專利名稱：新型x射線通道式安檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種x射線通道式安全檢查系統(tǒng)，更具體地說是一種新型 的通道式安檢機(jī)的結(jié)構(gòu)，利用x射線的數(shù)字化射線照相術(shù)檢測金屬違禁品，利 用x射線與物質(zhì)相互作用中的康普頓背散射掃描技術(shù)檢測炸藥/毒品/易燃易爆
品。該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于機(jī)場、車站、碼頭、海關(guān)、大型場館以及某些重要場所。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外有許多公司生產(chǎn)與銷售x射線通道式安全檢査系統(tǒng)，已占領(lǐng)
國內(nèi)外市場的相當(dāng)大部分。大致有三類系統(tǒng)
第一類是基于X射線的數(shù)字化射線照相術(shù)(DR—Digital Radiography),在 原理上它比較適用于檢測高原子序數(shù)(Z)物質(zhì)(如金屬)，而對(duì)低原子序數(shù)物質(zhì) 識(shí)別能力差，即使是用雙能的DR。
第二類是基于X射線的康普頓背散射技術(shù)(CBS—Compton Backscatter Scanning),但都是利用"飛斑"(fly spot)和斬波輪方法。事實(shí)上，幾十年來這 種方法的效果并不明顯。美國亞特蘭大奧運(yùn)會(huì)期間使用按這種方法制造的通道式 安檢機(jī)并未檢測出炸藥，結(jié)果造成現(xiàn)場爆炸。
第三類是基于X射線的計(jì)算機(jī)斷層掃描成像(CT)技術(shù)，它更適合于通道 尺寸約為1米的檢測乘客托運(yùn)的行李包，但檢測速度較慢，成本昂貴，例如
(1)美國通用智能科技有限公司生產(chǎn)的CTX9000DSi行李檢査系統(tǒng)，價(jià)格 約100萬美元/臺(tái)。
(2 ) L-3 Communications Security and Detection Systems 公司生產(chǎn)的 examiner 30乂@爆炸物探測系統(tǒng)，用3 4個(gè)固定的X射線機(jī)，6048個(gè)探測器， 價(jià)格約105萬美元/臺(tái)；MVT-服高分辨率檢查的行李檢査系統(tǒng)，用4個(gè)獨(dú)立的X 射線源，3X960個(gè)探測器，價(jià)格約為40萬美元/臺(tái)。
嚴(yán)格地說，X射線CT技術(shù)，仍是基于X射線透射吸收測量，對(duì)于低原子序 數(shù)物質(zhì)檢測靈敏度低。 以上第一、二類通道式安全檢査系統(tǒng)均難以現(xiàn)場解決爆炸物檢測問題。無奈 之下，盡管第三類安全檢查系統(tǒng)價(jià)格昂貴，我國今年還是進(jìn)口了數(shù)十臺(tái)，花費(fèi)了 大量外匯。
第四類是中國實(shí)用新型專利ZL97247727. 6 "臺(tái)式炸藥/毒品信號(hào)探測裝置" 于2003年研制成功的樣機(jī)，除了能幾乎百分之百檢測出金屬物品之外，還能檢 測出如下違禁品土炸藥》60克，TNT》30克，塑膠炸藥》25克，汽油》100ml， 小鞭炮500響等，并通過了國家鑒定。但是，由于當(dāng)時(shí)使用的是Y射線源，所以 直接影響了推廣。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供性能/價(jià)格比高的、使用X射線源的、功能先進(jìn)完 善的、輻射安全性好的、圖像質(zhì)量好、能真正檢測出爆炸物和易燃易爆品的、便 于現(xiàn)場使用的新型X射線通道式安檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下
新型x射線通道式安檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括有通道，底部有傳送皮帶，傳送皮 帶下方有底襯板，通道頂部一側(cè)安裝有x射線機(jī)及其前準(zhǔn)直器，通道底襯板及
與X射線機(jī)相對(duì)的側(cè)板上分別安裝有線性探測器列及其后準(zhǔn)直器陣列，與頂部 的X射線機(jī)構(gòu)成數(shù)字化X射線照相幾何學(xué)結(jié)構(gòu)；其特征在于所述的通道頂部與 通道底襯板中間位置分別安裝有X射線機(jī)及其前準(zhǔn)直器，通道的左、右兩側(cè)板 上分別安裝有線性探測器陣列及其后準(zhǔn)直器陣列，與通道頂部與通道底襯板上的 的X射線機(jī)構(gòu)成康普頓背散射幾何學(xué)結(jié)構(gòu)；所述的康普頓背散射幾何學(xué)結(jié)構(gòu)與 數(shù)字化X射線照相幾何學(xué)結(jié)構(gòu)之間有能避免二者之間的干擾距離；各X射線機(jī) 的出束口都對(duì)著通道，各線性探測器的靈敏區(qū)均朝向通道。
所述的數(shù)字化X射線照相幾何學(xué)結(jié)構(gòu)中，X射線機(jī)為一臺(tái)，安裝在通道頂 部的右側(cè)，通道底襯板及與數(shù)字化X射線機(jī)相對(duì)的左側(cè)板上分別安裝有線性探 測器列及其后準(zhǔn)直器陣列；在康普頓背散射幾何學(xué)結(jié)構(gòu)中，所述的通道頂部與通 道底襯板中間位置分別安裝有一臺(tái)X射線機(jī)。
所述的各個(gè)X射線機(jī)發(fā)射的X射線通過各自的前準(zhǔn)直器形成為扇形角>60° 的平面扇形束。
通道的頂部與底襯板和左、右兩側(cè)板在與所述的扇形平面X射線束相交處 均需開長的狹縫，以便X射線束不受任何阻擋地到達(dá)各線性探測器的接收端。
每個(gè)探測器前方的后準(zhǔn)直器和屏蔽使得X射線垂直入射到每個(gè)探測器靈敏 區(qū)端面上。
所述的各線性探測器陣列，采用多路碘化銫或碘化鈉閃爍晶體和硅光電二極 管，或其它光電倍增管。
本實(shí)用新型使用3臺(tái)X射線機(jī)及其前準(zhǔn)器，通道的頂部安置2臺(tái)、在通道 底襯板安置1臺(tái)，對(duì)于通道寬度很大的安檢機(jī)可以增加X射線源。在通道的頂 部、底襯板和左右兩側(cè)板各安置1個(gè)線性探測器陣列及其后準(zhǔn)直器陣列。其中通 道左側(cè)板和底襯板上的兩個(gè)線性探測器陣列和位于通道頂部右側(cè)的1臺(tái)X射線 機(jī)構(gòu)成數(shù)字化X射線照相幾何學(xué)結(jié)構(gòu)(稱為DR部分)；左右兩側(cè)板垂直安置的 線性探測器陣列和另2臺(tái)X射線機(jī)構(gòu)成康普頓散射幾何學(xué)結(jié)構(gòu)(稱為CBS部分)。 這兩個(gè)部分需有一定的間隔，相互之間無干擾。 本實(shí)用新型的主要技術(shù)特征是
1、 本實(shí)用新型采用的x射線機(jī)發(fā)射的X射線通過前準(zhǔn)直器形成為扇形角 》60。的平面扇形束。
2、 本實(shí)用新型采用的四個(gè)線性陣列探測器陣列為多路碘化銫(Csl (Tl)) 閃爍晶體和硅光電二極管，其中通道兩側(cè)板上的線性陣列探測器陣列也可以采用
多路碘化鈉(Nal (Tl))閃爍晶體和光電倍增管。
3、 采傳電子學(xué)系統(tǒng)主要由前置放大器、主放大器、模擬信號(hào)調(diào)理電路、多 路選擇開關(guān)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、可編程的門陣列(FPGA)控制處理電路、嵌入 式系統(tǒng)、接口電路、電源等組成。
4、 使用可編程門陣列FPGA (或數(shù)字信號(hào)處理器DSP)和嵌入式系統(tǒng) (ARM10)取代PC機(jī)或工控機(jī)。這種嵌入式主控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是體積小、功耗低、
成本低、可靠性更高、維護(hù)容易。
5、 本實(shí)用新型除了可以通過以太網(wǎng)與其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊以外，還使用 無線圖像傳輸系統(tǒng)和移動(dòng)終端(例如手機(jī))，以便于有關(guān)權(quán)威專家和領(lǐng)導(dǎo)隨時(shí)隨 地實(shí)時(shí)觀測運(yùn)行情況，分析疑難圖像。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是-
(1) 既可以利用數(shù)字化的X射線照相術(shù)檢測金屬違禁品，又可以利用X 射線康普頓散射技術(shù)檢測炸藥/毒品/易燃易爆品。
(2) 輻射場比較均勻，檢測無死角。被檢測的行李箱包既可豎著放，又可 臥著放在通道的傳送帶上。
(3) 功能先進(jìn)完善。除了能自動(dòng)檢測金屬違禁品之外，還能自動(dòng)檢測各種 形態(tài)的違禁的輕物質(zhì)，諸如固態(tài)、粉狀和液態(tài)炸藥/毒品，易燃易爆品，例如汽 油、酒精、丙酮、香蕉水、各種酸、堿、火柴、鞭炮、化妝品等。
(4) 軟件功能強(qiáng)大，圖像清晰。
(5) 靈敏度高、分辨率好。
(6) 檢測速度快。
(7) 長時(shí)間運(yùn)行穩(wěn)定性好。
(8) 既可以通過網(wǎng)絡(luò)與其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，又可以使用無線圖像傳輸 系統(tǒng)和移動(dòng)終端(例如手機(jī))。
(9) 性能/價(jià)格比高。


圖1為本實(shí)用新型總體結(jié)構(gòu)示意圖(側(cè)視)。 圖2為本實(shí)用新型DR部分結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本實(shí)用新型CBS部分結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為本實(shí)用新型探測采傳系統(tǒng)方框圖。
圖中的標(biāo)號(hào)表示的部件如下
1、 位于通道頂部右側(cè)的第1臺(tái)X射線機(jī)
2、 位于通道左側(cè)板上的第1個(gè)線性探測器陣列
3、 位于通道底襯板上的第2個(gè)線性探測器陣列
4、 位于通道頂部中間的第2臺(tái)X射線機(jī)
5、 位于通道底襯板上的第3臺(tái)X射線機(jī)
6、 位于通道左側(cè)板上的第3個(gè)線性探測器陣列
7、 位于通道右側(cè)板上的第4個(gè)線性探測器陣列
8、 機(jī)架9、 傳送皮帶
10、 傳送皮帶下方的襯底板
11、 電動(dòng)滾筒
12、 滾筒
13、 上側(cè)板
14、 第1臺(tái)X射線機(jī)的前準(zhǔn)直器
15、 扇形平面X射束
16、 第2臺(tái)X射線機(jī)的前準(zhǔn)直器
17、 第3臺(tái)X射線機(jī)的前準(zhǔn)直器
18、 X射線
19、 第1個(gè)線性探測器陣列的后準(zhǔn)直器陣列
20、 線性探測器陣列
21、 前置放大器
22、 主放大器
23、 模擬信號(hào)處理
24、 多路選擇開關(guān)
25、 模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC
26、 可編程門陣列FPGA或數(shù)字信號(hào)處理器DSP
27、 嵌入式系統(tǒng)
28、 接口電路
29、 液晶顯示器顯示圖像
30、 GPRS通訊模塊
31、 手機(jī)，顯示圖像和控制
32、 有線網(wǎng)卡
33、 電機(jī)控制模塊
34、 直流低壓電源
35、 被檢測箱包
36、 傳送帶機(jī)入口
37、 傳送帶機(jī)出口
38、DR區(qū)域
39、CBS區(qū)域
40、第2個(gè)線性探測器陣列的后準(zhǔn)直器陣列
41、第3個(gè)線性探測器陣列的后準(zhǔn)直器陣列
42、第4個(gè)線性探測器陣列的后準(zhǔn)直器陣列
43、第1臺(tái)X射線機(jī)發(fā)射的X射線束
44、第2臺(tái)X射線機(jī)發(fā)射的X射線束
45、通道右側(cè)板DR區(qū)長狹縫
46、第3臺(tái)X射線機(jī)發(fā)射的X射線束
47、通道右側(cè)板CBS區(qū)長狹縫
48、通道左側(cè)板CBS區(qū)長狹縫
具體實(shí)施方式
參見圖1，當(dāng)被測箱包35放置在傳送帶機(jī)入口 36的傳送皮帶9上時(shí)，電滾 筒11將被測箱包35傳送至DR區(qū)域38，由第1臺(tái)X射線機(jī)1和線性探測器陣 列2、 3對(duì)其進(jìn)行X射線照相(DR)掃描，接著傳送至CBS區(qū)域39，由第2臺(tái)、 第3臺(tái)X射線機(jī)4、 5和線性探測器陣列6、 7對(duì)其進(jìn)行CBS掃描，最后由傳送 帶機(jī)出口 37送出。
參見圖2，第1臺(tái)X射線機(jī)1和其前準(zhǔn)直器14斜著安裝在通道上側(cè)板13的 一端，開機(jī)后射出的X射線43穿過被測箱包35后一部分經(jīng)過通道右側(cè)板長狹 縫45并通過后準(zhǔn)直器陣列19到達(dá)線性探測器陣列2，另一部分經(jīng)過通道底襯板 10長狹縫并通過后準(zhǔn)直器陣列40到達(dá)下側(cè)的線性探測器陣列3。
參見圖3，第2臺(tái)X射線機(jī)4及其前準(zhǔn)直器16安裝在通道上側(cè)板13的中央 外側(cè)，出射口垂直朝下，第3臺(tái)X射線機(jī)5及其前準(zhǔn)直器17安裝在通道底襯板 IO的中央下方，出射口垂直朝上。開機(jī)后，第2臺(tái)和第3臺(tái)兩臺(tái)X射線機(jī)所形 成的平面扇形X射線束44和46穿過被測箱包35時(shí)產(chǎn)生的散射束分別經(jīng)過通道 兩側(cè)板長狹縫47、 48并通過后準(zhǔn)直器陣列41、 42到達(dá)線性探測器陣列6和7。
參見圖4， X射線18 (或43或44或46)通過后準(zhǔn)直器陣列19 (或40或 41或42)進(jìn)入線性探測器陣列20 (或2或3或6或7)，每個(gè)探測器所產(chǎn)生的信
號(hào)經(jīng)各路的前置放大器21和主放大器22處理送入模擬信號(hào)處理電路23，再經(jīng) 過多路選擇開關(guān)24，到達(dá)高速高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換器25，將各路模擬信號(hào)都轉(zhuǎn)換 為數(shù)字信號(hào)后輸給可編程門陣列FPGA (或數(shù)字信號(hào)處理器)26，完成多道脈沖 分析，并在FPGA內(nèi)部實(shí)時(shí)監(jiān)測信號(hào)的幅度、脈寬、脈沖能量，濾除不符合規(guī)范 的脈沖，然后計(jì)數(shù)符合要求的脈沖并在存儲(chǔ)器中保存。再通過專用總線傳送給嵌 入式系統(tǒng)(ARM10) 27，由嵌入式系統(tǒng)27將獲取的數(shù)據(jù)運(yùn)行相關(guān)算法完成成像 與報(bào)警功能，最后通過接口電路28送給液晶顯示器29顯示圖像，或由通訊模塊 (GPRS) 30將圖像信號(hào)無線傳輸給終端設(shè)備(手機(jī))31，或由有線網(wǎng)卡32傳 送至網(wǎng)絡(luò)，或?qū)⒅噶顐鹘o電機(jī)控制模塊33，控制傳送帶機(jī)運(yùn)行。
權(quán)利要求1.新型X射線通道式安檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括有通道，底部有傳送皮帶，傳送皮帶下方有底襯板，通道頂部一側(cè)安裝有X射線機(jī)及其前準(zhǔn)直器，通道底襯板及與X射線機(jī)相對(duì)的側(cè)板上分別安裝有線性探測器列及其后準(zhǔn)直器陣列，與頂部的X射線機(jī)構(gòu)成數(shù)字化X射線照相幾何學(xué)結(jié)構(gòu)；其特征在于所述的通道頂部與通道底襯板中間位置分別安裝有X射線機(jī)及其前準(zhǔn)直器，通道的左、右兩側(cè)板上分別安裝有線性探測器陣列及其后準(zhǔn)直器陣列，與通道頂部與通道底襯板上的的X射線機(jī)構(gòu)成康普頓背散射幾何學(xué)結(jié)構(gòu)；所述的康普頓背散射幾何學(xué)結(jié)構(gòu)與數(shù)字化X射線照相幾何學(xué)結(jié)構(gòu)之間有能避免二者之間的干擾距離；各X射線機(jī)的出束口都對(duì)著通道，各線性探測器的靈敏區(qū)均朝向通道。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型X射線通道式安檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述的數(shù)字化X射線照相幾何學(xué)結(jié)構(gòu)中，X射線機(jī)為一臺(tái)，安裝 在通道頂部的右側(cè)，通道底襯板及與X射線機(jī)相對(duì)的左側(cè)板上分別 安裝有線性探測器列及其后準(zhǔn)直器陣列；在康普頓背散射幾何學(xué)結(jié) 構(gòu)中，所述的通道頂部與通道底襯板中間位置分別安裝有一臺(tái)X射 線機(jī)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型X射線通道式安檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述的各個(gè)X射線機(jī)發(fā)射的X射線通過各自的前準(zhǔn)直器形成為扇 形角》60。的平面扇形束。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型通道式安檢系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，其特征在于通 道的頂部與底襯板和左、右兩側(cè)板在與所述的扇形平面X射線束相 交處均需開長的狹縫，以便X射線束不受任何阻擋地到達(dá)各線性探 測器的接收端。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型通道式安檢系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，其特征在于每 個(gè)探測器前方的后準(zhǔn)直器和屏蔽使得X射線垂直入射到每個(gè)探測器 靈敏區(qū)端面上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型通道式安檢系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，其特征在于所 述的各個(gè)線性探測器陣列，采用碘化銫或碘化鈉閃爍晶體和硅光電 二極管，或其它光電倍增管。
專利摘要本實(shí)用新型是一種新型的X射線通道式安檢系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，有3臺(tái)X射線機(jī)及其前準(zhǔn)直器，4個(gè)線性探測器陣列及其后準(zhǔn)直器陣列，傳送帶機(jī)、機(jī)架和輻射屏蔽等。安裝在通道一側(cè)和下側(cè)的線性探測器陣列和安裝在通道上側(cè)的1臺(tái)X射線機(jī)構(gòu)成數(shù)字化射線照相幾何學(xué)的DR部分，安裝在通道左、右兩側(cè)的線性探測器陣列、安裝在通道下側(cè)的1臺(tái)X射線機(jī)和通道上側(cè)的另一臺(tái)X射線機(jī)構(gòu)成康普頓散射幾何學(xué)CBS部分，兩者之間有一定距離。本實(shí)用新型探測效率高，功能先進(jìn)完善，圖像質(zhì)量好，輻射安全性好，性能/價(jià)格比高，既可檢測金屬違禁品，又可以檢測炸藥/毒品/易燃易爆品，完全適用于現(xiàn)場安全檢查。
文檔編號(hào)G01N23/20GK201199235SQ200820116180
公開日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2008年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月12日
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