测量物体的有效原子序数的方法和设备技术

公开了一种测量物体的有效原子序数的方法和设备。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。

【技术实现步骤摘要】

本专利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方法和设备。
技术介绍
在X射线检查系统中，包括X射线源和相应的探测器，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强。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1.02MeV时，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强。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，一组能量较低(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射线束在探测器内产生的信号，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。一个典型的该X射线束的能量分布、即能谱特征为:从O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射线束整体强度等负面影响。
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方法和设备。根据一个实施例，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。根据另一实施例，提出了一种测量物体的有效原子序数的方法，包括步骤: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；利用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；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。利用上述方案，由于切伦科夫探测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1是本专利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1的B-B向剖视图；图3示出了根据本专利技术一个实施例的切伦科夫探测器的示意图；图4示出了根据本专利技术另一实施例的切伦科夫探测器的示意图；图5示出了根据本专利技术又一实施例的切伦科夫探测器的示意图；图6示出了如图5所示的切伦科夫探测器的另一种应用方式的示意图；以及图7示出了根据本专利技术再一实施例的切伦科夫探测器的示意图。具体实施例方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，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专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，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专利技术至少一个实施例中。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”、“一个示例”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。根据本专利技术的一个实施例，利用切伦科夫探测器来探测高能双能X射线，从而实现对物体的有效原子序数的测量，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测器。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，就会发生切伦科夫福射，即有切伦科夫光产生，米用光电转换器件将切伦科夫光转换为电信号，就得到了表不投射被检查物体的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测器和双能X射线源相结合就可以实现物质有效原子序数识别，不必对X射线源的能量组成结构进行干预。图1是本专利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。如图1和2所示，本专利技术实施例的采用切伦科夫探测器的高能双能X射线识别物质有效原子序数的设备包括双能电子加速器1、切伦科夫探测器2、和与切伦科夫探测器2连接的辅助电路，例如数据转换电路及数据处理装置(未示出)。切伦科夫探测器2和双能电子加速器I相对设置，双能电子加速器I产生交替的高、低能X射线束。X射线束经过准直器3后照射到被检物体4，切伦科夫探测器2接收透射被检物体4的X射线束。高能X射线束入射到切伦科夫探测器2，在其中生成第一电信号，例如第一探测值。低能X射线束入射到切伦科夫探测器2，在其中生成第二电信号，例如第二探测值。数据处理装置根据所述第一电信号和第二电信号，计算得到获取所述被检物体的有效原子序数。根据本专利技术的一个实施例，电子加速器I产生不同能量的电子束，轰击靶产生所述低能和高能X射线束。图3示出了根据本专利技术一个实施例的切伦科夫探测器的示意图。如图3所示的切伦科夫探测器2包括辐射体22和光电探测元件21。在辐射体22的表面上覆盖了发射膜24和屏蔽层24。光电探测元件21设置在辐射体22的一端，X射线束从辐射体22的另一端入射，经过辐射体22产生切伦科夫光，光电探测元件21的接收切伦科夫光的那个表面与入射X射线束垂直，将接收到的切伦科夫光转换成电信号。在如图3所示的切伦科夫探测器中，光电探测单元容易受本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】

【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：发明
国别省市：