专利名称：新型x射线通道式安检系统结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种x射线通道式安全检查系统，更具体地说是一种新型 的通道式安检机的结构，利用x射线的数字化射线照相术检测金属违禁品，利 用x射线与物质相互作用中的康普顿背散射扫描技术检测炸药/毒品/易燃易爆
品。该系统广泛应用于机场、车站、码头、海关、大型场馆以及某些重要场所。
背景技术：
目前，国内外有许多公司生产与销售x射线通道式安全检査系统，已占领
国内外市场的相当大部分。大致有三类系统
第一类是基于X射线的数字化射线照相术(DR—Digital Radiography),在 原理上它比较适用于检测高原子序数(Z)物质(如金属)，而对低原子序数物质 识别能力差，即使是用双能的DR。
第二类是基于X射线的康普顿背散射技术(CBS—Compton Backscatter Scanning),但都是利用"飞斑"(fly spot)和斩波轮方法。事实上，几十年来这 种方法的效果并不明显。美国亚特兰大奥运会期间使用按这种方法制造的通道式 安检机并未检测出炸药，结果造成现场爆炸。
第三类是基于X射线的计算机断层扫描成像(CT)技术，它更适合于通道 尺寸约为1米的检测乘客托运的行李包，但检测速度较慢，成本昂贵，例如
(1)美国通用智能科技有限公司生产的CTX9000DSi行李检査系统，价格 约100万美元/台。
(2 ) L-3 Communications Security and Detection Systems 公司生产的 examiner 30乂@爆炸物探测系统，用3 4个固定的X射线机，6048个探测器， 价格约105万美元/台；MVT-服高分辨率检查的行李检査系统，用4个独立的X 射线源，3X960个探测器，价格约为40万美元/台。
严格地说，X射线CT技术，仍是基于X射线透射吸收测量，对于低原子序 数物质检测灵敏度低。 以上第一、二类通道式安全检査系统均难以现场解决爆炸物检测问题。无奈 之下，尽管第三类安全检查系统价格昂贵，我国今年还是进口了数十台，花费了 大量外汇。
第四类是中国实用新型专利ZL97247727. 6 "台式炸药/毒品信号探测装置" 于2003年研制成功的样机，除了能几乎百分之百检测出金属物品之外，还能检 测出如下违禁品土炸药》60克，TNT》30克，塑胶炸药》25克，汽油》100ml， 小鞭炮500响等，并通过了国家鉴定。但是，由于当时使用的是Y射线源，所以 直接影响了推广。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供性能/价格比高的、使用X射线源的、功能先进完 善的、辐射安全性好的、图像质量好、能真正检测出爆炸物和易燃易爆品的、便 于现场使用的新型X射线通道式安检系统结构。
本实用新型的技术方案如下
新型x射线通道式安检系统结构，包括有通道，底部有传送皮带，传送皮 带下方有底衬板，通道顶部一侧安装有x射线机及其前准直器，通道底衬板及
与X射线机相对的侧板上分别安装有线性探测器列及其后准直器阵列，与顶部 的X射线机构成数字化X射线照相几何学结构；其特征在于所述的通道顶部与 通道底衬板中间位置分别安装有X射线机及其前准直器，通道的左、右两侧板 上分别安装有线性探测器阵列及其后准直器阵列，与通道顶部与通道底衬板上的 的X射线机构成康普顿背散射几何学结构；所述的康普顿背散射几何学结构与 数字化X射线照相几何学结构之间有能避免二者之间的干扰距离；各X射线机 的出束口都对着通道，各线性探测器的灵敏区均朝向通道。
所述的数字化X射线照相几何学结构中，X射线机为一台，安装在通道顶 部的右侧，通道底衬板及与数字化X射线机相对的左侧板上分别安装有线性探 测器列及其后准直器阵列；在康普顿背散射几何学结构中，所述的通道顶部与通 道底衬板中间位置分别安装有一台X射线机。
所述的各个X射线机发射的X射线通过各自的前准直器形成为扇形角>60° 的平面扇形束。
通道的顶部与底衬板和左、右两侧板在与所述的扇形平面X射线束相交处 均需开长的狭缝，以便X射线束不受任何阻挡地到达各线性探测器的接收端。
每个探测器前方的后准直器和屏蔽使得X射线垂直入射到每个探测器灵敏 区端面上。
所述的各线性探测器阵列，采用多路碘化铯或碘化钠闪烁晶体和硅光电二极 管，或其它光电倍增管。
本实用新型使用3台X射线机及其前准器，通道的顶部安置2台、在通道 底衬板安置1台，对于通道宽度很大的安检机可以增加X射线源。在通道的顶 部、底衬板和左右两侧板各安置1个线性探测器阵列及其后准直器阵列。其中通 道左侧板和底衬板上的两个线性探测器阵列和位于通道顶部右侧的1台X射线 机构成数字化X射线照相几何学结构(称为DR部分)；左右两侧板垂直安置的 线性探测器阵列和另2台X射线机构成康普顿散射几何学结构(称为CBS部分)。 这两个部分需有一定的间隔，相互之间无干扰。 本实用新型的主要技术特征是
1、 本实用新型采用的x射线机发射的X射线通过前准直器形成为扇形角 》60。的平面扇形束。
2、 本实用新型采用的四个线性阵列探测器阵列为多路碘化铯(Csl (Tl)) 闪烁晶体和硅光电二极管，其中通道两侧板上的线性阵列探测器阵列也可以采用
多路碘化钠(Nal (Tl))闪烁晶体和光电倍增管。
3、 采传电子学系统主要由前置放大器、主放大器、模拟信号调理电路、多 路选择开关、模数转换器ADC、可编程的门阵列(FPGA)控制处理电路、嵌入 式系统、接口电路、电源等组成。
4、 使用可编程门阵列FPGA (或数字信号处理器DSP)和嵌入式系统 (ARM10)取代PC机或工控机。这种嵌入式主控系统的优点是体积小、功耗低、
成本低、可靠性更高、维护容易。
5、 本实用新型除了可以通过以太网与其他系统进行数据通讯以外，还使用 无线图像传输系统和移动终端(例如手机)，以便于有关权威专家和领导随时随 地实时观测运行情况，分析疑难图像。
本实用新型的优点是-
(1) 既可以利用数字化的X射线照相术检测金属违禁品，又可以利用X 射线康普顿散射技术检测炸药/毒品/易燃易爆品。
(2) 辐射场比较均匀，检测无死角。被检测的行李箱包既可竖着放，又可 卧着放在通道的传送带上。
(3) 功能先进完善。除了能自动检测金属违禁品之外，还能自动检测各种 形态的违禁的轻物质，诸如固态、粉状和液态炸药/毒品，易燃易爆品，例如汽 油、酒精、丙酮、香蕉水、各种酸、碱、火柴、鞭炮、化妆品等。
(4) 软件功能强大，图像清晰。
(5) 灵敏度高、分辨率好。
(6) 检测速度快。
(7) 长时间运行稳定性好。
(8) 既可以通过网络与其他系统进行数据通讯，又可以使用无线图像传输 系统和移动终端(例如手机)。
(9) 性能/价格比高。
图1为本实用新型总体结构示意图(侧视)。 图2为本实用新型DR部分结构示意图。 图3为本实用新型CBS部分结构示意图。 图4为本实用新型探测采传系统方框图。
图中的标号表示的部件如下
1、 位于通道顶部右侧的第1台X射线机
2、 位于通道左侧板上的第1个线性探测器阵列
3、 位于通道底衬板上的第2个线性探测器阵列
4、 位于通道顶部中间的第2台X射线机
5、 位于通道底衬板上的第3台X射线机
6、 位于通道左侧板上的第3个线性探测器阵列
7、 位于通道右侧板上的第4个线性探测器阵列
8、 机架9、 传送皮带
10、 传送皮带下方的衬底板
11、 电动滚筒
12、 滚筒
13、 上侧板
14、 第1台X射线机的前准直器
15、 扇形平面X射束
16、 第2台X射线机的前准直器
17、 第3台X射线机的前准直器
18、 X射线
19、 第1个线性探测器阵列的后准直器阵列
20、 线性探测器阵列
21、 前置放大器
22、 主放大器
23、 模拟信号处理
24、 多路选择开关
25、 模数转换器ADC
26、 可编程门阵列FPGA或数字信号处理器DSP
27、 嵌入式系统
28、 接口电路
29、 液晶显示器显示图像
30、 GPRS通讯模块
31、 手机，显示图像和控制
32、 有线网卡
33、 电机控制模块
34、 直流低压电源
35、 被检测箱包
36、 传送带机入口
37、 传送带机出口
38、DR区域
39、CBS区域
40、第2个线性探测器阵列的后准直器阵列
41、第3个线性探测器阵列的后准直器阵列
42、第4个线性探测器阵列的后准直器阵列
43、第1台X射线机发射的X射线束
44、第2台X射线机发射的X射线束
45、通道右侧板DR区长狭缝
46、第3台X射线机发射的X射线束
47、通道右侧板CBS区长狭缝
48、通道左侧板CBS区长狭缝
具体实施方式
参见图1，当被测箱包35放置在传送带机入口 36的传送皮带9上时，电滚 筒11将被测箱包35传送至DR区域38，由第1台X射线机1和线性探测器阵 列2、 3对其进行X射线照相(DR)扫描，接着传送至CBS区域39，由第2台、 第3台X射线机4、 5和线性探测器阵列6、 7对其进行CBS扫描，最后由传送 带机出口 37送出。
参见图2，第1台X射线机1和其前准直器14斜着安装在通道上侧板13的 一端，开机后射出的X射线43穿过被测箱包35后一部分经过通道右侧板长狭 缝45并通过后准直器阵列19到达线性探测器阵列2，另一部分经过通道底衬板 10长狭缝并通过后准直器阵列40到达下侧的线性探测器阵列3。
参见图3，第2台X射线机4及其前准直器16安装在通道上侧板13的中央 外侧，出射口垂直朝下，第3台X射线机5及其前准直器17安装在通道底衬板 IO的中央下方，出射口垂直朝上。开机后，第2台和第3台两台X射线机所形 成的平面扇形X射线束44和46穿过被测箱包35时产生的散射束分别经过通道 两侧板长狭缝47、 48并通过后准直器阵列41、 42到达线性探测器阵列6和7。
参见图4， X射线18 (或43或44或46)通过后准直器阵列19 (或40或 41或42)进入线性探测器阵列20 (或2或3或6或7)，每个探测器所产生的信
号经各路的前置放大器21和主放大器22处理送入模拟信号处理电路23，再经 过多路选择开关24，到达高速高精度的模数转换器25，将各路模拟信号都转换 为数字信号后输给可编程门阵列FPGA (或数字信号处理器)26，完成多道脉冲 分析，并在FPGA内部实时监测信号的幅度、脉宽、脉冲能量，滤除不符合规范 的脉冲，然后计数符合要求的脉冲并在存储器中保存。再通过专用总线传送给嵌 入式系统(ARM10) 27，由嵌入式系统27将获取的数据运行相关算法完成成像 与报警功能，最后通过接口电路28送给液晶显示器29显示图像，或由通讯模块 (GPRS) 30将图像信号无线传输给终端设备(手机)31，或由有线网卡32传 送至网络，或将指令传给电机控制模块33，控制传送带机运行。
权利要求1.新型X射线通道式安检系统结构，包括有通道，底部有传送皮带，传送皮带下方有底衬板，通道顶部一侧安装有X射线机及其前准直器，通道底衬板及与X射线机相对的侧板上分别安装有线性探测器列及其后准直器阵列，与顶部的X射线机构成数字化X射线照相几何学结构；其特征在于所述的通道顶部与通道底衬板中间位置分别安装有X射线机及其前准直器，通道的左、右两侧板上分别安装有线性探测器阵列及其后准直器阵列，与通道顶部与通道底衬板上的的X射线机构成康普顿背散射几何学结构；所述的康普顿背散射几何学结构与数字化X射线照相几何学结构之间有能避免二者之间的干扰距离；各X射线机的出束口都对着通道，各线性探测器的灵敏区均朝向通道。
2、 根据权利要求1所述的新型X射线通道式安检系统结构，其特征在 于所述的数字化X射线照相几何学结构中，X射线机为一台，安装 在通道顶部的右侧，通道底衬板及与X射线机相对的左侧板上分别 安装有线性探测器列及其后准直器阵列；在康普顿背散射几何学结 构中，所述的通道顶部与通道底衬板中间位置分别安装有一台X射 线机。
3、 根据权利要求1所述的新型X射线通道式安检系统结构，其特征在 于所述的各个X射线机发射的X射线通过各自的前准直器形成为扇 形角》60。的平面扇形束。
4、 根据权利要求1所述的新型通道式安检系统的结构，其特征在于通 道的顶部与底衬板和左、右两侧板在与所述的扇形平面X射线束相 交处均需开长的狭缝，以便X射线束不受任何阻挡地到达各线性探 测器的接收端。
5、 根据权利要求1所述的新型通道式安检系统的结构，其特征在于每 个探测器前方的后准直器和屏蔽使得X射线垂直入射到每个探测器 灵敏区端面上。
6、 根据权利要求1所述的新型通道式安检系统的结构，其特征在于所 述的各个线性探测器阵列，采用碘化铯或碘化钠闪烁晶体和硅光电 二极管，或其它光电倍增管。
专利摘要本实用新型是一种新型的X射线通道式安检系统的结构，有3台X射线机及其前准直器，4个线性探测器阵列及其后准直器阵列，传送带机、机架和辐射屏蔽等。安装在通道一侧和下侧的线性探测器阵列和安装在通道上侧的1台X射线机构成数字化射线照相几何学的DR部分，安装在通道左、右两侧的线性探测器阵列、安装在通道下侧的1台X射线机和通道上侧的另一台X射线机构成康普顿散射几何学CBS部分，两者之间有一定距离。本实用新型探测效率高，功能先进完善，图像质量好，辐射安全性好，性能/价格比高，既可检测金属违禁品，又可以检测炸药/毒品/易燃易爆品，完全适用于现场安全检查。
文档编号G01N23/20GK201199235SQ200820116180
公开日2009年2月25日 申请日期2008年5月12日 优先权日2008年5月12日
发明者莉 丁, 青 丁, 丁厚本, 汪子明 申请人:丁 青;丁厚本