Классификация, принципы построения, устройство, оперативно-технические параметры и области применения досмотровой рентгеновской техник

Принцип работы рентгеноустановок, основанный на применении метода сканирующего рентгеновского луча можно продемонстрировать на Рисунке 4. Неподвижный рентгеновский генератор (Re) с помощью специального коллимирующего устройства формирует узкий (около 1° по толщине) веерообразный пучок рентгеновских лучей, по вертикали имеющий угол около 60°. Рентгеновские лучи, прошедшие сквозь объект контроля с помощью специальной детекторной линейки, преобразуются в электрические сигналы, которые после соответствующей обработки в блоке обработки информации, записываются устройством цифровой видеопамяти, а затем поступают на видеоконтрольное устройство монитор, трансформирующее их в видимое изображение на телевизионном экране.

На схеме показаны три  основные функциональные системы рентгеновских  аппаратов сканирующего типа: система  управления, рентгеновская система  и система получения изображения.

Мозгом системы управления является микропроцессорный программированный  блок управления. Он получает управляющие  сигналы от соответствующих управляющих  кнопок пульта управления оператора, от световых датчиков зоны включения и  выключения рентгеновского излучения, регистратора скорости движения конвейера, а также подаёт команды на конвейерную  ленту, рентгеновский генератор, монитор  и модуль детекторной линейки. Он обеспечивает включение рентгеновского генератора только при движущейся ленте  транспортёра и только при наличии  в контрольном туннеле объекта  контроля.

Рис. 4. Схема построения рентгенотелевизионного аппарата по методу сканирующего луча

 

 

Рентгеновская система – содержит собственно рентгеновский генератор, коллиматорное устройство, блок управления режимом работы генератора и энергопитанием, а также световые индикаторы включённого рентгеновского излучения.

Система получения изображения  – состоит из непосредственно контура «Г-образной» детекторной линейки, куда попадает прошедшее через контролируемый объект рентгеновское излучение, и где оно превращается в видимый свет, благодаря специальным устройствам – сцинцилляторам. Сцинцилляция – это свойство определённых веществ светиться под действием ионизирующих излучений, к которым, как известно, и относится рентгеновское излучение. Возникновение сцинцилляций связано с тем, что при взаимодействии электронов, образованных ионизирующим излучением, с веществом сцинциллятора его возбуждённые и ионизированные атомы возвращаются в нормальное состояние с испусканием микрочастиц видимого света. Световые вспышки воспринимаются фотодиодами, которые и преобразуются ими в электрические сигналы, усиливаются и поступают в процессор детекторной линейки. Детекторные сигналы путём опроса каждого детектора всей линейки детекторов считываются и последовательно измеряются, интегрируются с помощью специальных устройств – аналоговых мульти­плексоров. При отсутствии рентгеновского излучения процессор детекторной линейки измеряет фоновые величины (шумы и помехи) всех каналов детекторной линейки, переводит их цифровую форму и фиксирует в блоке памяти. При включении рентгеновского излучения эти фоновые сигналы вычитаются из общего сигнала теневого изображения, создавая качественное, чёткое (без аппаратурных шумов) изображение контролируемого объекта на чёрно-белом мониторе. Система получения изображения позволяет оператору проводить анализ теневого изображения, используя возможности электронных схем обработки записанной в памяти «картинки», обеспечивающих изменение её контрастности, выделяя более плотные предметы или создавая негативное изображение объекта.

Особо следует обратить внимание на выполнение в рентгенотелевизионных  аппаратах сканирующего типа – радиационной защиты. Она делается особо тщательно и предусматривает защиту собственно рентгеновского генератора специальным свинцовым кожухом; конструкция контрольного туннеля также выполняется из металлических листов толщиной 1,5 – 2,5мм; детекторная линейка снабжается специальным свинцовым экраном; загрузочно-разгрузочные арки туннеля закрываются резиновыми свинцовосодержащими полосками (лентами), также экранирующими рассеянное рентгеновское излучение. Это, кроме обеспечения безопасности продуктов, фотоматериалов и лекарственных препаратов, позволяет добиться минимально возможных, полностью безопасных для человека доз рентгеновского излучения на поверхности аппарата.

Основными оперативно-техническими преимуществами рентгенотелевизионных  аппаратов, использующих принцип «сканирующего луча» являются:

1.Отсутствие геометрических  искажений теневого изображения  контролируемого объекта за счёт  применения узконаправленного рентгеновского  луча рентгеногенератора и «Г-образного»  расположения линейки детектора.

2.Обеспечение высокой  контрастности и разрешающей  способности теневого изображения  контролируемого объекта за счёт  высокостабильных энергетических  и геометрических параметров  сформированного рентгеновского  луча и высокочувствительных  преобразователей рентгеновского  излучения малых размеров.

3.Возможность визуального  телевизионного контроля достаточно  плотных материалов и обнаружения  предметов находящихся за преградами  из них.

4.Высокая производительность  контроля за счёт применения  конвейерной системы перемещения  объекта контроля.

5.Возможность контроля  предметов ручной клади и багажа  практически неограниченной длины  за счёт возможности фрагментарного  контроля отдельных участков  объекта, располагающегося на  конвейере. 

6.Высокая радиационная  безопасность операторов и окружения  за счёт применения специальных  защитных устройств, обеспечивающих  предельно низкие дозы рентгеновского  излучения на поверхности аппарата.

7.Минимальная доза облучения  инспектируемого объекта, обеспечивающая  полную безопасность продуктов,  фотоматериалов и лекарств.

8.Возможность углублённого  анализа отдельных фрагментов  теневого изображения за счёт  применения специальных схем  обработки изображения и схем  выбора и масштабирования участков  изображения.

9.Оперативно приемлемые  габариты и вес аппаратов.

10.Возможность оперативной  работы на аппарате операторов  не имеющих специального технического  образования.

11.Удобство работы операторов  за счёт рационального выполнения  клавиатуры пульта управления  аппарата и оптимального расположения  ТВ-монитора.

12.Создание комфортных  условий для лиц, ручная кладь  и багаж которых подвергается  контролю, за счёт применения  в аппарате низкорасположенного  конвейера и рольганга.

Однако, применяемые таможенными  службами аппараты сканирующего типа, обладают определённым недостатком  – позволяют наблюдать и анализировать объекты за один цикл контроля только в одной плоскости, что в ряде случаев затрудняет распознавание и идентификацию предметов, что снижает вероятность обнаружения контрабандных вложений. Метод формирования нескольких проекций теневого рентгеновского изображения позволяет увеличить вероятность распознавания предметов за счёт увеличения количества информации, поступающей к оператору. Этот метод позволяет оператору наблюдать одновременно или последовательно изображение нескольких проекций контролируемого объекта. Такая аппаратура, как правило, строится по двухканальной схеме, при которой оператор может наблюдать и анализировать одновременно две проекции инспектируемого объекта на одном мониторе (стереоскопический метод) или последовательно каждую из проекций на одном мониторе (двухракурсный метод).

Для получения стереоскопического эффекта используют два источника  рентгеновского излучения, расположенные  на определённом расстоянии и под  определённым углом друг к другу, или специальную рентгеновскую  трубку, имеющую два катода, две  управляющих сетки и один общий  анод, и одну систему визуального  изображения. Электронное управление каждым из двух генераторов или сетками  одного генератора обеспечивает их попеременное включение. Электронные пучки попадают на объект контроля под разными углами, при этом теневые изображения, фиксируемые  передающей телевизионной системой, оказываются расположенными под  различными углами зрения.

Специальная система электронного управления, синхронизированная с системой управления генераторами или сетками  трубки, разделяют сигналы от передающей ТВ-трубки по двум каналам. На одном  ТВ-приёмнике фиксируется изображение  от одного генератора или одной половины рентгеновской трубки, на другом –от второго или другой части трубки. При совместном наблюдении двух экранов мониторов ТВ-системы достигается стереоэффект. Однако работа оператора одновременно с двумя экранами вызывает его быструю утомляемость и в целом нужного оперативного эффекта не достигается. Возможно формирование изображений каждого канала на одном мониторе, но это требует попеременного формирования каждого из ракурсных каналов на мониторе и син­хронизированного восприятия оператором изображения с помощью специальных поляризационных стереоочков. На таком принципе (с двумя рентгеновскими генераторами) американская фирма «Астрофизик ресёч» создала модель рентгеновского стереоаппарата «Лайн-Скан-стерео»и продемонстрировала его работу на выставке «Оборудование для таможни-87» в Москве. По заявлению представителей английской и американской таможенных служб эта аппаратура не нашла своего оперативного применения из-за достаточной сложности электроники, значительной стоимости и необходимости оператору практически постоянно работать в стереоочках, что весьма затруднительно.

Поэтому наиболее оптимальным  вариантом получения значительно  большего объёма информации о содержимом инспектируемого объекта при  незначительных усложнениях конструкции рентгеноаппарата является двухракурсннй вариант получения теневого изображения за один цикл контроля, принцип образования которого представлен на Рис. 5. Он построен на базе использования рентгеновской трубки с двумя разнесенными по высоте фокусными пятнами (точками выхода излучения), работающими в режиме последовательной коммутации и попеременной визуализации теневых изображений на одном мониторе, полученных от действия луча каждого ракурса и заложенных в блоке памяти аппарата.    Экспериментами подтверждено, что при двухракурсном варианте контроля узнаваемость предметов в контролируемых объектах, идентификация их истинных образов и принадлежности примерно на 50-60%  выше, чем при одноканальном одноракурсном просвечивании.

Рис. 5. Двухракурсный метод получения теневого изображения контролируемого объекта

 

 

 

 

 

 

4. Применение досмотровой рентгеновской техники при таможенном контроле на примере рентгенотелевизионной установки HEIMANN "HI-SCAN 100100T-2is" и рентгеновской досмотровой установки "FISCAN B 6550B"

Высокая результативность таможенного контроля достигается комплексным применением технических средств, в частности досмотровой рентгеновской техники на каждом конкретном участке таможенного контроля, будь-то ручная кладь и багаж пассажиров и транспортных экипажей, контроль средне и крупногабаритных грузовых отправок и отдельно следующего багажа, контроль международных почтовых отправлений, или всех видов транспортных средств международного сообщения.

Назначение и технические  характеристики рентгенотелевизионной установки HEIMANN "HI-SCAN 100100T-2is":

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6. Рентгенотелевизионная установка HEIMANN "HI-SCAN 100100T-2is"

 

 

Система HI-SCAN 100100T - 2is предназначена специально для аэропортов, таможен и посылочных служб, имеет рентгеновский генератор мощностью 160 кВ - типичная проникающая способность по стали 35 мм.

Характерные особенности:

• Идеальный метод досмотра негабаритного багажа и груза;

 • Двухлучевая концепция  сокращает время досмотра;

 • Простое обслуживание  тяжелых предметов, благодаря  низкому расположению конвейерной  ленты;

 • Инновационная концепция  использования;

 • Новая технология HI MAT Plus повышает качество распознавания  материалов;

 • Компактная система  с оптимальными размерами туннеля;

 • Типичная проникающая  способность: 35 мм по стали в  направлении 2 и 31 мм в направлении  1.

Система HI-SCAN 100100T-2is представляет собой модернизированную версию HI-SCAN 100100T, предназначенную специально для сканирования негабаритного  багажа и объемного груза размером вплоть до 100 x 100 см.

Система HI-SCAN 100100T-2is оснащена двумя генераторами, расположенными под углом 90° друг к другу и, таким образом, излучающими в  двух направлениях (двухлучевая система). Такой режим сканирования упрощает досмотр плотно упакованных предметов багажа при сокращении времени досмотра и повышении эффективности процесса. Инновационная пользовательская концепция делает работу с системой столь же простой, как и работу с однолучевой системой. Несмотря на применение двухлучевой концепции, новая система компактна и позволяет экономить рабочее место.

Благодаря малой высоте конвейерной  ленты HI-SCAN 100100T, присоединение вспомогательных  подающих и/или выводящих конвейерных  систем для тяжелых грузов не вызывает сложностей.

Таблица 1.Технические характеристики HI-SCAN 100100T-2is

Основные характеристики
Размеры туннеля	1010 (Ш) *1010 (В) [мм ]
Макс. размер предмета багажа	1000 (Ш)* 1000 (В) [мм ]
Высота конвейера	330 мм
Скорость движения конвейера (регулируется с помощью частотного преобразователя)	Типичная 0,2 [м/с ]
Макс. грузоподъемность конвейера  при равномерном распределении  груза	200 кг
Источник питания	Стандартный: 230 В переменного  тока или 120 В переменного тока +10%/-15% • 50 Гц /60 Гц ± 3 Гц
Разрешение	Стандартное: 36 AWG (0,13 мм)
Проникающая способность	Стандартная (направление 1): 29 мм • типичная (направление 1): 31 мм Стандартная (направление 2): 32 мм • типичная (направление 2): 35 мм
Доза рентгеновского излучения/ досмотр (типичная)	HI-MAT: 3,4 мкЗв (0,34 мрем)
Направление луча, направление 1 / направление 2	Направление 1: по диагонали  сверху вниз  Направление 2: по диагонали  сбоку
Преобразователь рентгеновского излучения	L-образная детекторная  линейка
Представление изображений	Черно-белое, цветное
Функции анализа изображений	VARI-MAT, O2, OS, HIGH, REVIEW, LOW, NEG  Электронное увеличение: плавное увеличение вплоть до 16-кратного
Дополнительные характеристики
Особенности	Ввод даты/времени, счетчик  багажа, идентификационный номер  пользователя, система маркировки багажа (акустическая), отображение режима работы, функция REVIEW (для повторного воспроизведения ранее наблюдавшихся  областей изображения), обзор увеличенного изображения, свободно программируемые  кнопки, интерфейс USB 2.0, плавное увеличение
Опции	X-ACT, HI-TIP, HI-SPOT, SEN, XPlore, IMS (система  управления изображениями), Xport, Media Bay для RIDA (250 Гигабайт), модуль CD/RW