[发明专利]一种滤波装置和方法及一种物质探测装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及辐射探测领域，尤其涉及一种滤波装置和方法及一种物质探测装置和方法。

背景技术

在非侵入式检查领域中，x射线透射式检查是重要的技术手段。不同的能量x射线与物质相互作用时，其发生的物理反应与物质属性及x射线的能量相关，如图1和图2所示，根据不同能量射线的探测中，可以判断扫描物质的基本属性。其中，可以利用高能和低能两种射线透明度值差异来识别被检物物质属性的技术。透明度定义为穿透物质前后x射线的强度比值。由于不同物质的质量衰减系数在1MeV附近趋于一致，所以采用该类技术时，一般希望x射线均大于1MeV或均小于1MeV，才能通过透明度值推断物质属性。

目前x射线有多种产生途径，但医疗和工业领域中产生x射线主要依靠两种手段：1、放射性核素的自然衰变；2、电子的轫致辐射。其中放射性核素的自然衰变产生x射线的单色性很好，但能量和强度不受人工控制，无法应用在双能x射线探测领域。利用高能电子的轫致辐射产生x射线是目前非侵入式检查领域中主要的射线来源，但是其能谱为连续谱型，如图3a和图3b中的无滤波曲线，在应用时有许多不足。特别是在材料识别中，当x射线最高能量大于1MeV时，能谱中高能射线传递的信息会受到低能射线的影响，导致识别不准甚至错误。为了提高高能x射线探测设备的探测能力，需要对轫致辐射产生的连续谱进行整形，减小低能能谱所占的比例。传统的方法是采用旋转滤波体的方法获得期望的能谱，用高Z材料对高能射线滤波，用低Z材料或空气对低能射线滤波，调制能谱，从而达到提高分类探测能力的目的。这种方法对双能分类能力有一定的提高，但是通过蒙特卡洛程序模拟计算滤波后的能谱发现，滤波后还有大量的1MeV以下的光子(如图3a和图3b中通过蒙特卡洛程序模拟计算的经石墨滤波后的能谱所示)，并不利于实现分类探测。由于x射线系统的能量在1MeV以上，分类探测的实现主要依靠1MeV以上光子所带来的信息，而当低能射线滤波采用低Z材料或空气时，滤波后还会有大量的1MeV以下的光子，对系统的分类性能带来负面影响。同时由于需要保证高能射线用高Z材料滤波，低能射线用低Z材料滤波，因此当双能射线交替发射时，需要采用旋转方式的滤波器，让滤波材料在高Z和低Z间切换，并保证高低能射线能对应相应的滤波材料。在高频率出束的情况下，滤波器的材料切换与加速器高低能切换之间的同步往往难以保证，导致使用时出现问题。

发明内容

本发明提供一种滤波装置和方法及一种物质探测装置和方法，以解决现有技术的辐射探测过程中易于受到低能成分干扰的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种滤波装置，所述装置包括：

双能射线源，所述双能射线源用于发射高能射线和低能射线；

滤波片，位于所述双能射线源的射线出射处，由高Z材料制成，用于对出射的高能射线和低能射线进行滤波。

进一步地，所述装置还包括：

第一准直器，用于对经所述滤波片滤波后的高能射线和/或低能射线进行第一准直。

进一步地，所述装置还包括：

第二准直器，用于对经所述第一准直器第一准直后的高能射线和/或低能射线进行第二准直。

进一步地，

所述滤波片由铅、钨、铜、铁、锑、镍中的至少一种材料制成；

和/或，所述滤波片的厚度根据射线在1m处的剂量率占所述双能射线源的出射剂量率的比例决定，其至少为5g/cm²。

另一方面，本发明还提供一种物质探测装置，利用经上述任一项所述的滤波装置滤波的高能射线和低能射线探测物质，获取所述物质的高能探测值和低能探测值，根据所述物质的高能探测值和低能探测值对所述物质进行探测。

本发明还提供一种滤波方法，包括：

出射高能射线，利用高Z材料制成的滤波片对所述高能射线进行滤波；

出射低能射线，利用高Z材料制成的滤波片对所述低能射线进行滤波。

进一步地，所述方法还包括：

对经滤波后的所述高能射线和/或所述低能射线进行第一准直。

进一步地，所述方法还包括：

对经第一准直后的所述高能射线和/或所述低能射线进行第二准直。

进一步地，

所述滤波片由铅、钨、铜、铁、锑、镍中的至少一种材料制成；

和/或，所述滤波片的厚度根据射线在1m处的剂量率占所述双能射线源的出射剂量率的比例决定，至少为5g/cm²。