RU2484451C2 - X-ray method of determining inclusion substance in inspected object from density and effective atomic number values - Google Patents
X-ray method of determining inclusion substance in inspected object from density and effective atomic number values Download PDFInfo
- Publication number
- RU2484451C2 RU2484451C2 RU2008115621/28A RU2008115621A RU2484451C2 RU 2484451 C2 RU2484451 C2 RU 2484451C2 RU 2008115621/28 A RU2008115621/28 A RU 2008115621/28A RU 2008115621 A RU2008115621 A RU 2008115621A RU 2484451 C2 RU2484451 C2 RU 2484451C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substance
- atomic number
- density
- effective atomic
- ray
- Prior art date
Links
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области рентгенографической техники и может быть использовано при проверке багажа, ручной клади и других объектов контроля во время таможенного и специального досмотра.The invention relates to the field of X-ray technology and can be used to check luggage, hand luggage and other objects of control during customs and special searches.
Основной задачей досмотра является надежное выявление и обнаружение в багаже материалов и предметов, запрещенных к перевозке воздушным транспортом и при пересечении границы.The main objective of the inspection is the reliable identification and detection in the baggage of materials and objects prohibited for carriage by air and when crossing the border.
Для решения этой задачи используются рентгеновский способ контроля, включающий просвечивание движущегося на транспортерной ленте багажа поперечным веерным пучком излучения, регистрацию прошедшего через багаж излучения с помощью детекторной линейки, усиление сигналов детекторов, их оцифровку и преобразование оцифрованных сигналов в системе обработки данных в черно-белое теневое рентгенографическое изображение контролируемого багажа.To solve this problem, an X-ray control method is used, including transillumination of the luggage moving on the conveyor belt with a transverse fan beam, registration of radiation transmitted through the luggage using the detector line, amplification of the detector signals, their digitization and conversion of the digitized signals in the data processing system into black and white shadow X-ray image of checked baggage.
В данном случае распознавание вложения в багаже происходит по их теневому рентгеновскому изображению. При этом тип вещества, из которого состоят вложения, не определяется и поэтому невозможно отличить опасные вещества от обычных веществ.In this case, the recognition of the attachment in the baggage occurs by their shadow X-ray image. In this case, the type of substance from which the investments consist is not determined and therefore it is impossible to distinguish hazardous substances from ordinary substances.
Наиболее близким к предлагаемому является рентгеновский способ определения вещества вложения по значению эффективного атомного номера, включающий просвечивание инспектируемого объекта рентгеновским излучением и регистрацию прошедшего через объект излучения в спектральных областях с различной эффективной энергией. При этом выделяют отдельно сигналы, соответствующие излучению, прошедшему через фоновое вещество, и сигналы, обусловленные поглощением излучения в перекрывающихся слоях фонового вещества и вещества вложения (Патент RU 2095795 С1 "Рентгеновский способ обнаружения вещества по значению его эффективного атомного номера").Closest to the proposed one is the X-ray method for determining the substance of attachment by the value of the effective atomic number, including the transmission of the inspected object by x-ray radiation and registration of the radiation transmitted through the object in spectral regions with different effective energies. In this case, separate signals corresponding to the radiation transmitted through the background substance and signals due to absorption of radiation in the overlapping layers of the background substance and the substance of attachment are isolated separately (Patent RU 2095795 C1 "X-ray method for detecting a substance by the value of its effective atomic number").
Разделение исходного спектра излучения на два спектра с разной эффективной энергией осуществляется, в основном, двумя способами фильтрации. Первый - регистрация излучения, прошедшего через контролируемый объект, осуществляется двумя детекторами, расположенными друг за другом вдоль рентгеновского луча и разделенными фильтром (Рекламный проспект фирмы HEIMANN "System HI-SCAN 10050 EDS"). Второй способ состоит в использовании пластинчатых фильтров, которые размещены перед каждым вторым элементарным детектором (Патент RU 2115914 С1 "Рентгено-телевизионное устройство").The separation of the initial radiation spectrum into two spectra with different effective energies is carried out mainly by two filtering methods. The first is the registration of radiation transmitted through the controlled object by two detectors located one after the other along the x-ray beam and separated by a filter (HEIMANN brochure "System HI-SCAN 10050 EDS"). The second method consists in the use of plate filters, which are placed in front of every second elementary detector (Patent RU 2115914 C1 "X-ray television device").
Недостатком способа определения вещества вложения по эффективному атомному номеру является невозможность обнаружения опасных веществ по эффективному атомному номеру среди множества других веществ того же класса с близкими значениями эффективного атомного номера. Например, такие бытовые органические вещества, как вода, сахар, кожа и опасные вещества, например взрывчатые, имеют чрезвычайно близкие значения эффективного атомного номера.The disadvantage of the method for determining the substance of attachment by the effective atomic number is the inability to detect hazardous substances by the effective atomic number among many other substances of the same class with close values of the effective atomic number. For example, household organic substances such as water, sugar, skin, and hazardous substances, such as explosives, have extremely close effective atomic numbers.
Кроме того, значение эффективного атомного номера рассчитывается в целом для суперпозиции всех веществ вдоль пути прохождения рентгеновских лучей через объект от фокуса рентгеновского источника до соответствующего детектора. При процедуре выделения сигналов, соответствующих излучению, прошедшему через фоновое вещество и через совокупность фонового и идентифицируемого веществ и при расчете эффективного атомного номера вещества вложения возрастает погрешность его определения, что вносит дополнительные затруднения при идентификации вещества вложения.In addition, the value of the effective atomic number is calculated as a whole for the superposition of all substances along the path of the x-rays through the object from the focus of the x-ray source to the corresponding detector. In the procedure for extracting signals corresponding to radiation transmitted through a background substance and through a combination of background and identifiable substances and in calculating the effective atomic number of an attachment substance, the error in determining it increases, which introduces additional difficulties in identifying an attachment substance.
При проведении инспекции багажа с помощью одноракурсных рентгенографических установок процедура обнаружения опасных веществ способом определения вещества вложения по эффективному атомному номеру оказалась малоэффективной и приводящей к большому количеству ложных тревог.When conducting baggage inspection using single-angle X-ray systems, the procedure for detecting hazardous substances by determining the substance of attachment by the effective atomic number was ineffective and led to a large number of false alarms.
Цель изобретения заключается в устранении данных недостатков.The purpose of the invention is to eliminate these disadvantages.
Для повышения вероятности обнаружения опасных вложений и существенного снижения вероятности ложных тревог было необходимо найти возможность получения дополнительной информации о свойствах веществ, из которых изготовлены вложения в багаже. Такой дополнительной информацией является данные о величине плотности вещества вложения.To increase the probability of detecting dangerous investments and significantly reduce the probability of false alarms, it was necessary to find the possibility of obtaining additional information about the properties of the substances from which the investments in baggage were made. Such additional information is data on the value of the density of the substance of attachment.
Метод вычисления плотности вещества вложения основан на процедуре рентгеновского просвечивания в двух взаимно-перпендикулярных проекциях. На фиг.1 изображена схема двухпроекционной установки с двумя источниками рентгеновского излучения 1 и ортогональными детекторными линейками 3. Вложение в инспектируемом объекте 2. При реализации метода определения плотности вещества вложения независимыми способами определяются массовая толщина вложения Х и линейная толщина вложения L (геометрический размер) вдоль одного и того же направления, задаваемого геометрией системы рентгеновский источник-детектор. На основе рентгенографических данных, полученных в вертикальной проекции ("вид сбоку"), находится массовая толщина X. По данным в горизонтальной проекции ("вид сверху") определяется линейный размер L. Плотность вещества вложения вычисляется по формуле ρ=X/L.The method for calculating the density of the substance of attachment is based on the procedure of x-ray transmission in two mutually perpendicular projections. Figure 1 shows a diagram of a two-projection installation with two x-ray sources 1 and orthogonal detector arrays 3. Embedding in the inspected object 2. When implementing the method for determining the density of the embedding material by independent methods, the mass enclosure thickness X and the linear embedding thickness L (geometric size) along one and the same direction defined by the geometry of the x-ray source-detector system. Based on the X-ray data obtained in the vertical projection ("side view"), the mass thickness X is found. According to the data in the horizontal projection ("top view"), the linear size L is determined. The density of the embedding material is calculated by the formula ρ = X / L.
Сущность изобретения заключается в том, что определение вещества вложения осуществляется по совокупности двух физических параметров: эффективному атомному номеру и плотности вещества вложения. Для конкретного вложения процедура идентификации состоит в следующем: пара измеренных физических параметров (эффективный атомный номер и плотность) автоматически сопоставляется с базой данных этих физических параметров для целого ряда бытовых и опасных веществ и, в случае соответствия, происходит вывод на экран монитора названия вещества, значения его эффективного атомного номера и величины плотности.The essence of the invention lies in the fact that the determination of the substance of attachment is carried out by a combination of two physical parameters: the effective atomic number and the density of the substance of the attachment. For a specific investment, the identification procedure is as follows: a pair of measured physical parameters (effective atomic number and density) is automatically compared with a database of these physical parameters for a number of household and hazardous substances and, if there is a match, the name of the substance and its value are displayed on the monitor screen its effective atomic number and density value.
При таком способе определения вещества вложения в инспектируемом багаже достаточно надежно выделяются вложения из наиболее распространенных взрывчатых веществ, что является следствием более высокого значения плотности взрывчатых веществ по сравнению со значениями плотностей большинства бытовых органических веществ. Так, например, если эффективные атомные номера бытовых органических веществ и взрывчатых веществ весьма близки (~7), то значения плотности таких бытовых органических веществ, как пластмассы, кожа, мыло, вещи из шерстяных, хлопковых, синтетических тканей, составляют не более 1.2 г/см3, когда как у большинства распространенных взрывчатых веществ значение плотности превышает 1.4 г/см3.With this method of determining the substance of the attachment in the inspected baggage, the attachments from the most common explosives are quite reliably distinguished, which is a consequence of the higher density of explosives compared with the densities of most household organic substances. So, for example, if the effective atomic numbers of household organic substances and explosives are very close (~ 7), then the density values of such household organic substances as plastics, leather, soap, items from wool, cotton, synthetic fabrics are not more than 1.2 g / cm 3 when, as with most common explosives, the density value exceeds 1.4 g / cm 3 .
Таким образом, способ обнаружения опасных веществ в багаже, основанный на определении эффективного атомного номера и плотности вещества вложения, значительно более эффективен по сравнению с известным способом обнаружения веществ по значению эффективного атомного номера [1].Thus, the method for detecting hazardous substances in baggage, based on the determination of the effective atomic number and density of the substance of attachment, is much more effective than the known method for detecting substances by the value of the effective atomic number [1].
Заявляемый способ не имеет аналогов в рентгеновской интроскопии и, следовательно, удовлетворяет требованию "изобретательский уровень".The inventive method has no analogues in x-ray introscopy and, therefore, meets the requirement of "inventive step".
Принцип действия двухспектральной двухпроекционной рентгенографической установки для реализации заявляемого способа основан на следующей схеме.The principle of operation of a two-spectral two-projection radiographic installation for implementing the proposed method is based on the following scheme.
С помощью двух источников рентгеновского излучения совместно с системой коллиматоров в вертикальной плоскости формируются два узких веерообразных пучка рентгеновского излучения. На некотором расстоянии от излучателя, которое зависит от выбранной геометрии просвечивания и размеров апертуры просмотрового тоннеля, в зоне действия двух веерообразных пучков установлено многоканальное устройство регистрации рентгеновского излучения. Оно состоит из двух детекторных линеек (вертикальной и горизонтальной проекций), предназначенных для регистрации излучения внутри инспекционной камеры, усиления и формирования аналоговых сигналов. Каждая линейка состоит из детекторных блоков, каждый из которых включает в себя детекторные модули. Детекторный модуль представляет собой набор элементарных детекторов рентгеновского излучения, каждый из которых представляет собой оптоэлектронную пару сцинтиллятор + фотодиод. Между излучателем и детекторной линейкой размещается транспортная система для перемещения контролируемых объектов. После включения транспортной системы и пересечения переднего края контролируемого объекта линии фотобарьеров измеряются и запоминаются темновые токи всех детекторов, а после включения экспозиции рентгеновских генераторов измеряются и запоминаются токи всех детекторов в отсутствии контролируемого объекта, которые используются для нормировки сигналов детекторов.Using two x-ray sources, together with a system of collimators in the vertical plane, two narrow fan-shaped x-ray beams are formed. At a certain distance from the emitter, which depends on the selected transmission geometry and aperture of the viewing tunnel, a multi-channel device for detecting x-ray radiation is installed in the zone of operation of two fan-shaped beams. It consists of two detector lines (vertical and horizontal projections) designed to register radiation inside the inspection chamber, amplify and generate analog signals. Each line consists of detector blocks, each of which includes detector modules. The detector module is a set of elementary x-ray detectors, each of which is an optoelectronic pair of scintillator + photodiode. Between the emitter and the detector line is a transport system for moving controlled objects. After turning on the transport system and crossing the front edge of the controlled object, the photo-barrier lines are measured and stored the dark currents of all detectors, and after turning on the exposure of the X-ray generators, the currents of all detectors are measured and stored in the absence of the controlled object, which are used to normalize the signals of the detectors.
При прохождении контролируемого объекта через плоскость просвечивания происходит усиление аналоговых сигналов детекторов, их оцифровка и преобразование оцифрованных сигналов в системе обработки данных в теневые и цветные матричные изображения контролируемого багажа с представлением их на экранах видеомониторов в режиме «on-line». Черно-белое теневое изображение выводится на экран левого монитора. На экран правого монитора выводится цветное изображение. Вертикальная проекция (вид сбоку) инспектируемого объекта помещается в верхней части рабочего экрана. Горизонтальная проекция (вид сверху) инспектируемого объекта помещается в нижней части рабочего экрана.When the controlled object passes through the transillumination plane, the analog signals of the detectors are amplified, they are digitized and the digitized signals in the data processing system are converted into shadow and color matrix images of the checked baggage and displayed on-screen in video monitors. A black and white shadow image is displayed on the left monitor screen. A color image is displayed on the right monitor screen. The vertical projection (side view) of the inspected object is placed at the top of the working screen. The horizontal projection (top view) of the inspected object is placed at the bottom of the working screen.
Цветное изображение выводится на экран с использованием палитры из 3 цветов, каждый цвет присваивается определенному диапазону значений эффективного атомного номера и соответственно своей группе веществ:A color image is displayed on the screen using a palette of 3 colors, each color is assigned to a certain range of effective atomic number values and, accordingly, to its group of substances:
оранжевый цвет соответствует группе органических веществ,orange color corresponds to a group of organic substances,
зеленый цвет соответствует группе легких металлов (типа алюминия),green color corresponds to a group of light metals (such as aluminum),
синий цвет соответствует группе металлов типа железа и меди.blue color corresponds to a group of metals such as iron and copper.
Разработанная функция идентификации предназначена для анализа объектов, которые в ходе визуального анализа черно-белого и цветного изображений были признаны оператором потенциально опасными.The developed identification function is intended for the analysis of objects that during the visual analysis of black-and-white and color images were recognized by the operator as potentially dangerous.
Процедура использования функции идентификации: с помощью курсора на теневом изображении вертикальной проекции объекта выбирается область фона рядом с подозрительным вложением; перемещая курсор с верхней границы вложения к нижней, выбирается область прямоугольной формы на изображении вертикальной проекции вложения; на экране появляются две вертикальные линии, пересекающие обе проекции инспектируемого объекта; с помощью курсора на теневом изображении горизонтальной проекции выбирается область фона рядом с подозрительным вложением; перемещая курсор с верхней границы изображения вложения в горизонтальной проекции к нижней, выбирается область прямоугольной формы; после этих манипуляций функция автоматически рассчитывает средние значения плотности и эффективного атомного номера выбранного вложения, а также погрешности вычислений.Procedure for using the identification function: using the cursor on the shadow image of the vertical projection of the object, select the background area next to the suspicious attachment; moving the cursor from the top border of the attachment to the bottom, a region of rectangular shape in the image of the vertical projection of the attachment is selected; two vertical lines appear on the screen, intersecting both projections of the inspected object; using the cursor on the shadow image of a horizontal projection, select the background area next to the suspicious attachment; moving the cursor from the upper border of the image of the attachment in the horizontal projection to the bottom, the region of rectangular shape is selected; After these manipulations, the function automatically calculates the average density and effective atomic number of the selected attachment, as well as the calculation errors.
В результате применения функции идентификации измеренные эффективный атомный номер и плотность вещества вложения автоматически сопоставляется с базой данных этих физических параметров для целого ряда бытовых и опасных веществ и, в случае соответствия, происходит вывод на экран монитора табло с названием вещества, величин его эффективного атомного номера и плотности, а также значений погрешности вычислений.As a result of the application of the identification function, the measured effective atomic number and density of the substance of attachment are automatically compared with the database of these physical parameters for a number of household and hazardous substances and, if there is a match, a screen displays the name of the substance, the values of its effective atomic number and density, as well as the values of the calculation error.
Использование предлагаемого способа позволит обнаруживать запрещенные и опасные вещества в багаже при рентгеновской инспекции во время таможенного или специального досмотра, что существенно повысит безопасность авиационных перевозок.Using the proposed method will allow the detection of prohibited and dangerous substances in baggage during x-ray inspection during customs or special searches, which will significantly increase the safety of air transportation.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008115621/28A RU2484451C2 (en) | 2008-04-23 | 2008-04-23 | X-ray method of determining inclusion substance in inspected object from density and effective atomic number values |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008115621/28A RU2484451C2 (en) | 2008-04-23 | 2008-04-23 | X-ray method of determining inclusion substance in inspected object from density and effective atomic number values |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008115621A RU2008115621A (en) | 2009-10-27 |
| RU2484451C2 true RU2484451C2 (en) | 2013-06-10 |
Family
ID=41352581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008115621/28A RU2484451C2 (en) | 2008-04-23 | 2008-04-23 | X-ray method of determining inclusion substance in inspected object from density and effective atomic number values |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2484451C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1583806A1 (en) * | 1988-07-15 | 1990-08-07 | Научно-Исследовательский Институт Интроскопии | Scanning introscope |
| US5600700A (en) * | 1995-09-25 | 1997-02-04 | Vivid Technologies, Inc. | Detecting explosives or other contraband by employing transmitted and scattered X-rays |
| RU2095795C1 (en) * | 1995-08-29 | 1997-11-10 | Виктор Михайлович Федосеев | X-ray method for detection of material using its atomic number |
| US5838758A (en) * | 1990-08-10 | 1998-11-17 | Vivid Technologies | Device and method for inspection of baggage and other objects |
| RU2168717C1 (en) * | 2000-11-23 | 2001-06-10 | Горшков Вячеслав Алексеевич | Technology of tomographic evaluation of distribution of density and effective atomic number of substance |
-
2008
- 2008-04-23 RU RU2008115621/28A patent/RU2484451C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1583806A1 (en) * | 1988-07-15 | 1990-08-07 | Научно-Исследовательский Институт Интроскопии | Scanning introscope |
| US5838758A (en) * | 1990-08-10 | 1998-11-17 | Vivid Technologies | Device and method for inspection of baggage and other objects |
| RU2095795C1 (en) * | 1995-08-29 | 1997-11-10 | Виктор Михайлович Федосеев | X-ray method for detection of material using its atomic number |
| US5600700A (en) * | 1995-09-25 | 1997-02-04 | Vivid Technologies, Inc. | Detecting explosives or other contraband by employing transmitted and scattered X-rays |
| RU2168717C1 (en) * | 2000-11-23 | 2001-06-10 | Горшков Вячеслав Алексеевич | Technology of tomographic evaluation of distribution of density and effective atomic number of substance |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008115621A (en) | 2009-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6567496B1 (en) | Cargo inspection apparatus and process | |
| RU2444723C2 (en) | Apparatus and method of inspecting objects | |
| JP5173405B2 (en) | Object investigation by two-energy radiation scanning and delayed neutron detection | |
| US7965816B2 (en) | Scanning X-ray inspection system using scintillation detection with simultaneous counting and integrating modes | |
| US8654922B2 (en) | X-ray-based system and methods for inspecting a person's shoes for aviation security threats | |
| US9042511B2 (en) | Methods and systems for the rapid detection of concealed objects | |
| US7366282B2 (en) | Methods and systems for rapid detection of concealed objects using fluorescence | |
| US8275093B2 (en) | Walk-through shoe inspection system | |
| US20080043913A1 (en) | Personnel X-ray Inspection System | |
| CN107407622A (en) | For detecting the non-intruding inspection system and method for material of interest | |
| JP2012513023A5 (en) | ||
| US20090080596A1 (en) | Radiographic equipment | |
| US8290120B2 (en) | Dual energy radiation scanning of contents of an object based on contents type | |
| IL158190A (en) | X-ray inspection system | |
| US8401270B2 (en) | Examination of a region using dual-energy radiation | |
| US8884236B2 (en) | Detector with active collimators | |
| RU2521723C1 (en) | Method and apparatus for detecting diamonds in kimberlite | |
| CN202994690U (en) | Single-source X-ray transmission and Compton scattering security check device in L-shaped structure | |
| US20110170661A1 (en) | Inspection system and method | |
| US7620148B2 (en) | X-ray diffraction (Xrd) means for identifying the content in a volume of interest and a method thereof | |
| RU2484451C2 (en) | X-ray method of determining inclusion substance in inspected object from density and effective atomic number values | |
| EP2743687B1 (en) | Method and device for screening objects for the presence of foreign substances | |
| RU2011103925A (en) | METHOD AND DEVICE FOR DETECTING AVAILABILITY IN THE LOAD OF SUSPICIOUS OBJECTS CONTAINING AT LEAST ONE MATERIAL WITH A PRESENT ATOMIC WEIGHT | |
| WO2005001514A1 (en) | X-ray inspection system | |
| RU2204122C2 (en) | X-ray/tv facility |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FA93 | Acknowledgement of application withdrawn (no request for examination) |
Effective date: 20110516 |
|
| FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20111219 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170424 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180503 |