[发明专利]利用前向散射辐射检查物体的方法及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及对物体进行辐射检查，特别涉及对海运、航空集装箱 等大中型客体中的材料进行检查的方法及设备。

背景技术

在现有的利用X射线辐射成像领域中，早期主要采用的方法是 让单能射线与被检物体相互作用后，探测与被检物体作用后的射线来 得到图像。这种方法能够反映出被检物体的形状和质量厚度的变化， 但却不能对物体的材料进行识别。后来，利用双能法识别物质的有效 原子序数的方法被提出，并很快被应用到医学成像和行李检测等各个 领域。双能法识别物质的理论基础是不同能量的X射线与物体相互 作用时，其产生的物理反应与物体的材料属性和X射线的能量相关。 在不同的能量区域，光电效应、康普顿效应和电子对效应产生的几率 分别占主要地位。射线与不同原子序数的物质相互作用，也随原子序 数的变化而单调变化。所以，通过精确探测不同能量的X射线与同 一物体发生作用后的射线，能够判断物体的材料属性。

但这是不仅要求两种能量的X射线在能量上有较大的差异，而 且对射线的探测精度和产生的X射线的稳定程度都提出了很高的要 求。同时，对于运动物体的检测，如行李检测，还面临着对不同能量 射线对同一体素的精确匹配问题。对于运动物体较快的检测时，匹配 不同能量X射线对同一物体的穿透值变得尤其明显。如在大中型的 客体检查中，即集装箱，航空箱等，往往要求检测速度较快，而物体 往往都有很高的质量厚度，致使X射线的穿透剂量通常都较小。因 此，如何得到不同能量的X射线和如何精确探测并匹配不同能量对 同一物体的穿透值，成为了双能法辐射成像进一步应用的瓶颈。

在专利文献1(US 6,069,936 A)和专利文献2(WO 00/43760 A2) 中提出了利用单一辐射源，通过材料吸收的办法调制出双能能谱的方 法。

此外，专利文献3(WO 2004/030162 A2)披露了由一个加速器 交替产生高低两种能谱的射线。在专利文献3中，通过材料吸收法得 到的两束X射线的能谱之间差异有限，导致准确的材料识别的范围 受到限制，而加速器交替产生高低能两种不同能谱射线的方法，对加 速器的稳定性要求过于苛刻，使得该方法很难被应用。

专利文献4(US 2007/0098142 A1)提出了同时探测后向散射辐 射和前向散射辐射的方法来增大信息量，却没有提出将其应用于物质 识别。

发明内容

本发明公开了一种利用前向散射辐射检查物体的方法及其设备， 在让单能辐射源产生射线束与被检物体相互作用的同时，利用该射线 束与一散射体相互作用产生前向散射辐射，并让前向散射辐射与同一 被检物体相互作用，利用相互作用的结果进行基于曲线拟合的计算和 分析，实现了对不同材料的有效原子序数的识别，从而实现对物体的 非侵入性检查。

在本发明的一个方面，提出了一种利用前向散射辐射检查物体的 方法，包括步骤：探测辐射源产生的第一辐射与被检物体相互作用后 的第一穿透值；使辐射源产生的第二辐射与散射体相互作用，以产生 与该第二辐射成预定角度的前向散射辐射；探测该前向散射辐射与被 检物体相互作用后的第二穿透值；以及利用探测的第一穿透值和第二 穿透值来获取该被检物体的材料属性信息；其中，所述的获取该被检 物体的材料属性信息的步骤包括：分别计算所述第一辐射和所述前向 散射辐射对同一体素的衰减值，所述材料属性信息是指该被检物体中 所含物质的等效原子序数。

优选地，所述第一辐射和所述第二辐射由同一辐射源产生。

优选地，所述辐射源为X光机、放射性同位素或粒子加速器。

优选地，所述第一辐射和所述第二辐射的发射路径相同或者是同 一辐射的两个部分。

优选地，所述第一辐射和所述第二辐射的发射路径成一角度。

优选地，所述的前向散射辐射与所述第一辐射的发射路径平行。

优选地，所述的散射体由低Z材料构成。

优选地，所述低Z材料包括C、B和有机材料的至少之一。

优选地，在所述第一辐射与探测器之间设置至少一个准直系统。

优选地，在所述散射体与探测器之间设置至少一个准直系统。

优选地，所述的准直系统是一放射状的扇形准直器。

优选地，所述的准直系统使得散射体产生的前向散射成一扇面 后，与被检物体相互作用。

优选地，所述的准直系统紧挨着探测器而设置。