公開了一種測量物體的有效原子序數(shù)的方法和設(shè)備。該設(shè)備包括：射線源，產(chǎn)生第一能量的第一X射線束和第二能量的第二X射線束；切倫科夫探測器，接收透射被檢查物體的第一X射線束和第二X射線束，產(chǎn)生第一探測值和第二探測值；數(shù)據(jù)處理裝置，基于第一探測值和第二探測值得到被檢查物體的有效原子序數(shù)。由于切倫科夫探測器能夠消除特定閾值下的X射線束的影響，所以提高了物質(zhì)識別的準確度。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)的實施例涉及安全檢查，特別是涉及一種測量物質(zhì)有效原子序數(shù)的方法和設(shè)備。
技術(shù)介紹
在X射線檢查系統(tǒng)中，包括X射線源和相應(yīng)的探測器，被檢物體在兩者中間。經(jīng)過準直的X射線束通過被檢物體到達探測器。探測器輸出信號大小反應(yīng)了到達探測器的X射線強度，解析該信號得到被檢物體的信息。X射線與物質(zhì)的相互作用方式主要有三種:光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對效應(yīng)。光電效應(yīng)的截面約與物質(zhì)原子序數(shù)的四到五次方成正比。康普頓效應(yīng)的作用截面大約與物質(zhì)有效原子序數(shù)成正比。電子對效應(yīng)的作用截面大約與物質(zhì)有效原子序數(shù)的平方成正比。在X射線能量約低于0.5MeV時，光電效應(yīng)占主導(dǎo)，或者有較大的作用截面，不同物質(zhì)的質(zhì)量衰減系數(shù)與其有效原子序數(shù)相關(guān)性較強。隨著X射線能量的升高，在IMeV附近，康普頓效應(yīng)占據(jù)主導(dǎo)。不同物質(zhì)的質(zhì)量衰減系數(shù)與其有效原子序數(shù)相關(guān)性較弱。當X射線能量高于約1.02MeV時，開始出現(xiàn)電子對效應(yīng)，隨著X射線能量越大，電子對效應(yīng)截面逐漸越大。不同物質(zhì)的質(zhì)量衰減系數(shù)與其有效原子序數(shù)相關(guān)性也隨著逐步增強。這樣，可以采用兩組不同能量的X射線束對物體進行檢測，通過解析這兩組X射線信號，可以得到的物體的有效原子序數(shù)信息。檢測質(zhì)量厚度較大的物體，需要MeV級的X射線束。在采用高能雙能X射線束的物質(zhì)識別中，一組能量較低(如在IMeV附近)質(zhì)量衰減系數(shù)與被檢物質(zhì)的有效原子序數(shù)相關(guān)性較小，而能量較高的X射線束(如在6MeV附近)的質(zhì)量衰減系數(shù)與被檢物質(zhì)的有效原子序數(shù)相關(guān)性較大。解析這兩種能量的X射線束在探測器內(nèi)產(chǎn)生的信號，可以獲取被檢物體的有效原子序數(shù)信息。例如，利用康普頓效應(yīng)和電子對效應(yīng)的截面大小與原子序數(shù)相關(guān)性不同來實現(xiàn)物質(zhì)有效原子序數(shù)識別。目前在MeV級X射線檢查領(lǐng)域主要采用電子加速器作為X射線源——利用被加速到MeV級的電子束轟擊重金屬靶發(fā)生韌致輻射所產(chǎn)生的X射線。一個典型的該X射線束的能量分布、即能譜特征為:從O到電子束能量都有分布，且能譜的峰值在0.4MeV附近。低能量部分的X射線束由于光電效應(yīng)會干擾物質(zhì)識別效果。盡管可以采用加“濾波片”等方法降低該部分X射線光子的數(shù)量，但是難以完全排除特定能量閾值以下的X射線束對物質(zhì)識別的干擾，而且會引入降低X射線束整體強度等負面影響。
技術(shù)實現(xiàn)思路
考慮到現(xiàn)有技術(shù)中的一個問題或者多個問題，提出了 一種測量物體的有效原子序數(shù)的方法和設(shè)備。根據(jù)一個實施例，提出了一種測量物體的有效原子序數(shù)的設(shè)備，包括:射線源，產(chǎn)生第一能量的第一 X射線束和第二能量的第二 X射線束；切倫科夫探測器，接收透射被檢查物體的第一 X射線束和第二 X射線束，產(chǎn)生第一探測值和第二探測值；數(shù)據(jù)處理裝置，基于第一探測值和第二探測值得到被檢查物體的有效原子序數(shù)。根據(jù)另一實施例，提出了一種測量物體的有效原子序數(shù)的方法，包括步驟:產(chǎn)生第一能量的第一 X射線束和第二能量的第二 X射線束；利用切倫科夫探測器接收透射被檢查物體的第一 X射線束和第二 X射線束，產(chǎn)生第一探測值和第二探測值；基于第一探測值和第二探測值得到被檢查物體的有效原子序數(shù)。利用上述方案，由于切倫科夫探測器能夠消除能量在特定閾值下的X射線束的影響，所以提高了物質(zhì)識別的準確度。附圖說明通過結(jié)合附圖對本技術(shù)的實施例進行詳細描述，本技術(shù)的上述和其他目的、特性和優(yōu)點將會變得更加清楚，其中相同的標號指定相同結(jié)構(gòu)的單元，并且在其中:圖1是本專利技術(shù)一個實施例的采用切倫科夫探測器測量物體的有效原子序數(shù)的設(shè)備的示意性結(jié)構(gòu)圖，是圖2的A-A向剖視圖；圖2是圖1的B-B向剖視圖；圖3示出了根據(jù)本專利技術(shù)一個實施例的切倫科夫探測器的示意圖；圖4示出了根據(jù)本專利技術(shù)另一實施例的切倫科夫探測器的示意圖；圖5示出了根據(jù)本專利技術(shù)又一實施例的切倫科夫探測器的示意圖；圖6示出了如圖5所示的切倫科夫探測器的另一種應(yīng)用方式的示意圖；以及圖7示出了根據(jù)本專利技術(shù)再一實施例的切倫科夫探測器的示意圖。具體實施例方式下面將詳細描述本專利技術(shù)的具體實施例，應(yīng)當注意，這里描述的實施例只用于舉例說明，并不用于限制本專利技術(shù)。在以下描述中，為了提供對本專利技術(shù)的透徹理解，闡述了大量特定細節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是:不必采用這些特定細節(jié)來實行本專利技術(shù)。在其他實例中，為了避免混淆本專利技術(shù)，未具體描述公知的電路、材料或方法。在整個說明書中，對“ 一個實施例”、“實施例”、“ 一個示例”或“示例”的提及意味著:結(jié)合該實施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本專利技術(shù)至少一個實施例中。因此，在整個說明書的各個地方出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”、“在實施例中”、“一個示例”或“示例”不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當?shù)慕M合和/或子組合將特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。根據(jù)本專利技術(shù)的一個實施例，利用切倫科夫探測器來探測高能雙能X射線，從而實現(xiàn)對物體的有效原子序數(shù)的測量，從而對被檢查物體進行識別。切倫科夫探測器是一種閾值探測器。當帶電離子在透明介質(zhì)中的速度超過光在該介質(zhì)的速度時，就會發(fā)生切倫科夫福射，即有切倫科夫光產(chǎn)生，米用光電轉(zhuǎn)換器件將切倫科夫光轉(zhuǎn)換為電信號，就得到了表不投射被檢查物體的X射線的強度的探測值。總的來說，能量越高的X射線在康普頓效應(yīng)中產(chǎn)生的次級電子電子能量也就越高。當次級電子的速度高于必要的閾值時，就會發(fā)生切倫科夫輻射。這樣也就對入射的X射線有了閾值要求。選取合適折射率的材料(例如石英)作為輻射體，使較低能量(如0.5MeV) X射線基本不能夠在輻射體內(nèi)發(fā)生切倫科夫輻射。這樣，采用這樣的切倫科夫探測器和雙能X射線源相結(jié)合就可以實現(xiàn)物質(zhì)有效原子序數(shù)識別，不必對X射線源的能量組成結(jié)構(gòu)進行干預(yù)。圖1是本專利技術(shù)一個實施例的采用切倫科夫探測器測量物體的有效原子序數(shù)的設(shè)備的示意性結(jié)構(gòu)圖，是圖2的A-A向剖視圖。如圖1和2所示，本專利技術(shù)實施例的采用切倫科夫探測器的高能雙能X射線識別物質(zhì)有效原子序數(shù)的設(shè)備包括雙能電子加速器1、切倫科夫探測器2、和與切倫科夫探測器2連接的輔助電路，例如數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路及數(shù)據(jù)處理裝置(未示出)。切倫科夫探測器2和雙能電子加速器I相對設(shè)置，雙能電子加速器I產(chǎn)生交替的高、低能X射線束。X射線束經(jīng)過準直器3后照射到被檢物體4，切倫科夫探測器2接收透射被檢物體4的X射線束。高能X射線束入射到切倫科夫探測器2，在其中生成第一電信號，例如第一探測值。低能X射線束入射到切倫科夫探測器2，在其中生成第二電信號，例如第二探測值。數(shù)據(jù)處理裝置根據(jù)所述第一電信號和第二電信號，計算得到獲取所述被檢物體的有效原子序數(shù)。根據(jù)本專利技術(shù)的一個實施例，電子加速器I產(chǎn)生不同能量的電子束，轟擊靶產(chǎn)生所述低能和高能X射線束。圖3示出了根據(jù)本專利技術(shù)一個實施例的切倫科夫探測器的示意圖。如圖3所示的切倫科夫探測器2包括輻射體22和光電探測元件21。在輻射體22的表面上覆蓋了發(fā)射膜24和屏蔽層24。光電探測元件21設(shè)置在輻射體22的一端，X射線束從輻射體22的另一端入射，經(jīng)過輻射體22產(chǎn)生切倫科夫光，光電探測元件21的接收切倫科夫光的那個表面與入射X射線束垂直，將接收到的切倫科夫光轉(zhuǎn)換成電信號。在如圖3所示的切倫科夫探測器中，光電探測單元容易受本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種測量物體的有效原子序數(shù)的設(shè)備，包括：射線源，產(chǎn)生第一能量的第一X射線束和第二能量的第二X射線束；切倫科夫探測器，接收透射被檢查物體的第一X射線束和第二X射線束，產(chǎn)生第一探測值和第二探測值；數(shù)據(jù)處理裝置，基于第一探測值和第二探測值得到被檢查物體的有效原子序數(shù)。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李樹偉，陳志強，李元景，趙自然，劉以農(nóng)，張清軍，朱維斌，王義，趙書清，張文劍，
申請(專利權(quán))人：同方威視技術(shù)股份有限公司，清華大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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