X射線行李安檢機(jī)的檢測及其重要性

徐一鶴 何林鋒 葉東勝 唐方東/上海市計(jì)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(huì)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(diǎn)之一。X射線安全檢查設(shè)備作為交通運(yùn)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(gè)地鐵站、火車站、機(jī)場內(nèi)安裝了大量的X射線行李安檢機(jī)。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(jī)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(yùn)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(jī)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(xiǎn)品，還能探測隱藏的爆炸物，以及一些有機(jī)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(shí)發(fā)生的光電效應(yīng)、康普頓散射、瑞利散射和電子對(duì)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(yùn)用最普遍的雙能X射線行李安檢機(jī)為例，其工作原理如圖1所示。

雙能X射線探測設(shè)備以計(jì)算機(jī)為平臺(tái)，采用了計(jì)算機(jī)圖像處理、存儲(chǔ)和顯示技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)，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(duì)被檢物進(jìn)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(duì)不同物質(zhì)賦予不同的顏色。

圖1 雙能X射線安檢機(jī)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(jī)場、邊境口岸、鐵路、進(jìn)出口通道等場所的X射線行李安檢機(jī)。

北京奧運(yùn)會(huì)的實(shí)踐證明行李安檢機(jī)對(duì)確保安全起到了非常重要的作用。世博會(huì)期間，上海市將在各個(gè)地鐵站口安裝X射線行李安檢機(jī)，實(shí)行全封閉式安檢流程。

由于X射線安檢機(jī)使用場所及使用要求的特殊性，尤其世博會(huì)期間，周期長、規(guī)模大，預(yù)期近億的參觀者將迫使交通運(yùn)輸高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)， X射線安檢機(jī)也必定長期處于不間斷、甚至24 h的連續(xù)運(yùn)行，可能導(dǎo)致使用中安檢機(jī)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(huì)造成圖像的對(duì)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(jī)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(duì)于X射線在一定程度上懷有恐懼心理，因而對(duì)X射線行李安檢機(jī)的輻射安全性能極為關(guān)注。盡管X射線安檢機(jī)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(hù)設(shè)施，但是如果發(fā)生人為損壞或維護(hù)不當(dāng)、年久失修，例如行李進(jìn)、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(shí)，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(jī)的人員以及公眾的健康安全帶來隱患。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，太原鐵路疾控中心曾在2004年對(duì)其下屬的X射線行李包安全檢查機(jī)防護(hù)情況進(jìn)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(jī)操作人員的人均年受照劑量最大可達(dá)430μSv/a，接近于我國《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的公眾年個(gè)人劑量限值（1000μSv/a）的一半，也就是說，如果安檢機(jī)的防護(hù)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(gè)人劑量超過限值。

因而對(duì)X射線安檢機(jī)進(jìn)行定期的檢測是非常必要的，是亟待開展的一項(xiàng)工作，同時(shí)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(jìn)展

檢測工作的直接目的在于評(píng)判和監(jiān)督X射線行李安檢機(jī)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(huì)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(jìn)行檢測。

1）技術(shù)依據(jù)

正因?yàn)閄射線安全檢查設(shè)備所體現(xiàn)出日益重要的作用，對(duì)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(duì)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(duì)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(yàn)方法。

2）檢測設(shè)備與方法

對(duì)于運(yùn)行中的X射線行李安檢機(jī)的檢測大致可分為三部分：一是行李通過安檢機(jī)通道時(shí)， X射線掃描的輻射劑量測量；二是X射線行李安檢機(jī)運(yùn)行時(shí)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(hù)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(dòng)能（率）儀測量，而圖像及分辨能力須采用專業(yè)設(shè)計(jì)的測試體進(jìn)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。”圖2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(gè)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(gè)TEST板塊， TEST5檢測薄有機(jī)物的分辨能力，TEST6檢測厚有機(jī)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(jī)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(jī)射線的能量范圍較寬，跨越中能和低能部分，因而對(duì)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(diǎn)，為保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確可靠，對(duì)此需要作較為深入的研究探索。

3）工作的進(jìn)展與展望

中國測試技術(shù)研究院和上海市計(jì)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(jī)檢測/校準(zhǔn)技術(shù)的研究，按照國家質(zhì)檢總局下達(dá)的國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范編制計(jì)劃，中測院負(fù)責(zé)、與上海計(jì)測院聯(lián)合起草X射線行李安檢機(jī)校準(zhǔn)規(guī)范，與此同時(shí)，國家質(zhì)檢總局批準(zhǔn)立項(xiàng)、由上海市計(jì)量測試技術(shù)研究院承擔(dān)進(jìn)行“X射線行李安檢機(jī)檢測方法與檢測裝置”的項(xiàng)目研究。

X射線行李安檢機(jī)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(jìn)性、可行性的原則，確定合理可行的校準(zhǔn)項(xiàng)目與方法，同時(shí)需要開展相應(yīng)的校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證檢測項(xiàng)目的合理性、檢測方法的可行性。規(guī)范的起草正在按計(jì)劃進(jìn)行。

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

目前國內(nèi)大多數(shù)省市級(jí)質(zhì)監(jiān)技術(shù)機(jī)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(duì)X射線行李安檢機(jī)的校準(zhǔn)檢測。因此，開展對(duì)X射線行李安檢機(jī)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(jìn)一步完善。

4 結(jié)論

公共安全關(guān)乎國家安全、社會(huì)穩(wěn)定，尤其是在如今服務(wù)世博的大背景下，作為交通運(yùn)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(jī)是預(yù)防事故、維護(hù)公共安全的一道重要防線。為此，盡快落實(shí)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(duì)涉及公共領(lǐng)域的X射線行李安檢機(jī)的檢測，確保其技術(shù)性能的正常，促進(jìn)設(shè)備技術(shù)質(zhì)量的升級(jí)與提高，為公共安全領(lǐng)域提供技術(shù)保障，是切實(shí)可行的，不僅能夠滿足世博會(huì)對(duì)安全工作的高標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也滿足社會(huì)與市場的需求，并具有現(xiàn)實(shí)的迫切性和重要意義。