[发明专利]用于探测和识别物质内的外来成分的系统和方法

说明书

在一个实施例中，一种系统和方法用于检查物质以探测和识别物质中的预定外来成分。外来成分可承载X光响应材料组分，以响应于初级激发X光或伽玛光辐射而发射X光信号。当物质沿预定移动路径移动时，在物质与由X光/伽玛光源发射立体角与X光辐射探测立体角之间的重叠区域限定的检查区之间沿所述路径的相对移动过程中执行检查，所探测到的X光辐射包括来自所述物质的相继部分的朝向、穿过、和离开所述重叠区域传播的X光响应信号。对指示出X光响应信号的测量数据进行分析，以识别出信号随时间变化的样式，所述样式指示出承载X光响应标记物的至少一种外来成分的位置。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年10月18日提交美国临时专利申请No.62/747,293的优先权和权益，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及物质检查领域，目标是探测物质中的各种预定的外来成分。本发明特别用于探测和识别塑料污染物，特别是源自农用塑料产品和/或田地中其它塑料污染源的塑料碎屑。

背景技术

基于塑料和聚合物的材料的使用在增长，已引起对塑料污染和塑料污染物问题的日益重视。特别地，塑料在农业中的使用通常是农作物中和农业生产中的主要塑料污染源。农用塑料产品包括：用于卷绕和保护成捆农作物(例如棉花或干草捆)的塑料膜和塑料网，园艺双股线绳，遮阳网，草坪网，地膜，以及各种农作物包装物。这样的塑料产品的碎屑和碎片可能在产品安装到田地的过程中(例如地膜和遮阳网)、在收获过程中(例如在收获籽棉、玉米或干草时，其中收获的农作物被包装为卷绕捆)形成；或者进一步沿农作物的供应链形成，例如在成捆农作物打开和重新包装的过程中(例如在轧棉机处，其中成捆的卷绕棉花打开、处理并重新包装为标准压缩捆)形成。此外，塑料污染物可源自于其它局部或偶发源。这样的塑料碎屑可具有显著不同的尺寸(从几平方毫米或甚至更小到几十平方厘米)，可能会进入到捆好或包装好的农作物中。收获的农作物内的塑料碎屑和碎片会降低农作物和通过这种农作物制成的最终产品的质量(例如，棉花中的塑料碎屑可能影响棉花的染色处理)。另外，在消费型产品的情况下，塑料污染可能具有健康危害。

美国专利No.6,177,113公开一种方法，用于处理食物产品，包括：在利用处理装备或部件进行处理的过程中探测食物产品中的非金属装备碎屑或碎片，所述处理装备或部件的制造材料包括：非金属主组分和大致散布于主组分中的能够探测到的微粒金属组分，使得碎片部分对于在制造过程中的可成形性或在使用过程中的结构完整性不产生显著的不利影响，并且使得复合材料的碎屑或碎片能够利用探测微粒金属组分的机构探测到。

发明内容

现有技术中需要一种在物质中探测和识别预定外来成分的新方式，优选地以能够定位包含这些外来材料的物质部分/碎屑(以例如去除这些部分/碎屑)的方式实现。

就此而言，应注意，拟探测的外来材料是通过对入射(读取/激发)辐射的特定特征辐射响应而能够识别的类型。这样的具有特征辐射响应的材料组分可由特定物质中自然存在的外来成分/发展而来的外来成分(由于物质可能已经暴露于或经受的早先影响/事件所致，例如由于产品腐败和降解所致的材料组分)构成。可替代地，这种具有特征辐射响应的材料组分可通过将预定标记物特意嵌入到外来成分(例如塑料)中而构成以识别/归类所述外来成分(例如关联于所述成分的制造者)，所述外来成分可能由于早先的处理/事件而嵌入物质(农作物)的碎屑中。

各种外来成分(例如塑料)承载其特意嵌入成分中(在表面上或在块中)的特定标记物，其方式能够实现：通过对于标记物独特/特定特征辐射响应(辐射印记)的探测而识别标记物及相应外来成分。基于X光或伽玛光辐射的适合的标记物、标记技术和标记物识别技术已被开发出并例如在WO16157185、WO18055625、WO18069917、WO18051353、WO17221246、WO17175219中描述，所有这些专利/专利申请转让给本申请的受让人并通过引用并入本文。