[发明专利]在用于材料检测和成像的非侵入式集装箱检查中具有核共振荧光的接近单色的和可调谐的光子源

说明书

相关申请的相互参考

本专利申请要求由William Bertozzi和Robert J.Ledoux在2005年2月22日提交的、题目为“Use of Nearly Monochromatic And TunablePhoton Sources With Nuclear Resonance Fluorescence In Non-InstrusiveInspection Of Containers For Material Detection And Imaging(在用于材料检测和成像的非侵入式集装箱检查中具有核共振荧光的接近单色的和可调谐的光子源的使用)”的美国临时专利申请No.60/655,043的权益，该专利申请整体地在此引用以供参考。

发明背景

发明领域

本公开内容涉及对材料进行非侵入扫描(诸如，例如在机场、海港或其它运输终端处对爆炸物、核材料、或走私物品的检测)，更特定地，涉及一种使用具有核共振荧光物的接近单色的和可调谐的光子源的方法。

背景信息

几种因素可能干扰或限制用核共振荧光进行非侵入检查集装箱的效率。特别地，非侵入检查会受到一些现象的影响，这些现象取决于被用作为查询光子束的光子频谱。尤其是，这些现象包括：从在光子束中与作为任何感兴趣的子核类非谐振的光子中引起的背景噪声；在被观看的体像素(voxel)中存在的与感兴趣的核类不同的核类的谐振荧光物中引起的背景噪声；从在光子束中与感兴趣的核非谐振的光子引起的辐射曝光；以及由于由多个处理所散射的非谐振光子造成的检测器失效时间。所以，使用具有有限范围的光子能量的光子束，比起使用诸如韧致辐射(bremsstrahlung)束那样的光子束可能更加有利。与使用更窄的频谱光子束来成像相关的某些优点可包括：提高检查的速度；提高检测走私物品的效率；降低假阳性检测事件的比率；和/或减小传递到货物容积的辐射剂量。

使用通过某些单色能量源进行的NRF测量是已经验证过的。例如，美国专利No.5,040,200，Gamma-Gamma Resonance in ActivationAnalysis，and Particularly，its Application to Detection of Nitrogen BasedExplosives in Luggage(激活分析中的伽玛-伽玛谐振及其对于行李中氮基爆炸物的检测的应用)(Ettinger等)，教导通过使用该类别的受激原子的样本来产生光子以便去扫描感兴趣的类别，这些光子是与在该感兴趣的类别中核跃迁相谐振的。这样的源的缺点在于，它们只能用来扫描该感兴趣的单个类别。

发明概要

这里描述用于检测在目标样本中潜在的感兴趣的物品的方法和系统。在一个方面，该方法包括：提供具有能覆盖感兴趣物品中的核共振和窄于韧致辐射辐射的能谱的光子源；用来自该源的光子去照射目标样本；提供至少一个光子检测器，用来测量从至少一部分目标样本在至少一个能量通道上散射的光子强度；以及如果在该至少一个感兴趣能量通道上检测到的光子强度满足预定的感兴趣物品检测准则，则识别感兴趣物品检测事件。

在某些方面，该方法还包括提供至少一个参考散射体，参考散射体包括至少一个感兴趣的核类；允许通过目标样本而被发射的光子从至少一个参考散射体散射；以及提供至少一个光子检测器，用来测量从至少一个参考散射体在至少一个能量通道上散射的光子强度。除了或替代用于测量从至少一部分目标样本所散射的光子强度的光子检测器以外，可以有用于测量从参考散射体所散射的光子强度的光子检测器。如果由用于测量参考散射的光子检测器测量到在至少一个该至少一个感兴趣能量通道上检测到的光子强度满足预定的感兴趣物品的检测准则，则可以识别感兴趣物品检测事件。

在某些方面，源光子可以由电子引起的光子的Compton散射而被生成。源光子频率可加以调谐，而能谱可以通过Compton散射光子能量的角度相关性而从单色或接近单色光子线予以展宽。Compton散射可以是由高能电子造成的激光光子的后向散射。激光光子可以是自由电子激光光子。

在某些方面，源光子可以是由穿过周期性晶格的电子行程生成的相干韧致辐射光子。

在某些方面，源光子可以由核中的粒子引发的反应而生成。在粒子引发的反应后面的核衰变可以产生一个二体最终状态。在粒子引发的反应后面的核衰变可以产生一个三体最终状态。粒子引发的反应可以是中子捕获。

在某些方面，源光子可以是经过吸收体传送的韧致辐射辐射光子，该吸收体有选择地减小韧致辐射谱的低能量部分