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X射線安全檢查設(shè)備如何“透視”？

發(fā)布時間：2020-09-19 09:00:00

透視能力，自古以來是人類一直追求的“超級能力”。 X射線的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用使“透視”成為現(xiàn)代檢測方法之一。

X射線與不同的物質(zhì)相互作用，主要有四種類型：光電效應(yīng)，瑞利散射，康普頓效應(yīng)和電子對效應(yīng)。簡而言之，在射線遇到物體之后，會出現(xiàn)以下情況：穿透，吸收或散射。通過檢測這些不同的信號，可以判斷物體的形狀和成分。最有價值的信息是，從理論上講是人們可以通過了解物體的密度和有效原子序數(shù)來準確確定物質(zhì)的類型。

早期的安全檢查設(shè)備使用單個X射線發(fā)射源，并且圖像處理相對簡單，并且仍然是黑白圖像。其最大缺點是X射線的衰減與被測物質(zhì)的密度，厚度和平均原子序數(shù)有關(guān)。很難判斷當多個因素疊加時產(chǎn)生的情況。例如，在安全檢查期間，在傳輸之后獲得的數(shù)據(jù)圖像不能有效地將高原子序數(shù)和低厚度的項目與低原子序數(shù)但是高厚度的項目區(qū)分開。然而，當前的安全檢查設(shè)備已采用多種發(fā)射源進行多視圖立體成像，并且圖像處理也可以彩色顯示。這主要是由于雙能系統(tǒng)的不斷發(fā)展和升級。

雙能系統(tǒng)通常由具有連續(xù)能譜的X射線源和一組分別可以接收高能和低能數(shù)據(jù)的探測器系統(tǒng)組成。對于高能和低能，平均原子序數(shù)不同的物質(zhì)的衰減程度不同，低原子序數(shù)的物質(zhì)急劇衰減，而高原子序數(shù)的物質(zhì)平穩(wěn)衰減。

因此，在雙能量系統(tǒng)中，同一物質(zhì)中高能和低能的衰減水平是不同的。通過計算和比較不同的高能和低能衰減系數(shù)，可以有效地區(qū)分不同類型和不同厚度的物質(zhì) 。結(jié)合上級和后期的圖像信號處理，可以清楚地反映物體的組成和結(jié)構(gòu)。簡而言之，橙色代表有機物質(zhì)，例如食物，水，塑料等。書籍，陶瓷等以綠色顯示；金屬顯示為藍色。此時，安全檢查員可以快速檢查X射線掃描的透視圖像，并可以根據(jù)他的豐富經(jīng)驗判斷是否有違禁品。

因此，在整個檢查過程中，除了處理控制，電源和傳輸之外，安全檢查的核心組件還由X射線發(fā)射系統(tǒng)，信號檢測系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)這三個系統(tǒng)組成。

安全檢查設(shè)備的“光源”是一組工業(yè)X射線管。它包含兩個電極，一個陽極和一個陰極，用于接收電子轟擊靶和電子發(fā)射燈絲。兩級均密封在高真空玻璃或陶瓷外殼中。當高速電子到達目標表面時，運動突然被阻止，其動能的一小部分轉(zhuǎn)化為輻射能，并以X射線的形式釋放出來。

檢測系統(tǒng)的主要目的是接收射線并將其轉(zhuǎn)換為電信號，以供計算機隨后進行處理。它是安全檢查設(shè)備中的傳感器中心。雙能量系統(tǒng)中的高能量和低能量信號也由兩個檢測器識別。它們在結(jié)構(gòu)上相似，不同之處在于閃爍體的厚度。用于高能探測器的閃爍體的厚度相對較厚，通常約為5mm，而用于低能探測器的閃爍體的厚度較薄，通常約為1mm。

圖像處理軟件是主要制造商的“管家技能”。簡單地說，就是根據(jù)獲得的高能和低能灰度圖像的組成和厚度對其進行合并和著色。實際上，安全檢查機的彩色圖像是一種“偽彩色圖像”，它不同于數(shù)碼相機的拍攝圖像，而只是灰度信息，然后根據(jù)某種算法。

根據(jù)前述，X射線安全檢測設(shè)備的重要參數(shù)是當量原子序數(shù)。國家安全檢查標準規(guī)定，當量原子序數(shù)小于10的物質(zhì)為有機物質(zhì)，根據(jù)厚度不同，其飽和度也不同。當量原子序數(shù)大于18的物質(zhì)是無機化合物，根據(jù)厚度的不同其飽和度也不同。藍色;原子序數(shù)在10到18之間的物質(zhì)是混合物，視厚度而定，它們的綠色飽和度不同。因此，在安全檢查機的屏幕上，人員，食品和塑料袋為橘紅色，炒鍋和雨傘為藍色，槍支，彈藥和刀具為藍色，混合了大分子有機物的炸藥為綠色。

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