專(zhuān)利名稱(chēng)：基于康普頓背散射掃描技術(shù)的液體安全檢查儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輻射檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是用射線(xiàn)源對(duì)液體進(jìn)行康普頓背散射掃描的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
在民航、鐵路、城市軌道交通等安檢體系中，按規(guī)定均需對(duì)乘客隨身攜帶的液體物品在不開(kāi)封的情況下進(jìn)行檢查?，F(xiàn)有多種檢查方法和設(shè)備，例如，試紙檢測(cè)法、離子遷移法、拉曼光譜法、紅外光譜法、微波法、超聲法、介電常數(shù)測(cè)量法、核磁共振法、X射線(xiàn)透視成像方 法、CT成像、中子檢測(cè)方法，......歸納起來(lái)，大致分為化學(xué)方法、電磁方法和射線(xiàn)方法三大
類(lèi)?；瘜W(xué)檢測(cè)方法中又分為氣味識(shí)別法和離子掃描炸藥探測(cè)法等。這些方法常受被檢測(cè)物包裝密封情況的嚴(yán)重影響，而且敏感性強(qiáng)、誤報(bào)警率高。電磁檢測(cè)方法易受電磁干擾，不能檢測(cè)用金屬包裝的液體物品。射線(xiàn)檢測(cè)方法中，中子檢測(cè)方法由于存在輻射殘留(中子活化產(chǎn)物)、輻射屏蔽復(fù)雜、投資高等原因而不被接受使用；X射線(xiàn)透視成像方法，通過(guò)分辨被檢測(cè)物質(zhì)密度差異進(jìn)行成像，這無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)密度分布均勻的液體物品的成像檢測(cè)。CT成像也是基于射線(xiàn)透射技術(shù)，這對(duì)輕物質(zhì)是不靈敏的，憑CT圖像難以判定液體物品的種類(lèi)，誤報(bào)警率也較高。通過(guò)理論探索和實(shí)驗(yàn)裝置研究，證明射線(xiàn)康普頓背散射掃描技術(shù)對(duì)于液體檢測(cè)很有效，能準(zhǔn)確鑒別各種液體物品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種基于康普頓背散射掃描技術(shù)的液體安全檢查儀，它能快速、安全、準(zhǔn)確地鑒別未知的液體是否為易燃易爆或腐蝕性液體而不必打開(kāi)容器，又不受包裝的影響，它完全滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)的安全檢測(cè)要求。液體安全檢查儀的結(jié)構(gòu)，包括有平移門(mén)、機(jī)箱、底座(主按裝板)、X射線(xiàn)機(jī)及其前準(zhǔn)直器、探測(cè)器陣列及其后準(zhǔn)直器陣列和測(cè)物托盤(pán)，X射線(xiàn)機(jī)通過(guò)支架(邊撐)安裝在機(jī)箱內(nèi)的底座上，探測(cè)器陣列及其后準(zhǔn)直器陣列也安裝在機(jī)箱底座上，在X射線(xiàn)機(jī)的前方安裝有測(cè)物托盤(pán)，在測(cè)物托盤(pán)的前部有平移門(mén)。所述的X射線(xiàn)機(jī)、測(cè)物托盤(pán)、探測(cè)器構(gòu)成康普頓背散射掃描檢測(cè)幾何學(xué)結(jié)構(gòu)。液體安全檢查儀的多路探測(cè)采傳系統(tǒng)，包括多路探測(cè)器、高低壓電源、多道脈沖幅度分析器、通信接口，這些部件集成在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，多路探測(cè)器通過(guò)多路選擇器共用一個(gè)多道脈沖幅度分析器，其輸出通過(guò)接口送給微機(jī)或帶觸摸屏液晶顯示器，多道脈沖幅度分析器(MCA)采用外置式結(jié)構(gòu)，不必插入微機(jī)擴(kuò)展槽內(nèi)；MCA采用嵌入式微處理器(ARM和模數(shù)變換器(ADC)，使探測(cè)采傳系統(tǒng)高度智能;MCA能設(shè)定和卡住能量閾值，達(dá)到鑒別違禁液體物質(zhì)的目的。軟件設(shè)計(jì)思路，第一，針對(duì)性，該系統(tǒng)主要是針對(duì)機(jī)場(chǎng)安檢、軌道交通站臺(tái)安檢，海關(guān)和口岸、監(jiān)獄、娛樂(lè)場(chǎng)所以及一些大型的人群比較集中的重要運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所和展覽場(chǎng)館的保安等活動(dòng)中的液體安全檢測(cè)。這些場(chǎng)合需要實(shí)時(shí)性和快速性，這就要求軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)上智能化程度高，這樣在實(shí)際檢測(cè)的過(guò)程中能實(shí)現(xiàn)快速簡(jiǎn)便的操作，在人機(jī)交互的過(guò)程中要易于操作，且靈敏度高，同時(shí)在準(zhǔn)確率上要求也比較高。第二，整體性，系統(tǒng)的各個(gè)組成部分須按照一定的優(yōu)化規(guī)律開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)，使系統(tǒng)的整體功能達(dá)到最優(yōu)化的配置。第三，層次性，在數(shù)據(jù)采集傳輸、數(shù)據(jù)處理、閾值設(shè)定最終實(shí)現(xiàn)對(duì)未知液體的安全檢測(cè)的這一工作過(guò)程中，軟件設(shè)計(jì)上要注意各個(gè)工作流程中的層次性，使各個(gè)環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，以提高系統(tǒng)的檢測(cè)效率。軟件系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)管理模塊、參數(shù)管理模塊、系統(tǒng)設(shè)置模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、檢測(cè)顯示模塊和幫助模塊等八個(gè)模塊組成。本發(fā)明技術(shù)原理是基于康普頓背散射效應(yīng)所測(cè)定的光子數(shù)，通過(guò)數(shù)據(jù)處理或重建，得出被測(cè)物電子密度分布，二維密度分布圖像以及被測(cè)物質(zhì)的質(zhì)量密度、有效原子序數(shù)和相對(duì)百分比含量等參數(shù)，從而唯一地判定是否為炸藥、毒品，據(jù)此建立標(biāo)準(zhǔn)樣品數(shù)據(jù)庫(kù)， 通過(guò)自行研發(fā)的軟件和判別指標(biāo)，自動(dòng)地鑒別液體物質(zhì)?？灯疹D背散射光子數(shù)ns的計(jì)算公式為
ns=n0 Av A Q [ne (d o (0)/dQ)]rI1
式中Iitl為入射光子注量率；
A V為前、后準(zhǔn)直孔形成的聚焦體積；
A Q為探測(cè)器對(duì)散射點(diǎn)(即檢測(cè)點(diǎn))所張的立體角； do ( 0 )/dQ為康普頓散射微分截面；
I為電子密度，即單位體積的電子數(shù)； fi為入射束減弱因子； f2為散射束減弱因子；
H1為探測(cè)效率。實(shí)際測(cè)量表明，對(duì)于直徑相同的容器，液體安檢儀測(cè)得的背散射光子計(jì)數(shù)有以下大致規(guī)律(從左至右計(jì)數(shù)遞增)。
_aa_I__I_ms_,
疏松X輸鐘水S汽
酸香，本屬41精.油
水胥奶.
焦
水
康普頓散射對(duì)液體等輕物質(zhì)的探測(cè)靈敏度Ss高于透射測(cè)量的靈敏度St
Ss 二 ( I〉V2
St _疋
式中y為被測(cè)物質(zhì)的總線(xiàn)性減弱系數(shù)(Cm—1);L為被測(cè)物質(zhì)的厚度(cm)。由該式看出，密度彡I. 8g/cm3的輕物質(zhì)，對(duì)于能量為200kev以下的X或Y射線(xiàn)，其U值均小于0. 25 cnT1，對(duì)于L < 4cm的物質(zhì)，UL < 1，也即Ss > St。所以，康普頓背散射掃描技術(shù)對(duì)于液體、炸藥和毒品的探測(cè)靈敏度高。射線(xiàn)能量Eci=ZOOkev時(shí)，部分液體，部分炸藥、毒品的密度和U值如下表所列。
權(quán)利要求
1.基于康普頓背散射掃描技術(shù)的液體安全檢查儀，包括有平移門(mén)、機(jī)箱、底座、X射線(xiàn)機(jī)及其前準(zhǔn)直器、探測(cè)器陣列及其后準(zhǔn)直器陣列和測(cè)物托盤(pán)，多路探測(cè)采傳系統(tǒng)，其特征在于，X射線(xiàn)機(jī)通過(guò)支架安裝在機(jī)箱內(nèi)的底座上，探測(cè)器陣列及其后準(zhǔn)直器陣列也安裝在機(jī)箱底座上，在X射線(xiàn)機(jī)的前方安裝有測(cè)物托盤(pán)，在測(cè)物托盤(pán)的前部有平移門(mén)，所述的X射線(xiàn)機(jī)、測(cè)物托盤(pán)、探測(cè)器構(gòu)成康普頓背散射掃描檢測(cè)幾何學(xué)結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于康普頓背散射掃描技術(shù)的液體安全檢查儀，其特征在于，多路探測(cè)采傳系統(tǒng)，包括多路探測(cè)器、高低壓電源、多道脈沖幅度分析器、通信接口，這些部件集成在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，多路探測(cè)器通過(guò)多路選擇器共用一個(gè)多道脈沖幅度分析器，其輸出通過(guò)接口送給微機(jī)或帶觸摸屏液晶顯示器，多道脈沖幅度分析器(MCA)采用外置式結(jié)構(gòu)，不必插入微機(jī)擴(kuò)展槽內(nèi)；MCA采用嵌入式微處理器，使探測(cè)采傳系統(tǒng)高度智能；MCA能設(shè)定和卡住能量閾值，達(dá)到鑒別違禁液體物質(zhì)的目的。
全文摘要
基于康普頓背散射掃描技術(shù)的液體安全檢查儀，機(jī)械結(jié)構(gòu)包括有平移門(mén)、機(jī)箱、底座、X射線(xiàn)機(jī)及其前準(zhǔn)直器、探測(cè)器陣列及其后準(zhǔn)直器和測(cè)物托盤(pán)；多路探測(cè)采傳系統(tǒng)包括有多路探測(cè)器、高低壓電源、多道脈沖幅度分析器和通信接口；在原理上，給出了康普頓背散射光子計(jì)數(shù)的計(jì)算公式和各類(lèi)液體物質(zhì)排序規(guī)律。保證了液體安全檢查儀鑒別違禁品液體物質(zhì)的正確率達(dá)到95%以上，而不必打開(kāi)容器，又不受包裝的影響，完全滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)安檢要求。
文檔編號(hào)G01N23/04GK102749343SQ20121025642
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者丁厚本, 丁莉, 丁蓉, 丁青, 包微微, 李雪峰, 陳勇 申請(qǐng)人:丁青