[發(fā)明專利]測(cè)量物體的有效原子序數(shù)的方法和設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110457151.6
• 申請(qǐng)日: 2011-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN103185734A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李樹偉;陳志強(qiáng);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(qǐng)（專利權(quán)）人: 同方威視技術(shù)股份有限公司;清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N23/087
• 分類號(hào): G01N23/087
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施例涉及安全檢查，特別是涉及一種測(cè)量物質(zhì)有效原子序數(shù)的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)

在X射線檢查系統(tǒng)中，包括X射線源和相應(yīng)的探測(cè)器，被檢物體在兩者中間。經(jīng)過準(zhǔn)直的X射線束通過被檢物體到達(dá)探測(cè)器。探測(cè)器輸出信號(hào)大小反應(yīng)了到達(dá)探測(cè)器的X射線強(qiáng)度，解析該信號(hào)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(duì)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(duì)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(shí)，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(qiáng)。隨著X射線能量的升高，在1MeV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(dāng)X射線能量高于約1.02MeV時(shí)，開始出現(xiàn)電子對(duì)效應(yīng)，隨著X射線能量越大，電子對(duì)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(qiáng)。

這樣，可以采用兩組不同能量的X射線束對(duì)物體進(jìn)行檢測(cè)，通過解析這兩組X射線信號(hào)，可以得到的物體的有效原子序數(shù)信息。檢測(cè)質(zhì)量厚度較大的物體，需要MeV級(jí)的X射線束。在采用高能雙能X射線束的物質(zhì)識(shí)別中，一組能量較低(如在1MeV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(cè)器內(nèi)產(chǎn)生的信號(hào)，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(duì)效應(yīng)的截面大小與原子序數(shù)相關(guān)性不同來實(shí)現(xiàn)物質(zhì)有效原子序數(shù)識(shí)別。

目前在MeV級(jí)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(jí)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(gè)典型的該X射線束的能量分布、即能譜特征為：從0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(huì)干擾物質(zhì)識(shí)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(duì)物質(zhì)識(shí)別的干擾，而且會(huì)引入降低X射線束整體強(qiáng)度等負(fù)面影響。

發(fā)明內(nèi)容

考慮到現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)問題或者多個(gè)問題，提出了一種測(cè)量物體的有效原子序數(shù)的方法和設(shè)備。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提出了一種測(cè)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(cè)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(cè)值和第二探測(cè)值；數(shù)據(jù)處理裝置，基于第一探測(cè)值和第二探測(cè)值得到被檢查物體的有效原子序數(shù)。

根據(jù)另一實(shí)施例，提出了一種測(cè)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(cè)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(cè)值和第二探測(cè)值；基于第一探測(cè)值和第二探測(cè)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(cè)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(shí)別的準(zhǔn)確度。

附圖說明

通過結(jié)合附圖對(duì)本技術(shù)的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，本技術(shù)的上述和其他目的、特性和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，其中相同的標(biāo)號(hào)指定相同結(jié)構(gòu)的單元，并且在其中：

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的采用切倫科夫探測(cè)器測(cè)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)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的切倫科夫探測(cè)器的示意圖；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的切倫科夫探測(cè)器的示意圖；

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的切倫科夫探測(cè)器的示意圖；

圖6示出了如圖5所示的切倫科夫探測(cè)器的另一種應(yīng)用方式的示意圖；以及

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的切倫科夫探測(cè)器的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例說明，并不用于限制本發(fā)明。在以下描述中，為了提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解，闡述了大量特定細(xì)節(jié)。然而，對(duì)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(xì)節(jié)來實(shí)行本發(fā)明。在其他實(shí)例中，為了避免混淆本發(fā)明，未具體描述公知的電路、材料或方法。