专利名称：U形结构的单源x射线透射与康普顿散射安检装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种X射线安检系统，具体是一种在安检机上使用的U形结构单源X射线透射与康普顿散射安检装置。二背景技术：
现有的安检装置一般采用以下几种方式1、X射线投射方法国内外普遍采用这种方法，由于物质对X射线的吸收作用，当X射线穿过被检物后会有一部分能量被吸收，不同种类的材料对X射线的吸收能力不同，穿过不同材料的X射线束到达探测器时的能量也是不同的。经过处理，探测器接收的能量大小以灰度级图像显示，这种方法只能检查出金属武器、刀具等，具有较大的局限性。2.双能X射线透射方法近年来国内外采用双能X射线透射方法，双能X射线检测法识别材料的精度用分辨有效原子序数的精度来衡量。用于机场、海关、铁路等重要部门的安全检查设备大都是双能量、线扫描、透射型X射线检查设备，该类设备能同时得到被检物的低能和高能信息，并根据这两种信息计算出被检物品组成物质的有效原子序数Zeff信息，从而实现对被检物品的分类和识别，可以将无机物从有机物中分离出来，如将行李中常见的玻璃等无机物分离出。但对Zrff值接近的塑料、织物、爆炸物和毒品无法分辨。3. X射线背散射方法X射线与物质相互作用会发生透射、吸收和散射三种情况，国内外的X射线背散射(CBS)方法就是用斩波轮和飞点扫描技术，在与透射光子方向成^ 90°方向用背散射探测器阵列测量由被测物品上射出的背散射光子。背散射信号与被测物品的有效原子序数Zeff有关，用背散射图像灰度显示可以将有机物、爆炸物、毒品等进行分辨。而这种X射线背散射安检装置检测效果还有不足，最严重的事故是在美国亚特兰大奥运会期间用这种背散射安检装置没有检查出炸药而造成现场爆炸。美国近来研制和生产出背散射人体检查设备，仅2010年美国的78座机场就要安装450台，其结构复杂，检测速度较慢，价格昂贵，难于在发展中国家推广应用。4. X射线的计算机断层扫描成像(CT)方法该方法适用大型行李包裹，美国通用智能科技公司生产的CTX9000行李检查系统、美国L-3CSDS公司生产3DX爆炸物探测系统，其结构复杂。价格十分昂贵，更难于在发展中国家推广应用。三
实用新型内容本实用新型的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种适合中国国情、检测效果好的U形结构单源X射线透射与康普顿散射安检装置。本实用新型的目的是这样达到的一种U形结构的单源X射线透射与康普顿散射安检装置，安装在行李安检机上，行李安检机包括机架、左右侧壁、底座、安检通道和传送带，其特征在于采用单源左右对称宽扇形角X射线源，一组U形透射探测器阵列及其前准直器，一组康普顿背散射探测器阵列及其后准直器，一组康普顿前散射探测器阵列及其后准直器，康普顿背散射探测器阵列与康普顿前散射探测器阵列上下平行，透射测量与康普顿前散射、背散射测量共用X射线源，全部测量与控制共用一台工控机；工控机安装在底座的一侧后部；[0012]左右对称宽扇形角X射线源及其扇形前准直器安装在底座的中间、安检通道的正下方，U形透射探测器阵列及其后准直器安装在安检通道的正上方和通道的左右侧壁上端，U形透射探测器阵列与X射线源经过扇形前准直器的对称扇形射线光子束构成透射测量及成像的几何学结构；康普顿背散射探测器阵列及其后准直器安装在通道传送带的下面，康普顿背散射探测器阵列被测物品上射出的康普顿前散射平行光子束构成康普顿背散射测量及成像的几何学结构；康普顿前散射探测器阵列及其后准直器在安检通道的正上方，康普顿前散射探测器阵列与被测物品上射出的康普顿前散射平行光子束构成康普顿前散射测量及成像的几何学结构。X射线源为200W X射线机，工控机安装在底座的左后侧。所述透射探测器阵列是具有国际标准接口的探测器，由象数尺寸为1. 6X2. Omm2微型硅光电二极管和碘化铯闪烁晶体制成，康普顿背散射探测器阵列和前散射探测器阵列是具有国际标准接口的探测器组件，由象数尺寸为5. 8X5. Smm2小型硅光电二极管和碘化铯闪烁晶体制成。本实用新型的积极效果是1.全部测量与控制共用I台工控机，透射测量与康普顿散射测量共用I台X射线源，使其这种装置结构简单、控制通讯系统简化、检测速度快、灵敏度高、操作运行便捷。2.用该安检装置能同时检测出其中隐藏的金属武器、刀具、炸药、毒品、汽油等违禁品，适用于机场、大型会场等重点防范的公共安全场所。3.价格便宜、使用实惠，更适合中国国情和发展中国家需求。四
图1是本实用新型的结构示意图。图2是本实用新型用于安检时的正视图，图中，被检测物包括非违禁品以及炸药、汽油等违禁品。图3是图2的侧视图。图中，I工控机，2安检机底座，3扇形前准直器，4X射线源，5背散射探测器阵列，6机架，7背散射探测后准直器，8背散射探测器辐射屏蔽层，9传送带，10背散射光子束，11对称扇形透射光子束，12安检通道，13前散射平行光子束，14前散射与背散射探测器控制板之间的连接排线，15前散射探测后准直器，16透射探测后准直器，17前散射探测器阵列，18透射探测器阵列，19前散射探测器辐射屏蔽层，20顶盖板，21左侧盖板，22被测物，23被测物中的炸药、毒品等违禁品，24汽油、酒精等易燃品，25水、织物等非违禁品。其中，背散射探测器阵列5、前散射探测器阵列17，透射探测器阵列18安装在DH控制板上，设有USB通用接口。五具体实施方式
附图给出了本实用新型的实施例。参见图1。本实用新型安装在行李安检机上。行李安检机包括机架、左右侧壁、底座2、安检通道12和传送带9。全部测量与控制共用I台工控机I。选用一台国产的体积较小、高稳定性、对称扇形角宽的200W X射线机作为透射测量与康普顿前散射、背散射测量共用X射线源4，X射线源安装在安检机底2的中间、安检通道12下方。[0028]在安检通道的正上方和通道的两侧外上方安装U形透射探测器阵列18及其后准直器(16)，U形透射探测器阵列与透射X射线源4经过前准直器3的对称扇形透射光子束11构成透射测量及成像的几何学结构。康普顿背散射探测器阵列5与康普顿前散射探测器阵列17上下平行安装。康普顿背散射探测器阵列5及其后准直器7安装在通道传送带的下面，康普顿背散射探测器阵列与被测物品上射出的康普顿背散射平行光子束10构成康普顿背散射测量及成像的几何学结构；康普顿前散射探测器阵列17及其后准直器15安装在安检通道的正上方，康普顿前散射探测器阵列与被测物品上射出的康普顿前散射平行光子束13构成康普顿前散射测量及成像的几何学结构。透射探测器阵列18采用国产试制与加工的象数尺寸为1. 6X2. Omm2微型硅光电二极管(S1-PIN)和碘化铯(CsI(Tl))闪烁晶体制成，是具有国际标准接口的探测器组件。康普顿背散射探测器阵列5和前散射探测器阵列17是自行研制的象数尺寸为5.8X5. Smm2小型硅光电二极管(S1-PIN)和碘化铯(CsI(Tl))闪烁晶体制成，是具有国际标准接口的探测器组件。本实施例中，透射和康普顿散射测量数据的采传系统分别由64、16路低噪声前置放大器、主放大器、多路模拟信号采集模块、模数变换器、可编程数据处理电路、USB接口、低噪声电源等组成。本实用新型的安检过程参见附图2、3。检测过程是经过前准直器的扇形X射线束穿过被测物品的透射光子用U形结构的微型探测器组件及采传系统进行测量，由被测物品上射出的康普顿背散射平行光子束与前散射光子分别用上下平行的小型康普顿背散射和前散射探测器组件及采传系统进行测量，用透射与康普顿散射测量相结合的图像软件进行数据处理和成像，通过X射线康普顿背散射和前散射测量，收集被测物中zrff〈10的有机物、爆炸物、毒品和易燃品等物品的有效原子序数Zrff、密度信息，用图像灰度和不同颜色显示，将其日常用品与违禁品进行分辨，可提闻安检质量。具体过程是当被检测物进入安检通道后，分别进行透射和康普顿散射检测。透射测量当隐藏有金属武器、刀具、炸药、毒品的被测物22放到安检通道12的入口的传送带9上后，传送到通道透射测量区域时，透射X射线源4发出并经过前准直器3的对称扇形光子束穿过被测物后的对称扇形透射光子束11由U形透射探测器阵列18进行透射扫描测量，获得被测物22中各种物品的形状大小及其密度厚度信息，由此测出清晰的透射图像，显示为灰度图像，由此测出被测物22中隐藏的金属武器、刀具等违禁品。康普顿散射测量当被测物22在传送带9上传送到通道紧靠着透射测量区域的康普顿散射测量区域时，从被测物品上射出的康普顿背散射光子束10经后准直器7由背散射探测器阵列5进行背散射扫描测量；同时，从被测物品上射出的前散射光子束13经后准直器15由康普顿前散射探测器阵列17进行前散射扫描测量。由背散射与前散射测量结果获得被测物22中隐藏炸药23、毒品、汽油24等违禁品的密度、有效原子系数信息，用康普顿背散射、前散射测量与透射测量相结合的图像软件进行数据处理成像，进一步将Zrff〈10的有效原子系数低，其密度又比织物、塑料等日常用品大而显橙色的物质显示成红色、黄色，如炸药、毒品等危险品，又根据水、饮料等非违禁品25与汽油、酒精等易燃品24的密度、等效原子系数差异将其汽油等易燃品显示为粉红色。测试结果用X射线透射安检装置只能检查出用金属武器、刀具等，难于分辨织物、塑料、炸药、毒品等有效原子系数低的物质，用U形结构的单源X射线透射与背散射安检装置能同时检测出金属武器、刀具、炸药、毒品、汽油等有效原子系数低的违禁品，可以提高安检质量。
权利要求1.一种U形结构的单源X射线透射与康普顿散射安检装置，安装在行李安检机上，行李安检机包括机架、左右侧壁、底座(2)、安检通道(12)和传送带(9)，其特征在于采用单源左右对称宽扇形角X射线源(4)，一组U形透射探测器阵列(18)及其前准直器(16)，一组康普顿背散射探测器阵列(5)及其后准直器(7)，一组康普顿前散射探测器阵列(17)及其后准直器(15)，康普顿背散射探测器阵列(5)与康普顿前散射探测器阵列(17)上下平行，透射测量与康普顿前散射、背散射测量共用X射线源(4)，全部测量与控制共用一台工控机(I);工控机(I)安装在底座(2)的一侧后部； 左右对称宽扇形角X射线源(4)及其扇形前准直器(3)安装在底座的中间、安检通道的正下方，U形透射探测器阵列(18)及其后准直器(16)安装在安检通道的正上方和通道的左右侧壁上端，U形透射探测器阵列(18)与X射线源经过扇形前准直器(3)的对称扇形透射光子束(11)构成透射测量及成像的几何学结构；康普顿背散射探测器阵列(5)及其后准直器(7)安装在通道传送带的下面，康普顿背散射探测器阵列(5)被测物品上射出的康普顿前散射平行光子束(10)构成康普顿背散射测量及成像的几何学结构；康普顿前散射探测器阵列(17)及其后准直器(15)在安检通道的正上方，康普顿前散射探测器阵列(17)与被测物品上射出的康普顿前散射平行光子束(13)构成康普顿前散射测量及成像的几何学结构。
2.如权利要求1所述的安检装置，其特征在于所述X射线源为200WX射线机，所述工控机安装在底座的左后侧。
3.如权利要求1所述的安检装置，其特征在于所述透射探测器阵列(18)是具有国际标准接口的探测器，由象数尺寸为1. 6X2. Omm2微型硅光电二极管和碘化铯闪烁晶体制成，康普顿背散射探测器阵列(5)和前散射探测器阵列(17)是具有国际标准接口的探测器组件，由象数尺寸为5. 8X5. Smm2小型硅光电二极管和碘化铯闪烁晶体制成。
专利摘要U形结构单源X射线透射与康普顿散射安检装置采用一组U形透射探测器阵列及其前准直器，上下平行的一组康普顿背散射探测器阵列及其后准直器与一组康普顿前散射探测器阵列及其后准直器。透射与康普顿背散射、前散射共用单源X射线和一台工控机。X射线源与U形结构透射探测器阵列构成透射测量及成像的几何学结构；扇形透射光子束在经过被测物而射出的经后准直器的背散射平行光子束与康普顿背散射探测器阵列构成背散射测量及成像的几何学结构；扇形透射光子束在经过被测物而射出的经后准直器的前散射平行光子束与康普顿前散射探测器阵列构成前散射测量及成像的几何学结构。本实用新型结构简单、价格便宜、检测速度更快、灵敏度更高，能检测出多种违禁品。
文档编号G01N23/20GK202870001SQ20122061244
公开日2013年4月10日 申请日期2012年11月19日 优先权日2012年11月19日
发明者周永, 黄宁, 丁厚本, 安竹, 吴庆新, 陈旭, 吴章文, 邓伟成, 张珍, 王鹏, 范轶翔, 李彩袖 申请人:四川大学