專利名稱：自掃描式大型物體輻射檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種自掃描式大型物體輻射檢測裝置，屬輻射檢測技術(shù)領(lǐng)域。
為在不開箱情況下即可檢查集裝箱中的貨物，90年代初開始有拖動式集裝箱檢測裝置問世。如中國九龍海關(guān)1992年分別從德國海曼公司(Heimann)和英國宇航公司(British Aerospace)定購了兩套大型集裝箱檢測裝置，分別裝于深圳文錦渡海關(guān)和皇崗海關(guān)，目前正在試運行。其基本原理如圖1所示，在一幢能屏蔽射線的檢測通道內(nèi)，裝有固定不動的、能產(chǎn)生高能X-射線的輻射源S和能接收穿過集裝箱的X-射線的陣列探測器D，專用的拖動裝置將裝有集裝箱的車輛(司機離車)拖過檢測通道，集裝箱在射線束中通過時，透過集裝箱而到達(dá)探測器的射線強度變化，反映箱中所裝物體的密度分布，將射線強度變換成圖象灰度，即可獲得箱內(nèi)所裝物體的透視圖象。
大型集裝箱長達(dá)20米，連其運輸車高達(dá)4米，寬2.5米，重達(dá)50噸。上述英國的系統(tǒng)在檢測時，先把載有集裝箱的車輛開上一個長達(dá)20多米的機動平板拖車，司機離車。然后開啟檢測通道入口的射線防擴門，機動平板拖車將集裝箱車送入檢測通道，關(guān)閉通道防擴門。平板拖車隨后啟動，加速到所需速度并通過已開放的X-射線。顯示器上就顯示出集裝箱內(nèi)所裝貨物的透視圖象。全車通過后關(guān)閉X-射線，機動平板車減速直到停止。然后開通道門，將集裝箱車拖出通道，司機上車開走。從上述檢測原理可知，檢測通道長度至少要60米，外部兩端占地長度至少各40米。機動平板車還須經(jīng)返回路軌回到入口。為達(dá)到二、三分鐘檢測一車集裝箱車的速度，需三輛機動大平板車循環(huán)運行。是一個十分龐大的拖動裝置，占地面積相當(dāng)于一個足球場。僅拖動裝置和有關(guān)建筑物就須耗資近1500萬元。而且此種戶內(nèi)外運行的裝置容易出故障，維修費用每年達(dá)百萬元。
本實用新型的目的是設(shè)計一種自掃描式大型物體輻射檢測裝置，將被測物體置于裝置內(nèi)，使輻射源和探測裝置相對被測物體作往復(fù)運動，以達(dá)到檢測目的，從而大大減小檢測場地，降低檢測裝置成本，而且裝置處于室內(nèi)，易于維護(hù)。
本實用新型設(shè)計的自掃描式大型物體輻射檢測裝置，包括輻射源、準(zhǔn)直塔、探測塔、輻射源軌道、準(zhǔn)直塔軌道、探測塔軌道和掃描龍門。輻射源置于輻射源軌道上，準(zhǔn)直塔置于準(zhǔn)直塔軌道上，探測塔置于探測塔軌道上，掃描龍門支撐探測塔和準(zhǔn)直塔。被測物體置于探測塔軌道和準(zhǔn)直塔軌道之間，輻射源和掃描龍門同步移動。準(zhǔn)直塔上有一準(zhǔn)直狹縫，探測塔上也有一準(zhǔn)直狹縫并有陣列探測器一信號處理器插件。


圖1是已有技術(shù)示意圖。
圖2—1是本實用新型設(shè)計的檢測裝置的平面布置圖。
圖2—2是檢測裝置的正視圖。
圖3—1、3—2、3—3分別是檢測裝置中的探測塔的正視圖、側(cè)視圖和俯視圖。
圖4—1和圖4—2分別是檢測裝置中的準(zhǔn)直塔的正視圖和俯視圖。
圖5—1和圖5—2分別是本實用新型所用的輕型電子直線加速器結(jié)構(gòu)的正視圖和俯視圖。
圖6是本探測裝置中一個探測器-信號處理器插件的實施例。
圖7是激光對位示意圖。
圖8是檢測裝置的另一種平面布置圖。
以下結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本實用新型的內(nèi)容。
圖1中，101是胎，102是平板拖車，103是60米防輻射檢測通道，104是胎，105是機動平板拖車，長20米，載重50噸，106是平板拖車循環(huán)運行鐵軌。S為加速器，D為探測器。
圖2—1和圖2—2是檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1是檢測通道入口，2是入口防護(hù)門，3是準(zhǔn)直塔軌道，4是輻射源軌道，5是輻射源，6是高能X射線(開門時關(guān)斷)，7是出口防護(hù)門，8是檢測通道出口，9是準(zhǔn)直塔，10是掃描龍門，11是探測塔，12是探測塔軌道，13是被測集裝箱，14是防護(hù)墻。
上述全部部件安裝在圖2的建筑物內(nèi)。掃描龍門10內(nèi)左邊是重約2.5噸的探測塔11，由六、七米高的陣列探測器和鉛合金做的射線準(zhǔn)直器(稱為后準(zhǔn)直器)組成，右邊是準(zhǔn)直塔9，為前準(zhǔn)直器；其余為鋼結(jié)構(gòu)件。圖2中右邊是能產(chǎn)生射線的輻射源5。射線通過準(zhǔn)直塔9的前準(zhǔn)直器狹縫，透射集裝箱后，通過后準(zhǔn)直器狹縫進(jìn)入陣列探測器。前、后準(zhǔn)直器使直射集裝箱的射線進(jìn)入探測器而阻擋散射射線對圖象的干擾。探測器吸收射線而輸出電荷，由信號處理電路變換成數(shù)碼，傳輸?shù)綀D象工作站。檢測時，在關(guān)閉射線后，開啟檢測通道進(jìn)出口的防護(hù)門。載有集裝箱的車輛直接開入檢測通道，司機下車離開檢測通道。關(guān)閉檢測通道進(jìn)出口的防護(hù)門，然后開通射線。輻射源和掃描龍門同步移動，自行掃描集裝箱而獲得箱內(nèi)物體的透視圖象。檢測完畢，關(guān)斷射線，開通道門，司機將車開走。由此可知，本實用新型僅需建造一個30米長的檢測通道。包括掃描裝置在內(nèi)的建筑物寬度20米。
圖3—1、3—2、3—3是探測塔的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，31是鉛合金塊做的后準(zhǔn)直器，二個合金塊之間是后準(zhǔn)直狹縫，32是絕緣支架，33是探測器-信號處理器插件，34是探測塔結(jié)構(gòu)鋼材。圖4—1、4—2是準(zhǔn)直塔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，41是鉛合金塊做的前準(zhǔn)直器，二個合金塊之間是前準(zhǔn)直狹縫，42是準(zhǔn)直塔結(jié)構(gòu)鋼材。
本實用新型采用一套使輻射源5和掃描龍門10同步掃描的裝置。又采用多項最新技術(shù)，使輻射源和掃描龍門的總重量僅為4.5噸左右，并采用數(shù)控驅(qū)動和激光掩模對位的分體同步掃描裝置，從而使自行掃描成為可能。而且全部室內(nèi)運動，機電裝置易于做到精密、可靠。
本實用新型裝置中的輻射源采用可移動輕型電子直線加速器。其結(jié)構(gòu)如圖5—1和5—2所示。圖中51是駐波加速管，52是電子槍，53是波導(dǎo)，54是磁控管微波源，55是調(diào)制器，56是聚焦線圈，57是靶材，58是鉛錐狹縫準(zhǔn)直器，59是準(zhǔn)直器支架，60是防震平臺，60’是加速管支架。駐波加速管51在幾十厘米的加速長度內(nèi)就可將電子槍52發(fā)出的電子加速到6兆電子伏，并具有較大流強。加速功率由調(diào)制器55調(diào)制磁控管微波源54以脈沖方式經(jīng)波導(dǎo)53注入加速管。加速后的并經(jīng)過聚焦線圈57聚焦的電子進(jìn)入靶室轟擊鎢靶57，產(chǎn)生的X射線通過鉛錐準(zhǔn)直器58的狹縫成為垂直的扇形薄束射出。射線劑量可達(dá)800拉德/分·米，輻射源重量不超過300公斤；并且設(shè)計了防震裝置，移動距離可達(dá)100米。檢測速度要求不高時，輻射源也可采用放射性同位素，重量也僅為200公斤左右。
裝置中的探測器可以采用各種類型的陣列探測器。輕巧的“閃爍體-光電二極管-用戶集成電路”一體化全固體陣列探測器和信號處理系統(tǒng)，可以減輕探測塔的重量，這種陣列探測器和信號處理裝置的總重量不超過300公斤。其結(jié)構(gòu)如圖6所示。圖中，61是閃爍探測器晶體，62是光電二極管，63是模擬信號處理器，64是16選1模擬多路開關(guān)，65是16位模擬數(shù)字變換器，66是編碼器與總線接口。
固體陣列探測器做成插件形式，一個插件包含16個或更多個閃爍晶體61和光電二極管62，射線在閃爍晶體中激發(fā)的熒光強度和入射的射線強度成正比。光電二極管將熒光變換成電荷，再由16通道信號處理器63變換成信號電壓，并進(jìn)形采樣保持。多路開關(guān)64依次將16路通道的電壓選送到模擬-數(shù)字變換器65變換成數(shù)碼，這些數(shù)碼經(jīng)編碼器66編碼后經(jīng)總線傳送到圖象工作站，形成一列一列的對集裝箱掃描后所產(chǎn)生的圖象。
本實用新型采用了先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)，掃描龍門坐落在裝有標(biāo)準(zhǔn)滾動體的四條軌道上；探測塔和準(zhǔn)直塔分別由伺服電機傳動，數(shù)控裝置保證它們的同步，調(diào)節(jié)量每步0.2mm，起動后在1m內(nèi)即可達(dá)到±5％的勻速，震動幅度小于0.2mm。輻射源放在減震的運載平臺上，運載平臺由伺服系統(tǒng)驅(qū)動，在滑軌上運動，并與掃描龍門嚴(yán)格同步。
為了在初始對位時和運動中保持輻射源與探測器對準(zhǔn)，使用了激光掩模圖象對位技術(shù)。其工作原理如圖7所示，圖中71是激光器，72是圖象接收器。掃描龍門上的激光器71發(fā)射一種掩模圖象(例如一個″十″字形圖案)到輻射源平臺的CCD圖象接收器72，發(fā)生位置偏差時，接收到的″十″字形激光圖象就發(fā)生位置偏差，產(chǎn)生校正碼給數(shù)控裝置，隨時保持輻射源的源點和掃描龍門對準(zhǔn)。
同位素輻射源射線張角大，還可采用對角線透射方式，將輻射源裝在掃描龍門準(zhǔn)直塔的右邊，組成的自掃描檢測裝置結(jié)構(gòu)特別緊湊，如圖7所示，圖中部件標(biāo)號含義與圖2—1相同。這種裝置成本更低，但所得圖象是扇形投影，實物和圖象的大小比例因距離輻射源的遠(yuǎn)近不同而不同。然而此裝置的造價可降到現(xiàn)有裝置的1/3以下，對有的用戶仍很適用。
權(quán)利要求1.一種自掃描式大型物體輻射檢測裝置，包括輻射源、準(zhǔn)直塔、探測塔，其特征在于該裝置還包括輻射源軌道、準(zhǔn)直塔軌道、控測塔軌道和掃描龍門、所述的輻射源置于輻射源軌道上，準(zhǔn)直塔置于準(zhǔn)直塔軌道上，探測塔測于探測塔軌道上，掃描龍門支撐探測塔和準(zhǔn)直塔，被測物體置于探測塔軌道和準(zhǔn)直塔軌道之間，輻射塔和掃描龍門同步移動；準(zhǔn)直塔上有一準(zhǔn)直狹縫，探測塔上有一準(zhǔn)直狹縫并有陣列探測器—信號處理器插件。
2.如權(quán)利要求1所述的輻射檢測裝置，其特征在于其中所述的輻射源為輕型電子直線加速器，該加速器由駐波加速管、電子槍、波導(dǎo)、磁控管微波源、調(diào)制器、聚焦線圈、靶材和鉛錐狹縫準(zhǔn)直器組成，電子槍發(fā)出電子，經(jīng)駐波加速管加速并經(jīng)聚焦線圈聚焦后進(jìn)入靶室并轟擊靶材，產(chǎn)生的X射線通過鉛錐狹縫準(zhǔn)直器后射出。
3.如權(quán)利要求1所述的輻射檢測裝置，其特征在于其中所述的探測器一信號處理器插件為閃爍體-光電二極管-用戶集成電路，由閃爍探測器晶體、光電二極管、模擬信號處理器、16選1模擬多路開關(guān)、16位模擬數(shù)字變換器和編碼器與總線接口組成；光電二極管將閃爍探測器晶體接收到的熒光變換成電荷，由模擬信號處理器作信號變換及采樣保持，16選1模擬多路開關(guān)將電壓信號選送到16位模擬數(shù)字變換器，該數(shù)碼經(jīng)編碼器和總線接口由光纜傳輸?shù)娇偪厥业膱D象工作站。
4.如權(quán)利要求1所述的輻射檢測裝置，其特征在于其中所述的掃描龍門上設(shè)置有激光器，輻射源平臺上設(shè)置有圖象接收器，激光器發(fā)射圖象，由圖象接收器接收，掃描龍門和輻射源發(fā)生位置偏差時，接收器產(chǎn)生校正碼。
專利摘要本實用新型涉及一種自掃描式大型物體輻射檢測裝置，該裝置包括輻射源、準(zhǔn)直塔、探測塔、軌道和掃描龍門。輻射裝置于軌道上作往復(fù)運動，準(zhǔn)直塔和探測塔置于另一組軌道上，并與輻射源一起，由伺服電機帶動作同步運動。被測大型物體置于準(zhǔn)直塔軌道和探測塔軌道之間，來自輻射源的射線通過準(zhǔn)直塔，透射集裝箱后進(jìn)入探測塔的陣列探測器，探測器吸收射線而輸出電荷，變換成數(shù)碼后傳輸?shù)綀D象工作站。本裝置占地小、成本低、處于室內(nèi)，易維護(hù)。
文檔編號G01V5/00GK2231422SQ95206879
公開日1996年7月17日 申請日期1995年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月31日
發(fā)明者王經(jīng)瑾, 康克軍, 林郁正, 張靜懿, 錢永庚, 李春江, 沈樂年, 莊人遴, 張化一, 高文煥, 王俊明 申請人:清華大學(xué)