[发明专利]用于识别物体之材料的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于识别物体之材料的方法和装置。

对行李中的违禁物质的检测构成日常生活中的一个重要的安全因素。反恐的目标在于防止放置在行李中的爆炸物或危险化学品被带上飞机或隐藏在包裹中留在火车站、地下，或机场之类的公共场所。在机场及边境，海关官员也搜查药品或走私烟草。

背景技术

迄今已开发的用于识别物体之材料的化学成分的装置利用穿透欲检验物体的X辐射的吸收作用。然而，在大量物体或包装件靠墙放置的某些情况下，这些通过透射起作用的装置并不适用，这是因为欲检验物体必须放置在X光子源与检测透射X光子的检测器之间。

其他装置以反向散射为基础。此技术只需要接近欲检验的可疑物体的一端。在此情况下，X光子源和检测器位于物体的同一侧。X光子将不只是穿过物体而且还被它弹回。

对检测和识别爆炸物，即原子数低，例如小于10的材料而言，此技术成为一好的检验工具。实际上，它们是由碳、氧、氢、氮构成的。在此情况下，康普顿效应散射现象与因吸收而产生光电效应的现象相比，在50到200keV左右的惯用能量占有优势。

现在将描述一种用于使用“ZBackscatter”技术和“Flying Spot”技术来识别物体之材料的装置，此装置已由美国科学工程公司(American Science and Engineering Inc company)投向市场。快速扫描系统(Rapiscan)，或者说PCO公司已开发出其他类似的装置。

参阅图1。多色X光子源1向欲检验物体3输送细长的X光子束2。X光子束由能量不同的光子组成。假定欲检验物体3是装有塑料爆炸物引信的行李。X光子检测器4被描绘为在欲检验物体3的下游，且一对X光子检测器5在欲检验物体3的上游，X光子束2的两侧。

因此，有些X光子将由欲检验物体3的原子来传送并被下游的X光子检测器4检测到，且其他X光子将被欲检验物体3的原子反向散射并被上游的一对X光子检测器5检测到。

X光子束2随着扫描欲检验物体3的移动而被提供，使得X光子束3的位置时刻被界定，且对一检测器检测到的信号的每次测量与欲检验物体3的一特定区域相关。结果易于并能较快解读。除此之外，由于是细长扫描X光子束，辐射剂量可能远低于利用一扇形X光子束的常见检验装置中所检测到的辐射剂量。

应指出的是，美国科学工程公司用注册商标名“ZBackscatter Van^TM”将集成在能检验移动车辆和货物的卡车中、仅用反向散射的一固定的检验系统投向市场。

刚刚所描述的装置的缺点在于X光子检测器在电荷累积模式中运作。到达检测器的X光子被转换成电荷，且在检测器的一特定像素中产生的电荷在暴露时间中累积。在此暴露时间中，X光子的总能量是已知的且可以取得唯一的信息，即与特定像素相对应的检验材料在辐射谱的不同能量上的平均衰减，原因在于X光子束是多色的。此平均衰减是由检验材料的密度ρ引起的。但是，积分信号并不能区分平均衰减相同的两种材料。要区分，将必须有可用的额外信息，即检验材料的原子数Z。此额外信息难以用积分信号取得。

由于在密度ρ方面，爆炸物的化学成分与可能展现相同特征的大量日常材料的化学成分类似，因此，用于识别材料的装置导致无数误报。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于识别物体形成所用的被埋置在物体中或在物体表面上的材料的方法，以及一种用于识别材料的装置，所述方法和装置没有上述限制和难处。

本发明目的之一在于提出一种用于识别装在行李中的违禁液体或固体物质来提高机场安全性的可靠方法。不管行李是何种类，不管行李中的物质在何位置，都能进行识别。

本发明的另一目的在于提出一种可以轻易区分水与爆炸性液体的方法。

为了实现这个目的，本发明建议利用受一入射X光子束照射的物体所反向散射的光谱特征，所述光谱特征由一光谱检测器来表达。本发明标的物方法提出使物体相对于X光子源-光谱检测器组件定位在两个不同位置，对它进行至少两次照射。

更具体而言，本发明提出一种用以识别物体之材料的方法，所述材料被赋予一层级i(i为整数)，若它在表面，则i等于一，且若它被埋置在i-1层下，则i大于一，其中：

a)以一准直X光子源所产生的一入射X光子束来照射物体的一大体上，至少局部为平面的表面，

b)使用一准直光谱检测器沿一特定的散射角θ测量在入射X光子束于第i层材料的第一检验体积中散射之后所产生的一反向散射X光子束的第一通量，