用于检测感兴趣材料的非侵入检查系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了用于检查威胁的液体、气雾剂和凝胶(LAG)的方法。该方法包括在多个步骤过程中扫描被塑料袋包装的LAG。在初次扫描中，使用具有扇形光束辐射的双能量CT技术扫描该袋子。在警报的情况下，使用具有锥形光束辐射的X射线相干散射技术再次扫描警报的LAG容器。该系统具有在两个准直仪之间切换的机构以产生扇形光束或者锥形光束。该系统还具有适当地放置用于扫描的目标并且当扫描袋子中的多个LAG容器时防止容器重叠的机构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测感兴趣材料的非侵入检查系统和方法相关申请的交叉引证本申请基于在2015年1月16日提交的题为“Non-IntrusiveInspectionSystemsandMethodsfortheDetectionofMaterialsofInterest”的美国专利临时申请号62/104,158，通过引证将其结合于本文中。
本申请总体上涉及辐射能量成像系统领域，并且更具体地，涉及使用X射线相干散射、衍射、和多能量透射X射线辐射技术的组合以用于检测隐藏对象并且识别感兴趣材料(具体地，容器中的液体、气雾剂和凝胶)的系统。
技术介绍
因为发现恐怖分子具有使用液体、自制的和临时准备的爆炸物执行攻击的能力，所以在客机上允许的液体、气雾剂和凝胶(LAG)的量受到限制。排除这些限制受到了航空主管部门的关注，因此产生了对这样的方法和装置的需求，即，其同时分析不同大小和不同材料的密闭容器的内含物，以便自动检测爆炸物和可燃液体(纯的或者混合有燃料的)并将爆炸物和可燃液体与良性液体(饮料、洗涤剂、卫生产品和食品物品等)自动区分开。有效的瓶装液体扫描器技术应该能够对隐藏在行李内或者塑料袋中抛弃的LAG容器中的威胁执行集中筛选，并且也能够筛选各种大小的单一容器配置中的LAG。对于本领域中的普通技术人员而言众所周知的是，有效原子数(Zeff)和密度(ρ)是用于将隐藏在行李中和其他容器中的爆炸物威胁品分类的材料的两个主要物理属性。使用这些属性的分类算法被结合到许多基于X射线的自动爆炸物检测系统和目前在全世界机场中配置的检查点筛选系统中。本领域目前可用的X射线检查系统为筛选LAGs提供有限能力。感兴趣材料包括固体、液体、气雾剂、凝胶形式的爆炸物、以及包括塑料、玻璃、金属和箔的各种容器类型中的爆炸物前体。容器可以是透明的或者不透明的并且本身可包含在外包装内。检测可以潜在地用于制造武器的这种材料是很复杂的任务。具体地，LAG威胁跨越Zeff值和ρ值的相对窄的范围，Zeff值和ρ值靠近常见良性物品。当需要同时分析不同大小的多个密闭容器的内含物和被包装在袋子中的材料时，诸如，在机场行李筛选期间，或者在筛选包含在夸脱、加仑或者安全篡改明显的袋子中的抛弃的LAG中，该问题更复杂。这种物品还存在从任何特定查看点进行筛选的挑战，这是因为不同容器可能重叠。目前，存在在不打开包含潜在威胁物品的容器的情况下可用于筛选LAG的四个基本技术：1)激光的拉曼散射；2)介电常数的测量；3)双能量X射线照相成像；以及4)计算机断层(CT)技术。然而，用于筛选LAG的这些传统方法不是没有缺点。激光的拉曼散射产生表示LAG的化学成分的特性的标记。然而，这是单点测量并且不可以用于同时筛选多个容器。此外，这个技术不能用于不透明容器并且不能用于金属容器或者嵌套容器。因此，拉曼散射不能用于筛选包含在许多类型的包装内的LAG。在电磁场中测量的LAG的介电常数可以用作完全表示LAG的特征的标记。然而，这个测量技术具有高于期望的假警报率，不可以用于同时筛选多个容器，并且不可以用于筛选金属容器中的LAG。双能量X射线照相成像技术可用于测量LAG的Zeff和ρ，其中该信息然后用于将LAG分类为良性的或者威胁的。当容器以控制方位存在并且没有重叠材料时，航空主管部门已经认证这些系统能够用于LAG的筛选。然而，X射线照相方法是有限的，因为它们不能解决容器重叠的问题并且不被设计成筛选包装在袋子中的容器。它们不能够同时筛选袋子中的多个容器并且它们具有操作上的高假警报率。这降低了筛选通过量，因为乘客必须取下LAG，将它们放置在处于较佳的定向的特定大容器中以用于筛选，并且运输安全人员必须解决操作上的高水平假警报。最后，CT技术提供了用于同时筛选多个容器的方法，该方法对容器的形状或者成分相对不敏感。当利用双能量(DE)或者多能量(ME)检测器实现时，CT可以精确地确定LAG的Zeff和ρ。例如，美国专利号8,036,337描述了“[a]利用双能量CT对液体物品进行安全性检查的方法，包括以下步骤：通过双能量CT对待检查的液体物品进行扫描从而获取双能量投影数据；在投影数据上执行CT重构以获得表示检查的液体物品的物理属性的CT图像；基于该CT图像提取所检查的液体物品的物理属性；并且根据该物理属性确定所检查的液体物品是不是危险的”。进一步地，美国专利号8,320,523描述了“[a]检查液体物品的方法，包括：对液体物体执行DR成像以产生透射图像；从透射图像确定要执行CT扫描的至少一个位置；在所确定的位置处执行双能量CT扫描以产生CT图像数据；从所产生的CT图像数据确定密度和原子数；判断由从CT图像数据确定的密度和原子数限定的至少一个点是否落到密度-原子数的二维空间中的预定区域中；并且输出指示液体物品是否危险的信息”。液体、自制的和临时准备的爆炸物威胁的扩大表减小了良性物品与威胁物品之间的分隔并且导致威胁与良性LAG之间的Zeff和ρ中的重叠数量增加。然而，基于CT方法不能充分准确地和精确地测量Zeff和CT数(接近于密度ρ)以避免与一些良性材料重叠的特征，从而导致假警报。存在对可以用于将在Zeff和ρ中重叠的材料分类的另外正交标记的需要。感兴趣的一个标记是X射线相干散射(在下文可被称为“CXS”)，这产生检查中的物品的分子结构的特征标记图。这个特征是正交的并且独立于Zeff和ρ。CXS在当前技术中是众所周知的。例如，美国专利号5,265,144公开了“一种X射线装置，包括：多色X射线源，用于沿着原射线束路径产生具有有限横截面的原射线束；能量敏感检测器装置，包括位于原射线束路径中的中央检测器元件和布置在围绕所述原射线束的连续增加直径的环上的一系列检测器元件以检测通过原射线束路径中的弹性散射过程产生的散射辐射；准直仪装置，在X射线源与一系列检测器元件之间并且包围原射线束，所述准直仪装置以来自在原射线束路径的给定部分内发生的所述弹性散射过程的散射辐射入射在多个所述一系列检测器元件上的方式被构建，并且进一步包括用于从入射在所述一系列的相应检测器元件上X射线量子的能量光谱确定脉冲转移光谱，X射线量子的能量光谱被标准化为入射在中央检测器元件上的X射线量子的能量光谱”。美国专利号5,642,393描述了“用于检测行李或者包装的物品中的特定感兴趣材料的检查系统，包括：多视点X射线检查探针，被构造成采用通过检查物品透射的或者从检查物品散射的X射线辐射识别所述检查物品内部的可疑区域；所述多视点X射线检查探针被构造成使用所述透射或者散射的X射线辐射的几个检查角度识别所述可疑区域，并且还被构造成获得所述可疑区域的空间信息并且确定用于随后检查的几何形状；接口系统，被构造成并且布置为从所述X射线检查探针接收提供所述空间信息和所述几何形状的数据；方向性材料敏感的探针，连接至所述接口系统并且从所述接口系统接收所述空间信息和所述几何形状；所述材料敏感探针，被构造成通过采用所述几何形状获取关于所述可疑区域的材料特定信息；以及计算机，被构造成处理所述材料特定信息以识别所述可疑区域中的所述特定材料的存在”。因此，还需要通过X射线系统捕获数据并且利用该数据以迅速且准确的方式识别威胁物品的改进的爆炸物威胁检测系统，特别是用于LAG威胁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于扫描对象的系统，所述系统包括：X射线源，用于生成辐射；第一扫描子系统，包括：第一准直仪，用于限制所述辐射以产生照射所述对象的光束；第一阵列的透射检测器，用于生成对应于检测到的透射通过所述对象的光束辐射的第一透射扫描数据，其中，所述对象相对于所述第一阵列的透射检测器关于与所述光束垂直的轴线旋转；第二扫描子系统，包括：第二准直仪，用于限制所述辐射以产生照射所述对象的成形光束；至少一个检测器，生成对应于检测到的从所述对象散射的成形光束辐射的散射扫描数据；以及处理器，使用所述第一透射扫描数据和所述散射扫描数据来确定所述对象内的感兴趣材料的存在。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.16 US 62/104,1581.一种用于扫描对象的系统，所述系统包括：X射线源，用于生成辐射；第一扫描子系统，包括：第一准直仪，用于限制所述辐射以产生照射所述对象的光束；第一阵列的透射检测器，用于生成对应于检测到的透射通过所述对象的光束辐射的第一透射扫描数据，其中，所述对象相对于所述第一阵列的透射检测器关于与所述光束垂直的轴线旋转；第二扫描子系统，包括：第二准直仪，用于限制所述辐射以产生照射所述对象的成形光束；至少一个检测器，生成对应于检测到的从所述对象散射的成形光束辐射的散射扫描数据；以及处理器，使用所述第一透射扫描数据和所述散射扫描数据来确定所述对象内的感兴趣材料的存在。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二扫描子系统中的第一检测器是能量敏感的。3.根据权利要求1所述的系统，其中，第二检测器在所述第二扫描子系统中用于测量透射通过所述对象的辐射以将所述散射扫描数据标准化。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述第二检测器是能量敏感的。5.根据权利要求3所述的系统，其中，包括针孔、过滤器或者散射器的衰减器用于降低通过所述第一准直仪产生的所述光束的强度。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一扫描子系统是多能量透射系统。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述X射线源在低能量与高能量之间切换以在所述第一扫描子系统中生成双能量透射数据。8.根据权利要求1所述的系统，其中，通过所述第一准直仪产生的所述光束是扇形光束。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述对象以至少是所述扇形光束的扇形角度和180度的总和的总角度递增地旋转以产生计算的断层X光拍摄图像。10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一扫描子系统是多能量CT系统。11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器使用所述第一透射扫描数据计算所述对象内的体元的有效原子数和密度并且使用所述散射扫描数据生成衍射特征。12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述处理器使用下列项的全部或者一些的组合确定所述对象是否包含感兴趣材料：所述衍射特征、密度和有效原子数。13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述感兴趣材料是爆炸物和毒品中的一个。14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述对象是包含装入单独容器中的液体、乳液和凝胶的组合的袋子。15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二扫描子系统的所述成形光束是笔形光束。16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二扫描子系统的所述成形光束是环状光束或者锥形光束。17.一种扫描包含至少一个物品的容器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华·D·佛朗哥，威廉·G·J·兰格维尔德，约瑟夫·本达安，马丁·亚内切克，丹·斯特雷利斯，
申请(专利权)人：拉皮斯坎系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US