[发明专利]用以确定物质的原子序数的、高能量X射线的基于光谱学的检查系统和方法

说明书

交叉引用

本申请对于优先权依赖于2010年2月25日提交的美国专利临时申请号61/308,152，且将其通过全文引用并入于此。

技术领域

本申请总体上涉及辐射能量成像系统领域，并且更具体地涉及使用透射（transmit）或透射且散射的X射线能量的全谱以用于对物质（诸如货物集装箱中的物体）的原子序数的改进的确定的系统。

背景技术

目前X射线检查系统在检查且从非危险物质区分出违禁品、毒品、武器、爆炸物和其它藏匿在货物中令人感兴趣的物品的能力上是有限的。另一个令人感兴趣的方面是出于货单确认的目的检查货物以确认已支付了适当的关税。

透射的X射线的强度与X射线穿过的物质的面密度（即密度x厚度）和原子序数（Z）有关。由于物体是重叠的且不提供Z信息，因此由传统的X射线系统产生的射线照片通常难以阐释。因此，经过训练的操作人员必须学习且阐释每张图像从而给出是否存在感兴趣的目标或某种威胁的意见。当有大量这样的射线照片要被阐释时，诸如在大流量的中转点和港口，这些固有的困难，结合操作人员/筛选员的疲劳和分心会损害检测性能。存在对用于检测威胁和其它目标的自动检测和/或筛选辅助工具的需要，从而改进操作人员的效率和精确度，并且降低检测需要的操作人员的数目。

本领域的技术人员已知的用于获得有用的Z信息的方法包括使用双能X射线源，以及双粒种（dual-species）技术（与中子检查结合的X射线检查）。然而，这些方法并不容易允许精确地确定货物内容的实际Z，而是产生代表X射线束路径中各种物质的混合的平均Z。因此，这些方法不是有效的。

因此，现有技术中目前可用的X射线检查系统提供用于检测感兴趣的物品的有限的精确度。此外，这些系统并不有效地检测高原子-序数（“高-Z”）物质。检测这样的物质，特别是走私的可以潜在地被用于制造武器的特殊核物质（special nuclear material,SNM），或用于屏蔽其放射性辐射的物质是非常复杂的任务。最使人顾虑的物质之一，即高浓缩铀，具有相对地的放射性。钚，另一种核武器级物质，具有更高的特定放射性和更高的能量辐射。然而，可以通过使用用于屏蔽伽马射线的高-Z物质和用于屏蔽由自发裂变产生的中子的低原子序数（“低-Z”）的中子吸收体的组合来将其屏蔽。因此，很难检测屏蔽或藏匿的物质。

因此期望具有改进的方法和系统，用于有效地检测高-Z物质，特别是考虑这样的物质可以被用于屏蔽伽马射线的高Z物质和用于屏蔽中子的低Z中子吸收体的组合所屏蔽的可能。

发明内容

在一个实施例中，本申请公开了一种用于识别被扫描的物体的物质组成的X射线扫描系统。该系统包括：

当权利要求许可时，我们将逐字并入权利要求。

本发明的上述和其它实施例将在以下提供的附图和详细描述中被更深入地描述。

附图说明

本申请的这些和其它特征和优点在当参照和附图一起考虑的详细描述时会得以更好的理解从而被进一步理解：

图1说明对于不同的吸收体，相对于能量（MeV）每单位能量的透射的X射线束的标准化强度；

图2说明在相对于原子序数描绘的、图1所示的透射谱中低能量和高能量区域的幅值的谱比；

图3说明根据本发明的一个实施例的正在扫描货物集装箱的X射线透射光谱学系统；

图4说明根据本发明的另一个实施例的正在扫描货物集装箱的X射线透射光谱学系统；以及

图5说明用于所述X射线透射光谱学系统的示例性数据流。

具体实施方式

本申请是用于筛选货物的改进的方法，其使用来自只是透射的高能量X射线束或来自透射和散射两者的高能量X射线束的光谱的（spectroscopic）信息，来提供对用当前的X射线方法和/或通过本领域已知的被动辐射检测技术难以检测的违禁品、威胁和感兴趣的其它目标的加强的检测能力。本发明的系统提供对于感兴趣的物体自动地或作为工具辅助操作人员的、改进的检测性能，而与此同时降低误警报率。

总体而言，对于给定厚度的吸收体，原子序数越高，X射线谱的高端（high end）的衰减越高。因此，透射的X射线谱受到货物中各种物质的物品（item）的原子序数的变化的影响。