Устройство для радиационной интроскопии Советский патент 1991 года по МПК G01N23/04 

ы

}

J

дом 6 и систему 16 управлен .. источником 19 излучения, введены блок 13 сигнализации, блок 14 управления и блок 15 контроля. Если произойдет перекрытие первого 9 источника излучения, на выходе блока 13 сигнализации включается индикатор Негабаритный объект и звуковой сигнал, В случае, если произойдет перекрытие первого 9 и второго 10 источников излучения, транспортный механизм 5 останавливается, а ионизирующее излучение на выходе блока 1 источника ионизирующего излучения перекрывается. В блоке 13 сигнализации включается звуковая сигнализация и световые индикаторы Негабаритный объект, Транспортный механизм отключен, Ионизирующее излучение перекрыто. Электрические импульсы с выхода детектора 2 ионизирующего излучения поступают на вход блока 15 контроля. В случае, если интенсивность ионизирующего излучения превышает заданную, ионизирующее излучение на выходе блока 1 источника ионизирующего излучения перекрывается, а в блоке 13 сигнализации включается индикатор Ионизирующее излучение перекрыто и звуковой сигнал. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано при контроле изделий методом радиационной интроскопии, в частности для рентгено- телевизионного контроля багажа и ручной клади авиапассажиров, грузовых и почтовых отправлений. Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет автоматического обнаружения превышения контролируемым объектом размеров зг ы контроля. В устройство, содержащее блок 1 источника ионизирующего излучения, детектор 2 ионизирующего излучения, блок 3 обработки информации, видеоконтрольный блок 4, транспортный механизм 5 с приво П23 Ф о VI Ч) о

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при контроле изделий методом радиационной интроскопии, в частности для рентгенотелевизионного контроля багажа и ручной клади авиапассажиров, грузовых и почтовых отправлений.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет автоматического обнаружения превышения контролируемым объектом размеров зоны контроля.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для радиационной интроскопии; на фиг. 2 - функциональная схема блока контроля; на фиг. 3 - размещение источников и приемников излучения устройства, вид сверху.

Устройство для радиационной интроскопии (фиг. 1) содеожит блок 1 источника ионизирующего излучения, детектор 2 ионизирующего излучения, блок 3 обработки информации, видеоконтрольный блок 4, транспортный механизм 5, привод 6 транспортного механизма. Веерный пучок ионизирующего излучения 7 от блока 1 проходит через объект 8 контроля. Устройство также содержит первый 9 второй 10 источники излучения, например инфракрасного, первый 11 и второй 12 приемники излучения, например инфракрасного, блок 13 сигнализации, блок 14 управления и блок 15 контроля.

Блок 1 источника ионизирующего излучения содержит систему 16 управления источником ионизирующего излучения, вход которого является управляющим входом блока 1 источника ионизирующего излучения, систему 17 биологической защиты, неподвижный коллиматор 18, выполненный

виде щели, и источник 19 ионизирующего излучения.

Детектор 2 ионизирующего излучения содержит радиационно-оптический преобразователь 20, представляющий собой про- тяженныймонокристаллический

сцинтиллятор, фотоэлектронный умножитель 21, выход которого является выходом детектора 2 ионизирующего излучения и

вход которого оптически связан с радиаци- онно-оптическим преобразователем 20. Веерный пучок ионизирующего излучения 7 ограничен в пространстве первым 22 и вторым 23 лучами.

Блок 14 управления содержит первый 24, второй 25 и третий 26 элементы Л, первый 27, второй 28 и третий 29 элементы ИЛИ, первый 30 и второй 31 RS-триггеры, первый 32 и второй 33 элементы НЕ, элемент 34 запуска, формирователь 35 сигнала начальной установки, информационный вход 36. Блок 14 имеет первый 37 и второй 38 управляющие входы, первый 39 и второй 40 выходы. Прямые выходы первого 30, второго 31 RS-триггеров соответственно подключены к первому 39 и второму 40 выходам блока 14 управления. Инверсные выходы первого 30 и второго 31 RS-триггеров подключены соответственно через первый 32 и

второй 33 элементы НЕ к вторым входам первого 24 и третьего 26 элементов И, первые входы которых подключены к выходу элемента 34 запуска, а выходы соответственно - к первым входам второго 28 и третьего 29 элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходу формирователя 35 сигнала начальной установки, а выходы соответственно - к R-входам первого 30 и второго 31 RS-триггеров, S-входы которых соответственно подключены к первому

элементу ИЛИ 27 и второму элементу И 25, первый и второй входы которого соответственно подключены к первому 37 и второму 38 управляющим входам блока 14 управления, информационный вход 36 которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ 27, второй вход которого подключен к прямому выходу второго RS-триггера 31.

Блок 15 контроля (фиг. 2) содержит источник 11 опорного напряжения, интенси- метр 42 и блок 43 сравнения, выход которого является выходом блока 15 контроля, первый вход подключен к выходу источника 41 опорного напряжения, а второй вход - к выходу интенсиметра 42, вход кото- рого является входом блока 15 контроля.

Блок 15 контроля работает следующим образом,

Электрические импульсы, поступающие на вход блока 15 контроля и далее на вход интенсиметра 42, преобразуются последним в напряжение, пропорциональное интенсивности ионизирующего излучения, которое достигает своего максимального значения Умакс при отсутствии объекта 8 контроля в зоне контроля, т.е. когда веерный пучок ионизирующего излучения 7 непосредственно попадает на радиационно-оптический преобразователь 20. В остальных случаях напряжение на выходе интенсиметра 42 меняется, но не достига- етсвоего максимального значения. Величина опорного напряжения U0n на выходе источника 41 опорного напряжения устанавливается равной Умакс.

Напряжение с выхода интенсиметра 42 поступает на второй вход блока 43 сравнения, на первый вход которого поступает опорное напряжение с источника 41 опорного напряжения, В случае, когда опорное напряжение превышает или равно напря- жению, поступающему с выхода интенсиметра 42, на выходе блока 43 сравнения устанавливается сигнал О. Когда напряжение с выхода интенсиметра 42 превышает опорное, на выходе блока 43 сравнения ус- танавливается сигнал 1.

Блок 14 управления подключен первым управляющим входом 37 к выходу первого приемника 11 излучения и первому входу блока 13 сигнализации, вторым управляющим входом 38 - к выходу второго приемника 12 излучения, информационным входом 36 - к выходу блока 15 контроля, вход которого подключен к выходу детектора 2 иони- зирующего излучения. Блок 14 управления подключен первым выходом 39 к управляющему входу блока 1 источника ионизирующего излучения и - второму входу блока 13 сигнализации, а вторым выходом 40 - к

третьему входу блока 13 сигнализации и приводу 6 транспортного механизма.

Блок 1 источника ионизирующего излучения, первый 9 и второй 10 источники излучения, детектор 2 ионизирующего излучения, первый 11 и второй 12 приемники излучения расположены друг против друга по обе стороны от транспортного механизма 5 (фиг. 1) таким образом, чтобы излучение с источников точно попадало на соответствующий приемник излучения.

Веерный пучок ионизирующего излучения 7 сориентирован так, что первый луч 22 направлен в основание объекта 8 контроля, примыкающего к транспортному механизму 5, и образует с плоскостью, перпендикулярной плоскости веерного пучка ионизирующего излучения 7, нулевой угол падения, а второй луч 23 - острый угол а (фиг. 1).

Первый источник 9 и первый приемник 11 излучения установлены перед блоком 1 источника ионизирующего излучения (фиг. 3 и 1), причем оптическая ось, вдоль которой направлен луч АВ первого источника 9, лежит в плоскости, параллельной плоскости веерного пучка ионизирующего излучения 7, и направлена параллельно второму лучу 23, ограничивающему веерный пучок ионизирующего излучения 7, второй источник 10 и второй приемник 12 излучения установлены перед блоком 1 источника ионизирующего излучения (фиг. 3 и 1), причем оптическая ось, вдоль которой направлен луч с второго источника 10 излучения, лежит в плоскости, параллельной плоскости веерного пучка ионизирующего излучения 7, и направлена параллельно первому лучу 22, ограничивающему веерный пучок ионизирующего излучения 7, и смещена относительно основания объекта 8 контроля, примыкающего к транспортному механизму 5, на высоту Но, равную удвоенной допустимой высоте Hi объекта 8 контроля (фиг. 1, Но 2Н|).

Блок 1 источника ионизирующего излучения разнесен от всех других источников излучения на расстояние I (фиг. 3), зависящее от скорости перемещения объекта 8 контроля транспортным механизмом 5 и скорости сканирования веерного пучка ионизирующего излучения 7, например, подвижным коллиматором, выполненным в виде диска с радиальными щелями (не показан), установленного так, что плоскость его вращения перпендикулярна общей оси пучка ионизирующего излучения и неподвижного коллиматора 18. Все источники излучения расположены по отношению к блоку 1 источника ионизируещего излучения со стороны приближения объекта 8 контроля к зоне контроля MNPQ, а также,

например, в одной вертмкалы-.ои плоскости (фиг. 1 и 3).

В качестве источника 19 ионизирующего излучения может, например, использоаться рентгеновская трубка, а в качестве системы 16 управления источником ионизирующего излучения, например, -управляемый высоковольтный блок питания рентгеновской трубки, в первичную цепь которого включены элементы управления. В дальнейшем работа устройства приводится для этого случая.

Принцип действия устройства для радиальной интроскопии основан на использовании узкого (коллимированного) пучка ионизирующего излучения,, который, пройдя через объект 8 контроля, регистрируется детектором 2 ионизирующего излучения и преобразуется в электрический сиг нал, пропорциональный интенсивности (плотности потока) излучения, падающего на детектор 2 ионизируюа;его излучения.

Электрический сигнал через блок 3 обработки информации поступает на видеоконтрольный блок 4, на котором получается изображение, адекватное радиационному изображению просвечиваемого объекта.

Ионизирующее излучение, выходящее с источника 19 ионизирующего излучения, формируется неподвижным коллиматором 18 в виде узкого веерного пучка ионизирующего излучения 7, в котором условно можно выделить два пучка - первый 22 и второй 23, ограничивающие его в пространстве.

Веерный пучок ирнизирующего излучения 7 в зависимости от конструкции устройства сканируется, например, вращающимся диском с радиально направленными щелями на краях. Щели и диск расположены так, что на пути пучка всегда оказывалась только одна щель. При вращении диска каждая радиальная щель сканирует веерный пучок из- лучения, формируя бегущий луч, взаимодействующий с объектом контроля. В этом случае за первый и второй ограничивающие лучи можно принять крайние положения бегущего луча. При взаимодействии бегущего луча с детектором 2 ионизирующего излучения осуществляется развертка радиационного изображения объекта 8 контроля по вертикали, Для развертки по горизонтали объект 8 контроля перемещается транспортным механизмом 5. В дальнейшем рассматривается веерный пучок ионизирующего излучения 7, ограниченный в пространстве первым 22 и вторым 23 лучами.

Устройство осуществляет надежный контроль в том случее, когда допустимая максимальная высота Hi объекта 8 контроля

не превышает по высоте EF (фиг. 1) при допустимой ширине G, которая связана с шириной транспортного механизма 5, а также зависит от взаимного расположения блока 1 источника ионизирующего излучения, транспортного механизма 5, детектора 2 ионизирующего излучения (фиг, 1). В общем случае зона контроля в сечении имеет форму трапеции, основания которой образованы первым 22 и вторым 23 лучами веерного пучка ионизирующего излучения 7.

В случае, когда высота На объекта 8 контроля превышает по высоте допустимую Hi ( фиг. 1), образуется непросвечиваемая

мертвая зона (фиг. 1, заштрихованный треугольник NKP), зависящая от размеров и конфигурации объекта 8 контроля и err местоположения на транспортном механи ме 5.

Таким образом, веерным пучком ионизирующего излучения 7 в объекте 8 контроля просвечивается область, имеющая в сечении форму трапеции MNPQ (фиг. 1), а зона NKP не просвечивается и образует так

называемую мертвую зону.

Для обеспечения безопасности эксплуатации устройства необходимо следить за интенсивностью ионизирующего излучения в момент прохождения объектом 8 контроля

зоны контроля, Возрастание интенсивности ионизирующего излучения, вызванное различными причинами, увеличивает дозу ионизирующего излучения, поглощенную объектом 8 контроля в момент прохождения

им зоны контроля, что может привести к нежелательным последствиям, например засвечиванию фотоматериалов, перевозимых в багаже. Поэтому в устройстве в случае возрастания интенсивности ионизирующего излучения оно автоматически перекрывается.

В устройствах для радиационного контроля с зоной контроля открытого типа перекрывать ионизирующее излучение также необходимо при случайном попадании человека в зону контроля, поэтому в устройстве автоматически перекрывается ионизирующее излучение, когда в зону контроля поступает объект 8 контроля, высота второго Н в два раза больше допустимой (фиг. 1. Н 2Hi).

Таким образом, автоматическое перекрывание ионизирующего излучения, когда

5 интенсивность его превышает допустимую, обнаружение объекта 8 контроля в зоне контроля, высота которого в два раза превышает допустимую, повышает безопасность эксплуатации устройства для радиационной интроскопии.

Для устройств с зоной контроля открытого типа обеспечивается контроль без мертвой зоны объекта любой формы и размера, вписывающегося в площадь трапеции MNPQ (фиг. 1). При этом в зависимости от ширины G объекта 8 контроля, его формы м расположения на транспортном механизме 5 можно контролировать без повторного контроля с переворотом на 180° в вертикальной плоскости объекты 8 контроля, высота которых превышает допустимую высоту Hi на величину, не превышающую (На - Hi), функционально связанной с шириной объекта G. Например, объект 8 контроля, имеющий форму трапеции OSPQ (фиг. 1), - вписывающийся в площадь трапеции MNPQ (фиг, 1), а автоматическое обнаружение объекта 8 контроля, не вписывающегося в площадь трапеции MNPQ, но не превышающего высоту Но, можно проконтролировать повторно с переворотом его на 180° в вертикальной плоскости, если это допускается.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы устройства объект 8 контроля отсутствует в зоне контроля. При включении питания устройства формирователь 35 сигнала начальной установки в блоке 14 управления вырабатывает импульсный сигнал начальной установки, поступающий через второй 28 и третий 29 элементы ИЛИ на R-входы первого 30 и второго 31 RS-триггеров, устанавливая их в нулевое состояние.

При этом на прямых выходах RS-триггеров 30 и 32 и соответственно на первом 39 и втором 40 выходах блока 14 управления устанавливается сигнал О.. Первый 24 и третий 26 элементы И заперты по второму входу сигналом 1, поступающим на них с инверсных выходов RS-триггеров 30 и 31 через первый 32 и второй 33 элементы НЕ, накладывая запрет на прохождение сигналов с элемента 34 запуска через первый 24 и третий 26 элементы И, второй 28 и третий

29элементы ИЛИ на R-входы RS-триггеров

30и 31 блока 14 управления.

В устройстве до начала просвечивания веерным пучком ионизирующего излучения 7 объекта 8 контроля, переносимого транспортным механизмом 5 в зону контроля, автоматически проводятся две контрольные операции: обнаружение объектов контроля, высота которых больше допустимой или вдвое больше допустимой, и измерение интенсивности веерного пучка ионизирующего излучения.

Рассмотрим каждую контрольную операцию в отдельности.

Обнаружение объектов контроля, высота которых больше допустимой или вдвое больше допустимой. При поступлении объекта 8 контроля в зону контроля в случаа, 5 когда высота его Н Hi 2Нь перекрытия первого 9 и второго 10 источников излучения не происходит и на первый 37 и второй 38 управляющие входы блока 14 управления поступает сигнал О, при этом на выходе

10 второго элемента И 25 устанавливается сигнал О и первый 30 и второй 31 RS-триггеры сохраняют свои нулевые состояния. При этом на первом 39 и втором 40 выходах блока 14 управления также сохраняются

5 сигналы О.

В случае, когда Hi Н Но, происходит перекрытие первого источника излучения 9 (фиг. 1, пересечение луча АВ), при этом первый приемник 11 излучения вырабатывает

0 сигнал Негабаритный объект, длительность которого равна времени прохождения объекта 8 контроля перед первым источником 9 излучения, поступающий на первый вход блока 13 сигнализации, в котором

5 включается индикатор Негабаритный объект и звуковой сигнал.

Сигнал Негабаритный объект поступает также на первый управляющий вход 37 блока 14управления и далее на первый вход

0 второго элемента И 25, на второй вход которого через второй управляющий вход 38 поступает сигнал О с второго приемника 12 излучения.

На выходе первого элемента И 25 сохра5 няется сигнал О, и, следовательно, состояние первого30 и второго 31 RS-триггероп не изменяется. Сигнал Негабаритный объект в блоке 13 сигнализации запоминается и может быть отключен только оператором.

0 Объект 8 контроля может быть перепроверен повторно с переворотом его на 180° в вертикальной плоскости, если это допускается, или вручную.

В случае, когда Н 2Hi, происходит

5 перекрытие первого 9 и второго 10 источников излучения (фиг. 1, пересечение лучей АВ и CD), при этом первый 11 и второй 12 приемники излучения вырабатывают сигналы 1, которые поступают соответственно на

0 первый 37 и второй 38 управляющие входы блока 14 управления и далее на первый и второй входы первого элемента И 25, на выходе которого появляется сигнал 1, устанавливающий второй RS-триггер 31 а со5 стояние 1. Сигнал 1 с прямого выхода второго RS-триггера 31 поступает на первый вход первого элемента ИЛИ 27 и далее на S-вход первого RS-триггера 30, устанавливая его в состояние 1. При этом сигналами О, поступающими с инверсных выходов

первого 30 и второго 31 RS-Tps/i. iеров через первый 32 и второй 33 элементы НЕ на вторые входы первого 24 и третьего 26 элементов И, снимается запрет на прохождение сигналов с элемента 34 запуска через первый 24 и третий 26 элементы И, второй 28 и третий 29 элементы ИЛИ на R-входы первого 30 и второго 31 RS-триггеров.

На первом 39 и втором 40 выходах блока 14 управления устанавливаются сигналы 1, которые поступают соответственно на управляющий вход блока 1 источника ионизирующего излучения и второй вход блока 13 сигнализации, на управляющий вход привода 6 транспортного механизма и третий вход блока 13 сигнализации, при этом транспортный механизм 5 останавливается, ионизирующее излучение на выходе блока

Iисточника ионизирующего излучения перекрывается системой 16 управления источником 19 ионизирующего излучения.

Сигнал 1 с выхода первого приемника

I1излучения поступает также на первый вход блока 13 сигнализации, при этом включается звуковая сигнализация и световые индикаторы Негабаритный объект, Транспортный механизм отключен и Ионизирующее излучение перекрыто.

Возобновление работы устройства осуществляется оператором путем воздействия на элемент 34 запуска, например, нажатием кнопки Пуск (не показана) после ликвидации причины, вызвавшей остановку. Сигнал Пуск с выхода элемента 34 запуска через первые входы первого 24, третьего 26 элементов И, второй 28 и третий 29 элементы ИЛИ поступает на R-входы первого 30 и второго 31 RS-триггеров, устанавливая их в исходное (нулевое) состояние.

Измерение интенсивности веерного пучка ионизирующего излучения. Электрические импульсы с выхода детектора 2 ионизирующего излучения поступают на вход блока 15 контроля, В случае, когда интенсивность ионизирующего излучения не превышает заданной, на выходе блока 15 контроля устанавливается сигнал О, при этом на прямом выходе первого RS-тригге- ра 30 и первом выходе 39 блока 14 управления сохраняется также сигнал О. В случае, когда интенсивность ионизирующего излучения превышает заданную, на выходе блока 15 контроля устанавливается сигнал 1, который через информационный вход 36 блока 14 управления поступает на первый вход первого элемента ИЛИ 27 и далее на S-вход первого RS-триггера 30, устанавливая его в состояние 1. На первом выходе блока 39 блока 14 управления устанавливается сигнал 1, поступающий науправляющий вход блока 1 источника ионизирующего излучения и далее на систему 16 управления источником ионизирующего излучения, а также на второй вход блока 13 сигнализации, при этом системой 16 перекрывается ионизирующее излучение на выходе блока 1 источника ионизирующего излучения, а на передней панели блока 13 сигнализации включается индикатор Ионизирующее излу0 чение перекрыто и звуковой сигнал. Возобновление работы устройства осуществляется оператором путем воздействия на элемент 34 запуска после ликвидации причины, вызвавшей остановку. Сигнал Пуск с выхода эле5 мента 34 запуска через первый вход первого элемента И 24 и второй элемент ИЛИ 28 поступает на R-вход первого RS-триггера 30, устанавливая его в исходное нулевое состояние.

0 Объект 8 контроля, переносимый транспортным механизмом 5, минуя первый 9 и второй 10 источники излучения, просвечивается сканируемым веерным пучком ионизирующего излучения, которое, попадая на

5 радиационно-оптический преобразователь 30, преобразуется в нем в световые вспышки и далее фотоэлектронным умножителем 21 в электрические импульсы, которые с выхода детектора 2 ионизирующего излучения

0 поступают через блок 3 обработки информации на видеоконтрольный блок 4. На экране видеоконтрольного блока 4 получается изображение, адекватное радиационному изображению просвечиваемого объекта 8

5 контроля.

Использование изобретения позволяет повысить достоверность контроля за счет автоматического обнаружения превышения контролируемым объектом размеров зоны

0 контроля, а также повысить безопасность эксплуатации за счет автоматического перекрытия ионизирующего излучения при превышении его интенсивностью допустимого значения.

5 Формула изобретения

5 транспортный механизм с приводом, на котором размещается контролируемый объект, детектор ионизирующего излучения, видеоконтрольный блок, блок обработки информации, подключенный входом к выходу детектора ионизирующего излучения и выходом - к входу видеоконтрольного блока, причем коллиматор формирует веерный пучок ионизирующего излучения, ограниченный в пространстве горизонтальным и наклонным лучами и ориентированный так, что горизонтальный луч направлен в основание контролируемого объекта, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля за счет автоматического обнаружения превышения контролируемым объектом размеров зоны контроля, в него введены блок сигнализации с тремя входами, первые источник и приемник излучения, установленные перед блоком источника ионизирующего излучения, причем оптическая ось первого источника излучения лежит в плоскости, параллельной плоскости веерного пучка ионизирующего излучения, и направлена параллельно второму лучу, ограничивающему веерный пучок ионизирующего излучения, вторые источник и приемник излучения, установленные перед блоком источника ионизирующего излучения, причем оптическая ось второго источника излучения лежит в плоскости, параллельной плоскости веерного пучка ионизирующего излучения, и направлена параллельно первому лучу, ограничивающему веерный пучок ионизирующего излучения, и смещена относительно основания объекта контроля, примыкающего к транспортному механизму, на высоту, равную уд- военной допустимой высоте объекта контроля, блок контроля и блок управления, подключенный первым управляющим входом к выходу первого приемника излучения и к первому входу блока сигнализации, вторым управляющим входом - к выходу второго приемника излучения, первым входом - к управляющему входу блока источника ионизирующего излучения и к второму входу блока сигнализации, вторым выходом - к

третьему входу блока сигнализации и к приводу транспортного механизма и информационным входом - к выходу блока контроля, вход которого подключен к выходу детекто- 5 ра юионизирующего излучения.

2,Устройство по п. 1,отличаю щее- с я тем, что блок управления содержит формирователь сигнала начальной установки, элемент запуска, три элемента И, три элемента

0 ИЛИ, два элемента НЕ и два RS-триггера, прямые выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами блока управления, з инверсные выходы подключены соответственно через первый и второй

5 элементы НЕ к первым входам первого и третьего элементов И, вторые входы которых подключены к выходуэлемента запуска, выходы первого и третьего элементов И подключены к первым входам соответственно

0 второго и третьего элементов ИЛИ, вторые входы которых подключены к выходу формирователя сигнала начальной установки, а выходы подключены к R-входам соответственно первого и второго RS-триггеров, S5 входы которых соответственно подключены к выходам первого элемента ИЛИ и второго элемента И, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым управляющими входами блока

0 управления, информационным входом которого является первый вход первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к прямому выходу второго RS-триггера.

42

Фиг. 2

Фиг.З