[发明专利]测量物体的有效原子序数的方法和设备

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及安全检查，特别是涉及一种测量物质有效原子序数的方法和设备。

背景技术

在X射线检查系统中，包括X射线源和相应的探测器，被检物体在两者中间。经过准直的X射线束通过被检物体到达探测器。探测器输出信号大小反应了到达探测器的X射线强度，解析该信号得到被检物体的信息。

X射线与物质的相互作用方式主要有三种：光电效应、康普顿效应和电子对效应。光电效应的截面约与物质原子序数的四到五次方成正比。康普顿效应的作用截面大约与物质有效原子序数成正比。电子对效应的作用截面大约与物质有效原子序数的平方成正比。

在X射线能量约低于0.5MeV时，光电效应占主导，或者有较大的作用截面，不同物质的质量衰减系数与其有效原子序数相关性较强。随着X射线能量的升高，在1MeV附近，康普顿效应占据主导。不同物质的质量衰减系数与其有效原子序数相关性较弱。当X射线能量高于约1.02MeV时，开始出现电子对效应，随着X射线能量越大，电子对效应截面逐渐越大。不同物质的质量衰减系数与其有效原子序数相关性也随着逐步增强。

这样，可以采用两组不同能量的X射线束对物体进行检测，通过解析这两组X射线信号，可以得到的物体的有效原子序数信息。检测质量厚度较大的物体，需要MeV级的X射线束。在采用高能双能X射线束的物质识别中，一组能量较低(如在1MeV附近)质量衰减系数与被检物质的有效原子序数相关性较小，而能量较高的X射线束(如在6MeV附近)的质量衰减系数与被检物质的有效原子序数相关性较大。解析这两种能量的X射线束在探测器内产生的信号，可以获取被检物体的有效原子序数信息。例如，利用康普顿效应和电子对效应的截面大小与原子序数相关性不同来实现物质有效原子序数识别。

目前在MeV级X射线检查领域主要采用电子加速器作为X射线源——利用被加速到MeV级的电子束轰击重金属靶发生韧致辐射所产生的X射线。一个典型的该X射线束的能量分布、即能谱特征为：从0到电子束能量都有分布，且能谱的峰值在0.4MeV附近。低能量部分的X射线束由于光电效应会干扰物质识别效果。尽管可以采用加“滤波片”等方法降低该部分X射线光子的数量，但是难以完全排除特定能量阈值以下的X射线束对物质识别的干扰，而且会引入降低X射线束整体强度等负面影响。

发明内容

考虑到现有技术中的一个问题或者多个问题，提出了一种测量物体的有效原子序数的方法和设备。

根据一个实施例，提出了一种测量物体的有效原子序数的设备，包括：射线源，产生第一能量的第一X射线束和第二能量的第二X射线束；切伦科夫探测器，接收透射被检查物体的第一X射线束和第二X射线束，产生第一探测值和第二探测值；数据处理装置，基于第一探测值和第二探测值得到被检查物体的有效原子序数。

根据另一实施例，提出了一种测量物体的有效原子序数的方法，包括步骤：产生第一能量的第一X射线束和第二能量的第二X射线束；利用切伦科夫探测器接收透射被检查物体的第一X射线束和第二X射线束，产生第一探测值和第二探测值；基于第一探测值和第二探测值得到被检查物体的有效原子序数。

利用上述方案，由于切伦科夫探测器能够消除能量在特定阈值下的X射线束的影响，所以提高了物质识别的准确度。

附图说明

通过结合附图对本技术的实施例进行详细描述，本技术的上述和其他目的、特性和优点将会变得更加清楚，其中相同的标号指定相同结构的单元，并且在其中：

图1是本发明一个实施例的采用切伦科夫探测器测量物体的有效原子序数的设备的示意性结构图，是图2的A-A向剖视图；

图2是图1的B-B向剖视图；

图3示出了根据本发明一个实施例的切伦科夫探测器的示意图；

图4示出了根据本发明另一实施例的切伦科夫探测器的示意图；

图5示出了根据本发明又一实施例的切伦科夫探测器的示意图；

图6示出了如图5所示的切伦科夫探测器的另一种应用方式的示意图；以及

图7示出了根据本发明再一实施例的切伦科夫探测器的示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。