一种物质检测系统的制作方法

本实用新型实施例涉及物质检测技术领域，尤其涉及一种物质检测系统。

背景技术：

在日常生活中，在出入地铁站、机场、火车站以及海关等重要场所时，经常需要将物品放置在物品机上进行放射性物质的检测，以保证人们的安全。通常，物品机在有被检物品通过时，会将X射线发生装置会被打开，根据检测到的透过被检测物体的X光剂量变化，来获得被检测物体的信息，以确认被检测物品是否为危险物品，当物品机没有物品通过时，则将X射线发生装置关闭。但是，在X射线发生装置开启和关闭的瞬间，X射线的放射量会发生突变，存在明显阶跃，多道分析器采集到的能谱形状会发生随机性的变化。因此，检测设备对在X射线发生装置开启和关闭时，易产生误报警需要对放射性物质进行有效识别报警。而且，X射线属于放射类射线，对伽马γ放射源的检测会产生影响，设备软件、硬件均需要考虑有效滤除X射线影响，以保证在对被检测物品进行识别过程，不受X射线影响。

现有技术中提出利用X射线与放射源的能谱图差异，采用谱形状辨别的方式检测放射源的技术。从理论上讲，放射源接近时的实时能谱图与X光机正常工作状态下的能谱图确实有差异，可以将两份能谱图耦合部分滤除，从而将X 射线的放射影响消除，达到放射源检测的目的。

这个技术理论上是可行的，但是实际操作中却发现：X光机静态工作时，能谱图并不稳定，能谱图形状是不断变化的，不存在明显规律；采取对比消除法时，能谱耦合滤除效果不理想，误报率很多，不能对放射源进行有效的检测。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种物质检测系统，以实现对放射性物质准确检测。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种物质检测方法，该方法包括：

采集被检测对象的核素的谱数据；

根据所述谱数据确定至少两个目标检测区域中与所述被检测对象对应的目标检测区域；

根据所述目标检测区域的核素检测阈值对所述被检测对象进行检测。

可选地，所述物质检测方法还包括：

将X射线探测范围由低能探测区到高能探测区或者由高能探测区到低能探测区划分为至少两个目标检测区域，并分别确定每个目标检测区域的核素检测阈值。

可选地，所述物质检测方法还包括：

根据至少两种放射性物质的物理特性确定X射线的辐射特征，根据X射线辐射特征确定X射线探测范围。

可选地，所述物质检测方法还包括：

确定所述至少两个目标检测区域中的X射线敏感区域，并对所述X射线敏感区域进行数据加权处理。

可选地，所述物质检测方法还包括：

对X射线发生装置在启动和关闭时所产生的辐射量阶跃信号进行背景滑窗滤波处理。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种物质检测装置，该装置包括：

谱数据采集模块，用于采集被检测对象的核素的谱数据；

检测区域确定模块，用于根据所述谱数据确定至少两个目标检测区域中与所述被检测对象对应的目标检测区域；

检测模块，用于根据所述目标检测区域的核素检测阈值对所述被检测对象进行检测。

第三方面，本实用新型实施例还提供了一种放射性物质的检测系统，该系统包括：被检测对象的承载装置、X射线发生装置以及辐射监测设备；其中，所述被检测对象的承载装置与所述辐射监测设备之间设置有屏蔽物，所述屏蔽物用于屏蔽X射线发生装置所产生的X射线；所述屏蔽物开设有通孔，所述通孔的直径大于等于所述辐射监测设备的探头的直径。

可选地，所述辐射监测设备包括物质检测装置，所述物质检测装置用于执行本实用新型实施例中任一所述的物质检测方法。

可选地，所述辐射监测设备包括至少一个屏蔽区域，其中，所述屏蔽区域通过蒙卡计算方法确定。

可选地，所述屏蔽区域设置有屏蔽物，所述屏蔽物用于屏蔽X射线，其中，所述屏蔽物包括铅板。

可选地，所述通孔的直径与所述探头的直径的差值处于预设的误差范围内。

可选地，所述辐射监测设备包括至少一个屏蔽区域，所述屏蔽区域设置有屏蔽物。

可选地，所述屏蔽区域包括所述辐射监测设备外侧与探测辐射功能无关的端面。

可选地，所述屏蔽物由重金属制成。

可选地，所述屏蔽物包括铅板和/或铅帘。

可选地，每个所述屏蔽区域的屏蔽物相同或不相同。

可选地，所述被检测对象的承载装置包括传送装置，所述传送装置包括传送带以及所述传送带驱动装置。

可选地，所述X射线发生装置包括X光机。

可选地，所述放射性物质的检测系统还包括：报警装置，用于当检测出所述被检测物品为放射性物质时进行报警。

第四方面，本实用新型实施例还提供了一种终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本实用新型实施例中任一所述的物质检测方法。

第五方面，本实用新型实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本实用新型实施例中任一所述的物质检测方法。

本实用新型实施例的技术方案，通过被检测对象的核素的谱数据能够快速确定被检测对象对应的目标检测区域，进而基于该目标检测区域的核素检测阈值对所述被检测对象进行检测，解决了现有放射源检测方法误报率高的技术问题，能够精确地对放射性物质进行识别。

附图说明

为了更加清楚地说明本实用新型示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本实用新型所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。

图1是本实用新型实施例一所提供的一种物质检测方法的流程图；

图2是本实用新型实施例二所提供的一种物质检测装置的结构图；

图3是本实用新型实施例三提供的一种放射性物质的检测系统的结构图；

图3a是本实用新型实施例三提供的一种X发生装置开启时的二态性误报实验的测试结果图；

图3b是本实用新型实施例三提供的一种X发生装置关闭时的二态性误报实验的测试结果图；

图3c是本实用新型实施例三提供的一种X发生装置开启下对Co60源进行测试的实验的测试结果图；

图4是本实用新型实施例四提供的一种终端的硬件结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

在介绍本实用新型各实施例之前，先对本实用新型实施例的应用场景进行说明，由于X射线具有很高的穿透能力，能透过许多对可见光不透明的物质，如墨纸、木料等，使得很多固体材料发生可见的荧光，针对安检环境下工作的辐射监测设备，通常会通过X射线对被检测对象进行检测。(说法不正确，删除掉)

由于在X射线开启或关闭瞬间，设备探测总计数率呈现阶跃性变化，一般的辐射监测类设备只依靠计数率来单纯判断辐射水平是否异常，在这种计数率突变但不一定有辐射物通过的条件下，传统算法体系并不适用，往往出现误报，若单纯增大计数率报警阈值，削弱一部分设备灵敏度，虽能有效降低对X射线开启或关闭瞬间误报的产生，但造成的后果往往是对其它核素类的探测灵敏性也大大降低，因此往往需要对X射线的影响范围或者说X射线辐射范围控制的极为精确。而且，需要增加X射线区域探测的灵敏度。

实施例一

图1为本实用新型实施例一所提供的一种物质检测方法的流程图，本实施例可适用于对放射性物质的精准检测，该方法可以由物质检测装置来执行，该装置可以通过软件和/或硬件来实现。

如图1所示，本实施例的方法具体可包括：

S110、采集被检测对象的核素的谱数据。

在本实用新型实施例中，被检测对象可以是具有放射性的物质，也可以是不具有放射性的物质。

其中，对放射性物质的检测可以通过对放射性核素的识别来实现，对放射性核素的识别具体可以是通过获取放射性核素的伽马能谱，对所述伽马能谱进行分析，从而确定出放射性物质组成元素的种类及含量等信息。因此，可以采集被检测对象的核素的谱数据，通过被检测对象的谱数据对被检测对象的放射性物质进行检测。其中，所述谱数据可包括谱形状、能谱特征峰、频率以及幅值等数据中的至少一项。

S120、根据所述谱数据确定至少两个目标检测区域中与所述被检测对象对应的目标检测区域。

目前，将X射线探测范围作为一个检测区域对被检测对象进行检测时，进通常需要从最低能探测区逐一判断核素的种类，识别过程较为缓慢。在本实用新型实施例中，可以将X射线探测范围划分至少两个目标检测区域，对被检测对象进行分区识别。具体地，可以将X射线探测范围由低能探测区到高能探测区划分为至少两个目标检测区域，或者，将X射线探测范围由高能探测区到低能探测区划分为至少两个目标检测区域，进而，分别出确定每个目标检测区域的核素检测阈值。

针对X射线特点进行研究，X射线与钴、铯源相比，辐射能区范围集中于低能区域。示例性地，可以根据谱数据将X射线探测范围由低能探测区到高能探测区划分为六个目标检测区域，对每一个目标检测区域的识别核素的阈值有所区别，当采集到核素的谱数据后，可以依据谱形状快速定位识别出被检测对象的目标检测区域，即快速定位出该被检测对象的识别区间，相对于传统的识别算法，该算法的运算速度快，无需从最低能辐射区逐一判断核素的种类。

作为本实用新型实施例的一种可选方案，可根据至少两种放射性物质的物理特性确定X射线的辐射特征，根据X射线辐射特征确定X射线探测范围。在本实用新型实施例中，结合不同种类放射性物质的物理特性，如波长、能谱以及穿透力等，通过大量的实验数据积累，将X射线辐射特征与其它放射类物质辐射特征明显分开，对X射线影响范围控制极为精确。

在此基础上，本实用新型实施例的技术方案还可以进一步包括：确定所述至少两个目标检测区域中的X射线敏感区域，并对所述X射线敏感区域进行数据加权处理，以增加其探测惰性。示例性地，可通过与设备的联调实验确定出所述至少两个目标检测区域中的X射线敏感区域。还可进一步针对所述X射线敏感区域进行滤波处理。

可选地，将X射线的能量范围与²⁴¹Am进行智能判断，满足²⁴¹Am的智能判断，可以识别出²⁴¹Am的放射源。使之既能有效滤除X射线对设备的影响，又不会对其它放射性物质的检测造成影响。

S130、根据所述目标检测区域的核素检测阈值对所述被检测对象进行检测。

在确定所述被检测对象的目标检测区域后，进而根据所述目标检测区域的核素检测阈值对所述被检测对象进行检测，能够更加精准快速地给出检测结果。

可以理解的是，在安检环境中，对被检测对象进行检测往往是为了检测是不是具有放射性的物质，以采取相应的措施避免放射性物质对所处环境中的人和物的影响，保证环境安全。其中，对所述被检测对象的检测包括对γ放射源的检测。以γ放射源为例，当γ放射源的辐射产生时，可自动启用所述目标检测区域的核素检测阈值对所述被检测对象进行检测，根据所述被检测对象的核素的实时谱的形状、辐射水平，自动辨别出是γ放射源，并且给出辐射水平的数据。即，通过本实用新型实施例预先设置的分区智能识别算法，可以依据测量谱的区间，快速识别出该区域中的特有核素，快速给出识别的结论。

另外，在本实用新型实施例的技术方案的基础上，所述物质检测方法还可以包括：对X射线发生装置在启动和关闭时所产生的辐射量阶跃信号进行背景滑窗滤波处理。该技术方案，通过对X射线发生装置启停产生的辐射量阶跃进行背景滑窗滤波处理，增加了对X射线探测的惰性，使在设备工作时无论开启与不开启X射线发生装置都不会产生误报警，且不影响X射线探测范围之外的区域。

需要说明的是，设备加电工作后，自动获取环境本底的谱数据，并且在设备正常工作中一直进行动态更新，以便及时辨别X射线还是γ源。当X射线的辐射产生时，通过分区智能识别算法，自动剔除该X射线的影响，环境本底谱数据及时更新。

其中，环境本底的谱数据是设备依据以往测试数据自动判断，自动识别出来的。设备首次加电启动时，需要在周围干净的无源环境中执行，此时设备所产生的谱数据会自动被记录为默认环境本底谱数据，后续在设备正常运行中，该本底谱数据会自动更新。

本实施例的技术方案，通过被检测对象的核素的谱数据能够快速确定被检测对象对应的目标检测区域，进而基于该目标检测区域的核素检测阈值对所述被检测对象进行检测，解决了现有放射源检测方法误报率高的技术问题，能够精确地对放射性物质进行识别。

实施例二

图2为本实用新型实施例二所提供的一种物质检测装置的结构示意图，如图2所示，该物质检测装置包括：谱数据采集模块210、检测区域确定模块220 和检测模块230。

其中，谱数据采集模块210，用于采集被检测对象的核素的谱数据；检测区域确定模块220，用于根据所述谱数据确定至少两个目标检测区域中与所述被检测对象对应的目标检测区域；检测模块230，用于根据所述目标检测区域的核素检测阈值对所述被检测对象进行检测。

本实施例的技术方案，通过被检测对象的核素的谱数据能够快速确定被检测对象对应的目标检测区域，进而基于该目标检测区域的核素检测阈值对所述被检测对象进行检测，解决了现有放射源检测方法误报率高的技术问题，能够精确地对放射性物质进行识别。

在上述各技术方案的基础上，所述物质检测装置还可以包括：

检测区域确定模块，用于将X射线探测范围由低能探测区到高能探测区或者由高能探测区到低能探测区划分为至少两个目标检测区域，并分别确定每个目标检测区域的核素检测阈值。

在上述各技术方案的基础上，所述物质检测装置还可以包括：

探测范围确定模块，用于根据至少两种放射性物质的物理特性确定X射线的辐射特征，根据X射线辐射特征确定X射线探测范围。

在上述各技术方案的基础上，所述物质检测装置还可以包括：

区域加权模块，用于确定所述至少两个目标检测区域中的X射线敏感区域，并对所述X射线敏感区域进行数据加权处理。

在上述各技术方案的基础上，所述物质检测装置还可以包括：

信号处理模块，用于对X射线发生装置在启动和关闭时所产生的辐射量阶跃信号进行背景滑窗滤波处理。

上述物质检测装置可执行本实用新型任意实施例所提供的物质检测方法，具备执行物质检测方法相应的功能模块和有益效果。

实施例三

图3为本实用新型实施例三所提供的一种物质检测系统的结构示意图，该放射性物质的检测系统包括：被检测对象的承载装置、X射线发生装置以及辐射监测设备。

其中，所述辐射监测设备包括物质检测装置，所述物质检测装置用于执行本实用新型实施例中的任一所述的物质检测方法。其中，关于物质检测方法的相关解释可参见本实用新型中的方法实施例，在此不再赘述。

如图3所示，被检测对象的承载装置可以是传送装置，所述传送装置包括传送带以及所述传送带驱动装置；所述X射线发生装置可以是X光机。

物质检测系统在工作时，通过X射线发生装置产生大量X射线，辐射监测设备内嵌在物质检测系统中，往往会暴露在强X射线照射环境中，如果不加屏蔽措施设备受到辐射剂量会非常大，对辐射监测设备的探测造成干扰，容易造成对小信号以及弱信号的淹没，降低设备探测的灵敏度。因此，所述辐射监测设备可包括至少一个屏蔽区域，其中，所述屏蔽区域通过蒙卡计算方法确定。

对消除X射线影响上，采可用蒙卡计算，推算出物质检测系统有效的屏蔽区域和面积。当然，也可以计算出辐射监测设备的有效的屏蔽区域。

其中，蒙卡计算，即蒙特卡洛计算方法，可针对某个事件的概率，通过随机试验的方法，得到该事件发生的频率,以频率代替概率，使问题得到解决。使用蒙特卡洛原理可以计算探测器的探测效率、响应函数、全能峰以及其他有关的量。

对于低能光子的探测效率，可以通过实验方法获得；但是高能光子的探测效率通过实验方法很难获取，实际这样的放射性核素是有限的，特别是高能光子源更难得到。因此，可借助蒙卡计算方法，通过理论计算不同的屏蔽对于X 射线以及γ放射源的探测效率影响。

示例性地，可采用MCNP(Monte Carlo Neutron and Photon Transport Code，蒙特卡罗中子和光传输代码)程序包，通过指数变换法，对实验结果进行计算。推算出有效的屏蔽面积，对辐射监测设备的屏蔽区域的屏蔽的尺寸、厚度进行合理设计。

在此基础上，所述屏蔽区域可设置有屏蔽物，所述屏蔽物用于屏蔽X射线。其中，屏蔽物可由重金属制成。进一步地，所述重金属可以是铅。示例性地，所述屏蔽物可包括铅板和/或铅帘等。

可以理解的是，至少一个屏蔽区域包括一个、两个或两个以上的屏蔽区域。不同屏蔽区域的屏蔽物可以相同也可以不同。

以辐射监测设备为例，可以对辐射监测设备的上下、左右、前后与探测辐射功能无关的端面进行覆铅处理。

物品监测系统为满足防辐射要求，还可在整机外侧，周身覆盖铅板。

为避免X射线发生装置对辐射监测设备的干扰，同时保证辐射检测设备探测到被检测对象承载装置所承载的被检测对象的辐射水平，可选地，所述被检测对象的承载装置与所述辐射监测设备之间可设置有铅板，所述铅板开设有通孔，所述通孔的直径大于等于所述辐射监测设备的探头的直径。

可以理解的是，较小的开孔尺寸对物质检测系统中X射线的泄露可做到良好的把控。本实用新型实施例的通孔的直径可以根据探头的直径进行设置，例如，所述通孔的开孔尺寸为探头直径大小的圆孔。可选地，所述通孔的直径等于所述探头的直径。考虑到实际的开孔工艺的精度可能会造成通孔孔径的尺寸不精确，所述通孔的直径与所述探头的直径的差值处于预设的误差范围内。其中，误差范围越小越好，误差范围的具体数值在此不做限定。例如可是±1mm、±1.5mm或±2mm等。由现有的设备的结构设计未进行针对性设计，单纯将普通设备拿来使用，往往造成物质检测系统自身开孔过大，带来物质检测系统X射线泄露超标的风险。

需要说明的是，所述通孔的尺寸可以根据实际情况进行设置，包括但不可仅限于上述技术方案，在此并不做具体限定。本实用新型实施例的技术方案可通过整机采取合理屏蔽，检测探头小开孔的策略，将放射线的影响降低到最低。

为了保证辐射监测设备的探测准确性，可选地，所述通孔可与X射线敏感区域对应设置，做到对X射线的定向接收和剂量可控。既减少X射线干扰力度，又不会降低设备自身的灵敏度。

为了便于用户对被检测对象进行查看，所述物质检测系统还可以包括图像采集装置，用于采集所述被检测对象的图像信息。进一步地，所述物质检测系统还可以包括显示装置，用于显示所述图像信息。

另外，所述物质检测系统还可以包括：报警装置，用于当检测出所述被检测物品为放射性物质时进行报警。其中，所述报警装置可以通过软件和/或硬件的方式进行实现。

基于本实用新型实施例所提供的物质检测系统分别进行了X发生装置开启和关闭时的二态性误报实验以及X射线开启状态下的放射源检测实验。

图3a是本实用新型实施例三提供的一种X发生装置开启时的二态性误报实验的测试结果图；图3b是本实用新型实施例三提供的一种X发生装置关闭时的二态性误报实验的测试结果图。如图3a和图3b所示，物质检测系统在X发生装置开启或关闭的两种正常工作状态下，均不产生报警行为。

图3c是本实用新型实施例三提供的一种X发生装置开启下对Co60源进行测试的实验的测试结果图。设备在开启X射线时，使用Co60源进行测试，设备能够精确识别报警，报警谱图也能完整呈现辐射能谱分布，最高峰为X射线，两个次高峰为Co60特征谱，设备能够在强X射线环境中对放射源进行识别报警。

本实用新型实施例的物质检测系统，能够实现环境本底数据自动更新，不受X射线发生装置开机以及关机的影响。设备运行稳定，误报率不大于0.1％。已经实现放射源⁶⁰Co、¹³⁷Cs、²⁴¹Am的监测、识别以及报警等，监测的成功概率高达99.99％以上。

实施例四

如图4所示，为本实用新型实施例四提供的一种终端的硬件结构示意图，如图4所示，该终端包括：一个或多个处理器410，图4中以一个处理器410 为例；存储器420；所述终端还可以包括：输入装置430和输出装置440。所述设备中的处理器410、存储器420、输入装置430和输出装置440可以通过总线或者其他方式连接，图4中以通过总线450连接为例。

存储器420作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本实用新型实施例中的一种物质检测方法对应的程序指令/模块(例如，附图2所示的谱数据采集模块210、检测区域确定模块220和检测模块230)。处理器410通过运行存储在存储器420中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的一种物质检测方法。

存储器420可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据设备的使用所创建的数据等。此外，存储器420可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态性固态存储器件。在一些实施例中，存储器420可选包括相对于处理器410远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置430可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与终端的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置440可包括显示屏等显示设备。

实施例五

本实用新型实施例五还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种物质检测方法，该方法包括：采集被检测对象的核素的谱数据；根据所述谱数据确定至少两个目标检测区域中与所述被检测对象对应的目标检测区域；根据所述目标检测区域的核素检测阈值对所述被检测对象进行检测。

当然,本实用新型实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质, 其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本实用新型任意实施例所提供的物质检测方法中的相关操作。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本实用新型可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory, RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述物质检测方法。

值得注意的是，上述物质检测装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本实用新型的保护范围。

上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。