21.12.2015
Досмотровый рентгеновский комплекс
Досмотровый рентгеновский комплекс
Досмотровый рентген используется для бесконтактного рентгеновского контроля и может использоваться для обнаружения в них незаконных скрытых вложений (наркотиков, оружия и другие) на таможенных и полицейских пунктах пропуска.
Принцип работы: используется один источник рентгеновского веерообразного пучка лучей, который может перемещаться по дуге, длиной, равной четверти окружности, с изменяющимся шагом в диапазоне 0°…90°. Данный пучок лучей облучает движущийся с постоянной скоростью объект контроля. После облучения осуществляется регистрация пройденного через объект контроля излучения, преобразование его в аналоговые электрические сигналы, а затем преобразование этих сигналов в цифровые коды, адекватные плоским изображениям объекта контроля, полученным под разными углами, с последующим их запоминанием, компьютерной обработкой и представлением на экране монитора плоских или объемных изображений объектов контроля.
Досмотровый рентген включают в себя конвейерную систему, обеспечивающую равномерное перемещение объекта контроля (ОК) относительно одного источника излучения, специальную диафрагму (коллиматор) для формирования веерообразного пучка, детекторную линейку для регистрации прошедшего через объект рентгеновского луча, а также электронную аппаратуру для преобразования рентгеновского изображения в цифровой код и для представления изображения объекта на экране монитора. Такие комплексы называются однопроекционными и их существенным недостатком является получение двухмерного (плоского) рентгеновского изображения контролируемого объекта. Этот недостаток не позволяет оператору с высокой вероятностью выявлять (распознавать) в ОК незаконные скрытые вложения, что может привести к пропуску контрабанды.
Двухпроекционное устройство включает в себя два источника рентгеновского излучения с соответствующими детекторными линейками. Источники излучения для наибольшего эффекта располагаются друг относительно друга под углом 90°. Такая компоновка источников излучения повышает вероятность распознавания предметов, находящихся в контролируемых объектах, до 60%, что является важным достоинством. Главным недостатком этого двухпроекционного устройства является возможность получения хотя и двух, но все равно плоских рентгеновских изображений ОК и его содержимого.
Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому изобретению является рентгеновский досмотровый комплекс, выполненный по способу получения объемного изображения в рентгеновских досмотровых комплексах. Вместо двух используется один источник рентгеновского излучения, перемещающийся внутри досмотрового тоннеля по жесткой дуге с переменным фиксированным шагом от 0° до 90°. Объект контроля в досмотровом тоннеле перемещается равномерно, линейно и реверсивно относительно источника рентгеновского излучения. Взаимное расположение дуги и объекта контроля обеспечивает получение изображения предметов сбоку при 0° и сверху - при 90°. Аппаратура управления комплексом позволяет формировать в цифровых кодах серии из N плоских изображений, сделанных под разными углами расположения источника излучения относительно ОК через выбранный оператором шаг. Полученные цифровые коды серий изображений программно обрабатываются с целью получения на экране монитора объемного (трехмерного) изображения самого ОК и предметов, находящихся в нем. В досмотровом комплексе напротив дуги на нижней и одной боковой стенке тоннеля закреплена детекторная линейка в виде прямого угла. В центре дуги (окружности) находится конвейерная система с расположенным на ней ОК. Длина дуги составляет четверть окружности, что позволяет источнику рентгеновского излучения перемещаться от 0° до 90°. Длина сторон детекторной линейки и ее расположение в досмотровом тоннеле таковы, что она фиксирует веерный рентгеновский пучок в любом положении источника излучения на дуге.
Недостатком прототипа является то, что на сформированных рентгеновских снимках в ряде случаев могут быть искажения изображений, что может привести к неправильному анализу оператором полученной рентгеновской информации.
Это связано с тем, что углы падения рентгеновских лучей β на приемные детекторы «L»-образной линейки в различных положениях источника излучения на дуге будут отличаться друг от друга и, в ряде случаев, будут существенно меньше 90°. Если угол β≈90°, то практически все излучение попадает на детекторы линейки и их выходные сигналы будут максимальными. При уменьшении угла β интенсивность падающего на детектор рентгеновского луча и, соответственно, количество частиц-фотонов, достигающих детекторы, будут уменьшаться, в результате чего выходной сигнал детектора также будет становиться меньше максимального значения. Снижение интенсивности излучения возможно и тогда, когда рентгеновский луч ослабляется соответствующими предметами с повышенной плотностью материала. Очевидно, что при β<<90° выходной сигнал отдельных детекторов будет заведомо ложным и на экране появятся ложные затененные точки. В результате из таких ложных точек на экране монитора может сформироваться некоторая ложная область рентгеновского изображения. А это, в свою очередь, несколько исказит реальную теневую картину рентгеновского изображения объекта контроля, что может привести к неправильному анализу оператором полученного изображения и к пропуску им скрытых незаконных вложений.
В однопроекционных и двухпроекционных комплексах источники излучения всегда неподвижны и поэтому влияние углов падения лучей на величину выходного сигнала детекторов учитывается программным путем.
Рассмотрим подробнее вопрос о влиянии угла, под которым рентгеновское излучение падает на поверхность детектора линейки, на величину его выходного сигнала.
Известно, что при высоких энергиях электромагнитное излучение следует рассматривать как совокупность частиц - квантов электромагнитного поля или фотонов. Общее количество переносимой излучением энергии определяется энергией отдельных фотонов, а так же их количеством.
Предполагается, что характеристики источника излучения в процессе работы остаются фиксированными. Поэтому энергия рентгеновского излучения, в среднем, остается постоянной. Это означает, что количество и энергия фотонов также остаются примерно одинаковыми.
В настоящее время в досмотровых установках используются, в основном, полупроводниковые детекторы. Основными механизмами взаимодействия фотонов с полупроводниковым веществом детектора являются фотоэффект и эффект Комптона.
В результате фотоэффекта фотон полностью поглощается, передовая свою энергию высвобожденному из атома вещества электрону. При комптоновском рассеянии фотонов слабосвязанные электроны атомов вещества детектора высвобождаются из атомов, при этом энергия рассеянных фотонов уменьшается. Один квант рентгеновского излучения (фотон) способен породить большое количество электронов. В обоих случаях происходит образование свободных электронов, которые «уносятся» из области детектирования под действием приложенного к этой области напряжения. Ток высвобожденных электронов является откликом детектора на рентгеновское излучение, т.е. выходным сигналом.
Из приведенного выше механизма регистрации рентгеновского излучения становится ясно, что величина выходного сигнала детектора непосредственно зависит от количества фотонов, попадающих на детектор, а также от их энергии, влияющей на количество электронов, высвобожденных в полупроводниковом веществе детектора единичным квантом излучения при комптоновском взаимодействии. При прохождении рентгеновского излучения через сканируемый объект контроля происходит его рассеяние и частичное поглощение. При этом количество фотонов данного излучения, достигающих поверхность детектора, будет меньше, а их энергия - ниже. Соответственно, число образовавшихся свободных электронов в детекторе также будет меньше, а отклик детектора (выходной сигнал) - слабее.
Для наглядности дальнейшего изложения, рассмотрим распространение рентгеновского излучения при отсутствии объекта контроля. Тем самым исключается влияние ОК на значения энергий фотонов, достигающих детектор. Неизменность средней собственной энергии фотонов исключает существенные отклонения в величине выходного сигнала детектора, связанные с передачей энергии электронам. Пренебрежем ослаблением рентгеновского излучения в воздухе. Тогда величина выходного сигнала детектора будет зависеть только от количества фотонов, достигающих его поверхность. Поэтому при рассмотрении вопросов, связанных с переносом энергии, можно перейти от интенсивности излучения к потоку частиц-фотонов. Учитывая неизменность характеристик источника излучения, предполагаем, что среднее значение плотности потока рентгеновского излучения на фиксированном расстоянии от детекторной линейки также будет постоянным.
В известных конструкциях рентгеновских установок можно выделить две причины, по которым направление приходящего на детектор излучения отличается от нормального к поверхности детектора:
- веерообразное расхождение пучка рентгеновского излучения на выходе из коллиматора;
- «L»-образность формы детекторной линейки.
Веерообразность пучка рентгеновского излучения является общепринятым техническим решением для сканирования крупногабаритных ОК. Остается одна причина - «L»-образность формы детекторной линейки.
Известно, что от времени получения изображения объекта контроля и непосредственно времени проведения оператором анализа информации зависит производительность досмотрового комплекса. При описанном алгоритме время получения объемного изображения предметов будет, безусловно, больше времени получения их плоских изображений в известных досмотровых комплексах. Однако для ускорения в целом процесса контроля объектов, т.е. для повышения производительности данного комплекса, можно предложить следующие пути:
1. Первоначально источник излучения устанавливается в исходное положение (угол равен 0°), производится однопроекционное сканирование и на экран монитора выводится первое плоское боковое изображение ОК. Если никаких подозрений у оператора не возникло, то процесс анализа изображения на этом заканчивается.
2. Если при анализе первого бокового плоского изображения у оператора возникли подозрения, то он с пульта управления 10 через блок управления 9 переводит источник излучения сразу в крайнее верхнее положение (угол равен 90°), производит вновь однопроекционное сканирование и на экран монитора выводится второе плоское изображение OK - вид сверху. Если в этом случае у оператора никаких подозрений не возникло, то процесс анализа на этом также заканчивается.
3. Если при анализе второго плоского изображения у оператора возникли подозрения, то он с пульта управления может выставить любой (из заданного диапазона) удобный для анализа угол и получить соответствующее плоское изображение. Если в этом случае у оператора отпали все подозрения, то процесс анализа на этом заканчивается.
4. Если же при анализе и третьего плоского изображения у оператора возникли подозрения, то он по предложенному выше алгоритму может провести сканирование ОК и получить на экране монитора объемное изображение предметов, находящихся в нем. Очевидно, что именно в этом случае оператор с высокой вероятностью сможет определить наличие (или отсутствие) незаконных скрытых вложений.
5. Можно сразу получить объемное изображение ОК, применяя при этом большой шаг перемещения источника излучения. В случае появления подозрений шаг перемещения источника излучения можно сделать меньше и затем повторить процесс сканирования.
6. Современная аппаратура управления может работать по алгоритму, позволяющему получать объемное изображение не всего объекта контроля, а лишь какой-то его части, вызвавшей у оператора подозрение и т.д.
Предложенные пути уменьшения времени процесса контроля объектов без снижения его качества можно расценивать и как широкие функциональные возможности предложенного комплекса, позволяющего выявлять скрытые незаконные вложения любыми удобными для оператора приемами.
Таким образом, используют детекторную линейку в форме части окружности, предложенный досмотровый рентгеновский комплекс позволит уменьшить искажения теневых рентгеновских изображений и, тем самым, повысить вероятность проведения оператором правильного анализа полученной визуальной информации. Данный комплекс имеет большие функциональные возможности, что в целом повышает эффективность процесса поиска незаконных скрытых вложений в объектах контроля.
Досмотровый рентгеновский комплекс, содержащий досмотровый тоннель, внутри которого находятся источник рентгеновского излучения с коллиматором, перемещающиеся с помощью реверсивного электрического привода по жесткой направляющей в форме дуги длиной в четверть окружности с фиксированным изменяющимся шагом, конвейерная система с объектом контроля и двумя ограничительными световыми барьерами, расположенными в центре дуги, и детекторная линейка, расположенная напротив дуги по другую сторону от конвейерной системы и позволяющая регистрировать рентгеновское излучение в любом положении источника, а вне досмотрового тоннеля расположены блок управления, связанный с электрическим приводом, конвейерной системой и световыми барьерами, первый выход блока управления связан с первым входом аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого подключен к выходам детекторов линейки, второй выход блока управления соединен с первым входом блока программной обработки информации, второй вход которого связан с выходом аналого-цифрового преобразователя, выход блока программной обработки информации связан со входом монитора, а оператор взаимодействует с монитором и пультом управления, подключенным к блоку управления, отличающийся тем, что жесткая направляющая выполнена в форме окружности, на внутренней стороне которой расположена детекторная линейка, повторяющая форму окружности, напротив четверти дуги, по которой перемещается источник излучения с коллиматором, с другой стороны от конвейерной системы, и по длине позволяющая регистрировать рентгеновское излучение в любом положении источника.
Теги: Лицензирование промышленных и досмотровых рентгеновских установок
234567 Описание для анонса:
234567 Начало активности (дата): 21.12.2015 11:57:00
234567 Кем создан (ID): 6
234567 Ключевые слова: лицензирование, рентгенкабинет, ИИИ, источники ионизирующего излучения, лицензирование досмотровый рентгеновский комплекс, разрешение на досмотровый рентген, лицензирование промышленный рентген, разрешение промышленная рентгеновская установка, лицензирование на досмотровый рентгеновский аппарат, разрешение на досмотровый рентгенотелевизионный комплекс
12354567899
