徐一鶴 何林鋒 葉東勝 唐方東/上海市計量測試技術(shù)研究院

0 引言

公共安全一直是國家安全的重要組成部分，是政府社會管理和公共服務(wù)的重要內(nèi)容，也是民眾最為關(guān)注的焦點之一。X射線安全檢查設(shè)備作為交通運輸?shù)阮I(lǐng)域最重要的安全檢查手段之一，是公共安全防御的一道重要防線。為了服務(wù)世博、確保安全，上海市已經(jīng)在各個地鐵站、火車站、機場內(nèi)安裝了大量的X射線行李安檢機。然而，X射線安全檢查設(shè)備在長期不間斷使用的過程中，可能存在X光管工作高壓下降，輸出X射線品質(zhì)不穩(wěn)，造成透視物品能力減弱，影響X射線探測器影像探測效果，使輸出的圖像變暗不清晰，或射線探測器的光電二極管和電子倍增系統(tǒng)老化，使圖像分辨率下降等問題。為此，如何確保所安裝的X射線安檢機的性能參數(shù)（空間分辨率、線分辨率、材質(zhì)分辨率等等）符合國家標(biāo)準(zhǔn)，保證其在不間斷的運行過程中安全檢測功能正常有效、準(zhǔn)確可靠，是亟待需要研究開展的工作。

1 安檢機的作用與工作原理

X射線探測技術(shù)被廣泛應(yīng)用于違禁品檢測的專門技術(shù)，它能提供組成物體的物質(zhì)的一些重要特性，X射線檢查設(shè)備不僅能探測隱藏的金屬武器，如槍支、彈藥、匕首等危險品，還能探測隱藏的爆炸物，以及一些有機液體或各類違禁品。

X射線行李安全檢查設(shè)備是利用了X射線和被檢物（客體）相互作用時發(fā)生的光電效應(yīng)、康普頓散射、瑞利散射和電子對效應(yīng)得到被檢物的特征信息，其中最有用的信息就是物體的密度（ρ）和有效原子序數(shù)（Zeff）。從理論上來講，如果知道物體的密度和有效原子序數(shù)就可以準(zhǔn)確地確定物質(zhì)的類型。以現(xiàn)今運用最普遍的雙能X射線行李安檢機為例，其工作原理如圖1所示。

雙能X射線探測設(shè)備以計算機為平臺，采用了計算機圖像處理、存儲和顯示技術(shù)的諸多優(yōu)點，為用戶提供高質(zhì)量圖像和多種服務(wù)功能。該設(shè)備大多使用折彎型高效半導(dǎo)體探測器，可以對被檢物進行無死角檢查，不僅能提供反應(yīng)被檢物吸收特性的X射線透視圖像，還可以提供有關(guān)被檢物質(zhì)化學(xué)組成的信息，并對不同物質(zhì)賦予不同的顏色。

圖1 雙能X射線安檢機工作流程圖

2 檢測的需求與意義

X射線安全檢查設(shè)備有許多種類型，如雙能X射線行李檢查設(shè)備、能量型X射線人體檢查設(shè)備、多視角X射線探測設(shè)備、X射線康普頓散射設(shè)備、X射線衍射設(shè)備、X射線CT探測設(shè)備、便攜式X射線探測設(shè)備以及集裝箱探測設(shè)備等，其中最常用的就是通常安裝在機場、邊境口岸、鐵路、進出口通道等場所的X射線行李安檢機。

北京奧運會的實踐證明行李安檢機對確保安全起到了非常重要的作用。世博會期間，上海市將在各個地鐵站口安裝X射線行李安檢機，實行全封閉式安檢流程。

由于X射線安檢機使用場所及使用要求的特殊性，尤其世博會期間，周期長、規(guī)模大，預(yù)期近億的參觀者將迫使交通運輸高負荷運轉(zhuǎn)， X射線安檢機也必定長期處于不間斷、甚至24 h的連續(xù)運行，可能導(dǎo)致使用中安檢機工作性能下降，影響探測效果，并且設(shè)備自身噪聲的干擾也會造成圖像的對比度下降，一些人為的操作失誤有可能導(dǎo)致X射線發(fā)生器、準(zhǔn)直器等相關(guān)設(shè)備的疲勞老化、零部件受損等情況發(fā)生，從而導(dǎo)致X射線安檢機的透視能力、分辨能力下降，影響圖像質(zhì)量與清晰度，潛在地引發(fā)誤判、遺漏等情況，給公共安全造成隱患。

另一方面，公眾尤其是孕婦等特殊人群對于X射線在一定程度上懷有恐懼心理，因而對X射線行李安檢機的輻射安全性能極為關(guān)注。盡管X射線安檢機所產(chǎn)生的是低能的微劑量X射線，并且具有嚴(yán)密的防護設(shè)施，但是如果發(fā)生人為損壞或維護不當(dāng)、年久失修，例如行李進、出口的鉛膠簾因受到行李物品經(jīng)常的碰撞、摩擦造成局部破損而影響屏蔽效果時，就有可能導(dǎo)致X射線泄漏超標(biāo)，從而給常年使用安檢機的人員以及公眾的健康安全帶來隱患。據(jù)文獻報道，太原鐵路疾控中心曾在2004年對其下屬的X射線行李包安全檢查機防護情況進行了調(diào)查，結(jié)果顯示在確認(rèn)設(shè)備正常工作的情況下，X射線安檢機操作人員的人均年受照劑量最大可達430μSv/a，接近于我國《電離輻射防護與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的公眾年個人劑量限值（1000μSv/a）的一半，也就是說，如果安檢機的防護性能不良，其產(chǎn)生的輻射泄漏亦可能引起工作人員所受個人劑量超過限值。

因而對X射線安檢機進行定期的檢測是非常必要的，是亟待開展的一項工作，同時消除公眾懷疑心理最有效的方法就是通過嚴(yán)格規(guī)范的檢測。

3 檢測技術(shù)的研究與進展

檢測工作的直接目的在于評判和監(jiān)督X射線行李安檢機的工作狀態(tài)、技術(shù)性能，確保其安全檢查功能的正常和有效，防范潛在的公共安全隱患于未然，更是為成功、精彩、難忘的世博會的安全保障提供技術(shù)支持。

開展檢測工作的前提是具備滿足相關(guān)技術(shù)要求的檢測裝置，依據(jù)現(xiàn)行有效的技術(shù)規(guī)范進行檢測。

1）技術(shù)依據(jù)

正因為X射線安全檢查設(shè)備所體現(xiàn)出日益重要的作用，對其技術(shù)性能的要求也愈受重視。公安部分別于2005、2006年起草制訂了國家標(biāo)準(zhǔn)GB15208.1-2005 《微劑量X射線安全檢查設(shè)備 第一部分 通用技術(shù)要求》和GB15208.2-2006《微劑量X射線安全檢查設(shè)備 第二部分 測試體》，對微劑量X射線安全檢查設(shè)備的技術(shù)性能規(guī)定了相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)要求，對微劑量X射線安全檢查設(shè)備的測試體提供了技術(shù)規(guī)范。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還有民航系統(tǒng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MH7011-2003《民用航空微劑量X射線安全檢查設(shè)備》。

國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了微劑量X射線安全檢查設(shè)備全性能的技術(shù)要求和試驗方法。

2）檢測設(shè)備與方法

對于運行中的X射線行李安檢機的檢測大致可分為三部分：一是行李通過安檢機通道時， X射線掃描的輻射劑量測量；二是X射線行李安檢機運行時X射線的泄漏劑量的檢測；三是圖像及分辨能力的檢測。X射線輻射劑量可以用輻射防護水平的X射線劑量（率）儀測量，X射線泄漏劑量用環(huán)境水平X輻射空氣比釋動能（率）儀測量，而圖像及分辨能力須采用專業(yè)設(shè)計的測試體進行檢測。

GB15208.2-2006規(guī)范了檢測用測試體的相關(guān)技術(shù)要求。用于檢測的測試體分為A、B兩類：“測試體A為圖像解析度測試體，用于測試設(shè)備的線分辨力、透視分辨力和穿透力；測試體B為材料分辨測試體，用于測試設(shè)備的材料分辨能力?！眻D2及圖3依次是測試體A以及測試體B的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 測試體A內(nèi)部示意圖

圖3 測試體B內(nèi)部示意圖

從圖中我們可以看到，測試體內(nèi)部還依次分成幾大測試板塊，測試體A包含了4個TEST板塊， TEST1檢測設(shè)備的線分辨率，TEST2檢測設(shè)備的穿透分辨力，TEST3檢測設(shè)備線分辨的能力，TEST4檢測設(shè)備穿透被檢物品的能力；測試體B包含了6個TEST板塊， TEST5檢測薄有機物的分辨能力，TEST6檢測厚有機物的分辨能力，TEST7檢測設(shè)備灰度分辨以及混合物質(zhì)分辨的能力，TEST8檢測無機物的分辨能力，TEST9檢測設(shè)備的材料分辨能力，TEST10檢測設(shè)備的穿透后的材料分辨能力。

X射線行李安檢機射線的能量范圍較寬，跨越中能和低能部分，因而對測量儀器能量響應(yīng)的要求高，尤其低能X射線的校準(zhǔn)和測量是難點，為保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確可靠，對此需要作較為深入的研究探索。

3）工作的進展與展望

中國測試技術(shù)研究院和上海市計量測試技術(shù)研究院在國內(nèi)率先開展X射線行李安檢機檢測/校準(zhǔn)技術(shù)的研究，按照國家質(zhì)檢總局下達的國家計量技術(shù)規(guī)范編制計劃，中測院負責(zé)、與上海計測院聯(lián)合起草X射線行李安檢機校準(zhǔn)規(guī)范，與此同時，國家質(zhì)檢總局批準(zhǔn)立項、由上海市計量測試技術(shù)研究院承擔(dān)進行“X射線行李安檢機檢測方法與檢測裝置”的項目研究。

X射線行李安檢機屬于微劑量X射線安全檢查設(shè)備的一種，因此規(guī)范的起草參照GB15208.1-2005的技術(shù)要求，以及相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，遵循科學(xué)性、先進性、可行性的原則，確定合理可行的校準(zhǔn)項目與方法，同時需要開展相應(yīng)的校準(zhǔn)實驗，以驗證檢測項目的合理性、檢測方法的可行性。規(guī)范的起草正在按計劃進行。

作為國際原子能機構(gòu)和世界衛(wèi)生組織所屬二級標(biāo)準(zhǔn)劑量實驗室網(wǎng)（IAEA/WHO SSDLs）的成員，上海市計量測試技術(shù)研究院電離輻射室利用防護水平X、γ輻射劑量標(biāo)準(zhǔn)裝置，針對低能、低劑量率X輻射劑量測量技術(shù)展開研究，對多種輻射防護儀器的能量響應(yīng)、探測下限、響應(yīng)時間等進行比較實驗，以選擇滿足技術(shù)要求且性價比合理的測量儀器，并用滿足技術(shù)要求的測量儀器進行相關(guān)實驗，同時在深入調(diào)研的基礎(chǔ)上進行測試模體的設(shè)計與研制。裝置研制的工作正按計劃推進，即將完成。

目前國內(nèi)大多數(shù)省市級質(zhì)監(jiān)技術(shù)機構(gòu)開展醫(yī)用診斷X射線輻射源以及X射線探傷設(shè)備的檢定校準(zhǔn)工作多年，已經(jīng)基本具備了相關(guān)的技術(shù)能力與專業(yè)基礎(chǔ)，經(jīng)過技術(shù)規(guī)范的宣傳貫徹和培訓(xùn)，有能力開展對X射線行李安檢機的校準(zhǔn)檢測。因此，開展對X射線行李安檢機的校準(zhǔn)檢測已經(jīng)具備了一定的技術(shù)基礎(chǔ)，并將隨著工作的深入開展而得以進一步完善。

4 結(jié)論

公共安全關(guān)乎國家安全、社會穩(wěn)定，尤其是在如今服務(wù)世博的大背景下，作為交通運輸?shù)阮I(lǐng)域最重要的安全檢查手段之一的X射線行李安檢機是預(yù)防事故、維護公共安全的一道重要防線。為此，盡快落實開展相關(guān)的調(diào)研與技術(shù)研究，通過技術(shù)創(chuàng)新、完善技術(shù)能力，開展對涉及公共領(lǐng)域的X射線行李安檢機的檢測，確保其技術(shù)性能的正常，促進設(shè)備技術(shù)質(zhì)量的升級與提高，為公共安全領(lǐng)域提供技術(shù)保障，是切實可行的，不僅能夠滿足世博會對安全工作的高標(biāo)準(zhǔn)，同時也滿足社會與市場的需求，并具有現(xiàn)實的迫切性和重要意義。