摘 要：介绍双能量的多视角X射线衍射探测技术在武汉天河机场旅客行李安全检查的应用情况。

    关键词：双能量；多视角；X射线；有效原子序数；衍射

    0 引言

    近年来，国际国内航空事件频发，航空运输对机场的空防安全与品质服务提出了很高的要求，在不降低航班准点率的前提下，提高安检效率是机场首要考虑的间题。重点加强对爆炸物等违禁品的检查力度是机场安检员的工作重心，但由于爆炸物种类繁多且物质形态千差万别，要准确、快速地检查出爆炸物无疑提高了安检设备的技术要求。目前在航空安全领域主要应用的是X射线检测技术，而诸如中子检测技术、电磁测量技术及蒸气微粒探测技术都不适合在机场这种公共环境下使用，因为这些检查方式本身会对人员造成很大的身体伤害或对环境要求很高。

    X射线检测技术目前已发展到相对稳定、成熟的阶段，最重要的是对人体伤害较小又容易防护，被广泛应用于公共安全检查、临床医学等领域。传统的X射线检测法是根据X射线穿过被检物后能量损失的多少来分辨和定义被检物体的材质，对于成分简单、结构规则的高密度物质(如金属)其检查效果较好，但对低密度的有机物(如食品中含爆炸物或毒品)检查效果不理想。而双能X射线检测法根据被检物的有效原子序数(Zeff)信息，可将无机物从有机物中分离出来，大大提高了检测的准确率，比X射线CT技术检测速度快、成本低，已成为安检设备的主流产品。本文阐述了X射线检查技术的基本原理，详细介绍了双能量+多视角X射线检测技术在武汉天河机场安检中的应用，并对安检技术发展趋势进行展望。

    1 双能X射线工作原理

    X光机借助输送系统将被检查行李送入X射线检查通道，阻挡包裹检测传感器，检测信号被送往系统控制单元，产生X射线触发信号使高压控制系统启动，对射线源灯管施加上百千伏的电压触发射线源发射X射线束。射线过滤系统允许一束X射线束穿过输送带上的被检物品，X射线束穿过被检物有一定的能量损失，最后轰击安装在通道内的双能量半导体探测器，高效半导体探测器把X射线转变为电信号，这些很弱的电流信号被放大并送到信号处理单元，后者根据算法将被检物的材料、厚度信息通过显示系统呈现，供安检工作人员检查。

    2 双能X射线法的实现

    双能X射线检查爆炸物的方法是以高精准的高、低能量X射线材质算法和信号处理技术为基础的，材质算法的唯一识别符就是有效原子序数Zeff，其实现方式如下：

    (1)X射线源与高、低能量X射线探测器组合，利用X光管电压变换的方式来实现。

    (2)X射线源发出的X射线束通过双狭缝准直系统，并使用两种不同滤波的方式来提供高、低能量的探测。

    (3)利用夹心探测器来实现高、低能量的探测。

    3 多视角X射线系统的结构

    多视角X射线探测系统是借助于基本的输送机和输送通道把被检物送入到X射线系统中进行检查，它与普通安检机的区别在于分别从左侧、正侧、右侧安装源探测模块。其中，左侧底照源探测模块、正侧侧照源探测模块和右侧底照源探测模块均装设于输送通道中，且分别构成第一视角、第二视角、第三视角，利用底照和侧照技术将被检物从3个角度收集数据信息，通过A/D转换技术将检测信息送到信号处理计算机、综合处理计算机分别处理，一次性提供3副角度不同的图片，供安检员对比检查。系统结构整体图与分解图分别如图1、图2所示。

图 l 多视角X射线系统整体图

图 2 多视角X射线系统分解图

    4 双能量多视角X射线探测技术的优缺点

    (l)双能量多视角X射线衍射探测技术提高了检测的准确性，降低了误报率。该技术已应用于机场、码头、陆运等行业的集装箱检查、车辆检查、行李包裹检查、人身检查等方面。随着科学技术的进步，犯罪分子的手段也越来越隐蔽，例如改造集装箱和车辆，制造厚铁的暗格，利用铁板对X射线吸收强的特点隐藏炸药、毒品、走私品等有机物，传统的X射线检查技术难以发现这些物品，给国家造成了重大的经济损失。但Zeff低的有机物(毒品和爆炸物等)对X射线的衍射效应强，X射线双能量衍射法使得这此有机物无处遁形，特别是对位于被检物浅层区(夹层等)的有机物的探测衍射信号较强，如图3所示。

图 3 多视角双能量探测图

    (2)双能量多视角X射线衍射探测技术有效提高了机场旅客安全检查的效率。目前国际航空安全形势严峻，中国民航局对旅客可携带、托运的物品有了严格的要求。增加了机场安全检查的任务量。然而旅客满意度是衡量机场服务质量的一个重要因素，提高旅客安全检查效率是提升机场服务质量的一项重要指标，空防安全与旅客服务质量哪个更重要的矛盾显现的尤为突出。双能量多视角X衍射探测技术可以将被检物一次性扫描，为安检操作员呈现多角度的图片，极大地减少了旅客行李多次重复安检的概率，缩短了旅客通过安检的平均时间，提高了安检检查的效率，提升了机场服务品质。

    (3)双能量多视角X射线衍射探测技术有效提高安全检查效率和准确率的同时，仍对片状贴于行李箱底部的有机有一定的误报率，这也是此项技术研究的下一个突破点。

    5 结语

    双能量多视角X射线衍射探测技术因检查效率高、误报率低，对人体辐射的伤害很小，同时成本较低，因而被运输行业安检、临床庆学等所欢迎。目前安检设备市场中还没有一款产品仅利用物质的有效原子序数就能实现多种爆炸物的检查，往往安检等级要求高的场所都是采用揉合多种检查方法于一身的安检产品。其中，单能X射线检查设备结构简单、成本低，但探测爆炸物和毒品的能力很有限，只能应用于小型城市或低安全级别的车站、码头等场所；双能X射线检查设备的成本处于中间地带，有一定的能力分辨有机物和无机物，但在实际应用中难以准确分辨遮挡、叠放、混放的被检物品，适合中等安全级别的环境使用；多视角双能X射线衍射检查设备可提供更丰富的被检物品信息，尤其对浅表层的有机物反应灵敏度高，但成本也相对偏高，适用于高安全等级的环境中或多级安检系统中，同时该技术设备可一图多视角去检查行李物品，极大提高了安检效率。总之，多种技术融合及多级检查流程是安检设备发展的方向之一。

    参考文献

    [1]吴万龙，李元景，桑斌，等.CT技术在安检领域的应用[J].理论与应用研究，2005,14(1):24-32

    [2]孟祥承.爆炸物及毒品的探测技术[J].核电子学与探侧技术，2003,23(4):371-379

    [3]杨立瑞.智能型X射线爆炸物自动探测系统[J].警察技术，2001(4):22-24

    [4]赵崑，李荐民，等.一种基于双能X射线与前向散射的爆炸物检测方法[J].核技术，2004,27(10):783-786