核技术在安检领域的应用

核检测技术是指用放射性元素如钴、铯和氢的同位素氕氘氚等做放射源，产生X、γ、α和中子等高能射线，利用这些射线与物质的相互作用来探测物质的原子结构等，从而确定物质种类。目前常用的核探测技术如下图所示。

X射线安全检查技术主要包括X射线透视成像技术、X-CT成像技术和衍射XRD技术等，这些技术跟计算机、微电子和网络技术相结合表现出广阔的应用前景。

X射线透视成像技术是利用X射线和物质相互作用的物理机制，可以有效实现对违禁品的不开箱检查。X射线穿过物体时主要发生瑞利散射、康普顿散射、光电效应和电子对效应等相互作用，造成射线强度的衰减。衰减程度随着被穿透物质的成分和穿透路径长度的不同而变化。根据穿透前后X射线的不同强度可得出物体的内部结构。

▲X射线透视成像原理图

Ｘ射线透视成像技术在货物以及旅客行李物品安全检查中都有着广泛的应用。一个典型的成像装置由射线源、探测器阵列、待检物体及传送装置、计算机控制和成像设备等组成。

▲集装箱X射线透视成像系统示意图

其中，单能Ｘ射线成像技术是最早应用于安全检查的技术之一，但是对于材料分辨能力的缺失使其难以实现固、液态等危险物质的查验。随着透视成像技术的进步，逐渐发展出双能透视成像、多视角成像等新技术，极大地提升了材料分辨及爆炸物的检出能力，因此得到了迅速普及。

▲移动式集装箱/车辆检查系统(a)及其双能X射线成像图像(b)

由于X射线透视检查设备存在物品影像重叠、图像失真的问题，难以清晰展现复杂行包中的物品结构信息。后来，人们发明了X射线计算机断层成像(CT)技术，如下图所示。

▲X射线CT成像系统示意图(a)和CT三维重建图像(b)

X-CT技术通过对目标物体进行全面的三维扫描，利用计算机重建获得被检物体内部三维结构信息，有效提升了违禁品识别率和查验效率。X射线CT技术在成像模式､扫描速度和可靠性等方面的突出优势，被*是传统X射线透视成像的替代技术，成为目前机场､海关等用于行包检查的新手段。

结合双能技术是CT应用于安检的一个突出优势。不同于双能透视成像，双能CT可以对被检物的成分进行准确的定量分析，其技术的关键在于结合双能分解和CT重建技术获得物质等效原子序数和电子密度的空间分布。

▲电子密度与原子序数关系图

由于大部分的物品的电子密度和原子序数是确定的，并且爆炸物等违禁品明显的处于和常见物品不同的位置，结合其空间形状信息，双能CT可以准确地发现并定位行李中隐藏的违禁品，实现自动分析及报警功能，这是除了三维结构成像以外，CT技术替代传统透视技术的另一个重要因素。

▲双能CT重建图像. (a) 三维重建结果; (b) 断层结果及自动标识和报警

X射线衍射探测技术(XRD)测量的是物质的相干散射信息，液体危险品等违禁品的检测提供了一种全新的技术手段，可进一步提高现有X射线安检系统的识别准确率。该技术大致分为角度色散方式和能量色散方式，角度色散方式多用于实验研究；能量色散方式利用能谱探测器测量某一固定入射角下不同能量的散射射线强度，以获得待检测物体的特征图谱。具有体积小、系统稳定、射线穿透能力强、测量效率高等优点, 更适用于安检等应用领域。

▲能量色散XRD系统（a）及其测量的乙醇、水及氯化钠粉末的谱线（b）

RJ12系列行人、行包放射性检测设备-通道式行人/行包辐射监测设备

系统必配硬件组成：

-γ探测组件：塑料闪烁体1块+低噪声光电倍增管1套
-支撑结构：ABS整体箱1套
-探测器准直：5面环铅铅盒1套
-占位装置：红外占位装置、超声波占位装置（可选）1套
-报警装置：现场及控制中心声光报警各1套
-中心管理控制系统：电脑、硬盘、数据库及分析软件1套
-传输组件：TCP/IP传输组件1套
-稳压续航装置：UPS不间断电源1套

系统选配辅助装置：

-中子探测组件：长寿命中子正比计数器1个
-在线核素识别组件：大体积NaI探测器+低钾光电倍增光1套
-探头端分析装置：1024道多道γ能谱分析器1个
-现场记录：高清夜视连续摄像、拍照装置1套
-短信报警系统：SMS短信报警系统1套
-γ自标定装置：低活度天然放射性矿物盒（非放射源）1枚
-人员防护装置：防护服及个人剂量报警仪1-2套
-现场寻源装置：便携式n、γ检测仪1台
-危险品处理装置：大铅当量源罐1只，加长放射源操作钳1把
-报告输出：激光彩色打印机1台，打印纸2包