專利名稱：便攜式超快速可視化違禁品探測(cè)儀結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種便攜式超快速可視化違禁品探測(cè)儀結(jié)構(gòu)，具體是基于射 線與物質(zhì)相互作用中康普頓背散射效應(yīng)的康普頓背散射掃描(CBS—Compton Backscatter Scanning)技術(shù)和射線透射吸收的數(shù)字化射線照相術(shù)(DR — Digitized Radiography)的兩用機(jī)結(jié)構(gòu)。
技術(shù)背景
目甜，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有多達(dá)數(shù)十種檢査違禁品的便攜式儀器，但這些儀器設(shè)備在 實(shí)際使用中存在許多問題，例如
第一，功能單一或者只能檢測(cè)固體物質(zhì)，或者只能檢測(cè)液體物質(zhì)。
第二，準(zhǔn)確性差由于檢測(cè)原理的缺陷或者易受外界干擾或被檢測(cè)物范圍局 限性較大，致使誤報(bào)警率和漏報(bào)警率較大。有的甚至只能給出一個(gè)大致的方位。
第三，靈敏度低主要是由于所使用的傳感器或探測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)效率低，所以 檢測(cè)的最小物質(zhì)量較大,甚至給不出違禁品的數(shù)量，只能大致定性地指示出有無 違禁品。
第四，檢測(cè)速度慢多數(shù)檢測(cè)儀一次檢測(cè)時(shí)間需IO秒鐘以上，少數(shù)的甚至 長(zhǎng)達(dá)20秒以上，難以滿足現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的要求。
第五，不能具體辨別被檢測(cè)物質(zhì)特別是輕物質(zhì)的種類，僅能靠軟件和經(jīng)驗(yàn)估 計(jì)是否為違禁品。
第六，被檢測(cè)物的外包裝、容器、所在位置及多種物體的亂堆等都會(huì)影響檢 查的效果。
鑒于上述問題，大型國(guó)際活動(dòng)的安全檢査，除了花費(fèi)巨資購(gòu)置和使用多種進(jìn) 口的檢測(cè)儀器設(shè)備之外，還加入了手工檢査和警犬嗅聞檢查，同時(shí)，明令禁止攜 帶任何液體物入場(chǎng)。但這些畢竟不是長(zhǎng)久之計(jì)，必須盡快提供所在現(xiàn)場(chǎng)使用的真 正有效的快速檢測(cè)儀器設(shè)備和技術(shù)。 實(shí)用新型內(nèi)容-本實(shí)用新型的目的是提供一種便攜式超快速可視化違禁品探測(cè)儀結(jié)構(gòu)，它能 超快速、高效、準(zhǔn)確地檢測(cè)出手提箱包或容器內(nèi)固態(tài)、液態(tài)、粉狀和膠糊狀的炸 藥、毒品、易燃易爆品和腐蝕品以及金屬違禁品。
本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
便攜式超快速可視化違禁品探測(cè)儀結(jié)構(gòu)，包括有射線源裝置、測(cè)控裝置和移 動(dòng)可視終端三個(gè)分立部分組成，其特征在于 所述的測(cè)控裝置的結(jié)構(gòu)是
在金屬外殼內(nèi)頂端安裝屏蔽套，將閃爍晶體陣列和光電倍增器陣列緊貼后一 起卡入屏蔽套內(nèi)固定，閃爍晶體陣列、光電倍增器陣列組成的二維面陣探測(cè)器， 光電倍增器陣列水端插接轉(zhuǎn)接板，多塊采集板一端均插入轉(zhuǎn)接板，另一端插接帶 有高壓電源模塊、低壓電源電路和GPRS模塊的控制主板，并固定在金屬外殼上； 控制主板下方有電池盒，可充電電池通過電池盒蓋板放入電池盒，所述金屬外殼 靠近電池盒側(cè)表面安裝有帶觸摸屏的液晶顯示器；
所述的射線源裝置包括分別裝載于源容器內(nèi)的Y射線源與X射線源，所述的 X射線源是便攜式一體化的中等能量《160KV的脈寬為50 60納秒的脈沖X射線 源；源容器前安裝有準(zhǔn)直器。
所述的便攜式超快速可視化違禁品探測(cè)儀結(jié)構(gòu)，其特征在于二維所述的面陣 探測(cè)器是由衰減常數(shù)級(jí)為幾十納秒的摻鈰陶瓷閃爍體和快上升時(shí)間〈10納秒的 位置靈敏/多陽極硅光電倍增器SPMArray、多像素光子計(jì)數(shù)器MPPC或上升時(shí)間 為0. 8納秒的位置靈敏平板型多陽極光電倍增器PS-PMT組成。
所述的便攜式超快速可視化違禁品探測(cè)儀結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的摻鈰陶瓷 閃爍體是摻鈰硅酸镥LSO: Ce、摻鈰的硅酸镥釔LYSO: Ce、鈰激活的過氧正硅酸 釓GSO: Ce或摻鈰的硫氧化釓GOS: Ce。
本實(shí)用新型采用的是響應(yīng)極快、探測(cè)效率高的二維面陣探測(cè)器，它由新型閃 爍陶瓷陣列和新型硅光電倍增器或平板型多陽極光電倍增管陣列組成。采傳電子 學(xué)系統(tǒng)由多路采集板、控制主板、高低壓電源、圖像無線傳輸系統(tǒng)等組成。采集 板主要包括前置放大器、主放大器、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換A/D電路等?？刂浦靼逯饕?括多道脈沖幅度分析器、復(fù)雜可編程邏輯器件(FPGA/CPLD)、 32位嵌入式處理器 (ARM7或ARM9)等。圖像無線傳輸系統(tǒng)是通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)將檢測(cè)到的圖像傳輸
4給手機(jī)或PDA之類的移動(dòng)終端，由手機(jī)或PDA對(duì)檢測(cè)到的圖像進(jìn)行處理和顯示。
當(dāng)射線源裝置和測(cè)控裝置分別放在被檢測(cè)物的兩側(cè)即為數(shù)字式射線照相(DR) 檢測(cè)模式，可以檢測(cè)厚重物質(zhì)(包括外包裝和容器等)和金屬物；當(dāng)射線源裝置和 測(cè)控裝置放在被檢測(cè)物的同一側(cè)即為康普頓背散射掃描(CBS)檢測(cè)模式，可以檢 測(cè)輕物質(zhì)(包括炸藥、毒品、易燃易爆品、腐蝕品等)。因此本實(shí)用新型既能檢測(cè) 金屬違禁品，又能超快速有效地檢測(cè)炸藥、毒品等輕物質(zhì)違禁品，而且在遠(yuǎn)處的 手持移動(dòng)可視終端的人員可以幾乎同時(shí)得到被檢測(cè)物的圖像并進(jìn)行分析。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是
第一，多功能能夠檢測(cè)固態(tài)、液態(tài)、粉狀和膠糊狀的炸藥、毒品、易燃易
爆品、腐蝕品、金屬和其他違禁品。
第二，準(zhǔn)確性好對(duì)于違禁品誤報(bào)警率和漏報(bào)警率均很低(低于5%)。 第三，靈敏度高能準(zhǔn)確檢測(cè)固態(tài)或成包粉末狀的最小炸藥量小于20克，
最小毒品量小于15克，最小液體量小于50毫升。
第四，檢測(cè)速度極快 一次檢測(cè)時(shí)間僅為l秒、1/2秒、1/4秒和1/8秒。 第五，自動(dòng)識(shí)別物質(zhì)特別能準(zhǔn)確識(shí)別被檢測(cè)物質(zhì)是否為炸藥、毒品、易燃
易爆品、腐蝕品以及是何種違禁液體。
第六，不受被測(cè)物的外包裝、容器及多種物體亂堆的干擾影響。 第七，可視化能得到包裝物內(nèi)部被檢測(cè)物體的分布圖像。
第八，檢測(cè)到的圖像可,U,乎同時(shí)無線傳輸?shù)竭h(yuǎn)處的手機(jī)或PDA顯示終端上。
第九，輻射安全性好，現(xiàn)場(chǎng)操作人員可站在數(shù)十米之外進(jìn)行操作。 本實(shí)用新型廣泛應(yīng)用于一切需要安全檢査的場(chǎng)合，并可廣泛應(yīng)用于工業(yè)無損 檢測(cè)領(lǐng)域。


圖l測(cè)控裝置結(jié)構(gòu)示意圖
圖2采傳電子學(xué)系統(tǒng)框圖
圖3數(shù)字式射線照相(DR)幾何學(xué)示意圖
圖4康普頓背散射掃描(CBS)幾何學(xué)示意圖
圖中的標(biāo)號(hào)表示的部件如下
1、金屬外殼2、 閃爍晶體陣列
3、 光電倍增器陣列
4、 屏蔽套
5、 轉(zhuǎn)接板
6、 多路(16/32/64路)采集板
7、 控制主板
8、 高壓模塊
9、 低壓電源電路
10、 可充電電池
11、 GPRS無線通訊模塊
12、 帶觸摸屏的LCD顯示器與接口
13、 射線源裝置(Y射線源容器或X射線機(jī))
14、 Y射線或X射線球管
15、 射線源的準(zhǔn)直器
16、 透射的射線
17、 探測(cè)器接收面
18、 測(cè)控系統(tǒng)
19、 被檢測(cè)物
20、 康普頓背散射射線
21、 探測(cè)器陣列
22、 多路前置放大器
23、 多路超快速運(yùn)行放大器
24、 超快速低功耗的精密比較器
25、 可編程邏輯系列器件(PLD)
26、 計(jì)數(shù)輸出電路
27、 64/128/256路多道脈沖幅度分析器(A/D)
28、 嵌入式系統(tǒng)(ARM7或ARM9微處理器) 29—帶觸摸屏的液晶顯示器(LCD)
30、電池盒31、 電池盒側(cè)蓋板 ，
32、 移動(dòng)可視化終端(手機(jī)或PDA) I
33、 移動(dòng)可視化終端(手機(jī)或PDA) II
34、 通信服務(wù)中心(與互聯(lián)網(wǎng)直接連接的計(jì)算機(jī)，有固定IP地址)具體實(shí)施方式
新型便攜式超快速可視化違禁品探測(cè)儀結(jié)構(gòu)，包括有可移動(dòng)的、分立的射線 源裝置、測(cè)控裝置和移動(dòng)可視終端，所述的射線源和測(cè)控裝置分放在被測(cè)物的兩 側(cè)或射線源和測(cè)控裝置放在被測(cè)物的同一側(cè)。
參見圖1，在金屬外殼1內(nèi)頂端安裝屏蔽套4，將閃爍晶體陣列2和光電倍 增器陣列3緊貼后一起卡入屏蔽套4內(nèi)固定，光電倍增器陣列3末端插接轉(zhuǎn)接板 5，再將多塊采集板6—端插入轉(zhuǎn)接板5，另一端插接帶有高壓電源模塊8、低壓 電源電路9和GPRS模塊11的控制主板7，并固定在金屬外殼1上?？沙潆婋姵?10通過電池盒蓋板31放入電池盒30。最后，安裝裝有帶觸摸屏的液晶顯示器和 接口的29的后端蓋。
參見圖2，透射射線16或背散射射線20進(jìn)入探測(cè)器陣列21各路，探測(cè)器 輸出的信號(hào)經(jīng)過轉(zhuǎn)接板5到達(dá)多路前置放大器22，作了阻抗匹配和適當(dāng)放大后， 信號(hào)進(jìn)入超快速運(yùn)行放大器23，其輸出的信號(hào)經(jīng)超快速低功耗的精密比較器24 處理后，送入可編程邏輯系列器件(PLD) 25，器件25將采集得到的結(jié)果經(jīng)過計(jì) 數(shù)輸出電路26送入嵌入式系統(tǒng)(ARM7或ARM9) 28進(jìn)行各種處理，其中包括控 制多路多道脈沖幅度分析器(A/D) 27對(duì)各路信號(hào)進(jìn)行分析，對(duì)各路的甄別閾值 進(jìn)行調(diào)節(jié)，即所謂能譜標(biāo)定工作。嵌入式系統(tǒng)28得到被檢測(cè)物的圖像顯示在帶 觸摸屏的液晶顯示器(LCD) 29上，并在有違禁品時(shí)報(bào)警，或者通過GPRS通訊 模塊11將圖像發(fā)送給通信服務(wù)中心34，并經(jīng)由34發(fā)送給移動(dòng)可視化終端(手 機(jī)或PDA) 32和34。
參見圖3和圖4，裝在y射線源容器或X射線機(jī)13內(nèi)的y射線源或X射線 球管14發(fā)射的射線束經(jīng)過準(zhǔn)直器15后照射被檢測(cè)物19，透射的射線16或康普 頓背散射的射線20射入測(cè)控裝置18的探測(cè)器接收面17，測(cè)控裝置18將接收的 射線信號(hào)轉(zhuǎn)化成圖像，所得到的圖像在液晶顯示器(LCD) 29上顯示和在有違禁 品時(shí)報(bào)警的同時(shí)，通過GPRS無線傳輸模塊11 (藉助GPRS無線網(wǎng)絡(luò))發(fā)送給通信服務(wù)中心34，該中心有一臺(tái)直接連互聯(lián)網(wǎng)、有固定IP地址的計(jì)算機(jī)，中心34 將圖像轉(zhuǎn)發(fā)給遠(yuǎn)處多個(gè)移動(dòng)可視化終端例如32和33。遠(yuǎn)處操作這些終端的人員 對(duì)所顯示的圖像快速進(jìn)行分析后通過手機(jī)或PDA向測(cè)控裝置18發(fā)出指令，指揮 現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行安全檢査。
權(quán)利要求1、便攜式超快速可視化違禁品探測(cè)儀結(jié)構(gòu)，包括有射線源裝置、測(cè)控裝置和移動(dòng)可視終端三個(gè)分立部分組成，其特征在于所述的測(cè)控裝置的結(jié)構(gòu)是在金屬外殼內(nèi)頂端安裝屏蔽套，將閃爍晶體陣列和光電倍增器陣列緊貼后一起卡入屏蔽套內(nèi)固定，閃爍晶體陣列、光電倍增器陣列組成的二維面陣探測(cè)器，光電倍增器陣列末端插接轉(zhuǎn)接板，多塊采集板一端均插入轉(zhuǎn)接板，另一端插接帶有高壓電源模塊、低壓電源電路和GPRS模塊的控制主板，并固定在金屬外殼上；控制主板下方有電池盒，可充電電池通過電池盒蓋板放入電池盒，所述金屬外殼靠近電池盒側(cè)表面安裝有帶觸摸屏的液晶顯示器；所述的射線源裝置包括分別裝載于源容器內(nèi)的γ射線源與X射線源，所述的X射線源是便攜式一體化的中等能量≤160KV的脈寬為50～60納秒的脈沖X射線源；源容器前安裝有準(zhǔn)直器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式超快速可視化違禁品探測(cè)儀結(jié)構(gòu)，其特征在于 二維所述的面陣探測(cè)器是由衰減常數(shù)級(jí)為幾十納秒的摻鈰陶瓷閃爍體和快上升 時(shí)間〈10納秒的位置靈敏/多陽極硅光電倍增器SPMArray、多像素光子計(jì)數(shù)器 MPPC或上升時(shí)間為0. 8納秒的位置靈敏平板型多陽極光電倍增器PS-PMT組成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式超快速可視化違禁品探測(cè)儀結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述的摻鈰陶瓷閃爍體是摻鈰硅酸镥LSO: Ce、摻鈰的硅酸镥釔LYSO: Ce、鈰激 活的過氧正硅酸釓GSO: Ce或摻鈰的硫氧化釓GOS: Ce。
專利摘要本實(shí)用新型公開了新型便攜式超快速可視化違禁品探測(cè)儀結(jié)構(gòu)，包括有可移動(dòng)的、分立的射線源裝置、測(cè)控裝置和移動(dòng)可視終端，所述的射線源裝置包括分別裝載于源容器內(nèi)的γ射線源與X射線源，所述的X射線源是便攜式一體化的中等能量≤160kV的脈寬為50～60納秒的脈沖X射線源；源容器前安裝有準(zhǔn)直器。測(cè)控裝置內(nèi)安裝有二維面陣探測(cè)器，所述的射線源和測(cè)控裝置分放在被測(cè)物的兩側(cè)或射線源和測(cè)控裝置放在被測(cè)物的同一側(cè)。本實(shí)用新型檢測(cè)功能強(qiáng)大、檢測(cè)準(zhǔn)確性好、靈敏度高、檢測(cè)速度極快、自動(dòng)識(shí)別物質(zhì)、可視化、輻射安全性好、且具有圖像無線傳輸功能，完全適用于現(xiàn)場(chǎng)對(duì)違禁品的安全檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N23/02GK201311402SQ20082021492
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2008年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月13日
發(fā)明者莉 丁, 青 丁, 丁厚本, 姚龍海, 珍 張, 汪子明 申請(qǐng)人:丁厚本