专利名称：基于脉冲高能粒子的探测系统和探测方法
技术领域：
本发明涉及有源中子探询*支术 (active neutron interrogation technology),更具体地涉及一种采用中子和伽玛光子(gammaphotons) 探询和探测物品中的材料或化合物的探测系统。
背景技术：
所谓"中子探询"(neutronic interrogation)是目前已知的唯--种
允许从隔离且密封的物品中提取与物品中所包含的化学元素或化合物 相关的标记的无创性(non-invasive)技术。
因此该技术较只能通过物品的形状和材料的密度区别物品的X-射 线机之类有显著进步，并用于各种应用，例如探测爆炸物，核材料或违 禁品，诸如物品或建筑物中的麻醉剂。
根据实际应用，己开发了多种基于中子的探测技术。
热中子分析(TNA)已被尝试，例如，用于在机场检查被检行李。 更具体地，低能量中子使得某些爆炸物中所包含的氮放射伽玛射线，并 导致裂变材料发出其自身的中子。然而，第一代TNA监视器的不可接 受的错误报警率，因为通常行李中包含大量含氮物品。此外，TNA需 要慢化剂(moderator)从而将来自源的快中子减慢为热中子。
针对例如爆炸物和麻醉剂等违禁品的行李的脉冲快速热中子分析 (PFTNA)也已被提出。其结合了对从单个系统中的几个不同中子相互作 用放射出的伽玛射线的探测，并利用短脉冲高能中子进行FNA (快中子 分析)探询。这使得FNA和TNA探询在时间上分开，并改善了所测量 的伽玛标记的质量和统计数据。
通常，基于氘一氚反应的单个重复性脉冲中子放射器被用于产生14 MeV中子短脉冲(几ps)。在该脉冲中，相互作用主要是由于在被探询 的目标中的高能中子的非弹性散射Q伽玛射线放射主要由来自(n.nV)和 (n.p丫)反应的瞬发伽玛光子构成。脉冲以lOkHz的频率重复，且采用传统的单个光子计数伽玛光谱学技术收集来自高能中子相互作用的瞬发
伽玛光子的光谱。从这些光谱中，可提取来自例如c或o元素的伽玛 标记。文件WO-99/53344A以及Vourvopoulos G.等人的"用于探测 隐藏爆炸物的脉冲快速热中子系统"(A Pulsed Fast-Thermal Neutron System for the Detection of Hidden Explosives, Nuclear Instruments & Methods in Physics Research, Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, Elsevier, Amsterdam, NL， vol. B79, n° V4， 2 June 1993， pp. 585-588, XP000381502)公开了一种这种类型的探测系 统。
在该系统中，在中子脉冲之间，部分快中子持续与背景材料特别是 轻元素撞击，并减速至热能量。
当中子的能量低于1 eV时，可容易地被例如H、 N或Fe元素捕获， 从该(n. 丫)捕获反应产生瞬发伽玛光子。单独的热中子反应光谱由该时段 探测到的伽玛放射构成。文件DE 10323093 Al公开了该方法。
在预定数量的脉冲之后，出现长脉冲，该长脉冲能够对例如O、 Al 和Si等被激活的且随延迟的伽玛反应衰退的元素放射的伽玛光子进行 探测。
通过这三个步骤的循环，产生了三个单独的光谱，代表快中子相互 作用，热中子相互作用和延迟的激活相互作用。这三个光谱理论上能够 清楚地确定高能爆炸物中的全部四种基本元素。
实际上，在PFTNA中识别物质是通过检测原子比，例如碳原子对 氧原子的比(C/O)实现的，如文件US-5200626A所述。这是通过获得 碳和氧伽玛射线的强度的比，然后应用包括这些元素的反应的伽玛射线 的横截面的比来实现的。
与固有地混合了来自TNA方法的伽玛信号的FNA方法不同， PFTNA方法特别地分离了 FNA和TNA方法的光谱，从而改进了爆炸 物检测中对感兴趣的元素的识别。
与传统的FNA技术相比，放射和收集来自FNA方法的伽玛射线的 短暂而特定的时间，改进了来自C和O的伽玛标记的信号与背景噪声 的比。
然而，该改进只在FNA方法的过程中存在很少的热中子捕获反应时才显著。然而，在隐蔽的爆炸物的情况下，在爆炸物占据的小区域旁 边通常有一大区域，其中将放射来自热中子捕获反应的信号。这将使信 噪比显著恶化，这就意味着又需要很长的探询时间来获得有用的统计数 据。
此外，在行李检査的情况下，从外包装到容纳物中的大量塑料材料 的存在，将会大大影响由C/0或N/0比的测量实现的对爆炸物的识别。
另一种己知的探询技术是PFNA (脉冲快中子分析)，其基于快中
子的速率/能量关系，其中持续时间几纳秒的很短并且高能中子脉冲可提
供机会来记录从穿过被探询目标的中子的飞行时间(TOF， time of flight) 开始，中子相互作用的空间区域。
为了收集TOF信息，采用单能(mono-energetic)快中子脉冲，从 而可以计算在任意给定时间的中子的空间位置。当快中子与被探询目标 中的元素发生伽玛放射撞击时，就可以将伽玛光子的探测时间(以及放 射时间)和目标中的给定位置关联。通过采用这种持续时间很短的重复 的脉冲中子源，并通过测量相对于中子脉冲的发射时间的发生时间以及 伽玛放射的能量，可确定沿快中子路径上的大块材料中的元素区域的元 素密度。
特别地，采用来自快中子的瞬发伽玛反应，可确定给定空间立方体 (称为立体象素)中的C、 N、 O元素的相对浓度。利用高能爆炸物中 的这三种元素的特定比率，可识别爆炸物的存在和位置。
更具体地，通过采用适当的伽玛探测器阵列，以及通过沿两个轴扫 描中子束脉冲，理论上可建立不同立体象素中的元素浓度的3D图。
PFNA技术特别适用于检测隐藏在平均密度相对较低的大物体内的 少量爆炸物。
然而，如果要获得合理的空间分辨率，需要很短的单能中子脉冲。 通常，这种中子源由线性加速器产生。尽管这种基于加速器的PFNA系 统已经被开发用于货物集装箱的检测，以及航空安全应用，具有很好的 效果，但是与线性加速器相关联的大尺寸和充分隔离意味着该系统不可 移动，因此该技术不适用于采矿或机场应用。
此外，所有现有的基于中子的探测技术，在准确地分析样本的化学 成份时都很慢(执行单次探测通常需要几分钟)。
7该瓶颈是由创建伽玛光谱从而允许探测样本中的化学元素所需的 标准光子计数技术造成的。
原因是探测器一次只能接收一个光子，且必须在下一个光子可到达 之前等待探测时间窗以在分析该光子的能量。
利用很高强度的中子脉冲，不可能分别记录每个激活的伽玛光子或 背向散射的中子，因为会出现脉冲堆积现象。事实上，如果在给定的测 量时间窗内产生了多于一个中子，该光子被当作"一起"到来，因此不 被彼此区分。
因此，单个光子探测和分析的最大速率限制了单个脉冲中可用的最 大中子流。
如上文所述，这导致需要几分钟的探测时间来建立用于积极的探测 的具有充分高的信噪比的有用的光谱。原因是要建立高质量的光谱，需 要106或更多的测量值，每个测量值通常需要1微秒或更长时间。
此外，用于所述己知系统的中子源包括放射性元件或采用放射性目 标的电发生器，这在公众环境中非常不好。
发明内容
本发明致力于克服这些传统的基于中子的用于探测物品的探测技 术的缺点。
更具体地，除了不言而喻的对成本效率和可接受的封装的考虑外， 非常希望有一种能够提供可靠性和快速的探测时间的系统。
本发明的目的是提供一种新的基于脉冲中子探询方法的材料探测 技术，该技术避免了使用传统的单个光子计数方法来标识从目标激活并 背向散射的光子和中子的特性。
本发明的另一个目的是提供一种通用探测系统，该系统在单次测量 中覆盖很宽的能量范围，包括该能量在时间上的变化。
本发明的另一个目的是提供一种识别系统，该系统能够充分降低错 误报警率，并提供用于操作者做决定的改进的数据输出。
本发明的另一个目的是提供一种系统，该系统能够探测可能隐藏在 金属包装中的传统违禁品，例如麻醉剂和某些核材料，其可能隐藏在对
于传统的x-射线检査系统来说不清楚的金属包装中。
8本发明的另一个目标是提供一种克服脉冲堆积造成的限制的探测 系统。
本发明的另一个目标是提供一种探测系统，该探测系统能够通过单 个高强度中子脉冲并且以很短的响应时间，来探测机场行李中的多数爆 炸物或采矿中地雷的存在。
因此，本发明提供一种探测系统，包括
-粒子源，用于产生包含中子和伽玛光子的高能粒子脉冲流，以及 将所述粒子流朝着待分析物品定向，所述粒子会与所述物品中的材料的 核子进行反应，
-探测单元，其包括至少三个响应于在各自的能量范围内的中子和 伽玛光子的探测器组件，其中中子和伽玛光子来自所述物品并响应于所 述高能粒子流撞击到物品上，其中所述探测器组件被设置为在电流探测 模式下工作，以发送代表随时间撞击的伽玛光子和中子的电流信号，以 及
-数据处理单元，其连接到所述探测器的输出端，能够在应用所述 脉冲流到所述物品上之后从所述信号产生标记，包括时间相关的信号特 征，并用于将所述标记与存储的参考标记相对比。
该系统优选但不局限的方面如下
*每个探测器组件包括各自的能量带通滤波器。
*每个探测器组件包括由一组弹性光纤电缆连接到光电倍增器的 闪烁体。
*所述中子和伽玛光子源包括
-第一和第二电极，
-在第一电极的等离子体离子源，
-等离子体离子源驱动器，用于使包含氘核的离子等离子体朝着第 二电极进展，
-用于在所述离子等离子体处于気核的空间分布位于距所述第二 电极一定距离的过渡状态时，在所述电极之间提供短高压脉冲的装置， 从而将所述氖核朝着所述第二电极加速，并克服了传统真空二极管的空 间充电电流的限制，以及
-所述第二电极形成含锂目标，从而通过氖核/锂相互作用在所述第
9二电极产生所述中子，其中中子与所述目标相互作用以产生伽玛光子。
*所述中子具有至少3MeV的能量，适用于核材料的探测。
*所述中子具有至少5MeV的能量，适用于碳基材料的探测，且不 与可能的周围元素相互作用。
*所述中子具有至少8MeV的能量，随着它们与大多数爆炸物共有 的全部四种元素H、 C、 N、 O相互作用，适用于爆炸物的探测。
*探测器组件发送的信号与一个单个粒子脉冲相对应，其中所述粒 子结合了来自所述源的中子和伽玛光子。
根据第二方面，本发明提供一种用于探测物品中包含的材料属性、 物质或化合物的特性的方法，包括以下步骤
-向待分析物品应用包含中子和伽玛光子的高能粒子脉冲流，所述 粒子与所述物品中的材料的核子起反应，
-响应在至少两个不同能量范围内的电流探测模式下的所述应用， 探测来自所述物品的中子和伽玛光子，从而发送代表随时间撞击伽玛光 子和中子的电流信号，
-发送代表如此探测的中子和伽玛光子的时间分辨的电流信号，
-从所述信号的时间相关的特征来产生标记，以及
-将所述标记与存储的参考标记相对比。
可通过以下对本发明的优选实施例的参考附图的示例性描述更好
的理解本发明，其中
-图l是根据本发明的识别系统的框-图2更具体地描述了图1中的系统所包括的探测单元；以及
-图3是描述与脉冲放射和脉冲到达待分析物品相关的典型信号收
集的时序图。
具体实施例方式
现在参考附图，图l描述了根据本发明的识别系统700，包括
-用于待检査物品600的传送系统650;
-高能粒子源500;-探测单元400;以及 -数据处理单元800。
源500产生强力流和高强度短脉冲高能粒子，其中高能粒子包含朝 着待检査物品600定向的中子和伽玛光子。
所述源包括粒子发生器100，该粒子发生器响应由控制单元300控 制的脉冲供电单元200而产生高能粒子流。
在操作中，产生高密度短脉冲和强力高能粒子流，并朝着位于检查 区的物品600定向，其中束准直仪(beam collimator) 130向着检查区定 向。
传送系统650可以是传统的，并用于通过适当穿过检查区递进来移 动物品600，例如行李。
源500与探测单元400结合使用，以在与高能粒子穿透源相互作用 时，探测代表包含在被检查的物品600中的材料的伽玛光子和中子信号。
如图2所示，探测单元400包括探测器410阵列，探测器410具有 宽能量响应并能够探测从暴露到源500下的物品600背向散射的伽玛光 子和中子。每个探测器410对从目标背向散射的给定能量范围内的伽玛 光子和中子敏感。
探测器一起提供数据，所述数据可被单元800处理以对所寻找的特 定化学或核材料或者化合物给出唯一标记。相应地，本发明所述的探测基于可在单个高能粒子脉冲中(尽管也 可为多脉冲探测)获得的特征伽玛标记识别，且与WO-99/53344-A和 DE-103 23093-A1公开的已有技术系统不同，不需要具体的能量决定的 光谱测定法。
数据处理单元800分析由探测器阵列提供的信号，以产生物品600 的伽玛标记。然后将计算出的标记与参考标记的数据库进行统计学对 比，以确定每种材料或化合物在所述物品中存在或不存在。
下面给出对该系统各部件更详细的描述。
粒子源500
粒子发生器100由脉冲供电单元200驱动以产生高能粒子短脉冲
140。
这些脉冲140根据需要在控制单元300发送的控制触发下产生。在所有其他时间，整个系统500处于"关闭"状态。
粒子发生器100被包含在真空室150中，真空室150包含一对隔开 的电极，即放射电极IIO和目标电极120。
通常，两个电极110和120之间的距离是几厘米，压强在0.1和10Pa之间。
在供电单元200中设置用于放射电极110的高压驱动器220，用于 通过在一对属于所述电极并形成等离子体放电离子源的电极构件(未画 出)之间提供适当的电压脉冲225，来为所述电极供电。
具有1013粒子/01113或更高量级的等离子体密度的低压等离子体在电 极110附近产生，然后在室150中发展成充电粒子的空间分布。在预定 的时间延迟dt之后，设置在供电单元200中的脉冲发生器210产生的高 压脉冲215被应用在电极110和120之间，以将包含在等离子体内的具 有预定电荷符号的粒子朝着第二电极120加速。
时间延迟dt作为等离子体触发脉冲225的电压水平、加速电压脉冲 215、两个电极110和120形成的二级管的几何形状和室150中的压力 的函数而被选择。
控制单元300能够根据上述时间延迟触发驱动器220并继而触发发 生器210。
在时间延迟dt之后，同步命令控制高压脉冲源210以开始在两个电 极110和120之间应用适当的脉冲电压215，从而从等离子体提取充电 粒子束。
在本发明的实施例中，高压脉冲发生器210本身以已知的方式包括 电压乘法电路，其后接脉冲压縮电路(未画出)。
更具体地，首先利用传统的电子换流器单元将例如220V， 50Hz的 主电压源升高到30kV。该电压响应于触发器控制被供给4级马克思 (Marx)电路以产生120kV电压脉冲。然后该电压被用于为一脉冲整 形电路充电，以产生120kV的5ns脉冲。该脉冲整形电路的输出被连接 到脉冲变压器，提供最终的720kV的5ns电压脉冲215。
在应用脉冲215时，包含在等离子体中的充电粒子被加速以形成高 电流(通常高于lkA)充电束，该充电束以可达到500keV或更高的能 量撞击作为目标电极的电极120，从而产生由充电粒子引起的核反应而产生的高能粒子流。
这里应该明白，源500的工作原理能够克服传统真空二极管的空间 充电电流限制，其中通过直接将超短高压脉冲215应用到电极上产生高 能充电粒子流，其中电极之间的离子等离子体处于过渡状态。例如可产
生短脉冲(〈10ns)、高电流(〉kA)、高能量(〉700keV)的充电粒子束。
利用上文所述的粒子源，高能粒子流140以等方向性方式放射。为 了产生朝着待分析物品600定向的束，设置适当的瞄准仪130。
最后，应注意，控制单元300也可作为监控单元，提供源500的所 有模块的控制和状态信息。为达此目的，单元300被连接到一组安全传 感器和/或探测器，从而确保安源500的全互锁和正确操作。 对于高速检査操作，源500可被重复激活，例如每秒几次。 源500可用于产生各种类型的高能粒子束。在本发明的优选实施例 中，所述粒子是中子和伽玛光子，所述粒子通过持续时间约10ns、电流 值量级为kA的高能充电氘粒子束撞击在锂合金目标电极120上产生， 从而产生多于108个中子的10ns脉冲140，因此提供高达14MeV的宽 能量分布的1016中子/秒的高等价积分通量率。
前述的源500基本上能够在很短的时间内充分地探测由物品背向散 射的所有伽玛光子和中子。
通过对比，例如文献US-5200626-A所述的传统的密封中子管通常 在微秒脉冲中提供少量中子，该脉冲必须以lkHz或更高的频率重复以 获得108n/s的等价积分通量率，并且需要几分钟的操作来提供足够用于 分析的伽玛光子数据。这导致放射计量至少比本发明中所出现的高两个 量级。
在非限制性的实例中，在距离3m处，外露面积10cit^的物品600 将从本发明中的源500所获得的单个脉冲中接收当量率为1011 n/s的中 子流。
探测单元400
如图2所示，探测单元400包括伽玛光子探测部分410，其包括探 测器阵列(本发明中为3个)411、 412、 413。
每个探测器通过各自的一组弹性光纤电缆421、 422、 423连接到光 电倍增器431、 432、 433。
13每个探测器优选地包括传统的塑料闪烁体(例如已知的NE102A类
型)，对塑料闪烁体选择适当的表面积从而对伽玛光子和中子都敏感，
并且每个探测器输出代表暴露在源500产生的束140下的物品600背向 散射的伽玛光子和中子的信号。
每个闪烁体的尺寸例如为180 mm x 180 mm x 25 mm。更通常地， 大尺寸的闪烁体能够充分改善信号/噪声比。
每个探测器411、 412和413具有在特定能量谱内的响应，这优选 地通过将材料(未画出)放置在从物品600到各个探测器的中子和伽玛 光子的传输路径上获得，这些材料作为每个探测器411、 412和413在 不同能量范围内的能量带通滤波器。
因此每个探测器的输出幅度和该范围内的光谱内容有关，并且探测 器411、 412和413分别提供指示所接收到的辐射/粒子的量的信号A、 B禾口C。
应明白，通过利用适当长度的弹性光纤电缆将闪烁体连接到光电倍 增器，光电倍增器可放置在距辐射源一定距离的位置处，并被屏蔽以防 止高能粒子的影响以及防止电磁辐射在所述光电倍增器中产生噪声。
优选地，光电倍增器431、 432和433在电流探测模式中工作，以 能够对在各个闪烁体上撞击的光子/粒子的进展进行实时测量。
就这一点而言，通过收集到达给定的探测器411、 412或413的粒 子和光子而产生的电流信号被记录为时间的函数，而不是测量各个伽玛 光子或中子的能量。
因此，避免了在很短的时间间隔内当粒子撞击闪烁体时，发生的传 统的脉冲堆积而导致的计数错误的问题。
光电倍增器431、 432和433输出的信号被提供给全局参考的模拟 数字转换器440，从而提供作为不同能量带内的时间的函数的，代表接 收自被辐照的物品600的光子/粒子的相应数字数据流。
例如，可以使用4通道Tektronix TDS3034瞬态数字转换器，其最 大采样率为2.5GS/S，最大数据存储器深度(memory depth)为10k采 样点。
优选地，在每个粒子脉冲140被应用到物品之后，以最大采样率2ns 记录例如2(^s的数字化的数据，从而保持在数字转换器的存储器深度之内。
探测单元400提供的信号将物品600的材料中的任意中子相互作用 模式的结果结合在一起，包括弹性的、非弹性的和获取的反应，这些反 应响应于单个超短高能中子脉冲140发生并导致伽玛光子或中子的放 射。
更具体地，在触发单个短中子脉冲之后的不同时段内，探测单元400 探测从快速热中子产生的瞬态延时伽玛光子，以及从样本背向散射或放 射的中子。
图3给出了与中子脉冲的产生相关的信号探测的典型时序的实例。 在这个实例中，在4兀的立体角内放射具有10ns持续时间的大约108 个中子的单个脉冲P1。也放射具有细微时间偏移和略长的持续时间的伽
玛光子第二脉冲P2。该伽玛脉冲P2由中子脉冲Pl与中子产生目标的 附近围绕物以及目标本身内的相互作用产生。
区块Al和A2分别对应于到达距源1米处的目标的脉冲P1的中子， 和到达所述目标的脉冲P2的伽玛光子。
如图3底部所示的被探测的信号如下
-首先，被收集的信号Sl取决于直接到达探测器的伽玛脉冲P2的 片段；
-信号S2紧随信号Sl之后，其中信号S2产生自从物品600背向 散射的一定量的伽玛脉冲P2;
-几十纳秒之后，接收到的信号S3由高能伽玛光子构成，所述高 能伽玛光子在高能中子直接穿过物品600并与物品材料的核子发生非弹 性撞击时产生；非常短的中子脉冲P和相对慢的传输速度(10MeV中 子在1纳秒传输约4.4cm)能够得到好的空间分辨率；此外，中子流的 高强度可实现很好的探测器信噪比；
-信号S3的后部分是伽玛光子，所述伽玛光子由大量延迟的中子 与物品600的相互作用产生，其中所述延迟中子来自在源处的非准直的 中子散射；
-这些信号之后是信号S4(时间度量为微秒量级)，信号S4对应于 从物 品背 向散射的中子；
-最后被探测的信号来自获取的伽玛光子(十微秒或更长时间之
15后，未画出)，所述伽玛光子产生自在源瞄准仪中被"热化"的中子以 及样本及其围绕物。这些热化中子被物品材料的核子获取，这反过来产 生伽玛光子。
很多这些相互作用适用于多种元素/化合物。因此，通过在中子脉冲 140开始之后，在很长时间内(通常几十微秒)记录所探测的信号，可 获得非常有意义的信号，特别是当考虑到时间的进展。
优选地，为了补偿闪烁体和光纤之间的耦合效应的变化，在每个探 测器组件(闪烁体+光纤+光电倍增器)中结合了增益调节电路。
此外，有利地，通过不在探测器前加能量滤波器，而在所有探测器 上加同样的能量滤波器而进行一组测量，来对探测器组件进行交叉校 准。
所有探测单元通过相同的方法校准，每个单元的增益被调整，从而 所有单元之间的信号输出的变化在给定范围内(例如，最多2因素)。
所述校准可利用连接到多个光纤的参考脉冲光源来进行，其中每个 光纤连接到各自的光电倍增器。通过这种方法，每个光电倍增器被相同 的校准光源通过同样的光纤连接照亮。
也可利用一个或几个定义好的材料样本，例如三聚氰胺和聚乙烯等 有机材料，来进行自动校准处理。所述处理能够补偿探测器灵敏度的可 能的偏移。
数据处理单元800
数据处理单元800具有针对接收自探测单元400的多个信号A、 B 和C的适当的信号处理能力。
优选地，为了产生与每个被分析的物品600关联的标记，所述处理 包括对所述信号应用一组预定算法，包括信号在时间上的进展。
一旦物品被分析完，其标记被提供给数据库，用于与一组与不同的 已知材料或化合物或物质相对应的参考标记相对比，从而可快速识别并 可能定量任何所述材料或化合物或物质的存在。
优选地，单元800被编程，从而在很短的响应之间内(通常根据技 术处理能力，处理时间为不到1秒到几秒)针对不同类型的材料或化合 物或物质为操作者提供简单的是/否的答案。
虽然已参考其示例性实施例对本发明进行了描述，本领域技术人员
16应明白可对本发明进行很多变化和修正。
如前文所述，尽管本发明的通常应用是机场行李的安全检査和例如 地雷和杀伤性地雷的隐藏目标的探测，本发明也可有很多其他的应用。
权利要求
1、一种探测系统，包括-粒子源(500)，用于产生包含中子和伽玛光子的高能粒子脉冲流(140)并将所述流朝着待分析物品(600)定向，其中所述粒子与所述物品中材料的核子反应，-探测单元(400)，包括至少三个响应于在各自的能量范围内的中子和伽玛光子的探测组件(411、421、431；412、422、432；413、423、433)，所述中子和伽玛光子来自所述物品，并响应于所述高能粒子流撞击到所述物品上，其中探测器组件被设置为在电流探测模式下工作以发送代表随时间撞击的伽玛光子和中子的电流信号，以及-数据处理单元(800)，其连接到所述探测器的输出端，能够在应用所述脉冲流到所述物品上之后从所述信号产生标记，包括时间相关的信号特征，并用于将所述标记与存储的参考标记相对比。
2、 根据权利要求1所述的系统，其中每个探测器组件包括各自的 能量带通滤波器。
3、 根据权利要求1-2中任一项所述的系统，其中每个探测器组件 包括通过一组弹性光纤电缆(421、 422、 423)连接到光电倍增器(431、 432、 433)的闪烁体(411、 412、 413)。
4、 根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其中所述中子和伽玛 光子源包括-第一和第二电极(110， 120)， -在第一电极的等离子体离子源，-等离子体离子源驱动器(220)，用于使包含氖核的离子等离子体 朝着第二电极进展，-装置(210)，用于在所述离子等离子体处于氖核的空间分布位于 距所述第二电极一定距离的过渡状态时，在所述电极之间提供短高压脉 冲，从而将所述氘核朝着所述第二电极加速，并克服传统真空二极管的空间充电电流的限制，-所述第二电极(120)形成含锂目标，从而通过気/锂相互作用在 所述第二电极产生所述中子，其中中子与所述目标相互作用以产生伽玛 光子。
5、 根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其中所述中子具有至少3MeV的能量。
6、 根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其中所述中子具有至 少5MeV的能量。
7、 根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其中所述中子具有至 少8MeV的能量。
8、 根据权利要求1-7中任一项所述的系统，其中探测器组件所发 送的信号与来自所述源的中子和伽玛光子的一个单个脉冲相对应。
9、 一种用于探测物品中包含的材料、物质或化合物的特性的方法， 包括以下步骤-向待分析物品应用包含中子和伽玛光子的高能粒子脉冲流，所述 粒子与所述物品中的材料的核子起反应，-响应在至少两个不同能量范围内并且在电流探测模式下的所述 应用，探测来自所述物品的中子和伽玛光子，从而发送代表随时间撞击 的伽玛光子和中子的电流信号，-发送代表如此探测的中子和伽玛光子的时间分辨的电流信号，-从所述信号的时间相关的特征来产生标记，以及-将所述标记与存储的参考标记相对比。
10、 根据权利要求9所述的方法，其中所述中子具有至少3MeV能
11、根据权利要求9所述的方法，其中所述中子具有至少5MeV能
12、根据权利要求9所述的方法，其中所述中子具有至少8MeV能
全文摘要
一种探测系统，包括-粒子源(500)，用于产生包含中子和伽玛光子的高能粒子脉冲流，并将所述流(140)朝着待分析物品(600)定向，所述粒子与所述物品中的材料的核子反应；-探测单元(400)，包括至少三个响应于在各自的能量范围内的中子和伽玛光子的探测组件，所述中子和伽玛光子来自所述物品，并响应于所述高能粒子流撞击到物品上，并且所述探测器组件能够发送相应的时间信号；以及-数据处理单元(800)，被连接到所述探测器的输出端，能够在应用所述脉冲流到所述物品上之后从所述信号产生标记，包括时间相关的信号特征，并用于将所述标记与存储的参考标记相对比。本发明还提供了一种相应的探测方法。本发明特别应用于机场行李安全检查、地雷探测等。
文档编号G01N23/222GK101512330SQ200780032741
公开日2009年8月19日 申请日期2007年7月27日 优先权日2006年7月28日
发明者P·蔡 申请人:赛奇创新有限公司