基于宇宙射线的检查对象的方法、装置及系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及辐射成像及安全检查技术，具体而言，涉及基于宇宙射线的检查对象 的方法、装置及系统。
【背景技术】
[0002] 随着核能与核技术的快速发展，核武器制备的技术门槛越来越低。按照国际原子 能机构的规定，核弹原料铀235或钚239的纯度达到92-93%称为武器级，即达到一定量(一 般认为铀12_16kg、钚6-9kg)就可引起核爆炸。核武器强大的破坏性不仅带来巨大的经济损 失，更严重威胁了人类的生存和发展。
[0003] 另一方面，爆炸物和毒品的非法扩散造成的犯罪事件和经济损失，也给个人、家庭 和整个社会带来了巨大的危害。特别是近几年，全球的安全形势都非常严峻，恐怖组织、极 端组织活动猖獗，近期制造了许多恐怖袭击活动，造成了很恶劣的影响，比如俄罗斯客机在 埃及坠毁、法国巴黎恐怖袭击等，都是极端组织利用爆炸物的恐怖后果。
[0004] 因此，必须严格控制和管理上述材料的非法扩散，加强保障和实体保护技术，发展 与之相关的材料监视和检测技术。
[0005]因此，需要一种新的基于宇宙射线的检查对象的方法、装置及系统。
[0006] 在所述【背景技术】部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它 可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
【发明内容】
[0007] 本申请公开一种基于宇宙射线的检查对象的方法、装置及系统，能够提升安全检 查的效率。
[0008] 本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开 的实践而习得。
[0009] 根据本公开的一个方面，提供一种基于宇宙射线的检查对象的方法，包括:利用监 控设备记录所述运动对象的运动轨迹;利用位置灵敏探测器获取所述宇宙射线中的带电粒 子信息，所述带电粒子信息包括带电粒子径迹信息;将所述运动轨迹和所述径迹信息进行 位置符合，确定所述运动对象;根据所述带电粒子信息进行所述带电粒子的径迹重建;根据 所述径迹重建，识别所述运动对象内部的材料。
[0010] 根据本公开的一实施方式，配置所述位置灵敏探测器具有检测来自所述宇宙射线 的带电粒子的能力。
[0011] 根据本公开的一实施方式，配置所述位置灵敏探测器具有检测包括原子序数大于 铝的中至高原子序数材料和原子序数低于铝的低原子序数材料的能力。其中利用所述电子 的阻挡作用分辨所述低原子序数材料;利用所述μ子的散射作用分辨所述中至高原子序数 材料。
[0012] 根据本公开的一实施方式，其中所述位置灵敏探测器包括GEM探测器、MRPC探测 器、漂移室或漂移管阵列。
[0013] 根据本公开的一实施方式，所述位置灵敏探测器配置作为行人检查系统的一部 分，其中所述位置灵敏探测器放置在检查通道中，其中要检查的行人穿过所述位置灵敏探 测器。
[0014] 根据本公开的一实施方式，其中所述根据所述带电粒子信息进行所述带电粒子的 径迹重建包括:根据所述带电粒子的径迹信息计算所述材料的Ratio参数，预估所述材料的 初始原子序数值和初始相对质量数，其中所述Ratio参数是所述材料对所述带电粒子的散 射参数和阻挡参数的比值;根据所述初始原子序数值和初始相对质量数与辐射长度的关 系，计算辐射长度;根据所述辐射长度获得所述材料厚度;利用所述初始原子序数值、初始 相对质量数和所述材料厚度，计算所述材料的阻挡参数和散射参数，利用所述阻挡参数和 所述散射参数能够识别所述材料，其中利用所述带电粒子中的电子的阻挡作用分辨所述低 原子序数材料，利用所述带电粒子中的μ子的散射作用分辨所述中至高原子序数材料。
[0015] 根据本公开的一实施方式，还包括:根据所述阻挡参数、散射参数与材料特性的对 应关系，利用成像算法重建材料分布图，其中所述成像算法包括PoCA算法和/或MLSD-0SEM 算法。
[0016] 根据本公开的一实施方式，还包括:更新材料信息，进行下一步迭代。
[0017] 根据本公开的一实施方式，还包括:根据所述散射参数、阻挡参数与材料特性的对 应关系，对所述对象的材料进行分类。
[0018] 根据本公开的一实施方式，其中所述径迹重建中对所述带电粒子的多条径迹信息 进行并行处理。
[0019] 根据本公开的一实施方式，其中所述带电粒子的径迹信息包括所述带电粒子的入 射时间、入射位置和入射方向以及出射时间、出射位置和出射方向。
[0020] 根据本公开的一实施方式，其中将所述运动轨迹和所述径迹信息进行位置符合， 确定所述对象包括:对所述入射时间和所述出射时间进行时间差分析;根据所述入射位置、 所述出射位置以及所述时间差分析，将所述带电粒子的径迹信息与所述对象的运动轨迹的 时间和位置进行符合。
[0021] 根据本公开的另一个方面，提供一种基于宇宙射线的检查对象的装置，包括:记录 模块，用于利用监控设备记录受检查对象的运动轨迹;获取模块，用于利用位置灵敏探测器 获取所述宇宙射线中的带电粒子信息，所述带电粒子信息包括所述带电粒子径迹信息;符 合模块，用于将所述运动轨迹和所述径迹信息进行位置符合，确定所述运动对象；重建模 块，用于根据所述带电粒子信息进行所述带电粒子的径迹重建;判断模块，用于根据所述径 迹重建，识别所述运动对象内部的材料。
[0022] 根据本公开的一实施方式，所述位置灵敏探测器配置为具有检测来自所述宇宙射 线的带电粒子的能力。
[0023] 根据本公开的一实施方式，所述位置灵敏探测器配置为具有检测包括原子序数大 于铝的中至高原子序数材料和原子序数低于铝的低原子序数材料的能力。其中利用所述电 子的阻挡作用分辨所述低原子序数材料;利用所述μ子的散射作用分辨所述中至高原子序 数材料。
[0024] 根据本公开的一实施方式，其中所述位置灵敏探测器包括GEM探测器、MRPC探测 器、漂移室或漂移管阵列。
[0025] 根据本公开的一实施方式，所述位置灵敏探测器配置作为行人检查系统的一部 分，其中所述位置灵敏探测器放置在检查通道中，其中要检查的行人穿过所述位置灵敏探 测器。
[0026] 根据本公开的一实施方式，其中所述重建模块包括:预估单元，用于根据所述带电 粒子的径迹信息计算所述材料的Ratio参数，预估所述材料的初始原子序数值和初始相对 质量数，其中所述Ratio参数是所述材料对所述带电粒子的散射作用和阻挡作用的比值;辐 射长度计算单元，用于根据所述初始原子序数值和初始相对质量数与辐射长度的关系，计 算辐射长度;厚度计算单元，用于根据所述辐射长度获得所述材料厚度；阻挡散射计算单 元，用于根据所述初始原子序数值、初始相对质量数和所述材料厚度，计算所述材料的阻挡 作用和散射作用，利用所述阻挡作用和所述散射作用能够识别所述材料，其中利用所述带 电粒子中的电子的阻挡作用分辨所述低原子序数材料，利用所述带电粒子中的μ子的散射 作用分辨所述中至高原子序数材料。
[0027] 根据本公开的一实施方式，还包括：图像重建单元，用于根据所述阻挡作用、散射 作用与材料特性的对应关系，利用成像算法重建材料分布图，其中所述成像算法包括P〇CA 算法和/或MLSD-0SEM算法。
[0028] 根据本公开的一实施方式，还包括更新单元，用于更新材料信息，进行下一步迭 代。
[0029] 根据本公开的一实施方式，还包括:分类单元，用于根据所述散射参数、阻挡参数 与材料特性的对应关系，对所述对象的材料进行分类。
[0030] 根据本公开的一实施方式，其中所述图像重建单元包括多个能够并行执行的图像 处理子单元，用于对所述带电粒子的多条径迹信息进行并行处理。
[0031] 根据本公开的一实施方式，其中所述带电粒子的径迹信息包括所述带电粒子的入 射时间、入射位置和入射方向以及出射时间、出射位置和出射方向。
[0032] 根据本公开的一实施方式，其中所述符合模块包括:时间差分析单元，用于对所述 入射时间和所述出射时间进行时间差分析;时间位置符合单元，用于根据所述入射位置、所 述出射位置以及所述时间差分析，将所述带电粒子的径迹信息与所述对象的运动轨迹的时 间和位置进行符合。
[0033] 根据本公开的再一个方面，提供一种基于宇宙射线的检查对象的系统，包括:监控 设备，用于追踪受检查对象的运动轨迹，记录所述对象的时间-位置对应关系;位置灵敏探 测器，用于探测所述宇宙射线中的带电粒子信息，所述带电粒子信息包括所述带电粒子径 迹信息;控制台，用于检测受检查运动对象的速度在预设范围内，将所述运动轨迹和所述径 迹信息进行位置符合，确定所述运动对象，以及根据所述带电粒子信息进行所述带电粒子 的径迹重建，识别所述运动对象内部的材料。
[0034] 根据本公开的一实施方式，所述位置灵敏探测器配置为具有检测来自所述宇宙射 线的带电粒子的能力。
[0035] 根据本公开的一实施方式，所述位置灵敏探测器配置为具有检测包括原子序数大 于铝的中至高原子序数材料和原子序数低于铝的低原子序数材料的能力。其中利用所述电 子的阻挡作用分辨所述低原子序数材料;利用所述μ子的散射作用分辨所述中至高原子序 数材料。
[0036] 根据本公开的一实施方式，其中所述位置灵敏探测器作为行人检查系统的一部 分，所述位置灵敏探测器放置在检查通道中，其中要检查的行人穿过所述位置灵敏探测器。
[0037] 根据本公开的一实施方式，其中所述位置灵敏探测器包括:第一组位置灵敏探测 器，位于所述检查通道的第一侧，用于测量进入所述检查通道的入射带电粒子的位置和方 向；第二组位置灵敏探测器，位于与所述第一侧相对的所述检查通道的第二侧，用于测量离 开所述检查通道的出射带电粒子的位置和方向。
[0038] 根据本公开的一实施方式，其中所述位置灵敏探测器还包括:第三组位置灵敏探 测器，位于与所述第一侧和第二侧不同的所述检查通道的侧边，用于测量离开所述检查通 道的出射带电粒子的位置和方向；和/或第四组位置灵敏探测器，位于与所述第一侧、第二 侧和第三侧不同的所述检查通道的侧边，用于测量离开所述检查通道的出射带电粒子的位 置和方向。
[0039] 根据本公开的一实施方式，其中所述第