新型x射線通道式安檢系統結構的製作方法
2023-12-01 07:08:06
專利名稱：新型x射線通道式安檢系統結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種x射線通道式安全檢查系統，更具體地說是一種新型 的通道式安檢機的結構，利用x射線的數位化射線照相術檢測金屬違禁品，利 用x射線與物質相互作用中的康普頓背散射掃描技術檢測炸藥/毒品/易燃易爆
品。該系統廣泛應用於機場、車站、碼頭、海關、大型場館以及某些重要場所。
背景技術：
目前，國內外有許多公司生產與銷售x射線通道式安全檢査系統，已佔領
國內外市場的相當大部分。大致有三類系統
第一類是基於X射線的數位化射線照相術(DR—Digital Radiography),在 原理上它比較適用於檢測高原子序數(Z)物質(如金屬)，而對低原子序數物質 識別能力差，即使是用雙能的DR。
第二類是基於X射線的康普頓背散射技術(CBS—Compton Backscatter Scanning),但都是利用"飛斑"(fly spot)和斬波輪方法。事實上，幾十年來這 種方法的效果並不明顯。美國亞特蘭大奧運會期間使用按這種方法製造的通道式 安檢機並未檢測出炸藥，結果造成現場爆炸。
第三類是基於X射線的計算機斷層掃描成像(CT)技術，它更適合於通道 尺寸約為1米的檢測乘客託運的行李包，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的CTX9000DSi行李檢査系統，價格 約100萬美元/臺。
(2 ) L-3 Communications Security and Detection Systems 公司生產的 examiner 30乂@爆炸物探測系統，用3 4個固定的X射線機，6048個探測器， 價格約105萬美元/臺；MVT-服高解析度檢查的行李檢査系統，用4個獨立的X 射線源，3X960個探測器，價格約為40萬美元/臺。
嚴格地說，X射線CT技術，仍是基於X射線透射吸收測量，對於低原子序 數物質檢測靈敏度低。 以上第一、二類通道式安全檢査系統均難以現場解決爆炸物檢測問題。無奈 之下，儘管第三類安全檢查系統價格昂貴，我國今年還是進口了數十臺，花費了 大量外匯。
第四類是中國實用新型專利ZL97247727. 6 "臺式炸藥/毒品信號探測裝置" 於2003年研製成功的樣機，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，並通過了國家鑑定。但是，由於當時使用的是Y射線源，所以 直接影響了推廣。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供性能/價格比高的、使用X射線源的、功能先進完 善的、輻射安全性好的、圖像質量好、能真正檢測出爆炸物和易燃易爆品的、便 於現場使用的新型X射線通道式安檢系統結構。
本實用新型的技術方案如下
新型x射線通道式安檢系統結構，包括有通道，底部有傳送皮帶，傳送皮 帶下方有底襯板，通道頂部一側安裝有x射線機及其前準直器，通道底襯板及
與X射線機相對的側板上分別安裝有線性探測器列及其後準直器陣列，與頂部 的X射線機構成數位化X射線照相幾何學結構；其特徵在於所述的通道頂部與 通道底襯板中間位置分別安裝有X射線機及其前準直器，通道的左、右兩側板 上分別安裝有線性探測器陣列及其後準直器陣列，與通道頂部與通道底襯板上的 的X射線機構成康普頓背散射幾何學結構；所述的康普頓背散射幾何學結構與 數位化X射線照相幾何學結構之間有能避免二者之間的幹擾距離；各X射線機 的出束口都對著通道，各線性探測器的靈敏區均朝向通道。
所述的數位化X射線照相幾何學結構中，X射線機為一臺，安裝在通道頂 部的右側，通道底襯板及與數位化X射線機相對的左側板上分別安裝有線性探 測器列及其後準直器陣列；在康普頓背散射幾何學結構中，所述的通道頂部與通 道底襯板中間位置分別安裝有一臺X射線機。
所述的各個X射線機發射的X射線通過各自的前準直器形成為扇形角>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各線性探測器的接收端。
每個探測器前方的後準直器和屏蔽使得X射線垂直入射到每個探測器靈敏 區端面上。
所述的各線性探測器陣列，採用多路碘化銫或碘化鈉閃爍晶體和矽光電二極 管，或其它光電倍增管。
本實用新型使用3臺X射線機及其前準器，通道的頂部安置2臺、在通道 底襯板安置1臺，對於通道寬度很大的安檢機可以增加X射線源。在通道的頂 部、底襯板和左右兩側板各安置1個線性探測器陣列及其後準直器陣列。其中通 道左側板和底襯板上的兩個線性探測器陣列和位於通道頂部右側的1臺X射線 機構成數位化X射線照相幾何學結構(稱為DR部分)；左右兩側板垂直安置的 線性探測器陣列和另2臺X射線機構成康普頓散射幾何學結構(稱為CBS部分)。 這兩個部分需有一定的間隔，相互之間無幹擾。 本實用新型的主要技術特徵是
1、 本實用新型採用的x射線機發射的X射線通過前準直器形成為扇形角 》60。的平面扇形束。
2、 本實用新型採用的四個線性陣列探測器陣列為多路碘化銫(Csl (Tl)) 閃爍晶體和矽光電二極體，其中通道兩側板上的線性陣列探測器陣列也可以採用
多路碘化鈉(Nal (Tl))閃爍晶體和光電倍增管。
3、 採傳電子學系統主要由前置放大器、主放大器、模擬信號調理電路、多 路選擇開關、模數轉換器ADC、可編程的門陣列(FPGA)控制處理電路、嵌入 式系統、接口電路、電源等組成。
4、 使用可編程門陣列FPGA (或數位訊號處理器DSP)和嵌入式系統 (ARM10)取代PC機或工控機。這種嵌入式主控系統的優點是體積小、功耗低、
成本低、可靠性更高、維護容易。
5、 本實用新型除了可以通過乙太網與其他系統進行數據通訊以外，還使用 無線圖像傳輸系統和移動終端(例如手機)，以便於有關權威專家和領導隨時隨 地實時觀測運行情況，分析疑難圖像。
本實用新型的優點是-
(1) 既可以利用數位化的X射線照相術檢測金屬違禁品，又可以利用X 射線康普頓散射技術檢測炸藥/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) 功能先進完善。除了能自動檢測金屬違禁品之外，還能自動檢測各種 形態的違禁的輕物質，諸如固態、粉狀和液態炸藥/毒品，易燃易爆品，例如汽 油、酒精、丙酮、香蕉水、各種酸、鹼、火柴、鞭炮、化妝品等。
(4) 軟體功能強大，圖像清晰。
(5) 靈敏度高、解析度好。
(6) 檢測速度快。
(7) 長時間運行穩定性好。
(8) 既可以通過網絡與其他系統進行數據通訊，又可以使用無線圖像傳輸 系統和移動終端(例如手機)。
(9) 性能/價格比高。
圖1為本實用新型總體結構示意圖(側視)。 圖2為本實用新型DR部分結構示意圖。 圖3為本實用新型CBS部分結構示意圖。 圖4為本實用新型探測採傳系統方框圖。
圖中的標號表示的部件如下
1、 位於通道頂部右側的第1臺X射線機
2、 位於通道左側板上的第1個線性探測器陣列
3、 位於通道底襯板上的第2個線性探測器陣列
4、 位於通道頂部中間的第2臺X射線機
5、 位於通道底襯板上的第3臺X射線機
6、 位於通道左側板上的第3個線性探測器陣列
7、 位於通道右側板上的第4個線性探測器陣列
8、 機架9、 傳送皮帶
10、 傳送皮帶下方的襯底板
11、 電動滾筒
12、 滾筒
13、 上側板
14、 第1臺X射線機的前準直器
15、 扇形平面X射束
16、 第2臺X射線機的前準直器
17、 第3臺X射線機的前準直器
18、 X射線
19、 第1個線性探測器陣列的後準直器陣列
20、 線性探測器陣列
21、 前置放大器
22、 主放大器
23、 模擬信號處理
24、 多路選擇開關
25、 模數轉換器ADC
26、 可編程門陣列FPGA或數位訊號處理器DSP
27、 嵌入式系統
28、 接口電路
29、 液晶顯示器顯示圖像
30、 GPRS通訊模塊
31、 手機，顯示圖像和控制
32、 有線網卡
33、 電機控制模塊
34、 直流低壓電源
35、 被檢測箱包
36、 傳送帶機入口
37、 傳送帶機出口
38、DR區域
39、CBS區域
40、第2個線性探測器陣列的後準直器陣列
41、第3個線性探測器陣列的後準直器陣列
42、第4個線性探測器陣列的後準直器陣列
43、第1臺X射線機發射的X射線束
44、第2臺X射線機發射的X射線束
45、通道右側板DR區長狹縫
46、第3臺X射線機發射的X射線束
47、通道右側板CBS區長狹縫
48、通道左側板CBS區長狹縫
具體實施方式
參見圖1，當被測箱包35放置在傳送帶機入口 36的傳送皮帶9上時，電滾 筒11將被測箱包35傳送至DR區域38，由第1臺X射線機1和線性探測器陣 列2、 3對其進行X射線照相(DR)掃描，接著傳送至CBS區域39，由第2臺、 第3臺X射線機4、 5和線性探測器陣列6、 7對其進行CBS掃描，最後由傳送 帶機出口 37送出。
參見圖2，第1臺X射線機1和其前準直器14斜著安裝在通道上側板13的 一端，開機後射出的X射線43穿過被測箱包35後一部分經過通道右側板長狹 縫45並通過後準直器陣列19到達線性探測器陣列2，另一部分經過通道底襯板 10長狹縫並通過後準直器陣列40到達下側的線性探測器陣列3。
參見圖3，第2臺X射線機4及其前準直器16安裝在通道上側板13的中央 外側，出射口垂直朝下，第3臺X射線機5及其前準直器17安裝在通道底襯板 IO的中央下方，出射口垂直朝上。開機後，第2臺和第3臺兩臺X射線機所形 成的平面扇形X射線束44和46穿過被測箱包35時產生的散射束分別經過通道 兩側板長狹縫47、 48並通過後準直器陣列41、 42到達線性探測器陣列6和7。
參見圖4， X射線18 (或43或44或46)通過後準直器陣列19 (或40或 41或42)進入線性探測器陣列20 (或2或3或6或7)，每個探測器所產生的信
號經各路的前置放大器21和主放大器22處理送入模擬信號處理電路23，再經 過多路選擇開關24，到達高速高精度的模數轉換器25，將各路模擬信號都轉換 為數位訊號後輸給可編程門陣列FPGA (或數位訊號處理器)26，完成多道脈衝 分析，並在FPGA內部實時監測信號的幅度、脈寬、脈衝能量，濾除不符合規範 的脈衝，然後計數符合要求的脈衝並在存儲器中保存。再通過專用總線傳送給嵌 入式系統(ARM10) 27，由嵌入式系統27將獲取的數據運行相關算法完成成像 與報警功能，最後通過接口電路28送給液晶顯示器29顯示圖像，或由通訊模塊 (GPRS) 30將圖像信號無線傳輸給終端設備(手機)31，或由有線網卡32傳 送至網絡，或將指令傳給電機控制模塊33，控制傳送帶機運行。
權利要求1.新型X射線通道式安檢系統結構，包括有通道，底部有傳送皮帶，傳送皮帶下方有底襯板，通道頂部一側安裝有X射線機及其前準直器，通道底襯板及與X射線機相對的側板上分別安裝有線性探測器列及其後準直器陣列，與頂部的X射線機構成數位化X射線照相幾何學結構；其特徵在於所述的通道頂部與通道底襯板中間位置分別安裝有X射線機及其前準直器，通道的左、右兩側板上分別安裝有線性探測器陣列及其後準直器陣列，與通道頂部與通道底襯板上的的X射線機構成康普頓背散射幾何學結構；所述的康普頓背散射幾何學結構與數位化X射線照相幾何學結構之間有能避免二者之間的幹擾距離；各X射線機的出束口都對著通道，各線性探測器的靈敏區均朝向通道。
2、 根據權利要求1所述的新型X射線通道式安檢系統結構，其特徵在 於所述的數位化X射線照相幾何學結構中，X射線機為一臺，安裝 在通道頂部的右側，通道底襯板及與X射線機相對的左側板上分別 安裝有線性探測器列及其後準直器陣列；在康普頓背散射幾何學結 構中，所述的通道頂部與通道底襯板中間位置分別安裝有一臺X射 線機。
3、 根據權利要求1所述的新型X射線通道式安檢系統結構，其特徵在 於所述的各個X射線機發射的X射線通過各自的前準直器形成為扇 形角》60。的平面扇形束。
4、 根據權利要求1所述的新型通道式安檢系統的結構，其特徵在於通 道的頂部與底襯板和左、右兩側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各線性探 測器的接收端。
5、 根據權利要求1所述的新型通道式安檢系統的結構，其特徵在於每 個探測器前方的後準直器和屏蔽使得X射線垂直入射到每個探測器 靈敏區端面上。
6、 根據權利要求1所述的新型通道式安檢系統的結構，其特徵在於所 述的各個線性探測器陣列，採用碘化銫或碘化鈉閃爍晶體和矽光電 二極體，或其它光電倍增管。
專利摘要本實用新型是一種新型的X射線通道式安檢系統的結構，有3臺X射線機及其前準直器，4個線性探測器陣列及其後準直器陣列，傳送帶機、機架和輻射屏蔽等。安裝在通道一側和下側的線性探測器陣列和安裝在通道上側的1臺X射線機構成數位化射線照相幾何學的DR部分，安裝在通道左、右兩側的線性探測器陣列、安裝在通道下側的1臺X射線機和通道上側的另一臺X射線機構成康普頓散射幾何學CBS部分，兩者之間有一定距離。本實用新型探測效率高，功能先進完善，圖像質量好，輻射安全性好，性能/價格比高，既可檢測金屬違禁品，又可以檢測炸藥/毒品/易燃易爆品，完全適用於現場安全檢查。
文檔編號G01N23/20GK201199235SQ200820116180
公開日2009年2月25日 申請日期2008年5月12日 優先權日2008年5月12日
發明者莉 丁, 青 丁, 丁厚本, 汪子明 申請人:丁 青;丁厚本