專利名稱：一種車輛掃描檢查裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及輻射掃描成像檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低劑量的車輛掃描檢
查裝置。
背景技術(shù)：
近20年來，國內(nèi)外所用的車輛安全檢查系統(tǒng)，絕大部分都存在著射線源的劑量過大的問題，無論是用鈷-60 γ放射源或者是用電子加速器作射線源，都是如此。包括德國海曼公司(Heimann Co.)、英國宇航公司(British Aerospace Co.)、法國斯侖貝謝公司 (Schlumberger Co)、美國的L3公司、OSI公司、日本重工株式會社和清華同方公司、北京華力興公司、北京埃索特公司、北京一體通公司，以上公司的生產(chǎn)的設(shè)備大致情況基本如此， 放射性劑量都太大，由此帶來占地面積和建筑面積太大，劑量防護(hù)困難，安裝維護(hù)不便，其根本原因在于他們都是使用電流法的原理，把模擬信號經(jīng)ADC轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字信號，生成圖像。因為接收射線的探測器元件一般都有不小的暗電流。太弱的射線源所發(fā)射的射線在探測器中產(chǎn)生的信號太小，小于探測器暗電流的漲落，即信號淹沒在噪聲中，只有用較強的射線源，在探測器中產(chǎn)生強的電流信號，平均電流明顯大于暗電流的漲落時才能被記錄下來， 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，生成灰度圖像，這就是一般射線成像用電流成像法的缺點。例如，2004年8 月4日公告的0附160557(的中國發(fā)明專利說明書公開了一種鈷60^射線源-碘化銫或鎢酸鎘陣列探測器集裝箱檢測設(shè)備，該設(shè)備中的碘化銫或鎢酸鎘陣列探測器由多個碘化銫或鎢酸鎘閃爍晶體和與之耦合的硅光電二極管及電子線路組成，該結(jié)構(gòu)由于采用碘化銫或鎢酸鎘閃爍晶體與硅光電二極管的耦合結(jié)構(gòu)，因此要求射線源發(fā)出的射線要達(dá)到一定強度才能滿足該結(jié)構(gòu)的要求，該裝置放射源的劑量高達(dá)300居里，導(dǎo)致了放射性劑量過大，不能用于人員的檢查。另外，設(shè)備體積龐大，對安裝和使用環(huán)境有特殊的要求，設(shè)備轉(zhuǎn)運不便。911之后的幾年里，美國的SAIC公司在美國政府的資助下用0. 75居里的鈷_60(γ射線源)和碘化鈉與光電倍增管組合，低劑量，用計數(shù)成像。使用的碘化鈉閃爍晶體截面尺寸為^mmX觀讓，用兩排探頭。探頭線陣與地面垂直，所需高度很高，所用探頭數(shù)量很大，價格較貴。申請人:也曾開發(fā)了一種用于車輛檢測的裝置，該裝置是低劑量的檢測裝置，該裝置用銫-137 γ源或鈷-60 γ放射源，但該裝置適用于小車檢查，對大車穿透力不夠，而且， 該裝置用碘化銫-光敏二極管，其計數(shù)率較低，反差靈敏度較差。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種低劑量、成本少、占地面積小的門框式機(jī)械結(jié)構(gòu)模塊的車輛掃描檢查裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)—種車輛掃描檢查裝置，該裝置為門框式結(jié)構(gòu)，它包括放射源及屏蔽罐、探測器陣列、電子學(xué)系統(tǒng)、圖像生成與處理系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)，放射源置于屏蔽罐內(nèi)，所述的電子學(xué)系統(tǒng)由Y光子信號成形電路、信號采集卡和工控機(jī)組成，關(guān)鍵在于，屏蔽罐外設(shè)置有射線準(zhǔn)直器；所述的探測器陣列為碘化鈉(鉈)晶體和與之耦合的光電倍增管組成的探測器陣列，探測器陣列采用一排直線探測器陣列。每組探測器周圍設(shè)置有獨立的準(zhǔn)直器。本實用新型還可以所述的放射源采用0. 8居里的鈷源。所述的源罐出口射線準(zhǔn)直器寬度為4mm。所述的控制系統(tǒng)為計算機(jī)、控制箱、紅外對射器、電磁鐵控制器、電磁鐵、攝像機(jī)組成。所述的門框式支架后加裝有屏蔽體。所述的屏蔽罐為貧化鈾加鉛制成，外包不銹鋼包殼。所述的探測器陣列中的碘化鈉(鉈)晶體的長度為85mm，截面直徑為27mm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是本實用新型的探測器陣列采用單排碘化鈉(鉈)晶體與光電倍增管的配合結(jié)構(gòu)， 不再使用以前檢查設(shè)備所慣用的電流法，而是采用了 Y光子計數(shù)的方法，直接數(shù)字提取物體的實時透視圖像，大大降低了射線源的劑量，同時本實用新型又采用一排探測器陣列進(jìn)行取樣，節(jié)約成本的同時進(jìn)一步降低人員通過時所受的劑量。本實用新型采用門框式結(jié)構(gòu)， 使放射源具有較大的射線出射張角(達(dá)到85度)，探測器陣列到射線源的距離近，被檢查貨柜高大時，減少了檢查的死角。同時在支架后加裝了屏蔽體，免去了設(shè)備的防輻射建筑措施，可以裝在任何現(xiàn)場，保證了人員和環(huán)境的安全。

圖1裝置的結(jié)構(gòu)示意圖圖2裝置的俯視示意圖圖3探測器陣列信號系統(tǒng)框圖圖4探測器陣列信號處理的電路原理圖1屏蔽罐、2射線準(zhǔn)直器、3電磁鐵、4探測器陣列、5 γ光子信號成形電路、6計算機(jī)、7控制箱、8工控機(jī)、9紅外對射器、10電磁鐵控制器、11攝像機(jī)、12屏蔽體、13放射源、14 支架、15立柱
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述如圖1所示的一種車輛安檢掃描檢查系統(tǒng)，它包括位于道路一側(cè)的放射源13及其屏蔽罐1，道路另一側(cè)的探測器陣列4及由γ光子信號成形電路5、信號采集卡和工控機(jī)8 組成的電子學(xué)系統(tǒng)，以及由前臺計算機(jī)6組成的圖像生成與處理系統(tǒng)；和由控制箱7、紅紅外對射器9、電磁鐵控制器10、計算機(jī)6、攝像機(jī)11、電磁鐵3等組成的自動控制系統(tǒng)；所述的探測器陣列4為碘化鈉(鉈)晶體和與之耦合的光電倍增管組成的探測器陣列。為了減少人員通過時所受的劑量，探測器陣列4采用單排直線探測器陣列。其中碘化鈉(鉈)晶體為圓柱體，長度為85mm，直徑為27mm，放射源13采用0. 8居里的鈷-60 γ射線源，并置于屏蔽罐1內(nèi)，屏蔽罐1為自動開關(guān)屏蔽容器，該容器完全封閉，只留有4mm寬、85°張角可自動開關(guān)的Y扇束輸出口，該屏蔽罐1由貧化鈾加鉛制成，外包不銹鋼包殼。屏蔽罐1狹縫處設(shè)置有4mm寬的射線準(zhǔn)直器2，讓射線按照設(shè)定的方向和角度發(fā)射?？刂葡到y(tǒng)中的工控機(jī)8、攝像機(jī)11、電磁鐵控制器10、電磁鐵3、紅外對射器9都安裝在門框式支架14上，在支架14后側(cè)人員能夠接觸的位置安裝了屏蔽體12，保證了工作人員和環(huán)境的安全。本實施例中紅外對射器9為兩對，其中另有一對安裝在支架前an處。另外還有多個拍攝車輛牌照及車輛輪廓的攝像機(jī)11安裝在支架14及其后的立柱15上，如圖 2所示。本實施例中所有設(shè)備的運行和控制都需要電源及控制箱7來進(jìn)行。探測器陣列4探測器陣列為碘化鈉(鉈)晶體與光電倍增管配合，用于捕獲透射過來的、光子，這是一種最佳的配合，本實用新型采用單排探測器陣列4，極大地節(jié)省了成本，同時降低了劑量。每組探測器周圍設(shè)置有獨立的準(zhǔn)直器。碘化鈉(鉈)晶體和光電倍增管都需要嚴(yán)格挑選，保證質(zhì)量，能量分辨率的要求一般，對射線來說，大約8%左右即可。碘化銫(鉈)閃爍晶體的長度決定了對Y射線的探測效率，選定的探測效率為80%左右，相應(yīng)的碘化鈉(鉈)閃爍晶體的長度為85mm， 截面為Φ27πιπι。在每一個取樣周期內(nèi)，在沒有任何物體阻擋的情況下(也稱為空載)每一個閃爍晶體的端面應(yīng)當(dāng)能接收到大約3000個左右的γ光子為佳。碘化鈉(鉈)閃爍晶體被Y光子照射時，能產(chǎn)生中心波長為420nm的光波，正好落在光電倍增管的光波敏感區(qū)內(nèi)， 因此探測效率比較高，選用700V左右的直流偏壓，在光電倍增管的坪曲線的坪區(qū)。電子學(xué)系統(tǒng)如圖3所示，本實施例中探測器陣列4共M組，每組8個探測器，共192個探測器， 在門框式支架上成一線排列。每組探測器接入一個8路γ光子信號成形電路5中，經(jīng)過積分、電壓比較與成型后，每兩組16道信號通過一個集線板，將信號傳輸至信號采集卡中，信號采集卡繼續(xù)將2組16道信號集成為4組32道信號后，輸入工控機(jī)8的信號處理板卡中， 進(jìn)行信號的計數(shù)與處理。共有8個信號處理板卡，對192道信號進(jìn)行信號處理，將信號處理的結(jié)果通信至設(shè)備使用者的前臺計算機(jī)6中，與前臺計算機(jī)6中的圖像軟件進(jìn)行通信，圖像生成與處理系統(tǒng)進(jìn)行運算與成像。如圖4所示的電路原理圖，由探測器出來的信號經(jīng)過由集成運放0P37與電容組成的積分器的積分之后，將光電流信號變?yōu)殡妷盒盘枴ｋ妷盒盘栐俳?jīng)過電壓比較器LM311的閾值篩選，濾去噪聲電壓后送入單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器CD74HC221中，經(jīng)過其單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)，最終變?yōu)榫匦蚊}沖的可被數(shù)字電路識別的數(shù)字信號信號。然后單路信號經(jīng)過不斷的集成與傳輸，最終以32道信號為一路送入信號處理板卡中，由信號處理板卡進(jìn)行脈沖計數(shù)，并將數(shù)據(jù)由工控機(jī)8送入前臺計算機(jī)6中。前臺計算機(jī)6根據(jù)每道的脈沖計數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理運算， 并根據(jù)運算結(jié)果進(jìn)行圖像顯示。圖像生成與處理系統(tǒng)所述的圖像生成與處理系統(tǒng)把單光子的計數(shù)脈沖，在采樣周期時間內(nèi)不斷地送入工控機(jī)8內(nèi)的數(shù)據(jù)計數(shù)器，作為原始數(shù)據(jù)，通過工控機(jī)8接口不斷地輸入前臺計算機(jī)6，用來生成原始灰度圖像。在前臺計算機(jī)6內(nèi)經(jīng)過扣除本底生成原始灰度圖像，再經(jīng)過數(shù)字均衡等處理，生成正式圖像，然后由圖像處理程序進(jìn)行處理。包括圖像的邊緣增強、對比度增強、 偽彩色等等。還包括對整體圖像中任意關(guān)注區(qū)域多層次的單獨處理，以便進(jìn)行更加細(xì)致的觀察分析，區(qū)別于其它的ZOOM圖像處理系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)在整個設(shè)計中，本實施例的控制系統(tǒng)采用自動控制系統(tǒng)，對檢測車輛的全過程進(jìn)行自動控制與監(jiān)視，自動控制系統(tǒng)是不可缺少的。采用分級分部控制，由主計算機(jī)(即前臺計算機(jī)6)，可編程序邏輯控制器PLC (在控制箱7內(nèi))，劑量檢測及紅外對射器9、源罐的電磁鐵控制器10、攝像機(jī)11及溫度藝、濕度儀、劑量儀等組成，主要用于車輛入口的控制與記錄，放射源13的自動開通和關(guān)閉，各部位劑量的檢測，探測框架內(nèi)溫度、濕度的控制，以及對檢測車輛的全過程進(jìn)行自動控制與監(jiān)視，確保人員安全和檢測工作的順利進(jìn)行，系統(tǒng)各部分工作的統(tǒng)一協(xié)調(diào)。本實施例的使用方法如下本裝置的具體使用步驟為①給本裝置通電，NaI晶體探測器陣列(伽馬射線探測器陣列)4及電子學(xué)線路就處于不斷采集及信號成形、計數(shù)的狀態(tài)。操作者在前臺計算機(jī)6成像控制軟件上選擇“校準(zhǔn)”，這時前臺計算機(jī)6會向工控機(jī)8取數(shù)，將此時所取數(shù)據(jù)作為本底計數(shù)。②當(dāng)有車輛通過時，如圖1所示的集裝箱貨車通過此裝置時，在支架14主題前an 處，由于貨車遮擋了紅外對射器9，紅外對射器9會向控制箱7發(fā)送一個信號，代表有客車將通過。③控制箱7收到紅外對射器9傳來的信號后。會發(fā)送一個信號給電磁鐵控制器 10，電磁鐵控制器10收到信號后給電磁鐵3上電，電磁鐵3通電后產(chǎn)生磁力，吸引屏蔽罐1 中的放置放射源13的裝置到達(dá)射線準(zhǔn)直器2的位置，伽馬射線因此可以通過射線準(zhǔn)直器2 的狹縫按設(shè)計的角度發(fā)射出來。與此同時控制箱7向前臺計算機(jī)6送出一個信號，前臺計算機(jī)6收到控制箱7發(fā)出的信號后，成像軟件開始“掃描”狀態(tài)，即每隔設(shè)定的一段時間就從工控機(jī)8中取一組NaI晶體探測器陣列4所探測到的伽馬射線計數(shù)。因為由于廂式貨車不同部位物品密度、厚度不同，因此對伽馬射線的吸收程度不同，則探測器輸出的信號強弱也不同，即探測器陣列4安裝在支架14的不同位置上的計數(shù)不同，前臺計算機(jī)6的成像軟件則根據(jù)采集到的這些不同的計數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)運算和成像。前臺計算機(jī)6還同時采集由攝像機(jī)11傳輸?shù)膸截涇嚨耐庥^及車牌圖像，以作備份。④廂式貨車整體通過支架14后，即整體掃描完成后，安裝在支架14另一面的紅外對射器9會對控制箱7送出另一個信號，表示廂式貨車已經(jīng)整體通過。收到這個信號后，控制箱7對電磁鐵控制器10送出信號，電磁鐵控制器10對電磁鐵3斷電。屏蔽罐1內(nèi)裝源裝置由復(fù)位彈簧復(fù)位，放射源13從射線準(zhǔn)直器2狹縫處收回，此時沒有伽馬射線射出。同時控制箱7向前臺計算機(jī)6送出信號，前臺計算機(jī)6收到信號后，對之前運算成像的伽馬射線透視圖像及其數(shù)據(jù)和采集自攝像機(jī)11的廂式貨車外觀車牌圖像進(jìn)行統(tǒng)一的打包操作， 作為本次車輛通過的數(shù)據(jù)和圖像文件存入計算機(jī)6指定的文件夾中，以備調(diào)用。
權(quán)利要求1.一種車輛掃描檢查裝置，該裝置為門框式結(jié)構(gòu)，它包括放射源及屏蔽罐、探測器陣列、電子學(xué)系統(tǒng)、圖像生成與處理系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)，放射源置于屏蔽罐內(nèi)，所述的電子學(xué)系統(tǒng)由Y光子信號成形電路、信號采集卡和工控機(jī)組成，其特征在于，屏蔽罐外設(shè)置有射線準(zhǔn)直器；所述的探測器陣列為碘化鈉(鉈)晶體和與之耦合的光電倍增管組成的探測器陣列，探測器陣列采用加準(zhǔn)直的單排結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛掃描檢查裝置，其特征在于，所述的放射源采用0.8 居里的鈷源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛掃描檢查裝置，其特征在于，所述的射線準(zhǔn)直器為 4mm射線準(zhǔn)直器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛掃描檢查裝置，其特征在于，所述的控制系統(tǒng)為計算機(jī)、控制箱、紅外對射器、電磁鐵控制器、電磁鐵、攝像機(jī)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛掃描檢查裝置，其特征在于，所述的門框式支架后加裝有屏蔽體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛掃描檢查裝置，其特征在于，所述的屏蔽罐為貧化鈾加鉛制成，外包不銹鋼包殼。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車輛掃描檢查裝置，其特征在于，所述的探測器陣列中的碘化鈉(鉈)晶體的長度為85mm，截面直徑為27mm。
專利摘要本實用新型公開了一種車輛掃描檢查裝置，該裝置為門框式結(jié)構(gòu)，它包括放射源及屏蔽罐、探測器陣列、電子學(xué)系統(tǒng)、圖像生成與處理系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)，放射源置于屏蔽罐內(nèi)，所述的電子學(xué)系統(tǒng)由γ光子信號成形電路、信號采集卡和工控機(jī)組成，屏蔽罐外設(shè)置有射線準(zhǔn)直器；所述的探測器陣列為碘化鈉(鉈)晶體和與之耦合的光電倍增管組成的探測器陣列，探測器陣列采用一排直線探測器陣列。該實用新型提供了一種低劑量、成本少、占地面積小的門框式機(jī)械結(jié)構(gòu)模塊的車輛掃描檢查裝置。
文檔編號G01V5/00GK202256707SQ20112041754
公開日2012年5月30日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者豐樹強, 吳慶生, 孫漢城, 宋曉堅, 張國光, 朱佳政, 桑鑫增, 趙瀟 申請人:中國原子能科學(xué)研究院