专利名称：便携式超快速可视化违禁品探测仪结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种便携式超快速可视化违禁品探测仪结构，具体是基于射 线与物质相互作用中康普顿背散射效应的康普顿背散射扫描(CBS—Compton Backscatter Scanning)技术和射线透射吸收的数字化射线照相术(DR — Digitized Radiography)的两用机结构。
技术背景
目甜，国内外现有多达数十种检査违禁品的便携式仪器，但这些仪器设备在 实际使用中存在许多问题，例如
第一，功能单一或者只能检测固体物质，或者只能检测液体物质。
第二，准确性差由于检测原理的缺陷或者易受外界干扰或被检测物范围局 限性较大，致使误报警率和漏报警率较大。有的甚至只能给出一个大致的方位。
第三，灵敏度低主要是由于所使用的传感器或探测系统检测效率低，所以 检测的最小物质量较大,甚至给不出违禁品的数量，只能大致定性地指示出有无 违禁品。
第四，检测速度慢多数检测仪一次检测时间需IO秒钟以上，少数的甚至 长达20秒以上，难以满足现场快速检测的要求。
第五，不能具体辨别被检测物质特别是轻物质的种类，仅能靠软件和经验估 计是否为违禁品。
第六，被检测物的外包装、容器、所在位置及多种物体的乱堆等都会影响检 查的效果。
鉴于上述问题，大型国际活动的安全检査，除了花费巨资购置和使用多种进 口的检测仪器设备之外，还加入了手工检査和警犬嗅闻检查，同时，明令禁止携 带任何液体物入场。但这些毕竟不是长久之计，必须尽快提供所在现场使用的真 正有效的快速检测仪器设备和技术。 实用新型内容-本实用新型的目的是提供一种便携式超快速可视化违禁品探测仪结构，它能 超快速、高效、准确地检测出手提箱包或容器内固态、液态、粉状和胶糊状的炸 药、毒品、易燃易爆品和腐蚀品以及金属违禁品。
本实用新型是通过以下技术方案实现的
便携式超快速可视化违禁品探测仪结构，包括有射线源装置、测控装置和移 动可视终端三个分立部分组成，其特征在于 所述的测控装置的结构是
在金属外壳内顶端安装屏蔽套，将闪烁晶体阵列和光电倍增器阵列紧贴后一 起卡入屏蔽套内固定，闪烁晶体阵列、光电倍增器阵列组成的二维面阵探测器， 光电倍增器阵列水端插接转接板，多块采集板一端均插入转接板，另一端插接带 有高压电源模块、低压电源电路和GPRS模块的控制主板，并固定在金属外壳上； 控制主板下方有电池盒，可充电电池通过电池盒盖板放入电池盒，所述金属外壳 靠近电池盒侧表面安装有带触摸屏的液晶显示器；
所述的射线源装置包括分别装载于源容器内的Y射线源与X射线源，所述的 X射线源是便携式一体化的中等能量《160KV的脉宽为50 60纳秒的脉冲X射线 源；源容器前安装有准直器。
所述的便携式超快速可视化违禁品探测仪结构，其特征在于二维所述的面阵 探测器是由衰减常数级为几十纳秒的掺铈陶瓷闪烁体和快上升时间〈10纳秒的 位置灵敏/多阳极硅光电倍增器SPMArray、多像素光子计数器MPPC或上升时间 为0. 8纳秒的位置灵敏平板型多阳极光电倍增器PS-PMT组成。
所述的便携式超快速可视化违禁品探测仪结构，其特征在于所述的掺铈陶瓷 闪烁体是掺铈硅酸镥LSO: Ce、掺铈的硅酸镥钇LYSO: Ce、铈激活的过氧正硅酸 钆GSO: Ce或掺铈的硫氧化钆GOS: Ce。
本实用新型采用的是响应极快、探测效率高的二维面阵探测器，它由新型闪 烁陶瓷阵列和新型硅光电倍增器或平板型多阳极光电倍增管阵列组成。采传电子 学系统由多路采集板、控制主板、高低压电源、图像无线传输系统等组成。采集 板主要包括前置放大器、主放大器、高速模数转换A/D电路等。控制主板主要包 括多道脉冲幅度分析器、复杂可编程逻辑器件(FPGA/CPLD)、 32位嵌入式处理器 (ARM7或ARM9)等。图像无线传输系统是通过GPRS无线网络将检测到的图像传输
4给手机或PDA之类的移动终端，由手机或PDA对检测到的图像进行处理和显示。
当射线源装置和测控装置分别放在被检测物的两侧即为数字式射线照相(DR) 检测模式，可以检测厚重物质(包括外包装和容器等)和金属物；当射线源装置和 测控装置放在被检测物的同一侧即为康普顿背散射扫描(CBS)检测模式，可以检 测轻物质(包括炸药、毒品、易燃易爆品、腐蚀品等)。因此本实用新型既能检测 金属违禁品，又能超快速有效地检测炸药、毒品等轻物质违禁品，而且在远处的 手持移动可视终端的人员可以几乎同时得到被检测物的图像并进行分析。 本实用新型的优点是
第一，多功能能够检测固态、液态、粉状和胶糊状的炸药、毒品、易燃易
爆品、腐蚀品、金属和其他违禁品。
第二，准确性好对于违禁品误报警率和漏报警率均很低(低于5%)。 第三，灵敏度高能准确检测固态或成包粉末状的最小炸药量小于20克，
最小毒品量小于15克，最小液体量小于50毫升。
第四，检测速度极快 一次检测时间仅为l秒、1/2秒、1/4秒和1/8秒。 第五，自动识别物质特别能准确识别被检测物质是否为炸药、毒品、易燃
易爆品、腐蚀品以及是何种违禁液体。
第六，不受被测物的外包装、容器及多种物体乱堆的干扰影响。 第七，可视化能得到包装物内部被检测物体的分布图像。
第八，检测到的图像可,U,乎同时无线传输到远处的手机或PDA显示终端上。
第九，辐射安全性好，现场操作人员可站在数十米之外进行操作。 本实用新型广泛应用于一切需要安全检査的场合，并可广泛应用于工业无损 检测领域。
图l测控装置结构示意图
图2采传电子学系统框图
图3数字式射线照相(DR)几何学示意图
图4康普顿背散射扫描(CBS)几何学示意图
图中的标号表示的部件如下
1、金属外壳2、 闪烁晶体阵列
3、 光电倍增器阵列
4、 屏蔽套
5、 转接板
6、 多路(16/32/64路)采集板
7、 控制主板
8、 高压模块
9、 低压电源电路
10、 可充电电池
11、 GPRS无线通讯模块
12、 带触摸屏的LCD显示器与接口
13、 射线源装置(Y射线源容器或X射线机)
14、 Y射线或X射线球管
15、 射线源的准直器
16、 透射的射线
17、 探测器接收面
18、 测控系统
19、 被检测物
20、 康普顿背散射射线
21、 探测器阵列
22、 多路前置放大器
23、 多路超快速运行放大器
24、 超快速低功耗的精密比较器
25、 可编程逻辑系列器件(PLD)
26、 计数输出电路
27、 64/128/256路多道脉冲幅度分析器(A/D)
28、 嵌入式系统(ARM7或ARM9微处理器) 29—带触摸屏的液晶显示器(LCD)
30、电池盒31、 电池盒侧盖板 ，
32、 移动可视化终端(手机或PDA) I
33、 移动可视化终端(手机或PDA) II
34、 通信服务中心(与互联网直接连接的计算机，有固定IP地址)具体实施方式
新型便携式超快速可视化违禁品探测仪结构，包括有可移动的、分立的射线 源装置、测控装置和移动可视终端，所述的射线源和测控装置分放在被测物的两 侧或射线源和测控装置放在被测物的同一侧。
参见图1，在金属外壳1内顶端安装屏蔽套4，将闪烁晶体阵列2和光电倍 增器阵列3紧贴后一起卡入屏蔽套4内固定，光电倍增器阵列3末端插接转接板 5，再将多块采集板6—端插入转接板5，另一端插接带有高压电源模块8、低压 电源电路9和GPRS模块11的控制主板7，并固定在金属外壳1上。可充电电池 10通过电池盒盖板31放入电池盒30。最后，安装装有带触摸屏的液晶显示器和 接口的29的后端盖。
参见图2，透射射线16或背散射射线20进入探测器阵列21各路，探测器 输出的信号经过转接板5到达多路前置放大器22，作了阻抗匹配和适当放大后， 信号进入超快速运行放大器23，其输出的信号经超快速低功耗的精密比较器24 处理后，送入可编程逻辑系列器件(PLD) 25，器件25将采集得到的结果经过计 数输出电路26送入嵌入式系统(ARM7或ARM9) 28进行各种处理，其中包括控 制多路多道脉冲幅度分析器(A/D) 27对各路信号进行分析，对各路的甄别阈值 进行调节，即所谓能谱标定工作。嵌入式系统28得到被检测物的图像显示在带 触摸屏的液晶显示器(LCD) 29上，并在有违禁品时报警，或者通过GPRS通讯 模块11将图像发送给通信服务中心34，并经由34发送给移动可视化终端(手 机或PDA) 32和34。
参见图3和图4，装在y射线源容器或X射线机13内的y射线源或X射线 球管14发射的射线束经过准直器15后照射被检测物19，透射的射线16或康普 顿背散射的射线20射入测控装置18的探测器接收面17，测控装置18将接收的 射线信号转化成图像，所得到的图像在液晶显示器(LCD) 29上显示和在有违禁 品时报警的同时，通过GPRS无线传输模块11 (藉助GPRS无线网络)发送给通信服务中心34，该中心有一台直接连互联网、有固定IP地址的计算机，中心34 将图像转发给远处多个移动可视化终端例如32和33。远处操作这些终端的人员 对所显示的图像快速进行分析后通过手机或PDA向测控装置18发出指令，指挥 现场人员进行安全检査。
权利要求1、便携式超快速可视化违禁品探测仪结构，包括有射线源装置、测控装置和移动可视终端三个分立部分组成，其特征在于所述的测控装置的结构是在金属外壳内顶端安装屏蔽套，将闪烁晶体阵列和光电倍增器阵列紧贴后一起卡入屏蔽套内固定，闪烁晶体阵列、光电倍增器阵列组成的二维面阵探测器，光电倍增器阵列末端插接转接板，多块采集板一端均插入转接板，另一端插接带有高压电源模块、低压电源电路和GPRS模块的控制主板，并固定在金属外壳上；控制主板下方有电池盒，可充电电池通过电池盒盖板放入电池盒，所述金属外壳靠近电池盒侧表面安装有带触摸屏的液晶显示器；所述的射线源装置包括分别装载于源容器内的γ射线源与X射线源，所述的X射线源是便携式一体化的中等能量≤160KV的脉宽为50～60纳秒的脉冲X射线源；源容器前安装有准直器。
2、 根据权利要求1所述的便携式超快速可视化违禁品探测仪结构，其特征在于 二维所述的面阵探测器是由衰减常数级为几十纳秒的掺铈陶瓷闪烁体和快上升 时间〈10纳秒的位置灵敏/多阳极硅光电倍增器SPMArray、多像素光子计数器 MPPC或上升时间为0. 8纳秒的位置灵敏平板型多阳极光电倍增器PS-PMT组成。
3、 根据权利要求1所述的便携式超快速可视化违禁品探测仪结构，其特征在于 所述的掺铈陶瓷闪烁体是掺铈硅酸镥LSO: Ce、掺铈的硅酸镥钇LYSO: Ce、铈激 活的过氧正硅酸钆GSO: Ce或掺铈的硫氧化钆GOS: Ce。
专利摘要本实用新型公开了新型便携式超快速可视化违禁品探测仪结构，包括有可移动的、分立的射线源装置、测控装置和移动可视终端，所述的射线源装置包括分别装载于源容器内的γ射线源与X射线源，所述的X射线源是便携式一体化的中等能量≤160kV的脉宽为50～60纳秒的脉冲X射线源；源容器前安装有准直器。测控装置内安装有二维面阵探测器，所述的射线源和测控装置分放在被测物的两侧或射线源和测控装置放在被测物的同一侧。本实用新型检测功能强大、检测准确性好、灵敏度高、检测速度极快、自动识别物质、可视化、辐射安全性好、且具有图像无线传输功能，完全适用于现场对违禁品的安全检测。
文档编号G01N23/02GK201311402SQ20082021492
公开日2009年9月16日 申请日期2008年12月13日 优先权日2008年12月13日
发明者莉 丁, 青 丁, 丁厚本, 姚龙海, 珍 张, 汪子明 申请人:丁厚本