專利名稱：可同時(shí)進(jìn)行輻射成像檢查和放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及實(shí)現(xiàn)了將輻射成 像檢查設(shè)備和放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備緊湊集成，可在進(jìn)行射線輻射成像 檢查的同時(shí)完成放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)和以加速器為輻射源的車輛/ 集裝箱檢查技術(shù)都已經(jīng)相當(dāng)成熟，并都在不同的檢查領(lǐng)域很好的完成 了各自的功能。常規(guī)的放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)，主要是利用放射性物質(zhì)通過(guò)時(shí)發(fā)射 出的射線引起系統(tǒng)計(jì)數(shù)率的異常變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)射線的監(jiān)測(cè)，從而得到 通過(guò)的被檢物是否含有放射性物質(zhì)。以加速器為輻射源的車輛/集裝箱檢查系統(tǒng)是一種典型的輻射成像系統(tǒng)，其根據(jù)X/y射線透過(guò)物體前后的強(qiáng)度變化來(lái)反映物體內(nèi)部質(zhì) 量厚度的差異。作為集裝箱檢查系統(tǒng)的輻射源，有放射性同位素、X 光機(jī)和加速器三種形式，但由于以加速器為輻射源的輻射成像系統(tǒng)具 有穿透力強(qiáng)等許多優(yōu)點(diǎn)，因此世界各國(guó)大多采用此類輻射成像系統(tǒng)進(jìn) 行對(duì)車輛/集裝箱的走私和安全檢查。由于輻射成像檢查和放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)都是用在各個(gè)國(guó)家的海關(guān)、 邊境和重要的出入口進(jìn)行安全檢查，因此希望有一種集成技術(shù)可在輻 射成像檢查的同時(shí)完成對(duì)放射性物質(zhì)的快速監(jiān)測(cè)。這樣就可以盡量減 少對(duì)與國(guó)家經(jīng)濟(jì)休戚相關(guān)的合法貿(mào)易流通的影響。但由于以加速器為輻射源的車輛/集裝箱檢查系統(tǒng)在進(jìn)行車輛/集 裝箱檢查時(shí)，其加速器會(huì)發(fā)射出大量的X/Y射線，而放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)正是通過(guò)射線的探測(cè)來(lái)判斷通過(guò)的被檢物是否含有放射性物質(zhì)；
因此若簡(jiǎn)單的將輻射成像檢查和放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)堆砌到一起，則 輻射成像檢查時(shí)，放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不能工作。發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種可以同時(shí)進(jìn)行 輻射成像檢查和放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，包括輻射成像檢查子系統(tǒng)和放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)；其中所述輻射成像檢查子系統(tǒng)包括加速器和 同步控制器，所述放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括探測(cè)器及前端電路、信 號(hào)傳輸控制器、數(shù)據(jù)采集分析處理計(jì)算機(jī)和報(bào)警裝置。其中來(lái)自于輻射成像檢查子系統(tǒng)的同步控制裝置的同步控制信 號(hào)在放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)中的信號(hào)傳輸控制器中形成可調(diào)制脈寬 的門信號(hào)，用于對(duì)加速器出束期間的放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的釆集數(shù) 據(jù)進(jìn)行去除。優(yōu)選的，所述放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)以系統(tǒng)沒(méi)有檢測(cè)物體時(shí)的本 底計(jì)數(shù)率為基礎(chǔ)設(shè)定報(bào)警閾值。在所述放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)中釆用 改進(jìn)的光電倍增管附加電路來(lái)完成探測(cè)器短時(shí)間大劑量照射后的快 速恢復(fù)。優(yōu)選的，在系統(tǒng)中利用外部的同步信號(hào)通過(guò)控制光電倍增管前幾 級(jí)倍增極的電壓，切斷電子產(chǎn)生的源頭，從而有效地消除短時(shí)間大劑 量X/Y射線的影響。優(yōu)選的，所述光電倍增管附加電路中的光電倍增管采用陰極接地 的分壓器回路或者陽(yáng)極接地的分壓器回路。本發(fā)明的另一方面是提供一種可以同時(shí)進(jìn)行輻射成像檢查和放 射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)的方法，包括如下步驟Sl:放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)初始化自檢；S2:進(jìn)入本底模式，探測(cè)射線信號(hào)，連續(xù)采集并及時(shí)更新本底計(jì) 數(shù)率，若本地射線強(qiáng)度超出正常范圍，產(chǎn)生報(bào)警；S3:若集裝箱車輛進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)區(qū)域，觸發(fā)占用/速度探 測(cè)器，放射性物質(zhì)子監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入探測(cè)模式；S4:同時(shí)加速器以脈沖方式發(fā)射X/Y射線，開(kāi)始集裝箱輻射成像檢査；S5:輻射成像檢查子系統(tǒng)發(fā)出的加速器出束同步信號(hào)通過(guò)控制光 電倍增管前幾級(jí)倍增極的電壓，切斷光電倍增管電子產(chǎn)生的源頭，從而有效地消除短時(shí)間大劑量x/Y射線的影響；S6:車輛通過(guò)監(jiān)測(cè)通道后，本次車輛的輻射成像檢查和放射性物 質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)東。優(yōu)選的，若需要進(jìn)行放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的系統(tǒng)維護(hù)，可從本 底模式進(jìn)入維護(hù)模式，在維護(hù)模式中能進(jìn)行用戶設(shè)置、參數(shù)獲取和修 改、功能和算法的調(diào)整和使用等功能。優(yōu)選的，在步驟S5中，加速器出束同步信號(hào)通過(guò)同步控制器傳 輸至放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，在放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)中的信號(hào)傳輸 控制器中形成可調(diào)制脈寬的門信號(hào)，用于對(duì)加速器出東期間的放射性 物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行去除。優(yōu)選的，在所述放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)中釆用改進(jìn)的光電倍增管 附加電路來(lái)完成探測(cè)器短時(shí)間大劑量照射后的快速恢復(fù)。所述放射性 物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)以系統(tǒng)沒(méi)有檢測(cè)物體時(shí)的本底計(jì)數(shù)率為基礎(chǔ)設(shè)定報(bào) 警闌值。所述光電倍增管附加電路中的光電倍增管釆用陰極接地的分 壓器回路或者陽(yáng)極接地的分壓器回路本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，在以加速器為輻射源的車 輛/集裝箱檢查系統(tǒng)進(jìn)行輻射成像檢查的同時(shí)完成放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)， 而不需要將兩種系統(tǒng)分別放置在兩個(gè)遠(yuǎn)離的地點(diǎn)，或者在進(jìn)行完輻射 成像檢査后再檢查放射性物質(zhì)，從而提高了檢查的效率并降低了設(shè)備 的占地面積。本發(fā)明提供的系統(tǒng)不僅能夠借助于一個(gè)可調(diào)制脈寬的同步信號(hào) 完成放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與輻射成像檢查系統(tǒng)的同時(shí)工作，更是提供
了光電倍增管快速恢復(fù)電路，采用加速器出東時(shí)、外部的同步信號(hào)通 過(guò)控制光電倍增管前幾級(jí)倍增極的電壓方法將加速器出束對(duì)放射性 物質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)探測(cè)器的影響降低到可以接受的程度。


圖l為放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的整體工作流程圖；圖4為本發(fā)明光電倍增管附加電路的電路原理示意圖；圖5為輻射成像檢查系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖6為放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作流程圖。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。 下面首先對(duì)放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)要的說(shuō)明。 放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理是利用射線探測(cè)器探測(cè)放射性 物質(zhì)/特殊核材料通過(guò)時(shí)發(fā)射出的射線所引起系統(tǒng)計(jì)數(shù)率的異常變 化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被檢人、車輛或火車是否攜帶放射性物質(zhì)/特殊核材 料的判斷。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以廣泛用于海關(guān)、邊境、機(jī)場(chǎng)、核電廠和其它 重要場(chǎng)所的出入口放射性檢查，是阻止放射性物質(zhì)非法轉(zhuǎn)移的有效手 段之一。對(duì)放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)詳細(xì)技術(shù)原理的說(shuō)明如下1) 放射性物質(zhì)發(fā)射的伽馬射線和/或中子入射到探測(cè)器，與探測(cè) 器材料相互作用變換為電脈沖信號(hào)輸出；該電脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)釆集 與處理器系統(tǒng)時(shí)將被記錄下來(lái)。單位時(shí)間內(nèi)記錄的脈沖數(shù)叫做計(jì)數(shù) 率。2) 能夠引起這種計(jì)數(shù)的射線粒子除放射性物質(zhì)的泄漏射線外， 還有由于宇宙射線連續(xù)不斷地轟擊大氣和環(huán)境中的天然放射性的存 在引起的計(jì)數(shù)，這個(gè)計(jì)數(shù)稱為本底計(jì)數(shù)。為了分析來(lái)自于放射性物質(zhì)
的射線水平，本底計(jì)數(shù)必須考慮和修正。3)利用射線探測(cè)器來(lái)探測(cè)放射性物質(zhì)通過(guò)時(shí)發(fā)射出的射線引起 系統(tǒng)計(jì)數(shù)率的異常變化，從而實(shí)現(xiàn)判斷被檢物是否含有放射性物質(zhì)。 為了有效的監(jiān)測(cè)放射性物質(zhì)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)沒(méi)有檢測(cè)物體時(shí)的本 底計(jì)數(shù)率，采用特別的運(yùn)算方法設(shè)定報(bào)警閾值，從而滿足對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 靈敏度、監(jiān)測(cè)速度和誤報(bào)警率的要求。當(dāng)檢測(cè)物體通過(guò)時(shí)，如果測(cè)量 的放射性強(qiáng)度高于這個(gè)閾值，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)報(bào)警。放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)組成如圖l所示，在圖l中，放射性物 質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由伽馬探測(cè)組件、中子探測(cè)組件、占用/速度探測(cè)器、 門探測(cè)器和數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)組成，其中各功能模塊可以根據(jù)實(shí) 際需求增減。下面對(duì)放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的中的主要模塊進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。珈馬探測(cè)組件由大面積高靈敏的塑料閃爍體和低噪聲光電倍增管組成珈馬探測(cè)器，用來(lái)探測(cè)伽馬射線，并將其信號(hào)傳輸給數(shù)據(jù)獲取 與處理裝置。中子探測(cè)組件(可選)由優(yōu)化慢化體結(jié)構(gòu)的He-3正比中子管組 成中子探測(cè)器，用來(lái)探測(cè)中子，并將其信號(hào)傳輸給數(shù)據(jù)獲取與處理裝 置，釆用中子探測(cè)組件可大大加強(qiáng)對(duì)特殊核材料的探測(cè)能力。占用/速度探測(cè)器由裝在對(duì)立探測(cè)柱上的對(duì)射式紅外傳感器組 成，用以獲知被檢物通過(guò)監(jiān)測(cè)通道的過(guò)程及其通過(guò)速度和行駛方向。數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)由信號(hào)通訊與處理模塊和數(shù)據(jù)采集處理 計(jì)算機(jī)組成，用來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取分析處理來(lái)自于探測(cè)裝置的信號(hào)，并 根據(jù)要求顯示和記錄結(jié)果，由連接打印機(jī)和/或網(wǎng)絡(luò)輸出。在本發(fā)明中，將上述放射性物質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)與輻射成像檢查設(shè)備緊 湊集合在一起，能夠有效提高安檢效率，同時(shí)也大大降低了設(shè)備的占 地面積、管理成本。本發(fā)明所述可同時(shí)進(jìn)行輻射成像檢查和放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)
的整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，該系統(tǒng)包括輻射成像檢查子系統(tǒng)和放 射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)兩大部分，輻射成像檢查子系統(tǒng)包括加速器和同 步控制裝置，放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括探測(cè)器及前端電路、信號(hào)傳 輸控制器、數(shù)據(jù)采集分析處理計(jì)算機(jī)和報(bào)警裝置。其中探測(cè)器(包括 中子、伽馬、占用/速度、門控探測(cè)器等探測(cè)器)及前端電路輸出電 信號(hào)通過(guò)電傳輸線與信號(hào)傳輸控制器連接，并最終將數(shù)據(jù)信號(hào)傳送到 數(shù)據(jù)采集分析處理計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理，當(dāng)放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)監(jiān) 測(cè)到放射性物質(zhì)，數(shù)據(jù)采集分析處理計(jì)算機(jī)控制報(bào)警裝置報(bào)警。在本實(shí)施例中，探測(cè)器和前端電路為不可分割的一部分，它們一起組成了伽馬探測(cè)組件。其中探測(cè)器由閃爍體和光電倍增管(PMT)組成，閃爍體是伽馬探測(cè)器材料，用于探測(cè)伽馬射線，光電倍增管附 加電路是屬于伽馬探測(cè)組件前端電路的，是伽馬探測(cè)組件的必要組成；前端電路將探測(cè)到的伽馬射線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。圖l給出的是一個(gè)放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用組成，其中的中子探測(cè)組件、溫度控制組件、視頻、門控、UPS等并不一定是系統(tǒng)必 需的，但通常會(huì)有。圖2主要目的是為了說(shuō)明輻射成像檢査和放射性 物質(zhì)監(jiān)測(cè)之間的關(guān)系，用以說(shuō)明它們是如何同步的，其中的探測(cè)器及 前端電路指的是伽馬探測(cè)組件。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例方式中，輻射成像檢查系統(tǒng)是以加速器為 輻射源的車輛/集裝箱檢查系統(tǒng)，其根據(jù)X/Y射線透過(guò)物體前后的強(qiáng)度 變化來(lái)反映物體內(nèi)部質(zhì)量厚度的差異。整個(gè)輻射成像檢查系統(tǒng)是非常 復(fù)雜的，通常包括加速器分系統(tǒng)、探測(cè)器分系統(tǒng)、掃描裝置、掃描 控制分系統(tǒng)、圖像獲取分系統(tǒng)和運(yùn)行檢查分系統(tǒng)等部分，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 如圖5所示。其中加速器分系統(tǒng)產(chǎn)生脈沖X/Y射線，探測(cè)器分系統(tǒng)探測(cè) 到透過(guò)物體前后的強(qiáng)度變化，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸?shù)綀D像獲取分系 統(tǒng)，并最終由運(yùn)行檢查分系統(tǒng)完成輻射成像檢查。其中掃描裝置用于 完成必要的掃描動(dòng)作(例如車載式輻射成像檢查系統(tǒng)中掃描車的前后
移動(dòng)等)，掃描控制分系統(tǒng)用于控制掃描裝置和加速器的工作狀態(tài)。其中和放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行相關(guān)的部分是加速器、圖 像獲取分系統(tǒng)中的同步控制裝置。圖像獲取分系統(tǒng)中同步控制裝置的 主要作用是給出加速器和探測(cè)器同步工作的脈沖信號(hào)。放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作流程圖6所示，主要包括三個(gè)模式本底模式、探測(cè)模式和維護(hù)模式。系統(tǒng)上電后初始化進(jìn)入本底模式。珈馬和中子探測(cè)組件探測(cè)射線 信號(hào)并將其信號(hào)傳輸給數(shù)據(jù)獲取與處理裝置并由數(shù)據(jù)釆集與處理子 系統(tǒng)進(jìn)行分析處理。在本底模式，本底計(jì)數(shù)率連續(xù)采集更新用以反映天然本底射線強(qiáng)度的實(shí)時(shí)變化。本底計(jì)數(shù)率至少每100秒更新一次。 如果本底射線強(qiáng)度不在一個(gè)正常的范圍，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將產(chǎn)生報(bào)警以提出 操作人員注意。一旦集裝箱車輛進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)區(qū)域，占用/速度探測(cè)器將 被觸發(fā)；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)入探測(cè)模式。在探測(cè)模式中，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將 探測(cè)射線強(qiáng)度，分析射線水平和由先前本底計(jì)數(shù)率得到的報(bào)警閾值進(jìn) 行比較。如果射線水平高于報(bào)警閩值，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將發(fā)出聲光報(bào)警。系 統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)警曰志，包括報(bào)警數(shù)據(jù)、產(chǎn)生時(shí)間、類型等等有用信息，通 過(guò)打印機(jī)和/或網(wǎng)絡(luò)輸出。若需要進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)可從本底模式進(jìn)入維護(hù)模式，在維護(hù)模式中 能進(jìn)行用戶設(shè)置、參數(shù)獲取和修改、功能和算法的調(diào)整和使用等功能。以加速器為輻射源的車輛/集裝箱檢查系統(tǒng)在進(jìn)行車輛/集裝箱檢 査時(shí)，其加速器是以脈沖的方式發(fā)射X/Y射線。為了避免加速器產(chǎn)生 的大量射線對(duì)放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的影響，放射性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只能利用 直線加速器的脈沖間隙進(jìn)行放射性計(jì)數(shù)。當(dāng)然，由于放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)是和輻射成像系統(tǒng)集成在一起的，輻射成像系統(tǒng)的加速器在非常 短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的大量射線會(huì)導(dǎo)致放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)伽馬射線探 測(cè)器的信號(hào)堆積，從而使得伽馬射線探測(cè)器需要一個(gè)較長(zhǎng)的恢復(fù)時(shí)間
(這個(gè)恢復(fù)時(shí)間的長(zhǎng)短是和加速器產(chǎn)生的入射到伽馬探測(cè)器的伽馬 射線通量有關(guān)，不同的集成系統(tǒng)可能產(chǎn)生的恢復(fù)時(shí)間不同， 一般為幾 個(gè)亳秒)，因此并不能簡(jiǎn)單采用在加速器不出束時(shí)，放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)就進(jìn)行工作的方式來(lái)解決。因此，首先需要一個(gè)可調(diào)制脈寬的門 電路進(jìn)行同步控制?？烧{(diào)制脈寬的門電路是一個(gè)通用技術(shù)，在本實(shí)施 例中，可調(diào)制脈寬的門電路在信號(hào)傳輸控制器中。在加速器劑量不是很大、出束頻率不是很高的情況下，可在伽馬 探測(cè)系統(tǒng)的電路中釆用普通的門電路將加速器出東和出束后伽馬探 測(cè)恢復(fù)時(shí)間(約幾個(gè)毫秒)內(nèi)的計(jì)數(shù)去除，就可使得輻射成像檢查和 放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)同時(shí)進(jìn)行。但是對(duì)于加速器劑量很大、出東頻率高的 情況，單次入射到放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的射線會(huì)使探測(cè)器在短時(shí)間內(nèi) 產(chǎn)生大量光子，由于后續(xù)光電倍增管的光電效應(yīng)和倍增特性，故在短 時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量電子導(dǎo)致光電倍增管進(jìn)入深度飽和，而光電倍增管深 度飽和后的恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)(遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于同步信號(hào)的脈寬)；并且伴隨著 振蕩的產(chǎn)生，使得后續(xù)信號(hào)處理電路的基線也隨之惡劣變化，本底計(jì) 數(shù)率抬高，這樣不僅會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測(cè)系統(tǒng)誤報(bào)警，同時(shí)也達(dá)不到準(zhǔn)確監(jiān)測(cè) 的目的。由于光電倍增管的工作高壓使之不能在微秒量級(jí)頻繁開(kāi)關(guān)(因?yàn)楣怆姳对龉艿男枰粋€(gè)穩(wěn)定時(shí)間后才能正常工作，這個(gè)時(shí)間遠(yuǎn) 大于微秒)，所以不能通過(guò)在加速器出束時(shí)通過(guò)開(kāi)關(guān)伽馬探測(cè)器的輸 入來(lái)解決。為了將短時(shí)間大劑量入射光子對(duì)放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)探測(cè)器的 影響降低到可以接受的程度，我們釆用特別設(shè)計(jì)的光電倍增管附加電路來(lái)完成探測(cè)器短時(shí)間大劑量照射后的快速恢復(fù)。具體方法是利用 外部的同步信號(hào)通過(guò)控制光電倍增管前幾級(jí)倍增極的電壓，切斷電子 產(chǎn)生的源頭，從而有效地消除短時(shí)間大劑量X/Y射線的影響。這樣既 可以在加速器出束時(shí)，同步裝置產(chǎn)生同步門脈沖信號(hào)使光電倍增管前 幾級(jí)倍增極的電壓使得PMT工作截止，同時(shí)又可使得當(dāng)加速器停止
出東后pmt可迅速恢復(fù)工作，并且可以長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠的進(jìn)行pmt工 作狀態(tài)的切換。另外，在本發(fā)明中，加速器是脈沖工作的，光電倍增管在出東脈沖的間隔進(jìn)行工作；因此在加速器脈沖工作期間，光電倍增管也是在工作的。本發(fā)明的整體工作流程如圖3所示 Sl:放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)初始化自檢；S2:進(jìn)入本底模式，探測(cè)射線信號(hào)，連續(xù)釆集并及時(shí)更新本底計(jì) 數(shù)率，若本地射線強(qiáng)度超出正常范圍，產(chǎn)生報(bào)警；S3:若集裝箱車輛進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)區(qū)域，觸發(fā)占用/速度探 測(cè)器，放射性物質(zhì)子監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入探測(cè)模式；S4:同時(shí)加速器以脈沖方式發(fā)射X/y射線，開(kāi)始集裝箱輻射成像檢查；S5:輻射成像檢查子系統(tǒng)發(fā)出的加速器出東同步信號(hào)通過(guò)控制光 電倍增管前幾級(jí)倍增極的電壓，切斷光電倍增管電子產(chǎn)生的源頭，從 而有效地消除短時(shí)間大劑量X/y射線的影響；S6:車輛通過(guò)監(jiān)測(cè)通道后，本次車輛的輻射成像檢查和放射性物 質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)束。本發(fā)明所特別設(shè)計(jì)的光電倍增管附加電路可以通過(guò)在普通的光 電倍增管分壓電路上改進(jìn)獲得，電路原理如圖4所示。本發(fā)明所使用 的光電倍增管既可以采用陰極接地的分壓器回路，也可采用陽(yáng)極接地 的分壓器回路。以下的表述均以陰極接地的分壓器回路為基礎(chǔ)進(jìn)行說(shuō) 明。在不施加控制信號(hào)的時(shí)候，PMT處于ON狀態(tài)，與普通PMT工 作情況相同。當(dāng)控制信號(hào)在三極管Q2上施加正脈沖信號(hào)(高電平) 的時(shí)候，Q2導(dǎo)通，利用一個(gè)遠(yuǎn)低于PMT工作高壓的電壓HV2在電 容C2產(chǎn)生脈沖電壓，C2放電，將D1極電壓降為0V， D3電壓低于
D2極的電壓，從而改變K極與Dl極之間、D2極與D3極之間的電 場(chǎng)方向，使得K極發(fā)射的電子不能到達(dá)D1極；同理，倍增極D5的 電壓也低于D4，從而使得PMT截止工作。這樣射線就不能成為千擾 輸入，避免使光電倍增管及其后續(xù)輸出飽和，從而導(dǎo)致特性惡化等不 良影響的現(xiàn)象發(fā)生。另外，如果對(duì)Q2的輸入電路進(jìn)行簡(jiǎn)單改動(dòng)，也可以使得PMT 與控制信號(hào)的邏輯實(shí)現(xiàn)反相。綜上所述，我們釆用加速器出束的同步信號(hào)對(duì)改進(jìn)后的光電倍增 管進(jìn)行控制，從而很好的實(shí)現(xiàn)了放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和輻射成像系統(tǒng) 的同步工作。雖然本發(fā)明是具體結(jié)合一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例示出和說(shuō)明的，但熟悉該 技術(shù)領(lǐng)域的人員可以理解，其中無(wú)論在形式上還是在細(xì)節(jié)上都可以作 出各種改變，這并不背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種可同時(shí)進(jìn)行輻射成像檢查和放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括輻射成像檢查子系統(tǒng)和放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)；其中所述輻射成像檢查子系統(tǒng)包括加速器和同步控制器，所述放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括探測(cè)器及前端電路、信號(hào)傳輸控制器、數(shù)據(jù)采集分析處理計(jì)算機(jī)和報(bào)警裝置。
2、 如權(quán)利要求l所述的可同時(shí)進(jìn)行輻射成像檢查和放射性物質(zhì) 監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，其特征在于所述來(lái)自于輻射成像檢查子系統(tǒng)的同步控 制裝置的同步控制信號(hào)在放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)中的信號(hào)傳輸控制 器中形成可調(diào)制脈寬的門信號(hào)，用于對(duì)加速器出束期間的放射性物質(zhì) 監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行去除。
3、 如權(quán)利要求1所述的可同時(shí)進(jìn)行輻射成像檢查和放射性物質(zhì) 監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，其特征在于所述放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)以系統(tǒng)沒(méi)有檢 測(cè)物體時(shí)的本底計(jì)數(shù)率為基礎(chǔ)設(shè)定報(bào)警閾值。
4、 如權(quán)利要求2或3所述的可同時(shí)進(jìn)行輻射成像檢查和放射性 物質(zhì)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，其特征在于在所述放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)中釆用 改進(jìn)的光電倍增管附加電路來(lái)完成探測(cè)器短時(shí)間大劑量照射后的快 速恢復(fù)。
5、 如權(quán)利要求4所述的可同時(shí)進(jìn)行輻射成像檢查和放射性物質(zhì) 監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，其特征在于在系統(tǒng)中利用外部的同步信號(hào)通過(guò)控制光 電倍增管前幾級(jí)倍增極的電壓，切斷電子產(chǎn)生的源頭，從而有效地消 除短時(shí)間大劑量X/y射線的影響。
6、 如權(quán)利要求4所述的可同時(shí)進(jìn)行輻射成像檢查和放射性物質(zhì) 監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，其特征在于所述光電倍增管附加電路中的光電倍增管 采用陰極接地的分壓器回路或者陽(yáng)極接地的分壓器回路。
7、 一種利用權(quán)利要求1所述系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行輻射成像檢查和放射 性物質(zhì)監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于該方法包括如下步驟Sl:放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)初始化自檢；S2:進(jìn)入本底模式，探測(cè)射線信號(hào)，連續(xù)采集并及時(shí)更新本底計(jì) 數(shù)率，若本地射線強(qiáng)度超出正常范圍，產(chǎn)生報(bào)警；S3:若集裝箱車輛進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的探測(cè)區(qū)域，觸發(fā)占用/速度探 測(cè)器，放射性物質(zhì)子監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入探測(cè)模式；S4:同時(shí)加速器以脈沖方式發(fā)射X/Y射線，開(kāi)始集裝箱輻射成像 檢查；S5:輻射成像檢查子系統(tǒng)發(fā)出的加速器出束同步信號(hào)通過(guò)控制光 電倍增管前幾級(jí)倍增極的電壓，切斷光電倍增管電子產(chǎn)生的源頭，從 而有效地消除短時(shí)間大劑量X/Y射線的影響；S6:車輛通過(guò)監(jiān)測(cè)通道后，本次車輛的輻射成像檢査和放射性物 質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)束。
8、 如權(quán)利要求7所述的同時(shí)進(jìn)行輻射成像檢查和放射性物質(zhì)監(jiān) 測(cè)的方法，其特征在于若需要進(jìn)行放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的系統(tǒng)維 護(hù)，可從本底模式進(jìn)入維護(hù)模式，進(jìn)行用戶設(shè)置、參數(shù)獲取和修改、 功能和算法的調(diào)整和使用。
9、 如權(quán)利要求7或8所述的同時(shí)進(jìn)行輻射成像檢査和放射性物 質(zhì)監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于在步驟S5中，加速器出東同步信號(hào)通 過(guò)同步控制器傳輸至放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，在放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系 統(tǒng)中的信號(hào)傳輸控制器中形成可調(diào)制脈寬的門信號(hào)，用于對(duì)加速器出 束期間的放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的釆集數(shù)據(jù)進(jìn)行去除。
10、 如權(quán)利要求9所述的同時(shí)進(jìn)行輻射成像檢查和放射性物質(zhì)監(jiān) 測(cè)的方法，其特征在于在所述放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)中釆用改進(jìn)的 光電倍增管附加電路來(lái)完成探測(cè)器短時(shí)間大劑量照射后的快速恢復(fù)。
11、 如權(quán)利要求9所述的同時(shí)進(jìn)行輻射成像檢查和放射性物質(zhì)監(jiān) 測(cè)的方法，其特征在于所述放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)以系統(tǒng)沒(méi)有檢測(cè) 物體時(shí)的本底計(jì)數(shù)率為基礎(chǔ)設(shè)定報(bào)警閾值。
12、如權(quán)利要求10所述的同時(shí)進(jìn)行輻射成像檢查和放射性物質(zhì) 監(jiān)測(cè)的方法，其特征在于所述光電倍增管附加電路中的光電倍增管 采用陰極接地的分壓器回路或者陽(yáng)極接地的分壓器回路。
全文摘要
本發(fā)明涉及輻射成像檢查和放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明提供一種可同時(shí)進(jìn)行輻射成像檢查和放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括輻射成像檢查子系統(tǒng)和放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)；其中輻射成像檢查子系統(tǒng)包括加速器和同步控制器，所述放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括探測(cè)器及前端電路、信號(hào)傳輸與處理裝置、數(shù)據(jù)采集分析處理計(jì)算機(jī)、報(bào)警裝置等部分。本發(fā)明將輻射成像檢查設(shè)備和放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備緊湊集成、可在進(jìn)行射線輻射成像檢查的同時(shí)完成放射性物質(zhì)監(jiān)測(cè)，提高了檢查的效率并降低了設(shè)備的占地面積。
文檔編號(hào)G01N23/04GK101210894SQ20061017157
公開(kāi)日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2006年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月30日
發(fā)明者張清軍, 華 彭, 王小兵, 宇 賀, 崑 趙 申請(qǐng)人:同方威視技術(shù)股份有限公司;清華大學(xué)