用于进行辐射成像和放射性物质监测的融合系统和方法

本公开的实施例一般地涉及行李或包裹物品安全检查领域，尤其涉及能够集成辐射成像和放射性物质监测的系统和方法。

背景技术：

1、放射性物质监测技术已经广泛的应用于海关、边境、核电站等场所的出入口检测，打击放射性物质的非法转移、运输，防范放射性物质扩散风险。现有的放射性物质监测技术，主要通过探测放射性物质发射出的伽马射线或中子射线，来鉴别是否含有放射性物质。

2、x射线成像技术在安全检查、医疗诊断、工业无损检测等领域有着广泛、重要的应用。在海关口岸、民航物流、轨道交通等应用场景，能够通过可视化图像高效率地检测出物品中隐藏的危险爆炸物、易燃易腐蚀物品或其他各类危险违禁品。

3、放射性物质监测技术与x射线成像技术在应用场景有较多的重合部分。在海关、边境等出入口检测处，由于检测的需要，同时存在放射性物质监测设备和x射线成像设备的情况不在少数。然而受限于两种技术的探测原理的干扰，x射线成像中发出的x射线会干扰放射性物质监测，二者无法同时进行。

4、在行李或包裹安检成像领域，常使用基于热阴极的低能x射线源。该种x射线源通过将灯丝加热放出电子，在加速电场的作用下轰击阳极靶产生x射线。这种传统x射线源从灯丝加热到放出电子产生x射线，需要有一段加热时间，通常为数百毫秒，使得x射线的产生不是立即的，若出现中断通常需要数百毫秒到数秒时间的才能再次工作。基于这种x射线产生需要有一定延时的特性，x射线源通常连续工作。常用的低能x射线成像设备需要持续产生x射线，不可避免的对放射性物质监测设备产生射线干扰，让放射性监测设备无法有效区分放射性信息是来自被检测物体还是来自x射线成像装置。

5、传统上，通常将放射性物质监测设备与x射线成像设备分别放置，或添加屏蔽后相邻放置，或在加速器光源成像技术中做有限的融合。将两种设备分开放置，需要增加额外的过渡空间，会增加物品检测的次数和时间，降低物品检测效率。将两种设备添加屏蔽后相邻放置，虽然解决了该问题，但是额外的屏蔽结构带来了额外的空间需求，增加了部分成本，对放射性物质监测部件的排布灵活性有较大的限制，同时被测物体的放射性信息和被测物体的x射线图像信息没有做有机的整合，这样对物品的检测效率提升有限。

6、一些常规方式将加速器光源成像技术与放射性物质监测进行一定的融合，用于实现辐射成像检查和放射性物质监测。但是，这种方式受限于加速器光源应用范围，无法在普通行李安检等应用中使用。加速器x射线源通常产生的x射线能量较高，常在兆电子伏特量级，多应用于大件货物及车辆成像领域，常见于海关、边境等大件货车辆流通关口。由于其x射线能量高，穿透力强，正常工作时安全防护要求高，设备的体积较大，整体占地面积大。在行李或包裹成像检查领域，考虑到检查对象为行李、包裹，对x射线能量要求在千电子伏特量级。同时考虑到使用场景为海关、机场、地铁、大型活动及其他敏感场所的行李或包裹物品安全检查，对整体设备的安全防护要求高，需要设备占地面积小，方便部署。即在行李、包裹成像检查领域不适合使用加速器光源进行辐射成像。

技术实现思路

1、为了克服现有技术存在的上述和其它问题和缺陷中的至少一种，提出了本公开。

2、根据本公开的一个方面，提出了一种用于对行李或包裹物品进行辐射成像和放射性物质监测的融合系统，包括：辐射成像子系统，该辐射成像子系统被配置成以脉冲模式运行以对行李或包裹物品进行辐射成像；放射性物质监测子系统，该放射性物质监测子系统被配置成以脉冲模式运行以监测所述行李或包裹物品是否含有放射性物质；和同步控制子系统，该同步控制子系统与辐射成像子系统和放射性物质监测子系统二者通信，并被配置成控制辐射成像子系统和放射性物质监测子系统交替地运行。

3、在一些实施例中，辐射成像子系统包括：辐射源，该辐射源被配置成以脉冲模式产生用于照射行李或包裹物品的辐射束；和辐射成像探测器，该辐射成像探测器被配置成检测行李或包裹物品在所述辐射束的照射下发出或产生的射线，以产生用于形成行李或包裹物品的图像的数据。

4、在一些实施例中，辐射源为能够进行可控的脉冲发射的低能x射线源，特别是可实现在几十微秒-几十毫秒之间快速切换脉冲发射的快脉冲低能x射线源。所述射线源包括脉冲产生阴极电子的x射线源，例如基于碳纳米管阴极的x射线源、具有栅控门的热阴极x射线源等。所述射线源还可以包括单一靶点的脉冲x射线源和多靶点的脉冲分布式x射线源。

5、在一些实施例中，所述放射性物质监测子系统包括放射性监测探测器，该放射性监测探测器被配置成以脉冲模式运行以监测所述行李或包裹物品发出的放射性射线。

6、在一些实施例中，放射性监测探测器包括伽马射线探测器和中子探测器中的至少一个。

7、在一些实施例中，同步控制子系统被配置成通过可变、可调的脉冲控制信号，实时控制辐射成像子系统和放射性物质监测子系统交替地运行。

8、在一些实施例中，辐射成像子系统被配置成根据第一脉冲控制信号运行以对行李或包裹物品进行辐射成像，放射性物质监测子系统被配置成根据第二脉冲控制信号运行以监测所述行李或包裹物品是否含有放射性物质，第一脉冲控制信号和第二脉冲控制信号包括矩形波。

9、在一些实施例中，第一脉冲控制信号包括多个第一脉冲，第二脉冲控制信号包括第二脉冲，放射性物质监测子系统被配置成在第二脉冲期间运行以监测所述行李或包裹物品发出的放射性射线，一些或所有第二脉冲中的每一个在时间上位于两个相邻的第一脉冲之间，且相邻的第一脉冲之间的间距大于或等于所述第二脉冲的脉冲宽度。

10、在一些实施例中，融合系统还包括传动子系统，该传动子系统被配置成传输行李或包裹物品通过检测区域，并至少向同步控制子系统输出表示行李或包裹物品进入和离开检测区域的时间以及行李或包裹物品的传输速度的传动信号，同步控制子系统进一步被配置成基于所述传动信号控制辐射成像子系统和放射性物质监测子系统的操作。例如，前述辐射成像子系统和放射性物质监测子系统可以通过快速脉冲在几十微秒-几十毫秒的短时间内快速切换，从而可以实现在传动子系统的匀速或连续传输过程中(无需停顿或等待)对受检测对象快速交替获取x射线透视成像信息和受检测对象的放射性射线强度信息。

11、在一些实施例中，融合系统还包括信息融合子系统，该信息融合子系统与放射性物质监测子系统和辐射成像子系统通信，以将由放射性物质监测子系统获得的行李或包裹物品的放射性信息融合在由辐射成像子系统获得的行李或包裹物品的图像中。

12、根据本公开的另一方面的实施例，提供了一种用于对行李或包裹物品进行辐射成像和放射性物质监测的方法，包括：使辐射成像子系统以脉冲模式运行以对行李或包裹物品进行辐射成像；使放射性物质监测子系统以脉冲模式运行以监测所述行李或包裹物品是否含有放射性物质；和由同步控制子系统控制辐射成像子系统和放射性物质监测子系统交替地运行。

13、在一些实施例中，“使辐射成像子系统成以脉冲模式运行以对行李或包裹物品进行辐射成像”包括：由能够进行可控的脉冲发射的低能x射线源以脉冲模式产生辐射束以照射行李或包裹物品；和由辐射成像探测器检测行李或包裹物品在所述辐射束的照射下发出或产生的射线，以产生用于形成行李或包裹物品的图像的数据。

14、在一些实施例中，“使放射性物质监测子系统以脉冲模式运行以监测所述行李或包裹物品是否含有放射性物质”包括：使放射性监测探测器以脉冲模式运行以监测所述行李或包裹物品发出的放射性射线。

15、在一些实施例中，由放射性监测探测器监测所述行李或包裹物品发出的伽马射线和中子射线中的至少一种。

16、在一些实施例中，由同步控制子系统通过可变、可调的脉冲控制信号，实时控制辐射成像子系统和放射性物质监测子系统交替地运行。

17、在一些实施例中，控制辐射成像子系统根据第一脉冲控制信号运行以对行李或包裹物品进行辐射成像，控制放射性物质监测子系统根据第二脉冲控制信号运行以监测所述行李或包裹物品是否含有放射性物质，第一脉冲控制信号和第二脉冲控制信号包括矩形波。

18、在一些实施例中，第一脉冲控制信号包括多个第一脉冲，第二脉冲控制信号包括第二脉冲，放射性物质监测子系统在第二脉冲期间运行以监测所述行李或包裹物品发出的放射性射线，一些或所有第二脉冲中的每一个在时间上位于两个相邻的第一脉冲之间，且相邻的第一脉冲之间的间距大于或等于所述第二脉冲的脉冲宽度。

19、在一些实施例中，该方法还包括：由传动子系统传输行李或包裹物品通过检测区域，并至少向同步控制子系统输出表示行李或包裹物品进入和离开检测区域的时间以及行李或包裹物品的传输速度的传动信号；由同步控制子系统基于所述传动信号控制辐射成像子系统和放射性物质监测子系统的操作。

20、在一些实施例中，该方法还包括：将由放射性物质监测子系统获得的行李或包裹物品的放射性信息融合在由辐射成像子系统获得的行李或包裹物品的图像中。

21、通过下文中参照附图对本公开所作的详细描述，本公开的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本公开有全面的理解。