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中子探测技术在安全检查中分析与探讨

作者:颜志国 成诚  
评论: 更新日期:2013年11月18日


                       图2 伴随粒子成像示意图
        三、 爆炸物中子查缉设备系统构成介绍
        目前,针对大型车辆及集装箱的爆炸物中子探测设备在欧盟一些国家已经得到采用(见图3)。
        
              图3  用于大型物流车辆爆炸物查缉的中子设备
        从系统组成上来说,爆炸物中子查缉设备主要包括以下部分:中子源、γ射线探测仪、多道微机分析系统等(见图4),对于API中子成像法,系统还需要配备高位置精度的α粒子探测器。
        
                 图4 爆炸物中子查缉设备系统构成
        为了测准隐藏在行李中炸药所含C、N、O,而不受周围物品中C、N、O产生γ射线干扰,检测系统必须是位置灵敏的,即必须把行李分成许多小区分布进行测量。实际应用中,需要在较短时间内完成爆炸物的检测,这就要求中子源强足够大。目前,对炸药的检测精度在500g左右,检测时间10分钟左右。
        为了实现对行李的大通量在线检测,这个时间必须缩短。需要中子源具有1010/s以上的产额。目前,我国已经开展了中子产额1011/s的中子管的研究,美国正在对1014/s的中子管进行实验开发[6]。另外,在安检中,对中子发生器的使用寿命也有较高的要求,目前国内使用的中子发生器的寿命大都在2000小时左右,在中子产额和使用寿命方面都不能满足爆炸物在线检测的需求。
       
        四、 爆炸物检测技术的发展趋势
        随着犯罪分子高科技犯罪手段的采用,针对行李藏爆和人体藏爆的检测越来越成为一项具有极大挑战性的任务。在行李藏爆方面,中子查缉技术以其具有直接针对炸药本身的元素组成比例分析技术和非接触式探测成为很有前景的应用技术。针对人体炸弹和液体炸弹等新情况,目前,基于核四级矩共振(NQR)[7]、毫米波、太赫兹技术[8]和激光拉曼技术[9]等也在不同场合开展了应用研究。不同于X射线查缉技术,太赫兹在远红外区,光子能量比X射线小约百万倍,没有离子化辐射问题,具有较高的成像空间分辨率(~ 300μm)。因而,毫米波及太赫兹技术以其安全性被民众普遍接受,目前美国和欧洲正在开展相关技术的进一步研究,我国在十二五科技规划中也开展了毫米波相关技术研究。
        从今后的发展趋势来看,远距离非接触式、低辐射或无辐射的安检技术将成为主流。针对不同的应用场景和物品空间堆放的复杂化,综合多种探测机制的多设备综合应用将成为爆炸物检测的趋势。
       
        参考文献:
        1. Turecek, J., Detection of Improvised Explosive Devices on Persons and in Baggage. NDT for Safety, 2007: p. 285-290.
        2. 景士伟, 杨璐, and 李文杰, 利用中子技术检测爆炸物的实验研究. 东北师大学报(自然科学版), 2008. 40(2): p. 47-50.
        3. 贾文宝, 可移动式中子监测隐形爆炸物系统的初步探索与研究. 原子核物理评论, 2005. 22(1): p. 76-78.
        4. 金大志 and 程亮, 中子检测爆炸物的原理实验研究. 原子核物理评论, 2009. 26(1): p. 41-43.
        5. 徐四大 and 朱维彬, 检测爆炸物和毒品的伴随粒子成像方法. 原子能科学技术, 1998. 32(6): p. 482-486.
        6. 乔亚华, 中子管的研究进展及应用. 核电子学与探测技术, 2008. 28(6): p. 1134-1138.
        7. 房旭民, 徐政, and 徐玉清, 核四极矩共振炸药探测技术在探雷中的应用. 同济大学学报, 2003. 31(6): p. 719-723.
        8. 李海涛, 王新柯, and 牧凯军, 连续太赫兹波在安全检查中的实验研究. 激光与红外, 2007. 37(9): p. 876-878.
        9. 梁鲁宁, 徐丽娜, and 周恒智, 拉曼光谱法鉴别常见毒品. 刑事技术, 2003(1): p. 17-19.
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