Двухпроекционная рентгеновская установка для досмотра багажа

Заявляемый объект относится к разделу рентгеновской техники, точнее к устройствам неразрушающего контроля багажа и грузов, и может быть использован при антитеррористическом досмотре на транспорте и на контрольно-пропускных пунктах различного назначения.

Целью настоящей работы является создание двухпроекционной рентгеновской установки сканирующего типа для контроля багажа и ручной клади, обеспечивающей возможность выявления в автоматическом режиме химического состава вещества, что естественно повышает надежность контроля и ускоряет процесс досмотра.

Технический результат заявляемой полезной модели выражается в автоматическом выявлении химического состава обследуемого вещества. Он достигается тем, что в ЭВМ дополнительно введен архив тестовых данных, содержащий цифровые значения, характеризующие химический состав вещества () в зависимости от коэффициента поглощения (µ) рентгеновских квантов при стандартных режимах рентгенографии (µ), согласно ГОСТ 20426-82, а в каждом дисплее электронный блок обработки изображения дополнен, микропроцессором и компаратором, при этом микропроцессор решает задачу , где µ - коэффициент поглощения в искомом объекте, J₀ - интенсивность излучения в прямом луче, J - интенсивность излучения, прошедшего через искомый объект, d - диаметр искомого объекта, а компаратор, имеет два входа, один из которых подключен к архиву тестовых данных, а другой - к выходу микропроцессора, а выход компаратора соединен с индикатором химического состава вещества (), отображающимся на экране дисплея.

Заявляемый объект относится к разделу рентгеновской техники, точнее к устройствам неразрушающего контроля багажа и грузов, и может быть использован при антитеррористическом досмотре на транспорте и на контрольно-пропускных пунктах различного назначения.

Известна рентгеновская установка неразрушающего контроля малоконтрастных объектов, содержащая рентгеновский излучатель, контейнер для исследуемого груза и приемник рентгеновского изображения, состоящий из рентгеновского электроннооптического преобразователя с ПЗС-матрицей (Патент RU 2163425 C2 от 17.11.1998 г.[1]). Известная рентгеновская установка [1] не дает возможности получить информацию о форме исследуемого объекта, так как моноснимок не позволяет аналитически воссоздать трехмерную модель предмета, что является большим недостатком аналога [1]. Вот почему современные рентгеновские интроскопы выпускаются двухлучевыми. Примером могут служить: Rapiscan 520DV OSI, USA; Hi Scan 6040 a Tix Smiths Hiemann, Germany; XIS - 6545DV Astrophysics, USA (http://x-rayscan.ru/xis-6545dv.html [2]).

Наиболее близкой по конструкции к заявляемому объекту является двухпроекционная рентгеновская установка для досмотра багажа по заявке на полезную модель 2012116040/08 от 23.04.2012, по которой 01.06.2012 было принято решение о выдачи патента [3]. Она содержит контейнер, закрытый кожухом с элементами защиты от излучения, в котором закреплены два рентгеновских излучателя, подключенные к высокочастотному рентгеновскому генератору малой мощности и программируемому блоку управления, снабженному, ЭВМ, пультом управления и двумя дисплеями с электронным блоком обработки изображения, и оптически сопряженные с двумя многоэлементными линейными детекторами, электрически соединенными через аналого-цифровой преобразователь и усилитель сигнала, со схемой формирования цифровой матрицы изображения. Контейнер имеет входное и выходное окна, через которые проложен туннель с рентгенопрозрачными стенками, в основании которого проходит лента конвейера для досмотровых грузов.

Недостатком аналога [3], принятого нами в качестве прототипа, как и всех других известных аналогов, является то, что они не позволяют в автоматическом режиме выявлять химический состав исследуемого вещества, например аммиачной селитры, из которой может быть изготовлено взрывное устройство.

Целью настоящей работы является создание двухпроекционной рентгеновской установки сканирующего типа для контроля багажа и ручной клади, обеспечивающей возможность выявления в автоматическом режиме химического состава вещества, что естественно повышает надежность контроля и ускоряет процесс досмотра.

Технический результат заявляемой полезной модели выражается в автоматическом выявлении химического состава обследуемого вещества Он достигается тем, что в ЭВМ введен архив тестовых данных, содержащий цифровые значения, характеризующие химический состав вещества () в зависимости от коэффициента поглощения (µ) рентгеновских квантов при стандартных режимах рентгенографии (µ), согласно ГОСТ 20426-82, а в каждом дисплее электронный блок обработки изображения дополнен, микропроцессором и компаратором, при этом микропроцессор решает задачу , где µ - коэффициент поглощения в искомом объекте, J₀ - интенсивность излучения в прямом луче, J - интенсивность излучения, прошедшего через искомый объект, d - диаметр искомого объекта, а компаратор, имеет два входа, один из которых подключен к архиву тестовых данных, а другой - к выходу микропроцессора, а выход компаратора соединен с индикатором химического состава вещества (), отображающимся на экране дисплея.

Далее наше предложение сопровождается чертежами и описанием к ним. На фиг.1 схематично показана конструкция предложенной установки, на фиг.2 - геометрия рентгеновских лучей от первого и второго излучателей..

Двухпроекционная рентгеновская установка для досмотра багажа содержит контейнер 1, закрытый рентгенозащитным кожухом 2, изготовленным, например из нетоксичного просвинцованного пластика ППС 73. Контейнер состоит из трех сборно-разборных частей; центральной 1А и двух боковых 1В и 1C. Контейнер имеет входное 3 и выходное 4 окна, через которые проложен туннель 5, стенки которого изготовлены из рентгенопрозрачного материала, например полиуретана. Входное 3 и выходное 4 окна закрыты гибкими лентами из просвинцованной резины 6. В основании туннеля проходит лента 7 конвейера 8 для просмотровых грузов 9. Движение ленты 7 осуществляется электродвигателем 10 реверсионного типа.

В контейнере 1А закреплены два рентгеновских излучателя 11 и 12, каждый из которых формирует узкий веерный пучки рентгеновского излучения. Излучатель 11 установлен над лентой 7 конвейера 8, вблизи боковой стенки туннеля 5, а излучатель 12 - наверху над туннелем 5. Рентгеновские излучатели 11 и 12 подсоединены к рентгеновским генераторам высокочастотного типа, соответственно 13 и 14 малой мощности, которые подключены к программируемому блоку управления 15, снабженному ЭВМ 16, пультом управления (клавиатурой) 17 и двумя дисплеями D₁ и D₂. Дисплей D₁ содержит видеоэкран 18, например жидкокристаллический, и электронный блок обработки изображения 19, а дисплей D₂, соответственно - видеоэкран 20 и электронный блок обработки изображения 21. Два дисплея предназначены для получения изображения груза в прямой и боковой проекциях. Пульт управления 17 и дисплеи D₁ и D₂ закреплены на подвижно-складной консоли К. С пульта управления 17 производится включение, как высоковольтной части установки, так и электродвигателя 10 конвейера 8. Рентгеновские излучатели 11 и 12 оптически сопряжены с двумя многоэлементными линейными детекторами 22 и 23, например полупроводникового типа. Детектор 22, расположенный в основании контейнера 1А, подключен через аналого-цифровой преобразователь 24 и усилитель 25 к схеме формирования цифровой матрицы изображения 26, связанной с блоком 19 обработки электрического сигнала дисплея D₁ Детектор 23, установленный на внутренней боковой поверхности контейнера 1A, подключен через аналого-цифровой преобразователь 27 и усилитель 28 к схеме формирования цифровой матрицы изображения 29, связанной с блоком 21 обработки электрического сигнала дисплея D₂.

ЭВМ 16 дополнена архивом тестовых данных 30, содержащим цифровые значения, характеризующие химический состав вещества () в зависимости от коэффициента поглощения (µ) рентгеновских квантов при стандартных режимах рентгенографии (µ), согласно ГОСТ 20426-82.

Электронный блок обработки изображения 19 дисплея D₁ содержит схему 31 определения геометрических параметров изображения, например размеров элементов объекта просвечивания, а также определения плотности досмотровых грузов с цветовой кодировкой изображения. Результирующее изображение от детектора 22 выводится на видеоэкран 18 дисплея D₁.

Электронный блок обработки изображения 21 дисплея D₂ содержит схему 32 определения геометрических параметров изображения, например размеров элементов объекта просвечивания, а также определения плотности досмотровых грузов с цветовой кодировкой изображения. Результирующее изображение от бокового детектора 23 выводится на видеоэкран 20 дисплея D ₂.

Электронный блок обработки изображения 19 дисплея D₁ дополнен микропроцессором 33 и компаратором 34.

Микропроцессор 33 решает задачу , где µ - коэффициент поглощения в искомом объекте, J₀ - интенсивность излучения в прямом луче, J - интенсивность излучения, прошедшего через искомый объект, d - диаметр искомого объекта. Компаратор 34 имеет два входа, один из которых подключен к архиву тестовых данных 30, а другой - к выходу микропроцессора 33, а выход компаратора соединен с индикатором химического состава вещества (), отображающимся на видеоэкране 18 дисплея D₁ .

В свою очередь, электронный блок обработки изображения 21 дисплея D₂ дополнен микропроцессором 35 и компаратором 36.

Микропроцессор 35 решает задачу , где µ - коэффициент поглощения в искомом объекте, J₀ - интенсивность излучения в прямом луче, J - интенсивность излучения, прошедшего через искомый объект, d - диаметр искомого объекта. Компаратор 36 имеет два входа, один из которых подключен к архиву тестовых данных 30, а другой - к выходу микропроцессора 35, а выход компаратора 36 соединен с индикатором химического состава вещества (), отображающимся на видеоэкране 20 дисплея D₂ .

Просвечивание багажа производится узкими веерными пучками А и В, исходящими соответственно от верхнего 12 и нижнего 11 рентгеновских излучателей (фиг.2). Плоскости рентгеновских пучков А и В проходят ортогонально к направлению движения багажа, который находится на движущейся ленте 7 конвейера 8.

Двухпроекционное ортогональное просвечивание багажа веерными рентгеновскими пучками облегчает выбор целевого направления для выборочного химического анализа компонентов просвечиваемого груза. Контролируемый участок не должен быть затенен другими элементами багажа. Опыт показывает, что в 90% случаев это достижимо. Задача по определению химического состава вещества решается автоматически электронными блоками обработки изображения 19 или 21 после наведения оператором марки дисплея D₁ или D₂ на целевую точку изображения.

При сильном затенении подозрительного предмета он может быть вынут из багажа и просвечен отдельно с определением его химического состава.

Предложенная нами установка для досмотра грузов и багажа выгодно отличается от современных аналогов, так как обеспечивает возможность в автоматическом режиме оперативно определять химический состав подозрительных предметов. Она может найти широкое применение при антитеррористическом досмотре на транспорте и на контрольно-пропускных пунктах различного назначения.

Двухпроекционная рентгеновская установка для досмотра багажа, содержащая контейнер, закрытый кожухом с элементами защиты от излучения, в котором закреплены два рентгеновских излучателя, обеспечивающие просвечивание багажа двумя независимыми ортогональными веерными пучками, подключенные к высокочастотному рентгеновскому генератору малой мощности и программируемому блоку управления, снабженному ЭВМ, пультом управления, двумя дисплеями с электронным блоком обработки изображения, и оптически сопряженные с двумя многоэлементными линейными детекторами, электрически соединенными через аналого-цифровой преобразователь и усилитель сигнала со схемой формирования цифровой матрицы изображения; контейнер имеет входное и выходное окна, через которые проложен туннель с рентгенопрозрачными стенками, в основании которого проходит лента конвейера для досмотровых грузов, отличающаяся тем, что в ЭВМ дополнительно введен архив тестовых данных, содержащий цифровые значения, характеризующие химический состав вещества () в зависимости от коэффициента поглощения (µ) рентгеновских квантов при стандартных режимах рентгенографии (µ), а в каждом дисплее электронный блок обработки изображения дополнен микропроцессором и компаратором, при этом микропроцессор решает задачу , где µ - коэффициент поглощения в искомом объекте, J₀ - интенсивность излучения в прямом луче, J - интенсивность излучения, прошедшего через искомый объект, d - диаметр искомого объекта, а компаратор имеет два входа, один из которых подключен к архиву тестовых данных, а другой - к выходу микропроцессора, а выход компаратора соединен с индикатором химического состава вещества (), отображающимся на экране дисплея.