RU2310189C2 - Система досмотра багажа с использованием гамма-излучения - Google Patents

Система досмотра багажа с использованием гамма-излучения Download PDF

Info

Publication number
RU2310189C2
RU2310189C2 RU2006101384/28A RU2006101384A RU2310189C2 RU 2310189 C2 RU2310189 C2 RU 2310189C2 RU 2006101384/28 A RU2006101384/28 A RU 2006101384/28A RU 2006101384 A RU2006101384 A RU 2006101384A RU 2310189 C2 RU2310189 C2 RU 2310189C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
subsystem
source
radioactive
matrix detector
Prior art date
Application number
RU2006101384/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2006101384A (ru
Inventor
Джиганг АН (CN)
Джиганг АН
Йиси ЛИУ (CN)
Йиси ЛИУ
Ксинченг КСИАНГ (CN)
Ксинченг КСИАНГ
Хайафенг ВУ (CN)
Хайафенг ВУ
Жифанг ВУ (CN)
Жифанг ВУ
Ликианг ВАНГ (CN)
Ликианг ВАНГ
Original Assignee
Университет Тсингхуа
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from CN 03147875 external-priority patent/CN1217185C/zh
Priority claimed from CN 200420005845 external-priority patent/CN2677923Y/zh
Application filed by Университет Тсингхуа filed Critical Университет Тсингхуа
Publication of RU2006101384A publication Critical patent/RU2006101384A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2310189C2 publication Critical patent/RU2310189C2/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G01N23/046—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material using tomography, e.g. computed tomography [CT]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V5/00—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity
    • G01V5/20—Detecting prohibited goods, e.g. weapons, explosives, hazardous substances, contraband or smuggled objects
    • G01V5/22—Active interrogation, i.e. by irradiating objects or goods using external radiation sources, e.g. using gamma rays or cosmic rays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V5/00—Prospecting or detecting by the use of ionising radiation, e.g. of natural or induced radioactivity
    • G01V5/20—Detecting prohibited goods, e.g. weapons, explosives, hazardous substances, contraband or smuggled objects
    • G01V5/22—Active interrogation, i.e. by irradiating objects or goods using external radiation sources, e.g. using gamma rays or cosmic rays
    • G01V5/226—Active interrogation, i.e. by irradiating objects or goods using external radiation sources, e.g. using gamma rays or cosmic rays using tomography
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K5/00—Irradiation devices
    • G21K5/10—Irradiation devices with provision for relative movement of beam source and object to be irradiated
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/40—Imaging
    • G01N2223/419—Imaging computed tomograph

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

Использование: для досмотра багажа с использованием гамма-излучения. Сущность: заключается в том, что система досмотра багажа содержит ДР (цифровую рентгенографическую) подсистему для получения плоской картины багажа с помощью линейного сканирования и КТ (компьютерную томографическую) подсистему для получения томографического изображения багажа с помощью кругового сканирования, причем ДР подсистема состоит из неподвижной рамы, конвейерного механизма, источника радиоактивного излучения, переднего коллиматора, заднего коллиматора и матричного детектора, закрепленного на неподвижной раме, а КТ подсистема состоит из вращающейся рамы, конвейерного механизма, источника радиоактивного излучения, переднего коллиматора, заднего коллиматора и матричного детектора, закрепленного на вращающейся раме, при этом источником радиоактивного излучения в КТ подсистеме является гамма-излучение радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se с высокой удельной радиоактивностью, причем источник гамма-излучения помещен в защитные оболочки с излучающей щелью, которые закреплены на вращающейся раме, а в качестве матричного детектора применен матричный детектор, предназначенный для регистрации гамма-излучения радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se; источником радиоактивного излучения в ДР подсистеме является гамма-излучение радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se с высокой удельной радиоактивностью, причем источник гамма-излучения помещен в защитные оболочки с излучающей щелью, которые закреплены на неподвижной раме, а в качестве матричного детектора применен матричный детектор, предназначенный для регистрации гамма-излучения радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se. Технический результат: повышение средней мощности рентгеновского излучения, упрощение и уменьшение размеров конструкции установки, увеличение срока службы, увеличение угла рассеивания рентгеновского излучения и снижение стоимости установки. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Изобретение относится к области ядерной физики, в особенности к методам исследования материалов, в частности багажа, радиационными методами.
Известны системы исследования багажа радиационными методами с использованием рентгеновских установок, которые работают под напряжением от 100 до 200 киловольт. Широкое применение нашли системы досмотра багажа, использующие рентгеновское излучение, получающие изображение путем линейного сканирования. Плоская картина объекта, позволяющая выявить его внутреннюю структуру, зависит от суммарной толщины находящихся на пути луча предметов, однако очевидно, что находящиеся в багаже предметы перекрывают друг друга. Таким образом, трудно точно определить материал предмета по плоской картине сумки (багажа), получаемой с помощью системы досмотра, основанной на способе дигитальной (цифровой) рентгенографии (далее ДР), что затрудняет процесс обнаружения взрывчатых веществ, наркотиков и легковоспламеняющихся предметов.
Для решения этой проблемы некоторые крупные аэропорты США начали применять новое устройство досмотра багажа (патенты США №5182764 и №5367552 (прототип)).
Устройство выполнено в виде расположенных друг за другом упомянутой выше ДР системы досмотра и рентгеновской системы досмотра, основанной на методе компьютерной томографии (далее КТ), что позволяет определять материал предметов по плотности на основе томограммы, получаемой с помощью КТ системы досмотра. Для увеличения скорости досмотра сначала получают плоскую картину сумки с помощью ДР системы досмотра, затем на основе полученного изображения определяют, какая часть сумки наиболее нуждается в последующей проверке с помощью КТ системы досмотра, и в заключении с помощью КТ системы досмотра получают томограмму выбранной части сумки и анализируют ее на предмет содержания запрещенных вещей, таких как взрывчатые вещества, наркотики и легковоспламеняющиеся предметы, в случае обнаружения запрещенных предметов запускается сигнал тревоги.
Таким образом, в системах досмотра багажа до сих пор используются рентгеновские установки как источники радиоактивного излучения, а в КТ системах досмотра такой источник вращается вокруг досматриваемой сумки с большой скоростью.
Система досмотра багажа, выбранная в качестве прототипа, обладает нижеперечисленными недостатками.
1. Низкая средняя мощность рентгеновского излучения.
Величина рабочего напряжения рассматриваемых рентгеновских систем досмотра от 100 до 200 киловольт, при этом среднее значение мощности рентгеновского излучения находится в пределе от 30 до 70 килоэлектронвольт. Таким образом, использование рентгеновских лучей ограничивает проникающую способность системы досмотра, что не позволяет достичь хороших результатов при досмотре крупного багажа.
2. Сложность и громоздкость конструкции рентгеновской установки.
Основными элементами рентгеновской установки являются рентгеновская трубка и источник высоковольтного напряжения, которые для реализации КТ системы досмотра должны вращаться на высокой скорости (порядка 720 градусов в секунду) вокруг досматриваемого объекта вместе с матричным детектором. Громоздкость и сложность рентгеновской трубки и источника высоковольтного напряжения делает невозможным достижение высоких скоростей вращения.
3. Короткий срок службы.
Срок службы рентгеновской трубки, применяемой в КТ системе досмотра, зависит от общего числа томографических просвечиваний, поэтому максимальная пропускная способность (количество досмотренного багажа за единицу времени) не превышает срока службы рентгеновской трубки. Например, рентгеновская трубка, применяемая в КТ системе досмотра, имеет ресурс в 100000 томографических просвечиваний. Предположим, что пропускная способность этой системы 360 сумок в час и каждая просвечивается 3 раза, тогда срок службы рентгеновской трубки составит всего 92 часа. При 8-часовом рабочем дне рентгеновские трубки надо менять каждые 12 дней, что существенно повышает стоимость и трудоемкость обслуживания таких рентгеновских систем.
4. Малый угол рассеивания поля рентгеновского излучения.
Технологически ограниченная характеристика пространственного распределения рентгеновских лучей неоднородна. Как правило, угол рассеивания поля радиоактивного излучения 100-200 киловольтной рентгеновской установки составляет порядка 42 градусов. Таким образом, чтобы использовать поле рентгеновского излучения для досмотра объекта размер КТ системы должен быть достаточно большим, что приводит к громоздкости и большому весу подобных систем.
5. Высокая стоимость оборудования.
Стоимость компактного источника высокого напряжения и рентгеновской трубки, способных быстро вращаться вместе с подвижной рамой, очень высока. С учетом стоимости остальных необходимых элементов совокупная стоимость устройства досмотра багажа, включающего в себя КТ систему, составляет более 1 миллиона долларов США. Такая высокая стоимость существенно ограничивает возможности широкого применения данных устройств.
Задачей, на решение которой направленно изобретение, является устранение описанных выше технических недостатков существующих рентгеновских систем досмотра за счет использования гамма-излучения радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se со средней или низкой радиоактивностью.
Техническими результатами при реализации заявляемой системы досмотра багажа с использованием гамма-излучения, в частности, являются увеличение мощности излучения, повышение проникающей способности, возможность получения более качественного изображения, возможность более точного определения свойств исследуемых материалов, снижение себестоимости, уменьшение габаритных размеров, увеличение длительности срока службы, а также существенное повышение производительности при досмотре багажа за счет повышения скорости кругового сканирования при сохранении качества получаемого томографического изображения.
Влияние на достижение вышеприведенных технических результатов оказывают следующие существенные признаки.
Система досмотра багажа с использованием гамма-излучения содержит ДР подсистему для получения плоской картины багажа с помощью линейного сканирования и КТ подсистему для получения томографического изображения багажа с помощью кругового сканирования. ДР подсистема состоит из неподвижной рамы, конвейерного механизма, источника радиоактивного излучения, переднего коллиматора, заднего коллиматора и матричного детектора, закрепленного на неподвижной раме. КТ подсистема состоит из вращающейся рамы, конвейерного механизма, источника радиоактивного излучения, переднего коллиматора, заднего коллиматора и матричного детектора, закрепленного на вращающейся раме. Источником радиоактивного излучения в КТ подсистеме является гамма-излучение радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se с высокой удельной радиоактивностью, причем источник гамма-излучения помещен в защитные оболочки с излучающей щелью, которые закреплены на вращающейся раме, а в качестве матричного детектора применен матричный детектор, предназначенный для регистрации гамма-излучения радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se. Источником радиоактивного излучения в ДР подсистеме является гамма-излучение радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se с высокой удельной радиоактивностью, причем источник гамма-излучения помещен в защитные оболочки с излучающей щелью, которые закреплены на неподвижной раме, а в качестве матричного детектора применен матричный детектор, предназначенный для регистрации гамма-излучения радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se. Причем радиоактивность радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se, являющихся источниками гамма-излучения в КТ и ДР подсистемах системы досмотра багажа с использованием гамма-излучения, менее чем 11 терабеккерелей. В качестве матричного детектора в КТ подсистеме системы досмотра багажа с использованием гамма-излучения использована матрица газонаполненных ионизационных камер, или многопроволочная пропорциональная камера, или матричный детектор на основе трубки Гейгера, или сцинтилляционный детектор, или полупроводниковый матричный детектор. В качестве матричного детектора в ДР подсистеме системы досмотра багажа с использованием гамма-излучения использован сцинтилляционно-фотодиодный матричный детектор или матрица газонаполненных ионизационных камер. Угол рассеивания поля гамма-излучения из защитных оболочек в КТ и ДР подсистемах системы досмотра багажа с использованием гамма-излучения составляет более 40 градусов.
Система досмотра багажа с использованием гамма-излучения содержит ДР подсистему для получения плоской картины багажа с помощью линейного сканирования и КТ подсистему для получения томографического изображения багажа с помощью кругового сканирования. ДР подсистема состоит из неподвижной рамы, конвейерного механизма, источника радиоактивного излучения, переднего коллиматора, заднего коллиматора и матричного детектора, закрепленного на неподвижной раме. КТ подсистема состоит из вращающейся рамы, конвейерного механизма, источника радиоактивного излучения, переднего коллиматора, заднего коллиматора и матричного детектора, закрепленного на вращающейся раме. Источником радиоактивного излучения в КТ подсистеме является гамма-излучение радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se с высокой удельной радиоактивностью. Источник гамма-излучения помещен в защитные оболочки с излучающей щелью, которые закреплены на вращающейся раме, а в качестве матричного детектора применен матричный детектор, предназначенный для регистрации гамма-излучения радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se. Источником радиоактивного излучения в ДР подсистеме является рентгеновская установка. Радиоактивность радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se, являющихся источниками гамма-излучения в КТ и ДР подсистемах системы досмотра багажа с использованием гамма-излучения, менее чем 11 терабеккерелей. В качестве матричного детектора в КТ подсистеме системы досмотра багажа с использованием гамма-излучения использована матрица газонаполненных ионизационных камер, или многопроволочная пропорциональная камера, или матричный детектор на основе трубки Гейгера, или сцинтилляционный детектор, или полупроводниковый матричный детектор. Угол рассеивания поля гамма-излучения из защитных оболочек в КТ подсистеме системы досмотра багажа с использованием гамма-излучения составляет более 40 градусов.
На фигуре 1 представлена общая структурная схема системы досмотра багажа с использованием гамма-излучения. На фигуре 2 представлен вид сбоку системы досмотра багажа с использованием гамма-излучения. На фигуре 3 представлен вид спереди ДР подсистемы системы досмотра багажа с использованием гамма-излучения. На фигуре 4 представлен вид спереди КТ подсистемы системы досмотра багажа с использованием гамма-излучения. На фигуре 5а представлен вид спереди источника излучения - защитных оболочек с излучающей щелью. На фигуре 5b представлен вид сбоку фигуры 5а. На фигуре 5с представлен вид сверху фигуры 5а.
Варианты осуществления заявляемого изобретения представлены ниже со ссылками на фигуры чертежей.
Прежде всего, будут объяснены общие принципы работы и устройство системы досмотра багажа с использованием гамма-излучения.
Как показано на фиг.1, 2, 3 и 4, заявляемая система досмотра багажа с использованием гамма-излучения состоит из ДР подсистемы 1 и КТ подсистемы 2, расположенных одна за другой.
ДР подсистема 1 позволяет получать плоскую картину с помощью линейного сканирования объекта досмотра 3, а КТ подсистема 2 позволяет получать томограмму отдельных частей объекта досмотра 3 с помощью кругового сканирования и на основе анализа плотности вещества выявлять легковоспламеняющиеся и взрывчатые вещества, наркотики и другие запрещенные предметы, находящиеся в объекте досмотра 3.
ДР подсистема 1 состоит из неподвижной рамы 1-6, поступательного конвейерного механизма 1-7 и защитных оболочек с излучающей щелью 1-2, с находящимися внутри них радиоактивным изотопом 192Ir или радиоактивным изотопом 75Se, являющимися источниками радиоактивного излучения 1-1, а передний коллиматор 1-3, задний коллиматор 1-4 и матричный детектор 1-5 закреплены на неподвижной раме 1-6. КТ подсистема 2 состоит из вращающейся рамы 2-6, поступательного конвейерного механизма 2-7 с возможностью постоянного или дискретного (шаг за шагом) перемещения багажа и защитных оболочек с излучающей щелью 2-2, с находящимися внутри них радиоактивным изотопом 192Ir или радиоактивным изотопом 75Se, являющимися источниками радиоактивного излучения 2-1, а передний коллиматор 2-3, задний коллиматор 2-4 и матричный детектор 2-5 закреплены на вращающейся раме 2-6. Основание КТ подсистемы 2 обозначено позицией 2-8. Передний и задний коллиматоры выполнены из свинца, железа или подобных материалов и их сплавов для коллимирования гамма-лучей излученных из щели В (фиг.5с) защитных оболочек 2-2 в узкий веерообразный импульсный поток и устранения влияния отдельных лучей.
Способ работы заявляемой системы досмотра багажа с использованием гамма-излучения аналогичен способу работы ДР-КТ системы досмотра, выбранной в качестве прототипа. В процессе досмотра объект досмотра 3 (сумка, чемодан и т.д.) сначала проходит через ДР подсистему 1. Лучи, проходя через передний коллиматор 1-3, образуют зону излучения веерообразной формы. После завершения процесса линейного сканирования объекта досмотра 3 испускаемые лучи проходят через задний коллиматор 1-4, а затем попадают на матричный детектор 1-5 и преобразуются в изображение с помощью системы обработки информации. Инспектор, исходя из получаемого теневого изображения объекта досмотра 3, может определить, какая область исследуемого объекта 3 нуждается в дальнейшем (с помощью кругового сканирования КТ подсистемы) более детальном изучении. В процессе кругового сканирования КТ подсистемы выбранная область объекта досмотра 3 с помощью конвейерного механизма 2-7 проходит сквозь вращающуюся раму 2-6 и попадает в поле источника радиоактивного излучения 2-1. Вращаемые с помощью вращающейся рамы 2-6 источник радиоактивного излучения 2-1, передний коллиматор 2-3, задний коллиматор 2-4 и матричный детектор 2-5 совместно выполняют высокоскоростное круговое сканирование (скорость вращения составляет от 360 до 720 градусов в секунду) объекта досмотра 3. Матричный детектор 2-5 преобразует принятые лучи, и далее с помощью системы обработки информации формируется томографическое изображение исследуемой области, таким образом инспектор может определить свойства объекта исследования 3 по плотности материала, отображаемой в виде теневого изображения, после чего инспектор может выявить места, где находятся запрещенные предметы.
В заявляемом изобретении применяются радиоактивные изотопы (192Ir or 75Se) вместо рентгеновской установки, при этом радиоактивные изотопы (192Ir or 75Se) могут излучать гамма-лучи различной мощности. Средняя мощность рассматриваемого гамма-излучения составляет порядка 300 килоэлектронвольт, что существенно больше, чем мощность рентгеновской установки. Гамма-излучение изотопов 192Ir or 75Se имеет более высокую проникающую способность, что позволяет получать высококачественное изображение при использовании для радиационного сканирования.
Несмотря на то, что уровень радиоактивного излучения изотопов 192Ir or 75Se ниже, чем у рентгеновской установки в несколько десятков раз, продуманное размещение узлов устройства позволяет практически полностью преодолеть этот недостаток.
В заявляемом устройстве функции ДР подсистемы и КТ подсистемы различны, из-за чего они имеют и различные требования к источникам радиоактивного излучения.
ДР подсистема получает плоскую картину с высоким пространственным разрешением, таким образом, при допустимых для качественного сканирования скоростях перемещения требуемый уровень радиоактивного излучения невысок даже, если используются матричные детекторы небольшого размера.
Напротив, КТ подсистема при высоких скоростях вращения, обеспечивающих требуемую пропускную способность, требует использования высоких уровней излучения при использовании матричных детекторов небольшого размера. Однако в заявляемом изобретении КТ подсистема выполняет функцию по определению свойств материала небольших, заранее определенных участков, что позволяет получать хорошее разрешение при низких уровнях радиоактивного излучения.
Даже в случае досмотра взрывоопасных предметов опасность исключается за счет уменьшения зоны облучения. Например, при облучении 1 кубического сантиметра бензина весом 0,7 грамма опасности не существует. Таким образом, в КТ подсистеме в заявляемом изобретении может использоваться матричный детектор с достаточно большим размером пикселя (например, от 5 на 5 до 10 на 10 квадратных миллиметров) при существенно сниженных уровнях радиоактивного излучения.
Еще одним достоинством низкого уровня радиоактивного излучения радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se является возрастание угла рассеивания радиоактивного излучения и сокращение расстояния между источником излучения и матричным детектором.
В отличие от тормозного рентгеновского излучения рентгеновской установки гамма-излучение радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se в основном изотропно, что позволяет увеличить угол рассеивания радиоактивного излучения по сравнению с аналогами. Например, максимальный угол для рентгеновской установки составляет порядка 42 градусов, угол же рассеивания в предлагаемом изобретении может быть более 70-90 градусов. Учитывая, что интенсивность излучения обратно пропорциональна квадрату расстояния, уменьшение расстояния между источником излучения и матричным детектором существенно увеличивает уровень принимаемого матричным детектором излучения.
Исходя из различия функциональных особенностей ДР и КТ подсистем, разработаны две системы досмотра багажа с использованием гамма-излучения. В первой системе в обеих подсистемах (ДР и КТ) в качестве источника радиоактивного излучения использовано гамма-излучение радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se, а во второй системе в качестве источника радиоактивного излучения в ДР подсистеме использовано рентгеновское излучение, а в КТ подсистеме - гамма-излучение радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se.
Эти два варианта системы досмотра багажа с использованием гамма-излучения, составляющие заявляемое изобретение, описаны далее подробно со ссылками на фигуры чертежей.
Первым вариантом заявляемой системы досмотра с использованием гамма-излучения является случай, когда обе подсистемы (ДР и КТ) в качестве источника радиоактивного излучения используют гамма-излучение радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se.
Уровень радиоактивного излучения радиоактивных изотопов (192Ir или 75Se) достаточно низкий, что снижает качество томографического изображения, получаемого путем кругового сканирования КТ подсистемы. Этот недостаток устраняется при увеличении угла рассеивания поля радиоактивного излучения и уменьшении расстояния между источником радиоактивного излучения и матричным детектором, что позволяет увеличить уровень принимаемого матричным детектором излучения и соответственно увеличить размер пикселя. В КТ подсистеме радиоактивные изотопы (192Ir или 75Se), являющиеся источником гамма-излучения, помещены в защитные оболочки 2-2, которые закреплены на вращающейся раме 2-6, таким образом источник гамма-излучения 2-1 вращается вокруг предмета досмотра 3 вместе с вращающейся рамой 2-6 в процессе досмотра. Радиоактивные изотопы 192Ir или 75Se не требуют источника питания, кроме того, суммарный вес изотопов вместе с защитными оболочками 2-2 достаточно мал, что делает этот источник излучения хорошо подходящим для систем кругового сканирования.
Защитные оболочки 2-2 выполнены из тяжелых металлов, таких как вольфрам или свинец, и имеют достаточную толщину, таким образом все излучаемые гамма-лучи, кроме тех, которые излучаются через излучающую щель В, надежно задерживаются, что обеспечивает требуемый уровень радиационной защиты. Зона активности 192Ir или 75Se источников радиоактивного излучения 2-1 находится в пределах нескольких миллиметров и герметизирована двойным слоем нержавеющей стали, что делает систему безопасной и надежной. Кроме того, защитные оболочки 2-2 позволяют надежно экранировать нежелательные лучи 192Ir или 75Se источников радиоактивного излучения.
Как показано на фиг.5а, 5b и 5с, вращающийся цилиндрический защитный клапан А, находящийся в защитных оболочках, открывает и закрывает источник излучения по сигналу, поступающему от системы управления. Излучающая щель В, расположенная в нижней части защитных оболочек таким образом, что гамма-лучи, излученные из щели В, коллимируются в узкий веерообразный импульсный поток с помощью переднего коллиматора 2-3 перед проникновением в объект досмотра 3 и вновь коллимируются с помощью заднего коллиматора 2-4, после чего попадают на матричный детектор 2-5, предназначенный для регистрации гамма-излучения.
Угол смещения вращающегося цилиндрического защитного клапана А защитных оболочек 2-2 определяет размер угла рассеивания поля радиоактивного излучения. С целью компенсации низкого уровня радиоактивности, в предлагаемом изобретении в полной мере использованы преимущества, обусловленные изотропными свойствами источников радиоактивного излучения на основе радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se - большой угол рассеивания поля радиоактивного излучения (40-90 градусов).
Таким образом, объект досмотра 3 попадает в зону облучения полностью, а расстояние между источником радиоактивного излучения и матричным детектором 2-5 может быть сокращено, что приводит к увеличению уровня принимаемого детектором 2-5 излучения. Матричным детектором 2-5, расположенным в нижней части вращающейся рамы 2-6, может быть любой матричный детектор, предназначенный для регистрации гамма-излучения, предпочтительно использовать детекторы с высокой чувствительностью и эффективностью регистрации, такие как матрица газонаполненных ионизационных камер, сцинтилляционный детектор (например, широкоприменяемые цезий-йодидный или кадмий-вольфраматный сцинтилляционные детекторы), полупроводниковый матричный детекторы, многопроволочная пропорциональная камера или матричный детектор на основе трубки Гейгера. Длина дуги, образованной передним 2-3 и задним 2-4 коллиматорами и матричным детектором 2-5, соответствует углу рассеивания поля гамма-излучения.
Из-за вышеописанного низкого уровня радиоактивности в предлагаемом изобретении необходимо использовать детектор с достаточно большим размером пикселя, например, от 5 на 5 до 10 на 10 квадратных миллиметров. При большом размере пикселя использование матрицы из газонаполненных ионизационных камер позволяет добиться высокой чувствительности и эффективности регистрации и снизить уровень темнового тока (уровень шумов). Таким образом, использование матрицы газонаполненных ионизационных камер наиболее предпочтительно.
В ДР подсистеме 1 также использованы радиоактивные изотопы 192Ir или 75Se в качестве источника радиоактивного излучения, причем защитные оболочки и угол рассеивания поля радиоактивного излучения совпадают с примененными в КТ подсистеме 2. Различие между ДР и КТ подсистемами состоит в том, что защитные оболочки 1-2 располагаются на неподвижной раме 1-6.
Для получения четкой плоской картины объекта досмотра 3 необходимо высокое пространственное разрешение (использование матричного детектора с маленьким размером пикселя). В то же время, учитывая, что используется линейное сканирование, не требующее высокого уровня радиоактивности, допустимо использовать радиоактивные изотопы 192Ir или 75Se в качестве источника радиоактивного излучения. Матричный детектор 1-5, используемый в ДР подсистеме 1, имеет малый размер пикселя (например, 2 на 2 или 3 на 3 квадратных миллиметра), соответственно предпочтительней использовать сцинтилляционно-фотодиодный матричный детектор или матрицу газонаполненных ионизационных камер.
Вторым вариантом заявляемой системы досмотра багажа с использованием гамма-излучения является случай, когда в ДР подсистеме использовано рентгеновское излучение, а в КТ подсистеме - гамма-излучение радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se.
Учитывая, что ДР подсистема 1 сканирует багаж, находящийся в горизонтальном положении (т.е. лежа), необходимая глубина проникновения невелика и требования к проникающей способности не слишком высоки, таким образом, рентгеновская установка с напряжением 100-200 киловольт вполне отвечает предъявляемым требованиям и может быть успешно применена в ДР подсистеме 1. Более того, поскольку ДР подсистема 1 не требует высокого уровня радиоактивности, луч рентгеновской трубки не должен быть слишком мощным при использовании рентгеновской установки в качестве источника радиоактивного излучения. Вследствие этого, срок службы рентгеновской трубки существенно увеличивается.
КТ подсистема в данном варианте идентична КТ подсистеме из первого варианта.
Далее приведены технические характеристики для практической реализации заявляемого изобретения.
ДР подсистема 1, использующая источник гамма-излучения, включает в себя источник радиоактивного излучения на основе изотопов 192Ir и 75Se 1-1, защитные оболочки 1-2, передний коллиматор 1-3, задний коллиматор 1-4, матричный детектор 1-5, установленный на неподвижной раме 1-6, и конвейерный механизм 1-7. Радиоактивность источника радиоактивного излучения на основе изотопов 192Ir и 75Se 1-1 составляет 1,95 терабеккерелей (50 Кюри). Защитные оболочки (с защитным клапаном) 1-2 выполнены из сплава на основе вольфрама, а передний и задний коллиматоры - из стали. Матричный детектор 1-5 представляет собой матрицу газонаполненных ионизационных камер с высоким пространственным разрешением, с размером пикселя 3 на 3 квадратных миллиметра. Эффективность регистрации гамма-излучения изотопов 192Ir и 75Se у матричного детектора 1-5 составляет более 40%.
Расстояние между входным окном ионизационной камеры и источником радиоактивного излучения составляет 0,95 метра, а угол рассеивания поля радиоактивного излучения - 72 градуса. Конвейерный механизм 1-7 представляет собой конвейерную ленту, способную перемещать багаж с регулируемой скоростью до 12 метров в минуту (эквивалентно 720 единицам багажа за час).
КТ подсистема 2, использующая источник гамма-излучения, включает в себя источник радиоактивного излучения на основе изотопов 192Ir и 75Se 2-1, защитные оболочки 2-2, передний коллиматор 2-3, задний коллиматор 2-4, матричный детектор 2-5, установленный на вращающейся раме 2-6, основание 2-8 и конвейерный механизм 2-7. Радиоактивность источника радиоактивного излучения на основе изотопов 192Ir и 75Se 2-1 составляет 3,7 терабеккерелей (100 Кюри). Защитные оболочки (с защитным клапаном) 2-2 выполнены из сплава на основе вольфрама, а передний и задний коллиматоры - из стали. Матричный детектор 2-5 представляет собой матрицу газонаполненных ионизационных камер с размером пикселя 10 на 10 квадратных миллиметра. Эффективность регистрации гамма-излучения изотопов 192Ir и 75Se у матричного детектора 2-5 более 40%. Расстояние между входным окном ионизационной камеры и источником радиоактивного излучения составляет 1,1 метра, а угол рассеивания поля радиоактивного излучения - 72 градуса. Скорость вращения вращающееся рамы 2-6 регулируемая и может достигать 720 градусов в секунду. Конвейерный механизм 2-7 роликового типа имеет возможность управлять режимами работы и изменять скорости перемещения.
Конвейерные механизмы обеих подсистем расположены в ряд, один за другим, при этом каждый из них работает самостоятельно. Вся система досмотра с использованием гамма-излучения снабжена общим кожухом, предотвращающим также излишнее распространение радиоактивных лучей.
Период полураспада 192Ir и 75Se - 74 и 120,4 дня соответственно, а срок службы для промышленных источников радиоактивного излучения на основе 192Ir и 75Se составляет порядка 120 и 200 дней соответственно. В течение срока службы рассматриваемые источники радиоактивного излучения могут работать 24 часа в сутки. Следовательно, система досмотра с использованием гамма-излучения на основе 192Ir и 75Se источников радиоактивного излучения может эффективно использоваться в аэропортах, где требуется высокая пропускная способность.

Claims (11)

1. Система досмотра багажа с использованием гамма-излучения, содержащая ДР (цифровую рентгенографическую) подсистему для получения плоской картины багажа с помощью линейного сканирования и КТ (компьютерную томографическую) подсистему для получения томографического изображения багажа с помощью кругового сканирования, причем ДР подсистема состоит из неподвижной рамы, конвейерного механизма, источника радиоактивного излучения, переднего коллиматора, заднего коллиматора и матричного детектора, закрепленного на неподвижной раме, а КТ подсистема состоит из вращающейся рамы, конвейерного механизма, источника радиоактивного излучения, переднего коллиматора, заднего коллиматора и матричного детектора, закрепленного на вращающейся раме, отличающаяся тем, что источником радиоактивного излучения в КТ подсистеме является гамма-излучение радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se с высокой удельной радиоактивностью, причем источник гамма-излучения помещен в защитные оболочки с излучающей щелью, которые закреплены на вращающейся раме, а в качестве матричного детектора применен матричный детектор, предназначенный для регистрации гамма-излучения радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se; источником радиоактивного излучения в ДР подсистеме является гамма-излучение радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se с высокой удельной радиоактивностью, причем источник гамма-излучения помещен в защитные оболочки с излучающей щелью, которые закреплены на неподвижной раме, а в качестве матричного детектора применен матричный детектор, предназначенный для регистрации гамма-излучения радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что радиоактивность радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se, являющихся источниками гамма-излучения в КТ и ДР подсистемах составляет менее чем 11 терабеккерелей.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве матричного детектора в КТ подсистеме использована матрица газонаполненных ионизационных камер, или многопроволочная пропорциональная камера, или матричный детектор на основе трубки Гейгера, или сцинтилляционный детектор, или полупроводниковый матричный детектор.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве матричного детектора в ДР подсистеме использован сцинтилляционно-фотодиодный матричный детектор или матрица газонаполненных ионизационных камер.
5. Система по п.1, отличающаяся тем, что угол рассеивания поля гамма-излучения из защитных оболочек в обеих КТ и ДР подсистемах составляет более 40°.
6. Система досмотра багажа с использованием гамма-излучения, содержащая ДР подсистему для получения плоской картины багажа с помощью линейного сканирования и КТ подсистему для получения томографического изображения багажа с помощью кругового сканирования, причем с ДР подсистема состоит из неподвижной рамы, конвейерного механизма, источника радиоактивного излучения, переднего коллиматора, заднего коллиматора и матричного детектора, закрепленного на неподвижной раме, а КТ подсистема состоит из вращающейся рамы, конвейерного механизма, источника радиоактивного излучения, переднего коллиматора, заднего коллиматора и матричного детектора, закрепленного на вращающейся раме, отличающаяся тем, что источником радиоактивного излучения в КТ подсистеме является гамма-излучение радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se с высокой удельной радиоактивностью, причем источник гамма-излучения помещен в защитные оболочки с излучающей щелью, которые закреплены на вращающейся раме, а в качестве матричного детектора применен матричный детектор, предназначенный для регистрации гамма-излучения радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se; источником радиоактивного излучения в ДР подсистеме является рентгеновская установка.
7. Система по п.6, отличающаяся тем, что радиоактивность радиоактивных изотопов 192Ir или 75Se, являющихся источниками гамма-излучения в КТ и ДР подсистемах, составляет менее чем 11 терабеккерелей.
8. Система по п.6, отличающаяся тем, что в качестве матричного детектора в КТ подсистеме использована матрица газонаполненных ионизационных камер, или многопроволочная пропорциональная камера, или матричный детектор на основе трубки Гейгера, или сцинтилляционный детектор, или полупроводниковый матричный детектор.
9. Система по п.6, отличающаяся тем, что угол рассеивания поля гамма-излучения из защитных оболочек в КТ подсистеме составляет более 40°.
Приоритет по пунктам:
27.06.2003 по пп.1-5;
05.03.2004 по пп.6-9.
RU2006101384/28A 2003-06-27 2004-06-25 Система досмотра багажа с использованием гамма-излучения RU2310189C2 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 03147875 CN1217185C (zh) 2003-06-27 2003-06-27 箱包或行李的γ辐射成像无损检测系统
CN03147875.1 2003-06-27
CN 200420005845 CN2677923Y (zh) 2004-03-05 2004-03-05 箱包或行李的γ辐射成像无损检测装置
CN200420005845.1 2004-03-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006101384A RU2006101384A (ru) 2006-07-27
RU2310189C2 true RU2310189C2 (ru) 2007-11-10

Family

ID=36046602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006101384/28A RU2310189C2 (ru) 2003-06-27 2004-06-25 Система досмотра багажа с использованием гамма-излучения

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7424094B2 (ru)
EP (1) EP1645868A4 (ru)
RU (1) RU2310189C2 (ru)
WO (1) WO2005001457A1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2493573C2 (ru) * 2008-06-16 2013-09-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Детектор излучений и способ изготовления детектора излучений
RU2553184C1 (ru) * 2012-12-27 2015-06-10 Нуктек Компани Лимитед Компьютерный томограф
RU2599596C1 (ru) * 2014-05-14 2016-10-10 Ньюктек Компани Лимитед Способ отображения изображения
RU2665717C1 (ru) * 2017-07-17 2018-09-04 Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Способ рентгеновской компьютерной томографии аварийных взрывоопасных объектов

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100504365C (zh) * 2005-04-18 2009-06-24 中国科学院理化技术研究所 以放射性同位素作为射线源的微型ct系统
CN101529275A (zh) * 2006-10-27 2009-09-09 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于对对象进行成像的成像系统
US20100277312A1 (en) * 2007-02-22 2010-11-04 Peter Michael Edic In-line high-throughput contraband detection system
CN101936924B (zh) * 2009-06-30 2012-07-04 同方威视技术股份有限公司 物品检查系统
US8357316B2 (en) * 2009-09-28 2013-01-22 Munro Iii John J Gamma radiation source
RU2497104C1 (ru) * 2012-04-24 2013-10-27 Государственное казённое образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российская таможенная академия" Досмотровый рентгеновский комплекс
DE102014205447A1 (de) * 2014-03-24 2015-09-24 Smiths Heimann Gmbh Detektion von Gegenständen in einem Objekt
RU2623835C1 (ru) * 2016-03-29 2017-06-29 Государственное казённое образовательное учреждение высшего образования "Российская таможенная академия" Стационарный досмотровый комплекс
CN107890612A (zh) * 2017-12-05 2018-04-10 西安大医数码科技有限公司 一种聚焦放疗装置及设备
CN109932376B (zh) * 2019-04-30 2023-11-28 王振 一种液体检测方法及装置
RU2758189C1 (ru) * 2021-02-01 2021-10-26 Государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Российская таможенная академия" Инспекционно-досмотровый комплекс

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04353792A (ja) * 1991-05-31 1992-12-08 Toshiba Corp 散乱線映像装置及びそれに用いる散乱線検出器
US5182764A (en) * 1991-10-03 1993-01-26 Invision Technologies, Inc. Automatic concealed object detection system having a pre-scan stage
US7045787B1 (en) * 1995-10-23 2006-05-16 Science Applications International Corporation Density detection using real time discrete photon counting for fast moving targets
US5838759A (en) * 1996-07-03 1998-11-17 Advanced Research And Applications Corporation Single beam photoneutron probe and X-ray imaging system for contraband detection and identification
AU1747300A (en) * 1998-11-30 2000-06-19 Gerhard Fenkart A nonintrusive inspection system
GB9909531D0 (en) * 1999-04-27 1999-06-23 Aea Technology Plc Gamma radiation source
CN1112583C (zh) * 1999-07-23 2003-06-25 清华大学 一种大型客体数字辐射成象检测装置
US6421409B1 (en) * 2000-02-02 2002-07-16 Ut-Battelle Llc Ultra-high resolution computed tomography imaging
CN1160557C (zh) * 2001-09-03 2004-08-04 北京埃索特核电子机械有限公司 钴60γ射线源-碘化铯或钨酸镉阵列探测器集装箱检测设备
CN1401996A (zh) 2002-09-23 2003-03-12 清华大学 一种用于车载式集装箱检测系统的γ射线辐射源装置
CN1173170C (zh) 2002-09-23 2004-10-27 清华大学 一种用于集装箱检测系统的γ射线辐射源装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2493573C2 (ru) * 2008-06-16 2013-09-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Детектор излучений и способ изготовления детектора излучений
RU2553184C1 (ru) * 2012-12-27 2015-06-10 Нуктек Компани Лимитед Компьютерный томограф
RU2599596C1 (ru) * 2014-05-14 2016-10-10 Ньюктек Компани Лимитед Способ отображения изображения
RU2665717C1 (ru) * 2017-07-17 2018-09-04 Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Способ рентгеновской компьютерной томографии аварийных взрывоопасных объектов

Also Published As

Publication number Publication date
US7424094B2 (en) 2008-09-09
EP1645868A1 (en) 2006-04-12
EP1645868A4 (en) 2007-03-28
WO2005001457A1 (en) 2005-01-06
US20060182218A1 (en) 2006-08-17
RU2006101384A (ru) 2006-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100261529B1 (ko) 고속 중성자 작용을 이용한 금지품 검출 장치 및 검출 방법
RU2310189C2 (ru) Система досмотра багажа с использованием гамма-излучения
US7672426B2 (en) Radiation scanning units with reduced detector requirements
US7356115B2 (en) Radiation scanning units including a movable platform
US5930314A (en) Coded aperture imaging
US5696806A (en) Tomographic method of x-ray imaging
JP5173405B2 (ja) ２エネルギー放射線走査および遅発中性子検出による物体調査
US7330535B2 (en) X-ray flux management device
US7317195B2 (en) Quantitative transmission/emission detector system and methods of detecting concealed radiation sources
US8551785B2 (en) Dual angle radiation scanning of objects
US7706502B2 (en) Cargo container inspection system and apparatus
US4124804A (en) Compton scatter scintillation camera system
WO2008031313A1 (fr) Dispositif de détection dr/ct multiple pour conteneurs
US20080298546A1 (en) Cargo container inspection method
JP3827224B2 (ja) 荷物検査装置
US20090232277A1 (en) System and method for inspection of items of interest in objects
Yousri et al. Scanning of cargo containers by gamma-ray and fast neutron radiography
Zoltani et al. Flash x‐ray computed tomography facility for microsecond events
WO2006110253A2 (en) Quantitative transmission/emission detector system and methods of detecting concealed radiation sources

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100626