基于宇宙射线的检查对象的方法、装置及系统的制作方法_2

文档序号:9921395阅读:来源:国知局
三组位置灵敏探测器和/或第四组位置灵 敏探测器与所述第二组位置灵敏探测器之间的夹角大于90度小于180度。
[0040] 根据本公开的一实施方式,其中所述位置灵敏探测器包括GEM探测器、MRPC探测 器、漂移室或漂移管阵列。
[0041] 根据本公开的一实施方式,其中所述漂移管阵列由多根铝漂移管排列形成多超层 结构,其中每个超层至少包括第一方向的第一平面铝漂移管和与所述第一方向不同的第二 方向的第二平面铝漂移管。
[0042] 根据本公开的一实施方式,其中所述第一平面铝漂移管和所述第二平面铝漂移管 分别包括相互平行的两排铝漂移管。
[0043]根据本公开的一实施方式,其中所述控制台包括信号处理单元,用于接收来自第 一组位置灵敏探测器的入射带电粒子的测量信号和来自第二组和/或第三组和/或第四组 位置灵敏探测器的出射带电粒子的测量信号的数据,其中所述信号处理单元根据所述带电 粒子的测量的入射和出射位置及方向,分析所述检查通道中穿过所述材料的所述带电粒子 的散射,以获得所述检查通道中散射中心的空间分布或所述带电粒子的径迹重建。
[0044] 根据本公开的一实施方式,其中所述监控设备包括:热成像仪、摄像头、压力传感 器、光学传感器中的任意一种或几种的组合。
[0045] 根据本公开的一实施方式,其中所述监控设备包括深度摄像头。
[0046] 根据本公开的基于宇宙射线的检查对象的方法、装置及系统,能够提升安全检查 的效率和辐射成像的质量。
[0047] 应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的,并不能限制本 公开。
【附图说明】
[0048] 通过参照附图详细描述其示例实施方式,本公开的上述和其它特征及优点将变得 更加明显。
[0049] 图1示意性示出根据本公开示例实施方式的基于宇宙射线的检查对象的方法的流 程图;
[0050] 图2示意性示出根据本公开示例实施方式的基于宇宙射线的检查对象的方法的流 程图;
[0051] 图3示意性示出根据本公开示例实施方式的基于宇宙射线的检查对象的装置的结 构图;
[0052]图4示意性示出根据本公开示例实施方式的基于宇宙射线的检查对象的系统的结 构图;
[0053]图5示意性示出根据本公开示例实施方式的基于宇宙射线的检查对象的系统中位 置灵敏探测器的漂移管的结构图;
[0054] 图6示意性示出根据本公开示例实施方式的基于宇宙射线的检查对象的系统的结 构图;
[0055] 图7示意性示出根据本公开示例实施方式的基于宇宙射线的检查对象的系统的结 构图。 具体实施例
[0056] 现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而,示例实施例能够以多种形式实 施,且不应被理解为限于在此阐述的实施例;相反,提供这些实施例使得本公开将全面和完 整,并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示 相同或类似的部分,因而将省略对它们的重复描述。
[0057]此外,所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施 例中。在下面的描述中,提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而, 本领域技术人员将意识到,可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更 多,或者可以采用其它的方法、组元、材料、装置、步骤等。在其它情况下,不详细示出或描述 公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作以避免模糊本公开的各方面。
[0058]附图中所示的方框图仅仅是功能实体,不一定必须与物理上独立的实体相对应。 即,可以采用软件形式来实现这些功能实体,或在一个或多个软件硬化的模块中实现这些 功能实体或功能实体的一部分,或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现 这些功能实体。
[0059] 宇宙射线经过大气层到达地球时,初级宇宙射线粒子由约90%的质子和10%的α 粒子组成。初级宇宙射线粒子到达地球约30000米高度时,与大气层核子发生碰撞产生π介 子。在海拔9000米高度衰减为μ子和中微子,这些μ子再部分衰减为中微子和电子。到达地球 表面的宇宙射线粒子主要成分是μ子、质子和电子,数量比例约为70:1:7,平均能量和总通 量如表1所示。其中μ子的平均能量为3/4GeV,通量约为1000(V(minute*m2),运动速度为 0.998c(c为光速),平均半衰期为2.2*10_6s,角分布正比于cos 2a(a为垂直角度)。
[0062]表1达到地球表面的宇宙射线粒子平均能量和总通量μ子能量高,穿透能力强,散 射截面小,在探测区域内基本不会被吸收而是发生散射,可探测大型物体的内部结构,测量 屏蔽层内部的重核物质等高Ζ物质。利用μ子进行材料识别、图像重建的原理主要是:μ子穿 过物质时因多次库仑散射的作用偏移其原先的轨道,散射密度和μ子在物质中的辐射长度 成比例,由于辐射长度和原子序数存在对应关系,可通过测量μ子穿过物质的散射角分布进 行材料识别。
[0063]而电子散射作用更明显,散射截面大,在探测器区域内穿过一定厚度的中、低Ζ物 质容易发生大角度偏转或被吸收,可测量毒品/爆炸物等低Ζ物质的分布情况。
[0064]与传统利用X射线、伽马射线、质子、中子等进行物质检测的测量技术相比,利用宇 宙射线的新型检测技术因其穿透能力强、无需外加辐射防护等特点而备受关注。可以探测 大型物体的内部结构,以及屏蔽层内部的重核物质分布。
[0065] 2001年,美国Los Alamos国家实验室(LANL)率先利用宇宙线μ子对重核物质进行 辐射成像,提出了利用宇宙线缪子在物质中的多次库仑散射规律,来区分高原子序数和低 原子序数材料的方法。此后,英国、意大利、匈牙利和我国的清华大学、核技术应用研究所、 中国原子能科学研究院等在内的多个国家和研究机构均展开了相关研究。在测量系统上, 所采用的探测器主要是基于大面积位置灵敏的MRPC或漂移管探测器阵列,但是上述仅利用 μ子进行材料识别的方法及其系统信号采集时间过长,或者材料分辨能力不足。
[0066] 图1示意性示出根据本公开示例实施方式的基于宇宙射线的检查对象的方法的流 程图。
[0067] 如图1所示,在步骤S110,利用监控设备记录受检查对象的运动轨迹。
[0068] 根据示例实施例,所述受检查对象可以是安检场所的被检查人,所述被检查人在 检查通道例如地铁的人行通道中行进,可以采用视频监控技术,获取被检查人在通道中的 位置。例如,可以采用覆盖通道的多个深度摄像头实现人的检测与跟踪,即检测到有人出现 时,通过跟踪算法获取该目标对象的运动轨迹,实时计算出人在通道地面的位置,并传递给 检查对象的系统。所述深度摄像头例如可以使用微软的kinect即可实现此目的。
[0069]在步骤S120,利用位置灵敏探测器获取所述宇宙射线中的带电粒子信息,所述带 电粒子信息包括所述带电粒子径迹信息。
[0070] 根据示例实施例,配置所述位置灵敏探测器具有检测来自所述宇宙射线的μ子和 电子的能力。
[0071] 根据示例实施例,其中所述位置灵敏探测器包括GEM探测器、MRPC探测器、漂移室 或漂移管阵列。
[0072] 根据示例实施例,所述位置灵敏探测器配置作为行人检查系统的一部分,其中所 述位置灵敏探测器放置在检查通道中,其中要检查的行人穿过所述位置灵敏探测器。
[0073] 本发明主要针对人体的检查,可以检测人体携带的核材料、毒品及爆炸物等,并且 可以对运动中的人进行检查,被检查人在通道中缓慢行走,监控设备可以监控并记录被检 查人在某一时刻的位置,并与探测器探测到的宇宙射线粒子的时间位置进行符合,从而可 以得到人体的一些信息,给出是否携带有相关违禁品,提高了检查的便利性。
[0074]根据示例实施例,其中所述带电粒子信息可以包括带电粒子的散射角、粒子平均 动量、粒子数目、作用面积、作用时间等。其中所述带电粒子径迹信息包括所述带电粒子的 入射时间、入射位置和入射方向以及出射时间、出射位置和出射方向。
[0075]在步骤S130,将所述运动轨迹和所述径迹信息进行位置符合,确定所述对象。
[0076]根据示例实施例,其中将所述运动轨迹和所述径迹信息进行位置符合,确定所述 对象包括:对所述入射时间和所述出射时间进行时间差分析;根据所述入射位置、所述出射 位置以及所述时间差分析,将所述带电粒子的径迹信息与所述对象的运动轨迹的时间和位 置进行符合。
[0077]在步骤S140,根据所述带电粒子信息进行所述带电粒子的径迹重建。
[0078] 根据示例实施例,其中所述带电粒子的径迹重建包括:预估所述材料的初始原子 序数值和初始相对质量数,其中所述Ratio参数是所述材料对所述带电粒子的散射作用和 阻挡作用的比值;根据所述初始原子序数值和初始相对质量数与辐射长度的关系,计算辐 射长度;根据所述辐射长度获得所述材料的厚度;利用所述初始原子序数值或初始相对质 量数和所述材料的厚度,计算所述材料的阻挡作用和散射作用。
[0079] 根据示例实施例,还包括:根据所述阻挡作用、散射作用与材料特性的对应关系, 利用成像算法重建材料分布图,其中所述成像算法包括PoCA算法和/或MLSD-0SEM算法。
[0080] 根据示例实施例,还包括:更新材料信息,进行下一步迭代。
[0081] 根据示例实施例,其中所述径迹重建中对所述带电粒子的多条径迹信息进行并行 处理。
[0082] 基于宇宙射线产生的μ子和电子依赖于不能人工增加的来自天空的μ子和电子的 自然密度。因此,在来自天空的进入μ子和电子的限制下,需要让对象在最小时间段内暴露 给来自天空的μ子和电子流入,以确保足够数目的μ子和电子穿透并且由受检查对象散射, 从而生成具有足够细节使得能够识别对象和/或与周围回波区分的扫描图像。该操作称为 成像扫描,并且这种扫描的持续时间由暴露到特定质量的扫描图像所需的μ子和电子的时 间指定。长扫描时间提供比用较短扫描时间获得的图像更多的图像细节。在实际检查系统 中,在检查的吞吐量(例如,根据人流密度)和检查的可靠性之间加以权衡。
[0083]在步骤S150,根据所述径迹重建,识别所述运动对象内部的材料。
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