[发明专利]基于中子与X射线的危险品检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于中子与X射线的危险品检测装置，其特征在于，包括：X射线机、中子源旋转系统、中子源、γ射线探测器、传送带、控制系统和元素分析系统，其中：

所述控制系统用于控制所述传送带将待检测物品传送至所述X射线机内，所述X射线机用于对所述待检测物品进行X射线检测，根据X射线检测结果确定所述待检测物品中的危险品的位置；

所述控制系统还用于控制所述传送带将所述待检测物品传送至所述中子源的探测区域内，并根据所述危险品的位置向所述中子源旋转系统发送控制指令，所述中子源旋转系统根据所述控制指令控制所述中子源旋转，使所述中子源的中轴线穿过所述危险品；

所述控制系统还用于控制所述中子源和所述γ射线探测器对所述危险品进行中子检测，得到中子检测结果；

所述元素分析系统用于根据所述X射线检测结果和所述中子检测结果确定所述危险品的种类；

所述中子源包括：离子源、螺线管、α粒子探测器阵列和靶片，其中，所述螺线管为管状结构，在所述螺线管内，沿着所述螺线管的轴线方向依次设置有离子源、α粒子探测器阵列和靶片，所述离子源和所述靶片位于所述离子源的两端，所述靶片位于靠近所述危险品的一端，所述α粒子探测器阵列为管状结构，所述α粒子探测器阵列的中轴线与所述螺线管的中轴线平行，且垂直于所述靶片；

所述元素分析系统包括：N个数字化仪和分析装置，N个所述数字化仪分别与所述分析装置连接，N≥2；

所述α粒子探测器阵列为方管结构，包括4N个SiC探测器片，所述α粒子探测器阵列的每一面包括N个首尾依次连接的SiC探测器片，处于同一水平面的4个SiC探测器片为一组，每组所述SiC探测器片均与一个数字化仪对应连接；

所述控制系统具体用于控制所述螺线管中电流方向从靠近所述离子源的一端流向靠近所述靶片的一端，在所述螺线管中形成一个平行于所述螺线管轴向且垂直于所述靶片方向的磁场，所述磁场将所述靶片上产生的α带电粒子旋转至位于所述螺线管内侧的所述α粒子探测器阵列上，并通过调节所述螺线管中电流大小，控制到达所述α粒子探测器阵列上的α粒子的立体角大小。

2.根据权利要求1所述的基于中子与X射线的危险品检测装置，其特征在于，所述γ射线探测器设置在靠近所述靶片的一端，与所述中子源固定连接，所述γ射线探测器包括：探测器本体、γ射线屏蔽体和中子屏蔽体，所述探测器本体设置在所述γ射线屏蔽体的空腔内，探测方向朝向所述靶片，所述中子屏蔽体设置在所述γ射线屏蔽体与所述靶片之间。

3.根据权利要求2所述的基于中子与X射线的危险品检测装置，其特征在于，所述γ射线探测器的数量为偶数个，全部所述γ射线探测器沿着所述中子源的轴线方向对称分布，每个所述数字化仪均与全部所述γ射线探测器连接。

4.根据权利要求2所述的基于中子与X射线的危险品检测装置，其特征在于，所述γ射线屏蔽体为空心圆筒状，所述中子屏蔽体为圆锥形，且所述中子屏蔽体的轴线穿过所述探测器本体的晶体中心和所述靶片的中心。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的基于中子与X射线的危险品检测装置，其特征在于，所述元素分析系统还包括：存储器，所述存储器中存储有中子和伽马衰减数据库，所述中子和伽马衰减数据库存储有预设物品的密度对应的中子和伽马衰减数据。

6.根据权利要求5所述的基于中子与X射线的危险品检测装置，其特征在于，所述X射线检测结果包括：所述待检测物品中的危险品的位置、所述待检测物品中的物品的体积和密度的三维建模，所述中子检测结果包括：α粒子探测结果和γ射线探测结果；

所述元素分析系统具体用于根据所述α粒子探测结果和所述γ射线探测结果标记每组α粒子探测器对应的中子位置，结合所述中子源与所述危险品的位置中间的各个物品的中子和伽马衰减数据库，得出所述危险品中C、N、O的核子数目，通过与预设危险品的C、N、O的核子数目进行比较，确定所述危险品的种类。

7.一种基于中子与X射线的危险品检测方法，其特征在于，包括：

控制系统控制传送带将待检测物品传送至X射线机内，所述X射线机对所述待检测物品进行X射线检测，根据X射线检测结果确定所述待检测物品中的危险品的位置；

所述控制系统控制所述传送带将所述待检测物品传送至中子源的探测区域内，并根据所述危险品的位置向中子源旋转系统发送控制指令，所述中子源旋转系统根据所述控制指令控制所述中子源旋转，使所述中子源的中轴线穿过所述危险品；

所述控制系统控制所述中子源和γ射线探测器对所述危险品进行中子检测，得到中子检测结果；

元素分析系统根据所述X射线检测结果和所述中子检测结果确定所述危险品的种类；

所述中子源包括：离子源、螺线管、α粒子探测器阵列和靶片，其中，所述螺线管为管状结构，在所述螺线管内，沿着所述螺线管的轴线方向依次设置有离子源、α粒子探测器阵列和靶片，所述离子源和所述靶片位于所述离子源的两端，所述靶片位于靠近所述危险品的一端，所述α粒子探测器阵列为管状结构，所述α粒子探测器阵列的中轴线与所述螺线管的中轴线平行，且垂直于所述靶片；

所述元素分析系统包括：N个数字化仪和分析装置，N个所述数字化仪分别与所述分析装置连接，N≥2；

所述α粒子探测器阵列为方管结构，包括4N个SiC探测器片，所述α粒子探测器阵列的每一面包括N个首尾依次连接的SiC探测器片，处于同一水平面的4个SiC探测器片为一组，每组所述SiC探测器片均与一个数字化仪对应连接；

所述控制系统具体用于控制所述螺线管中电流方向从靠近所述离子源的一端流向靠近所述靶片的一端，在所述螺线管中形成一个平行于所述螺线管轴向且垂直于所述靶片方向的磁场，所述磁场将所述靶片上产生的α带电粒子旋转至位于所述螺线管内侧的所述α粒子探测器阵列上，并通过调节所述螺线管中电流大小，控制到达所述α粒子探测器阵列上的α粒子的立体角大小。