WO2011079488A1 - 利用光中子透射对物体成像的方法及探测器阵列 - Google Patents

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detector
detector array
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thermal
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李元景
杨祎罡
李铁柱
张勤俭
吴彬
王虹
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Tsinghua University
Nuctech Co Ltd
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Tsinghua University
Nuctech Co Ltd
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    • 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
    • G01N23/05—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 neutrons

Definitions

  • the present invention generally relates to a method of imaging an object using light neutron transmission generated by an accelerator, and a detector array. Background technique
  • X-ray imaging technology In the field of safety detection, X-ray imaging technology is widely used. Usually, X-rays are generated by bombarding an electron target with an electron beam supplied from an electron accelerator. However, only a small portion of the X-rays produced are used for imaging. Therefore, it is thought that while X-ray imaging is used, it is also possible to generate light neutrons by bombarding the light neutrons with X-rays, so that the light neutrons can be used to image the object, because the light neutrons are in the object. Different behavioral characteristics of X-rays, therefore, the ability to recognize substances can be improved by using two different imaging techniques.
  • One of the objects of the present invention is to provide a method of imaging an object using light neutron transmission.
  • the method determines the position of the neutron ray passing through the object by utilizing the position of the neutron collimator to overcome the problem that the photon neutron cannot be imaged due to the loss of position information during the moderation.
  • Another object of the present invention is to provide a detector array.
  • the detector array is capable of detecting a beam of light neutron rays from the object being detected to form a corresponding image.
  • the detector is also capable of providing a complete image of the object by increasing the number of columns.
  • a method of imaging an object using light neutron transmission which uses light neutron radiation to transmit the object, comprising the steps of: Determining position information of the light neutron ray; using a detector module to detect a ray of a ray of light, wherein the detector module includes a neutron moderator and is located inside the neutron moderator At least one thermal neutron detector, the neutron moderator transforms the photoneutron into a thermal neutron, attenuating the information; and synthesizing the position information and attenuation to form a corresponding portion of the object image.
  • the detector module and the neutron collimator constitute a detector array, wherein the number of the detector modules per column corresponds to the number of the slits to pass the measurement A beam of light neutron rays per slit.
  • the detector array includes a plurality of columns, each column including a plurality of the detector modules, and the positions between the columns and columns are offset from each other to ensure that the detector module can detect imaging information for each portion of the object. This provides a complete image of the object by increasing the number of detector columns to overcome the problem that a single detector column cannot provide a complete image due to the effect of a volume that is larger than the slowing of a single pixel.
  • the second object of the present invention can be achieved by the following scheme.
  • a detector array for imaging an object using optical neutron transmission including a detector module, the detector array further comprising a neutron collimator for determining light neutron position information,
  • the photoneutrons enter each detector module via the neutron collimator, wherein the detector module includes a neutron moderator and at least one thermal neutron detector located inside the neutron moderator
  • the neutron moderator converts the photoneutron into a thermal neutron
  • the thermal neutron detector measures the thermal neutron to obtain attenuation information when the light neutron ray passes through the object.
  • the number of columns of the detector array can be increased while the columns and columns are misaligned such that the light neutron beam beams measured by each detector module do not overlap each other.
  • Figure 1 is a schematic diagram of generating light neutrons
  • FIG. 2 is a schematic diagram of neutron position resolution by a neutron collimator
  • Figure 3 is a schematic diagram showing the space loss caused by the slowing body when imaging a single pixel
  • Figure 4 shows a single-row detector module providing an image of 1/4 of an object
  • Figure 5 shows an image of a two-row detector module providing an area of 1/2 of the object
  • Figure 6 shows scanning an object with four columns of detector modules
  • Figure 7 shows an image of the entire area of the object provided by the 4-column detector module. detailed description
  • Figure 1 shows how light neutrons are produced.
  • the electron beam provided by the electron accelerator bombards the electron target 11 to generate X-rays that bombard the light neutron conversion target 12 to produce photoneutrons.
  • the commonly used photoneutron targets are nuclides with low neutron thresholds, such as 9 Be and 2 H. Therefore, ruthenium targets and heavy water targets usually act on neutron converters, in which the reaction type of ruthenium target can be Expressed by:
  • this photoneutron Since the energy of this photoneutron is between a few hundred keV and a few meV (specifically determined by the energy of the accelerator), it is a fast neutron. Although the photoneutron conversion target has a certain shielding effect on X-rays, there are still a large number of X-rays accompanying the light neutrons. If this neutron detector is directly detected by a neutron detector, a large amount of X-rays will also enter the neutron detector. Since photoneutrons and X-rays are generated simultaneously, and the electron accelerator operates in a pulsed state, the pulse width is on the order of s, and because the photoneutrons and X-rays are in a short (usually less than IS) time.
  • the internal light neutron conversion target simultaneously flies to the neutron detector, so the neutron detector also measures the X-ray while measuring the neutron. Since the number of X-rays entering the neutron detector is very large, it generally exceeds four orders of magnitude, so no matter how insensitive the neutron detector is to X-rays, X-rays still form a huge signal in the neutron detector. And this signal significantly exceeds the signal formed by the neutron in the neutron detector, causing serious interference with the measurement of the optical neutron, resulting in the neutron detector not being able to obtain information about the optical neutron.
  • the present invention considers the position of the neutron collimator to determine the position information of the ray by means of imaging the object by photon neutron transmission.
  • FIG 2 shows a schematic diagram of photoneutron position resolution by a neutron collimator.
  • a beam of light neutrons has been collimated into a sector by a collimator 61 (see Figure 6) in advance and can be used for transmission imaging.
  • the figure shows four neutron detector modules 21 arranged in a row.
  • the four neutron detector modules herein are for illustrative purposes only and are not intended to limit the invention.
  • the actual number of detector modules is determined according to actual needs, for example, depending on the area of the object being inspected and the desired resolution.
  • the four thermal neutron detectors herein are for illustrative purposes only and are not intended to limit the invention.
  • the number of thermal neutron detectors is determined according to sensitivity requirements. The greater the number of thermal neutron detectors, the higher the sensitivity. Therefore, the number of thermal neutron detectors is at least one, and may be six or eight.
  • the thermal neutron detector 21 1 is inside the neutron moderator 212 and is completely surrounded by the neutron moderator 212.
  • the neutron moderator is capable of slowing down the fast neutrons, creating a time delay until the formation of thermal neutrons is detected by the thermal neutron detector. Since the position information of the neutron is lost during this slowing process, the position information cannot be determined by using the position of the detector, that is, it cannot be imaged.
  • a neutron shield 22 that collimates the neutron ray is used here.
  • Figure 2 shows five collimated neutron shields 22 that together with the detector module form a single array of detector arrays.
  • the collimated neutron shield 22 can also be any other number greater than two, depending on the need for scanning.
  • the five collimated neutron shields form four horizontal slits 31 (see Figure 3) which are parallel and identical to each other.
  • the width of the slit can be determined according to the needs of the user, such as the desired pixel size. As an embodiment of the method of the present invention, 5 cm is here taken as a typical value of the slit width.
  • Each of the light neutron beam lines is emitted from the light neutron conversion target, which is a straight line, and thus has a good directivity.
  • the four neutron beam lines enter the four neutron detection modules in Figure 2, respectively, and are then slowed down and then measured.
  • a thermal neutron absorber 23 is disposed between the detector modules 21 for absorbing thermal neutrons entering the adjacent detector modules in order to prevent crosstalk between the modules from entering the neutrons of different modules, ie, a detection The module can only measure those neutrons that are injected into it.
  • the neutron moderator of each detector must be of a certain size in order to be able to sufficiently slow down the neutrons so that the neutrons are already energetically low enough to attempt to enter the adjacent detector module so that they can be fully
  • the thermal neutron absorber 23 is shielded. This size generally needs to be above 10cm, and we will discuss it here with 20cm.
  • the neutron moderator 212 also shields the thermal neutrons present in the environment to prevent thermal neutrons in the environment from interfering with the above measurements.
  • Figure 3 further illustrates a schematic representation of the position of the light neutrons resolved by a neutron collimator.
  • the "four" light neutron beams are respectively transmitted through four small pixels 32, and the light neutron beam lines passing through the small pixels 32 enter the four detector modules 21 via the slits 31, respectively, and are detected.
  • the module is moderated and measured.
  • the columns of the four detector modules 21 can image the four, neutron beam lines. Since more detector modules can be placed, the intrinsic detection efficiency can be guaranteed.
  • each detector module in order to prevent crosstalk between light neutrons in different incident directions, the size of the slowing body of each detector module must be large enough, generally required to be greater than 10 cm, and the effective size is 20 cm (width) X 20 cm. (High), the length is above 20cm. If we take a section of 5cm X 5cm for each neutron beam line, it means that for every 5cm ⁇ 5cm neutron beam line, we need 20cm x 20cm space, which makes 75% neutron beam line impossible. measured. Thus, even if we achieve the purpose shown in Figure 2, after scanning an object, only a partial image of the object can be obtained. As shown in Fig. 4, if each pixel is 5 cm X 5 cm and the size of the neutron moderator is 20 cm X 20 cm ⁇ 20 cm, only 1/4 of the area of the object can be imaged for each imaging.
  • the detector array is an array with multiple columns, and the positions between the columns and columns are staggered, imaging of the entire area of the object can be achieved.
  • FIG 5 using the two columns shown in Figure 3
  • the detectors of the two columns are identical, including four detector modules 21 and five collimated neutron shields, but the positions of the two columns are offset up and down by 10 cm, thereby ensuring each detector module.
  • the measured light neutron beam beams do not overlap each other, that is, there are no two or more detector modules that detect light neutron beams from the same portion of the object. In this way, the two columns of detector modules respectively scan 1/4 of the object, and the two columns together scan 1/2 of the object area.
  • Figure 6 shows the full image of optical neutron transmission imaging using a 4-column neutron detector array.
  • a four-column neutron detector array is presented, symmetrically distributed on either side of the X-ray beam.
  • the photoneutron detector arrays 1 and 2 are as shown in Fig.
  • the photoneutron detector arrays 3 and 4 are identical to them, except on the other symmetrical side of the X-ray main beam, which are in the up and down direction (i.e., The position in the vertical paper direction) has a displacement of 5 cm from the light neutron detector arrays 1 and 2.
  • the placement positions of the four columns of detector modules are different, and the direction of the neutron beam lines is also different, which causes the path that the neutron passes when penetrating: the detected object is also Different, resulting in a certain mismatch between the images obtained by the four columns of detector modules.
  • the distance between the four columns of detectors it is necessary to make the distance between the four columns of detectors as small as possible. According to the schematic given in the present case, 20 cm is a feasible solution, and if carefully designed, 15 cm is also feasible. Although there is still a mismatch between the images, the image is already in an acceptable range because the resolution of the neutron imaging here is around 5 cm.

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Description

利用光中子透射对物体成像的方法及探测器阵列 技术领域
本发明总的涉及利用加速器产生的光中子透射对物体成像的方法以 及探测器阵列。 背景技术
在安全检测领域， X射线成像技术的应用非常广泛。 通常， X射线都 是利用电子加速器提供的电子束轰击电子靶产生。 然而， 产生的 X射线 只有少部分用于成像。 因此， 人们想到在用 X射线成像的同时， 还可以 通过用 X射线轰击光中子耙的方法来产生光中子， 以利用光中子透射物 体进行物体成像， 由于光中子在物体中与 X射线不同的行为特性， 因此， 利用两种不同的成像技术， 可以提高对物质的识别能力。
然而， 由于光中子的产生伴随有大量的 X射线， 使得光中子的测量 会受到 X射线的干扰， 因此直接对光中子采用快中子探测的方法是行不 通的， 这就需要对光中子进行慢化， 然后利用热中子探测器进行测量。 在 利用光中子透射进行成像时， 需要获得光中子射线的位置信息。 一般情况 下， 射线的位置信息是由探测器的尺寸和位置来决定的。 但是， 在对光中 子进行慢化的过程中， 中子的位置发生了弥散， 在中子最后被测量到时， 其位置信息已经丧失， 因此失去了成像的可能性。 本案针对这个问题提出 了解决方法， 以期能够利用光中子来实现对被检测物体的二维成像。 发明内容
本发明的目的之一是提供利用光中子透射对物体成像的方法。该方法 通过利用中子准直器的位置确定穿过物体的光中子射线的位置以克服光 中子在慢化过程中由于位置信息的丧失导致无法成像的问题。
本发明的目的之二是提供一种探测器阵列。该探测器阵列能够探测来 自被检测物体的光中子射线束， 以形成相应的图像。 该探测器还能够通过 增加列数提供物体的完整图像。
本发明的目的之一可以通过下列方案得以实现。一种利用光中子透射 对物体成像的方法， 其使用光中子射线透射所述物体， 包括以下步骤： 使 置确定所述光中子射线的位置信息；使用探测器模块探测袜〉舞直的光中乎 射线束， 其中， 所述探测器模块包括中子慢化体和位于该中子慢化体内部 的至少一个热中子探测器， 所述中子慢化体将所述光中子转化为热中子， 衰减 息；和综合所述位置信息和衰减 ^言息以形成所述物体相应部分的图 像。
作为上述方法的一个优选实施例，所述探测器模块和所述中子准直器 组成探测器阵列， 其中， 每列所述探测器模块的数量与所述狭缝的数量相 对应以测量通过每个狭缝的光中子射线束。 所述探测器阵列包括多列， 每 列包括多个所述探测器模块，并且列与列之间位置相互错开以确保探测器 模块能探测到所述物体每个部分的成像信息。这样通过增加探测器列数克 服了单一探测器列由于体积大于单个像素的慢化体的影响而不能提供完 整图像的问题， 从而能提供物体的完整图像。
本发明的目的之二可以通过下列方案得以实现。 一种探测器阵列， 用 于利用光中子透射对物体进行成像， 所述探测器阵列包括探测器模块， 所 述探测器阵列还包括用于确定光中子位置信息的中子准直器，所述光中子 经由所述中子准直器进入每个探测器模块， 其中， 所述探测器模块包括中 子慢化体和位于该中子慢化体内部的至少一个热中子探测器，所述中子慢 化体将所述光中子转化为热中子，所述热中子探测器测量该热中子以获得 光中子射线穿过所述物体时的衰减信息。
为了获得物体的完整图像， 可以增加探测器阵列的列数， 同时使列与 列之间形成错位以使每个探测器模块测量的光中子射线束相互之间不重 叠。
通过阅读下列的详细描述及参考附图，本发明的其他目的和优点将变 得 [艮明显。 附图说明
图 1为产生光中子的示意图；
图 2为通过中子准直器实现中子位置分辨的示意图；
图 3为对单个像素成像时慢化体导致的空间损失示意图；
图 4显示单列探测器模块提供物体 1/4面积的图像；
图 5显示两列探测器模块提供物体 1/2面积的图像； 图 6显示用 4列探测器模块扫描物体；
图 7显示 4列探测器模块提供了物体全部面积的图像。 具体实施方式
图 1显示了光中子的产生方式。如图所示， 由电子加速器提供的电子 束轰击电子靶 11产生 X射线， X射线轰击光中子转换靶 12以产生光中 子。一般用到的光中子靶材都是具有低光中子阈值的核素，例如 9Be和 2H, 因此， 铍靶和重水靶通常作用中子转换体， 其中， 铍靶的反应类型可以用 下式表示：
γ + 9Ββ→ %Ββ + η, 阔值： 1.67Me 其中， Y代表光子， n代表中子， 中子的能量由光子的能量与反应阈值的 差值决定。 重水靶的反应类型则可以用下式表示：
χ + 2Η→Ή + n, 阈值： 127 K4eV 由上述反应式（1 )和（2 )可知， 光中子是伴随 X射线产生的， 一般认 为光中子的产生时刻与 X射线的产生时刻是相同的。
由于这种光中子的能量在几百 keV到几个 MeV之间（具体由加速器 的能量决定） ， 因此属于快中子。 尽管光中子转换靶对 X射线起到一定 的屏蔽作用， 但是仍有大量的 X射线伴随光中子。 如果用中子探测器直 接探测这种光中子，大量的 X射线也会进入中子探测器。由于光中子和 X 射线是同时产生的， 而电子加速器又是在脉沖状态下工作， 脉宽为 s的 量级， 又由于光中子和 X射线会在很短的 （通常小于 I S )时间内从光 中子转换靶同时飞到中子探测器，因此中子探测器在测量中子的同时也会 测量到 X射线。 由于进入中子探测器的 X射线的数量非常多， 一般会超 出 4个量级， 因此无论中子探测器对 X射线多么不灵敏， X射线仍会在 中子探测器中形成巨大的信号，并且这种信号显著超过中子在中子探测器 中形成的信号，从而对光中子的测量造成严重干扰， 导致中子探测器无法 获取关于光中子的信息。
已知 X射线和光中子在物质中具有不同特性：
• X射线经过数次碰撞之后， 就会被物质吸收， 其在物质中的存活 时间仅在 ns的量级解决了 X射线对光中子测量的干扰； • 光中子在物质中一般要经过大量的碰撞才会被物质吸收。 根据物 质材料的不同， 光中子的碰撞次数可以从几十次到几千次不等，从时间上 看可以从几个 μ s到几十 ms不等。
由这两种射线不同的行为特性可知： 如果设置合适的中子慢化结构， 让中子在该慢化体中进行减速。由于将光中子由快中子减速为热中子通常 需要大于几个 S的时间， 因此当光中子被慢化为热中子时， X射线脉冲 已经不存在了， 此时用热中子灵敏的探测器对慢化后的光中子进行测量， 就可以得到关于光中子的信息， 而不会受到 X射线的干扰。
然而， 由于光中子在慢化过程中会丧失位置信息， 因此本发明利用光 中子透射对物体成像的方法考虑利用中子准直器的位置来决定射线的位 置信息。
图 2显示了通过中子准直器来实现光中子位置分辨的示意图。如图所 示， 某一束光中子已经被事先经由准直器 61 (见图 6 )准直为一个扇面， 可以用来进行透射成像。 图中给出了 4个中子探测器模块 21 , 排成一列。 当然这里的 4个中子探测器模块只是用于举例说明，并无限制本发明的意 图。 实际的探测器模块数量根据实际需要确定， 例如根据被检测物体的面 积和期望的分辨率。每个探测器模块中有 4个热中子探测器 211。同样地， 这里的 4个热中子探测器也只是用于举例说明， 并无限制本发明的意图。 热中子探测器的数目根据灵敏度需要确定， 热中子探测器的数目越多， 灵 敏度越高。 因此， 热中子探测器最少为 1个， 也可为 6个、 8个等。 热中 子探测器 21 1处于中子慢化体 212内部，并且被中子慢化体 212完全包围。 中子慢化体能够使快中子在其中减速、产生时间延迟， 直至形成热中子而 被热中子探测器所探测。 由于在这个慢化的过程中， 中子的位置信息会丧 失， 因 利用探测器的位置是无法确定位置信息， 即无法成像的。 为了实 现成像， 这里用到了准直光中子射线的中子屏蔽体 22。 图 2显示有 5个 准直的中子屏蔽体 22 , 这些中子屏蔽体与探测器模块一起形成单列的探 测器阵列。 需要说明的是， 这里的数量 5只是用于举例说明的目的， 并无 限制本发明的意图。 才艮据扫描的需要， 准直的中子屏蔽体 22也可为大于 2的其它任意数目。这 5个准直的中子屏蔽体形成 4个水平的狭缝 31 (请 见图 3 ) , 这 4个狭缝相互平行且相同。 狭缝的宽度可以根据用户的需要 来决定， 例如期望的像素尺寸。 作为本发明的方法的一个实施例， 这里以 5cm作为狭缝宽度的一个典型值来阐述。 这 4个狭缝与扇面光中子束 25 相交，得到 4条光中子束线一一每一条光中子束线都是从光中子转换靶发 射出来， 是一条直线， 因此具有艮好的方向性。 这 4条中子束线分别进入 图 2中的 4个中子探测模块， 进行慢化然后被其测量。 在探测器模块 21 之间设置有热中子吸收体 23 , 用于吸收要进入相邻探测器模块的热中子， 目的是防止进入不同模块的中子在模块之间发生串扰，即一个探测器模块 只能测量到射入它的那些中子。 为了做到这一点， 要求每个探测器的中子 慢化体必须具有一定的尺寸， 以便能够充分慢化中子， 使得中子在试图进 入邻近的探测器模块已经能量足够低从而可以充分被热中子吸收体 23所 屏蔽。 这个尺寸一般需要在 10cm之上， 我们这里以 20cm来进行讨论。 经过这样设计的探测器模块， 中子在入射之前就已经具有了位置信息， 虽 然在其射入探测器模块之后因为慢化而丧失了位置信息，但由于每个探测 器模块 21只能测量确定方向入射的中子， 因此测量结果仍然能够反映射 线的入射位置。
另外， 中子慢化体 212还对环境中存在的热中子起到屏蔽作用， 以避 免环境中的热中子对上述测量形成干扰。
图 3进一步展示了通过中子准直器分辨光中子位置的示意图。 如图 3 所示， "四" 个光中子束分别透射 4个小像素 32 , 从小像素 32中穿过的 光中子束线分别经由狭缝 31进入 4个探测器模块 21 , 并在探测器模块中 被慢化和测量。 这样， 利用光中子的位置信息和衰减信息， 由该 4个探测 器模块 21组成的列就能对该四，， 个光中子束线成像。 由于可以放置较多 的探测器模块， 因此本征探测效率可以得到保证。
不过如图 3所示， 为了防止不同入射方向的光中子之间的串扰，每个 探测器模块的慢化体尺寸必须足够大， 一般要求大于 10cm, 有效的尺寸 在 20cm (宽） X 20cm (高） ， 长度则在 20cm之上。 如果我们以每个中 子束线的截面为 5cm X 5cm计， 则意味着每测量 5cm χ 5cm的中子束线， 就需要 20cm x 20cm的空间， 这使得 75 %的中子束线是无法测量的。 这 样， 即使我们实现了图 2所示的目的， 在对某个物体进行扫描之后， 只能 得到关于该物体的部分图像。 如图 4所示， 如果每个像素是 5cm X 5cm, 而中子慢化体的尺寸是 20cm X 20cm χ 20cm,则每次成像就只能对物体的 1/4面积进行成像。
如果探测器阵列是具有多个列的阵列， 且列与列之间的位置错开， 则 可以实现物体全部面积的成像。 如图 5所示， 采用两列图 3中所示的探测 器列， 这两列的探测器完全相同， 都包括 4个探测器模块 21和 5个准直 的中子屏蔽体， 但是这两个列的位置上下错位 10cm, 由此保证每个探测 器模块测量的光中子射线束相互之间不重叠， 也就是说， 不会有两个或两 个以上的探测器模块对来自物体同一部分的光中子束进行探测。 这样， 这 两列探测器模块就分别扫描了物体的 1/4面积， 两列合在一起就扫描了物 体面积的 1/2。
依此类推， 为了扫描物体的全部面积， 可以再增加两列探测器。 探测 器阵列的实际列数根据被检测物体的面积和期望的像素确定。图 6显示采 用 4列光中子探测器阵列来实现光中子透射成像的全部图像。 在图 6 (俯 视图） 中， 给出了四列光中子探测器阵列， 分别在 X射线束的两侧对称 分布。 其中， 光中子探测器阵列 1和 2如图 5中所示， 光中子探测器阵列 3和 4与它们相同， 只是在 X射线主束的另一个对称侧， 它们在上下方向 (即图中的垂直紙面方向） 的位置与光中子探测器阵列 1 和 2具有 5cm 的位移。 利用这四列探测器阵列， 就可以实现对被检测物体的全部图像扫 描， 即对四列探测器阵列获得的图像进行拼接就能得到物体的完整图像， 如图 7所示。
需要说明的是， 在图 6中， 4列探测器模块的放置位置是不同的， 中 子束线的方向也是不同的，这就导致中子在穿透祐:检测的物体时经过的路 径也不同， 从而导致 4 列探测器模块所获得的图像之间存在一定的不匹 配。 为了解决这个问题， 需要使得这 4列探测器之间的距离尽可能的小， 按照本案给出的示意图， 20cm是一个可行的方案， 如果经过仔细设计， 15cm也是可行的。 尽管这样还是会有图像之间的不匹配， 但是图像的匹 配度已经处于可接受的范围内， 因为在这里中子成像的分辨率在 5cm 左 右。
虽然已经描述了本发明的典型实施例，应该明白本发明不限于这些实 施例， 对本专业的技术人员来说， 本发明的各种变化和改进都能实现， 但 这些都在本发明权利要求的精神和范围之内。

Claims

权 利 要 求
1. 一种利用光中子透射对物体成像的方法， 其使用光中子射线透射 所述物体， 其特征在于， 包括以下步骤： 线的位置确定所述光中子:线的位置信息； ' ' 、
使用探测器模块探测被准直的光中子射线束， 其中， 所述探测器模块 包括中子慢化体和位于该中子慢化体内部的至少一个热中子探测器，所述 中子慢化体将所述光中子转化为热中子，所述热中子探测器测量该热中子 以获得光中子射线束穿过所述物体时的衰减信息； 和
综合所述位置信息和衰减信息以形成所述物体相应部分的图像。
2. 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于： 所述中子准直器由多个 中子屏蔽体组成， 该多个中子屏蔽体的相邻中子屏蔽体之间形成狭缝， 所 述光中子射线穿过该狭缝形成被准直的光中子射线束。
3. 根据权利要求 2所述的方法， 其特征在于： 所述狭缝的尺寸根据期 望的像素确定。
4. 根据权利要求 2所述的方法， 其特征在于： 所述探测器模块和所述 中子准直器组成探测器阵列， 其中， 每列所述探测器模块的数量与所述狭 缝的数量相对应以测量通过每个狭缝的光中子射线束。
5. 根据权利要求 4所述的方法， 其特征在于： 所述探测器阵列包括多 列， 每列包括多个所述探测器模块， 并且列与列之间位置相互错开以确保 每个探测器模块探测的光中子射线束相互之间不重叠。
6. 根据权利要求 5所述的方法， 其特征在于： 所述探测器阵列的列与 列之间的距离要小到列与列之间的图像匹配度在可接受的范围内。
7. 根据权利要求 5所述的方法， 其特征在于： 将每列探测器模块获得 的图像进行拼接以提供所述物体的完整图像。
8. 根据权利要求 5所述的方法， 其特征在于： 所述探测器阵列的列数 根据所述物体的面积和所述期望的像素确定。
9. 根据权利要求 4所述的方法， 其特征在于： 所述探测器阵列还包括 位于相邻探测器模块之间的热中子吸收体以吸收要进入相邻探测器模块 的热中子。
10. 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于： 所述中子慢化体的尺 寸要大到足以充分慢化所迷光中子以避免相邻探测器模块中的热中子的 串扰。
11. 根据权利要求 10所述的方法， 其特征在于： 所述中子慢化体的尺 寸大于 10cm。
12. 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于： 所述中子慢化体能够 屏蔽掉环境中存在的热中子以避免对所述测量造成干扰。
13. 根据权利要求 1所述的方法, 其特征在于： 所述热中子探测器越 多， 所述探测器模块的灵敏度就越高。
14. 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于： 所述光中子射线通过 X 射线轰击中子转换靶产生。
15. 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于： 所述光中子射线在进 入所述物体之前也通过中子准直器被准直。
16. 一种探测器阵列， 用于利用光中子透射对物体进行成像， 所述探 测器阵列包括探测器模块， 其特征在于： 所述探测器阵列还包括用于确定 光中子位置信息的中子准直器，所述光中子经由所述中子准直器进入每个 探测器模块， 其中， 所述探测器模块包括中子慢化体和位于该中子慢化体 内部的至少一个热中子探测器，所述中子慢化体将所述光中子转化为热中 子，所述热中子探测器测量该热中子以获得光中子射线穿过所述物体时的 衰减信息。
17. 根据权利要求 16所述的探测器阵列， 其特征在于： 所述中子准直 器由多个中子屏蔽体组成，该多个中子屏蔽体的相邻中子屏蔽体之间形成 狭缝， 所述光中子射线穿过该狭缝形成被准直的光中子射线束。
18. 根据权利要求 17所述的探测器阵列， 其特征在于： 每列所述探测 器模块的数量与所述狭缝的数量相对应以测量通过每个狭缝的光中子射 线束。
19. 根据权利要求 16所述的探测器阵列， 其特征在于： 所述探测器阵 列包括多列 ,所述列与列之间的位置相互错开以使每个探测器模块测量的 光中子射线束相互之间不重叠。
20. 根据权利要求 19所述的探测器阵列， 其特征在于： 所述探测器阵 列的列与列之间的距离要小到列与列之间的图像匹配度在可接受的范围 内。
21. 根据权利要求 16所述的探测器阵列， 其特征在于： 所述探测器阵 列通过增加列数提供物体全部面积的图像。
22. 根据权利要求 16所述的探测器阵列， 其特征在于： 所述探测器阵 列还包括位于相邻探测器模块之间的热中子吸收体以吸收要进入相邻探 测器模块的热中子。
23. 根据权利要求 16所述的探测器阵列， 其特征在于： 所述中子慢化 体的尺寸要大到足以充分慢化所述光中子以避免相邻探测器模块中的热 中子的串扰。
24. 根据权利要求 23所述的探测器阵列， 其特征在于： 所述中子慢化 体的尺寸大于 10cm。
25. 根据权利要求 16所述的探测器阵列， 其特征在于： 所述中子慢化 体能够屏蔽掉环境中存在的热中子以避免对所述测量造成干扰。
26. 根据权利要求 16所述的探测器阵列， 其特征在于： 所述探测器阵 列的列数根据所述物体的面积和所述期望的像素确定。
27. 根据权利要求 16 所述的探测器阵列， 其特征在于： 所述热中 子探测器越多， 所述探测器模块的灵敏度就越高。
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