X射线检查系统技术方案

一种Ｘ射线检查系统，该系统包括：准直Ｘ射线源，该射线源设置成能用从光源射出并穿过物体的Ｘ射线束照射待检物体；检测装置，它能够对穿过物体以不同角度产生相干散射的Ｘ射线的强度进行判断以便根据以每个角度散射的Ｘ射线的强度产生输出信号；准直装置，它设置在检测装置和物体之间，且只允许以不同角度从有限的体元素厚度和从扇形光束的有限圆弧上产生相干散射的Ｘ射线通过；以及，分析装置，它可控制地连接到检测装置上以便处理输出信号进而确定是否存在以一个或多个预定角度产生相干散射的Ｘ射线，其中，所说的Ｘ射线呈现出位于某个平面内扇形形式，所说的平面垂直于Ｘ射线的散射平面，而且，准直装置和检测装置适合于检测跨越扇形光束宽度的Ｘ射线。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的领域是X射线检查系统，更确地说涉及那些利用相干散射的X射线检测容器中存在的易爆、易燃物品、违禁药品或其它非法运送品(以下统称为“目标物”)，以及检测物品或物体中存在的缺陷或杂质或者对物体进行非破坏性空间解析化学分析的检查系统。由于下面将要讨论的与已有检查系统有关的问题对于容器、物体和物品检测系统而言是等效的，所以对这些系统的讨论将只涉及容器检查系统。术语“容器”在下文中既指容器又指容器内的物品。目前已经开发出了很多利用X射线检查诸如行李和包裹等容器的系统。这些系统包括双能传输成象器、背散射成象器和计算机辅助层析X射线摄影(CAT)扫描器，所有这些器件基本上都产生两维或三维的有效原子序数和强度信息。然而，这些系统本质在化学上是非特有的，并在对容器内物品的空间分布进行目视检查时强烈地依赖于操作者的观察和判断且在有易爆目标物的情况下依赖于诸如指示是否存在起爆装置之类的显示器。在此出现的问题是，由于各种目标物容易压在或包在容器中的其它物品内从而掩盖了它们的存在，所以不容易通过这些目标物的形状对其进行识别。此外，起爆装置常常被容器中相邻的杂物所掩盖。因此，用这些系统不能迅速检测出这些物品，特别是起爆装置。US专利4751722(EP0,153,786)中描述了一种能够克服这一问题的公知系统。该专利公开了一种分析X射线强度的系统，所述X射线在穿过容器时通过不同的小角度产生相干散射。然后用此信息产生角度色散X射线谱，该射线谱是对散射起决定作用的材料的有序分子结构所特有的。然后可以将X射线送入数据处理系统，在数据处理系统中与存储的感兴趣的目标物的光谱特性进行自动比较，从而判断在容器中是否存在这些目标物。然而，这种系统存在的问题是只能在垂直于非散射X射线传播方向的平面中的两维散射元素(体元素)内分辨容器内物品，而忽略了经由容器厚度的非散射光束方向上的第三个尺寸。在容器或目标物的第三尺寸大于几个厘米的情况下，需要借助厚度分辨率来明显识别目标物的存在。这是由于无法把由以任何有意义角度固定的目标物引起的散射与在容器中不同厚度处的非目标物散射角范围内产生的相干散射区分开来，因此使所产生的X射线谱变得模糊不清和很难识别目标物。这个先有系统的另一个问题是，由目前现有的单色光源产生的低X射线通量会导致花费过多的检查时间，这使得该系统在需要迅速检查大量大尺寸物体例如检查机场中的容器时很不实用。然而如果使用高强度多色光源则会降低该系统对物品的识别力。UK专利1463054提供了一种检查身体例如人头的装置，其中为了确定体内散射中心的位置而按包括纵向尺寸在内的两维尺寸映出了人体。尽管该设备能够对被检人体的整个高度进行扫描，但是其为检测物体而使用的锥形准直仪或环形检测器却以明显不利的方式限制了系统的灵活性，这是因为该系统不能布置成用单一X射线源同时检查多于一个间隔很小的体元素。该方法本身不能够提供与本专利技术有关的那种类型的检测系统所需的在化学上是特有的信息。另一个公知的检测系统示于US专利4956856的附图说明图1-图4中。该系统使用了长薄式检测器，为了在三维方向上测量来自物体中小体积的散射光谱，检测器必须比待检物长。这个专利认为，用这样长的检测器检查行李不会达到精确确定散射光谱所需的足够空间分辨率。这会导致较差的物品分辨率。用这些检测器检查任何中等尺寸的物体会得到类似的结果，尽管这些物体的尺寸明显小于标准行李。此外，由于所使用的以闪烁器为基础的X射线检测器没有足够的能量分辨力，所以这种设备无法用例如X射线管之类的多色X射线光源以良好的物体分辨率进行工作。对要想在多次检查中得到与上述US专利4751722具有类似结论的较好分辨率来说，需要一个单色光源。US专利4956856的图5-图7所示的实施例中使用了以伽玛(或Anger)摄影机为基础的X射线检测器，由于该检测器同样是以闪烁器为基础的，所以它不具备进行良好的物品识别所需的足够的光子能量分辨率。在这个专利技术中，在检查期间还需要沿着两个垂直轴移动物体(或交替地移动光源、准直系统和检测器)，或者沿一个轴移动物体而沿另一个垂直轴移动光源、准直系统和检测器，以便对物体进行完整的三维检查。这在机械结构上是复杂的而且需花费时间。另一个难点是，非散射的X射线束穿过单独受检的物体时的路径的区域数将受伽玛摄影机的直径和空间分辨率的限制。US专利5007072(EP0354045)描述了另一种X射线检查系统，这种系统也只能在两维方向上检查物体，因此其具有上述US4751772中提及的缺陷，此外，该系统仅能按设定的角度进行检测而且只能测量以该角度散射的辐射波长谱。为此还需要使用在低温下工作的昂贵和复杂的固态锗或硅检测器阵列。同样，US专利5265144中公开的检测器是以测量按固定散射角散射的辐射能为基础。而且，就这种检测器而言，使检测器聚焦在被测物体内的小区域上并且通过移动检测器、准直系统和物体的相对位置，只能检查整个物体一维方向上置的体元素。用这个系统进行完整的三维检查需要使物体或光源、检测器和准直系统在总数为2的其它垂直方向上移动。这种设备在行李检查系统的范围内不是一种实用的设备。最后，另一个US专利4754469公开了一种检测设备，为了得到较好的物品分辨率，这种设备使用了需要较长检查时间的单色X射线源，或者使用了昂贵和复杂的固态低温冷却锗或硅检测器半导体阵列。对于两维分析来说，还需要受检物体或X射线源、准直系统和检测器阵列在相互垂直的两个轴向上移动。只有通过另外移动物体或缩短的检测器准直器的相对位置才能进行三维检查。本专利技术的目的是提供一种至少能缓解某些上述问题的X射线检查系统。众所周知，射入晶体材料中的X射线能够从晶格上产生相干散射。相对于穿过光源和散射中心的轴线测得的X射线相干散射的角度2θ与入射的X射线波长λ和晶格间隔d有关，并满足公式nλ＝2dSinθ(1)其中n是正整数。这样，通过检测是否存在已按已知角度2θ产生相散射并具有公知波长λ(或其倍数)且满足上述公式(1)的入射X光即可识别出引起散射的晶体目标物。然而，从公开出版的例如Harding和Kosanetzky(J Opt Soc AmA，Vol.4，No.5，p933-944，May 1987)的著作中可以知道，该技术并不只是局限于辨别和分析纯粹的晶体材料，而且适用于非晶体材料或者诸如聚合物和有机材料等无序材料。同样还可以识别各种易爆品，这些易爆品是晶体材料和非晶体材料的混合物，晶体材料通常是高能爆炸组份，非晶体材料通常是非爆炸材料。按照本专利技术，提供一种X射线检查系统，该系统包括一准直X射线光源，它设置成能用从光源射出并穿过待检物体的X射线束照射待检物体，所说X射线束在与X射线散射平面相垂直的平面内成扇形；检测装置，它能对穿过物体以不同角度产生相干散射的X射线的强度进行判断以便根据以每个角度散射的X射线的强度产生输出信号；准直装置，它设置在检测装置和物体之间，且只允许以不同角度从有限的体元素厚度和扇形光束的有限圆弧上产生相干散射的X射线通过；以及，分析装置，它可控制地接在检测装置上以便处理输出信号进而确定是否存在以一个或多个预定角度产生相干散射的X射线，其中，准直和检测装置适用于检测横跨扇形光束宽度或散布距离的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：S·P·比瓦尔，
申请(专利权)人：大不列颠及北爱尔兰联合王国国防大臣，
类型：发明
国别省市：