x射线背散射技术安检系统核心方案设计

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1、X射线背散射技术安检系统核心方案设计陈伟珂　王炳淳（天津理工大学管理学院，中国天津300384）【摘要】目前，恐怖袭击在全世界范围内蔓延，各国人民的人身和财产安全受到严重威胁。X射线背散射成像技术相对于传统的X射线扫描具有辐射剂量小、扫描准确等特点，不仅能够检测出金属物品，更可以有效的检测出人们所携带的非金属物品，大量减少人力的投入。因此，在人口密集场所设置安全检测仪对保障人们的人身、财产安全有重要意义。本文通过对X射线背散射成像技术的研究，完成一套对人体检测的理论体系，弥补传统X射线检测的缺陷，从而更加快捷有效地

2、识别出危险品。.jyqk。目前X射线安检中常用的X射线波长为0.008∽0.031nm.X射线与物体相互作用，X射线的强度就会因射线通过物质而被减弱，这就是X射线的吸收现象。X光子与物质的相互作用主要包括：（1）光电效应——入射光子与束缚电子之间相互作用，导致光子完全消失；（2）康普顿散射——入射光子与自由电子发生碰撞，使光子的方向发生改变；（3）瑞利散射——入射光子与原子中的束缚电子相互作用而发生的弹性散射，其随着原子序数的增大而增强；（4）电子偶效应——当入射光子的能量大于电子的静止质量的两倍时，光子在原子核场

3、附近能转化为一对正负电子。当射线能量为150KeV范围内时主要以光电效应和康普顿散射为主。我们通常用于检测的射线剂量也在150KeV范围内。如图所示光子与物质之间的三种主要相互作用。式中，Z表示与X射线相互作用的物质的原子序数E表示X射线光子能量，单位为KeV康普顿散射的影响由康普顿效应的横截面σncs来表示：σncs=0.665Z（2）σ表示了X射线光子与物质原子相互作用的概率大小。σ=σpe（Z4.5，E3）+Z?誗σncs（3）由以上可得在不大于且接近150KeV时主要是康普顿效应在作用，由此设定X射线发射源

4、的电压和电流符合上述指标。根据康普顿反散射原理，我们对与不同原子序数的物质进行了反散射的试验，试验数据显示，不通的物质对于X射线的反散射是不一样的，并且反散射能量随着物质原子序数的降低而增大。进而我们找到了合适的射线光斑能量大小，并根据相关的因素推到出了光斑能量的数学模型。2.２电信号采集系统目前国内X射线透射普遍使用的L型探测器，但对于本系统成本太高，不适用，所以选用了国外进口的高灵敏度的塑料闪烁体探测器，使反射射线的90%以上都能被接收转换成电信号。依据闪烁体对反散射X射线荧光效应的能量范围、光衰减距离等因素设

5、计了一套精准的能最大能量转换的闪烁体尺寸算法，根据荧光的光谱范围使用一种能有效完全反射的反射材料，减少了在闪烁体边缘反射的光能损失。在采集电路方面，选用国外灵敏度高、暗电流小的弱信号倍增部件，能检测到单个低能光子入射形成的信号量。通过器件选型和电路设计，客服了弱信号采集电路难以实现线性放大的问题，从而保证了前端信号采集的真实性。２．３A/D变换系统自主研发AD变换系统，核心部件选用AD公司的高速、低功耗、低噪声、抗干扰强的AD芯片，再配备自主研发的滤波电路、积分电路，电路板抗干扰设计。AD变换系统能够分辨脉宽接近3

6、0ns的电压信号，AD采样转换速率小于15us，完全满足高能射线探测物品的需要。保证了信号的线性放大，不失真。３结论通过对X背散射关键技术的设计，能够很好的检测人体携带的各种物体，最大限度的减少人工检测带来的错误。X背散射技术可以广泛的应用于人体安检系统，提高安检的准确性和效率，并且降低被检测人员的对抗情绪，使人体扫面技术真正的保证人民的安全。..