專利名稱：探測(cè)放射性材料的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種用于探測(cè)放射性材料的方法和裝置，更具體地涉及一種用于探測(cè)放射性材料在從一個(gè)地方運(yùn)輸?shù)搅硪粋€(gè)地方期間，在輪船或集裝箱內(nèi)的存在性的方法和裝置。
背景技術(shù)：
人們?cè)絹?lái)越擔(dān)心恐怖分子或其他人可能在不久將來(lái)的某個(gè)時(shí)候試圖將放射性或核材料輸入美國(guó)或其他國(guó)家，這些放射性或核材料可能隨后被用于制造用于執(zhí)行恐怖主義目的的核武器。一種運(yùn)輸該放射性或核材料的方法是將該材料隱藏在貌似無(wú)害的貨物之間或之內(nèi)。例如，該核材料可以放置在海路、鐵路、航空或卡車運(yùn)輸貨物通常采用的標(biāo)準(zhǔn)的密封的貨物集裝箱中。核材料可以和其他無(wú)害貨物一起放置在此類密封的貨物集裝箱中，其中該集裝箱被放置在例如一艘大型集裝箱輪船中，而該輪船可以從一地至另一地運(yùn)輸一千個(gè)或更多此類集裝箱。通常情況下，現(xiàn)有的貨物檢查系統(tǒng)在該集裝箱輪船的卸貨港(port of debarkation)或進(jìn)口港(port of entry)采用。因?yàn)橥ǔＲ凰掖笮图b箱輪船運(yùn)輸?shù)募b箱數(shù)目非常大，用現(xiàn)有的檢查儀器和人員來(lái)徹底檢查每一集裝箱中任何類型的包括放射性或核材料的違禁品的存在性很困難，如果不是不可能的話。為了有助于對(duì)每一集裝箱進(jìn)行更徹底或更細(xì)致的檢查，而在進(jìn)口港增加檢查裝置和人員是不現(xiàn)實(shí)的，原因是在檢查每一此類集裝箱中所耗費(fèi)的時(shí)間和在運(yùn)輸集裝箱過(guò)程中不可接受的延誤，以及集裝箱輪船的裝載和卸載中的潛在的巨大支持裝置(back ups)。
本發(fā)明通過(guò)提供一種在集裝箱被從一地運(yùn)送到另一地的同時(shí)，探測(cè)密封集裝箱中的放射性或核材料的方法和裝置，克服了現(xiàn)有的集裝箱檢查系統(tǒng)的相關(guān)問(wèn)題。這樣，可以在運(yùn)送過(guò)程中鑒別潛在的威脅，從而實(shí)現(xiàn)了在該放射性或核材料進(jìn)入一國(guó)的疆域之前對(duì)其采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
簡(jiǎn)而言之，本發(fā)明包括一種放射性材料探測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置和一個(gè)指令中心。每一裝置都被設(shè)置在一個(gè)貨物容器之中或之上。每一裝置包括一個(gè)能依據(jù)一個(gè)信號(hào)而無(wú)線地發(fā)射信息的無(wú)線發(fā)射器、一個(gè)具有傳感器輸出的輻射傳感器、一個(gè)設(shè)定為接受來(lái)自輻射傳感器的傳感器輸出并將信號(hào)發(fā)送至無(wú)線發(fā)射器發(fā)射的探測(cè)控制器，以及一個(gè)與控制器和無(wú)線發(fā)射器中的一個(gè)電耦合的識(shí)別標(biāo)簽。輻射傳感器被配置為在預(yù)定或指定的時(shí)間段內(nèi)探測(cè)輻射，并且識(shí)別標(biāo)簽被配置為給無(wú)線發(fā)射器發(fā)射的信息提供識(shí)別數(shù)據(jù)或位置數(shù)據(jù)。指令中心被設(shè)定為直接或間接地從多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置的每一個(gè)無(wú)線發(fā)射器接收無(wú)線發(fā)射的信息。該系統(tǒng)被配置為通過(guò)源于多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置檢測(cè)到的信息建立一個(gè)背景輻射空間，以識(shí)別多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置間的異常物的方法，被設(shè)定為探測(cè)發(fā)出輻射的裂變或核材料。系統(tǒng)具有可調(diào)節(jié)的靈敏度。
另一方面，本發(fā)明包括一種放射性材料探測(cè)裝置，該裝置包括多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置和一個(gè)指令中心。每一裝置都被布置在一個(gè)貨物容器之中或之上。每一裝置包括一個(gè)能依據(jù)一個(gè)信號(hào)無(wú)線發(fā)射信息的無(wú)線發(fā)射器、一個(gè)具有傳感器輸出的輻射傳感器、一個(gè)設(shè)定為接受來(lái)自輻射傳感器的傳感器輸出并將信號(hào)發(fā)送至無(wú)線發(fā)射器發(fā)射的探測(cè)控制器，以及一個(gè)與控制器和發(fā)射器中的其中一個(gè)電耦合的識(shí)別標(biāo)簽。輻射傳感器被設(shè)定為在預(yù)定或指定的時(shí)間段內(nèi)探測(cè)輻射，識(shí)別標(biāo)簽被設(shè)定為給無(wú)線發(fā)射器發(fā)射的信息提供識(shí)別數(shù)據(jù)或位置數(shù)據(jù)。指令中心被設(shè)定為直接或間接地接收來(lái)自多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置的無(wú)線發(fā)射器無(wú)線發(fā)射的信息。該系統(tǒng)配置為通過(guò)源于多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置檢測(cè)到的信息建立一個(gè)背景輻射空間的方式探測(cè)發(fā)出輻射的裂變或核材料，以在多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置中識(shí)別異常物。該放射性材料探測(cè)系統(tǒng)可以在系統(tǒng)在一個(gè)貨物容器中探測(cè)到核異常的情況下，從一個(gè)被動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)重新配置到一個(gè)至少部分主動(dòng)的探測(cè)系統(tǒng)。
本發(fā)明還包括一種用放射性材料探測(cè)系統(tǒng)在多個(gè)貨物容器中探測(cè)放射性材料的方法。該放射性材料探測(cè)系統(tǒng)包括一個(gè)指令中心和多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置。每一裝置具有一個(gè)發(fā)射器，一個(gè)探測(cè)控制器和一個(gè)設(shè)定為在預(yù)定或指定的時(shí)間段內(nèi)探測(cè)輻射的輻射傳感器。系統(tǒng)具有可調(diào)節(jié)的靈敏度。該方法包括在每一放射性材料探測(cè)裝置探測(cè)輻射；在指令中心在預(yù)定或指定的時(shí)間段內(nèi)接收來(lái)自每一放射性材料探測(cè)裝置探測(cè)到的信息；以及調(diào)節(jié)背景或宇宙輻射，以助于識(shí)別可能預(yù)示著核放射性材料存在的異?；虿怀Ｒ?jiàn)的數(shù)據(jù)。


下述的對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的具體描述將結(jié)合附圖的閱讀而得到更好的理解。為了說(shuō)明本發(fā)明，附圖中顯示了目前優(yōu)選的實(shí)施方案。然而應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于所示的準(zhǔn)確的安排和手段。
附圖中圖1是放射性材料探測(cè)系統(tǒng)的原理框圖，該系統(tǒng)具有多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置，該裝置被放置在三維矩陣中的多個(gè)待檢測(cè)物體上；圖2是依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的放射性材料探測(cè)裝置的示意性原理框圖；圖3是依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的主單元/主模塊或接收器站的示意性原理框圖；以及圖4是用于監(jiān)測(cè)放射性材料探測(cè)系統(tǒng)和其他信息的指令中心的示意性原理框圖。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)附圖，其中相同的附圖標(biāo)記在附圖中表示相同的元件，圖1-圖3中顯示了依據(jù)本發(fā)明的放射性材料探測(cè)系統(tǒng)10的圖示。所述放射性材料探測(cè)系統(tǒng)10(圖1)包括多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置20(圖2)和一個(gè)主單元/主模塊40(圖3)。每一放射性材料探測(cè)裝置20包括一個(gè)發(fā)射器26，一個(gè)輻射探測(cè)器或傳感器24，一個(gè)探測(cè)控制器30和一個(gè)識(shí)別標(biāo)簽或ID識(shí)別物28。每一發(fā)射器26都能依據(jù)一個(gè)信號(hào)發(fā)射信息。優(yōu)選地，發(fā)射器26用無(wú)線電頻率、紅外線、光波、微波、電壓、電流以及類似的形式發(fā)射信息。每一輻射傳感器24具有一傳感器輸出并被配置為在預(yù)定時(shí)間段中探測(cè)輻射。優(yōu)選地，輻射傳感器24被配置為根據(jù)探測(cè)到的輻射量成比例地變化傳感器輸出。探測(cè)到的輻射量可以是強(qiáng)度值或在預(yù)定時(shí)間段中探測(cè)到的累計(jì)值。每一探測(cè)控制器30都被配置為從其相關(guān)的輻射傳感器24接受輸出并將其各自的輸出信號(hào)發(fā)送至其各自的發(fā)射器26以用于發(fā)射。每一識(shí)別標(biāo)簽28都與控制器30和發(fā)射器26中的至少一個(gè)電耦合，并被配置為對(duì)發(fā)射器26發(fā)射的信息提供識(shí)別數(shù)據(jù)和/或位置數(shù)據(jù)。所述識(shí)別數(shù)據(jù)可包括待檢測(cè)物體12的唯一識(shí)別符，還可包括關(guān)于待測(cè)物體12的內(nèi)容、所有權(quán)、來(lái)源地和/或目的地的信息。優(yōu)選地，輻射傳感器24根據(jù)探測(cè)到的輻射量成比例地改變傳感器輸出。
主單元/主模塊40包括一個(gè)接收器42，一個(gè)例如主控制單元40的發(fā)射器48的指示輸出，以及一個(gè)主控制器或信號(hào)處理系統(tǒng)46。接收器42被配置為接收從放射性材料探測(cè)裝置20的每一發(fā)射器26發(fā)射的信息。主控制器46被耦合至接收器42并且被配置為基于接收到的信息的狀態(tài)驅(qū)動(dòng)一個(gè)指示輸出或發(fā)射器48。指示輸出48可以連接至一遠(yuǎn)程或本地指示燈、報(bào)警器控制面板、顯示裝置、聲音產(chǎn)生裝置(即喇叭或蜂鳴器)，以及類似的裝置。指示輸出48還可以為連接至諸如移動(dòng)電話系統(tǒng)、電話系統(tǒng)、有線計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星系統(tǒng)、無(wú)線電系統(tǒng)以及類似的系統(tǒng)的遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)(例如參見(jiàn)圖4)的一個(gè)發(fā)射器。
優(yōu)選地，如圖1所示，多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置20的多個(gè)子集被設(shè)置在多個(gè)待測(cè)物體12上，多個(gè)待測(cè)物體12被以下述方式布設(shè)，即布設(shè)在相鄰待測(cè)物體12上的多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置20的子集能探測(cè)與其最接近的其他相鄰的待測(cè)物體12的至少一部分。例如，多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置20的第一子集可被布置在第一待測(cè)物體12上，多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置20的第二子集可被布置在第二待測(cè)物體12上。第一和第二待測(cè)物體12以多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置20的第一子集能夠探測(cè)第二待測(cè)物體12的至少一部分并且反之亦然的方式布置。優(yōu)選地，多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置20的至少三個(gè)被布置在每一待測(cè)物體12上，且以最小化從待測(cè)物體12內(nèi)的任一點(diǎn)至所述三個(gè)放射性材料探測(cè)裝置20中的一個(gè)的距離的方式設(shè)置在待測(cè)物體12上。預(yù)計(jì)多個(gè)放射性材料探測(cè)系統(tǒng)10可通過(guò)一個(gè)用于監(jiān)測(cè)多個(gè)樓層、區(qū)域、建筑物、貨艙以及類似場(chǎng)所的監(jiān)督監(jiān)測(cè)站(supervisory monitoring)或控制站相互連接。
在一個(gè)可能的實(shí)施方式中，圖1可為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知類型的一艘典型的集裝箱輪船100中的貨艙的圖示。如圖1所示，集裝箱輪船100被用于在其貨艙中，在某些情況下在其甲板上，容納多個(gè)通常的預(yù)定大小約10英尺×10英尺×40英尺的箱形集裝箱或其他待測(cè)物體12。集裝箱12在裝到集裝箱輪船100之前被預(yù)先裝載有待從一地向另一地運(yùn)輸?shù)呢浳铩Ｍǔ?，預(yù)裝有貨物的集裝箱12在放到集裝箱輪船100之前被密封。集裝箱輪船100的貨艙的大小被調(diào)整為能以并排、首尾相連的關(guān)系容納多個(gè)此類集裝箱12，其他的集裝箱12逐個(gè)向上堆疊，從而有效地形成一個(gè)三維集裝箱矩陣14，以便充分利用集裝箱輪船100的可用空間，獲得最大的運(yùn)輸效率。為了對(duì)疊放的集裝箱12提供足夠的支持，以及充分地保護(hù)每一集裝箱12中運(yùn)輸?shù)呢浳锩馐茉诩b箱12的運(yùn)輸以及裝載/卸載過(guò)程中可能產(chǎn)生的損傷，集裝箱12通常由鋼或其他剛性、高強(qiáng)度材料制成。一艘典型的大型集裝箱輪船100可以容納一千個(gè)或更多的從一地運(yùn)輸至另一地的集裝箱12。如上所述，由于每一集裝箱輪船100上的集裝箱12的尺寸和集裝箱12的數(shù)目緣故，在集裝箱12為進(jìn)一步運(yùn)輸被從集裝箱輪船100上卸載下來(lái)的時(shí)候，充分地檢查每個(gè)和全部的集裝箱中的包括放射性材料的違禁品是非常困難的，如果不是不可能的話。
本發(fā)明提供了一種在集裝箱輪船100(或其他運(yùn)輸形式)在從一地至另一地運(yùn)輸集裝箱12，諸如從起點(diǎn)港S至目的港D和/或多個(gè)中間港口時(shí)，集裝箱輪船100上的該集裝箱12內(nèi)部放射性或核材料存在性的方法和系統(tǒng)。通常，一艘已裝載的集裝箱輪船100在第一地離開港口的時(shí)間直到該集裝箱輪船100進(jìn)入第二地的港口的時(shí)間的集裝箱輪船100的海洋運(yùn)輸時(shí)間至少為幾天，并可能多達(dá)十天或更多天。對(duì)于西歐和美國(guó)之間的船運(yùn)來(lái)說(shuō)，至一個(gè)美國(guó)東海岸港口的通常運(yùn)輸時(shí)間在九至十一天的范圍內(nèi)。本發(fā)明利用了相對(duì)較長(zhǎng)的運(yùn)輸時(shí)間，以促進(jìn)有序的、徹底的探測(cè)集裝箱12中放射性或核材料的存在性，而不在集裝箱輪船100的離開或到達(dá)港產(chǎn)生任何不可接受的延誤或港口積壓。這樣，可在輪船100還在海上航行的時(shí)候，即遠(yuǎn)未抵達(dá)或進(jìn)入港口之時(shí)采取適當(dāng)?shù)拇胧?。此外，由于?dāng)輪船100還在海上時(shí)就能探測(cè)核或放射性材料的存在性，所述輪船100可在目的港D之外被控制住，以防止該材料進(jìn)入一個(gè)國(guó)家或?qū)⑵滢D(zhuǎn)向一個(gè)安全的港口做進(jìn)一步探測(cè)。
圖2是依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的傳感器裝置20的原理框圖。傳感器裝置20被包含在殼體22中，該殼體優(yōu)選為密封的且由諸如聚合物材料的通常的剛性的高強(qiáng)度材料制成。優(yōu)選地，傳感器殼體22能防止篡改(tamper resistant)且包括一個(gè)用于通過(guò)一快速、視覺(jué)地或其他檢測(cè)判斷殼體22是否已被打開或已被篡改的機(jī)構(gòu)，和或一個(gè)探測(cè)篡改的內(nèi)部電子裝置。殼體22被配置成固定在集裝箱12的內(nèi)部或外部的預(yù)定位置?？刹捎帽绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的各種技術(shù)和方法將殼體22固定在集裝箱12上，包括使用一種或多種諸如螺釘、螺栓、夾子等機(jī)械扣件，使用粘合劑或環(huán)氧粘合劑、吸盤、磁附著裝置或任何合適的附著裝置或技術(shù)。優(yōu)選地，殼體22被配置為暫時(shí)固定到集裝箱12的內(nèi)部或外部表面上。這樣，放射性材料探測(cè)裝置20可為可攜帶的裝置。然而，殼體22永久性固定到集裝箱12上的情況也在本發(fā)明的范圍和精神之內(nèi)。優(yōu)選地，在殼體22固定于集裝箱12之上的位置是，殼體22不會(huì)影響集裝箱12的裝載或卸載，或在三維矩陣14中堆疊集裝箱12。優(yōu)選地，殼體22與集裝箱12或其他待測(cè)物體相比相對(duì)較小。
再次參考圖2，殼體22包含在集裝箱輪船10從一港口移動(dòng)至另一港口期間被動(dòng)探測(cè)放射性材料存在性所必需的元件。在本實(shí)施方案中，殼體22包括一個(gè)伽馬輻射探測(cè)靈敏元件或傳感器24、一個(gè)發(fā)射器26、一個(gè)識(shí)別元件或ID識(shí)別物28、一個(gè)控制器30，一個(gè)位置元件或識(shí)別物32以及一個(gè)用于給所需的其他元件提供工作電源的電源34。優(yōu)選地，該伽馬輻射傳感器元件24是一個(gè)能測(cè)知可能存在于傳感器裝置20固定的集裝箱12的內(nèi)部或附近的放射性材料發(fā)出的伽馬射線存在性的自容(self-contained)的被動(dòng)裝置。該伽馬輻射探測(cè)元件24優(yōu)選為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常熟知的類型且可從多種途徑獲得。所述伽馬輻射探測(cè)元件24提供了與探測(cè)到的伽馬輻射成比例的電輸出信號(hào)。從伽馬輻射探測(cè)元件24的輸出被用作發(fā)射器26的輸入。輻射傳感器24的輸出也可在傳送至發(fā)射器26之前在一預(yù)定或指令的時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行累積。適用的信號(hào)處理元件(signal conditioning components)(未顯示)可置于伽馬輻射探測(cè)元件24和發(fā)射器26之間。
伽馬輻射探測(cè)元件24的目的在于最大化靈敏度，并從而最大化對(duì)違禁的放射性或核材料的(核燃料)的探測(cè)能力。然而，敏感的伽馬射線探測(cè)器也可對(duì)于某些商業(yè)上可接受的材料中通常作為痕量元素出現(xiàn)的特定的放射性同位素敏感。出現(xiàn)在鉀肥中的鉀40以及粘土(clay)中的痕量放射性的衰變產(chǎn)物是可能被伽馬輻射探測(cè)元件24探測(cè)到的商業(yè)上可接受的材料的實(shí)例。同樣可合法地在貨物集裝箱中航運(yùn)的用于醫(yī)學(xué)或工業(yè)應(yīng)用的人造放射性材料也可被探測(cè)到。因而，通過(guò)本系統(tǒng)的伽馬輻射探測(cè)元件24探測(cè)可能會(huì)產(chǎn)生對(duì)貌似的秘密核燃料的錯(cuò)誤探測(cè)。
一種最小化此類假陽(yáng)性探測(cè)發(fā)生的方法是在使用伽馬輻射探測(cè)元件24的同時(shí)，使用一個(gè)單獨(dú)的對(duì)中子敏感的探測(cè)器。絕大部分的天然產(chǎn)生的放射性元素和絕大部分的人造放射性同位素都不發(fā)射中子，而核燃料卻發(fā)射中子。這樣在使用伽馬輻射探測(cè)元件24檢測(cè)的同時(shí)使用中子檢測(cè)元件允許在核燃料和其他放射源之間區(qū)別開來(lái)。
鑒別伽馬輻射探測(cè)元件24的潛在假陽(yáng)性探測(cè)結(jié)果的另一種方法同樣是通過(guò)探測(cè)伽馬射線光譜特性。每一種放射性同位素都發(fā)出具有可鑒別特性的能譜的伽馬射線。通過(guò)探測(cè)伽馬射線譜，可以容易地鑒別特定來(lái)源的材料。探測(cè)可以表現(xiàn)為連續(xù)光譜(spectrum continuum)或更簡(jiǎn)單地在適當(dāng)選擇的不連續(xù)能量接收器(energy bins)中。在特定的能量窗(energy windows)中記錄輻射的探測(cè)器和相關(guān)的電子儀器是商業(yè)上可得到的。例如，能量峰為1.466MEV的鉀40可簡(jiǎn)便地與其他同位素，尤其與具有不同的能量峰的核燃料區(qū)分。其他天然產(chǎn)生和人造的同位素可以用相同的方法區(qū)分。輻射源和探測(cè)器之間的重屏蔽(heavyshielding)(例如，“高Z材料”)的存在會(huì)潛在地劣化(degrade)和拖尾(smear)特征譜線，因而降低光譜鑒別的有效性。然而，商業(yè)上可接受的，可合法航運(yùn)的天然產(chǎn)生的材料，諸如鉀，有可能在貨物集裝箱中被統(tǒng)一分送而不被故意屏蔽。因此，一些輻射還是能無(wú)遮擋地達(dá)到探測(cè)器，因而提供了一種探測(cè)相關(guān)的能譜和識(shí)別標(biāo)記的方法。人造輻射源也具有特征輻射標(biāo)記且在觀念上將在裝運(yùn)艙單上聲明，以協(xié)助假陽(yáng)性探測(cè)的發(fā)生。
盡管部分地由于較長(zhǎng)的探測(cè)時(shí)間和高靈敏度的探測(cè)器結(jié)構(gòu)，本發(fā)明相關(guān)的所采用的探測(cè)元件24非常靈敏，但是集裝箱12的全部或部分內(nèi)部的故意的厚重的屏蔽還是一個(gè)潛在的問(wèn)題。要使此類屏蔽最為有效，它必須同時(shí)含有伽馬和中子衰減部件。伽馬衰減材料必須非常致密且具有高原子數(shù)，諸如鉛或類似的致密材料。另一方面，中子衰減材料必須是低原子重量但具有大的體積。就集裝箱重量和體積的兩者的限制而言，這種伽馬輻射和中子之間的沖突的屏蔽要求是不現(xiàn)實(shí)的。為滿足重量限制，伽馬輻射需要的高密度屏蔽必須恰好集中在核燃料的周圍。這在集裝箱12中導(dǎo)致不均衡的高重量與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比。因此，可以通過(guò)測(cè)量集裝箱12的重量與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比探測(cè)集裝箱12中的厚重屏蔽。任何具有異常高的重量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比的集裝箱12都有可能具有故意的屏蔽而可被鑒定并用于進(jìn)一步分析。這樣，當(dāng)測(cè)得的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量偏離預(yù)定偏移量時(shí)，探測(cè)控制器30或主單元/主模塊46可確定在某一特定的待測(cè)物體12中有重屏蔽的使用。為了排除厚重屏蔽引起的伽馬輻射探測(cè)元件24的靈敏度的降低，本發(fā)明包括用于在將集裝箱12裝載到集裝箱輪船100之前，在裝船港口測(cè)量每一貨物集裝箱12的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的至少一個(gè)但優(yōu)選三個(gè)力矩的裝置(未顯示)。這樣，對(duì)臨界質(zhì)量/轉(zhuǎn)動(dòng)慣量集中的測(cè)量可認(rèn)為是一種假陽(yáng)性條件的可能的探測(cè)。
或者，可以對(duì)航運(yùn)的每一集裝箱12進(jìn)行旋轉(zhuǎn)慣量測(cè)試。旋轉(zhuǎn)慣量測(cè)試包括簡(jiǎn)單的提起集裝箱12的一個(gè)或多個(gè)邊緣并測(cè)量對(duì)一給定的提升力的運(yùn)動(dòng)和/或加速度。該測(cè)試可沿一個(gè)或多個(gè)軸進(jìn)行。任何屏蔽材料的密度都可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的算法以及測(cè)量數(shù)據(jù)和集裝箱12的總重量確定。計(jì)算提供了一個(gè)代表集裝箱12的總重量的集中度的指標(biāo)-集中的重量可能是高密度屏蔽(即“高Z材料”或類似物質(zhì))。這樣，當(dāng)測(cè)得的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量偏離預(yù)定的偏移量時(shí)，探測(cè)控制器30或主單元/主模塊46可確定在某一特定的待測(cè)物體12中使用了重型屏蔽。這項(xiàng)技術(shù)可用于測(cè)試用于源自輪船的集裝箱，卡車，汽車，航空貨物集裝箱，以及幾乎任何其他內(nèi)含的材料的細(xì)節(jié)可能被遮掩而不能觀察或不能得到的航運(yùn)環(huán)境或非航運(yùn)環(huán)境的探測(cè)系統(tǒng)的假陰性。
可以采用中子探測(cè)器或其它適用的傳感器替代或加上伽馬輻射探測(cè)元件24。如果中子探測(cè)器和伽馬輻射探測(cè)元件24聯(lián)合使用，兩種類型的輻射都可測(cè)量，其測(cè)量的信息可以在單獨(dú)的通道上提供或在復(fù)合在單一渠道中提供。此外，伽馬輻射探測(cè)元件24、中子探測(cè)器和/或其他傳感器具有自我診斷機(jī)制，以周期性地確認(rèn)正常功能并提供一種針對(duì)任何潛在的篡改和/或破壞的指示。缺乏來(lái)自伽馬輻射探測(cè)元件24，中子探測(cè)器或其他傳感器的適當(dāng)?shù)妮敵鲂盘?hào)意味著相關(guān)的集裝箱12是可疑的。
發(fā)射器26被配置為接受來(lái)自伽馬和/或中子輻射探測(cè)元件24的輸出信號(hào)，并將該信號(hào)以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的方式發(fā)射。優(yōu)選地，發(fā)射器26為無(wú)線電頻率類型。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解發(fā)射器26可以是諸如紅外線或聲學(xué)發(fā)射器的其它類型?；蛘撸l(fā)射器26可為用于和衛(wèi)星傳輸相關(guān)的類型和/或蜂窩式便攜電話所使用的類型。或者，發(fā)射器26可使用展布頻譜或其它有效的商業(yè)通訊方法，以便于協(xié)助向和/或來(lái)自排列成陣列、矩陣、基群或類似組織中的的多個(gè)發(fā)射器26的傳輸。發(fā)射器26還可以是一個(gè)具有發(fā)送和接收信號(hào)能力的收發(fā)器的一部分。任何接收的信號(hào)都將被送至控制器30，以便用于執(zhí)行接受到的命令。所采用的發(fā)射器26的具體類型不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。優(yōu)選地，發(fā)射器26包括一內(nèi)建的天線或者其他發(fā)射元件。也可以使用一個(gè)單獨(dú)的天線(未顯示)。
為了傳輸識(shí)別信息，識(shí)別元件或ID識(shí)別物28也可與發(fā)射器26相連。優(yōu)選地，可以利用識(shí)別元件28和發(fā)射器26的組合唯一地標(biāo)記每一傳感器裝置20。識(shí)別元件28可以使用包括使用特定的發(fā)射器頻率，使用數(shù)字識(shí)別技術(shù)或類似的技術(shù)在內(nèi)的各種技術(shù)中的任何一種。因此，識(shí)別元件28使用的特定方法和技術(shù)不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的限制。
為允許識(shí)別傳感器20的物理位置，也可包括一個(gè)位置元件或位置識(shí)別物32。同樣，可采用任何本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)和裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)位置元件32的功能。來(lái)自位置元件32的位置信息也通過(guò)發(fā)射器26發(fā)射。也可以通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員知道的條形編碼或其他方法將位置信息輸入接受站(圖3)。
采用控制器30是為了控制伽馬輻射探測(cè)元件24、發(fā)射器26、識(shí)別元件28和位置元件32的運(yùn)轉(zhuǎn)。控制器30可以是一個(gè)微處理器，ASIC，或任何適用的、已知控制裝置，該控制裝置已經(jīng)用軟件或固件編程以用于向傳感器裝置20內(nèi)的其它元件提供必要的控制信號(hào)。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，控制器30可控制發(fā)射器26發(fā)送識(shí)別信息和/或從伽馬輻射探測(cè)元件24接收信息的時(shí)間選擇。此外，控制器30可控制其他元件的操作以最小化電池壽命。其他控制方案或方法對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將是現(xiàn)而易見(jiàn)的。
電源34優(yōu)選為含有足夠電能的自容的電池，它至少在集裝箱輪船10的航運(yùn)時(shí)間內(nèi)能對(duì)傳感器裝置20內(nèi)的其他元件供電。優(yōu)選地，該電池是可充電式的。然而，也可選用非可充電的電池。電源34還包括電池的必要保護(hù)電路，包括電壓調(diào)節(jié)器，短路保護(hù)等，以及用于給電池充電的必要電路。盡管在目前優(yōu)選的實(shí)施方案中，采用了電池作為主電源，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解也可采用諸如太陽(yáng)能電池或類似的其他電源。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員同樣會(huì)理解，可周期性地對(duì)傳感器裝置20提供外置電源以允許由伽馬輻射探測(cè)元件24獲得的數(shù)據(jù)的某種“爆發(fā)性”發(fā)送。因而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會(huì)理解任何適用的電源都可選用。
如上所述，容納傳感器裝置20的各種部件的殼體22被配置為固定到集裝箱12上。圖1示出了一個(gè)集裝箱，其中三個(gè)單獨(dú)的傳感器裝置20被固定在集裝箱12的不同側(cè)面上的三個(gè)間隔的位置上。特別地，第一傳感器裝置20被固定在集裝箱的第一側(cè)面面板上距第一末端大約三分之一距離的位置上，第二傳感器裝置被固定在集裝箱12的末端面板上，而第三傳感器裝置20被固定在集裝箱12的頂部面板上距集裝箱12的第二末端大約三分之一距離的位置?；蛘?，第一和第三傳感器裝置20可固定在集裝箱的同一側(cè)面上。通過(guò)用這種方法固定三個(gè)傳感器裝置20，可獲得對(duì)集裝箱12內(nèi)部和其周邊附近的完全覆蓋。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解對(duì)一個(gè)集裝箱12，可以使用更少或更多數(shù)目的傳感器裝置20，例如，每個(gè)集裝箱12一個(gè)。此外，單個(gè)傳感器裝置20也可用于探測(cè)兩個(gè)或更多個(gè)集裝箱中核材料的存在性。
正如上文討論的，本發(fā)明的主要構(gòu)思涉及利用更長(zhǎng)探測(cè)時(shí)間并防止任何核或放射性材料進(jìn)入一個(gè)國(guó)家或港口而在運(yùn)輸中探測(cè)放射性或核材料在集裝箱12內(nèi)的存在性。為實(shí)現(xiàn)這樣的結(jié)果，提供了一個(gè)接收器站40。接收器站優(yōu)選位于集裝箱輪船10上面。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，如果需要的話，接收器站40可位于諸如一個(gè)陸基點(diǎn)的其他位置。所有需要的僅是接收器站40具有從在每一集裝箱輪船10內(nèi)的每一傳感器裝置20的發(fā)射器26直接或諸如通過(guò)衛(wèi)星連接或類似的非直接地接收信號(hào)的能力。
如圖3最好地顯示的那樣，接收器站40包括接收器42，解碼器44和信息處理系統(tǒng)46。接收器40優(yōu)選為和發(fā)射器26同一類型，以便于接收器40能接收每一傳感器裝置20的發(fā)射器26發(fā)射的信號(hào)。優(yōu)選地，接收器42包括一個(gè)內(nèi)置的天線，或者可提供單獨(dú)的天線(未顯示)。接收器42為每一傳感器裝置20接收并解調(diào)從發(fā)射器26接收到的信號(hào)。然而，也可使用特殊用途的處理器。然后該解調(diào)信號(hào)被發(fā)送至同樣為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知曉的類型的解碼器44。解碼器44有效地解碼接收的信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字格式，然后將其發(fā)送至信息處理系統(tǒng)46。在本實(shí)施方案中，該信息處理系統(tǒng)是一臺(tái)包括允許分析從每一傳感器裝置20接收到的信息信號(hào)的適用軟件的個(gè)人電腦。優(yōu)選地，信息處理系統(tǒng)46包括一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)利用每一傳感器的識(shí)別元件28提供的識(shí)別信息與每一個(gè)單獨(dú)的傳感器裝置20連接。接收的信息構(gòu)成了一個(gè)背景輻射空間。優(yōu)選地，信息系統(tǒng)46接收并在數(shù)據(jù)庫(kù)中儲(chǔ)存從每一傳感器裝置20的伽馬和中子輻射探測(cè)元件24獲得的信息?？蛇x地，指令中心220(圖4)接收并儲(chǔ)存一個(gè)從每一傳感器裝置20獲得的信息的數(shù)據(jù)庫(kù)和/或用于每一信息系統(tǒng)46。從每一傳感器裝置20獲得的信息允許信息系統(tǒng)46對(duì)背景或宇宙輻射作出調(diào)整，以便于協(xié)助對(duì)有可能表明放射性材料存在的異?；虿怀Ｒ?jiàn)的數(shù)據(jù)的鑒別。信息處理系統(tǒng)46中可用的軟件分析從每一伽馬和中子輻射探測(cè)元件24接收的信息，以達(dá)到確定背景輻射和任何可能表明放射性或核材料存在的此類異常的目的。通常，整套傳感器裝置20將測(cè)量來(lái)自每一探測(cè)位置的放射性貨物和背景輻射的任何信號(hào)的總和。背景輻射水平可以在每一探測(cè)位置被高度精確地測(cè)定，其方法是通過(guò)將平滑曲線與在構(gòu)成上述背景輻射空間的集裝箱或待測(cè)物體以及固定在其上的相關(guān)的傳感器裝置20的整個(gè)矩陣中測(cè)得的輻射曲線擬合。任何探測(cè)器或傳感器裝置20的輻射計(jì)數(shù)對(duì)光滑背景輻射水平的偏離為局部放射性的指示。如果探測(cè)到放射性或核材料的存在，信息處理系統(tǒng)46會(huì)對(duì)集裝箱輪船100的船上人員或利用指示輸出或發(fā)射器48對(duì)中心機(jī)構(gòu)220發(fā)出報(bào)警信號(hào)。該指示輸出48可以是移動(dòng)電話、衛(wèi)星無(wú)線電、因特網(wǎng)連接或可用于將報(bào)警信號(hào)發(fā)送至所需位置的任何適用的裝置。信息處理系統(tǒng)46還包括利用來(lái)自位置元件32的信息確定集裝箱輪船100上傳感器裝置20利用三維集裝箱矩陣14探測(cè)放射性材料存在性的特定位置的軟件。用這種方式，方便了可能含有放射性材料的特定集裝箱12的鑒別。如果元件26的實(shí)施方案是一個(gè)收發(fā)器的話，發(fā)射器48也可具有將指令信號(hào)發(fā)送至固定在集裝箱20上的元件26的能力。這樣，主單元/主模塊40可以是一個(gè)監(jiān)控裝置或一個(gè)控制裝置。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，雖然已經(jīng)描述了一個(gè)用于在輪船上的集裝箱12中探測(cè)放射性材料存在性的系統(tǒng)的特定的優(yōu)選實(shí)施方案，本發(fā)明的基本構(gòu)思在其他情況下也是適用的。例如，一些基本的方法和技術(shù)可用于探測(cè)通過(guò)諸如鐵路、航空、卡車等其它方式運(yùn)輸?shù)募b箱12中的放射性或核材料的存在性。此外，通過(guò)簡(jiǎn)單地將傳感器裝置20放置在不同的位置中，例如，輪船的貨艙或用于運(yùn)輸散裝運(yùn)輸物的儲(chǔ)存的位置，同樣的方法可選用于探測(cè)諸如非集裝箱、散裝運(yùn)輸?shù)姆羌b箱環(huán)境中的放射性或核材料的存在性。這樣，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，本發(fā)明的基本構(gòu)思在于最大程度地利用運(yùn)輸時(shí)間，以達(dá)到探測(cè)放射性材料存在性并由此消除或至少最小化在抵達(dá)港口或其他地方時(shí)，逐個(gè)檢查集裝箱或散裝運(yùn)輸物的需要的目的。優(yōu)選的本發(fā)明也可用于非模塊化的散裝運(yùn)輸，例如在一艘輪船100上，通過(guò)有規(guī)則地裝載和間隔探測(cè)器裝置20，使其具有較大的探測(cè)面積并因而具有更大的探測(cè)范圍的方法。如果陣列也具有方向性，在更大空間中確定特定點(diǎn)的位置可以通過(guò)三角測(cè)量完成。輪船100中的位置測(cè)定大大地提高的介入的方便性。每一模塊還如先前一樣連接至中央中繼點(diǎn)。較大的陣列能補(bǔ)償陣列定位的減小的規(guī)則度并能利用運(yùn)輸時(shí)間以達(dá)到探測(cè)準(zhǔn)確度具有實(shí)質(zhì)性提高的最有效的探測(cè)，并且在有可能作出靈活的反應(yīng)的運(yùn)輸途中為檢查機(jī)關(guān)的介入做準(zhǔn)備。
正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)送可通過(guò)將發(fā)送至以及來(lái)自探測(cè)裝置20和接收器站40以及控制中心220的所有通訊恰當(dāng)編碼而使其更加安全。
每一傳感器或探測(cè)器24可在生產(chǎn)過(guò)程中校準(zhǔn)為與同位素校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)物比較響應(yīng)特定能譜。該校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)物也可被固定或布置在每一傳感器或探測(cè)器24之上或附近，以在測(cè)量過(guò)程中作為比較的連續(xù)參照。此外，傳感器或探測(cè)器24也可設(shè)定為用于本領(lǐng)域熟知的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)(fieldcalibration)或標(biāo)準(zhǔn)型(standardization)。另外，每一傳感器或探測(cè)器24可帶有自動(dòng)溫度校準(zhǔn)或補(bǔ)償特性以便有助于在較寬的溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生一致的結(jié)果。
本發(fā)明的性能可通過(guò)利用來(lái)自裝運(yùn)載貨單和其他來(lái)源222(圖4)的涉及內(nèi)含物的類型、發(fā)貨人、目的地、以往貨物歷史等信息結(jié)合伽馬輻射探測(cè)元件24和相關(guān)的元件進(jìn)一步提高。一個(gè)使用此類信息的實(shí)例涉及上述的人造放射源的載貨單或高密度的臨界濃度。來(lái)自本發(fā)明的數(shù)據(jù)和來(lái)自其他來(lái)源222的信息的組合提高了探測(cè)核燃料的可能性并把假陽(yáng)性和假陰性的可能性降到最低限度。
此處描述的放射性材料探測(cè)系統(tǒng)10可與諸如化學(xué)和生物探測(cè)器、防篡改安全系統(tǒng)和其他貨物安全系統(tǒng)中可使用的信息系統(tǒng)的其他貨物安全系統(tǒng)聯(lián)合或結(jié)合使用。上述的放射性材料探測(cè)系統(tǒng)10也可引入人類傳感器技術(shù)。例如，在傳感器殼體22中或在單獨(dú)的殼體中可包括的聲學(xué)傳感器或麥克風(fēng)、氣味傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器或任何其他類型的可探測(cè)人的存在性的傳感器。此類傳感器可連續(xù)工作或可被控制器30或被接收器站40激活，以確認(rèn)在集裝箱12內(nèi)是否存在偷渡者或“看護(hù)者”。同時(shí)探測(cè)集裝箱12內(nèi)人的存在性以及探測(cè)集裝箱12中的放射性材料提供了對(duì)放射性材料探測(cè)系統(tǒng)10成功使用的額外的確認(rèn)。因此，本發(fā)明被預(yù)期可與設(shè)定為在一個(gè)待測(cè)物體12，如上文描述的集裝箱12中探測(cè)活體存在性的活體探測(cè)器(live being detector)聯(lián)合使用。
裂變或“臟”核廢料的成功探測(cè)是一些變量的函數(shù)裂變強(qiáng)度(fissile strength)，目標(biāo)的屏蔽，周邊材料對(duì)目標(biāo)的衰減，探測(cè)裝置的面積，以及可利用的探測(cè)時(shí)間。最后的變量，探測(cè)時(shí)間，在成功的探測(cè)中能超越(overcome)其他所有變量。
傳感器裝置20也可與用于確定傳感器裝置20可固定在其上的集裝箱12，卡車或其他待測(cè)物體等的位置的GPS系統(tǒng)一起使用。此外，傳感器裝置20可用于指示集裝箱的密封被破壞與否。
當(dāng)本發(fā)明作為通訊鏈接的系統(tǒng)200(communication-linked system200)(圖4)時(shí)，該系統(tǒng)200也可被用于執(zhí)行其它的主要的或次要的功能諸如商業(yè)GPS定位、保護(hù)運(yùn)輸裝置不被秘密開啟以及簡(jiǎn)單的后勤信息調(diào)查。鏈接的數(shù)據(jù)可以與航運(yùn)信息載貨單的數(shù)據(jù)庫(kù)比較，以確定目標(biāo)航運(yùn)的運(yùn)輸中涉及的各方，從而驗(yàn)證甚至還在航運(yùn)中的快速的調(diào)查并完成對(duì)合法貨物的目標(biāo)鑒別。
圖4顯示了包括貨物集裝箱監(jiān)控系統(tǒng)10和控制中心220的放射性材料探測(cè)系統(tǒng)200。貨物集裝箱監(jiān)控系統(tǒng)10包括多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置20和一個(gè)主單元/主模塊40。所述多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置20每個(gè)都具有無(wú)線發(fā)射器26，設(shè)定在預(yù)定或指定的時(shí)間段內(nèi)探測(cè)輻射的輻射傳感器24，設(shè)定為將探測(cè)的輻射發(fā)送至無(wú)線發(fā)射器26以用于發(fā)射的探測(cè)控制器30，以及與控制器30和無(wú)線發(fā)射器26中的一個(gè)電耦合并設(shè)定為對(duì)無(wú)線發(fā)射器26發(fā)射的信息提供識(shí)別數(shù)據(jù)或位置數(shù)據(jù)的識(shí)別標(biāo)簽28。該主單元/主模塊40具有一個(gè)設(shè)定為接收從多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置20的每一無(wú)線發(fā)射器26無(wú)線發(fā)射的信息的接收器42，一個(gè)收發(fā)器48和一個(gè)主控制器46，該主控制器46與接收器42耦合且被設(shè)定為通過(guò)收發(fā)器48發(fā)送從放射性材料探測(cè)裝置20接收到的信息?？刂浦行?20與主單元/主模塊40的收發(fā)器48保持通訊?？刂浦行?20被配置為接收來(lái)自至少一個(gè)不同于主單元/主模塊40的附加源222的數(shù)據(jù)并異步地分析來(lái)自至少一個(gè)附加源222的數(shù)據(jù)以及來(lái)自放射性材料探測(cè)裝置20的信息以便探測(cè)某一特定集裝箱12內(nèi)的放射性材料。收發(fā)器48通過(guò)利用一個(gè)或多個(gè)蜂窩移動(dòng)通訊系統(tǒng)、無(wú)線計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、紅外線系統(tǒng)、超聲波系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)以及無(wú)線電系統(tǒng)與控制中心220保持通訊。
在放射性材料探測(cè)系統(tǒng)10在一個(gè)集裝箱12或傳感器裝置20的矩陣14內(nèi)探測(cè)到核異常的情況下，此處描述的放射性材料探測(cè)系統(tǒng)10也可重新設(shè)定為一個(gè)主動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)，例如使用伽馬射線或中子發(fā)生器主動(dòng)激發(fā)集裝箱。在這種情況下，已就位的傳感器裝置20至少暫時(shí)地被重設(shè)成主動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)，以確認(rèn)該異常不是假陽(yáng)性。如果集裝箱12在輪船100上，該輪船100將在海上被攔截，以確認(rèn)該核異常不是假陽(yáng)性或該異常物是由擔(dān)心的真實(shí)的核裂變材料引起。在探測(cè)到異常的傳感器裝置20的矩陣14內(nèi)的區(qū)域或異常的集裝箱12附近可放置額外的傳感器裝置20，以提高感興趣的區(qū)域的傳感器分辨率和數(shù)據(jù)采集，從而協(xié)助確定該核異常是假陽(yáng)性還是一次真正的威脅。由于現(xiàn)代集裝箱輪船100上的幾乎所有的集裝箱12都可至少部分地被檢查人員或類似人員接近，因而暫時(shí)在該異常的集裝箱12附近放置一個(gè)伽馬射線或中子發(fā)射器60也是可能的。伽馬射線或中子發(fā)生器會(huì)使在該區(qū)域中的任何核裂變材料發(fā)出光譜特性曲線形式的伽馬射線或中子，這將有助于確認(rèn)該核異常是假陽(yáng)性還是一次真正的威脅。核裂變材料存在性的確認(rèn)也可單獨(dú)用熱敏(heat sensing)熱成像技術(shù)或結(jié)合已經(jīng)或暫時(shí)放置在探測(cè)到核異常的區(qū)域的傳感器裝置20，用如上文所述的方法實(shí)現(xiàn)。已就位的不同于傳感器裝置20的額外的敏感傳感器裝置20可加入到嫌疑集裝箱12周圍，以提高該異常區(qū)域的傳感器分辨率。在對(duì)某一特定的集裝箱12采取攔截措施前，可采用任何上述方法，尤其在集裝箱還在運(yùn)輸中且有時(shí)間進(jìn)行不移動(dòng)或不開啟該異常集裝箱12而進(jìn)行傳感器確認(rèn)的情況下。這樣，該放射性材料探測(cè)系統(tǒng)10可以在系統(tǒng)在貨物容器內(nèi)探測(cè)到核異常的情況下，從一個(gè)被動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)重新設(shè)置成一個(gè)至少部分主動(dòng)的探測(cè)系統(tǒng)。
另外，可以在特定情況下或用于特定運(yùn)輸路線時(shí)提高該放射性材料探測(cè)系統(tǒng)10的靈敏度。例如，如果向/來(lái)自某特定目的地的某特定的海運(yùn)路線存在增加的安全威脅的話，傳感器裝置20的靈敏度可以增加或提高，以達(dá)到探測(cè)更低輻射濃度的目的。雖然這可能導(dǎo)致更大數(shù)目的假陽(yáng)性，此類行動(dòng)也將探測(cè)到更小量的通過(guò)屏蔽部分隱藏的核裂變材料或裂變核燃料。傳感器裝置20的靈敏度調(diào)節(jié)可通過(guò)來(lái)自主單元/主模塊40的命令，通過(guò)來(lái)自指令中心220的遠(yuǎn)程指令或通過(guò)在指令中心改變?cè)O(shè)置點(diǎn)(setpoint)而在每一傳感器裝置20局部發(fā)生。優(yōu)選地，該指令中心僅接收來(lái)自傳感器裝置20的陣列14的數(shù)據(jù)且指令中心220改變探測(cè)到或捕捉到該核異常的水平。一個(gè)或多個(gè)傳感器裝置20的更新(update)或掃描時(shí)間，或一個(gè)或多個(gè)傳感器裝置20內(nèi)的功能中的一種，諸如改變中于傳感器的每單位時(shí)間的更新數(shù)目。猶如此處使用的那樣，增加靈敏度意味著可將更低的輻射水平作為放射性異?；蚓瘓?bào)探測(cè)并報(bào)告。該提高靈敏度的指令或命令也可是自動(dòng)的。例如，指令中心220可運(yùn)行一種動(dòng)態(tài)的和/或?qū)崟r(shí)的、以規(guī)則為基礎(chǔ)的(rules-based)控制程序，該控制程序與一個(gè)政府或國(guó)際官方恐怖主義威脅預(yù)警系統(tǒng)或類似的系統(tǒng)(外部數(shù)據(jù)222)保持通訊。在威脅警報(bào)系統(tǒng)在全球或某一特定地理區(qū)域增加安全關(guān)切水平的情況下，指令中心220將同樣在全球的放射性材料探測(cè)系統(tǒng)10或在某一特定地理區(qū)域內(nèi)的放射性材料探測(cè)系統(tǒng)10發(fā)出自動(dòng)的指令，要求增加傳感器裝置20的靈敏度。當(dāng)然，這種警報(bào)系統(tǒng)的靈敏度提高也可通過(guò)對(duì)輪船100、火車、倉(cāng)庫(kù)以及類似的具有放射性材料探測(cè)系統(tǒng)10的地方發(fā)布命令提高相關(guān)的傳感器裝置20的靈敏度設(shè)置的方法程序性地進(jìn)行。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道可對(duì)上述的實(shí)施方案進(jìn)行各種修改，而不偏離本發(fā)明的廣泛構(gòu)思。因此，因當(dāng)理解本發(fā)明并不限于公開的特定的實(shí)施方案，而意在涵蓋所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種變化。
權(quán)利要求
1.一種放射性材料探測(cè)系統(tǒng)(200)，該系統(tǒng)包括多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置(20)，每一裝置(20)都被設(shè)置在一個(gè)貨物容器(12)之中或之上，每一裝置(20)包括一個(gè)能依據(jù)一個(gè)信號(hào)無(wú)線發(fā)射信息的無(wú)線發(fā)射器(26)；一個(gè)具有一傳感器輸出的輻射傳感器(24)，該輻射傳感器(24)被設(shè)定為在預(yù)定或指定的時(shí)間段探測(cè)輻射；以及一個(gè)設(shè)定為接受來(lái)自輻射傳感器(24)的傳感器輸出并將信號(hào)發(fā)送至無(wú)線發(fā)射器(26)發(fā)射的探測(cè)控制器(30)；以及一個(gè)與控制器和發(fā)射器中的其中一個(gè)電耦合的識(shí)別標(biāo)簽(28，32)，該識(shí)別標(biāo)簽(28，32)被設(shè)定為給無(wú)線發(fā)射器(26)發(fā)射的信息提供識(shí)別數(shù)據(jù)或位置數(shù)據(jù)；以及一個(gè)設(shè)定為直接或間接地接收來(lái)自多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置(20)的無(wú)線發(fā)射器(26)無(wú)線發(fā)射的信息的指令中心(220)，該系統(tǒng)(200)通過(guò)源于多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置(20)檢測(cè)到的信息建立一個(gè)背景輻射空間，以辨別多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置(20)間的異常的方法，被設(shè)定為探測(cè)發(fā)出輻射的裂變或核材料，該系統(tǒng)(200)具有可調(diào)節(jié)的靈敏度。
2.如權(quán)利要求1所述的放射性材料探測(cè)系統(tǒng)(200)，其特征在于，該放射性材料探測(cè)系統(tǒng)(200)的靈敏度在特定情況下或用于特定運(yùn)輸路線時(shí)被提高。
3.如權(quán)利要求2所述的放射性材料探測(cè)系統(tǒng)(200)，其特征在于，該放射性材料探測(cè)系統(tǒng)(200)的靈敏度調(diào)節(jié)通過(guò)來(lái)自指令中心(220)的指令或通過(guò)在指令中心(220)改變?cè)O(shè)置點(diǎn)而在每一傳感器裝置(20)局部進(jìn)行。
4.如權(quán)利要求1所述的放射性材料探測(cè)系統(tǒng)(200)，其特征在于，指令中心(220)接收并儲(chǔ)存一個(gè)從每一傳感器裝置(20)獲得的信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，從每一傳感器裝置(20)接收的信息被指令中心(220)利用，用于對(duì)背景或宇宙輻射作出調(diào)整，以便于協(xié)助對(duì)有可能表明放射性材料存在的異常或不常見(jiàn)的數(shù)據(jù)的鑒別。
5.如權(quán)利要求1所述的放射性材料探測(cè)系統(tǒng)(200)，其特征在于，該放射性材料探測(cè)系統(tǒng)(200)在系統(tǒng)(200)在貨物容器(12)內(nèi)探測(cè)到核異常的情況下，被重新設(shè)置成一個(gè)主動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求5所述的放射性材料探測(cè)系統(tǒng)(200)，還包括中子發(fā)生器(60)和伽馬射線發(fā)生器(60)中的一個(gè)。
7.如權(quán)利要求1所述的放射性材料探測(cè)系統(tǒng)(200)，其特征在于，其靈敏度通過(guò)改變?cè)摱鄠€(gè)放射性材料探測(cè)裝置(20)中的一個(gè)或多個(gè)的每單位時(shí)間的多個(gè)更新而調(diào)整。
8.如權(quán)利要求1所述的放射性材料探測(cè)系統(tǒng)(200)，其特征在于，其靈敏度通過(guò)改變至少一個(gè)輻射傳感器(24)的每單位時(shí)間的多個(gè)更新而調(diào)整。
9.如權(quán)利要求1所述的放射性材料探測(cè)系統(tǒng)(200)，其特征在于，當(dāng)貨物容器(12)在輪船(100)上時(shí)，該輪船(100)在海上被攔截，以確認(rèn)該核異常不是假陽(yáng)性或該異常由擔(dān)心的真實(shí)的核裂變材料引起。
10.如權(quán)利要求1所述的放射性材料探測(cè)系統(tǒng)(200)，在探測(cè)到異常時(shí)，還包括一個(gè)暫時(shí)布置在貨物容器(12)附近的伽馬射線或中子發(fā)生器。
11.一種放射性材料探測(cè)系統(tǒng)(200)，該系統(tǒng)包括多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置(20)，每一裝置(20)都被布置在一個(gè)貨物容器(12)之中或之上且每一裝置(20)包括一個(gè)能依據(jù)一個(gè)信號(hào)無(wú)線發(fā)射信息的無(wú)線發(fā)射器(26)；一個(gè)具有傳感器輸出的輻射傳感器(24)，該輻射傳感器(24)被設(shè)定為在預(yù)定或指定的時(shí)間段探測(cè)輻射；以及一個(gè)設(shè)定為接收來(lái)自輻射傳感器(24)的傳感器輸出并將信號(hào)發(fā)送至無(wú)線發(fā)射器(26)發(fā)射的探測(cè)控制器(30)；以及一個(gè)與控制器和發(fā)射器中的其中一個(gè)電耦合的識(shí)別標(biāo)簽(28，32)，該識(shí)別標(biāo)簽(28，32)被設(shè)定為給無(wú)線發(fā)射器(26)發(fā)射的信息提供識(shí)別數(shù)據(jù)或位置數(shù)據(jù)；以及一個(gè)設(shè)定為直接或間接地接收來(lái)自多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置(20)的無(wú)線發(fā)射器(26)無(wú)線發(fā)射的信息的指令中心(220)，該系統(tǒng)(200)通過(guò)源于多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置(20)檢測(cè)到的信息建立一個(gè)背景輻射空間，以辨別多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置(20)間的異常的方法，被設(shè)定為探測(cè)發(fā)出輻射的裂變或核材料，該放射性材料探測(cè)系統(tǒng)(200)在系統(tǒng)(200)在貨物容器(12)內(nèi)探測(cè)到核異常的情況下可從一個(gè)被動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)重新設(shè)置成一個(gè)至少部分主動(dòng)的探測(cè)系統(tǒng)。
12.如權(quán)利要求11所述的放射性材料探測(cè)系統(tǒng)，還包括中子發(fā)生器(60)和伽馬射線發(fā)生器(60)中的一個(gè)。
13.一種使用放射性材料探測(cè)系統(tǒng)(200)在多個(gè)貨物容器(12)中探測(cè)放射性材料的方法，該放射性材料探測(cè)系統(tǒng)(200)包括一個(gè)指令中心(220)和多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置(20)，每一裝置(20)具有一個(gè)無(wú)線發(fā)射器(26)，一個(gè)探測(cè)控制器(30)和一個(gè)設(shè)定為在預(yù)定或指定的時(shí)間段探測(cè)輻射的輻射傳感器(24)，該系統(tǒng)(200)具有可調(diào)節(jié)的靈敏度，該方法包括在每一放射性材料探測(cè)裝置(20)探測(cè)輻射；在指令中心(220)在預(yù)定或指定的時(shí)間段接收來(lái)自每一放射性材料探測(cè)裝置(20)探測(cè)到的信息；以及調(diào)節(jié)背景或宇宙輻射，以助于識(shí)別可能預(yù)示著核放射性材料存在的異?；虿怀Ｒ?jiàn)的數(shù)據(jù)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括在特定情況下或用于特定運(yùn)輸路線時(shí)提高放射性材料探測(cè)系統(tǒng)(200)的靈敏度。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括至少暫時(shí)地將指令中心(220)和多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置(20)重新設(shè)置成一個(gè)主動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)，以確認(rèn)該異常不是假陽(yáng)性。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括在多個(gè)貨物容器(12)之間的一個(gè)異常容器(12)附近或探測(cè)到異常的多個(gè)貨物容器(12)內(nèi)的區(qū)域附近放置附加的傳感器裝置(20)，以提高傳感器分辨率和用于多個(gè)貨物容器(12)中的異常容器(12)或探測(cè)到異常的多個(gè)貨物容器(12)內(nèi)的區(qū)域的數(shù)據(jù)收集，從而協(xié)助確定該核異常是假陽(yáng)性還是一次真正的威脅。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括在多個(gè)貨物容器(12)中的異常容器(12)或在探測(cè)到異常的多個(gè)貨物容器(12)的區(qū)域內(nèi)附近暫時(shí)放置一個(gè)伽馬射線或中子發(fā)生器(60)。
18.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括在每一傳感器裝置(20)局部調(diào)節(jié)傳感器裝置(20)的靈敏度。
19.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括通過(guò)來(lái)自指令中心(220)的指令或通過(guò)在指令中心(220)改變?cè)O(shè)置點(diǎn)而調(diào)節(jié)傳感器裝置(20)的靈敏度。
20.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括根據(jù)指令中心(220)處理的事件或設(shè)置點(diǎn)自動(dòng)調(diào)節(jié)傳感器裝置(20)的靈敏度。
全文摘要
一種放射性材料探測(cè)系統(tǒng)(200)，該系統(tǒng)包括多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置(20)和一個(gè)指令中心(220)。每一裝置(20)都被布置在一個(gè)貨物容器(12)之中或之上。每一裝置(20)包括一個(gè)無(wú)線發(fā)射器(20)、一個(gè)輻射傳感器(24)、一個(gè)探測(cè)控制器(30)以及一個(gè)識(shí)別標(biāo)簽(28，32)。輻射傳感器(24)被設(shè)定為在預(yù)定或指定時(shí)間段內(nèi)探測(cè)輻射。指令中心(220)被設(shè)定為直接或間接地接收來(lái)自多個(gè)放射性材料探測(cè)裝置(20)的無(wú)線發(fā)射器(26)無(wú)線發(fā)射的信息。系統(tǒng)(200)被設(shè)定為探測(cè)發(fā)出輻射的裂變或核材料。在貨物容器內(nèi)探測(cè)到核異常的情況下，系統(tǒng)(200)可從一個(gè)被動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)被重新設(shè)置成一個(gè)至少部分主動(dòng)的探測(cè)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G08B1/08GK1879038SQ200480023211
公開日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2004年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月13日
發(fā)明者戴爾·F·夏皮羅, 杰里·小博尹 申請(qǐng)人:俄亥俄州昆塔爾公司