[发明专利]利用Monte Carlo方法模拟双能X射线成像进行物质识别的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种物质识别的方法。 

背景技术

传统的X射线检测技术和设备，有性能可靠、操作简单、易于维护、图像清晰直观并且价格低廉等优点。但是大多数安检设备都是利用普通射线成像系统来进行安全检查，类似枪支和刀具之类的比较坚硬的金属制品很容易被识别，但是探测爆炸物要比探测武器困难得多，因为现在的爆炸物大多是塑胶炸弹，其主要成分为HMX(奥克托今)、RDX(黑索今)，它们极易被伪装成任何形状，就像我们每天的日常生活用品一样，很难被普通的射线成像系统检测出来。随着恐怖事件的屡次发生，如何有效而准确地检测出藏匿在行李包裹的夹层中、厚的铁板暗格里、甚至是集装箱中的危险品成为目前的一大难点。由于爆炸物和危险品的种类繁多，且物质形态千差万别，要准确、快速地检查出爆炸物等违禁品，无疑提高了对安检设备的技术要求。 

近年来，X射线背散射技术也应用在大型物品的安全检查中。利用车辆偷运炸药、毒品和人员偷渡等往往采用对车辆进行改造，制造厚铁的暗格、夹层等手段，其原因是铁板对X射线的吸收较强，隐藏于厚重铁板后的炸药、毒品等有机物在传统的X射线检查中被遮挡，难以发现。但有效原子序数低的有机物(毒品和爆炸物等)对X射线的散射效应强，利用双能X射线成像方法可实现对原子序数低的有机物(毒品和爆炸物等)的探测，特别是对位于被检物浅层区(夹层等)的有机物探测其散射信号很强。 

发明内容

本发明是为了解决目前在安检过程中，物质识别准确率低的问题，从而提供一种利用Monte Carlo方法模拟双能X射线成像进行物质识别的方法。 

利用Monte Carlo方法模拟双能X射线成像进行物质识别的方法，它由以下步骤实现： 

步骤一、利用Monte Carlo方法模拟能量为9MeV和能量为6MeV的电子束轰击钨靶过程，产生轫致辐射，获得X射线谱； 

步骤二、对步骤一获得的X射线谱进行准直，准直后扫描待测样品，获得扫描图像； 

步骤三、分析步骤二获得的扫描图像，获得待测样品的识别曲线，根据该识别曲线与物质原子之间的关系，实现物质识别。 

步骤一中能量为9MeV和能量为6MeV的电子束的为0.2cm。 

步骤一中钨靶的直径为1.5cm、厚度为0.2cm。 

步骤二中对步骤一获得的X射线谱进行准直采用铅准直的方法实现。 

有益效果：本发明利用Monte Carlo方法模拟双能X射线成像的方法进行物质识别，能够更有效地识别被检测物品，提取更多的物质信息，从而提高检查准确率，降低误报率。本发明尤其适用于港口、码头等大型货物的检测，以及对违禁品(毒品、炸药)的识别。 

附图说明

图1是产生电子束的面源、钨靶及点探测器之间的空间结构示意图；图2是双能成像物质识别原理示意图；图3是前向散射的原理示意图；图4是6MeV电子束的轫致辐射谱示意图；图5是9MeV电子束的轫致辐射谱示意图；图6是6MeV电子束的轫致辐射角分布示意图；图7是9MeV电子束的轫致辐射角分布示意图；图8是不同材料识别曲线示意图；图9是不同材料前向散射光子数与散射角的关系示意图；图10是MCNP程序流程示意图。 

具体实施方式

具体实施方式一、利用Monte Carlo方法模拟双能X射线成像进行物质识别的方法，它由以下步骤实现： 

步骤一、利用Monte Carlo方法模拟能量为9MeV和能量为6MeV的电子束轰击钨靶过程，产生轫致辐射，获得X射线谱； 

步骤二、对步骤一获得的X射线谱进行准直，准直后扫描待测样品，获得扫描图像； 

步骤三、分析步骤二获得的扫描图像，获得待测样品的识别曲线，根据该识别曲线与物质原子之间的关系，实现物质识别。 

步骤一中能量为9MeV和能量为6MeV的电子束的为0.2cm。 

步骤一中钨靶的直径为1.5cm、厚度为0.2cm。 

步骤二中对步骤一获得的X射线谱进行准直采用铅准直的方法实现。 

原理：本发明的双能X射线成像物质识别方法是通过不同能量的X射线在物质中的衰减值进行计算(物质对高能X射线衰减与对低能X射线衰减的比值K只与物质的原子序数Z有关)，再将已有的数据和计算结果进行对比，从而确定被测材料的种类(有效原子序数)，实现物质识别。