元的分布を表す出
   力信号を発生させる為に前記検査中の物体を貫通する複
   数個の相次ぐ面内において前記特定元素を検出する為に
   前記空洞構成体を介して前記検査中の物体を移動させる
   手段を有していることを特徴とする方式。 ８、特許請求の範囲第７項において、前記無機検出器手
   段に結合されており且つ特定の所定の分布に応答して警
   報状態を発生させる為にこの様な三次元的分布を表す出
   力信号に応答するコンピュータ手段を有することを特徴
   とする方式。 ９、特許請求の範囲第６項において、前記複数個の個別
   的検出器はＣ字形状に形成されており且つ前記Ｃ字形状
   リングの開放端は前記熱中性子を発生する手段に対面し
   ていることを特徴とする方式。 １０、特許請求の範囲第６項において、前記複数個の個
   別的検出器は、開放端を互いに対面させた離隔した対の
   Ｃ形状リングに形成されていることを特徴とする方式。 １１、特許請求の範囲第１０項において、前記検査中の
   物体内に収容されている前記特定元素の存在及び濃度の
   完全な三次元的分布を構築する為に前記物体を貫通する
   複数個の相次ぐ離隔した面内において前記特定元素を検
   出する為に前記空洞構成体を介して前記検査中の物体を
   移動させる手段を有することを特徴とする方式。 １２、特許請求の範囲第１１項において、前記離隔した
   対のＣ形状リングの各々は個別的検出器の平行な組から
   形成されていることを特徴とする方式。 １３、物体内に収納されている特定元素の濃度の分布を
   発生させる検出方式において、前記物体を受け入れる空
   洞構成体が設けられており、前記空洞構成体に結合され
   ており熱中性子を発生させ且つ前記物体と相互作用させ
   る為に前記空洞構成体内に前記熱中性子を指向させる手
   段が設けられており、前記熱中性子と前記物体内に収納
   されている前記特定元素のいずれかとの相互作用により
   特定のエネルギのガンマー線を形成する反応を発生させ
   、前記特定のエネルギでの前記ガンマー線を検出する為
   に前記空洞構成体内に位置させて複数個のシンチレータ
   検出器が設けられており、前記複数個の検出器は前記空
   洞構成体の周りにリング状に形成されており前記物体を
   貫通する特定の面内における前記特定の元素の濃度を検
   出すると共に各検出器が前記特定の面内の区域を表す出
   力信号を発生することを特徴とする方式。 １４、特許請求の範囲第１３項において、前記空洞構成
   体を介して通過するコンベヤ手段が設けられており、前
   記コンベヤ手段によって支持されている前記物体は前記
   空洞構成体を介して通過して前記物体の引き続く面にお
   いて前記特定元素の存在及び濃度を検知して前記物体内
   の前記特定元素の濃度の三次元的分布を構築することを
   特徴とする方式。 １５、特許請求の範囲第１４項において、前記物体は容
   器であり、且つ前記特定元素の検知は前記容器内に位置
   されているいずれかの品目内における前記元素の存在及
   び濃度の検知を包含することを特徴とする方式。 １６、特許請求の範囲第１４項において、前記検知器に
   結合されており且つ特定の所定の分布に応答して警報条
   件を発生する為にこの様な三次元分布を表す出力信号に
   応答するコンピュータ手段を有することを特徴とする方
   式。 １７、特許請求の範囲第１３項において、前記シンチレ
   ータ検知器は無機物質から構成されていることを特徴と
   する方式。 １８、特許請求の範囲第１７項において、前記無機検知
   器は、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、ヨウ化セシウム（
   ＣｓＩ）、ゲルマニウム酸ビスマス（ＢＧＯ−Ｂｉ＿４
   Ｇｅ＿３Ｏ＿１＿２）、フッ化バリウム（ＢａＦ＿２）
   、又はリチウム泳動ゲルマニウム（Ｇｅ（Ｌｉ））や高
   純度ゲルマニウム（ＨＰＧｅ）やヨウ化水銀（ＨｇＩ＿
   ２）等のソリッドステート検知器等の物質の１つ又はそ
   れ以上から形成されていることを特徴とする方式。 １９、特許請求の範囲第１８項において、前記無機検知
   器がヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）から形成されているこ
   とを特徴とする方式。 ２０、特許請求の範囲第１３項において、前記複数個の
   シンチレータ検知器はＣ形状のリングに形成されており
   且つ該Ｃ形状リングの開放端を前記熱中性子を発生する
   手段と対面させていることを特徴とする方式。 ２１、特許請求の範囲第１３項において、前記複数個の
   シンチレータ検知器は、それらの開放端を互いに対面さ
   せた離隔した対のＣ形状リングに形成されていることを
   特徴とする方式。 ２２、特許請求の範囲第２１項において、前記検査中の
   物体内に収納されている前記特定元素の存在及び濃度の
   完全な三次元的分布を構築する為に前記物体を貫通する
   複数個の相次ぐ離隔した面内において前記特定元素を検
   知する為に前記空洞構成体を介して前記物体を移動させ
   る手段が設けられていることを特徴とする方式。 ２３、特許請求の範囲第２１項において、前記離隔した
   対のＣ形状リングの各々は個別的な検知器の平行な組か
   ら形成されていることを特徴とする方式。 ２４、物体内に収納されている特定の元素の濃度の三次
   元的分布を発生させる方法において、前記物体を受け取
   る為の空洞構成体を用意し、熱中性子の発生源を用意し
   、前記空洞構成体内における前記物体へ前記熱中性子を
   指向させて前記物体内に収納されている窒素と相互作用
   させて特定のエネルギのガンマー線を形成する反応を発
   生させ、複数個の検知器を前記空洞構成体内に位置させ
   て前記特定のエネルギにおけるガンマー線を検知し、前
   記複数個の検知器を前記空洞構成体の周りにリング状に
   設けて前記物体を通過する特定の面内において前記特定
   の元素の濃度を検知し、各検知器が前記特定の面内の区
   域を表す出力信号を発生し、前記物体を前記空洞構成体
   を介して移動させて前記物体内の前記特定の元素の濃度
   の三次元的分布を構築する為に前記物体の相次ぐ面にお
   ける前記特定の元素の存在及び濃度の検出を与える、上
   記各ステップを有することを特徴とする方法。 ２５、特許請求の範囲第２４項において、前記検知器に
   結合されており且つ特定の所定の分布に応答して警報条
   件を発生する為にこの様な三次元的分布を表す出力信号
   に応答するコンピュータ手段を設けることを特徴とする
   方法。 ２６、特許請求の範囲第２４項において、無機物質から
   構成される検知器を設けることを特徴とする方法。 ２７、特許請求の範囲第２６項において、前記無機検知
   器が、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、ヨウ化セシウム（
   ＣｓＩ）、ゲルマニウム酸ビスマス（ＢＧＯ−Ｂｉ＿４
   Ｇｅ＿３Ｏ＿１＿２）、フッ化バリウム（ＢａＦ＿２）
   、又はリチウム泳動ゲルマニウム（Ｇｅ（Ｌｉ））や高
   純度ゲルマニウム（ＨＰＧｅ）やヨウ化水銀（ＨｇＩ＿
   ２）等のソリッドステート検知器等の物質の１つ又はそ
   れ以上から形成されていることを特徴とする方法。 ２８、特許請求の範囲第２７項において、前記無機検知
   器がヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）から形成されているこ
   とを特徴とする方法。 ２９、特許請求の範囲第２４項において、前記複数個の
   検知器がＣ形状リング状に形成されており且つ前記Ｃ形
   状リングの開放端は熱中性子発生源に対面されているこ
   とを特徴とする方法。 ３０、特許請求の範囲第２４項において、前記複数個の
   検知器は、それらの開放端を互いに対面させた離隔した
   対のＣ形状リングに形成されていることを特徴とする方
   法。 ３１、特許請求の範囲第３０項において、前記離隔した
   対のＣ形状リングの各々は個別的な検知器の平行な組か
   ら形成されていることを特徴とする方法。