賈重等

摘要：為了提高我國(guó)安檢技術(shù)能力，加強(qiáng)對(duì)人口密集場(chǎng)所的檢查，必須加強(qiáng)對(duì)X射線(xiàn)背散射技術(shù)的研究。該技術(shù)的廣泛應(yīng)用不僅可以切實(shí)提高公共場(chǎng)所的安檢水平，保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，還可以提高在鐵路、口岸、國(guó)家重要部門(mén)及大型公共場(chǎng)所的安全檢查能力。本文通過(guò)對(duì)X射線(xiàn)背散射成像技術(shù)的研究，完成一套對(duì)人體檢測(cè)的理論體系，彌補(bǔ)傳統(tǒng)X射線(xiàn)檢測(cè)的缺陷，從而更加快捷有效的識(shí)別出危險(xiǎn)品。

關(guān)鍵詞：X背散射 安檢系統(tǒng) 探測(cè)原理 X射線(xiàn)核心技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：tp274.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2015）04-0073-02

1 引言

本研究的廣泛應(yīng)用不僅可以切實(shí)提高公共場(chǎng)所的安檢水平，保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，有效切斷毒品的流通渠道，還可以提高在鐵路、口岸、國(guó)家重要部門(mén)及大型公共場(chǎng)所的安全檢查能力，為防恐反恐、排險(xiǎn)防爆和查私緝毒提供一種有效的服務(wù)，同時(shí)會(huì)帶動(dòng)相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定做出貢獻(xiàn)。同時(shí)，隨著國(guó)際社會(huì)對(duì)防恐反恐的需求，實(shí)現(xiàn)出口創(chuàng)匯。所以，本產(chǎn)品具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2 “桶狀”飛點(diǎn)掃描機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)研究

建立X光能量、強(qiáng)度、焦點(diǎn)尺寸、探測(cè)距離的數(shù)學(xué)模型，滿(mǎn)足對(duì)違禁品目標(biāo)探測(cè)整體圖像的像素要求，單個(gè)像素大小達(dá)到了2mm×3mm。飛點(diǎn)掃描圓盤(pán)的設(shè)計(jì)和試制，選擇高強(qiáng)度輕質(zhì)材料制作圓桶，使圓桶的跳動(dòng)量不超過(guò)0.2mm，圓桶加鉛屏蔽保證多余射線(xiàn)的完全吸收，圓桶上的準(zhǔn)直縫間距尺寸偏差小于0.4mm。形成滿(mǎn)足飛點(diǎn)掃描要求的高速、高精度的伺服控制機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，保證射線(xiàn)掃描的線(xiàn)性和垂直高度，垂直掃描高度達(dá)到2000mm，水平掃面寬度為900mm。已經(jīng)形成了掃描機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，完全考慮X射線(xiàn)的泄露問(wèn)題，在不額外增加機(jī)械負(fù)載的情況下實(shí)現(xiàn)了完全屏蔽。飛點(diǎn)掃描發(fā)生裝置原理圖如圖1所示。

3 放射源控制系統(tǒng)的研發(fā)

放射源控制系統(tǒng)主要包括通信控制子系統(tǒng)、高穩(wěn)定性高壓電源子系統(tǒng)，其中難度最大的是高穩(wěn)定性高壓電源的設(shè)計(jì)，通過(guò)抗高壓和強(qiáng)電流沖擊的設(shè)計(jì)，以低壓電源為X光管燈絲提供高穩(wěn)定度的電源輸出；以高壓隔離變壓器來(lái)隔離高壓觸發(fā)反饋脈沖通過(guò)電源對(duì)周?chē)鷥x器的影響；用扼流圈來(lái)阻遏反饋高壓峰電流的流入，有效地減少了強(qiáng)電流對(duì)燈絲電源的損害；在高壓強(qiáng)流環(huán)境中，提供了可靠的抗高壓的直流電源。

本課題選用穩(wěn)定性最佳的元器件和電路措施使各環(huán)節(jié)的忽擾影響減到最小，從而形成一整套高穩(wěn)定性高壓電源穩(wěn)定性的數(shù)學(xué)模型。圖2為開(kāi)發(fā)完成的放射源控制電路系統(tǒng)。

4 射線(xiàn)劑量安全而且焦點(diǎn)小分辨率好的探測(cè)裝備發(fā)射源研究

研制滿(mǎn)足反散射要求的X光機(jī)，通過(guò)選用高質(zhì)量的發(fā)射源燈絲材料和改進(jìn)制造工藝，使發(fā)射源的焦點(diǎn)和射線(xiàn)束更加集中。通過(guò)改變鎢靶形狀來(lái)增大發(fā)射源單方向的散射角，在不改變單束射線(xiàn)能量的基礎(chǔ)上增加了設(shè)備單向掃描寬度。X射線(xiàn)源發(fā)生裝置包括X射線(xiàn)源發(fā)生器、X射線(xiàn)源控制器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。

本次研制成的X射線(xiàn)發(fā)生裝置焦點(diǎn)橫向尺寸小于0.8mm，縱向尺寸小于0.5mm，射線(xiàn)散射角度達(dá)到了80度，更加適合近距離大角度的人體探測(cè)。

X射線(xiàn)管在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱，必須即時(shí)的散熱，不然影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作，這樣我們研發(fā)出了一種高效的冷卻裝置。它是采用油冷和風(fēng)冷相結(jié)合方式使發(fā)射源的局部熱量迅速導(dǎo)走，再使用外部風(fēng)扇將導(dǎo)熱油的熱量導(dǎo)入流動(dòng)的空氣中，從而能使X射線(xiàn)管的溫度快速冷卻下來(lái)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明即使X射線(xiàn)發(fā)生裝置工作在40℃的室溫下，其內(nèi)部油溫也能控制在50℃以下。冷卻控制的原理圖如圖4所示。

5 圖像采集記錄控制系統(tǒng)研發(fā)

圖像采集記錄控制系統(tǒng)采用以DSP為核心的模擬量高速采集處理系統(tǒng)，通過(guò)觸發(fā)電路、AD轉(zhuǎn)換電路、FIFO、控制電路、PCI接口將反散射的電信號(hào)輸入PC機(jī)。本次設(shè)計(jì)使用了PCI總線(xiàn)接口可快速實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，支持即插即拔，AD轉(zhuǎn)換精度達(dá)到了16位，并能實(shí)現(xiàn)四通道采集同時(shí)獨(dú)立工作。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)X背散射關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)，能夠很好的檢測(cè)人體攜帶的各種物體，最大限度的減少人工檢測(cè)帶來(lái)的錯(cuò)誤。X背散射技術(shù)可以廣泛的應(yīng)用于人體安檢系統(tǒng)，提高安檢的準(zhǔn)確性和效率，并且降低被檢測(cè)人員的對(duì)抗情緒，使人體掃面技術(shù)真正的保證人民的安全。

參考文獻(xiàn)

[1]孫麗娜.X射線(xiàn)安檢設(shè)備中物質(zhì)分類(lèi)識(shí)別方法的研究[D].東北大學(xué)，2003：27-28.

[2]劉舒，金華.X射線(xiàn)安全檢查技術(shù)[J].中國(guó)人民公安大學(xué)學(xué)報(bào)，2008.12-25.

[3]苑紅霞.X射線(xiàn)的發(fā)現(xiàn)及其早期研究的歷史回顧[D].北京：首都師范大學(xué)，2003.

[4]達(dá)炎.X射線(xiàn)安檢設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].南京：東南大學(xué)，2006.

[5]徐明剛.連續(xù)能譜X射線(xiàn)透射圖像的物質(zhì)鑒別和安檢系統(tǒng)研究[D].南京：東南大學(xué)，2007.

[6]孫麗娜，原培新.X射線(xiàn)安檢設(shè)備中探測(cè)技術(shù)研究[J].中國(guó)測(cè)試，2006，32（3）：20-22.

[7]劉舒，金華.X射線(xiàn)安全檢查技術(shù)[J].中國(guó)人民公安大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008，58（4）：78-80.

[8]王振濤，吳志芳，王立強(qiáng)，周立業(yè).康普頓背散射成像中的有機(jī)物加亮效應(yīng)研究[J].核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)，2007（26）.

[9]趙國(guó)慶.盧瑟福背散射分析[J].理化檢驗(yàn)：物理分冊(cè)，2002，38（2）：41-46.

[10]周其偉.X射線(xiàn)安檢設(shè)備的硬件設(shè)計(jì)[D].南京：東南大學(xué)，2005.