[发明专利]基于电子加速器的多能量货物检查系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种货物检查系统，并且，特别涉及一种使用具有识别货物集装箱的基本内容的增强能力的电子加速器的货物检查系统。

背景技术

由于对恐怖分子活动的日益关注，人们更加需要更有效且更高效的系统，用于在入境点检查货物及识别违禁品，特别是爆炸和裂变物质。虽然在飞机上通过手提行李袋和行李进行违禁品走私已为人所熟知且倍受关注，但是，较少公开但威胁严重的却是通过大容量货物集装箱乘船越过边境的违禁品走私。

用于大型集装箱内容控制的系统的发展已经走向两个不同的方向。

1.第一个方向是对X光机的继续，该X光机具有产生轫致辐射的高能(2.5到9MeV)射频(RF)电子线性加速器(线性加速器)。

在RF线性加速器中，电磁波用于对带电粒子进行加速。存在两种类型的RF线性加速器：行波式和驻波式。行波式线性加速器是具有光阑的圆波导，其将波速降低至正被加速的粒子的速度。能量高于0.5MeV的电子的速度大约为光速。驻波式线性加速器是一系列耦合腔，每个腔的长度接近电磁波波长的一半。大多数电子RF线性加速器工作波长为10到10.5cm(即2998到2856MHz的频率)，而且，这个波段被称为S波段。在行波式线性加速器中，为了将电子束加速到10MeV，它的长度必须为2.2到2.5m，而且，必须在波导上方安装螺线管用于粒子聚焦。对同样的束能量来说，驻波式线性加速器要短大约两倍，且不需要聚焦螺线管；然而，必须保护RF源免受大功率环行器的反射波。在两种类型的线性加速器中，为了产生加速场，必须消耗2.5到3MW的脉冲RF功率，而且，大约1到1.5MW的RF功率将被转换至束，因此，货物检查线性加速器所需的总RF功率为3.5到4.5MW。通过减小电磁波的长度，如，进入C波段(5.5到25cm)，产生加速场所需的线性加速器的长度和RF功率分别被降低大约2和1.5倍。

RE线性加速器产生轫致辐射。当电子击中所谓的轫致辐射靶时，产生轫致辐射(或制动辐射)。为了产生最大数量的光子，所述靶由具有高熔点的重元素材料制成，例如，钨或者钽，厚度为1.5到2mm。在10MeV，8％到10％的电子能量被转换为X-射线辐射的能量。所产生的X-射线辐射的能量谱是连续的，其终点能量等于电子能量，并且光子的数目随着能量的减少而增加。可以使用所谓的能量过滤器——安装在轫致辐射靶后面的轻元素吸收体——来加强该X射线能量谱。

产生轫致辐射的2.5到9MeV的RF线性加速器允许检测穿过集装箱区域的高能X射线的吸收因子或者散射因子的变化，并因此重构集装箱内容的图像。当前，就世界范围而言，安装了一百多个基于这个技术的系统，主要是在海港用于检测违禁品。

2.第二个方向是根据更为复杂的过程，包括核过程——慢中子和快中子捕获和散射、高能量单色X射线吸收、光核反应以及延迟中子配准。正被开发的方法并不旨在重构集装箱内容的细节，而是当集装箱中存在爆炸或者裂变物质时产生告警信号。虽然二十世纪80年代在机场开发和安装了基于慢中子捕获的早期装置，但目前还没有商品能够实现低的误告警和高的输出。其主要原因是导致低水平响应信号的低的核反应截面(概率)；缺少具有适当参数的探测粒子源；以及受限的粒子检测器能力。

世界上运行的大多数货物检查系统(除了某些中国系统外)中，装置都是基于上述第一方向的系统，其使用商标为Lintron-M的由Varian Medical Systems制造的机器。最初，这个机器被开发用于医学和探伤，而且，已经被广泛使用了很多年。该机器以各种变型生产，具有不同的固定电子束能量1.9、3、6、和9MeV。9MeV机器的尺寸和重量参数为：