RU2457469C1 - Mobile device for identifying concealed substances (versions) - Google Patents
Mobile device for identifying concealed substances (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2457469C1 RU2457469C1 RU2011125604/28A RU2011125604A RU2457469C1 RU 2457469 C1 RU2457469 C1 RU 2457469C1 RU 2011125604/28 A RU2011125604/28 A RU 2011125604/28A RU 2011125604 A RU2011125604 A RU 2011125604A RU 2457469 C1 RU2457469 C1 RU 2457469C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- detector
- inspection
- module
- radiation
- power
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области исследования или анализа материалов радиационными методами с измерением вторичной эмиссии гамма-квантов с использованием нейтронов, в частности, для идентификации в полевых и стационарных условиях взрывчатых, наркотических или сильнодействующих ядовитых веществ, скрытых в различного типа объектах малого и среднего размеров (сумки, портфели, чемоданы, сейфы). Кроме того, в пассивном режиме, при выключенном источнике нейтронов, изделие может служить детектором радиоактивных веществ.The invention relates to the field of research or analysis of materials by radiation methods with the measurement of secondary emission of gamma rays using neutrons, in particular, for identification in the field and stationary conditions of explosive, narcotic or potent toxic substances hidden in various types of objects of small and medium sizes (bags , briefcases, suitcases, safes). In addition, in passive mode, with the neutron source turned off, the product can serve as a detector of radioactive substances.
Известно устройство для идентификации скрытых веществ - патент РФ №2380690, содержащее источник монохроматических нейтронов и сопутствующих им монохроматических α-частиц, детектор α-частиц, заключенные в вакуумную камеру, детектор γ-излучения и регистрирующую электронику, включающую блок электроники сбора данных, пульт управления, блок программ приема и обработки данных, интерфейс пользователя и источники питания, устройство выполнено в виде двух переносных модулей - досмотрового модуля и модуля управления, соединенных кабелями Ethernet-соединения и питания, имеющих длину, обеспечивающую безопасную работу оператора, при этом в досмотровом модуле размещены источник меченых монохроматических нейтронов и сопутствующих им монохроматических α-частиц, детектор α-частиц, детекторы γ-излучения и регистрирующая электроника; в модуле управления размещены пульт управления, блок программ приема и обработки данных, интерфейс пользователя и источник питания; при этом детектор γ-излучения размещен под углом, близким к 45°, относительно направления потока меченых монохроматических нейтронов, перпендикулярно передней плоскости модуля, выполнен на основе кристалла LYSO и снабжен защитой от потока меченых монохроматических нейтронов; при том досмотровый модуль снабжен жестко связанной с источником меченых монохроматических нейтронов системой наведения на объект досмотра на основе лазерных генераторов линий, для которой в корпусе досмотрового модуля предусмотрено светопрозрачное окно; в качестве детектора α-частиц используется многоэлементный кремниевый детектор.A device for identifying hidden substances is known - RF patent No. 2380690, containing a source of monochromatic neutrons and their accompanying monochromatic α-particles, an α-particle detector enclosed in a vacuum chamber, a γ-radiation detector and a recording electronics including a data acquisition electronics unit, a control panel , a block of programs for receiving and processing data, a user interface and power sources, the device is made in the form of two portable modules - an inspection module and a control module connected by Ethernet cables Inonii and power having a length that ensures the safe operation of the operator, the in Inspection module has labeled source of monochromatic neutrons and associated monochromatic α-particles, α-particle detector, the detectors of γ-radiation and recording electronics; the control module contains a control panel, a block of data reception and processing programs, a user interface and a power source; wherein the γ-radiation detector is placed at an angle close to 45 ° relative to the direction of the flux of labeled monochromatic neutrons, perpendicular to the front plane of the module, is made on the basis of a LYSO crystal and is protected from the flux of labeled monochromatic neutrons; moreover, the inspection module is equipped with a guidance system on the basis of laser line generators, rigidly connected with the source of labeled monochromatic neutrons, for which a translucent window is provided in the case of the inspection module; a multi-element silicon detector is used as an α-particle detector.
Общими существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками по обоим вариантам предлагаемого технического решения, являются следующие: устройство для идентификации скрытых веществ содержит источник монохроматических нейтронов и сопутствующих им монохроматических α-частиц, детектор α-частиц, заключенные в вакуумную камеру, детектор γ-излучения на основе сцинтилляционного кристалла и регистрирующую электронику, включающую блок электроники сбора данных, пульт управления, блок программ приема и обработки данных, интерфейс пользователя и источники питания, устройство выполнено в виде двух переносных модулей - досмотрового модуля и модуля управления, соединенных кабелями Ethernet-соединения и питания, имеющих длину, обеспечивающую безопасную работу оператора, при этом в досмотровом модуле размещены источник меченых монохроматических нейтронов и сопутствующих им монохроматических α-частиц, детектор α-частиц, детекторы γ-излучения и регистрирующая электроника; в модуле управления размещены пульт управления, блок программ приема и обработки данных, интерфейс пользователя и источник питания; при этом детектор γ-излучения снабжен защитой от потока меченых монохроматических нейтронов; при том досмотровый модуль снабжен системой наведения на объект досмотра на основе лазерных генераторов линий, в качестве детектора α-частиц используется многоэлементный кремниевый детектор.The general essential features of the prototype, which coincide with the essential features for both variants of the proposed technical solution, are as follows: a device for identifying hidden substances contains a source of monochromatic neutrons and their accompanying monochromatic α particles, an α particle detector enclosed in a vacuum chamber, and a γ radiation detector based on a scintillation crystal and recording electronics, including a data acquisition electronics block, a control panel, a block of data reception and processing programs , the user interface and power sources, the device is made in the form of two portable modules - an inspection module and a control module connected by Ethernet-connection cables and power supply having a length that ensures safe operation of the operator, while the inspection module contains a source of labeled monochromatic neutrons and their accompanying monochromatic α-particles, α-particle detector, γ-radiation detectors and recording electronics; the control module contains a control panel, a block of data reception and processing programs, a user interface and a power source; in this case, the γ-radiation detector is protected against the flux of labeled monochromatic neutrons; Moreover, the inspection module is equipped with a guidance system for the object of inspection based on laser line generators; a multi-element silicon detector is used as an α-particle detector.
Недостатками данного устройства, препятствующими его внедрению в практику обнаружения и идентификации скрытых опасных веществ, являются следующие.The disadvantages of this device that impede its implementation in the practice of detection and identification of hidden dangerous substances are the following.
1. Низкая эффективность регистрации гамма-квантов характеристического ядерного излучения в результате использования одного гамма-детектора не позволяет за разумные времена (до 15 мин) производить набор требуемой статистики для корректной идентификации скрытых опасных веществ малой массы, на уровне 50 г.1. The low efficiency of detecting gamma quanta of characteristic nuclear radiation as a result of using one gamma detector does not allow for a reasonable time (up to 15 minutes) to produce the required statistics for the correct identification of hidden dangerous substances of small mass, at a level of 50 g.
2. Отсутствие термокоррекции спектров гамма-излучения, полученных с помощью гамма-детектора, приводит к смещению положения пиков характеристического гамма-излучения, что, в свою очередь, приводит к ошибкам в идентификации искомых веществ, что приводит к увеличению количества ложных тревог.2. The absence of thermal correction of the gamma radiation spectra obtained using the gamma detector leads to a shift in the position of the peaks of the characteristic gamma radiation, which, in turn, leads to errors in the identification of the desired substances, which leads to an increase in the number of false alarms.
3. Использование детектора гамма-квантов на основе кристалла LYSO, обладающего достаточно высоким уровнем собственной радиоактивности, не позволяет получить хорошее энергетическое разрешение по спектрометрическому каналу регистрации гамма-квантов и накладывает ограничение на величину максимально возможной интенсивности регистрируемого характеристического гамма-излучения.3. The use of a LYSO crystal gamma-ray detector with a sufficiently high level of intrinsic radioactivity does not allow a good energy resolution from the spectrometric channel for registering gamma-quanta and imposes a limit on the maximum possible intensity of the recorded characteristic gamma radiation.
4. Отсутствие возможности использовать устройство для идентификации опасных веществ в полевых условиях при наличии осадков в виде дождя и снега и под водой (отсутствие герметичности корпуса досмотрового модуля, в том числе связанное с наличием светопрозрачного окна).4. The inability to use the device to identify hazardous substances in the field in the presence of precipitation in the form of rain and snow and under water (lack of tightness of the body of the inspection module, including the presence of a translucent window).
5. Система наведения пучка меченых нейтронов на объект досмотра на основе лазерного генератора вертикальной линии, проходящей через центр совокупности пучков меченых нейтронов, позволяет совмещать ее только с вертикальной линией, проходящей через центральную точку области обследования объекта досмотра, без учета его реальной формы.5. The system for pointing a tagged neutron beam to an object of inspection on the basis of a laser generator of a vertical line passing through the center of a set of tagged neutron beams allows you to combine it only with a vertical line passing through the center point of the inspection area of the object of inspection, without taking into account its real shape.
Предлагаемое изобретение по обоим вариантам предлагаемой конструкции предназначено для решения следующих технических задач: возможность работы на открытом воздухе при наличии осадков в виде дождя и снега, повышение эффективности регистрации характеристического ядерного гамма-излучения, повышение энергетического разрешения системы регистрации, снятие ограничения на величину максимально возможной интенсивности регистрируемого характеристического гамма-излучения, снижение количества ошибок, связанных с отсутствием термокоррекции гамма-спектров необходимой при изменении температуры окружающей среды, повышение точности наведения и контроля площади облучения исследуемого объекта. Дополнительно по второму варианту конструкции решается техническая задача уменьшения минимально регистрируемой массы скрытого опасного вещества.The present invention for both variants of the proposed design is intended to solve the following technical problems: the ability to work outdoors in the presence of precipitation in the form of rain and snow, increasing the efficiency of recording characteristic nuclear gamma radiation, increasing the energy resolution of the registration system, removing the limit on the maximum possible intensity registered characteristic gamma radiation, reducing the number of errors associated with the absence of thermal correction gamma spectra needed when the ambient temperature changes, improving the accuracy of the guidance and control of the area of exposure of the test object. Additionally, the second design option solves the technical problem of reducing the minimum recorded mass of a hidden hazardous substance.
Для решения данных технических задач по варианту один технического решения устройство для идентификации скрытых веществ, содержащее источник монохроматических нейтронов и сопутствующих им монохроматических α-частиц, детектор α-частиц, заключенные в вакуумную камеру, детектор γ-излучения на основе сцинтилляционного кристалла и регистрирующую электронику, включающую блок электроники сбора данных, пульт управления, блок программ приема и обработки данных, интерфейс пользователя и источники питания, устройство выполнено в виде двух переносных модулей - досмотрового модуля и модуля управления, соединенных кабелями Ethernet-соединения и питания, имеющих длину, обеспечивающую безопасную работу оператора, при этом в досмотровом модуле размещены источник меченых монохроматических нейтронов и сопутствующих им монохроматических α-частиц, детектор α-частиц, детекторы γ-излучення и регистрирующая электроника; в модуле управления размещены пульт управления, блок программ приема и обработки данных, интерфейс пользователя и источник питания; при этом детектор γ-излучения снабжен защитой от потока меченых монохроматических нейтронов; при том досмотровый модуль снабжен системой наведения на объект досмотра на основе лазерных генераторов линий, в качестве детектора α-частиц используется многоэлементный кремниевый детектор, в отличие от прототипа, корпус досмотрового модуля выполнен герметичным из электроизолирующего материала и содержит еще не менее трех детекторов γ-излучения, при этом все детекторы расположены сбоку от нейтронного генератора в виде матрицы, имеющей общую защиту от потока меченых монохроматических нейтронов; лазерные генераторы линии установлены на корпусе досмотрового модуля снаружи с возможностью их снятия-установки и с возможностью указания на объекте досмотра границ области облучения его потоком меченых монохроматических нейтронов; спектроскопический канал детектора γ-излучения снабжен системой термокоррекции, состоящей из термодатчика, закрепленного на кристалле детектора γ-излучения, в тепловом контакте с ним, амплитудно-цифрового преобразователя (АЦП) и одноплатного компьютера, при этом термодатчик соединен линией связи и линией питания с амплитудно-цифровым преобразователем, который соединен системной шиной с одноплатным компьютером, подключенным к системе питания устройства и к модулю управления.To solve these technical problems, according to an embodiment, one technical solution is a device for identifying hidden substances, containing a source of monochromatic neutrons and their accompanying monochromatic α-particles, an α-particle detector enclosed in a vacuum chamber, a γ-radiation detector based on a scintillation crystal and recording electronics, including a data acquisition electronics block, a control panel, a data reception and processing program block, a user interface and power sources, the device is made in the form of two carrying modules - an inspection module and a control module connected by Ethernet-connection and power cables having a length that ensures safe operation of the operator, while the inspection module contains a source of labeled monochromatic neutrons and their accompanying monochromatic α-particles, α-particle detector, γ detectors -radiated and recording electronics; the control module contains a control panel, a block of data reception and processing programs, a user interface and a power source; in this case, the γ-radiation detector is protected against the flux of labeled monochromatic neutrons; while the inspection module is equipped with a guidance system for the object of inspection based on laser line generators, a multi-element silicon detector is used as an α-particle detector, unlike the prototype, the case of the inspection module is sealed from electrically insulating material and contains at least three more γ-radiation detectors while all the detectors are located on the side of the neutron generator in the form of a matrix having general protection against the flux of labeled monochromatic neutrons; line laser generators are installed on the screen of the inspection module from the outside with the possibility of their removal and installation and with the possibility of indicating on the inspection object the boundaries of the irradiation region with its flux of labeled monochromatic neutrons; The spectroscopic channel of the γ-radiation detector is equipped with a thermal correction system consisting of a temperature sensor mounted on the crystal of the γ-radiation detector, in thermal contact with it, an amplitude-to-digital converter (ADC) and a single-board computer, while the temperature sensor is connected by a communication line and a power line with amplitude - a digital converter, which is connected by a system bus to a single-board computer connected to the device’s power system and to the control module.
Для решения данных технических задач по варианту два технического решения устройство для идентификации скрытых веществ, содержащее источник монохроматических нейтронов и сопутствующих им монохроматических α-частиц, детектор α-частиц, заключенные в вакуумную камеру, детектор γ-излучения на основе сцинтилляционного кристалла и регистрирующую электронику, включающую блок электроники сбора данных, пульт управления, блок программ приема и обработки данных, интерфейс пользователя и источники питания, устройство выполнено в виде двух переносных модулей - досмотрового модуля и модуля управления, соединенных кабелями Ethernet-соединения и питания, имеющих длину, обеспечивающую безопасную работу оператора, при этом в досмотровом модуле размещены источник меченых монохроматических нейтронов и сопутствующих им монохроматических α-частиц, детектор α-частиц, детекторы γ-излучения и регистрирующая электроника; в модуле управления размещены пульт управления, блок программ приема и обработки данных, интерфейс пользователя и источник питания; при этом детектор γ-излучения снабжен защитой от потока меченых монохроматических нейтронов; при том досмотровый модуль снабжен системой наведения на объект досмотра на основе лазерных генераторов линий, в качестве детектора α-частиц используется многоэлементный кремниевый детектор, в отличие от прототипа, корпус досмотрового модуля выполнен герметичным из электроизолирующего материала и содержит еще не менее трех детекторов γ-излучения, при этом все детекторы расположены сбоку от нейтронного генератора в виде матрицы, имеющей общую защиту от потока меченых монохроматических нейтронов; лазерные генераторы линии установлены на корпусе досмотрового модуля снаружи с возможностью их снятия-установки и с возможностью указания на объекте досмотра формы потока меченых монохроматических нейтронов; спектроскопический канал детектора γ-излучения снабжен системой термокоррекции, состоящей из термодатчика, закрепленного на кристалле детектора γ-излучения, в тепловом контакте с ним, амплитудно-цифрового преобразователя (АЦП) и одноплатного компьютера, при этом термодатчик соединен линией связи и линией питания с амплитудно-цифровым преобразователем, который соединен системной шиной с одноплатным компьютером, подключенным к системе питания устройства и к модулю управления; сигнальные элементы многоканального кремниевого детектора α-частиц выполнены в виде полос (стрипов) и расположены на обеих перпендикулярных потоку α-частиц сторонах полупроводникового кристалла, при этом полосы на одной стороне кристалла параллельны друг другу и перпендикулярны направлению полос на другой стороне кристалла, при том пересечения полос сигнальных элементов образуют пиксели детектора α-частиц; лазерные генераторы линии установлены с возможностью указания на объекте досмотра границ области облучения его потоком меченых монохроматических нейтронов, соответствующей пикселям детектора α-частиц.To solve these technical problems, according to option two technical solutions, a device for identifying hidden substances, containing a source of monochromatic neutrons and their accompanying monochromatic α-particles, an α-particle detector enclosed in a vacuum chamber, a γ-radiation detector based on a scintillation crystal and recording electronics, including a data acquisition electronics block, a control panel, a block of data reception and processing programs, a user interface and power sources, the device is made in the form of two nose modules - an inspection module and a control module connected by Ethernet-connection and power cables having a length that ensures the safe operation of the operator, while the inspection module contains a source of labeled monochromatic neutrons and their accompanying monochromatic α-particles, α-particle detector, γ detectors -radiation and recording electronics; the control module contains a control panel, a block of data reception and processing programs, a user interface and a power source; in this case, the γ-radiation detector is protected against the flux of labeled monochromatic neutrons; while the inspection module is equipped with a guidance system for the object of inspection based on laser line generators, a multi-element silicon detector is used as an α-particle detector, unlike the prototype, the case of the inspection module is sealed from electrically insulating material and contains at least three more γ-radiation detectors while all the detectors are located on the side of the neutron generator in the form of a matrix having general protection against the flux of labeled monochromatic neutrons; line laser generators are installed on the outside of the inspection module case with the possibility of their removal and installation and with the possibility of indicating the shape of the flux of labeled monochromatic neutrons at the inspection object; The spectroscopic channel of the γ-radiation detector is equipped with a thermal correction system consisting of a temperature sensor mounted on the crystal of the γ-radiation detector, in thermal contact with it, an amplitude-to-digital converter (ADC) and a single-board computer, while the temperature sensor is connected by a communication line and a power line with amplitude -digital converter, which is connected by a system bus to a single-board computer connected to the device’s power system and to the control module; the signal elements of the multi-channel silicon α-particle detector are made in the form of strips (strips) and are located on both sides of the semiconductor crystal perpendicular to the α-particle flux, while the bands on one side of the crystal are parallel to each other and perpendicular to the direction of the bands on the other side of the crystal, while the intersection the bands of the signal elements form the pixels of the α-particle detector; line laser generators are installed with the possibility of indicating at the object of inspection the boundaries of the irradiation region with its flux of labeled monochromatic neutrons, corresponding to the pixels of the α-particle detector.
Дополнительно по обоим вариантам технического решения, для удобства работы с разноудаленными объектами устройство может содержать модуль намотки (катушку) соединительных кабелей Ethernet и питания. Кроме того, наиболее приемлемым сцинтиллятором для детектора γ-излучения является кристалл ВGO (кристалл ортогермоната висмута), который по сравнению со сцинтиллятором LYSO не обладает естественной радиоактивностью, что позволяет получить хорошее энергетическое разрешение по спектрометрическому каналу регистрации гамма-квантов и не накладывает ограничение на величину максимально возможной интенсивности регистрируемого характеристического гамма-излучения.Additionally, for both variants of the technical solution, for the convenience of working with objects with different distances, the device may include a winding module (coil) of Ethernet and power connecting cables. In addition, the most acceptable scintillator for a γ-ray detector is a BGO crystal (bismuth orthogermonate crystal), which, in comparison with the LYSO scintillator, does not have natural radioactivity, which makes it possible to obtain good energy resolution through a gamma-ray spectrometric recording channel and does not impose a limit on the value the maximum possible intensity of the recorded characteristic gamma radiation.
Отличительными признаками предлагаемого технического решения от известного, принятого за прототип, по варианту один являются следующие: корпус досмотрового модуля выполнен герметичным из электроизолирующего материала и содержит еще не менее трех детекторов γ-излучения, при этом все детекторы расположены сбоку от нейтронного генератора в виде матрицы, имеющей общую защиту от потока меченых монохроматических нейтронов; лазерные генераторы линии установлены на корпусе досмотрового модуля снаружи с возможностью их снятия-установки и с возможностью указания на объекте досмотра границ области облучения его потоком меченых монохроматических нейтронов; спектроскопический канал детектора γ-излучения снабжен системой термокоррекции, состоящей из термодатчика, закрепленного на кристалле детектора γ-излучения, в тепловом контакте с ним, амплитудно-цифрового преобразователя (АЦП) и одноплатного компьютера, при этом термодатчик соединен линией связи и линией питания с амплитудно-цифровым преобразователем, который соединен системной шиной с одноплатным компьютером, подключенным к системе питания устройства и к модулю управления.Distinctive features of the proposed technical solution from the well-known adopted as a prototype, according to option one, are as follows: the casing of the inspection module is sealed from an electrically insulating material and contains at least three more γ-radiation detectors, while all the detectors are located on the side of the neutron generator in the form of a matrix, having general protection against the flux of labeled monochromatic neutrons; line laser generators are installed on the screen of the inspection module from the outside with the possibility of their removal and installation and with the possibility of indicating on the inspection object the boundaries of the irradiation region with its flux of labeled monochromatic neutrons; The spectroscopic channel of the γ-radiation detector is equipped with a thermal correction system consisting of a temperature sensor mounted on the crystal of the γ-radiation detector, in thermal contact with it, an amplitude-to-digital converter (ADC) and a single-board computer, while the temperature sensor is connected by a communication line and a power line with amplitude - a digital converter, which is connected by a system bus to a single-board computer connected to the device’s power system and to the control module.
Отличительными признаками предлагаемого технического решения от известного, принятого за прототип, по варианту два являются следующие: корпус досмотрового модуля выполнен герметичным из электроизолирующего материала и содержит еще не менее трех детекторов γ-излучения, при этом все детекторы расположены сбоку от нейтронного генератора в виде матрицы, имеющей общую защиту от потока меченых монохроматических нейтронов; лазерные генераторы линии установлены на корпусе досмотрового модуля снаружи с возможностью их снятия-установки и с возможностью указания на объекте досмотра границ области облучения его потоком меченых монохроматических нейтронов; спектроскопический канал детектора γ-излучения снабжен системой термокоррекции, состоящей из термодатчика, закрепленного на кристалле детектора γ-излучения, в тепловом контакте с ним, амплитудно-цифрового преобразователя (АЦП) и одноплатного компьютера, при этом термодатчик соединен линией связи и линией питания с амплитудно-цифровым преобразователем, который соединен системной шиной с одноплатным компьютером, подключенным к системе питания устройства и к модулю управления; сигнальные элементы многоканального кремниевого детектора α-частиц выполнены в виде полос (стрипов) и расположены на обеих перпендикулярных потоку α-частиц сторонах полупроводникового кристалла, при этом полосы на одной стороне кристалла параллельны друг другу и перпендикулярны направлению полос на другой стороне кристалла, при том пересечения полос сигнальных элементов образуют пиксели детектора α-частиц; лазерные генераторы линии установлены с возможностью указания на объекте досмотра формы потока меченых монохроматических нейтронов, соответствующей пикселям детектора α-частиц.Distinctive features of the proposed technical solution from the well-known adopted for the prototype, according to option two, are as follows: the body of the inspection module is made tight of electrically insulating material and contains at least three more γ-radiation detectors, while all the detectors are located on the side of the neutron generator in the form of a matrix, having general protection against the flux of labeled monochromatic neutrons; line laser generators are installed on the screen of the inspection module from the outside with the possibility of their removal and installation and with the possibility of indicating on the inspection object the boundaries of the irradiation region with its flux of labeled monochromatic neutrons; The spectroscopic channel of the γ-radiation detector is equipped with a thermal correction system consisting of a temperature sensor mounted on the crystal of the γ-radiation detector, in thermal contact with it, an amplitude-to-digital converter (ADC) and a single-board computer, while the temperature sensor is connected by a communication line and a power line with amplitude -digital converter, which is connected by a system bus to a single-board computer connected to the device’s power system and to the control module; the signal elements of the multi-channel silicon α-particle detector are made in the form of strips (strips) and are located on both sides of the semiconductor crystal perpendicular to the α-particle flux, while the bands on one side of the crystal are parallel to each other and perpendicular to the direction of the bands on the other side of the crystal, while the intersection the bands of the signal elements form the pixels of the α-particle detector; laser line generators are installed with the possibility of indicating on the object of inspection the shape of the flux of labeled monochromatic neutrons corresponding to the pixels of the α-particle detector.
Дополнительно по обоим вариантам предлагаемое устройство может содержать модуль намотки (катушку) соединительных кабелей Ethernet и питания. Кроме того, сцинтилляционный кристалл детектора γ-излучения выполнен из BGO.Additionally, for both options, the proposed device may include a winding module (coil) of Ethernet and power connecting cables. In addition, the scintillation crystal of the γ-radiation detector is made of BGO.
Благодаря наличию данных отличительных признаков в совокупности с известными из прототипа достигаются следующие технические результаты.Due to the presence of these distinctive features in conjunction with known from the prototype, the following technical results are achieved.
1. Система термокоррекции гамма-детекторов позволяет без проведения калибровки гамма-канала стандартными источниками квантов автоматически производить учет эффекта температурного сдвига положения пиков характеристического гамма-излучения в диапазоне температур 20÷50°С (что особенно важно при данном выполнении модуля досмотра герметичным). Наличие данной системы обеспечивает идентификацию скрытых опасных веществ на уровне 98% вероятности при вероятности ложных срабатываний 2%.1. The thermal correction system of gamma-detectors allows automatic calibration of the effect of the temperature shift of the position of the peaks of the characteristic gamma radiation in the temperature range of 20 ÷ 50 ° C (which is especially important for this implementation of the inspection module is leakproof) without calibrating the gamma channel with standard quantum sources. The presence of this system ensures the identification of latent hazardous substances at a level of 98% probability with a probability of false positives of 2%.
2. Размещение модуля досмотра в герметичном корпусе позволяет производить идентификацию опасных веществ при наличии атмосферных осадков в виде дождя и снега и даже использовать данный модуль под водой.2. Placing the inspection module in a sealed enclosure allows the identification of hazardous substances in the presence of precipitation in the form of rain and snow, and even use this module under water.
3. Повышение эффективности регистрации гамма-квантов характеристического ядерного излучения позволяет производить набор требуемой статистики для корректной идентификации скрытых опасных веществ за более короткое время.3. Improving the efficiency of detecting gamma rays of characteristic nuclear radiation allows you to set the required statistics for the correct identification of hidden dangerous substances in a shorter time.
4. Улучшение энергетического разрешения по спектрометрическому каналу регистрации гамма-квантов позволит повысить достоверность идентификации скрытых опасных веществ.4. Improving the energy resolution through the spectrometric channel for registering gamma rays will increase the reliability of identification of hidden dangerous substances.
5. Повышение величины максимально возможной интенсивности регистрируемого характеристического гамма-излучения позволит осуществить набор требуемой статистики для корректной идентификации скрытых опасных веществ за более короткое время.5. Increasing the value of the maximum possible intensity of the recorded characteristic gamma radiation will allow you to set the required statistics for the correct identification of hidden dangerous substances in a shorter time.
6. Выполнение лазерных генераторов линии с возможностью индикации на объекте досмотра формы пучка монохроматических нейтронов позволяет сократить и визуализировать процесс наведения и определения места расположения обнаруженных веществ, а по варианту два решения и более точно определить это местоположение.6. The implementation of the line laser generators with the possibility of indicating the shape of the monochromatic neutron beam at the inspection site allows you to reduce and visualize the process of pointing and determining the location of the detected substances, and according to the two solutions, to determine this location more precisely.
7. Использование по варианту два многоэлементного стрипового кремниевого альфа-детектора позволяет существенно уменьшить минимально детектируемую массу опасного вещества до 50 г.7. Using option two multi-element strip silicon alpha-detector can significantly reduce the minimum detectable mass of a hazardous substance to 50 g
8. Наличие 4-х гамма-детекторов позволяет примерно в 4 раза уменьшить время набора статистики, требуемой для корректной идентификации скрытых опасных веществ.8. The presence of 4 gamma detectors makes it possible to reduce by approximately 4 times the time required to collect statistics required for the correct identification of hidden hazardous substances.
9. Наличие модуля намотки соединительных кабелей Ethernet и питания между досмотровым модулем и модулем управления, входящего в состав переносного детектора скрытых опасных веществ, делает его удобным при эксплуатации в различных условиях.9. The presence of the module for winding Ethernet connecting cables and power between the inspection module and the control module, which is part of the portable detector of hidden dangerous substances, makes it convenient for use in various conditions.
10. Наличие 4-х детекторов γ-излучения позволяет при отсутствии необходимости быстрого определения детектируемого вещества использовать нейтронный генератор на пониженной мощности, что существенно увеличивает его ресурс работы.10. The presence of 4 γ-radiation detectors allows, in the absence of the need for a quick determination of the detected substance, to use a neutron generator at reduced power, which significantly increases its service life.
11. Использование предлагаемого расположения четырех гамма-детекторов относительно нейтронного генератора позволяет существенно уменьшить вес досмотрового модуля (на 20 кг) за счет уменьшения числа защитных устройств, применяющихся всегда для защиты каждого из гамма - детекторов от потока меченых нейтронов при существенном увеличении светосилы мобильного устройства (см. п.8).11. Using the proposed arrangement of four gamma detectors relative to the neutron generator can significantly reduce the weight of the inspection module (by 20 kg) by reducing the number of protective devices that are always used to protect each of the gamma detectors from the flux of tagged neutrons with a significant increase in the luminosity of the mobile device ( see paragraph 8).
Предлагаемое техническое решение может найти применение в различных мобильных и стационарных системах проверки наличия и идентификации скрытых веществ в различного типа объектах малого и среднего размеров (сумки, портфели, чемоданы, сейфы).The proposed technical solution can find application in various mobile and stationary systems for checking the presence and identification of hidden substances in various types of small and medium-sized objects (bags, briefcases, suitcases, safes).
Мобильные системы могут быть также использованы для досмотра неопознанных объектов в метро, на железнодорожных вокзалах, в аэропортах и других общественных местах.Mobile systems can also be used to search for unidentified objects in the subway, at railway stations, at airports and other public places.
Предлагаемое техническое решение поясняется фиг.1, 2, 3 и 4.The proposed technical solution is illustrated in figures 1, 2, 3 and 4.
На фиг.1 изображена общая схема устройства.Figure 1 shows a General diagram of the device.
На фиг.2 изображена функциональная схема работы системы термокоррекции.Figure 2 shows a functional diagram of the thermal correction system.
На фиг.3 изображен разрез многоканального стрипового детектора α-частиц.Figure 3 shows a section of a multi-channel strip detector of α-particles.
На фиг.4 изображен узел нейтронного генератора, защиты и детекторов γ-излучения.Figure 4 shows the node of the neutron generator, protection and detectors of γ-radiation.
В состав изображенного на фиг.1, 4 устройства входит модуль досмотра 12, модуль управления 14, модуль намотки - катушка 16 и соединительные кабели Ethernet и питания 13. В модуле досмотра 12 находится источник монохроматических нейтронов - нейтронный генератор (НГ) 10 с блоком управления 3, четыре детектора γ-излучения (например, на основе кристаллов BGO), размещенные с одной стороны от нейтронного генератора (возможен вариант и с двух сторон, но за счет защиты 7 значительно увеличиваются габариты устройства; возможен вариант и большего количества детекторов γ-излучения, но в этом случае вес модуля 12 становится неоправданно тяжелым для погрузки-разгрузки), защита 7 детекторов γ-излучения 6, блоки их питания 1, блок электроники сбора данных 2 со встроенным блоком питания, Ethernet-разветвитель 4 и блок питания 11 детектора α-частиц. Детекторы γ-излучения могут быть размещены в модуле 12 как под углом, близким к 45°, относительно направления потока меченых монохроматических нейтронов, так и параллельно ему. Детектор α-частиц на схеме не обозначен, поскольку встроен в нейтронный генератор. Модуль досмотра выполнен на базе универсального контейнера с габаритными размерами 870×510×440 мм (Д×Ш×В). Общий вес контейнера с аппаратурой 55 кг. Наведение на объект досмотра осуществляется с помощью генераторов лазерных линий 9. Соединение с модулем управления осуществляется через разъемы 5. Модули соединены между собой двумя кабелями 13, по которым осуществляется Ethernet-соединение и передается питание 220 В. В модуле управления 14 находится ноутбук с программами приема-обработки данных и интерфейсом пользователя и источник питания 15 на 220 В. Для наведения на объект контроля в передней стенке контейнера модуля досмотра 12 имеется светопрозрачное окно 8.The device shown in figures 1, 4 includes an inspection module 12, a
На фиг.2 изображена функциональная схема системы термокоррекции спектров характеристического γ-излучения, регистрируемого детекторами γ-излучения 6. Система термокоррекции включает в себя термодатчик 17, амплитудно-цифровой преобразователь (АЦП) 18, одноплатный компьютер 19, подключенный к модулю управления 14 с интерфейсом и блоком управления программ приема и обработки данных.Figure 2 shows a functional diagram of a thermal correction system for the spectra of characteristic γ-radiation detected by γ-
Термодатчик 17 установлен в корпусе детектора γ-излучения 6, непосредственно на кристалле ВGO в тепловом контакте с ним (детектора γ-излучения 6 включает в себя кристалл BGO, фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) 20 и высоковольтный делитель 21 к нему). Высоковольтное питание детектора γ-излучения 6 осуществляется с помощью блока высоковольтного питания 1. На термодатчик 17 подается постоянное напряжение +5 В через плату АЦП 18. Сигнал с термодатчика 17, пропорциональный температуре кристалла BGO, преобразовывается в цифровой код. С помощью одноплатного компьютера 19, на котором установлена плата АЦП 18, обрабатывается цифровой сигнал с термодатчика 17 и определяется коэффициент температурной коррекции амплитуды сигнала, поступившего с детектора γ-излучения 6 в данный момент на модуль управления 14 с блоком программ приема и обработки данных. Сигнал с детектора γ-излучения 6 поступает в компьютер блока электроники сбора данных блока управления 3 и преобразуется в цифровой код. Все компьютеры системы термокоррекции и блока электроники сбора данных объединены в общую компьютерную сеть с помощью Ethernet-разветвителя 4. Цифровая информация о коэффициентах термокоррекции и об амплитуде сигнала с детектора γ-излучения 6 передается с помощью сетевого Ethernet-разветвителя 4 в модуль управления 14 с интерфейсом и блоком программ приема и обработки данных, с помощью которых производится анализ и построение амплитудных спектров сигналов с детектора γ-излучения 6, как с использованием найденных коэффициентов термокоррекции (корректированный спектр), соответствующих определенной температуре окружающей среды, так и без их учета (спектр без коррекции). Питание одноплатного компьютера осуществляется от блока питания постоянного напряжения +5 В (собственного или общего для других элементов, например 11).The temperature sensor 17 is installed in the casing of the γ-
На фиг.3 изображен разрез многоэлементного двухстороннего стрипового детектора α-частиц, который содержит сигнальные элементы в виде полосок 23 и 25 (р+- и n+ - стрипы соответственно), расположенных на обеих, перпендикулярных потоку α-частиц, сторонах полупроводникового (Si) кристалла 24, при этом сигнальные элементы 23, 25 выполнены в виде параллельных полос, направление которых на одной стороне кристалла 24 перпендикулярно направлению полос на другой стороне кремниевого кристалла 24. При том пересечения полос сигнальных элементов 23 и 25 образуют пиксели детектора α-частиц. Измерение координат α-частицы происходит в момент совпадения сигналов с любых двух сигнальных элементов 23 и 25, расположенных на противоположных сторонах детектора α-частиц.Figure 3 shows a section of a multi-element double-sided strip detector of α-particles, which contains signal elements in the form of
Лазерные генераторы линий 9 установлены на модуле досмотра 12 и предназначены для отображения на объекте горизонтальных и вертикальных линий, указывающих область облучения объекта потоком меченых нейтронов, соответствующую пикселям детектора α-частиц. Лазерные генераторы линий 9 закреплены на панели 26, устанавливаемой в пазы модуля 12, например, по типу соединения «ласточкин хвост».Laser line generators 9 are installed on the inspection module 12 and are designed to display horizontal and vertical lines on the object, indicating the area of the object being irradiated with labeled neutron flux, corresponding to the pixels of the α-particle detector. Laser line generators 9 are mounted on a panel 26 mounted in the slots of the module 12, for example, according to the type of connection "dovetail".
Предложенное устройство работает следующим образом. Досмотровый модуль 12 подносится к объекту контроля. Соединительные провода 13 разматываются с катушки 16 на требуемую длину для безопасного размещения модуля управления 14. На корпус модуля 12 устанавливается панель 26. Включается система лазерного наведения 9, которая позволяет правильно выставить меченые пучки нейтронов для облучения требуемой области на объекте контроля. Лазерные генераторы линий 9 жестко связаны с корпусом НГ 10, показывают направление меченых пучков. Модуль досмотра 12 облучает объект контроля несколькими пучками меченых нейтронов.The proposed device operates as follows. Inspection module 12 is brought to the object of control. The connecting wires 13 are unwound from the coil 16 to the required length for the safe placement of the
В данном случае ось меченых пучков НГ 10 направлена под углом к плоскости передней стенки чемодана. Это обусловлено тем, что размещение аппаратуры в модуле досмотра 12 выбиралось так, чтобы расстояние между объектом и нейтронным генератором 10 и расстояние между объектом и детекторами γ-излучения 6 были минимальными. Это условие необходимо для повышения скорости набора статистики. Кроме того, детекторы γ-излучения 6 должны быть защищены от излучений НГ 10. Для этого введена защита 7 детекторов гамма-излучения 6.In this case, the axis of the labeled bundles of
Цикл измерения включает в себя запуск генератора нейтронов 10, накопление и анализ данных, поступающих с детектора α-частиц и детекторов γ-излучения 6, принятие решений в автоматическом режиме, протоколирование результатов измерения и архивирование данных, набранных за время измерения. В процессе измерения при изменении температуры окружающей среды автоматически производится термокоррекция амплитудных распределений сигналов, регистрируемых с помощью детекторов γ-излучения, что исключает необходимость проведения калибровки спектрометрических каналов детекторов γ-излучения.The measurement cycle includes starting the
При выключенном нейтронном генераторе 10 (в пассивном режиме) изделие используется как детектор радиоактивных веществ. Для реализации этого предлагаемое устройство содержит блок программ, предназначенных для контроля уровня радиоактивности в объекте досмотра. Программа анализа данных автоматически производит сравнение результата измерения (усредненной скорости счета зарегистрированных событий в указанном интервале энергий гамма-квантов) с соответствующей величиной, измеренной ранее в фоновых экспозициях. При этом производится сравнение чисел гамма-квантов, зарегистрированных досмотровым модулем в диапазоне энергий 50-3000 кэВ, при наличии и отсутствии (фоновое измерение) объекта контроля. В случае превышения измеренной скорости счета событий, зарегистрированных гамма-детектором над уровнем естественного фона, на экране монитора модуля контроля появляется информация, свидетельствующая о том, что объект досмотра содержит радиоактивное вещество.When the
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011125604/28A RU2457469C1 (en) | 2011-06-23 | 2011-06-23 | Mobile device for identifying concealed substances (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011125604/28A RU2457469C1 (en) | 2011-06-23 | 2011-06-23 | Mobile device for identifying concealed substances (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2457469C1 true RU2457469C1 (en) | 2012-07-27 |
Family
ID=46850797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011125604/28A RU2457469C1 (en) | 2011-06-23 | 2011-06-23 | Mobile device for identifying concealed substances (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2457469C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2571885C1 (en) * | 2014-06-25 | 2015-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Нейтронные технологии" | Self-contained mobile device for detecting hazardous substances concealed underwater |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2244330A (en) * | 1990-05-24 | 1991-11-27 | Atomic Energy Authority Uk | Analysis using neutrons |
| US5532482A (en) * | 1994-04-12 | 1996-07-02 | Schlumberger Technology Corporation | Method and apparatus for well logging using an accelerator neutron source |
| RU2196980C1 (en) * | 2001-11-20 | 2003-01-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Аспект" | Device to detect hidden substances |
| WO2004043740A2 (en) * | 2002-11-06 | 2004-05-27 | American Science And Engineering, Inc. | X-ray backscatter mobile inspection van |
| RU2256200C1 (en) * | 2004-05-26 | 2005-07-10 | Закрытое Акционерное общество Научно-производственная фирма "Каротаж" | Nuclear logging method and device for its realization |
| RU80004U1 (en) * | 2008-07-17 | 2009-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ДВИН" | DEVICE FOR IDENTIFICATION OF HIDDEN SUBSTANCES |
| RU2380690C1 (en) * | 2008-10-22 | 2010-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ДВИН" | Portable device for identifying concealed substances |
| RU2397513C1 (en) * | 2009-07-27 | 2010-08-20 | Учреждение Российской академии наук Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения РАН (ИНГГ СО РАН) | Procedure for neutron gamma logging and facility for its implementation |
-
2011
- 2011-06-23 RU RU2011125604/28A patent/RU2457469C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2244330A (en) * | 1990-05-24 | 1991-11-27 | Atomic Energy Authority Uk | Analysis using neutrons |
| US5532482A (en) * | 1994-04-12 | 1996-07-02 | Schlumberger Technology Corporation | Method and apparatus for well logging using an accelerator neutron source |
| RU2196980C1 (en) * | 2001-11-20 | 2003-01-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Аспект" | Device to detect hidden substances |
| WO2004043740A2 (en) * | 2002-11-06 | 2004-05-27 | American Science And Engineering, Inc. | X-ray backscatter mobile inspection van |
| RU2256200C1 (en) * | 2004-05-26 | 2005-07-10 | Закрытое Акционерное общество Научно-производственная фирма "Каротаж" | Nuclear logging method and device for its realization |
| RU80004U1 (en) * | 2008-07-17 | 2009-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ДВИН" | DEVICE FOR IDENTIFICATION OF HIDDEN SUBSTANCES |
| RU2380690C1 (en) * | 2008-10-22 | 2010-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ДВИН" | Portable device for identifying concealed substances |
| RU2397513C1 (en) * | 2009-07-27 | 2010-08-20 | Учреждение Российской академии наук Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения РАН (ИНГГ СО РАН) | Procedure for neutron gamma logging and facility for its implementation |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2571885C1 (en) * | 2014-06-25 | 2015-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Нейтронные технологии" | Self-contained mobile device for detecting hazardous substances concealed underwater |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105510952B (en) | Offline mode CdZnTe cruising inspection system and method for inspecting | |
| US20100168947A1 (en) | Apparatus and method for detection, location, and identification of gamma sources | |
| US7877340B2 (en) | System and method for resolving gamma-ray spectra | |
| CN205450294U (en) | Flight mode cdZnTe system of patrolling and examining | |
| RU2380690C1 (en) | Portable device for identifying concealed substances | |
| RU80004U1 (en) | DEVICE FOR IDENTIFICATION OF HIDDEN SUBSTANCES | |
| RU114369U1 (en) | PORTABLE DEVICE FOR IDENTIFICATION OF HIDDEN SUBSTANCES (OPTIONS) | |
| KR101962370B1 (en) | A method for detecting a radionuclide, a process for detecting a radionuclide using the same, and a radiation detecting devece for the same | |
| EP2952934B1 (en) | Light detecting unit and alpha ray observation device | |
| Swoboda et al. | Spectral gamma detectors for hand-held radioisotope identification devices (RIDs) for nuclear security applications | |
| RU2457469C1 (en) | Mobile device for identifying concealed substances (versions) | |
| Gamage et al. | A digital approach to neutron–γ imaging with a narrow tungsten collimator aperture and a fast organic liquid scintillator detector | |
| RU2476864C1 (en) | Portable detector of hazardous concealed substances | |
| RU109861U1 (en) | MOBILE DEVICE FOR IDENTIFICATION OF HIDDEN SUBSTANCES (OPTIONS) | |
| RU2569411C2 (en) | Spectrometer for detecting xenon radionuclides | |
| RU114368U1 (en) | PORTABLE HAZARDOUS HIDDEN DETECTOR | |
| RU2442146C1 (en) | Portable device for identifying hidden substances (variants) | |
| Klann et al. | Current state of commercial radiation detection equipment for homeland security applications | |
| Swiderski et al. | Comparison of neutron detection efficiency of a He-3 counter and a Boron-10 loaded liquid scintillator | |
| KR102464888B1 (en) | An efficient radionuclide analysis method using a CZT detector-based portable neutron and gamma-ray simultaneous measurement system | |
| Kim et al. | Development of a CsI (Tl) scintillator based gamma probe for the identification of nuclear materials in unknown areas | |
| RU56003U1 (en) | DETECTOR OF NEUTRONS AND GAMMA QUANTUM | |
| RU2578048C1 (en) | Device for radiation density measurement | |
| KR20150067425A (en) | System for monitering fissile materials through automatically detecting radiation | |
| KR20090052428A (en) | A radiation detector capable of detecting the radiation energy level and the detection method using the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160624 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170324 |