一種雙通道組合移動式貨櫃或車輛檢查系統的製作方法
2023-11-05 10:48:22 2
專利名稱:一種雙通道組合移動式貨櫃或車輛檢查系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及核技術應用領域，特別是涉及一種雙通道組合移動式貨櫃或車輛檢查系統。
技術背景目前，美國、德國和中國等一些公司先後開發了輻射成像型組合移動式貨櫃或車輛檢查系統，他們分別採用電子直線加速器與固體探測器或氣體探測器相結合，鈷60γ射線源與氣體探測器或固體探測器(碘化鈉晶體—光電倍增管探測器)相結合的技術方案，其圖象質量較好，比固定式檢查系統更靈活，因此受到用戶的歡迎。但是這種檢查系統存在著檢查通過率較低的缺陷，每小時約檢查20個貨櫃或車輛。在當前國際反恐鬥爭形勢日趨嚴峻的情況下，用戶需要通過率更高的檢查設備。
實用新型內容
本實用新型的目的在於克服上述現有技術存在的缺陷和不足，經發明人多年從事核技術應用領域的研究、開發和長期實踐，開發提供一種檢查通過率高、設備可靠性好的雙通道組合移動式貨櫃或車輛檢查系統。
本實用新型提供的雙通道組合移動式貨櫃或車輛檢查系統，其特徵在於包括一個鈷60γ射線源裝置(A)，位於系統正中間，具有左右兩個射線快門，固定在移動掃描裝置的臺車上；兩組L形陣列探測器裝置(B)，固定在移動掃描裝置的門形框架上，對稱設置在鈷60γ射線源裝置的左右兩側，與鈷60γ射線源裝置的左右兩個射線快門相對，並且間隔一定距離構成對稱的兩個檢測通道；移動掃描裝置(C)，設在鈷60γ射線源裝置的下面，沿軌道往復運動；自動控制子系統(D)和圖像與信息處理子系統(E)設在控制室內(未標出)控制整個檢查系統運行和檢查圖像。
按照本實用新型提供的雙通道組合移動式貨櫃或車輛檢查系統中，所述鈷60γ射線源裝置包括一個鈷60γ射線源(簡稱鈷源)(1)、源的屏蔽容器(2)、左射線快門(3)、右射線快門(3』)、左附加狹縫(4)、右附加狹縫(4』)、左前準直器(5)和右前準直器(5』)；鈷60γ射線源裝置位於系統正中間，全部固定在移動掃描裝置的臺車(11)上，屏蔽容器的左、右兩側各有一個用鎢合金和鋼製成的擺動式射線快門及其電磁推動器，快門外側設有鉛制的附加狹縫和鋼製的前準直器。
所述鈷60γ射線源的強度為3.7TBq(100居裡)或11.1TBq(300居裡)，其線度為Φ4mm×4mm或Φ6mm×6mm。
所述鈷60γ射線源的屏蔽容器是由鎢合金和鋼製成的球形容器，容器分成三部分中間部分為鼓形柱體，直徑為300至400mm，厚度為40至60mm，鈷60γ射線源位於鼓形柱體的幾何中心，自中心向左、右開兩道垂直狹縫，寬度為4至6mm，垂直張角為65°至75°，並設有進源通道，鼓形柱體用鋼支撐架固定在機座上。鼓形柱體的兩側為兩個鎢合金半球，半徑為150至200mm，用鋼結構架懸掛在鼓形柱體的頂端，構成擺動式射線快門。半球上有一條斜的狹縫，寬度為4至6mm，當快門憑藉自身重力自然下垂時，快門的狹縫與鼓形柱體的狹縫不重合，鎢合金半球把γ射線擋住，使其不能發射出來，此即關閉快門狀態。在鎢合金半球下方的鋼結構件上連接一個電磁推動器。當需要檢查貨櫃時，在主控制臺的指令下，電磁推動器推動快門使其離開下垂位置，到達開快門位置，這時快門的狹縫與鼓形柱體的狹縫對準，鈷60γ射線源發出的γ射線通過快門的狹縫發射出來，對貨櫃或車輛進行掃描檢查。掃描完成後，主控制臺再發出指令，電磁推動器停止工作，快門在自身重力和復位彈簧的作用下回到自然下垂狀態，即自動關閉快門。快門的開關時間為0.3秒～1秒。左右兩個快門可以單獨開關，也可以同時開關。
所述附加狹縫由鉛或鋼製成，狹縫寬度為6～8mm。
所述前準直器由鑄鋼製成，呈直立線形或單折線形，其準直狹縫寬度為6～8mm。附加狹縫的內沿與鎢合金半球接近，附加狹縫外沿與前準直器內沿相接。鈷60γ射線源屏蔽容器、附加狹縫和前準直器都固定同一機座上，並且機座固定在臺車上。當射線快門開啟時，快門的狹縫與附加狹縫及前準直器狹縫嚴格地對準，以使γ射線束射出並被準直成扇形窄片狀束。
所述鈷60γ射線源屏蔽容器的中間部分鼓形柱體有一個進源孔道，該孔道沿垂直於狹縫所在平面的直徑方向進入，並終止於柱體的幾何中心。該孔道的入口與鈷源的貯運容器的源出口相連接。鈷60γ射線源的貯運容器由貧化鈾B(U)和鋼構件組成，在運輸和貯存鈷源時，源處於B(U)包裝的「S」形通道的中心位置，γ射線不能發射出來，沒有輻射危險。在安裝檢測系統時，使用源控制器和輸送鋼纜把源從「S」通道的中心送入屏蔽容器的中心，即源的工作位置。當更換鈷源或維修屏蔽容器及快門時，把源從工作位置抽回到B(U)包裝的「S」形通道的中心位置，確保安全。
所述兩組「L」形陣列探測器裝置為左、右兩組「L」形陣列探測器裝置，包括左後準直器(8)、右後準直器(8』)、左陣列探測器(9)、右陣列探測器(9』)、左射線捕集器(10)和右射線捕集器(10』)。
兩組L形陣列探測器分別安裝在移動掃描裝置中左右對稱的兩個門形框架上，與鈷60γ射線源裝置的左右兩個射線快門相對並且間隔一定距離，構成兩條檢測通道。L形陣列探測器垂直部分高度為4.5m至5.4m，水平部分長度為3.5至4.0m。
所述陣列探測器由若干個探測器模塊，通常為60至90個探測器模塊順序排列組成。每個探測器模塊包含一列16或32個探測器及前端電路，探測器和前端電路共處於一塊印刷電路板上構成一個探測器模塊。每個探測器由一個鎢酸鎘(或碘化銫)閃爍晶體和一個光耦合在晶體上的矽光二極體組成，前端電路包括一個超低噪聲的前置放大器和一個高解析度、低噪聲的模數轉換電路。從射線入射方向看，晶體的截面尺寸為5mm×7mm至10mm×12mm，晶體的長度為44mm至52mm，晶體長度應能保證它對鈷60γ射線源的γ射線的探測效率≥80％。相鄰晶體之間間距為0.36mm，晶體之間有反射白膠，防止光線串行。探測器模塊按順序一塊挨一塊地用螺釘固定在長條形支架上，使一列列晶體對準後準直器的狹縫，且與狹縫成一定垂直張角，張角的大小由模塊的位置決定，從鈷源到每個模塊內的一列晶體的兩端連線成一等腰三角形。下面一個三角形的上邊與上面一個三角形的下邊重合，依此類推，把所有這些等腰三角形的面積相加起來，就得到一個以鈷60γ射線源為頂點的大的、能包容整個貨櫃或車輛的扇形面積，這樣既保證不重複、不漏空、無死角，又能保證每個模塊上的一列晶體正對著鈷60γ射線源，以便提高探測效率，提高圖像質量。探測器支架連同探測器模塊被密封在由後準直器和鋼外殼圍成的截面為矩形的密封箱體內。
所述密封探測器的箱體的壁為4至6mm厚鋼板，用氬弧焊把鋼板與後準直器密封焊接，在箱體一側面壁上鑽一圓孔，使固定在臺車上的抽溼機的抽氣管通入箱體內，抽氣管壁與圓孔用密封膠粘貼密封；在箱體另一側壁上鑽一圓孔，以便供電和通訊電纜通過，電纜與圓孔作密封處理；在箱體內安裝溼度傳感器，當箱體內溼度超過設定限值時，傳感器向主控制系統發出信號，主控制系統向執行機構發出指令，使抽溼機自動啟動，把箱體內的潮溼空氣抽出，同時把乾燥空氣送入箱體內，確保探測器工作在適當的溼度氣氛中。
所述後準直器位於陣列探測器面向鈷60γ射線源的一側，由鑄鋼製成，其形狀和長度與陣列探測器相同，其截面為100×100mm2至100×150mm2，準直狹縫的寬度為8mm至12mm。準直器與裝探測器的箱體連成一體，它成為該箱體的一個壁。準直狹縫通常用一條鋁箔粘膠帶粘貼，以使箱體處於密封狀態。
所述射線捕集器位於探測器背向鈷60γ射線源的一側，它由鉛或鐵製成，截面為「新月」形(圖5)，其寬度為60至100mm，厚度為80至100mm，高度為2m，捕集器焊接在一鋼板上，鋼板與探測器箱體的背面壁之間用數個合頁連接，便於開合，便於探測器及電子線路的維護。
所述移動掃描裝置包括臺車(11)、軌道(12)、驅動裝置(13)、左「門」形框架(6和7)和右「門」形框架(6』和7』)。左右兩組「L」形陣列探測器分別固定在左右兩個「門」形框架上，與鈷60γ射線源裝置的左右兩個射線快門相對並且間隔一定距離，形成兩條貨櫃/車輛檢測通道(14)和(14』)。上述移動掃描裝置由一臺變頻調速專用電機驅動，採用全數字交流變頻調速系統，通過設置、修改數字式變頻器的各項參數，在主控系統的指令下，實現掃描裝置的啟動、制動、加速、減速、勻速、調速、前進、後退和停止，掃描裝置往復運動的速度為20至60釐米/秒，最大行程為40米；不檢測貨櫃時，載著射線源和探測器的移動掃描裝置停在軌道的一端，例如檢測通道的出口端。開始檢測貨櫃時，首先對系統供電，按操作程序開啟各個子系統，待整個系統工作狀態正常後，可開始檢測貨櫃。主控制臺發出指令，讓檢測通道入口處的橫杆抬起，2輛或4輛貨櫃車輛分別進入左右兩個檢測通道並停在指定位置，司機離開車輛到檢測區域外的安全地方等候。這時，主控制臺向移動掃描裝置發出指令，讓它開始移動。當臺車(11)在軌道(12)上移動時，射線快門自動開啟，鈷60γ射線源(1)發射的γ射線經過射線快門(3和3』)、附加狹縫(4和4』)、以及前準直器(5和5』)的狹縫被約束成兩束扇形窄片狀射線束，分別射向停在左、右通道(14和14』)內的貨櫃或車輛(15和15』)，一部分射線被貨櫃或車輛內的物體所吸收，其餘部分射線穿過貨櫃後被左、右兩組「L」形陣列探測器探測到，並轉換成電信號，被信號採集裝置採集，經數字電路處理後的數位訊號送到圖像採集計算機，然後再把圖像數據發送到圖像與信號處理系統。當停在通道(14)和(14』)內的2輛或4輛貨櫃/車輛被射線束掃描完成後，射線快門(3)和(3』)自動關閉，臺車停止運行，檢測通道出口處的橫杆自動抬起，被檢查過的貨櫃/車輛駛離檢查通道。這時，檢測通道入口處的橫杆自動抬起，第二批貨櫃/車輛駛入檢測通道(14)和(14』)等待檢查。當確認駕駛員離開車輛，通道內無人時，臺車向相反方向運行，快門自動開啟，對第二批貨櫃/車輛進行掃描檢查。
所述自動控制子系統及圖像與信息處理子系統為本領域公知技術，但與本雙通道組合移動式貨櫃或車輛檢查系統相匹配。
本實用新型提供的雙通道組合移動式貨櫃或車輛檢查系統採用鈷60γ射線源與鎢酸鎘(或碘化銫)閃爍晶體—矽光二極體陣列探測器相結合的技術方案，探測器採用模塊化設計，可靠性更高，維修更方便。
該系統在檢查貨櫃時，扇形窄片狀γ射線束能包容整個貨櫃或車輛，既保證不重複、不漏空、無死角，又能保證每個探測器模塊上一列晶體正對著鈷源，以便提高探測效率和圖像質量。
採用一個鈷60源裝置與兩組「L」形陣列探測器相結合，組成雙通道檢查系統，設備移動一次可檢查2或4個貨櫃或車輛，檢查通過率提高了2-4倍。特別適用於貨櫃或車輛通過量大的港口、邊境和機場。
圖1為雙通道組合移動式貨櫃或車輛檢查系統結構示意圖，圖2為移動掃描裝置的「門」字形框架的主視示意圖，圖3為鈷60γ射線源裝置的左、右射線快門的主視示意圖，
圖4為密封陣列探測器的箱體和後準直器結構橫剖面示意圖，圖5為射線捕集器的俯視示意圖。
具體實施方式
本實用新型用下列具體實施方案結合附圖進一步說明本實用新型，但本實用新型的保護範圍並不限於下列具體實施方案。
本實用新型提供的雙通道組合移動式貨櫃或車輛檢查系統採用活度為11.1TBq(300居裡)的鈷60γ射線源(1)，鈷60γ射線源裝置(A)由鎢合金球形屏蔽容器(2)和左右兩個射線快門(3)、(3』)組成。球體的直徑為33cm，射線快門的狹縫為6mm，它把γ射線準直成垂直張角為70°的扇形窄片狀射線束，每個快門由一個推力為30公斤的電磁鐵推動開啟，由一個復位彈簧和自身重力關閉，開閉時間為0.5秒。檢查系統共有兩組「L」形陣列固體探測器(9)和(9』)，每一陣列探測器含64個探測器模塊，每個模塊含16個由鎢酸鎘(CdWO4)閃爍晶體和與之光耦合的矽光二極體組成的探測器，以及相應的前端電路，晶體的尺寸為6×8×44mm3，對鈷60γ射線的探測效率為80％，兩晶體之間的間距為0.36mm，晶體間由白色反射膠隔開，防止光串擾。探測器模塊用螺釘固定在支架上。每個模塊上的一列探測器對準後準直器(8)或(8』)的狹縫，且與狹縫成不同的垂直張角，以使鈷60源處於每一列探測器的垂直平分線上，這樣使每個模塊上的一列探測器晶體都正對著鈷源，以便提高探測效率，提高圖像質量。後準直器的截面尺寸為100×150mm2，狹縫寬度為8mm，長度與陣列探測器相同，即垂直高度為4500mm，水平長度為3500mm。射線捕集器的厚度為80mm。探測器箱體截面為400×350mm2，壁厚為5mm。箱體側壁留一圓孔與抽溼機的抽氣管相連。移動掃描裝置(C)的臺車(11)尺寸為4m(長)×2m(寬)×0.8m(高)，軌距1.8m，承重10噸，由變頻電機驅動，受臺車控制櫃和主控制系統(D)的控制，沿軌道前後移動的速度分為3擋12m/分，18m/分，24m/分。
當臺車(11)沿軌道(12)移動時，鈷60γ射線源(1)發射的γ射線經過射線快門(3)和(3』)，附加狹縫(4)和(4』)，以及前準直器(5)和(5』)的狹縫被約束成兩束扇形窄片狀射線束，分別射向停在左、右通道(14)和(14』)內的貨櫃或車輛(15)和(15』)，一部分射線被貨櫃或車輛內的物體所吸收，其餘部分射線被左、右兩組「L」形陣列探測器探測到，並轉換成電信號，被信號採集裝置採集，經數字電路處理過的數位訊號送到圖像採集計算機，然後圖像數據送到圖像與信號處理子系統(E)。當停在通道(14)和(14』)內的2輛或4輛貨櫃/車輛被射線束掃描完成後，射線快門(3)和(3』)自動關閉，臺車停止運行，檢測通道出口處的橫杆自動抬起，被檢查過的貨櫃/車輛駛離檢查通道。這時，檢測通道入口處的橫杆自動抬起，第二批貨櫃/車輛駛入通道(14)和(14』)等待檢查。當確認駕駛員離開車輛，通道內無人時，臺車向相反方向運行，快門自動開啟，對第二批貨櫃/車輛進行掃描檢查。
當掃描速度為18m/分時，檢查系統的穿透能力為220mm(鋼板)，空間解析度1.0mm(銅絲)，圖象質量指標(IQI)為2.5％(鋼)，對比靈敏度為0.8％(鋼)，檢查貨櫃/車輛的通過率一般可達到60貨櫃(40英尺)/小時，最大可達到80貨櫃(40英尺)/小時，是現有技術的組合移動式檢查系統的3-4倍。
權利要求
1.一種雙通道組合移動式貨櫃或車輛檢查系統，其特徵在於包括一個鈷60γ射線源裝置(A)，位於系統正中間，固定在移動掃描裝置的臺車上，鈷60γ射線源裝置有左右兩個射線快門；兩組L形陣列探測器裝置(B)，固定在移動掃描裝置的門形框架上，對稱設置在鈷60γ射線源裝置的左右兩側，與鈷60γ射線源裝置的左右兩個射線快門相對，並且間隔一距離構成對稱的兩個檢測通道；移動掃描裝置(C)，設在鈷60γ射線源裝置的下面，沿軌道往復運動；自動控制子系統(D)和圖像與信息處理子系統(E)設在控制室內控制檢查系統運行和檢查圖像。
2.根據權利要求
1的雙通道組合移動式貨櫃或車輛檢查系統，其特徵在於所述鈷60γ射線源裝置包括鈷60γ射線源(1)、源的屏蔽容器(2)、左射線快門(3)、右射線快門(3』)、左附加狹縫(4)、右附加狹縫(4』)、左前準直器(5)和右前準直器(5』)；屏蔽容器的左右兩側各有一鎢合金和鋼製成的擺動式射線快門及電磁推動器，快門外側設有鉛制的附加狹縫和鋼製的前準直器；所述鈷60γ射線源的活度為3.7TBq或11.1TBq，射線快門狹縫及附加狹縫的寬度均為4至6mm，快門啟閉時間為0.3秒至1秒。
3.根據權利要求
2的雙通道組合移動式貨櫃或車輛檢查系統，其特徵在於所述鈷60γ射線源的屏蔽容器的中間部分為鼓形柱體，直徑為300至400mm，厚度為40至60mm，鈷60γ射線源位於鼓形柱體的幾何中心，自中心向左、右開兩道垂直狹縫，寬度為4至6mm，垂直張角為65°至75°；鼓形柱體的兩側為兩個鎢合金半球，半徑為150至200mm，用鋼結構架懸掛在鼓形柱體的頂端，構成擺動式射線快門，半球上有一條斜的狹縫，寬度為4至6mm。
4.根據權利要求
1的雙通道組合移動式貨櫃或車輛檢查系統，其特徵在於所述L形陣列探測器裝置包括左後準直器(8)、右後準直器(8』)、左陣列探測器(9)、右陣列探測器(9』)、左射線捕集器(10)和右射線捕集器(10』)；左右陣列探測器分別安裝在移動掃描裝置中左右對稱的兩個門形框架上，與射線源裝置的左右兩個射線快門相對，並且間隔一定距離構成兩條檢測通道(14)和(14』)。
5.根據權利要求
1的雙通道組合移動式貨櫃或車輛檢查系統，其特徵在於所述陣列探測器由若干個探測器模塊順序排列組成，每個探測器模塊包含一列16或32個探測器及前端電路，它們共處於一塊印刷電路板上，探測器由一個鎢酸鎘或碘化銫閃爍晶體和一個光耦合在晶體上的矽光二極體組成，前端電路包括一個超低噪聲的前置放大器和一個高解析度、低噪聲的模數轉換電路。
6.根據權利要求
5的雙通道組合移動式貨櫃或車輛檢查系統，其特徵在於所述陣列探測器的閃爍晶體的截面尺寸為5×7mm2至10×12mm2，晶體長度為44至52mm，L形陣列探測器垂直部分高度為4.5m至5.4m，水平部分長度為3.5m至4.0m。
7.根據權利要求
4的雙通道組合移動式貨櫃或車輛檢查系統，其特徵在於所述後準直器的截面為100×100mm2至100×150mm2，準直狹縫寬度為8至12mm，後準直器的形狀和長度與陣列探測器相同。
8.根據權利要求
1的雙通道組合移動式貨櫃或車輛檢查系統，其特徵在於所述射線捕集器，寬度為60至100mm，高度為2m，最大厚度為100mm。
9.根據權利要求
1的雙通道組合移動式貨櫃或車輛檢查系統，其特徵在於所述移動掃描裝置包括臺車(11)，軌道(12)，驅動裝置(13)，左、右門形框架(6、7)和(6』、7』)；驅動裝置和左右門形框架固定在臺車上，臺車在軌道上作前後移動。
專利摘要
本實用新型涉及雙通道組合移動式貨櫃或車輛檢查系統，包括移動掃描裝置，其特徵在於鈷60γ射線源裝置，兩組L形陣列探測器，自動控制子系統和圖像與信息處理子系統，兩組L型陣列探測器分別安裝在移動掃描裝置的左右兩個門字形框架上，與鈷60γ射線源裝置的左右兩個射線快門相對，形成兩條貨櫃或車輛檢查通道，通過移動掃描裝置的臺車沿軌道前後移動，實現兩通道同時進行掃描檢查工作。該系統檢查通過率高，設備安全可靠性好，檢測通過率提高2－4倍，特別適用於貨櫃或車輛通過量大的港口、邊境和機場。
文檔編號G21G4/00GKCN2840027SQ200520118577
公開日2006年11月22日 申請日期2005年9月20日
發明者趙景岐, 陳惠民, 黃志誠, 韓其方, 羅金漢, 陳力, 李永清, 李 東, 趙英楠 申請人:趙景岐導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan