基于X射線背散射技術(shù)安檢體系的研究

賈重等

摘要：為了提高我國安檢技術(shù)能力，加強對人口密集場所的檢查，必須加強對X射線背散射技術(shù)的研究。該技術(shù)的廣泛應(yīng)用不僅可以切實提高公共場所的安檢水平，保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全，還可以提高在鐵路、口岸、國家重要部門及大型公共場所的安全檢查能力。本文通過對X射線背散射成像技術(shù)的研究，完成一套對人體檢測的理論體系，彌補傳統(tǒng)X射線檢測的缺陷，從而更加快捷有效的識別出危險品。

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

中圖分類號：tp274.51 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）04-0073-02

1 引言

本研究的廣泛應(yīng)用不僅可以切實提高公共場所的安檢水平，保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全，有效切斷毒品的流通渠道，還可以提高在鐵路、口岸、國家重要部門及大型公共場所的安全檢查能力，為防恐反恐、排險防爆和查私緝毒提供一種有效的服務(wù)，同時會帶動相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展，為我國的經(jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定做出貢獻。同時，隨著國際社會對防恐反恐的需求，實現(xiàn)出口創(chuàng)匯。所以，本產(chǎn)品具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

2 “桶狀”飛點掃描機械傳動系統(tǒng)研究

建立X光能量、強度、焦點尺寸、探測距離的數(shù)學(xué)模型，滿足對違禁品目標探測整體圖像的像素要求，單個像素大小達到了2mm×3mm。飛點掃描圓盤的設(shè)計和試制，選擇高強度輕質(zhì)材料制作圓桶，使圓桶的跳動量不超過0.2mm，圓桶加鉛屏蔽保證多余射線的完全吸收，圓桶上的準直縫間距尺寸偏差小于0.4mm。形成滿足飛點掃描要求的高速、高精度的伺服控制機械傳動機構(gòu)，保證射線掃描的線性和垂直高度，垂直掃描高度達到2000mm，水平掃面寬度為900mm。已經(jīng)形成了掃描機械傳動系統(tǒng)，完全考慮X射線的泄露問題，在不額外增加機械負載的情況下實現(xiàn)了完全屏蔽。飛點掃描發(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，通過抗高壓和強電流沖擊的設(shè)計，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隔離高壓觸發(fā)反饋脈沖通過電源對周圍儀器的影響；用扼流圈來阻遏反饋高壓峰電流的流入，有效地減少了強電流對燈絲電源的損害；在高壓強流環(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為開發(fā)完成的放射源控制電路系統(tǒng)。

4 射線劑量安全而且焦點小分辨率好的探測裝備發(fā)射源研究

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

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

X射線管在工作時會產(chǎn)生大量的熱，必須即時的散熱，不然影響整個系統(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)入流動的空氣中，從而能使X射線管的溫度快速冷卻下來。通過實驗表明即使X射線發(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輸入PC機。本次設(shè)計使用了PCI總線接口可快速實現(xiàn)與PC機的數(shù)據(jù)傳輸，支持即插即拔，AD轉(zhuǎn)換精度達到了16位，并能實現(xiàn)四通道采集同時獨立工作。

6 結(jié)語

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

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