重建粒子径迹的方法和设备、以及检查方法和检查设备技术

公开了一种用于重建宇宙射线粒子的径迹的方法和设备、以及检查方法和检查设备。所述方法包括：利用宇宙射线粒子探测器探测宇宙射线粒子，所述宇宙射线粒子探测器包括至少一个闪烁体和多个漂移管，在所述宇宙射线粒子的作用下，所述多个漂移管中的至少2个漂移管中的带电粒子产生漂移；利用所述至少一个闪烁体，记录宇宙射线粒子入射至所述宇宙射线粒子探测器的时间零点；根据所述时间零点，计算所述至少2个漂移管中带电粒子的漂移时间；基于计算出的漂移时间，确定宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置；和根据确定出的宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置，拟合出宇宙射线粒子的径迹。

Methods and equipment for reconstructing particle tracks, and inspection methods and equipment

A method and equipment for reconstructing the track of cosmic ray particles, as well as an inspection method and equipment are disclosed. The method includes: detecting cosmic ray particles by using a cosmic ray particle detector, which comprises at least one scintillator and a plurality of drift tubes. Under the action of the cosmic ray particle, at least two charged particles in the drift tubes of the plurality of drift tubes produce drift; recording the incidence of cosmic ray particles by using the at least one scintillator. To the time zero of the cosmic ray particle detector; to calculate the drift time of charged particles in at least two drift tubes according to the time zero; to determine the position of the cosmic ray particles incident on at least two drift tubes based on the calculated drift time; and to fit the universe according to the determined position of the cosmic ray particles incident on at least two drift tubes. Tracks of X-ray particles.

【技术实现步骤摘要】
重建粒子径迹的方法和设备、以及检查方法和检查设备
本公开涉及对辐射检测技术，具体涉及一种用于重建宇宙射线粒子的径迹的方法和设备、以及对诸如集装箱卡车之类的被检查物体进行检查的设备和方法。
技术介绍
宇宙射线成像技术利用自然界天然存在的宇宙射线为辐射源，穿透力强，无外加辐射，已被证实可用于检查核燃料、核废料、屏蔽体等高原子序数材料，以及毒品、爆炸物等中-低原子序数材料。宇宙射线检查与物质识别的关键在于宇宙射线粒子的径迹重建方法。目前的径迹重建方法，主要通过线性拟合和迭代算法来获取最优解，迭代初值为经验选取。这种径迹重建方法过于依赖经验，当初值偏离较多或漂移管性能差异大时，会产生较大误差，定位准确度和重建效果不佳。
技术实现思路
考虑到现有技术中的一个或多个问题，提出了一种用于重建宇宙射线粒子的径迹的方法和设备、以及对诸如集装箱卡车之类的被检查物体进行检查的设备和方法。在一个方面，提供一种用于重建宇宙射线粒子的径迹的方法，包括以下步骤：利用宇宙射线粒子探测器探测宇宙射线粒子，所述宇宙射线粒子探测器包括至少一个闪烁体和多个漂移管，在所述宇宙射线粒子的作用下，所述多个漂移管中的至少2个漂移管中的带电粒子产生漂移；利用所述至少一个闪烁体，记录宇宙射线粒子入射至所述宇宙射线粒子探测器的时间零点；根据所述时间零点，计算所述至少2个漂移管中带电粒子的漂移时间；基于计算出的漂移时间，确定宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置；和根据确定出的宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置，拟合出宇宙射线粒子的径迹。可选地，所述方法还可以包括：响应于所述至少2个漂移管中的带电粒子的漂移，输出至少2个漂移响应信号；和记录产生所述至少2个漂移响应信号的至少2个响应时刻，其中，根据所述时间零点，计算所述至少2个漂移管中带电粒子的漂移时间，包括：分别计算所述至少2个响应时刻与所述时间零点的差值，将所述差值分别作为所述至少2个漂移管中带电粒子的漂移时间。可选地，所述利用所述至少一个闪烁体，记录宇宙射线粒子入射至所述宇宙射线粒子探测器的时间零点的步骤包括：响应于所述宇宙射线粒子入射至所述至少一个闪烁体，输出至少一个闪烁体响应信号；和记录产生所述至少一个闪烁体响应信号的闪烁体响应时刻，将该闪烁体响应时刻确定为所述时间零点。可选地，所述方法还包括：利用所述至少一个闪烁体，测量宇宙射线粒子入射至所述闪烁体的位置，其中，所述根据确定出的宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置，拟合出宇宙射线粒子的径迹的步骤包括：根据确定出的宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置以及测量出的宇宙射线粒子入射至所述闪烁体的位置，拟合出宇宙射线粒子的径迹。可选地，所述基于计算出的漂移时间，确定宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置的步骤包括：基于预先建立的漂移时间与漂移距离之间的对应关系，确定所述至少2个漂移管中的带电粒子的漂移距离；和基于所述漂移距离，确定宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置。可选地，所述方法还包括：确定所述至少2个漂移管的编号；和根据所述编号，确定所述至少2个漂移管中每一个的中心位置，其中，所述基于所述漂移距离，确定宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置的步骤包括：基于所述漂移距离和所述中心位置，确定宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置。在另一方面，还提供一种检查方法，包括以下步骤：利用宇宙射线粒子探测器探测入射至被检查物体的宇宙射线粒子和从被检查物体出射的宇宙射线粒子，所述宇宙射线粒子探测器包括至少一个闪烁体和多个漂移管；利用上述任一项所述的方法，重建入射至被检查物体的宇宙射线粒子的入射径迹；利用上述任一项所述的方法，重建从被检查物体出射的宇宙射线粒子的出射径迹；基于所述入射径迹和所述出射径迹，计算宇宙射线粒子在被检查物体作用下的散射特性值；和利用所述散射特性值，识别所述被检查物体的材料属性。可选地，所述检查方法还包括：利用所述至少一个闪烁体，测量宇宙射线粒子的平均动量。可选地，所述基于所述入射径迹和所述出射径迹，计算宇宙射线粒子在被检查物体作用下的散射特性值的步骤包括：计算所述入射径迹与所述出射径迹之间的散射角度；计算散射角度的均方根；和基于所述均方根和所述平均动量，计算宇宙射线粒子在被检查物体作用下的散射特性值。可选地，所述基于所述均方根和所述平均动量，计算宇宙射线粒子在被检查物体作用下的散射特性值的步骤包括：通过下式计算散射特性值：其中，σθ为散射角度的均方根，p为入射粒子的平均动量，L为所述被检查物体被宇宙射线粒子穿过的材料的厚度。在又一方面，提供一种用于重建宇宙射线粒子的径迹的设备，包括：至少一个闪烁体，用于测量宇宙射线粒子入射至所述设备的时间零点；多个漂移管，所述多个漂移管被配置为：在所述宇宙射线粒子作用下，所述多个漂移管中的至少2个漂移管中的带电粒子产生漂移；和计算装置，所述计算装置包括存储器和处理器，所述存储器上存储有指令，当所述指令被所述处理器执行时实现以下步骤：根据所述时间零点，计算所述至少2个漂移管中带电粒子的漂移时间；基于计算出的漂移时间，确定宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置；和根据确定出的宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置，拟合出宇宙射线粒子的径迹。可选地，所述多个漂移管包括：位于至少2个第一漂移管层且沿第一方向布置的多个第一漂移管；和位于至少2个第二漂移管层且沿不同于第一方向的第二方向布置的多个第二漂移管。可选地，位于同一个第一漂移管层中的2个相邻的第一漂移管的中心位置之间的距离大于第一漂移管的直径。可选地，所述多个漂移管还被配置为：响应于所述至少2个漂移管中的带电粒子的漂移，输出至少2个漂移响应信号；和记录产生所述至少2个漂移响应信号的至少2个响应时刻，以及其中，根据所述时间零点，计算所述至少2个漂移管中带电粒子的漂移时间，包括：分别计算所述至少2个响应时刻与所述时间零点的差值，将所述差值分别作为所述至少2个漂移管中带电粒子的漂移时间。可选地，所述至少一个闪烁体被配置为：响应于所述宇宙射线粒子入射至所述至少一个闪烁体，输出至少一个闪烁体响应信号；和记录产生所述至少一个闪烁体响应信号的闪烁体响应时刻，将该闪烁体响应时刻确定为所述时间零点。可选地，所述至少一个闪烁体还用于测量宇宙射线粒子入射至所述闪烁体的位置，以及其中，根据确定出的宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置，拟合出宇宙射线粒子的径迹包括：根据确定出的宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置以及测量出的宇宙射线粒子入射至所述闪烁体的位置，拟合出宇宙射线粒子的径迹。可选地，基于计算出的漂移时间，确定宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置，包括：基于预先建立的漂移时间与漂移距离之间的对应关系，确定所述至少2个漂移管中的带电粒子的漂移距离；和基于所述漂移距离，确定宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置。可选地，当所述指令被所述处理器执行时还实现以下步骤：确定所述至少2个漂移管的编号；和根据所述编号，确定所述至少2个漂移管中每一个的中心位置，以及其中，基于所述漂移距离，确定宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置，包括：基于所述漂移距离和所述中心位置，确定宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于重建宇宙射线粒子的径迹的方法，包括以下步骤：利用宇宙射线粒子探测器探测宇宙射线粒子，所述宇宙射线粒子探测器包括至少一个闪烁体和多个漂移管，在所述宇宙射线粒子的作用下，所述多个漂移管中的至少2个漂移管中的带电粒子产生漂移；利用所述至少一个闪烁体，记录宇宙射线粒子入射至所述宇宙射线粒子探测器的时间零点；根据所述时间零点，计算所述至少2个漂移管中带电粒子的漂移时间；基于计算出的漂移时间，确定宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置；和根据确定出的宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置，拟合出宇宙射线粒子的径迹。

【技术特征摘要】
1.一种用于重建宇宙射线粒子的径迹的方法，包括以下步骤：利用宇宙射线粒子探测器探测宇宙射线粒子，所述宇宙射线粒子探测器包括至少一个闪烁体和多个漂移管，在所述宇宙射线粒子的作用下，所述多个漂移管中的至少2个漂移管中的带电粒子产生漂移；利用所述至少一个闪烁体，记录宇宙射线粒子入射至所述宇宙射线粒子探测器的时间零点；根据所述时间零点，计算所述至少2个漂移管中带电粒子的漂移时间；基于计算出的漂移时间，确定宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置；和根据确定出的宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置，拟合出宇宙射线粒子的径迹。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：响应于所述至少2个漂移管中的带电粒子的漂移，输出至少2个漂移响应信号；和记录产生所述至少2个漂移响应信号的至少2个响应时刻，其中，根据所述时间零点，计算所述至少2个漂移管中带电粒子的漂移时间，包括：分别计算所述至少2个响应时刻与所述时间零点的差值，将所述差值分别作为所述至少2个漂移管中带电粒子的漂移时间。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述利用所述至少一个闪烁体，记录宇宙射线粒子入射至所述宇宙射线粒子探测器的时间零点的步骤包括：响应于所述宇宙射线粒子入射至所述至少一个闪烁体，输出至少一个闪烁体响应信号；和记录产生所述至少一个闪烁体响应信号的闪烁体响应时刻，将该闪烁体响应时刻确定为所述时间零点。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，还包括：利用所述至少一个闪烁体，测量宇宙射线粒子入射至所述闪烁体的位置，其中，所述根据确定出的宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置，拟合出宇宙射线粒子的径迹的步骤包括：根据确定出的宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置以及测量出的宇宙射线粒子入射至所述闪烁体的位置，拟合出宇宙射线粒子的径迹。5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述基于计算出的漂移时间，确定宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置的步骤包括：基于预先建立的漂移时间与漂移距离之间的对应关系，确定所述至少2个漂移管中的带电粒子的漂移距离；和基于所述漂移距离，确定宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置。6.根据权利要求5所述的方法，还包括：确定所述至少2个漂移管的编号；和根据所述编号，确定所述至少2个漂移管中每一个的中心位置，其中，所述基于所述漂移距离，确定宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置的步骤包括：基于所述漂移距离和所述中心位置，确定宇宙射线粒子入射至所述至少2个漂移管的位置。7.一种检查方法，包括以下步骤：利用宇宙射线粒子探测器探测入射至被检查物体的宇宙射线粒子和从被检查物体出射的宇宙射线粒子，所述宇宙射线粒子探测器包括至少一个闪烁体和多个漂移管；利用根据权利要求1-6中任一项所述的方法，重建入射至被检查物体的宇宙射线粒子的入射径迹；利用根据权利要求1-6中任一项所述的方法，重建从被检查物体出射的宇宙射线粒子的出射径迹；基于所述入射径迹和所述出射径迹，计算宇宙射线粒子在被检查物体作用下的散射特性值；和利用所述散射特性值，识别所述被检查物体的材料属性。8.根据权利要求7所述的检查方法，还包括：利用所述至少一个闪烁体，测量宇宙射线粒子的平均动量。9.根据权利要求8所述的检查方法，其中，所述基于所述入射径迹和所述出射径迹，计算宇宙射线粒子在被检查物体作用下的散射特性值的步骤包括：计算所述入射径迹与所述出射径迹之间的散射角度；计算散射角度的均方根；和基于所述均方根和所述平均动量，计算宇宙射线粒子在被检查物体作用下的散射特性值。10.根据权利要求9所述的检查方法，其中，所述基于所述均方根和所述平均动量，计算宇宙射线粒子在被检查物体作用下的散射特性值的步骤包括：通过下式计算散射特性值：其中，σθ为散射角度的均方根，p为入射粒子的平均动量，L为所述被检查物体被宇宙射线粒子穿过的材料的厚度。11.一种用于重...

【专利技术属性】
技术研发人员：于昊，刘必成，易茜，王永强，曾鸣，宫辉，李荐民，孙尚民，李元景，陈志强，
申请(专利权)人：同方威视技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11