專利名稱：爆炸物檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及快中子檢測(cè)爆炸物領(lǐng)域。
迄今為止，檢測(cè)爆炸物方法有X光分析法，氣體成分分析法以及炸藥中加標(biāo)記物方法與熱中子分析法等，但是，這些方法都存在著很大的局限性。在恐怖分子犯罪活動(dòng)的手段越來(lái)越狡詐，所用技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)的今天，特別是塑性炸藥的出現(xiàn)，由于其密度與常見(jiàn)的許多物品相近，又無(wú)金屬殼，X光分析法將碰到不可克服的困難;低揮發(fā)性炸藥，經(jīng)嚴(yán)密封裝后氣體成分分析方法亦將失靈;正在研制的在炸藥中加入標(biāo)記物，從而提高探測(cè)靈敏度的方法，也是有很大的局限性，一方面各國(guó)現(xiàn)存的大量無(wú)標(biāo)記炸藥能否全部銷毀是個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題，另一方面恐怖分子自制炸藥時(shí)決不會(huì)加入標(biāo)記物。熱中子分析技術(shù)可以有效地測(cè)定待測(cè)物中氮的含量，再根據(jù)爆炸物中含氮量高于一般物品的特點(diǎn)，確定爆炸物的存在，但是也有不少物品(例如，絲、毛織品、密胺制品、尼龍等)的含氮量與炸藥差不多，這樣使得熱中子分析方法產(chǎn)生嚴(yán)重誤檢。
本發(fā)明的目的就在于針對(duì)上述已有技術(shù)的不足，提出一種高空間分辯的快中子檢測(cè)爆炸物系統(tǒng)，可以有效地檢測(cè)爆炸物的存在及其位置，避開(kāi)一切偽裝包裝，而且檢測(cè)速度很快。
要實(shí)現(xiàn)這一目的，對(duì)檢測(cè)爆炸物技術(shù)應(yīng)有下列要求(1)能夠同時(shí)測(cè)定爆炸物中的氮、碳、氧等多種元素的含量，而不是一種元素(如氮)的含量，而氮、碳、氧在炸藥中的相應(yīng)含量及比例與其他物品的上述元素的相應(yīng)含量及比例是明顯不同的，從而大大提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性，降低誤檢率。
(2)不受爆炸物的各種偽裝的影響。
(3)要有很高的空間分辨率，即使在炸藥附近放置有含碳或者氧，或氮很高的物品時(shí)，炸藥也能被檢測(cè)出來(lái)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了高空間分辨快中子檢測(cè)爆炸系統(tǒng)，本系統(tǒng)利用的基本原理是由氘氚反應(yīng)(d+T→4He+n)所產(chǎn)生的能量約為14Mev的快中子與爆炸物中的氮、碳、氧的原子核相互作用時(shí)，將產(chǎn)生各自的特征γ射線，通過(guò)測(cè)量這些特征γ射線的能譜，確定氮、碳、氧的含量及其比例，從而判定炸藥是否存在;在氘氚反應(yīng)中伴隨中子而產(chǎn)生的α粒子(4He核)與中子在時(shí)間上是同時(shí)的，在空間上是一一對(duì)應(yīng)的。采用伴隨α粒子的中子飛行時(shí)間譜方法，即同時(shí)測(cè)量α粒子和中子與氮、碳、氧原子核作用產(chǎn)生的γ射線，并確定它們之間的時(shí)間關(guān)系;由α粒子的位置與相應(yīng)的時(shí)間特性即可確定中子與爆炸物中的氮、碳、氧原子核相應(yīng)作用的空間坐標(biāo)，從而得到爆炸物的位置與輪廓。
一種爆炸物檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括，中子發(fā)生器、與其配合的快速α粒子位置靈敏探測(cè)器、γ探測(cè)器、與上述裝置相連的數(shù)據(jù)獲取、處理與控制的電子計(jì)算機(jī)。
所說(shuō)的中子發(fā)生器可以是高壓倍加器或中子管。
快速α粒子位置靈敏探測(cè)器，是由多個(gè)快速α粒子探測(cè)器陣列構(gòu)成。
γ探測(cè)器，可用BaF2閃爍譜儀。
利用本發(fā)明，由于快中子有極強(qiáng)的穿透能力，它將穿透任何能實(shí)現(xiàn)的包裝層，直接與待測(cè)物的原子核相互作用，采用伴隨α粒子中子飛行時(shí)間譜技術(shù)，使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)高的空間分辨本領(lǐng)，所用中子發(fā)生器產(chǎn)額很高，因此，本系統(tǒng)能夠有效而快速測(cè)出待測(cè)物品中的爆炸物，例如，空間分辨本領(lǐng)好于8cm×8cm×5cm，檢測(cè)靈敏度，對(duì)于TNT炸藥為200克，檢測(cè)一件待測(cè)物品(如手提箱)時(shí)間約為6秒。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1爆炸物檢測(cè)系統(tǒng)示意2本發(fā)明實(shí)施例示意圖符號(hào)說(shuō)明1快中子發(fā)生器與快速α粒子位置靈敏探測(cè)器2被檢物品3爆炸物4γ探測(cè)器5離子源與加速電極6氘束7氚靶8α粒子9快速α粒子位置靈敏探測(cè)器10快中子11γ射線12數(shù)據(jù)獲取、處理與控制電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)下面介紹本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例
快中子發(fā)生器部分可選用配有快速α粒子位置靈敏探測(cè)器的中子管。它由離子源、氚靶、α閃爍屏等部件構(gòu)成(圖2)。由離子源產(chǎn)生的氘離子，被加速到約150Kev后，轟擊氚靶(靶斑≤3mm×4mm)，進(jìn)行T(d，n)4He反應(yīng)，產(chǎn)生快中子與α粒子，快中子產(chǎn)額要求達(dá)到～5×108秒，α粒子由α閃爍屏記錄，α閃爍屏采用ZnO(Ga)，其發(fā)光時(shí)間常數(shù)為1.5ns，能耐高溫。α粒子在α閃爍屏上不同位置處產(chǎn)生的熒光，通過(guò)光纖導(dǎo)出，分別耦合在不同的光電倍增管上，從光電倍增管輸出兩個(gè)信號(hào)一個(gè)是位置信號(hào)，用來(lái)確定快中子與樣品(如手提箱)中碳，氮、氧原子核相互作用點(diǎn)的坐標(biāo)(設(shè)為x、y);另一個(gè)為時(shí)間信號(hào)，用作為中子飛行時(shí)間譜的終止信號(hào)。
由中子管產(chǎn)生的快中子，經(jīng)過(guò)一定路程(例如1米左右)飛行后，照射樣品，與其中的碳、氮，氧原子核相互作用，產(chǎn)生各自的、具有確定能量的特征γ射線。這些γ射線由γ探測(cè)器記錄。γ探測(cè)器由BaF2晶體，快速光電倍增管等部件組成，此光電倍增管要輸出兩個(gè)信號(hào)一個(gè)為能量信號(hào)，用來(lái)判斷碳、氮、氧的存在，并確定其含量及比例;另一個(gè)為時(shí)間信號(hào)，用作為中子飛行時(shí)間譜的起始信號(hào)。此時(shí)間信號(hào)與α探測(cè)器給出的時(shí)間信號(hào)先后輸入飛行時(shí)間譜儀，即可給出中子飛行時(shí)間譜，根據(jù)中子飛行時(shí)間及其能量即可給出了中子在出射方向(設(shè)為Z軸)上飛行的路程，從而確定了樣品中碳、氮、氧與中子作用點(diǎn)的2坐標(biāo)。
為了抑制雜散的γ射線與中子的干擾，除了采用物質(zhì)屏蔽外，還利用上述的飛行時(shí)間譜儀給出的信號(hào)控制γ能譜數(shù)據(jù)的記錄，即只有那些與α探測(cè)器記錄的α粒子有確定時(shí)間關(guān)系的快中子所產(chǎn)生的γ射線才被記錄下來(lái)。
在本實(shí)施例中，樣品中碳、氮、氧原子核的坐標(biāo)由α位置靈敏探測(cè)器(確定x、y)與中子飛行時(shí)間譜儀(確定z)共同確定;而這些元素的含量及其比例，則由分析BaF2探測(cè)器所測(cè)定的特征γ能譜得到。用計(jì)算機(jī)分析這些數(shù)據(jù)，并與各種炸藥的相應(yīng)數(shù)據(jù)比較，即可確定樣品中是否存在爆炸物，并給出它們的空間位置與輪廓，在顯示器上顯示出來(lái)，同時(shí)給出報(bào)警。
權(quán)利要求
1.一種爆炸物檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括快中子發(fā)生器及與其配合的快速α粒子位置靈敏探測(cè)器，γ探測(cè)器及與上述裝置相連的數(shù)據(jù)獲取、處理與控制電子計(jì)算機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的爆炸物檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所說(shuō)的快中子發(fā)生器與快速α粒子位置靈敏探測(cè)器構(gòu)成一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所記載的爆炸物檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所說(shuō)的快速α粒子位置靈敏探測(cè)器是由多個(gè)快速α粒子探測(cè)器構(gòu)成的陣列，每個(gè)α粒子探測(cè)器是由ZnO閃爍體、光纖和光電倍增管構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2記載的爆炸物檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所說(shuō)的γ探測(cè)器是由BaF2閃爍體與快速光電倍增管構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3記載的爆炸物檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，其中的γ探測(cè)器是由BaF2閃爍體與快速光電倍增管構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高空間分辨快中子檢測(cè)爆炸物系統(tǒng)，包括中子發(fā)生器，快速α粒子位置靈敏探測(cè)器和一組γ射線探測(cè)器及數(shù)據(jù)獲取、處理、控制計(jì)算機(jī)。利用本發(fā)明檢測(cè)爆炸物檢測(cè)準(zhǔn)確率高，不受各種偽裝包裝的影響，檢測(cè)靈敏度高，時(shí)間短。
文檔編號(hào)G01N23/22GK1087426SQ9210197
公開(kāi)日1994年6月1日 申請(qǐng)日期1992年3月26日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月26日
發(fā)明者齊卉荃, 陳迎堂, 徐四大, 貊大衛(wèi), 陳振朋, 尚仁成, 陳伯顯 申請(qǐng)人:清華大學(xué)