[發明專利]基于中子與X射線的危險品檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 202110395121.0
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113281354B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 中科超睿(青島)技術有限公司
• 主分類號: G01N23/00
• 分類號: G01N23/00;G01V5/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 賴定珍

1.一種基于中子與X射線的危險品檢測裝置，其特征在于，包括：X射線機、中子源旋轉系統、中子源、γ射線探測器、傳送帶、控制系統和元素分析系統，其中：

所述控制系統用于控制所述傳送帶將待檢測物品傳送至所述X射線機內，所述X射線機用于對所述待檢測物品進行X射線檢測，根據X射線檢測結果確定所述待檢測物品中的危險品的位置；

所述控制系統還用于控制所述傳送帶將所述待檢測物品傳送至所述中子源的探測區域內，并根據所述危險品的位置向所述中子源旋轉系統發送控制指令，所述中子源旋轉系統根據所述控制指令控制所述中子源旋轉，使所述中子源的中軸線穿過所述危險品；

所述控制系統還用于控制所述中子源和所述γ射線探測器對所述危險品進行中子檢測，得到中子檢測結果；

所述元素分析系統用于根據所述X射線檢測結果和所述中子檢測結果確定所述危險品的種類；

所述中子源包括：離子源、螺線管、α粒子探測器陣列和靶片，其中，所述螺線管為管狀結構，在所述螺線管內，沿著所述螺線管的軸線方向依次設置有離子源、α粒子探測器陣列和靶片，所述離子源和所述靶片位于所述離子源的兩端，所述靶片位于靠近所述危險品的一端，所述α粒子探測器陣列為管狀結構，所述α粒子探測器陣列的中軸線與所述螺線管的中軸線平行，且垂直于所述靶片；

所述元素分析系統包括：N個數字化儀和分析裝置，N個所述數字化儀分別與所述分析裝置連接，N≥2；

所述α粒子探測器陣列為方管結構，包括4N個SiC探測器片，所述α粒子探測器陣列的每一面包括N個首尾依次連接的SiC探測器片，處于同一水平面的4個SiC探測器片為一組，每組所述SiC探測器片均與一個數字化儀對應連接；

所述控制系統具體用于控制所述螺線管中電流方向從靠近所述離子源的一端流向靠近所述靶片的一端，在所述螺線管中形成一個平行于所述螺線管軸向且垂直于所述靶片方向的磁場，所述磁場將所述靶片上產生的α帶電粒子旋轉至位于所述螺線管內側的所述α粒子探測器陣列上，并通過調節所述螺線管中電流大小，控制到達所述α粒子探測器陣列上的α粒子的立體角大小。

2.根據權利要求1所述的基于中子與X射線的危險品檢測裝置，其特征在于，所述γ射線探測器設置在靠近所述靶片的一端，與所述中子源固定連接，所述γ射線探測器包括：探測器本體、γ射線屏蔽體和中子屏蔽體，所述探測器本體設置在所述γ射線屏蔽體的空腔內，探測方向朝向所述靶片，所述中子屏蔽體設置在所述γ射線屏蔽體與所述靶片之間。

3.根據權利要求2所述的基于中子與X射線的危險品檢測裝置，其特征在于，所述γ射線探測器的數量為偶數個，全部所述γ射線探測器沿著所述中子源的軸線方向對稱分布，每個所述數字化儀均與全部所述γ射線探測器連接。

4.根據權利要求2所述的基于中子與X射線的危險品檢測裝置，其特征在于，所述γ射線屏蔽體為空心圓筒狀，所述中子屏蔽體為圓錐形，且所述中子屏蔽體的軸線穿過所述探測器本體的晶體中心和所述靶片的中心。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的基于中子與X射線的危險品檢測裝置，其特征在于，所述元素分析系統還包括：存儲器，所述存儲器中存儲有中子和伽馬衰減數據庫，所述中子和伽馬衰減數據庫存儲有預設物品的密度對應的中子和伽馬衰減數據。

6.根據權利要求5所述的基于中子與X射線的危險品檢測裝置，其特征在于，所述X射線檢測結果包括：所述待檢測物品中的危險品的位置、所述待檢測物品中的物品的體積和密度的三維建模，所述中子檢測結果包括：α粒子探測結果和γ射線探測結果；

所述元素分析系統具體用于根據所述α粒子探測結果和所述γ射線探測結果標記每組α粒子探測器對應的中子位置，結合所述中子源與所述危險品的位置中間的各個物品的中子和伽馬衰減數據庫，得出所述危險品中C、N、O的核子數目，通過與預設危險品的C、N、O的核子數目進行比較，確定所述危險品的種類。

7.一種基于中子與X射線的危險品檢測方法，其特征在于，包括：

控制系統控制傳送帶將待檢測物品傳送至X射線機內，所述X射線機對所述待檢測物品進行X射線檢測，根據X射線檢測結果確定所述待檢測物品中的危險品的位置；

所述控制系統控制所述傳送帶將所述待檢測物品傳送至中子源的探測區域內，并根據所述危險品的位置向中子源旋轉系統發送控制指令，所述中子源旋轉系統根據所述控制指令控制所述中子源旋轉，使所述中子源的中軸線穿過所述危險品；

所述控制系統控制所述中子源和γ射線探測器對所述危險品進行中子檢測，得到中子檢測結果；

元素分析系統根據所述X射線檢測結果和所述中子檢測結果確定所述危險品的種類；

所述中子源包括：離子源、螺線管、α粒子探測器陣列和靶片，其中，所述螺線管為管狀結構，在所述螺線管內，沿著所述螺線管的軸線方向依次設置有離子源、α粒子探測器陣列和靶片，所述離子源和所述靶片位于所述離子源的兩端，所述靶片位于靠近所述危險品的一端，所述α粒子探測器陣列為管狀結構，所述α粒子探測器陣列的中軸線與所述螺線管的中軸線平行，且垂直于所述靶片；

所述元素分析系統包括：N個數字化儀和分析裝置，N個所述數字化儀分別與所述分析裝置連接，N≥2；

所述α粒子探測器陣列為方管結構，包括4N個SiC探測器片，所述α粒子探測器陣列的每一面包括N個首尾依次連接的SiC探測器片，處于同一水平面的4個SiC探測器片為一組，每組所述SiC探測器片均與一個數字化儀對應連接；

所述控制系統具體用于控制所述螺線管中電流方向從靠近所述離子源的一端流向靠近所述靶片的一端，在所述螺線管中形成一個平行于所述螺線管軸向且垂直于所述靶片方向的磁場，所述磁場將所述靶片上產生的α帶電粒子旋轉至位于所述螺線管內側的所述α粒子探測器陣列上，并通過調節所述螺線管中電流大小，控制到達所述α粒子探測器陣列上的α粒子的立體角大小。