的电荷。该过滤器还减少了击中需要广泛屏蔽、使加速器中的中子产量最小的各种组件的离子的数量。
[0054]使用使束的一部分通过狭缝104的偏转器103使过滤束111周期性地偏转。狭缝104因此起束斩波器的作用。该束斩波器用于将束脉冲化(粗脉冲化)。然后使用加速尾部离子和减速头部离子的大功率聚束设备105将粗脉冲化斩波束聚束(或成形)。这导致尾部离子和头部离子相互追赶，要有然称为“聚束”在一起。在一个实施例中，将束聚束成脉冲时间在Ins的范围内。使脉冲的时间保持在纳秒(ns)的范围内是至关重要的。所得中子以?5cm/ns的速度运动；因此，使分辨率在几厘米的范围内的时间尺寸不得不是纳秒级。如果脉冲时间是微秒级，则分辨率为米级，从而导致来自对象的各种部分的信号混合在一起以及仍然有机会探测不到违禁品。然后通过使用使得可以另外加速氘离子束、使其能量增加的硬件112的后加速级发送该束。在一个实施例中，加速电压在100到300kV的范围内。
[0055]然后让该束撞击到氚靶106上。在一个实施例中，撞击在氚靶上的氘束的电流在大至500 μ A的范围内。利用准直器107将所得脉冲中子屏蔽和变窄准直成引向可疑区域108的束120。在中子与可疑区域108相互作用之后，使用γ射线探测器阵列109探测与中子非弹性相互作用产生的所得γ射线。飞行时间(ToF)电子线路和处理单元作为深度的函数地将来自γ射线探测器的信号映射成元素。
[0056]本领域的普通技术人员应当懂得，为了避免每隔一段不可接受的短时间就要维护系统，应该使用长寿命靶。在一个实施例中，该靶由当一个靶部分耗尽时，可以无需维护系统地加以替代的多个靶组成。在一个实施例中，该靶使用旋转靶。
[0057]与庞大的现有技术发生器相比，本发明的d-T发生器上小型、大输出发生器，在各种应用中更适合部署。在一个实施例中，中子发生器得到很好屏蔽，以降低准直束以外的剂量以及降低γ射线本底。
[0058]在第二实施例中，本发明的系统采用让α粒子探测器作为时间的函数地确定中子的位置的d-T中子发生器。该d-T反应产生14MeV中子和沿着与产生的中子相差恰好180°的方向行进的α粒子两者。
[0059]α粒子成像(API)存在的传统问题是，如果提高氘束的强度来获得更多中子，则α粒子开始相互太接近地到达，以及由于α粒子的随机符合和中子诱发的α粒子测量，使中子的识别变得混乱。产生的中子可以与屏蔽材料碰撞，产生随时被探测到和导致感兴趣时间区域中的本底增大的α粒子。所得信号受限制最大中子输出的高本底影响。传统上，这要求将中子输出降低到这种本底低的水平，但导致检查时间延长。因此，将API用于成像大货物区域由于强度而受到限制，因为输出低，导致成像大对象的时间不可接受地长。
[0060]尤其，随机符合事件随中子强度的平方增加:a2I2，其中“a”是取决于本底和通过实验导出的参数。本底主要有两种来源:1)由快中子相互作用产生的时间相关本底(TCB)；以及2)由热中子与周围物质的相互作用产生的时间无关本底(TUB)。因此，为了降低随机符合，必须减少这些本底源。如上所述，泄漏中子可以在正受到检查的对象的其它部分中发生相互作用以及与周围材料相互作用，产生TCB。最终，这些中子的一些慢下来和被捕获，产生TUB。类似地，屏蔽/准直器中的中子相互作用产生的γ射线可以使TCB增加。特别感兴趣的是必须放置足以的屏蔽以便几乎消除它的来自碳的高能4.44MeVγ射线。像来自氢的2.23MeV那样，屏蔽材料中的热中子捕获产生的其它γ射线也可能逃逸，使TUB增大，因此也必须插入足够的屏蔽来防止这种情况。
[0061]本说明书描述了每次只扫描对象的小区域的方法。这是通过将中子束准直成锥形束或小长方形束以便投射到感兴趣的区域大小上实现的。因此，将本说明书的最佳API源屏蔽/准直器配置设计成除了通过准直孔隙行进的中子外，使中子和α粒子的泄漏非常小。关键设计规定包括使用含有适当材料的大量屏蔽和长准直器。
[0062]图2a例示了含有高产额API发生器的系统的顶视图的示意性。参照图2，将高度准直中子束201用于检查，例如，可能作为货物203的一部分的区域202。束201由伴随着适当屏蔽和准直装置205 (显示在图2b中)的API发生器204生成。中子束得到很好准直，以便检查像在货物集装箱的中心上的几十厘米的范围中那样的集装箱的小区域。在一个实施例中，中子发生器围绕它的长轴旋转，以便将中子对准可疑区域。但是，为了使聚焦斑点位置(中子起源的点)保持在相同地方，以避免视觉的问题(下面针对图4所述)，优选的是使准直器旋转。为了检查货物的不同部分，在一个实施例中，需要将准直束本身引向感兴趣的可疑区域。在一个实施例中，沿着垂直方向移动准直束。在一个实施例中，旋转准直束。
[0063]现在参照图2b，来自中子源220的中子束的准直通常使用屏蔽结构来实现，在一个实施例中，该屏蔽结构是含硼材料222 (像硼酸聚乙烯那样，但不限于此)、钨224和铅226的组合体。应当懂得，尽管本说明书描述了硼酸聚乙烯的使用，但可以采用任何数量实现本发明的目的的含硼材料。可以用金属层227替代钨层224的一部分以降低成本，其中该金属层包含，但不限于，铁或铜。在一个实施例中，硼酸聚乙烯222具有2-5 %的硼含量。在一个实施例中，硼酸聚乙烯222具有近似15cm的厚度。在一个实施例中，使铅层226交织在硼酸聚乙烯层222之间，以减少在屏蔽中产生、使随机符合增加以及使本底增加的γ射线。在一个实施例中，铅层226具有2cm的厚度。在另一个实施例中，与将铅层与硼酸聚乙烯交织相反，可以将铅层加在准直器的末端上，但是，与交织做法相比，准直器具有更大的重量。在另一个实施例中，可以使用替代性高Z材料(例如，铋)来取代铅。
[0064]附加屏蔽材料228围绕准直器，以减少也可以与周围产生本底的其它方向的中子泄漏。考虑到重量和成本，减少与要检查的对象232和探测器234不相交的区域中的屏蔽。存在于这些区域中防止泄漏中子与产生本底γ射线的周围区域相互作用的屏蔽的数量取决于系统配置，但通常在50cm的数量级上。该屏蔽由与准直器类似的材料一钨，后面接着钢或铜(尽管优选的是更多的钨)，后面再接着含硼聚合物/铅层组成。
[0065]在一个实施例中，准直器的总长度至少75cm。在另一个实施例中，采用更多的钢/铜来屏蔽，导致准直器设计长于75cm。在一个实施例中，准直器的长度范围从75到100cm。但是，这要在全面考虑成本、尺寸和性能之间折衷。
[0066]在一个实施例中，将一层BlO或等效物229放置在准直器230的出口附近，以消除在准直器中生存下来和未被屏蔽吸收的任何热中子。
[0067]γ射线探测器234也必须得到很好屏蔽，以防止热和超热捕获。在一个实施例中，将像B4C那样的含硼材料用于屏蔽。在一个实施例中，采用15_的比(:。在一个实施例中，在含硼屏蔽238与探测器234之间使用近似3mm的铅屏蔽236，以吸收来自硼中的热捕获的478keVy射线。将附加热中子屏蔽240加入支持系统组件的结构材料、混凝土和其它周围材料中以降低TUB。
[0068]当知道中子的生成时间，因此，γ射线的生成光谱的定时时，可以确定作为深度的函数的扫描对象的元素成分。
[0069]受检查区域的横截面元素图如上所述，通过探测相关γ射线的方向，以及使用该信息来确定相对于α粒子180°发射的发射中子的位置来获得。探测器提供具有生成时间以及相对于靶的方向的α粒子。进一步，在探测α粒子轨道时，确定伴随中子的生成时间及其方向，因为它的行进路线与α粒子的行进路线相反。当来自发生器的氘击中氚靶时，核反应导致相互处在180°上的α粒子和中子。首先探测到α粒子，因为α探测器近。因此，可以用于启动确定相关中子在何处的时钟。如果在t = O时，中子在1cm上，则在t=Ins时，它将在15cm上，以及在t = 2ns时，它将在20cm上，因为中子以5cm/ns运动。如此产生的快中子因此在时间上以及在方向上被定义成“示踪的”(通过α粒子)。
[0070]回头参照图2a，将α粒子探测器206放置在相对于靶的一定距离上或180°上。在一个优选实施例中，α粒子探测器206也被准直成具有与