專利名稱：鈷60γ射線源－碘化銫或鎢酸鎘探測(cè)器集裝箱檢測(cè)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，特別是涉及一種鈷60γ射線源—碘化銫或鎢酸鎘探測(cè)器集裝箱檢測(cè)設(shè)備。
以電子加速器為射線源，氣體控測(cè)器為射線探測(cè)器構(gòu)成的檢測(cè)系統(tǒng)或設(shè)備。例如法國(guó)斯侖貝謝公司(Schlumberger)用電子靜電加速器和氣體多絲正比室；中國(guó)的清華同方公司用電子直線加速器和高壓氣體電離室(CN1242519A)。
以鈷60作為γ射線源，氣體探測(cè)器作為射線探測(cè)器構(gòu)成的檢測(cè)系統(tǒng)或設(shè)備。例如，中國(guó)北京華力興科技發(fā)展有限公司用鈷60γ射線源和高壓氣體電離室(CN1242519A)。
根據(jù)上述公開的三種組合而成的檢測(cè)系統(tǒng)或設(shè)備存在下列缺陷1、用電子加速器作為射線源有如下缺陷電子加速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，巨大沉重，制造難度大，周期長(zhǎng)，造價(jià)很高。電子加速器需要專門的技術(shù)人員負(fù)責(zé)運(yùn)行操作和維護(hù)保養(yǎng)，且耗電量大(數(shù)十KW)，電壓高(數(shù)萬伏至數(shù)十萬伏)，核心部件(如速調(diào)管等)需定期更換，每年的運(yùn)行費(fèi)用很高。加速器發(fā)生故障的幾率很大，不但維修、保養(yǎng)的費(fèi)用很高(加速器型集裝箱檢測(cè)系統(tǒng)每年的維修費(fèi)高達(dá)80-128萬美元)，而且停機(jī)維修的時(shí)間長(zhǎng)，直接影響海關(guān)查私。電子加速器的輻射強(qiáng)度很高，防護(hù)建筑物主要部分的混凝土屏蔽墻的厚度需要2-2.5米。并且加速器產(chǎn)生的高能X射線照射野張角小(～30°)，要求加速器靶到探測(cè)器的距離大，通常在10米以上，因此，加速器作射線源的檢測(cè)系統(tǒng)所需的建筑面積很大，以致建筑費(fèi)用很高，有的可達(dá)2000-3000萬元人民幣。加上檢測(cè)系統(tǒng)本身的造價(jià)，使得檢測(cè)系統(tǒng)或設(shè)備的總價(jià)高達(dá)800-1000萬美元。
2、用氣體探測(cè)器有以下缺陷氣體探測(cè)器的探測(cè)效率比碘化銫，鎢酸鎘等閃爍探測(cè)效率低很多。例如多絲正比室的探測(cè)效率為25％左右，超高壓氣體電離室當(dāng)電極長(zhǎng)度為20厘米，充入5×106帕斯卡(50個(gè)大氣壓)的氙氣時(shí)，對(duì)鈷60γ射線的探測(cè)效率也只有13％左右。氣體多絲正比室是個(gè)流氣型探測(cè)器，正比室內(nèi)的陽極絲很細(xì)(數(shù)+微米)，長(zhǎng)度為200～300毫米，故易于因震動(dòng)而產(chǎn)生噪聲信號(hào)。高壓氣體電離室結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工工藝難度很大，電離室充氣壓1.0×106～1.0×107帕斯卡(即10～100個(gè)大氣壓)，當(dāng)充氣氣壓為5×106帕斯卡(即50個(gè)大氣壓)時(shí)，電離室外殼耐壓即應(yīng)達(dá)到8×106帕斯卡(即80個(gè)大氣壓)。為此，電離室外殼相當(dāng)厚，還要加上加強(qiáng)筋。密封外殼的總漏氣率必須小于1×10-9乇升/秒，否則將直接影響使用壽命。電離室所用的絕緣子的絕緣電阻應(yīng)大于1×1012歐姆，其漏氣率應(yīng)小于1×10-10乇升/秒。此外，復(fù)雜的電極系統(tǒng)，厚重的耐壓密封外殼，顯著增大了探測(cè)單元的體積和重量。極嚴(yán)格的密封和絕緣要求使電離室的制作非困難。氣體探測(cè)器容易受溫度、濕度、震動(dòng)和電磁等外界因素的干擾。
綜上所述，電子加速器和氣體探測(cè)器用于集裝箱檢測(cè)系統(tǒng)或設(shè)備中，不僅制作工藝復(fù)雜，設(shè)備笨重，價(jià)格昂貴，而且運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用很高，使許多用戶望而生畏。這極大地限制了輻射成像無損檢測(cè)技術(shù)的推廣應(yīng)用，以至用集裝箱檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行海關(guān)查私工作發(fā)展非常緩慢。
本實(shí)用新型的鈷60γ射線源—碘化銫或鎢酸鎘探測(cè)器集裝箱檢測(cè)設(shè)備包括射線源1及其屏蔽容器2，前準(zhǔn)直器3和后準(zhǔn)直器5，探測(cè)器6及相應(yīng)的電子線路，信號(hào)與圖象處理系統(tǒng)10，集裝箱拖動(dòng)系統(tǒng)8和自動(dòng)控制系統(tǒng)11，其特征在于射線源為鈷60γ射線源，探測(cè)器為，碘化銫或鎢酸鎘陣列探測(cè)器6，所述鈷60γ射線源設(shè)有自動(dòng)啟閉的射線快門2′，與鈷60γ射線源的屏蔽容器2相連；所述碘化銫或鎢酸鎘陣列探測(cè)器6由多個(gè)碘化銫或鎢酸鎘閃爍晶體和與之耦合的硅光電二極管及電子線路組成—板塊順序排列組成的長(zhǎng)條形陣列；鈷60γ射線源的屏蔽容器2及其射線快門2′和前準(zhǔn)直器3固定在同一機(jī)座上形成一整體，放置于源室I內(nèi)；后準(zhǔn)直器5，碘化銫或鎢酸鎘陣列探測(cè)器6和射線捕集器7固定在同一機(jī)座上形成一個(gè)整體，放置于探測(cè)器室III內(nèi)；所述源室I和探測(cè)器室III之間為集裝箱檢測(cè)通道II；信號(hào)與圖象處理系統(tǒng)10和自動(dòng)控制系統(tǒng)11設(shè)置在控制與圖像處理室IV內(nèi)。
按照本實(shí)用新型提供的鈷60γ射線源—碘化銫或鎢酸鎘探測(cè)器集裝箱檢測(cè)設(shè)備中，所述γ射線源為鈷60γ射線源或銫137γ射線源，優(yōu)選為鈷60γ射線源。鈷60γ射線源是高比活度的，其活度不超過20.35TBq(550Ci)，其活性區(qū)線度僅為5-7毫米。用于檢查航空集裝箱或其它小型客休的檢測(cè)設(shè)備也可以用高比活度的銫137γ射線源。鈷60γ射線源的運(yùn)輸容器12為鉛罐，它對(duì)源的屏蔽效果能滿足在運(yùn)輸過程中對(duì)輻射安全的要求。所述鈷60γ射線源的屏蔽容器是由鎢，鉛，鐵等金屬或其合金制成的。鈷60γ射線源在鎢合金半球的中心，鉛半球在鎢合金半球和運(yùn)輸容器之間，鎢合金半球和鉛半球組合在一起，被不銹鋼外殼包裹，形成一個(gè)完整的屏蔽容器。距容器一米處的劑量當(dāng)量率≤100μSv/h。屏蔽容器2與運(yùn)輸容器12對(duì)接，在連接處有鉛防護(hù)環(huán)，確保在源從運(yùn)輸容器向工作用屏蔽容器轉(zhuǎn)移過程中沒有γ射線泄漏。
所述鈷60γ射線源的射線快門2′是鐵制擺動(dòng)式快門，通過電磁推動(dòng)器和復(fù)位彈簧實(shí)現(xiàn)啟閉，并與屏蔽容器的鎢合金相連，它們中間的準(zhǔn)直狹縫與前準(zhǔn)直器的狹縫正好對(duì)準(zhǔn)，狹縫的寬度為6至8毫米，把鈷60γ射線源發(fā)出的γ射線準(zhǔn)直成水平張角為0.1°～1°，而垂直方向張角為60°～70°的片狀扇形γ射線束。在開始檢測(cè)集裝箱時(shí)，由電磁推動(dòng)器推動(dòng)使其在0.3秒，優(yōu)選為0.1秒內(nèi)開啟，γ射線發(fā)射出來。在結(jié)束檢查集裝箱以后，由復(fù)位彈簧推動(dòng)，使其在0.3秒內(nèi)，優(yōu)選為0.1秒內(nèi)關(guān)閉，不再有γ射線發(fā)射出來。快門的行程只有3厘米，在斷電或復(fù)位彈簧疲勞失效的情況下，快門會(huì)憑借自身的重力自動(dòng)關(guān)閉，確保維修人員的安全。鈷60γ射線源的γ射線能量恒定不變，強(qiáng)度穩(wěn)定可靠；工作狀態(tài)不需調(diào)整，監(jiān)視、維護(hù)和保養(yǎng)，無需人員值守，更不需要停機(jī)檢修，而加速器需定期更換核心部件，停機(jī)檢修每年的維護(hù)費(fèi)高達(dá)百萬美元左右；鈷60γ射線源沒有大功率用電設(shè)備，不會(huì)出現(xiàn)高電壓，強(qiáng)微波干擾，因而系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠；鈷60源輻射輸出量比加速器小數(shù)百倍，易于防護(hù)；被檢測(cè)的物件受到輻射劑量少，特別對(duì)膠卷安全；鈷60源檢測(cè)系統(tǒng)占地面積小，建筑費(fèi)用低；總體價(jià)格低，僅為加速器型檢測(cè)系統(tǒng)價(jià)格的三分之一左右。
所述前準(zhǔn)直器由鐵、鉛或其合金制成，為單折線形，其高度由被檢測(cè)集裝箱的尺寸和源至探測(cè)器的距離決定；狹縫寬度由γ射線源至探測(cè)器的距離及像素尺寸決定，一般為6-8毫米。前準(zhǔn)直器的狹縫可與快門的狹縫非常靠近，以便從快門狹縫出來的γ射線直接進(jìn)入前準(zhǔn)直器的狹縫，減少散射射線；前準(zhǔn)直器的長(zhǎng)度可大大減小從而減輕重量；前準(zhǔn)直器與屏蔽容器、射線快門裝成一個(gè)整體，便于移動(dòng)、安裝、調(diào)試。
后準(zhǔn)直器由鐵，鉛或其合金制成，與陣列探測(cè)器一樣成單折線形，它與探測(cè)器、射線捕集器裝成一個(gè)整體，便于安裝調(diào)試。后準(zhǔn)直器的狹縫等于或略大于陣列探測(cè)器的晶體的寬度，并且嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)前準(zhǔn)直器的狹縫和鈷60γ射線源的活性區(qū)。后準(zhǔn)直器的橫截面可以是矩形，也可以是圓形的，在保證屏蔽散射γ射線效果相同的情況下，圓形截面的準(zhǔn)直器可減少重量約20％(見圖8)。
后準(zhǔn)直器在與探測(cè)器結(jié)合處可以做成一長(zhǎng)條凹槽，探測(cè)器放在凹槽內(nèi)，它可以接收到從狹縫射入的γ射線。從側(cè)面來的散射線被擋住了。這樣可以使圖像更清晰(見圖9)。
所述碘化銫或鎢酸鎘陣列探測(cè)器系由多個(gè)包含一定數(shù)量像素探測(cè)器元的探測(cè)器單元垂直方向順序排列組成的長(zhǎng)條形的陣列，可多達(dá)1400個(gè)探測(cè)器元。探測(cè)器元由碘化銫或鎢酸鎘閃爍晶體和與之耦合的硅光電二極管及電子線路組成的一板塊，并安裝在緊靠后準(zhǔn)直器的支架里，每塊板的平面垂直于它的中心與射線源的連線，使得每個(gè)探測(cè)器元基本上都能對(duì)準(zhǔn)射線源的活性區(qū)，確保從鈷60γ射線源發(fā)出的γ射線經(jīng)過射線快門，前準(zhǔn)直器，集裝箱，后準(zhǔn)直器以后能準(zhǔn)確地射入各探測(cè)器晶體的靈敏體積內(nèi)。用作探測(cè)器的晶體可以是碘化銫(TL)，鎢酸鎘，BiGe3O12(BGO)，Gd2SiO5(Ce)(GSO)，Gd3O2S(GOS)，Lu2(SiO)O(Ce)(LSO)中的一種，優(yōu)選為碘化銫(TL)或鎢酸鎘。
各晶體之間有反射白膠，防止光線串行。由于各晶體互相緊密地靠在一起，故不會(huì)出現(xiàn)死角，使圖像更均勻。晶體截面由硅光電二極管光敏面而定，為10～50毫米2，優(yōu)選為20～30毫米2，其長(zhǎng)度≤8厘米。
晶體長(zhǎng)度的選擇使它對(duì)γ射線的探測(cè)效率應(yīng)該≥80％。由于各種材料對(duì)γ射線的阻止本領(lǐng)不同，故為達(dá)到80％探測(cè)效率所需的長(zhǎng)度也不同。由于晶體的截面(10～50毫米2)比氣體探測(cè)器像素截面(≥100毫米2)小得多，所以碘化銫探測(cè)器的空間分辨率可達(dá)4毫米，比氣體探測(cè)器系統(tǒng)要小得多，而且圖像更清晰、細(xì)膩。在氣體探測(cè)器系統(tǒng)得到的圖像中看得見的“馬騫克”，在碘化銫探測(cè)器系統(tǒng)中基本上看不見了。
每個(gè)探測(cè)器元探測(cè)到的γ射線強(qiáng)度與它穿行路徑上的物體對(duì)γ射線的吸收能力有關(guān)，物體密度大，吸收γ射線的能力強(qiáng)，穿過去的γ射線就弱，即探測(cè)器上得到的γ射線也弱，輸出的信號(hào)也弱，從而為后續(xù)步驟顯示提供強(qiáng)弱不同信號(hào)。
本實(shí)用新型提供的碘化銫或鎢酸鎘陣列探測(cè)器的特點(diǎn)是探測(cè)效率高，在50％以上，因而圖像清晰質(zhì)量好，而最好的氣體探測(cè)器的探測(cè)效率也只有13％；不受溫度、壓力、震動(dòng)和電磁干擾；所用材料非常堅(jiān)固，便于加工，不易損壞，體積小重量輕；操作方便，工作時(shí)只需加10V電壓即可正常工作，而氣體探測(cè)器則需要加數(shù)百伏的高壓，容易產(chǎn)生火花，必須經(jīng)常有人檢查；在常壓下工作沒有高氣壓?jiǎn)栴}，而氣體探測(cè)器需充氣達(dá)到50-100大氣壓，因而有氣密封和漏氣問題；使用壽命可達(dá)10年以上。由后準(zhǔn)直器，探測(cè)器及支架和射線捕集器組成的整體，放置在一個(gè)鐵制的外殼之中，用鼓風(fēng)機(jī)把干燥的冷空氣從殼體的底端吹入殼體，保證探測(cè)器單元工作在規(guī)定的溫度、濕度氣氛之中，從而提高儀器的穩(wěn)定性和延長(zhǎng)使用壽命。
在陣列探測(cè)器垂直于地面的部分的背后設(shè)有一鉛制或鐵制的射線捕集器，用來吸收穿過探測(cè)器的γ射線。
所述集裝箱的拖動(dòng)系統(tǒng)包括一個(gè)承載集裝箱貨車的檢測(cè)臺(tái)車，變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)與控制系統(tǒng)和軌道及其承軌梁。檢測(cè)臺(tái)車采用數(shù)字式交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，在主控制系統(tǒng)發(fā)出的指令下，由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以規(guī)定的速度沿軌道勻速前進(jìn)，速度分三檔6米/分；12米/分和18米/分。停在臺(tái)車上的集裝箱貨車隨臺(tái)車一起勻速通過檢測(cè)通道，完成檢查集裝箱的工作。
根據(jù)條件及需要還可采用下列兩種辦法檢測(cè)集裝箱(1)集裝箱貨車可以在卷揚(yáng)機(jī)13鋼絲繩的牽引下，在平滑的水泥地面或走臺(tái)鋼板地面上勻速前進(jìn)，使集裝箱在被準(zhǔn)直成片狀的γ射線束中作掃描運(yùn)動(dòng)，完成檢測(cè)工作(見圖5)。
(2)由司機(jī)開著集裝箱貨車通過檢測(cè)通道(見圖6)。當(dāng)車頭A-A線到達(dá)X-X線時(shí)，安裝在X點(diǎn)的對(duì)射式光電管的光線被車頭擋住，光電管給出信號(hào)讓射線快門關(guān)閉，并且橫桿14自動(dòng)升起，允許集裝箱貨車通行。若快門沒關(guān)閉，則橫桿不能升起，即橫桿與射線快門聯(lián)鎖。當(dāng)集裝箱的前邊緣B-B線達(dá)到Y(jié)-Y線時(shí)，在Y-Y處的對(duì)射式光電管的光線被擋住，并給出信號(hào)使快門開啟，γ射線穿進(jìn)集裝箱，開始進(jìn)行檢測(cè)。此時(shí)，司機(jī)已離開片狀的γ射線約2米遠(yuǎn)，經(jīng)計(jì)算散射線已低于計(jì)量限值。必須時(shí)在駕駛室后面立一塊鉛或鐵板，使司機(jī)更安全。當(dāng)集裝箱的后邊緣C-C線離開Y-Y線時(shí)，光電管的光線不被擋住，并給出關(guān)快門的信號(hào)。同時(shí)橫桿落下檢測(cè)結(jié)束。
上述二種方法可省去拖動(dòng)系統(tǒng)從而節(jié)省出拖動(dòng)系統(tǒng)的造價(jià)；節(jié)省與之相應(yīng)的建筑費(fèi)用；減少了出故障的幾率，從而減少停機(jī)檢修的時(shí)間和維護(hù)經(jīng)費(fèi)。
按照本實(shí)用新型提供的鈷60γ射線源—碘化銫或鎢酸鎘探測(cè)器集裝箱設(shè)備中，所述信號(hào)與圖像處理系統(tǒng)采用數(shù)字化電路和高檔微型計(jì)算機(jī)，被放置在遠(yuǎn)離鈷60γ射線源和輻射通道的主控與圖像處理室內(nèi)。四個(gè)工作站供海關(guān)工作人員顯示圖像，檢查、分析、判斷集裝箱中的物品使用。配有圖像存貯、輸出設(shè)備。圖像處理系統(tǒng)的主要功能有局域窗放大，邊緣增強(qiáng)，灰度窗和偽彩窗調(diào)節(jié)，ZOOM漫游窗，貯存，再現(xiàn)，留檔，輸出，比較，打印檢測(cè)報(bào)告等。
所述自動(dòng)控制系統(tǒng)，采用分級(jí)分部控制，由主計(jì)算機(jī)(PC)，可編程序邏輯控制器(PLC)，劑量監(jiān)測(cè)及位置、溫度、濕度等傳感器組成，另配有閉路電視監(jiān)控。自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能為對(duì)γ射線的快門，拖動(dòng)系統(tǒng)，源室，探測(cè)器室的門，成像系統(tǒng)，檢測(cè)通道及其大門，以及對(duì)檢測(cè)集裝箱的全過程進(jìn)行自動(dòng)控制與監(jiān)視，確保人員安全和檢測(cè)工作的順利進(jìn)行，并且具有自檢，故障診斷，顯示、隔離，參數(shù)可視化和數(shù)據(jù)存貯等功能。具有優(yōu)良的可靠性和實(shí)用性。
本實(shí)用新型提供的檢測(cè)設(shè)備可以安裝在固定的建筑物內(nèi)，也可以方便地拆卸并運(yùn)到指定地點(diǎn)。
γ射線源的屏蔽容器及其快門和前準(zhǔn)直器安裝在同一個(gè)機(jī)座上形成一個(gè)組合體(以下稱源組合體，重約一噸)，后準(zhǔn)直器、陣列探測(cè)器和射線捕集器安裝在同一機(jī)架內(nèi)形成一個(gè)組合體(以下稱探測(cè)器組合體，重約4.5噸)。由于兩組合體都可以裝在普通卡車上運(yùn)送到任意地方。例如混凝土地面的集裝箱停放場(chǎng)，公路兩側(cè)或鐵路兩側(cè)。兩個(gè)組合體落地后，用經(jīng)緯儀調(diào)整垂直和水平方向，對(duì)準(zhǔn)前后準(zhǔn)直器的狹縫。信號(hào)與圖像處理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)安裝在一輛由大型客車改裝成的儀器車內(nèi)。
本實(shí)用新型提供的鈷60γ射線源—碘化銫或鎢酸鎘探測(cè)器集裝箱檢測(cè)設(shè)備的特點(diǎn)為本實(shí)用新型的集裝箱檢測(cè)設(shè)備將鈷60γ射線源與碘化銫或鎢酸鎘陣列探測(cè)器集合于集裝箱檢測(cè)設(shè)備中，使該集裝箱檢測(cè)設(shè)備克服了用電子加速器作γ射線源和氣體探測(cè)器存在的缺點(diǎn)，兼?zhèn)淞擞免?0γ射線源和用碘化銫或鎢酸鎘陣列探測(cè)器的優(yōu)點(diǎn)，使該檢測(cè)設(shè)備性能優(yōu)異，穩(wěn)定可靠，探測(cè)效率高，圖像質(zhì)量好、清晰；使用廣泛、靈活、方便、安全；基本上不需要停機(jī)檢修，運(yùn)行和維修費(fèi)用很低，每年維修費(fèi)(約3萬美元)為電子加速器型檢測(cè)設(shè)備(80-128萬美元)的1/25至1/40利用效率高；輻射強(qiáng)度低，易于屏蔽、防護(hù)，安全性好；造價(jià)低，售價(jià)僅為加速器型檢測(cè)設(shè)備的1/3左右，占地面積小(1000米2)，僅為加速器檢測(cè)設(shè)備的1/5(5000米2)，建筑費(fèi)用低，例如混凝土屏蔽墻的厚度僅為40厘米，而加速器型檢測(cè)設(shè)備的屏蔽墻厚度為2-2.5米；設(shè)備制造容易，生產(chǎn)周期短，僅為6-8個(gè)月，而加速器型在美、英需18個(gè)月，鈷60γ射線源的屏蔽容器用鎢合金半球與鉛半球制成，并設(shè)有鐵制的γ射線快門，自動(dòng)啟閉靈活、方便、安全、可靠。由于鈷60γ源屏蔽容器及快門和前準(zhǔn)直器組成一個(gè)整體，后準(zhǔn)直器、探測(cè)器和射線捕集器組成一個(gè)整體，便于整體安裝調(diào)試，并能保持最佳的工作狀態(tài)，延長(zhǎng)使用壽命。
本實(shí)用新型提供的鈷60γ射線源—碘化銫或鎢酸鎘探測(cè)器集裝箱測(cè)檢設(shè)備的主要用途為安裝在港口，陸路邊界口岸，航空港，交通要道，火車站等地，主要檢查大型集裝箱，集裝箱貨車，列車車廂，航空集裝箱，查找走私物品和非法販運(yùn)的武器和其它危險(xiǎn)品。也可以安裝在導(dǎo)彈和大型火箭的裝配場(chǎng)地。用以檢測(cè)導(dǎo)彈、火箭等大型客體的裝料及裝配中的異常情況。
本實(shí)用新型提供的檢測(cè)設(shè)備也可以用于工業(yè)無損探傷領(lǐng)域，檢測(cè)曲軸，鍛件，鑄件，缸體，翼片，機(jī)器零部件，火工品及其零部件，壓力容器及其零部件等小型客體的內(nèi)部情況，查找有無裂縫，夾渣，縮孔，沙眼等缺陷。
圖2為本實(shí)用新型的鈷60γ射線源—碘化銫或鎢酸鎘探測(cè)器集裝箱檢測(cè)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意俯視圖。
圖3為鈷60γ射線源的運(yùn)輸容器，屏蔽容器及其射線快門，前準(zhǔn)直器的組合體示意圖。
圖4為后準(zhǔn)直器、陣列探測(cè)器和射線捕集器組合體的示意正視、側(cè)視圖。
圖5為用卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩牽引集裝箱貨車進(jìn)行檢測(cè)工作示意圖。
圖6為司機(jī)駕駛集裝箱貨車進(jìn)行檢測(cè)工作示意圖。
圖7為正在檢測(cè)列車車廂的檢測(cè)設(shè)備示意圖。
圖8為橫截面為方形和圓形的后準(zhǔn)直器示意圖。
圖9為帶凹槽的后準(zhǔn)直器示意圖。
結(jié)合附圖
，以優(yōu)選實(shí)施方案對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
本實(shí)用新型提供的鈷60γ射線源—碘化銫或鎢酸鎘探測(cè)器集裝箱設(shè)備采用活度為11.1TBq(300Ci)的高比活度鈷60γ射線源1，活性區(qū)線度為6毫米。鈷60γ射線源1的屏蔽容器2由鎢合金和鉛制成，射線快門2′和前準(zhǔn)直器3由鐵制成，它們的狹縫把源發(fā)出的γ射線準(zhǔn)直成水平張角0.1°，垂直張角約為65°的片狀扇形γ射線束。探測(cè)器6選用碘化銫探測(cè)器，像素尺寸＜50毫米2，它由碘化銫閃爍體加硅光電二極管以及相應(yīng)的電子線路組成。陣列探測(cè)器6對(duì)鈷60γ射線源的γ射線的探測(cè)效率達(dá)50％以上。源的屏蔽容器2、快門2′和前準(zhǔn)直器3固定在同一個(gè)機(jī)座上，形成一個(gè)完整的組合體(以下簡(jiǎn)稱源組合體>，長(zhǎng)度≤1.5米，寬度≤0.7米，高度≤1.1米，重約1噸。源組合體放置在源室I內(nèi)的水泥平臺(tái)上，其位置可以前后移動(dòng)，以便改變?cè)刺骄?，從而改善圖像質(zhì)量和延長(zhǎng)鈷60γ射線源的使用時(shí)間。用驅(qū)動(dòng)鋼纜把鈷60γ射線源1從運(yùn)輸用的屏蔽容器12的中心送到工作時(shí)用的屏蔽容器2的中心(見圖3)。后準(zhǔn)直器5、碘化銫陣列探測(cè)器6和射線捕集器7固定在同一機(jī)座上，組成一個(gè)完整的組合體(以下稱探測(cè)器組合體)，高約6.5米，截面面積700×700毫米2。放置在探測(cè)器室III內(nèi)；后準(zhǔn)直器和射線捕集器用鐵制成。在源室I和探測(cè)器III之間是集裝箱檢測(cè)通道II。通道內(nèi)有一長(zhǎng)條形地坑，鋼軌及其承軌梁固定在坑底的混凝土地面上。
集裝箱拖動(dòng)系統(tǒng)由60噸電動(dòng)檢測(cè)臺(tái)車9及其變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)與控制系統(tǒng)和軌道及其承軌梁組成。檢測(cè)臺(tái)車9長(zhǎng)18米，寬3米，三檔勻速行駛6米/分；12米/分和18米/分。檢測(cè)臺(tái)車在檢測(cè)通道II內(nèi)沿地坑內(nèi)的軌道往復(fù)行駛。
當(dāng)運(yùn)載集裝箱4的卡車8開上檢測(cè)臺(tái)車9并停穩(wěn)后，卡車司機(jī)離開卡車。檢測(cè)臺(tái)車9按照自動(dòng)控制系統(tǒng)11發(fā)來的指令，由變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以規(guī)定的速度勻速地沿軌道前進(jìn)。在臺(tái)車上面的集裝箱和卡車勻速地通過檢測(cè)通道II。當(dāng)集裝箱接近源和探測(cè)器之間的連線時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)11發(fā)出指令，使射線快門2′自動(dòng)開啟，這時(shí)，鈷60γ射線源1發(fā)出的γ射線通過快門2′和前準(zhǔn)直器3的狹縫被準(zhǔn)直成水平張角約0.1°，垂直張角約為65°的片狀扇形γ射線束。該射線束穿過集裝箱4后再通過后準(zhǔn)直器5的狹縫射入正好對(duì)準(zhǔn)狹縫的碘化銫或鎢酸鎘陣列探測(cè)器6的各個(gè)探測(cè)器的靈敏體積，碘化銫閃爍體發(fā)光，大約80％的γ射線被探測(cè)器吸收并產(chǎn)生電信號(hào)，經(jīng)過電子線路成形、放大后輸出，輸出信號(hào)的大小與其所在位置接收到的γ射線的強(qiáng)度成正比，而此處的γ射線的強(qiáng)度又與γ射線穿行路徑上集裝箱內(nèi)的物體對(duì)γ射線的吸收能力(即質(zhì)量厚度)有關(guān)，把各路探測(cè)器元輸出的信號(hào)經(jīng)過電纜送入主控與圖像處理室III內(nèi)的信號(hào)與圖像處理系統(tǒng)10。
信號(hào)收集、處理、按順序排列、顯示出來，在計(jì)算機(jī)監(jiān)視器屏幕上顯示出一條反映片狀射線束所穿過的一片集裝箱內(nèi)物質(zhì)密度分布狀況的圖像掃描線。隨著集裝箱的勻速向前移動(dòng)，片狀γ射線束從集裝箱的前部向后部一片挨著一片地掃過箱內(nèi)的物體，反映每一片物體的質(zhì)量分布的掃描線一條挨著一條地顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，當(dāng)片狀γ射線束掃完整個(gè)集裝箱后，在監(jiān)視器屏幕上就呈現(xiàn)出一幅集裝箱內(nèi)物體的完整二維輻射投影圖像。應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)，可對(duì)圖像進(jìn)行局部放大，邊緣增強(qiáng)，灰度窗和偽彩窗調(diào)節(jié)，ZOOM和漫游窗等處理，從而對(duì)圖像的不同層次組行細(xì)致的觀察，若有走私和違禁物品以及與集裝箱申報(bào)單不相符的物器品，就可以查找出來。
信號(hào)與圖像處理系統(tǒng)采用數(shù)字化電路和高檔微型計(jì)算機(jī)，被放置在遠(yuǎn)離鈷60源室和輻射通道的主控與圖像處理室內(nèi)。四個(gè)工作站供海關(guān)工作人員顯示圖像，檢查、分析、判斷集裝箱中的物品使用。配有圖像存貯、輸出設(shè)備。圖像處理系統(tǒng)的主要功能有局域窗放大，邊緣增強(qiáng)，灰度窗和偽彩窗調(diào)節(jié)，ZOOM漫游窗，貯存，再現(xiàn)，留檔，輸出，比較，打印檢測(cè)報(bào)告等。
自動(dòng)控制系統(tǒng)由主計(jì)算機(jī)(PC)，可編程邏輯控制器<PLC>，劑量監(jiān)測(cè)及位置、溫度、濕度等傳感器組成，另配有閉路電視監(jiān)視?？刂频闹饕獙?duì)象是射線快門，集裝箱拖車，源室和探測(cè)器室的門，檢測(cè)通道的大門，探測(cè)器及成像系統(tǒng)的啟動(dòng)及停止以及一些輔助設(shè)備的工作狀態(tài)等。控制系統(tǒng)能按規(guī)定程序、條件給出這些設(shè)備的動(dòng)作控制信號(hào)，并能檢測(cè)、顯示這些設(shè)備的工作狀態(tài)。
檢測(cè)臺(tái)車平面與地面相平，便于集裝箱貨車的上下。臺(tái)車的行駛，停靠和返回等由主控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。
穿出陣列探測(cè)器6的直射γ射線和來自集裝箱4及其它地方的散射γ射線被射線捕集器7和II～I(xiàn)II室的混凝土屏蔽墻所吸收。確保主控與圖像處理室III內(nèi)輻射計(jì)量在國(guó)家輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)限值以下。
該集裝箱檢測(cè)設(shè)備的技術(shù)性能指標(biāo)是①能發(fā)現(xiàn)放在100mm厚鐵板后面的直徑為2.5mm的鐵絲或0.7mm厚的鐵片，即IQI＝2.5％，CI＝0.7％；②能發(fā)現(xiàn)放在230mm厚鐵板后面的鉛塊(或其它全吸收客體)，即穿透鋼的本領(lǐng)SP＝230mm(鐵)；③每小時(shí)檢測(cè)集裝箱的最大數(shù)量20個(gè)(40英尺長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)集裝箱)；④最大檢測(cè)劑量≤16μGY。這些指標(biāo)完全能滿足海關(guān)緝私的需要。
權(quán)利要求1.一種鈷60γ射線源—碘化銫或鎢酸鎘探測(cè)器集裝箱檢測(cè)設(shè)備，包括射線源(1)及其屏蔽容器(2)，前準(zhǔn)直器(3)和后準(zhǔn)直器(5)，探測(cè)器及相應(yīng)的電子線路(6)，信號(hào)與圖象處理系統(tǒng)(10)，集裝箱拖動(dòng)系統(tǒng)(9)和自動(dòng)控制系統(tǒng)(11)，其特征在于所述射線源為鈷60γ射線源或銫137γ射線源(1)，探測(cè)器為碘化銫或鎢酸鎘陣列探測(cè)器(6)；所述鈷60γ射線源設(shè)有自動(dòng)啟閉的射線快門(2′)，與γ射線源的屏蔽容器(2)相連，所述碘化銫或鎢酸鎘陣列探測(cè)器(6)由多個(gè)碘化銫或鎢酸鎘閃爍晶體和與之耦合的硅光電二極管及電子線路組成一板塊順序排列組成的長(zhǎng)條形陣列，鈷60γ射線源(1)的屏蔽容器(2)及其射線快門(2′)和前準(zhǔn)直器(3)固定在同一機(jī)座上成一整體，放置于源室(I)內(nèi)，后準(zhǔn)直器(5)、碘化銫或鎢酸鎘陣列探測(cè)器(6)和射線捕集器(7)固定在同一機(jī)座上成一個(gè)整體，放置于在探測(cè)器室(III)內(nèi)；所述源室(I)與探測(cè)器室外(III)之間為集裝箱檢測(cè)通道(II)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈷60γ射線源—碘化銫或鎢酸鎘探測(cè)器集裝箱檢測(cè)設(shè)備，其特征在于所述鈷60γ射線源的活度≤20.35TBq。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈷60γ射線源—碘化銫或鎢酸鎘探測(cè)器集裝箱檢測(cè)設(shè)備，其特征在于所述鈷60γ射線源的屏蔽容器(2)為鎢合金半球和鉛半球組合，被不銹鋼外殼包裹，形成一完整的屏蔽容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈷60γ射線源—碘化銫或鎢酸鎘探測(cè)器集裝箱檢測(cè)設(shè)備，其特征在于所述射線快門是鐵制擺動(dòng)式快門，通過電磁推動(dòng)器和復(fù)位彈簧實(shí)現(xiàn)啟閉，啟閉時(shí)間＜0.3秒，并與屏蔽容器的鎢合金相連，它們中間的準(zhǔn)直狹縫與前準(zhǔn)直器狹縫正好對(duì)準(zhǔn)，狹縫寬度為6-8毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈷60γ射線源—碘化銫或鎢酸鎘探測(cè)器集裝箱檢測(cè)設(shè)備，其特征在于所述前后準(zhǔn)直器都由鐵、鉛或其合金制成，為單折線形，狹縫寬度為6-8毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈷60γ射線源—碘化銫或鎢酸鎘探測(cè)器集裝箱檢測(cè)設(shè)備，其特征在于所述碘化銫或鎢酸鎘陣列探測(cè)器由多個(gè)碘化銫或鎢酸鎘閃爍晶體和與之耦合的硅光電二極管及電子線路組成的板塊按垂直方向順序排列組成的長(zhǎng)條形的陣列。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鈷60γ射線源—碘化銫或鎢酸鎘探測(cè)器集裝箱檢測(cè)設(shè)備，其特征在于所述閃爍晶體截面為10-50毫米2的長(zhǎng)條形，其長(zhǎng)度為≤8厘米。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈷60γ射線源—碘化銫或鎢酸鎘探測(cè)器集裝箱檢測(cè)設(shè)備，其特征在于所述集裝箱拖動(dòng)系統(tǒng)包括一個(gè)承載集裝箱貨車的檢測(cè)臺(tái)車，變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)與控制系統(tǒng)和軌道及其承軌梁。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈷60γ射線源—碘化銫或鎢酸鎘探測(cè)器集裝箱檢測(cè)設(shè)備，其特征在于所述信號(hào)與圖像處理系統(tǒng)用數(shù)字化電路和微型計(jì)算機(jī)，設(shè)置在遠(yuǎn)離鈷60γ射線源室和輻射通道的主控與圖像處理室內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈷60γ射線源—碘化銫或鎢酸鎘探測(cè)器集裝箱檢測(cè)設(shè)備，其特征在于所述自動(dòng)控制系統(tǒng)包括主計(jì)算機(jī)，可編程序邏輯控制器，劑量監(jiān)測(cè)及位置、溫度、濕度、傳感器及閉路電視監(jiān)控。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種鈷60γ射線源一碘化銫或鎢酸鎘探測(cè)器集裝廂檢測(cè)設(shè)備。該設(shè)備包括鈷60γ射線源及其屏蔽容器,前準(zhǔn)直器和后準(zhǔn)直器,碘化銫或鎢酸鎘陣列探測(cè)器,信號(hào)與圖象處理系統(tǒng),集裝廂拖動(dòng)系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)。鈷60γ射線源的屏蔽容器及其射線快門和前準(zhǔn)直器固定在同一機(jī)座上成一整體,放置在源室內(nèi)。后準(zhǔn)直器、碘化銫或鎢酸鎘陣列探測(cè)器和射線捕集器固定在同一機(jī)座上成一整體,放置在探測(cè)器室內(nèi),所述源室與探測(cè)器室之間為集裝廂檢測(cè)通道。該設(shè)備檢測(cè)性能獨(dú)特優(yōu)異,穩(wěn)定可靠,安全性好,故障率很低,維修方便,制造容易、價(jià)低,用途廣泛、使用方便、靈活。主要用于檢查大型集裝廂、集裝廂貨車,列車車廂、航空集裝廂,查找走私物品等,既可安裝在港口、陸地邊界口岸,又可安裝在航空港、交通要道、車站等地方。
文檔編號(hào)G01N23/04GK2496017SQ01259228
公開日2002年6月19日 申請(qǐng)日期2001年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月3日
發(fā)明者趙景岐, 陳惠民, 韓其方, 黃志誠, 王翌善, 陳力, 李永清, 孟波, 孫漢成, 羅金漢, 李虹, 金川, 董國(guó)平, 黃校垣, 董明文, 劉俊慶, 楊永紅, 李 東, 姚曉冬, 周全 申請(qǐng)人:北京埃索特核電子機(jī)械有限公司