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利用前向散射辐射检查物体的方法及其设备技术

技术编号:4160903 阅读:225 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
公开了一种利用前向散射辐射来检查物体的方法和设备,该方法包括步骤:探测辐射源产生的第一辐射与被检物体相互作用后的第一穿透值;使辐射源产生的第二辐射与散射体相互作用,以产生与该第二辐射成预定角度的前向散射辐射;探测该前向散射辐射与被检物体相互作用后的第二穿透值;以及利用探测的第一穿透值和第二穿透值来获取该被检物体的材料属性信息。本发明专利技术可用在海关、港口、机场对货物进行不开箱检查,也可用于生物学研究或医学检测。

Method and apparatus for inspecting objects using forward scattered radiation

Disclosed by forward scattering radiation inspection method and apparatus of the object, the method comprises the following steps: first detection of radiation generated by the radiation source and the object to be examined after the interaction of the first penetration value; the interaction generated by the radiation source second radiation and scattering, to produce the second radiation to a predetermined angle forward scattering radiation; detecting the forward scattering radiation and the detected object after the interaction of second penetration values; and the use of the first and second probe penetration values to obtain the penetration values by material object attribute information. The invention can be used for not checking out the goods in the customs, the port and the airport, and can also be used for biological research or medical examination.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对物体进行辐射检査,特别涉及对海运、航空集装箱等大中型客体中的材料进行检査的方法及设备。
技术介绍
在现有的利用x射线辐射成像领域中,早期主要釆用的方法是让单能射线与被检物体相互作用后,探测与被检物体作用后的射线来得到图像。这种方法能够反映出被检物体的形状和质量厚度的变化,但却不能对物体的材料进行识别。后来,利用双能法识别物质的有效原子序数的方法被提出,并很快被应用到医学成像和行李检测等各个领域。双能法识别物质的理论基础是不同能量的x射线与物体相互作用时,其产生的物理反应与物体的材料属性和x射线的能量相关。在不同的能量区域,光电效应、康普顿效应和电子对效应产生的几率分别占主要地位。射线与不同原子序数的物质相互作用,也随原子序数的变化而单调变化。所以,通过精确探测不同能量的x射线与同一物体发生作用后的射线,能够判断物体的材料属性。但这是不仅要求两种能量的x射线在能量上有较大的差异,而且对射线的探测精度和产生的x射线的稳定程度都提出了很高的要求。同时,对于运动物体的检测,如行李检测,还面临着对不同能量射线对同一体素的精确匹配问题。对于运动物体较快的检测时,匹配不同能量x射线对同一物体的穿透值变得尤其明显。如在大中型的客体检查中,即集装箱,航空箱等,往往要求检测速度较快,而物体往往都有很高的质量厚度,致使x射线的穿透剂量通常都较小。因此,如何得到不同能量的x射线和如何精确探测并匹配不同能量对同一物体的穿透值,成为了双能法辐射成像进一步应用的瓶颈。在专利文献1 (US 6,069,936 A)和专利文献2 (WO 00/43760 A2)中提出了利用单一辐射源,通过材料吸收的办法调制出双能能谱的方法。此外,专利文献3 (WO 2004/030162 A2)披露了由一个加速器交替产生高低两种能谱的射线。在专利文献3中,通过材料吸收法得到的两束X射线的能谱之间差异有限,导致准确的材料识别的范围受到限制,而加速器交替产生高低能两种不同能谱射线的方法,对加速器的稳定性要求过于苛刻,使得该方法很难被应用。专利文献4 (US 2007/0098142 Al)提出了同时探测后向散射辐射和前向散射辐射的方法来增大信息量,却没有提出将其应用于物质识别。
技术实现思路
本专利技术公开了一种利用前向散射辐射检查物体的方法及其设备,在让单能辐射源产生射线束与被检物体相互作用的同时,利用该射线束与一散射体相互作用产生前向散射辐射,并让前向散射辐射与同一被检物体相互作用,利用相互作用的结果进行基于曲线拟合的计算和分析,实现了对不同材料的有效原子序数的识别,从而实现对物体的非侵入性检査。在本专利技术的一个方面,提出了一种利用前向散射辐射检査物体的方法,包括步骤探测辐射源产生的第一辐射与被检物体相互作用后的第一穿透值;使辐射源产生的第二辐射与散射体相互作用,以产生与该第二辐射成预定角度的前向散射辐射;探测该前向散射辐射与被检物体相互作用后的第二穿透值;以及利用探测的第一穿透值和第二穿透值来获取该被检物体的材料属性信息。优选地,所述第一辐射和所述第二辐射由同一辐射源产生。优选地,所述辐射源为X光机、放射性同位素或粒子加速器。优选地,所述第一辐射和所述第二辐射的发射路径相同或者是同一辐射的两个部分。优选地,所述第一辐射和所述第二辐射的发射路径成一角度。优选地,所述的前向散射辐射与所述第一辐射的发射路径平行。优选地,所述的散射体由低Z材料构成。优选地,所述低Z材料包括C、 B和有机材料的至少之一。优选地,在所述第一辐射与探测器之间设置至少一个准直系统。优选地,在所述散射体与探测器之间设置至少一个准直系统。优选地,所述的准直系统是一放射状的扇形准直器。优选地,所述的准直系统使得散射体产生的前向散射成一扇面后,与被检物体相互作用。优选地,所述的准直系统紧挨着探测器系统而设置。优选地,所述的准直系统为具有一系列通孔的准直孔,每一个探测器前设置有一准直孔。优选地,所述的准直孔放置于以散射体中心为圆心的弧线上。优选地,所述的辐射源是双靶粒子加速器。优选地,所述的双靶粒子加速器利用粒子偏转系统使加速的粒子产生偏转,以轰击双靶至少之一。优选地,所述的双靶如下设置在垂直于被检物体运动方向上的位置有偏差。优选地,给偏转方向的耙加上散射体,以及散射体的中心与未偏转方向的靶点在垂直于被检物体运动方向上对齐。优选地,所述的对前向散射辐射的探测采用的是高灵敏度的探测器晶体。优选地,所述的识别物质材料属性的步骤包括分别计算第一辐射和散射辐射对同一体素的衰减值。优选地,所述方法还包括根据两个平行辐射间的距离对同一体素衰减值的匹配过程。优选地,所述的物质材料属性是指该物体中所含物质的等效原子序数。优选地,所述的识别材料的步骤包括利用预先对已知材料属性的物质进行采样,并通过采样点拟合得到用于识别未知材料属性的区分函数来进行材料识别。优选地,所述预定角度小于15度。在本专利技术的另一方面,提出了一种利用前向散射辐射检査物体的设备,包括产生高能射线的辐射源;第一准直系统,使得辐射源可产生扇形的第一辐射,同时产生与第一辐射成预定角度的第二辐射;散射体,用于从所述第二辐射产生前向散射辐射;第二准直系统,让散射体产生的前向散射辐射以一点源形式向被检物体发射扇形束;第一探测器阵列,用于探测第一辐射穿透被检物体的第一穿透值;第二探测器阵列,用于探测前向散射辐射穿透被检物体的第二穿透值;以及与第一和第二探测器阵列相连的处理器,用于对第一和第二探测值进行处理,得到物体的材料属性。优选地,所述的第二辐射为扇形束或笔形束。优选地,所述第一辐射与经过准直后的前向散射辐射相平行。优选地,所述的辐射源是粒子加速器、X光机或放射性同位素。优选地,所述的散射体的中心与产生辐射源的发射点在同一水平咼度°优选地,所述第二准直系统为一由重金属构成的辐射状准直器,辐射的中心点为散射体的中心。优选地,所述的第二准直系统是一双喇叭口状的准直系统。优选地,所述第一探测器阵列和所述第二探测器阵列相互平行,并在垂直于物体运动方向上对齐。在本专利技术的又一方面,提出了一种利用前向散射辐射检查物体的设备,包括能产生成预定角度的第一辐射和第二辐射的加速器;用于从第二辐射产生前向散射辐射的散射体;第一准直系统,让第一辐射成扇形状发射;第二准直系统,让第二辐射与散射体相互作用后产生的前向散射成扇形状发射;第一探测器阵列,用于探测第一辐射穿透被检物体的第一穿透值;第二探测器阵列,用于探测前向散射辐射穿透被检物体的第二穿透值;与第一和第二探测器阵列相连的处理器,用于对第一和第二穿透值进行处理,得到物体的材料属性;控制系统,与所述的加速器和所述第一和第二探测器阵列连接,用于改变辐射源的工作参数,以及与探测器系统的同步采集。优选地,所述的散射体的中心与第一辐射的发射点在同一水平高度。优选地,所述第一辐射与经过准直后的前向散射辐射相平行。优选地,所述第一准直系统和第二准直系统完全相同。优选地,所述第一探测器阵列和所述第二探测器阵列相互平行,并在垂直于物体运动方向上对齐。在本专利技术的再一方面,提出了一种利用前向散射辐射检查物体的设备,包括能产生成高能射线的辐射源;用于从所述高能射线产生前向散射辐射的散射体;第一探测器阵列,用于探测第一辐射穿透被检本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种利用前向散射辐射检查物体的方法,包括步骤: 探测辐射源产生的第一辐射与被检物体相互作用后的第一穿透值; 使辐射源产生的第二辐射与散射体相互作用,以产生与该第二辐射成预定角度的前向散射辐射; 探测该前向散射辐射与被检物体 相互作用后的第二穿透值;以及 利用探测的第一穿透值和第二穿透值来获取该被检物体的材料属性信息。

【技术特征摘要】
1、一种利用前向散射辐射检查物体的方法,包括步骤探测辐射源产生的第一辐射与被检物体相互作用后的第一穿透值;使辐射源产生的第二辐射与散射体相互作用,以产生与该第二辐射成预定角度的前向散射辐射;探测该前向散射辐射与被检物体相互作用后的第二穿透值;以及利用探测的第一穿透值和第二穿透值来获取该被检物体的材料属性信息。2、 如权利要求1所述的方法,其中,所述第一辐射和所述第二辐射由同一辐射源产生。3、 如权利要求1或2所述的方法,其中,所述辐射源为X光机、放射性同位素或粒子加速器。4、 如权利要求1或2所述的方法,其中,所述第一辐射和所述第二辐射的发射路径相同或者是同一辐射的两个部分。5、 如权利要求1或2所述的方法,其中,所述第一辐射和所述第二辐射的发射路径成一角度。6、 如权利要求l所述的方法,其中,所述的前向散射辐射与所述第一辐射的发射路径平行。7、 如权利要求l所述的方法,其中,所述的散射体由低Z材料构成。8、 如权利要求7所述的方法,其中所述低Z材料包括C、 B和有机材料的至少之一。9、 如权利要求1所述的方法,其中,在所述第一辐射与探测器之间设置至少一个准直系统。10、 如权利要求l所述的方法,其中,在所述散射体与探测器之间设置至少一个准直系统。11、 如权利要求IO所述的方法,其中,所述的准直系统是一放射状的扇形准直器。12、 如权利要求10或11所述的方法,其中,所述的准直系统使得散射体产生的前向散射成一扇面后,与被检物体相互作用。13、 如权利要求IO所述的方法,其中,所述的准直系统紧挨着探测器系统而设置。14、 如权利要求10或13所述的方法,其中,所述的准直系统为具有一系列通孔的准直孔,每一个探测器前设置有一准直孔。15、 如权利要求14所述的方法,其中,所述的准直孔放置于以散射体中心为圆心的弧线上。16、 如权利要求l所述的方法,其中,所述的辐射源是双靶粒子加速器。17、 如权利要求16所述的方法,其中,所述的双靶粒子加速器利用粒子偏转系统使加速的粒子产生偏转,以轰击双靶至少之一。18、 如权利要求16所述的方法,其中,所述的双靶如下设置在垂直于被检物体运动方向上的位置有偏差。19、 如权利要求18所述的方法,其中,给偏转方向的靶加上散射体,以及散射体的中心与未偏转方向的靶在垂直于被检物体运动方向上对齐。20、 如权利要求l所述的方法,其中,所述的对前向散射辐射的探测采用的是高灵敏度的探测器晶体。21、 如权利要求l所述的方法,其中,所述的识别物质材料属性的步骤包括分别计算第一辐射和散射辐射对同一体素的衰减值。22、 如权利要求21所述的方法,还包括根据两个平行辐射间的距离对同一体素衰减值的匹配过程。23、 如权利要求21所述的方法,其中,所述的物质材料属性是指该物体中所含物质的等效原子序数。24、 如权利要求21所述的方法,其中,所述的识别材料的步骤包括利用预先对己知材料属性的物质进行釆样,并通过采样点拟合得到用于识别未知材料属性的区分函数。25、 如权利要求l所述的方法,其中所述预定角度小于15度。26、 一种利用前向散射辐射检査物体的设备,包括产生高能射线的辐射源;第一准直系统,使得辐射源可产生扇形的第一辐射,同时产生与第一辐射成预定角度的第二辐射;散射体,用于从所述第二辐射产生前...

【专利技术属性】
技术研发人员:王学武钟华强李清华王小兵
申请(专利权)人:清华大学同方威视技术股份有限公司
类型:发明
国别省市:11[中国|北京]

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