7.6. Новые применения досмотровых рентгеновских установок

Перспективными направлениями развития досмотровой рентгеновской техники сегодня являются:

• разработка математических компьютерных методов обработки видеоизображений с анализом энергетических характеристик рентгеновских спектров;

• обучение операторов с использованием банка графических данных;

• разработка математических компьютерных методов воссоздания двухмерных и трехмерных изображений вложений на основе многоракурсных теневых картин;

• создание мобильных инспекционных досмотровых комплексов для проверки автотранспорта и контейнеров;

• снабжение досмотровых рентгеновских установок газоанализаторами для выявления взрывчатых и наркотических веществ;

• разработка безопасных систем для досмотра пассажиров;

• автоматическое обнаружение заданных предметов по полученным изображениям содержимого упаковки (например, взрывных уст­ройств, оружия и т.п.).

В современных рентгеновских досмотровых установках предусматриваются средства документирования получаемых изображений, в том числе на бумажный носитель.

В связи с активизацией борьбы с терроризмом промышленностью разработаны высокопроизводительные рентгеновские установки (в том числе мобильные) для таможенного контроля элементов транс­портных средств, специальные установки для досмотра почты; и посы­лок и т.п. При этом большое внимание уделяется созданию установок, позволяющих в автоматическом режиме обнаруживать объекты, подо­зрительные на наличие особо опасных видов контрабанды: наркоти­ческих и взрывчатых веществ (более подробно см. в п. 8.4 и 8.5).

На рис. 7.12а и б представлены установки фирмы Heimann Systems для досмотра почты и посылок. Установка Hl-SCAN PS ЗОЮ работает с объектами, размеры которых в пределах 370 х 300 х 100 мм; снабжена детектором взрывчатых веществ. Для установки конвейерного типа HI-SCAN 6030d максимальные габариты объекта контроля - ширина 610 и высота 320 мм. Результат контроля отображается на дисплее.

Таможенные службы постоянно сталкиваются с попытками провоза запрещенных предметов на теле человека или даже в желудке. Однако процедура личного досмотра допускается только в исключи­тельных случаях при наличии веских оснований. Личный досмотр до­вольно длительная процедура, которая требует соблюдения опреде­ленных правил. Эффективный способ решения этой проблемы - при­менение специальной досмотровой техники (рис. 7.13). Ряд подобных установок имеют сертификаты безопасности, соответствующие между­народным и российским стандартам.

Так, фирма RAPISCAN с целью упрощения процедур личного досмотра пассажиров разработала установку SECURE 1000. Человек становится перед установкой и она начинает сканирование узким лучом рентгеновского излучения низкой интенсивности. Специальное устрой­ство принимает отраженный сигнал, который после обработки отобра­жается на выносном мониторе оператора. Разные по плотности участ­ки тела или закрепленные на нем предметы дают разный по интенсив­ности отраженный поток. Время сканирования не более 8 с. Мощность излучения не более 10 микрорентген. Получаемая человеком доза об­лучения эквивалентна получаемой от естественного радиационного фона в течение 5 мин. На рис. 7.13 видно, что на руке человека часы, за поясом огнестрельное оружие, на бедре - закреплена сумка.

Аналогичная по назначению установка SecureScan (рис. 7.14) фиксирует не отраженный, а прошедший через объект контроля сигнал. Ее особенностью является:

• формирование узкого (менее 2 мм) рентгеновского пучка с помощью системы коллиматоров и фильтров с целью минимального облу­чения контролируемого человека;

■ использование в качестве приемника рентгеновского излучения сверхвысокочувствительной линейной матрицы полупроводниковых сцинтилляционных детекторов, расположенных вертикально;

• организация сканирования человека рентгеновским пучком путем его перемещения на специальной движущейся платформе, распо­ложенной между коллиматором и детектором;

возможность изменения дозы облучения и разрешающей способности в зависимости от специфики решаемой задачи.

Некоторые технические параметры установки приведены в табл. 7.1.

Доза облучения человека при одном сканировании в этой установке от нескольких десятых до единиц мкЗв. По радиационной безо­пасности установка SecureScan отвечает Американскому националь­ному стандарту ANSI/HPS N43.17-2002 «Radiation Safety For Personnel Security Screening Systems Using X-rays». Для сравнения: типичная доза облучения, обусловленная космической радиацией для человека, со­вершающего перелет в один конец из Нью-Йорка в Лондон - 35 мкЗв. Типичная фоновая доза облучения, получаемая средним представите­лем стран Европейского Союза в день, составляет 6-7 мкЗв. Таким образом, облучение, которому подвергается человек на сканирующей рентгеновской системе, незначительно на фоне естественного радиа­ционного излучения. Согласно рекомендациям Американского нацио­нального совета по радиационной защите (NCRP 1993 г.) и междуна­родным нормам безопасности для общего контингента населения (бе­ременные женщины и дети) допустим уровень облучения в 1 мЗв (1000 мкЗв) в год от всех источников ионизирующего излучения немедицин­ского назначения, т.е. установки типа SecureScan безопасны даже для беременных женщин и детей.

За пределами рабочей зоны, на расстоянии более 1,5 м от сканера, уровень рентгеновского излучения не превышает фонового значе­ния и поэтому не представляет никакой опасности для окружающих. Это позволяет размещать сканирующую систему на компактной пло­щади в местах массового скопления людей, например в аэропортах рядом с досмотровой установкой багажа.

Активно разрабатываются досмотровые рентгеновские системы для организации досмотровых операций в полевых условиях.

В качестве примера можно привести отечественный полевой малогабаритный рентгенотелевизионный комплексах «Шмель 240/ТВ» (рис. 7.15).

Комплекс укомплектован источником излучения «Шмель 240А» с напряжением на аноде 240 кВ. Наличие такого источника излучения позволяет легко решать задачи контроля изделий и конструкций большой толщины и размеров (проникающая способность по стали - 32 мм, разрешающая способность - 0,12/0,16 мм). Специальная конструкция приемника излучения позволяет осуществлять контроль в труднодос­тупных местах. Управляющий блок позволяет фиксировать и сохранять более 10000 кадров цифровых изображений.

На рис. 7.16а и б показаны передвижные (мобильные) рентгеновские системы, предназначенные для досмотра большегрузных авто­мобилей и автопоездов. По сути - это инспекционные досмотровые комплексы на колесах.

Передвижные системы монтируются на базе автомобиля. Они удобны при проведении различных оперативных мероприятий. По производительности сравнимы со стационарными инспекционными досмотро­выми комплексами, хотя и уступают им по эффективности контроля.

К числу новых для отечественных производителей разработок относятся ручные детекторы измерения плотности. Их основное назначение-поиск тайников. На рис. 7.17 показан детектор ДИП-А01М, оборудованный встроенным естественным источником гамма-излучения на основе бария -133 (¹³³Ва).

К числу новых для отечественных производителей разработок относятся ручные детекторы измерения плотности. Их основное назначение-поиск тайников. На рис. 7.17 показан детектор ДИП-А01М, оборудованный встроенным естественным источником гамма-излучения на основе бария -133 (¹³³Ва).

На ручке прибора имеется курок, при нажатии которого открывается защитный кожух источ­ника и из нижней части прибора выходит поток излучения под углом 120⁰. Прибор перемещается по контролируемой поверхности (например, по дверце автомобиля), при этом периодически, с частотой внутреннего генератора прибора, измеряется и отображается на дисплее плотность ма­териала под детектором. Очень кратко принцип работы детектора можно разъяснить следую­щим образом. Излучение от источника проникает внутрь обследуемой по­верхности, где происходит его рассеивание. Часть рассеянного (отра­женного) излучения фиксируется прибором. Интенсивность фиксируемо­го излучения зависит от плотности (эффективного атомного номера) ве­щества под рабочей поверхностью детектора. Если, например, в полости контролируемой двери будет какое-то вложение, то в этом месте будет увеличенная плотность и произойдет увеличение показаний прибора.

При превышении показаний первоначально установленной (при калибровке) величины издается звуковой сигнал. Имеется возможность подключения наушников для прослушивания звуковых сигналов.

Правая кнопка (МАКС/МИН) на верхней панели детектора позволяет последовательно вывести на дисплей последнее, максимальное и минимальное измеренные значения.

С 2003 г. на вооружение таможенных органов России стали поступать рентгеновские ручные сканеры скрытых полостей «ВАТСОН» (рис. 7.18).

Назначение сканера - поиск вложений в скрытых полостях, таких как двери, сидения, бензобаки, колеса, стенки кузовов автотранспорта, полки и перегородки в пассажирских железнодорожных вагонах и т.п. Как и в детекторе ДИП-А01М, в нем реализован принцип регистра­ции обратного рассеянного рентгеновского излучения. Однако источни­ком излучения в данном случае является малогабаритный рентгеновский излучатель с анодным напряжением 50 кВ, что повысило безопасность эксплуатации прибора. Для регистрации рассеянного рентгеновского излучения в приборе используется сцинтилляционный детектор.

Сканер разрабатывался для обнаружения вложений низкой плотности 0,5-2 г/см (пластмасса, органические вещества), хотя практи­чески может выявлять и более плотные вложения. Максимальная тол­щина преграды, за которой сканер осуществляет гарантированное обнаружение вложений размером 20x20x20 мм и плотностью 0,5-2 г/см³: из дерева - 35 мм, из алюминия - 6 мм, из стали - 1,0 мм.

При перемещении вдоль некоторой поверхности на дисплее показывается изменение уровня рассеянного излучения, принимаемого сканером. При этом возможны два режима работы:

• абсолютное измерение - на дисплее отображается число, прямо пропорциональное уровню рассеянного излучения;

• относительное измерение - на дисплее отображается разность уровня рассеивания в текущей точке и в точке, выбранной за базовую.

Конструкция сканера позволяет снизить уровень облучения персонала и повысить безопасность его применения благодаря:

• встроенному коллиматору, формирующему рабочий пучок излучения, не превышающий 60 без фильтра и 40 с фильтрам;

• нахождению оператора в зоне, противоположной направлению излучения;

• наличию фильтра рентгеновского излучения, уменьшающего мощность дозы в рабочем пучке излучения в случае сканирования преграды с низкой плотностью без ручной установки фильтра (уменьшает мощность дозы в прямом пучке не менее, чем в 5 раз).

Пучок излучения направляется на сканируемую поверхность через коллиматор. В зависимости от режима формируется пучок излуче­ния, расходящийся на 60 (при сканировании плотных веществ) или 40 (при сканировании веществ с низкой плотностью).