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X 射线背散射人体检查设备与应用前景

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X 射线背散射人体检查设备与应用前景

发布日期:2013-10-20 00:00 来源:http://www.yieldtrust-top.com 点击:

     随着全球范围严厉打击恐怖主义活动的要求,加强对高水平人体隐匿违禁品探测技术和设备的需求,开发更便捷有效的先进人体安检设备迫在眉睫。除了传统的金属探测仪之外,当前主要的人体安检技术有毫米波探测、THz探测、X射线透射式线扫描和X射线背散射点扫描等。公安部第一研究所已经成功研制出基于X射线透射式线扫描探测技术的中位直射式人体内外藏物X射线检查设备,在主动式和被动式毫米波人体探测技术上也取得了卓越的进展,另外基于X射线背散射点扫描技术的X射线背散射检查设备已经通过了现场试用和检测。本文将重点介绍这种X 射线背散射人体检查设备及其应用前景。
  
X 射线背散射人体检查设备与应用前景
 
 
世界反恐局势严峻,恐怖分子从来就是把机场作为攻击的首要目标,他们用武器劫持飞架,并试图用鞋底、裤裆炸弹等爆炸装置炸毁飞机,恐怖分子制造了多起空难事件。近年来,人体炸弹已成为恐怖分子制造恐怖事件的有效武器。恐怖分子使用人体炸弹暗杀政府首脑,在印度、巴基斯坦、伊拉克等国,在宗教集会活动、大型集市及购物场所制造了多起恐怖事件,使大量无辜群众失去了生命。2009年圣诞节期间裤裆炸弹未遂事件引起了各国政府与有关部门的高度重视,事件后美国政府立即在多个机场安装了背散射X 射线检查设备和毫米波人体检查设备,对登机旅客实施全身检查。我在20124月,在纽约的拉瓜地机场,搭乘American Air Line的航班回北京时,所有旅客必须接受背散射X射线人体检查设备的检查,确保飞机和广大旅客的安全。
背散射人体检查技术原理
背散射人体检查设备利用了X射线与物质相互作用的康普顿散射效应,采用点扫描成像原理,设备采集被检人体背向散射的X射线,生成清晰的被检人体的背散射X射线图像,图像为负图像,能突出显示由低原子序数元素组成的物质,特别是含有丰富氢、氧、碳、氮元素的物质。由于炸药与毒品类的物质都属于此类有机物,对X射线的散射能力很强,采集到的散射信号也就强,图像的灰度比较亮,所以,背散射X射线检查设备能发现人体携带的炸药等危险品。同时,金属物品,如枪支和匕首等,对X射线的散射能力很低,采集到的信号就低,在人体散射背景下,人体携带的这些危险武器就极易被发现。所以说,X射线背散射人体检查设备不仅完成了金属探测门探测金属武器的功能,还能探测炸药以及爆炸装置。
 
通常系统工作时,被检人站立不动,飞点X 射线从上向下或从下向上扫描被检人体,完成对人体一个侧面的扫描检查,得到了人体被检测面的二维散射图像。由于这种设备使用的X 射线能量低,射线只能穿透衣服,不能穿透人体,所以,必须要求被检人转身,完成另一个侧面的扫描检查。机场通常采用双背散人体检查系统,是由2台基本相同的背散射人体检查设备组成,相对放置,被检人站在2台设备中间,2台设备完成对人体2个侧面的检查,这样,检查一个旅客的时间只有5秒钟左右,速度不低于金属探测门。
设备的工作原理示意图以及人体背散射X射线图像见图1。


 
 
(a)    点扫描成像原理示意图            (b)人体背散射图像
图1 点扫描成像原理与背散射人体图像
 
与其他人体检查技术比较
透射式线扫描人体检查技术主要利用人体内外物体边缘的特殊轮廓特征,利用计算机技术构建人体数据库,由软件按照特殊算法对图像进行处理,确认被检查人员体内外是否藏有违禁品。透射式线扫描人体检查技术能够将体内外隐藏的违禁品一览无遗,其缺点是检查速度不够快和X射线辐射的影响,对于机场人身安检应用不如背散射设备的接受度。
毫米波和太赫兹探测技术能够进行远距离探测,因能量小可用于人体扫描检查。但目前太赫兹成像技术用于人体安全检查还存在一些不足,如太赫兹成像技术的图像质量和检测速度还有待进一步提高。对于可疑物品被金属遮挡的情况,太赫兹成像则无能为力,这时还需要其他探测技术如金属探测器或者毫米波成像来辅助检查。毫米波成像分主动和被动两种方式,区别在于主动方式需要有毫米波发生源,而被动方式则只需要毫米波探测器。主被动毫米波都能远距离探测实时成像,可探测衣服下隐藏的可疑物,检测效果直观,适合人群的快速成像检测。但其缺点是还不能区分可疑物的具体种类。
背散射人体检查设备的图像质量远好于毫米波人体检查设备图像质量,综合比较起来是目前应用推广占据优势的人体检查设备。
 
隐私保护
从对目前人体背散射设备在国外应用情况来看,目前讨论最激烈的问题是个人隐私保护问题。由于影像过于清晰,该设备被俗称为“裸体扫描仪”。实际上,通过完善后期的图像处理和系统软件安全机制,完全可以消除公众对于该设备个人隐私保护问题的担忧。
为了保护受检者的隐私,美国交通安全管理局(TSA)要求设备使用特殊算法处理人体图像,或采用远程网络通讯方式完成检查。远端的显示器显示被检人员的图像,但远端的图像分析人员看不到被检者,能看到被检者的值机人员只能看到经过处理的人体轮廓图像或卡通图像,处理后的图像突出显示了人体携带危险品的形状和位置,见图2。而这些图像不被存储、打印或传输,分析人员也不允许携带照相机,手机或能照相的设备进入工作室,每一个分析后的图像都会自动删除。       


(a)        处理后人体图像                 (b) 卡通图像
图2 经过处理的人体X射线背散射图像
辐射安全
使用背散射X射线人体检查设备引发的另外一个争议问题是X射线检查带来的辐射剂量安全问题。
由于背散射人体检查设备采用了点扫描成像原理,专门设计的机械斩波装置将X射线源发射的圆锥形X射线束斩波成笔束状X射线飞点,飞点射线沿垂直或水平方向飞快地扫瞄被检物,在每一时刻,只有一个X射线的光点照射被检物,大大减少了设备的单次检查剂量。另方面,这种背散射的人体检查设备使用的X射线能量很低,一般为50keV-70keV (透射式人体检查设备的X射线能量能高到150keV) 。一次人体CT扫描的剂量约为1000mSv,一次胸透剂量约为100mSv,背散射人体检查设备一次扫描剂量小于0.4mSv,典型值不大于0.1mSv。因此,与国际国内标准规定比较起来,背散射人体检查设备的辐射剂量极低,完全满足辐射安全的要求。但有专家强调“不管多么微弱,任何超出自然条件下会接收到的辐射都是应该严格控制的”,因此专家们建议,怀孕的妇女和儿童不要接受这种X射线人体检查。
 
应用前景
近几年背散射人体检查设备在美国机场已被越来越多地配置和使用,而且有取代金属探测门的趋势。这种背散射X射线人体检查设备也逐步被广大的旅客所接受。我在纽约拉瓜地机场接受检查的那段时间中,旅客顺序排队接受检查,有人还被扫描2次。
 
目前在英美国家一些机场广泛使用的X射线背散射人体检查设备主要是美国科学技术公司生产的SmartCheckSecurity 1000
 

相关标签:安检机

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