X射线违禁物品关键技术研究

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X射线照射被检物示意图rIu安检之家

背散射成像技术能获得比双能X射线成像技术更灵敏的表层物质的值信息，由于散射光能量小，利用它进行人身安检时，通过对人体表面进行扫描成像，使安检人员能够清楚地看到被检人员身上携带的物品。在实际应用中，为了保护被检人员的隐私，通常对图像进行边缘化处理，只显示物体的轮廓，不涉及细节，如图3所示。另外，由于值较小的物质对X射线的散射程度大，因此背散射成像技术对值较小的违禁品具有很好的成像效果。　　rIu安检之家

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人体的背散射成像　　rIu安检之家

4.CT断层扫面成像技术　rIu安检之家

CT技术自上世纪出现后就对物质检测工作具有重要意义，不仅应用在医疗、军事和工业领域中，它在安检工作中也发挥了很大的作用。　　rIu安检之家

双能以及背散射等成像技术只能对被检物进行二维成像，无法得到被检物的全面信息，而CT断层扫描成像技术将X射线源以旋转的方式对被检物进行全面扫描。未被吸收的透射光线被探测器收集起来后并经过计算机分析后生成各断层面的图像，将这些图像进行组合和叠加，最终得到物体的三维图像。　　rIu安检之家

CT断层扫描图像是一幅由不同灰度级构成的三维灰度图像，不同灰度级反映了被检物对X射线的衰减程度不同。CT图像与双能、背散射图像相比，具有更高的密度分辨率，即使物质的值很相近，也能将它们准确区分开。一般情况下，CT断层扫描探测器只用于安检工作中的重点检查，对疑似藏有违禁物品的被检物进行排查。另外，这种成像技术对执机人员的专业能力要求也比较高，必须进行一段时间的专业培训才能够胜任。　rIu安检之家

5.碲锌镉晶体X射线成像技术　rIu安检之家

碲锌镉（CdZnTe）晶体是一种能够在室温下保持性能不变的半导体材料，是在CdTe晶体中掺入Zn后合成的三元化合物[4]。CdZnTe晶体对X射线具有很高的能量分辨率，因此利用这种技术对被检物进行探测时所成的图像就具有很高的分辨率。CdZnTe材料的另一个优点是它对湿度不敏感，在常温条件下就可以工作。虽然传统的硅、锗半导体也可以作为探测器材料，但是它们在实际应用中均需要液氮冷却装置才能正常工作，使成本大大增加。　rIu安检之家

碲锌镉晶体X射线探测系统是在传统的X射线探测系统的基础上改进而成的，主要包括：X射线源、准直器、CdZnTe晶体、读出电路、多通道分析器以及成像部分等，如图4所示：　rIu安检之家

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碲锌镉晶体探测系统图　　rIu安检之家

当X射线照射在被检物上时，物体就将部分X射线能量吸收，而未被吸收的透射光线照射到CdZnTe晶体上时激发其内部产生电子—空穴对，其数目与透射光线的强度成正比，再将外加电压接在CdZnTe探测器外部的金属电极上，这时在探测器内部就会形成电势差[5]，由于电势差的存在，受到激发而产生的电子和空穴分别向电极的两端移动，因此电极会感应出电荷。这些感应电荷被读出电路收集起来并通过一系列的处理后形成脉冲，将这些脉冲信号输入到多通道分析器中[6]进行模数转化、分类和计数，最终形成清晰的图像。　rIu安检之家

碲锌镉晶体中的电子—空穴对在向电极两端移动时，由于晶体中总是存在杂质，所以会发生俘获现象，电极上收集到的电荷数目就会减少，从而使能量分辨率下降，影响被检物的成像效果。要解决这一问题，就必须改进碲锌镉晶体的制作工艺，减少晶体中杂质的含量。　rIu安检之家

二、几种成像技术的性能对比　　rIu安检之家

以上几种基于X射线的成像技术应用在违禁物品的探测工作中各有利弊。最早出现的单能X射线成像技术虽然技术成熟，成本低廉，但只能给出被检物的灰度信息，无法满足安检工作需求。而双能X射线成像技术的出现使行李物品的检查效率大大提高，它给出了被检物的值信息，提高了物质的分辨率，尤其能够对值较大的物质清晰成像，但是无法分辨重叠在一起的物品，而且对于类似毒品或者薄型炸药等值较小的物质成像效果也很差。