测量物体的有效原子序数的设备制造技术

公开了一种测量物体的有效原子序数的设备。该设备包括：射线源，产生第一能量的第一X射线束和第二能量的第二X射线束；切伦科夫探测器，接收透射被检查物体的第一X射线束和第二X射线束，产生第一探测值和第二探测值；数据处理装置，基于第一探测值和第二探测值得到被检查物体的有效原子序数。由于切伦科夫探测器能够消除特定阈值下的X射线束的影响，所以提高了物质识别的准确度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术的实施例涉及安全检查，特别是涉及一种测量物质有效原子序数的设备。
技术介绍
在X射线检查系统中，包括X射线源和相应的探測器，被检物体在两者中间。经过准直的X射线束通过被检物体到达探测器。探测器输出信号大小反应了到达探测器的X射线强度，解析该信号得到被检物体的信息。X射线与物质的相互作用方式主要有三种光电效应、康普顿效应和电子对效应。光电效应的截面约与物质原子序数的四到五次方成正比。康普顿效应的作用截面大约与物质有效原子序数成正比。电子对效应的作用截面大约与物质有效原子序数的平方成正比。在X射线能量约低于0.5MeV时，光电效应占主导，或者有较大的作用截面，不同物质的质量衰减系数与其有效原子序数相关性较強。随着X射线能量的升高，在IMeV附近，康普顿效应占据主导。不同物质的质量衰减系数与其有效原子序数相关性较弱。当X射线能量高于约I. 02MeV吋，开始出现电子对效应，随着X射线能量越大，电子对效应截面逐渐越大。不同物质的质量衰减系数与其有效原子序数相关性也随着逐步增強。这样，可以采用两组不同能量的X射线束对物体进行检测，通过解析这两组X射线信号，可以得到的物体的有效原子序数信息。检测质量厚度较大的物体，需要MeV级的X射线束。在采用高能双能X射线束的物质识别中，ー组能量较低(如在IMeV附近)质量衰减系数与被检物质的有效原子序数相关性较小，而能量较高的X射线束(如在6MeV附近)的质量衰减系数与被检物质的有效原子序数相关性较大。解析这两种能量的X射线束在探測器内产生的信号，可以获取被检物体的有效原子序数信息。例如，利用康普顿效应和电子对效应的截面大小与原子序数相关性不同来实现物质有效原子序数识别。目前在MeV级X射线检查领域主要采用电子加速器作为X射线源——利用被加速到MeV级的电子束轰击重金属靶发生韧致辐射所产生的X射线。ー个典型的该X射线束的能量分布、即能谱特征为从0到电子束能量都有分布，且能谱的峰值在0. 4MeV附近。低能量部分的X射线束由于光电效应会干扰物质识别效果。尽管可以采用加“滤波片”等方法降低该部分X射线光子的数量，但是难以完全排除特定能量阈值以下的X射线束对物质识别的干扰，而且会引入降低X射线束整体強度等负面影响。
技术实现思路
考虑到现有技术中的一个问题或者多个问题，提出了一种测量物体的有效原子序数的设备。根据本技术的一个实施例，提出了一种测量物体的有效原子序数的设备，包括射线源，产生第一能量的第一 X射线束和第二能量的第二 X射线束；切伦科夫探測器，与所述射线源相对设置，接收透射被检查物体的第一 X射线束和第二 X射线束，产生第一探测值和第二探测值；数据处理装置，与所述切伦科夫探测器连接，接收第一探测值和第二探测值，输出被检查物体的有效原子序数。根据本技术的实施例，所述射线源包括电子加速器和靶，所述电子加速器产生不同能量的电子束， 轰击所述靶产生所述第一 X射线束和所述第二 X射线束。根据本技术的实施例，所述切伦科夫探測器包括辐射体、光电转换器件和辅助电路，所述辐射体接收入射的X射线束，产生切伦科夫光，所述光电转换器件探测所述切伦科夫光，产生电信号，所述辅助电路基于所述电信号产生所述第一探测值和所述第二探测值。根据本技术的实施例，所述光电转换器件为光电ニ极管。根据本技术的实施例，所述光电转换器件接收切伦科夫光的那个表面大致平行于X射线束的入射方向。根据本技术的实施例，所述辐射体包括耦接在一起的第一部分和与所述第一部分垂直的第二部分，所述光电转换器件设置在第一部分的一端，X射线束大致平行于所述第二部分入射到第二部分中。根据本技术的实施例，所述辐射体为“L”形，所述光电转换器件设置在“L”形辐射体的一个分支的一端，X射线束大致平行于“L”形辐射体的另一分支入射到该另一分支。根据本技术的实施例，所述辐射体为“U”形，所述光电转换器件设置在“U”形辐射体的两端，X射线束大致垂直于“U”形辐射体的两个分支入射到“U”形辐射体的底部。根据本技术的实施例，所述辐射体为长方体，在ー个端面接收入射的X射线束，在垂直于所述端面的至少ー个面上设置所述光电转换器件，接收所述切伦科夫光。根据本技术的实施例，所述光电转换器件接收所述切伦科夫光的那个面围绕所述辐射体。根据本技术的实施例，所述辐射体为柱体，所述柱体的ー个端面接收入射的X射线束，在所述柱体的侧面上设置所述光电转换器件，接收所述切伦科夫光。根据本技术的实施例，所述光电转换器件接收所述切伦科夫光的那个面围绕所述辐射体。利用上述方案，由于切伦科夫探測器能够消除能量在特定阈值下的X射线束的影响，所以提高了物质识别的准确度。附图说明通过结合附图对本技术的实施例进行详细描述，本技术的上述和其他目的、特性和优点将会变得更加清楚，其中相同的标号指定相同结构的单元，并且在其中图I是本技术一个实施例的采用切伦科夫探测器测量物体的有效原子序数的设备的示意性结构图，是图2的A-A向剖视图；图2是图I的B-B向剖视图；图3示出了根据本技术一个实施例的切伦科夫探測器的示意图；图4示出了根据本技术另ー实施例的切伦科夫探測器的示意图；图5示出了根据本技术又一实施例的切伦科夫探測器的示意图；图6示出了如图5所示的切伦科夫探測器的另ー种应用方式的示意图；以及图7示出了根据本技术再一实施例的切伦科夫探測器的示意图。具体实施方式下面将详细描述本技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本技术。在以下描述中，为了提供对本技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是不必采用这些特定细节来实行本技术。在其他实例中，为了避免混淆本技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本技术至少ー个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“ー个 示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。根据本技术的一个实施例，利用切伦科夫探測器来探測高能双能X射线，从而实现对物体的有效原子序数的測量，从而对被检查物体进行识别。切伦科夫探测器是一种阈值探測器。当带电离子在透明介质中的速度超过光在该介质的速度时，就会发生切伦科夫辐射，即有切伦科夫光产生，采用光电转换器件将切伦科夫光转换为电信号，就得到了表示投射被检查物体的X射线的强度的探测值。总的来说，能量越高的X射线在康普顿效应中产生的次级电子电子能量也就越高。当次级电子的速度高于必要的阈值时，就会发生切伦科夫辐射。这样也就对入射的X射线有了阈值要求。选取合适折射率的材料(例如石英)作为辐射体，使较低能量(如0. 5MeV)X射线基本不能够在辐射体内发生切伦科夫辐射。这样，采用这样的切伦科夫探測器和双能X射线源相结合就可以实现物质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量物体的有效原子序数的设备，其特征在于，包括 射线源，产生第一能量的第一 X射线束和第二能量的第二 X射线束； 切伦科夫探測器，与所述射线源相对设置，接收透射被检查物体的第一 X射线束和第ニ X射线束，产生第一探测值和第二探测值； 数据处理装置，与所述切伦科夫探测器连接，接收第一探测值和第二探测值，输出被检查物体的有效原子序数。2.如权利要求I所述的设备，其特征在于，所述射线源包括电子加速器和靶，所述电子加速器产生不同能量的电子束，轰击所述靶产生所述第一 X射线束和所述第二 X射线束。3.如权利要求I所述的设备，其特征在于，所述切伦科夫探測器包括辐射体、光电转换器件和辅助电路，所述辐射体接收入射的X射线束，产生切伦科夫光，所述光电转换器件探测所述切伦科夫光，产生电信号，所述辅助电路基于所述电信号产生所述第一探测值和所述第二探测值。4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述光电转换器件为光电ニ极管。5.如权利要求3所述的设备，其特征在干，所述光电转换器件接收切伦科夫光的那个表面大致平行于X射线束的入射方向。6.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述辐射体包括耦接在一起...

【专利技术属性】
技术研发人员：李树伟，陈志强，李元景，赵自然，刘以农，张清军，朱维斌，王义，赵书清，张文剑，
申请(专利权)人：同方威视技术股份有限公司，清华大学，
类型：实用新型
国别省市：