专利名称：一种光中子转换靶和光中子-x射线源的制作方法
技术领域：
本发明涉及光中子转换靶，该光中子转换靶用于利用x射线产生光中子，该光中子转换靶特别是可用于违禁品检测系统中. 背景技术目前，恐怖主义对国际和国内社会的安定构成了极大的威胁，各 国政府都在致力于解决反恐问题.而违禁品如爆炸物的检测技术是反 恐问题的核心.一种现有的违禁品检测技术是x射线成像检测技术.x射线成像检测技术是一种已经得到广泛应用的安检技术，在机场、火车站能够看到很多基于x射线成像检测技术的设备.由于x射线主要是与原子核外 的电子发生反应，对原子核的特性没有区別能力，因此利用x射线只能测量被检测物体的密度(质量厚度)，而无法判断被检测物体的元素 种类.在实际中，当违禁品与日常用品混合放置且密度难以区分的时 候，利用x射线成像检测技术就很难发现它.虽然一些新型的x射线成像检测技术，如双能X射线、CT技术等在识别能力上有所提高，但是 仍然无法克服不能识别元素种类的固有缺点.另一类现有的危险品检测技术是中子类检测技术.对于中子类检 测技术，中子能够与物质的原子核发生反应，放出具有特征性的Y射线， 根据y射线的能谱，則可判断被分析的物质的元素种类.中子类检测技 术的缺陷在于其较低的成像分辨率，目前最好也只能达到5cmx 5cmx5cm的空间分辨率，这远低于X射线成像的mm級分辨率.而且，单独的 中子源通常价格昂责，使用时间有限，且所产生的中子强度不高.因此，就希望能够有一种方法和/或系统能够组合如上所述的X射 线成像检测技术和中子类检测技术，以获得X射线成像检测技术的高分 辨率以及中子类检测技术的元素识别能力这些优点.美国专利 No， 5078952公开了一种组合了多种检测手段的爆炸物检测系统，其中 包括X射线成像装置以及中子检测装置，以实现较高的检测概率以及较 低的误报率.并且，该美国专利还公开了将由X射线成像装置获得的数据与由中子检测装置获得的数据相关联，以便用高分辨率的x射线困像来弥补中子类检测技术分辨率不高的缺陷.但是，在该美国专利中使用了彼此独立的x射线源和中子源，其成本较高.值得注意的是，有一种产生中子的方式是用x射线轰击转换靶，并从该转换靶中产生中子，这样产生的中子可称为光中子.这种中子产生方式提供了在一个源中产生x射线和中子这两者的可能，这比分别用 两个源来分別产生x射线和中子要节省成本.在国际申请公开W0 98/55851中公开了 一种利用光中子和X射线成 像来检测和识别违禁品的系统.该系统采用两步式方式来工作.具体 地，该系统首先用直线加速器X射线源产生X射线束，并用X射线成像对 被检物体进行检测，如果没有发现异常，则让被检物体通过，如果发 现嫌疑区域，则临时将一光中子转换靶(铍)插入X射线束中，以产生光中子，并根据光中子与物质原子核发生輻射俘获反应所放出的特征 性Y射线对嫌疑区域进行进一步的检测.该系统仅用X射线进行笫一步 检测，由于如上所述的X射线成像检测技术的识别能力的限制，因此其 具有较低的检測概率(probability of detection, PD) 而且，该 系统并不同时产生用于检测的X射线和光中子，而是在两个步骤中分别 产生用于检测的X射线和光中子，即，在一个步骤中仅产生X射线而不 产生光中子，而在另一个步骤中是用X射线产生光中子，但该X射线仅 用于产生光中子而并不用于检测目的.进一步地，其产生的光中子仅 用于检测被检物体的嫌疑区域，并不用于对被检物体进行总体检测.在本申请人的中国专利申请No. 200510086764. 8中公开了 一种用 快中子和X射线进行材料识别的方法.在该申请中描述了一种同时产生 X射线和光中子的方法和装置，其将加速器产生的X射线分成两束，其 中一束用于产生光中子.然而，在该申请中，对于中子来说，其是利 用光中子透射过被检物体的强度来进行检测的，而并非利用中子与被 检物体反应所放出的特征性Y射线.而且，在该申请中，在这样的检测 方式中，为了使得X射线束和中子束的检测不互相干扰，通常需要使得 X射线束与中子束之间橫向隔开一定距离.上述申请和专利都被全文引入作为参考.发明内容本发明的目的是提供一种光中子转换靶以及利用该光中子转换靶的光中子-x射线源，其允许同时产生光中子和x射线.根据本发明的一个方面，提供了一种光中子转换靶，用于利用x射线主束轰击该光中子转换靶而产生光中子，该光中子转换靶具有本体以及由该本体限定的通道，该通道贯穿所述本体；其中，所述X射线主束中的笫一X射线束能够穿过该通道而不与该 本体发生反应，同时，所述X射线主束中的第二X射线束能够进入所述 本体内，并与该本体发生反应以产生光中子.根据本发明的另一方面，提供了一种光中子-x射线源，用于同时 产生光中子和X射线，包括X射线发生器，用于产生X射线主束；光中子转换靶，所述X射线主束可轰击该光中子转换靶而产生光中 子，该光中子转换靶具有本体以及由该本体限定的通道，该通道贯穿 所述本体；其中，所述X射线主束中的第一X射线束能够穿过该通道而不与该 本体发生反应，同时，所述X射线主束中的第二X射线束能够进入所述 本体内，并与该本体发生反应以产生光中子.本发明的光中子转换靶以及利用该光中子转换靶的光中子-x射线源能够同时产生光中子和X射线.而且，该光中子转换靶和该光中子-X射线源可以应用于任何同时需要光中子和x射线的应用场合，而不局限与下面的实施例所描述的场合.
图i示出了按照本发明一个实施例的光中子-x射线违禁品检測系 统的结构示意固；图2示出了图1中的光中子转换靶的放大平面示意图，其中示出了由该光中子转换靶限定的通道；图3示出了图2中的光中子转换靶的端视困； 图4示出了一种改进的Y射线探測器.具体实施方式
下面参考附图，对本发明的典型具体实施例作详细描述.以下实 施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围.参考困l所示的示例，被检物体(例如封闭集装箱8)设置在平台 19上.应当注意，在图1中该集装箱8以剖视困显示，以便于显示出其 中装栽的各种货物IO，这些货物10可能包括各种材料，如金属ll、木 块12和炸药13.该平台19被拖动装置20所牵引，进入本发明的检测系 统的检测区域.该集装箱8—般是由波紋钢和铝制造的.其它的集装箱 如航空集装箱也可做类似的检测.当位置传感器(未示出)检测到集装箱8移动到预定位置时，该位 置传感器可触发本发明系统中的X射线发生器开始工作，在一个实施例 中，该X射线发生器包括电子加速器(未示出)以及电子把2,该未示 出的电子加速器产生射向电子靶2的电子束1.电子靶2通常是由原子序 数较高的物质如钨、金构成的，电子在被钨或金的原子阻挡以后，会 因为轫致辐射而放出X射线主束3.如下文将要描迷的那样，将要从该X 射线主束3中分出第一X射线束和第二X射线束，其中，笫一X射线束用 于X射线成像检测，而笫二X射线束用于中子检测.在本文中，X射线成 像检测是指X射线透射被检物体，并通过探测X射线的袭减来检测被检 物体的密度信息；中子检测是指中子与被检物体的原子发生反应从而 放出特征性Y射线，并通过探测该特征性Y射线来检测被检物体的元素 种类信息.应当注意的是，在本发明中的系统和方法中，是同时利用X 射线成像检测和和中子检测对被检物体进行检测的.在图l中，以局部剖视图示出了光中子转换靶4. X射线主束3轰击 光中子转换靶4来获得光中子6，并利用该光中子6对集装箱8进行中子 检测.特别是，在该实施例中，该光中子转换靶4还用来从X射线主束3 中分出第一X射线束和第二X射线束.图1中的光中子转换靶4在图2和图3中放大示出.如图2所示，该光 中子转换靶4包括本体401,在一个实施例中，该本体401为沿着X射线 主束3的传播方向延伸的长型本体，其具有第一端部402和第二端部 403.该本体401内具有贯穿该本体401的通道404,该通道404从第一端 部402延伸至笫二端部403。该图2和图3的实施例中，该通道404形成为 在平面P (垂直于图2和图3的纸面)内充分延伸的缝隙，以致于将该本体401分成两个相互分离的部分.优选是，该通道404穿过该本体401的 对称中心，而将其分成两个对称的部分.该通道404被限定在这两个分 离部分之间.当X射线主束3朝着光中子转换靶4的本体401入射时，一 部分X射线束405经由该通道404直接穿过该光中子转换靶4，而不与该 光中子转换靶4发生任何反应，这部分X射线束被限定为笫一X射线束 405.另一部分X射线束406进入该本体401内，并朝着从第一端部402至 第二端部403的方向传播，并在传播过程中与该光中子转换靶4的原子 核发生反应，从而放出光中子，这部分X射线束406被限定为第二X射线 束406.可以看出，该通道404亊实上起到了分束器的作用，用于从X射 线主束3中分出第一X射线束和笫二X射线束.在其它未示出的实施例 中，该通道404也可以采用其它形式，例如，该通道也可以并不将该本 体401分成两部分，而是形成为贯穿该本体401的通孔(未示出)，或 者形成为由本体401限定的其它通道形式，只要保证用于X射线成像的 扇形X射线束能够穿过该本体401即可.为了充分利用从电子靶2出射的X射线主束3，以提高该光中子转换 靶4的光中子产重，该光中子转换靶4的形状可以设计成与X射线主束3 的强度分布基本上相匹配，即，使得强度大的X射线能在光中子转换靶 4的本体401内传播更远的距离.参考困1和困2，从电子靶2出来的X射 线主束3通常具有成轴对称的强度分布，其强度分布对称轴线沿着电子 束1的方向，并且，通常越靠近该强度分布对称轴线，X射线的强度越 大.相应地，在忽略该光中子转换靶4中的通道404的情况下，该光中 子转换靶4总体上可具有轴对称形状并限定了一靶对称轴线409,并且 该光中子转换靶的轴对称形状与X射线主束3的轴对称分布基本上相匹 配.在该使用时，该把对称轴线409与X射线主束3的强度分布对称轴线 重合，优选地，该光中子转换靶4的至少一部分最好为朝着第二端部403 渐缩的渐缩部分，以便使得光中子转换靶4在更靠近该靶对称轴线的地 方具有更长的长度.在图2所示的实施例中，该光中子转换靶4包括邻 近第二端部403的渐缩部分408和邻近笫一端部402的圃柱体部分407， 该圃柱体部分407可与该渐缩部分408—体成形.该渐缩部分408可终止 于第二端部403,图2中所示的该渐缩部分408为截头圃锥形.者以其它方式渐缩(例如以曲线方式渐缩).在另一些实施例中，该光中子转换靶4也可以从第一端部402开始渐缩到第二端部403.尽管在图l ~图3中示出了由光中子转换靶4限定的通道404作为分 束器，但是，本领域的普通技术人员可以理解，也可以采用其它形式 的分束器，用于从X射线主束3中分出第一X射线束和第二X射线束.例 如，可以采用在本申请人的中国专利申请No. 200510086764. 8中'>开的 双通道分流准直器.该双通道分流准直器可将X射线主束3分成相互间 隔开的两束，并将光中子转换靶设置在其中一束的传播路径上以产生 光中子.还应当注意，该光中子转换靶4具有渐缩部分的这一特征不局限于 用于本发明实施例所述的场合.该特征还适用于使用X射线束轰击光中 子转换靶而产生光中子的任意其它场合，例如可应用于国际申请公开 WO 98/55851以及中国专利申请No. 200510086764. 8所述的场合中，以 提高光中子的产量.在这些其它应用场合中，该光中子转换靶可以有 或没有用作分束器的前述通道.返回困l,电子束1的能量的选取通常需要考虑所需要的X射线束的 能量以及光中子转换靶的材料.根据被检测物体的类型、检测速度和 环境安全的不同，可以选择不同能重的X射线束来进行穿透.为了安全 的原因以及为了节约成本，通常应选择尽可能小的能量.未示出的电 子加速器产生的电子束l的能量可在lMeV 15MeV的范围内.光中子转 换把4的理想材料应该具有较小的光中子反应阈值和较大的光中子反 应截面，但这二者难以同时满足.对于lMeV 15MeV的X射线来说，由 于其能量还不够高，对于截面较大但阈值也高的材料来说光中子产额 较低，而铍('Be)或者重水(D20)则是较为理想的材料.'Be的光中子 反应阈值仅为1.67MeV， D20中D的反应阈值为2. 223MeV.进入光中子转 换靶4的X射线主束3与其中的'Be或者2H发生光中子反应，放出了光中子 6.由于X射线主束3的能谦是连续分布的，因此光中子6的能谦也是连 续分布的.另外，当所使用电子加速器能产生能量较高的电子束l时， 该光中子转换靶4也可以使用阈值较高但是截面较大的材料，如钨(W) 的各个同位素和铀(U)的各个同位素.在一个实施例中，未示出的电子加速器可以以特定频芈产生电子 束l，这样，该电子束l则为具有该特定频率的电子束脉冲l.电子束脉冲1轰击电子靶2后，产生相同频率的X射线脉冲3.该特定频率可以根 据被检测集装箱8的行进速度来确定，例如可以在10Hz 1000Hz的范围 内.在一个实施例中，该特定頻率可以为250Hz.该电子束脉冲l的脉 宽范闺可为1-10MS.需要注意的是，X射线主束3轰击光中子转换靶4产生光中子6所用 的时间非常短(通常小于lps),因此，可以说，在本发明中，用于 进行中子检测的光中子6与X射线主束3中用于X射线成像检测的第一X 射线束405几乎是"同时"产生的，这样就允许同时进行X射线成像检 测和中子检测，这明显区别于闺际申请公开WO 98/55851.光中子6在光中子转换靶4内产生时是各向同性的，因此只有一部 分光中子能够射向被检测的集装箱8.由于光中子转换把4中的'Be和211 对中子具有较大的散射截面，因此，射出光中子靶4的光中子6总体上 会向后(即相反于X射线主束3入射到光中子转换靶4的方向)发射.为 了提高光中子6到达被检测集装箱8的效率，可以在光中子靶4的后面 (邻近于光中子靶4的笫一端部402 )设置中子反射体(未示出).该 中子反射体用于反射背离该被检集装箱8运动的光中子6，使其朝着该 被检集装箱8运动.参考困1和图2， X射线准直器5设置在第一X射线束405到达被检物 体8之前的传播路径上，以便将该笫一X射线束405准直为平面扇形束. 该X射线准直器5最好设置成邻近该光中子转换靶4的本体402的第二端 部403，并与通道404对准.这样，第一X射线束405经由通道404穿过该 光中子转换靶4之后，由X射线准直器5进行准直，以形成平面扇形束7。 该扇形束7之外的X射线将被X射线准直器5所屏蔽，这样可以降低X射线 对中子检测(尤其是下文所述的Y射线探测器)的影响.下面将分别描述用第一X射线束405对集装箱8进行的X射线成像检 测以及用由笫二射线束406产生的光中子6对集装箱8进行的中子检测. 应当知道，X射线成像检测和中子检测本身分別是本领域普通技术人员 所熟知的.然而，在本发明中，由于第一X射线束405和光中子6可以同 时(或者说几乎同时)产生，因此，射线束X射线成像检测和中子检测 可以同时进行.首先描述X射线成像检测.参考困l， X射线扇形束7(即，被准直 的笫一X射线束405 )射向被检测的集装箱8，集装箱8中所装栽的货物10会对该扇形束7进行衰减.由X射线探测装置来测量这些被衰减的X射 线，该X射线探测装置可以是包括多个X射线探测器的X射线探测器阵列 15. X射线的衰减倍数反映了从电子靶2到X射线探测器阵列15中对应X 射线探测器的连线上的物质对X射线的吸收能力，它的大小与集装箱8 中所装栽的物质密度和组成有关.利用X射线探测器阵列15可以实现对 集装箱8的二维X射线成像.该X射线探测器阵列15中的探测器可以是气 体电离室、钨酸镉晶体、Csl晶体，也可以是其它类型的探测器.如前 所述，电子束1以某一个特定频率轰击电子靶2，从而产生相同频率的X 射线脉冲.对于每个X射线脉冲，探测器15阵列会得到关于集装箱某个 断面的一维图像.随着拖动装置20牵引集装箱8前进，由多次测量得到 的多个一维图像就构成了关于集装箱的二维透射图像.现在描述和X射线成像检测同时进行的中子检测.经由光中子转换 靶4产生光中子6之后，被检集装箱8将沐浴在光中子场中.光中子6射 入被检测集装箱8之后，通过散射(非弹性和弹性散射)而损失能量， 没有必要在光中子6进入被检集装箱8之前对光中子6进行准直，因为它 在散射过程中会弥漫到相当宽的区域中.光中子6在产生时是快中子， 然后在几个jis的时间内就变为慢中子.之后，光中子6的能量进入热中 子的能区.光中子6从快中子到热中子的时间间隔一般约为lms.热中 子最终会消失，消失的方法有两种被物质所吸收，或者逃逸，热中 子在空间的存在时间为Ins ~ 30flis.中子在快中子和慢中子能区的时候 也可以发生俘获反应，但是截面很小，当中子能量降低的时候，由于 其俘获截面与中子的运动速度成反比关系，因此截面迅速上升，由于 电子加速器是以连续脉冲方式工作的，因此不同脉冲之间的热中子场 会发生叠加.例如，当电子加速器以频率约为250Hz、脉宽5(is的方式 工作时，最终在空间中形成的中子场将是一个频率为250Hz、脉宽为5jis 的快中子脉冲，叠加在一个近似恒定的热中子场上.热中子在物质发生辐射俘获反应之后，可以放出具有特征性的y射 线，例如^与中子反应可以放出2. 223MeV的特征y射线，"N与中子反应 可以放出IO. 835MeV的特征Y射线，"C1与中子反应可以放出6. 12MeV的 特征Y射线.通过对这些特征Y射线的测量可以判断被检测物体中的元 素种类.集装箱8中的不同材料在中子的照射下能够放出不同的特征Y 射线.根据Y能谦的不同，可以分析出该物质的类型.例如，如果在集装箱中发现大量N和H元素的信号，那么就有可能存在爆炸物和"肥料炸 弹"；如果发现了大量的C1的Y射线，则就有可能发现毒品如海洛因和 可卡因(它们通常以氣化物的形式的被偷运).另外，通过测量由光 中子俘获所产生的裂变中子，也可以对核材料(如铀和钚)进行检查.对Y射线能谱的测量是由Y射线探测装置来完成的，该Y射线探测装 置可以是一个或多个Y射线探测器阵列14,每个Y射线探测器阵列14包括多个Y射线探测器，并布置成接收该特征性y射线.并且，如图1所示， 当包括多个Y射线探测器阵列14时，它们可以布置在集装箱8的行进路 径的两側.并且，Y射线探测器阵列14可布置成远离该X射线探测器阵 列15—定距离，也就是偏离该X射线扇形束7 (笫一X射线束) 一定距离， 以使得该第一X射线束对y射线探测器的影响最小化.对于每个y射线探 测器阵列，通过分析它的Y能谱信号，则获得所关心的元素种类的二维 分布信息.y射线探测器可以选择的种类较多，如Nal (Tl) , BGO, HPGe， LaBr3等.在本发明中用到了两种类型的探测器X射线探测器和Y射线探测 器，这两种探测器的工作在X射线、中子和Y射线共存的环境中.两种 射线可能互相形成干扰，特別是X射线相对于中子和Y射线来说很强， 因此它有可能对Y射线探测的Y能谱构成干扰.因此，对于y探测器来说， 非常有必要对X射线和中子射线进行屏蔽.图4示出了一种改进的Y射线探测器，其中，Nal晶体22和光电倍增 管23构成了该探测器的主体.该Nal晶体22具有用于接收y射线的前端 面30、与该前端面30相反的后端面31以及周向表面32.当Y射线射入NaI 晶体22的时候，会发生光电效应、康普顿散射或者电子对效应.y光子 将能量交付给次级电子，次级电子在晶体中发生电离，电离产生的电 子-空穴对将会产生荧光.荧光光子在光电倍增管23的光阴极上打出 光电子.光电子随后被光电倍增管倍增，通过前放电路形成电压信号. 为了向Nal晶体22提供对X射线和中子的屏蔽.困4所示的y射线探测器 还包括中子屏蔽材料28，该中子屏蔽材料28至少包围了该Nal晶体22的 周向表面32，并暴露出该Nal晶体22的前端面30.优选是，该中子屏蔽 材料28还包围了该Nal晶体22的后端面31.该中子屏蔽材料28—般由富 含H的物质构成，诸如石蜡、聚乙烯、水都是适用的材料.考虑到结构与防火要求， 一般选择聚乙烯.中子屏蔽材料28中的H原子对中子具有 很大的散射截面，能够反射中子，并迅速地将中子的能量降低和吸收. 但是中子屏蔽材料28在和中子发生辐射俘获之后会放出2. 223MeV的特 征Hy射线，该特征Hy射线将对探测器所要测量的Y信号构成干扰.因此， 在中子屏蔽材料28的内側，该Y射线探测器还包括X/Y射线屏蔽体26, 该XAy射线屏蔽体26至少包闺该探测器晶体的周向表面，并且暴露出该 Nal晶体22的前端面30.优选是，该X/y射线屏蔽体26还包围了该NaI晶 体22的后端面31. X/y射线屏蔽体26不仅能够吸收中子屏蔽材料28在与 中子发生反应时放出的Y射线，还能屏蔽来自电子靶2的绝大部分X射线及其散射射线，使得Y射线探测器能够处在正常的工作环境中.该X/Y 射线屏蔽体26的材料为原子序数大于或等于74的重金属，例如铅Pb或 鹌W.在Y探测器晶体22的前方，面对着Nal晶体22的前端面30,还设有 中子吸收体27.与中子屏蔽材料28的要求不同，中子吸收体27不仅要 能够吸收中子，而且不能放出H的2.223MeV的y射线.中子吸收体27可 由石蜡或聚乙烯与具有高强热中子吸收能力的硼^B材料构成(如含硼 聚乙烯)，这使得H不再有机会放出y光子.为了使Y射线探测器只测量 它前方的被检测物体区域，而对其它方向来的信号(如X射线散射、空 气中N的Y计数本底)不感兴趣，该Y射线探测器还包括准直器29.该准 直器29设在Nal晶体22与中子吸收体27的前方，用来屏蔽掉周围空间的 X射线散射本底、中子在周闺物质中产生的Y本底.该准直器29包括与 Nal晶体的前端面30对准的通孔，该通孔限定了一延伸方向，用于仅允 许基本上沿着该延伸方向并经由该通孔到达该前端面的X/y射线进入 该Nal晶体，从而对所要探测的Y射线进行准直.该通孔的直径可与NaI 晶体22的直径相同，长度可以根据所需要的准直效果来确定， 一般选 择5 30cm的长度范围.该准直器29通常可用原子序数大于或等于74的 重金属(例如铅Pb或钨W)或者用钢制成.另外，尽管在图中未示出，还可以为该Y射线探测器提供时间门控 电路，用于控制y射线探测器的测量时间，使得Y射线探测器的测量时 间避开本发明系统中X射线发生器所产生的X射线束的出束时间，这样 可以进一步抑制X射线对Y射线探测器的干扰.根据来自X射线探测器阵列15和Y射线探测器阵列14的信号，就可 以分别对被检集装箱8进行X射线成像和中子成像，以便获得X射线图像和中子图像.返回困l，在本发明的系统中，x射线成像信号处理电路17接收来自X射线探测器阵列15的信号，并对其进行处理以获得X射线 图像.y射线信号处理电路18接收来自Y射线探测器阵列14的电压信号， 并分析Y能谱，从而得到包含被检物体的二维元素分布信息的二维中子 图像.该二维中子图像与所获得的二维X射线困像相结合，实现对集装 箱中违禁品的识别与发现，考虑到在对被检测物体进行检测的时候，由于X射线探测器阵列和 y射线探测器阵列的安放位置不同，使得被检测物体在行进的过程中， x射线困像和中子困像不能同时得到，且各y射线探测器阵列之间由于 位置的不同，得到的中子困像也是不同的.为了将X射线图像与中子困 像进行合并，以更好地实现违禁品检查，采用了如下办法对于不同的y射线探测器阵列，由于它们的距离关系是确定的， 因此它们的中子图像之间的位置关系也是确定，对于先后获得的中子 图像，分別对它们位置进行调整，可以使得处于不同位置处的y射线 探测器阵列共同形成一幅反映元素分布的中子图像.对于X射线图像和中子困像，其空间位置关系也是确定的，可以将 中子图像和/或X射线图像进行平移并合并成一副图像，使得中子图像 和X射线图像中对应于被检测物体同一位置的点完全重合.这样，对于 合并后的图像来说，其中每一点都包括了被检测物体的元素分布信息 和密度信息.在本发明的系统中，可以采用一图像合并装置(未示出) 来实现上述的对X射线图像和中子图像的位置调整，以便将X射线图像 和中子图像合并在一副困像内.这样，搮作员只需要观察一副困像就 能够获得被检测物体的元素分布信息与密度信息，以便对被检物体中 的可疑违禁品进行相对准确的定位.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闺之内.
权利要求
1.一种光中子转换靶，用于利用X射线主束轰击该光中子转换靶而产生光中子，该光中子转换靶具有本体以及由该本体限定的通道，该通道贯穿所述本体；其中，所述X射线主束中的第一X射线束能够穿过该通道而不与该本体发生反应，同时，所述X射线主束中的第二X射线束能够进入所述本体内，并与该本体发生反应以产生光中子。
2. 根据权利要求i所述的光中子转换靶，其中，所述本体为沿着x 射线主束的传播方向延伸的长型本体，该本体具有笫一端部和第二端 部，在使用时，所述x射线主束沿着从第一端部至笫二端部的方向轰击所述光中子转换靶；并且所述通道的延伸方向与所迷x射线主束的传播方向相同.
3. 根据权利要求2所述的光中子转换靶，其中，所迷光中子转换靶 的本体的形状设计成与所述X射线主束的强度分布基本上相匹配，使得 强度大的X射线能在光中子转换靶的本体内传播更远的距离.
4. 根据权利要求3所述的光中子转换靶，其中，所述X射线主束的 强度分布为轴对称分布，其限定了一强度分布对称轴线；所述光中子转换靶的所述本体构造成关于一把对称轴线成轴对称 形状，所述光中子转换靶的轴对称形状与所述X射线主束的轴对称分布 基本上相匹配；在使用时，所述靶对称轴线与所述强度分布对称轴线重合.
5. 根据权利要求3或4所述的光中子转换靶，其中，所述本体的至 少一部分为渐缩部分，该渐缩部分朝着所述笫二端部渐缩.
6. 根据权利要求5所述的光中子转换靶，其中，所述渐缩部分终止 于所述第二端部.
7. 根据权利要求6所述的光中子转换靶，其中，所述渐缩部分为锥 形或截头锥形.
8. 根据权利要求5所述的光中子转换靶，其中，所述本体还包括圃 柱体部分，所述渐缩部分邻近所述笫二端部，所述圆柱体部分邻近所 述第一端部.
9. 根据权利要求4所述的光中子转换靶，其中，所述通道沿着所述 本体的靶对称轴线延伸.
10. —种光中 子-X射线源，用于同时产生光中子和X射线，包括 X射线发生器，用于产生X射线主束；光中子转换靶，所述X射线主束可轰击该光中子转换靶而产生光中 子，该光中子转换靶具有本体以及由该本体限定的通道，该通道贯穿 所述本体；其中，所述X射线主束中的第一X射线束能够穿过该通道而不与该 本体发生反应，同时，所述X射线主束中的第二X射线束能够进入所述 本体内，并与该本体发生反应以产生光中子.
11. 根据权利要求10所述的光中子-X射线源，其中，所述本体为沿 着X射线主束的传播方向延伸的长型本体，该本体具有笫一端部和笫二 端部，在使用时，所述X射线主束沿着从第一端部至笫二端部的方向轰 击所述光中子转换靶；并且所述通道的延伸方向与所述X射线主束的传播方向相同.
12.根据权利要求ll所述的光中子-X射线源，其中，所迷光中子转 换靶的本体的形状设计成与所述X射线主束的强度分布基本上相匹配， 使得强度大的X射线能在光中子转换靶的本体内传播更远的距离.
13.根据权利要求12所述的光中子-X射线源，其中，所迷X射线主 束的强度分布为轴对称分布，其限定了一强度分布对称轴线；所述光中子转换靶的所述本体构造成关于一靶对称轴线成轴对称 形状，所述光中子转换靶的轴对称形状与所述X射线主束的轴对称分布 基本上相匹配；在使用时，所述靶对称轴线与所述强度分布对称轴线重合. 1(根据权利要求U或13所述的光中子-X射线源，其中，所述本体 的至少一部分为渐缩部分，该渐缩部分朝着所述第二端部渐缩.
14.根据权利要求ll所述的光中子-X射线源，其中，所迷光中子转 换靶的本体的形状设计成与所述X射线主束的强度分布基本上相匹配， 使得强度大的X射线能在光中子转换靶的本体内传播更远的距离.
15. 根据权利要求14所述的光中子-X射线源，其中，所述渐缩部分 终止于所述第二端部.
16. 根据权利要求1S所述的光中子-X射线源，其中，所述渐缩部分 为锥形或截头锥形.
17. 根据权利要求14所述的光中子-X射线源，其中，所述本体还包 括圃柱体部分，所述渐缩部分邻近所述第二端部，所述圃柱体部分邻 近所述第一端部.
18. 根据权利要求13所述的光中子-X射线源，其中，所述通道沿着所述本体的靶对称轴线延伸.
19. 根据权利要求10所述的光中子-X射线源，其中，所述X射线发 生器产生的所述X射线主束为具有特定频率的X射线脉冲.
20. 根据权利要求10所述的光中子-X射线源，其中，所述X射线发 生器包括电子加速器，用于产生电子束；和电子靶，所述电子束射向该电子靶，以产生所述X射线主束.
21. 根据权利要求20所述的光中子-X射线源，其中，所述电子束为具有特定频率的电子束脉冲，所述电子加速器以所述特定频率产生该 电子束脉冲，从而使得所述X射线主束为具有所述特定频率的X射线脉冲.
22. 根振权利要求10所述的光中子-X射线源，还包括X射线准直器， 所述X射线准直器设置成与所述通道对准，用于将经过所迷通道的所述 第一X射线束准直为平面扇形束.
23. 根据权利要求10所述的光中子-X射线源，还包括中子反射体， 用于反射沿与所述X射线主束的传播方向相反的方向运动的光中子.
全文摘要
本发明公开了一种光中子转换靶以及利用该光中子转换靶的光中子-X射线源，其可用于同时产生光中子和X射线。该光中子-X射线源包括X射线发生器，用于产生X射线主束；光中子转换靶，所述X射线主束可轰击该光中子转换靶而产生光中子，该光中子转换靶具有本体以及由该本体限定的通道，该通道贯穿所述本体；其中，所述X射线主束中的第一X射线束能够穿过该通道而不与该本体发生反应，同时，所述X射线主束中的第二X射线束能够进入所述本体内，并与该本体发生反应以产生光中子。
文档编号H05H3/06GK101330795SQ200810125190
公开日2008年12月24日 申请日期2008年6月19日 优先权日2007年6月21日
发明者刘以农, 刘耀红, 吴万龙, 康克军, 华 彭, 李元景, 李铁柱, 杨袆罡, 程建平, 胡海峰, 苗齐田, 赵自然, 陈志强 申请人:清华大学;同方威视技术股份有限公司