基于中子与X射线的危险品检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于中子与X射线的危险品检测装置及方法，涉及公共安全技术领域。该装置的控制系统用于控制传送带将待检测物品传送至X射线机内对待检测物品进行X射线检测，并控制传送带将待检测物品传送至中子源的探测区域内，并通过中子源旋转系统控制中子源旋转，使中子源的中轴线穿过危险品；并控制中子源和γ射线探测器对危险品进行中子检测，得到中子检测结果；元素分析系统用于根据X射线检测结果和中子检测结果确定危险品的种类。本发明专利技术通过中子源旋转系统将中子源旋转至危险品、中子源和中子源旋转系统在一条线上的位置，这样可以确保靶片距离疑似危险品最近，疑似危险品处的14MeV中子数目最多，从而提高检测效率。

【技术实现步骤摘要】
基于中子与X射线的危险品检测装置及方法
本专利技术涉及公共安全
，尤其涉及一种基于中子与X射线的危险品检测装置及方法。
技术介绍
货包爆炸物恐怖袭击是恐怖分子常用的袭击手段，因此，对于爆炸物等危险品的检测对于公共安全非常重要。目前，爆炸物主要通过X射线进行检测，X射线检测作为常用检测方法，其通过货包中货物密度不同进行三维成像检测，具有检测速度快的优点。然而，很多爆炸物密度与常见生活用品很近，因而，从密度上探测爆炸物会经常发生虚警现象，并且X射线检测不能识别物质种类。中子检测技术能够检测被检爆炸物的化学元素组成及元素含量比，可测定爆炸物中主要成分C、N、O和H等原子密度和相对含量，进而准确检测隐藏的爆炸物。中子检测技术中，伴随α粒子/中子飞行时间法利用伴随α粒子对中子进行标记，可以有效降低检测过程中非标记中子与被检物及其周围环境作用产生的强γ本底信号的影响，具有检测本底低的优点。该检测方法利用T(d,n)4He反应可以产生14MeV的高能中子，在反应中产生的α粒子和中子在时间上是一一对应关系，在几何位置上α粒子与中子是背对背飞出的。因此，利用α粒子的位置灵敏探测器测定α粒子的飞行方向，即可确定中子的飞行方向，测定α粒子和中子引起的符合γ射线随时间的变化，由中子飞行速度就可以确定中子飞行的距离，进而可以确定被检测元素含量的空间分布。伴随α粒子/中子飞行时间法可以测出元素含量的空间分布，具有高的空间分辨本领和强的爆炸物识别能力。申请号为5838759的美国专利公开了一种用于爆炸物检测与识别的单束光中子管和X射线成像系统，包括X射线源、中子源、准直器、探测器、传送带、信号获取与处理电子学系统、移动控制电子学等，该系统采用X射线源与X射线-Be光中子源耦合测量爆炸物，首先利用X射线检测货箱，若发现可疑物，则利用X射线-Be光中子源检测可疑物，通过探测器测量热中子与可疑物发生核反应产生的伽马射线，从而获得可疑物成分检测。此专利利用X射线和热中子耦合测量爆炸物，大大提高爆炸物检测成功率。然而，由于货箱周围物品多，造成热中子与可疑物反应产生的伽马射线本底高，造成中子检测准确度难以提高。申请号为201621106604.5的中国专利申请公开了一种可移动包裹爆炸物中子检测装置，包括中子发生器、α粒子位置灵敏探测器、屏蔽体、γ射线探测器、控制系统、数据获取与处理系统，该装置的α粒子位置灵敏探测器由多个α粒子探测器形成的阵列构成，α粒子探测器采用的探测器材料选用ZnO闪烁体、半导体或YAP:Ce。此专利利用中子飞行时间法测量爆炸物，能够避免在γ射线探测器上产生干扰信号。然而，中子飞行时间法测量的符合伽马信号低，探测效率低。申请号为201410160790.X的中国专利申请公开了一种爆炸物检测装置，所述检测装置包括主机、传输定位系统、屏蔽墙、控制系统；被测物品经传输定位系统送至检测区，启动中子源，通过被测物品后出射的γ信号经探测器阵列、数据采集系统送至控制系统，分析获取箱包内爆炸物信息；中子源中集成有α粒子探测器。此专利使用中子飞行时间法测量爆炸物，通过传输定位系统将被测物品送至检测区，实现爆炸物的实时检测。然而，该专利并没有解决中子飞行时间法探测效率低的问题。申请号为92101973.4的中国专利申请公开了一种高空间分辨快中子检测爆炸物系统，包括中子发生器、快速α粒子位置灵敏探测器和一组γ射线探测器及数据获取、处理、控制计算机。快速α粒子位置灵敏探测器是由多个快速α粒子探测器构成的阵列。此专利充分利用中子飞行时间法的高空间分辨的特点检测爆炸物。然而，该专利并没有解决中子飞行时间法探测效率低的问题。申请号为201010620666.9的中国专利申请公开了一种用于密封中子发生器的伴随α粒子探测器，包括光电倍增管、发光晶体、光学密封法兰、外壳；发光晶体为YAP:Ce，光学密封法兰为蓝宝石玻璃法兰。该专利提供了一种伴随α粒子探测器的制作方法，该探测器阵列直接测量伴随α粒子，获得标记中子的位置信息。然而，该α粒子探测器标记的中子角度分布是一定的，不能随着爆炸物尺寸调整标记的中子角度。为了提高中子飞行时间法的探测效率，需要增加到达被检测物处中子数目，但是，现有的伴随α粒子探测器会因为探测信号太强而发生信号堵死的问题。综上所述，目前中子飞行时间法检测爆炸物技术采用的方案是被检测物放在中子源的正上方或正下方，α粒子探测器为ZnO闪烁体、半导体或YAP:Ce阵列，通过α粒子探测器测定中子的飞行方向，测定α粒子和中子引起的符合γ射线随时间的变化，从而确定危险品的空间分布。然而此类方案存在以下不足：1)探测效率低。利用中子飞行时间法检测爆炸物时，符合γ射线测量的信号弱，导致探测效率低；2)存在信号堵死的问题。为了提高中子飞行时间法的探测效率，需要提高中子源强，以增加到达被检测物处中子数目。然而由于伴随α粒子探测器对应的α粒子立体角是固定的、无法调整，随着中子源强的提高，现有的伴随α粒子探测器和电子学系统存在信号堵死等问题。基于此，现急需一种基于中子与X射线耦合的危险品的精准快速检测方法和装置，以期对上述现有技术缺陷进行改善。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于中子与X射线的危险品检测装置及方法。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于中子与X射线的危险品检测装置，包括：X射线机、中子源旋转系统、中子源、γ射线探测器、传送带、控制系统和元素分析系统，其中：所述控制系统用于控制所述传送带将待检测物品传送至所述X射线机内，所述X射线机用于对所述待检测物品进行X射线检测，根据X射线检测结果确定所述待检测物品中的危险品的位置；所述控制系统还用于控制所述传送带将所述待检测物品传送至所述中子源的探测区域内，并根据所述危险品的位置向所述中子源旋转系统发送控制指令，所述中子源旋转系统根据所述控制指令控制所述中子源旋转，使所述中子源的中轴线穿过所述危险品；所述控制系统还用于控制所述中子源和所述γ射线探测器对所述危险品进行中子检测，得到中子检测结果；所述元素分析系统用于根据所述X射线检测结果和所述中子检测结果确定所述危险品的种类。本专利技术解决上述技术问题的另一种技术方案如下：一种基于中子与X射线的危险品检测方法，包括：控制系统控制传送带将待检测物品传送至X射线机内，所述X射线机对所述待检测物品进行X射线检测，根据X射线检测结果确定所述待检测物品中的危险品的位置；所述控制系统控制所述传送带将所述待检测物品传送至中子源的探测区域内，并根据所述危险品的位置向中子源旋转系统发送控制指令，所述中子源旋转系统根据所述控制指令控制所述中子源旋转，使所述中子源的中轴线穿过所述危险品；所述控制系统控制所述中子源和γ射线探测器对所述危险品进行中子检测，得到中子检测结果；元素分析系统根据所述X射线检测结果和所述中子检测结果确定所述危险品的种类。本专利技术的有益效果是：本专利技术首先通过X射线机检测的疑似危险品位置，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于中子与X射线的危险品检测装置，其特征在于，包括：X射线机、中子源旋转系统、中子源、γ射线探测器、传送带、控制系统和元素分析系统，其中：/n所述控制系统用于控制所述传送带将待检测物品传送至所述X射线机内，所述X射线机用于对所述待检测物品进行X射线检测，根据X射线检测结果确定所述待检测物品中的危险品的位置；/n所述控制系统还用于控制所述传送带将所述待检测物品传送至所述中子源的探测区域内，并根据所述危险品的位置向所述中子源旋转系统发送控制指令，所述中子源旋转系统根据所述控制指令控制所述中子源旋转，使所述中子源的中轴线穿过所述危险品；/n所述控制系统还用于控制所述中子源和所述γ射线探测器对所述危险品进行中子检测，得到中子检测结果；/n所述元素分析系统用于根据所述X射线检测结果和所述中子检测结果确定所述危险品的种类。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于中子与X射线的危险品检测装置，其特征在于，包括：X射线机、中子源旋转系统、中子源、γ射线探测器、传送带、控制系统和元素分析系统，其中：
所述控制系统用于控制所述传送带将待检测物品传送至所述X射线机内，所述X射线机用于对所述待检测物品进行X射线检测，根据X射线检测结果确定所述待检测物品中的危险品的位置；
所述控制系统还用于控制所述传送带将所述待检测物品传送至所述中子源的探测区域内，并根据所述危险品的位置向所述中子源旋转系统发送控制指令，所述中子源旋转系统根据所述控制指令控制所述中子源旋转，使所述中子源的中轴线穿过所述危险品；
所述控制系统还用于控制所述中子源和所述γ射线探测器对所述危险品进行中子检测，得到中子检测结果；
所述元素分析系统用于根据所述X射线检测结果和所述中子检测结果确定所述危险品的种类。


2.根据权利要求1所述的基于中子与X射线的危险品检测装置，其特征在于，所述中子源包括：离子源、螺线管、α粒子探测器阵列和靶片，其中，所述螺线管为管状结构，在所述螺线管内，沿着所述螺线管的轴线方向依次设置有离子源、α粒子探测器阵列和靶片，所述离子源和所述靶片位于所述离子源的两端，所述靶片位于靠近所述危险品的一端，所述α粒子探测器阵列为管状结构，所述α粒子探测器阵列的中轴线与所述螺线管的中轴线平行，且垂直于所述靶片。


3.根据权利要求2所述的基于中子与X射线的危险品检测装置，其特征在于，所述元素分析系统包括：N个数字化仪和分析装置，N个所述数字化仪分别与所述分析装置连接，N≥2；
所述α粒子探测器阵列为方管结构，包括4N个SiC探测器片，所述α粒子探测器阵列的每一面包括N个首尾依次连接的SiC探测器片，处于同一水平面的4个SiC探测器片为一组，每组所述SiC探测器片均与一个数字化仪对应连接。


4.根据权利要求3所述的基于中子与X射线的危险品检测装置，其特征在于，所述控制系统具体用于控制所述螺线管中电流方向从靠近所述离子源的一端流向靠近所述靶片的一端，在所述螺线管中形成一个平行于所述螺线管轴向且垂直于所述靶片方向的磁场，所述磁场将所述靶片上产生的α带电粒子旋转至位于所述螺线管内侧的所述α粒子探测器阵列上，并通过调节所述螺线管中电流大小，控制到达所述α粒子探测器阵列上的α粒子的立体角大小。


5.根据权利要求3所述的基于中子与X射线的危险品检测装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：中科超睿青岛技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37