基于宇宙射線的檢查運動對象的方法、裝置及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及輻射成像及安全檢查技術(shù)，具體而言，涉及基于宇宙射線的檢查運動 對象的方法、裝置及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著核能與核技術(shù)的快速發(fā)展，核武器制備的技術(shù)門檻越來越低。按照國際原子 能機構(gòu)的規(guī)定，核彈原料鈾235或钚239的純度達(dá)到92-93%稱為武器級，即達(dá)到一定量(一 般認(rèn)為鈾12_16kg、钚6-9kg)就可引起核爆炸。核武器強大的破壞性不僅帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損 失，更嚴(yán)重威脅了人類的生存和發(fā)展。
[0003] 另一方面，爆炸物和毒品的非法擴(kuò)散造成的犯罪事件和經(jīng)濟(jì)損失，也給個人、家庭 和整個社會帶來了巨大的危害。特別是近幾年，全球的安全形勢都非常嚴(yán)峻，恐怖組織、極 端組織活動猖獗，近期制造了許多恐怖襲擊活動，造成了很惡劣的影響，比如俄羅斯客機在 埃及墜毀、法國巴黎恐怖襲擊等，都是極端組織利用爆炸物的恐怖后果。
[0004] 因此，必須嚴(yán)格控制和管理上述材料的非法擴(kuò)散，加強保障和實體保護(hù)技術(shù)，發(fā)展 與之相關(guān)的材料監(jiān)視和檢測技術(shù)。
[0005] 因此，需要一種新的基于宇宙射線的檢查運動對象的方法、裝置及系統(tǒng)。
[0006] 在所述【背景技術(shù)】部分公開的上述信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此它 可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本申請公開一種基于宇宙射線的檢查運動對象的方法、裝置及系統(tǒng)，能夠提升安 全檢查的效率。
[0008] 本公開的其他特性和優(yōu)點將通過下面的詳細(xì)描述變得顯然，或部分地通過本公開 的實踐而習(xí)得。
[0009] 根據(jù)本公開的一個方面，提供一種基于宇宙射線的檢查運動對象的方法，包括:檢 測受檢查運動對象的速度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；利用監(jiān)控設(shè)備記錄所述運動對象的運動軌跡;利 用位置靈敏探測器獲取所述宇宙射線中的帶電粒子信息，所述帶電粒子信息包括帶電粒子 徑跡信息;將所述運動軌跡和所述徑跡信息進(jìn)行位置符合，確定所述運動對象;根據(jù)所述帶 電粒子信息進(jìn)行所述帶電粒子的徑跡重建;根據(jù)所述徑跡重建，識別所述運動對象內(nèi)部的 材料。
[0010] 根據(jù)本公開的一實施方式，所述運動對象的速度的所述預(yù)設(shè)范圍能夠確保所述運 動對象的表面積每100平方厘米上至少探測到一個所述帶電粒子。
[0011] 根據(jù)本公開的一實施方式，配置所述位置靈敏探測器具有檢測來自所述宇宙射線 的μ子和電子的能力。
[0012] 根據(jù)本公開的一實施方式，配置所述位置靈敏探測器具有檢測包括原子序數(shù)大于 鋁的中至高原子序數(shù)材料和原子序數(shù)低于鋁的低原子序數(shù)材料的能力。其中利用所述電子 的阻擋作用分辨所述低原子序數(shù)材料;利用所述μ子的散射作用分辨所述中至高原子序數(shù) 材料。
[0013] 根據(jù)本公開的一實施方式，其中所述位置靈敏探測器包括GEM探測器、MRPC探測 器、漂移室或漂移管陣列等。
[0014] 根據(jù)本公開的一實施方式，所述位置靈敏探測器配置作為運動車輛檢查系統(tǒng)的一 部分，其中所述位置靈敏探測器放置在檢查通道中，其中要檢查的運動車輛穿過所述位置 靈敏探測器。
[0015] 根據(jù)本公開的一實施方式，其中所述根據(jù)所述帶電粒子信息進(jìn)行所述帶電粒子的 徑跡重建包括:根據(jù)所述帶電粒子的徑跡信息計算所述材料的Ratio參數(shù)，預(yù)估所述材料的 初始原子序數(shù)值和初始相對質(zhì)量數(shù)，其中所述Ratio參數(shù)是所述材料對所述帶電粒子的散 射參數(shù)和阻擋參數(shù)的比值;根據(jù)所述初始原子序數(shù)值和初始相對質(zhì)量數(shù)與輻射長度的關(guān) 系，計算輻射長度;根據(jù)所述輻射長度獲得所述材料厚度;利用所述初始原子序數(shù)值、初始 相對質(zhì)量數(shù)和所述材料厚度，計算所述材料的阻擋參數(shù)和散射參數(shù)，利用所述阻擋參數(shù)和 所述散射參數(shù)能夠識別所述材料，其中利用所述帶電粒子中的電子的阻擋作用分辨所述低 原子序數(shù)材料，利用所述帶電粒子中的μ子的散射作用分辨所述中至高原子序數(shù)材料。
[0016] 根據(jù)本公開的一實施方式，還包括:根據(jù)所述阻擋參數(shù)、散射參數(shù)與材料特性的對 應(yīng)關(guān)系，利用成像算法重建材料分布圖，其中所述成像算法包括PoCA算法和/或MLSD-0SEM 算法。
[0017] 根據(jù)本公開的一實施方式，還包括:更新材料信息，進(jìn)行下一步迭代。
[0018] 根據(jù)本公開的一實施方式，還包括:根據(jù)所述散射參數(shù)、阻擋參數(shù)與材料特性的對 應(yīng)關(guān)系，對所述運動對象的材料進(jìn)行分類。
[0019] 根據(jù)本公開的一實施方式，其中所述徑跡重建中對所述帶電粒子的多條徑跡信息 進(jìn)行并行處理。
[0020] 根據(jù)本公開的一實施方式，其中所述帶電粒子的徑跡信息包括所述帶電粒子的入 射時間、入射位置和入射方向以及出射時間、出射位置和出射方向。
[0021] 根據(jù)本公開的一實施方式，其中將所述運動軌跡和所述徑跡信息進(jìn)行位置符合， 確定所述運動對象包括:對所述入射時間和所述出射時間進(jìn)行時間差分析;根據(jù)所述入射 位置、所述出射位置以及所述時間差分析，將所述帶電粒子的徑跡信息與所述運動對象的 運動軌跡的時間和位置進(jìn)行符合。
[0022] 根據(jù)本公開的另一個方面，提供一種基于宇宙射線的檢查運動對象的裝置，包括： 速度檢測模塊，用于檢測受檢查運動對象的速度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；記錄模塊，用于利用監(jiān)控設(shè) 備記錄受檢查運動對象的運動軌跡;獲取模塊，用于利用位置靈敏探測器獲取所述宇宙射 線中的帶電粒子信息，所述帶電粒子信息包括所述帶電粒子徑跡信息;符合模塊，用于將所 述運動軌跡和所述徑跡信息進(jìn)行位置符合，確定所述運動對象;重建模塊，用于根據(jù)所述帶 電粒子信息進(jìn)行所述帶電粒子的徑跡重建;判斷模塊，用于根據(jù)所述徑跡重建，識別所述運 動對象內(nèi)部的材料。
[0023] 根據(jù)本公開的一實施方式，所述運動對象的速度的所述預(yù)設(shè)范圍能夠確保所述運 動對象的表面積每100平方厘米上至少探測到一個所述帶電粒子。
[0024] 根據(jù)本公開的一實施方式，所述位置靈敏探測器配置為具有檢測來自所述宇宙射 線的μ子和電子的能力。
[0025]根據(jù)本公開的一實施方式，所述位置靈敏探測器配置為具有檢測包括原子序數(shù)大 于鋁的中至高原子序數(shù)材料和原子序數(shù)低于鋁的低原子序數(shù)材料的能力。其中利用所述電 子的阻擋作用分辨所述低原子序數(shù)材料;利用所述μ子的散射作用分辨所述中至高原子序 數(shù)材料。
[0026] 根據(jù)本公開的一實施方式，其中所述位置靈敏探測器包括GEM探測器、MRPC探測 器、漂移室或漂移管陣列。
[0027] 根據(jù)本公開的一實施方式，所述位置靈敏探測器配置作為運動車輛檢查系統(tǒng)的一 部分，其中所述位置靈敏探測器放置在檢查通道中，其中要檢查的運動車輛穿過所述位置 靈敏探測器。
[0028] 根據(jù)本公開的一實施方式，其中所述重建模塊包括:預(yù)估單元，用于根據(jù)所述帶電 粒子的徑跡信息計算所述材料的Ratio參數(shù)，預(yù)估所述材料的初始原子序數(shù)值和初始相對 質(zhì)量數(shù)，其中所述Ratio參數(shù)是所述材料對所述帶電粒子的散射作用和阻擋作用的比值;輻 射長度計算單元，用于根據(jù)所述初始原子序數(shù)值和初始相對質(zhì)量數(shù)與輻射長度的關(guān)系，計 算輻射長度;厚度計算單元，用于根據(jù)所述輻射長度獲得所述材料厚度；阻擋散射計算單 元，用于根據(jù)所述初始原子序數(shù)值、初始相對質(zhì)量數(shù)和所述材料厚度，計算所述材料的阻擋 作用和散射作用，利用所述阻擋作用和所述散射作用能夠識別所述材料，其中利用所述帶 電粒子中的電子的阻擋作用分辨所述低原子序數(shù)材料，利用所述帶電粒子中的μ子的散射 作用分辨所述中至高原子序數(shù)材料。
[0029] 根據(jù)本公開的一實施方式，還包括：圖像重建單元，用于根據(jù)所述阻擋作用、散射 作用與材料特性的對應(yīng)關(guān)系，利用成像算法重建材料分布圖，其中所述成像算法包括P〇CA 算法和/或MLSD-0SEM算法。
[0030] 根據(jù)本公開的一實施方式，還包括更新單元，用于更新材料信息，進(jìn)行下一步迭 代。
[0031 ]根據(jù)本公開的一實施方式，還包括:分類單元，用于根據(jù)所述散射作用、阻擋作用 與材料特性的對應(yīng)關(guān)系，對所述運動對象的材料進(jìn)行分類。
[0032] 根據(jù)本公開的一實施方式，其中所述圖像重建單元包括多個能夠并行執(zhí)行的圖像 處理子單元，用于對所述帶電粒子的多條徑跡信息進(jìn)行并行處理。
[0033] 根據(jù)本公開的一實施方式，其中所述帶電粒子的徑跡信息包括所述帶電粒子的入 射時間、入射位置和入射方向以及出射時間、出射位置和出射方向。
[0034] 根據(jù)本公開的一實施方式，其中所述符合模塊包括:時間差分析單元，用于對所述 入射時間和所述出射時間進(jìn)行時間差分析;時間位置符合單元，用于根據(jù)所述入射位置、所 述出射位置以及所述時間差分析，將所述帶電粒子的徑跡信息與所述運動對象的運動軌跡 的時間和位置進(jìn)行符合。
[0035] 根據(jù)本公開的再一個方面，提供一種基于宇宙射線的檢查運動對象的系統(tǒng)，包括： 監(jiān)控設(shè)備，用于追蹤受檢查運動對象的運動軌跡，記錄所述運動對象的時間-位置對應(yīng)關(guān) 系;位置靈敏探測器，用于探測所述宇宙射線中的帶電粒子信息，所述帶電粒子信息包括所 述帶電粒子徑跡信息;控制臺，用于檢測受檢查運動對象的速度在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，將所述運動 軌跡和所述徑跡信息進(jìn)行位置符合，確定所述運動對象，以及根據(jù)所述帶電粒子信息進(jìn)行 所述帶電粒子的徑跡重建，識別所述運動對象內(nèi)部的材料。
[0036] 根據(jù)本公開的一實施方式，所述運動對象的速度的所述預(yù)設(shè)范圍能夠確保所述運 動對象的表面積每100平方厘米上至少探測到一個所述帶電粒子。
[0037] 根據(jù)本公開的一實施方式，所述位置靈敏探測器配置為具有檢測來自所述宇宙射 線的μ子和電子的能力。
[0038] 根據(jù)本公開的一實施方式，所述位置靈敏探測器配置為具有檢測包括原子序數(shù)大 于鋁的中至高原子序數(shù)材料和原子序數(shù)低于鋁的低原子序數(shù)材料的能力。其中利用所述電 子的阻擋作用分辨所述低原子序數(shù)材料;利用所述μ子的散射作用分辨所述中至高原子序 數(shù)材料。
[0039] 根據(jù)本公開的一實施方式，其中所述位置靈敏探測器作為運動車輛檢查系統(tǒng)的一 部分，所述位置靈敏探測器放置在檢查通道中，其中要檢查的運動車輛穿過所述位置靈敏 探測器。
[0040] 根據(jù)本公開的一實施方式，其中所述位置靈敏探測器包括:第一組位置靈敏探測 器，位于所述檢查通道的第一側(cè)，用于測量進(jìn)入所述檢查通道的入射帶電粒子的位置和方 向；第二組位置靈敏探測器，位于與所述第一側(cè)相對的所述檢查通道的第二側(cè)，用于測量離 開所述檢查通道的出射帶電粒子的位置和方向。
[0041] 根據(jù)本公開的一實施方式，其中所述位置靈敏探測器還包括:第三組位置靈敏探 測器，位于與所述第一側(cè)和第二側(cè)不同的所述檢查通道的側(cè)邊，用于測量離開所述檢查通 道的出射帶電粒子的位置和方向；和/或第四組位置靈敏探測器，位于與所述第一側(cè)、第二 側(cè)和第三側(cè)不同的所述檢查通道的側(cè)邊，用于測量離開所述檢查通道的出射帶電粒子的位 置和方向。
[0042] 根據(jù)本公開的一實施方式，其中所述第三組位置靈敏探測器和/或第四組位置靈 敏探測器與所述第二組位置靈敏探測器之間的夾角大于或等于90度小于180度。
[0043] 根據(jù)本公開的一實施方式，其中所述位置靈敏探測器包括G