Телефон Службы 7
Бесплатный звонок по России 
Качественное оборудование на выгодных условиях

Вы здесь

Просто о сложном: принцип работы и устройство интроскопа

Рентген-телевизионное оборудование было и остается одним из наиболее востребованных технических средств досмотра посылок, ручной клади, багажа, грузов, а также транспортных средств. Рентгеновские установки (или сокращенно РТУ) выполняют задачи по обнаружению оружия, взрывчатки и детонирующих устройств, а также выявлению и предотвращению контрабанды наркотиков и других нелегально провозимых товаров.

 

Данный тип досмотрового оборудования также называют “интроскопами” (от. латинского intro — “внутри”), что означает визуальное наблюдение непрозрачных тел в непрозрачной среде. Таким образом, происходит поиск аномалий посредством анализа теневого изображения сканируемого объекта, воспроизведенного на экране оператора.

 

 

В основе технологии неинтрузивного (бесконтактного) досмотра лежат физические свойства рентгеновских (Х) лучей, позволяющие генерировать изображение сканируемого объекта без его непосредственного вскрытия:

 

  1. Невидимое для человека Х-излучение способно проникать сквозь непрозрачные предметы и вещества;
  2. Х-излучение поглощается другими веществами, чей атомный номер выше в периодической таблице Менделеева
  3. Х-излучение вызывает свечение некоторых химических веществ и соединений  
  4. Х-лучи имеют линейный характер распространения

 

Разберемся, как это работает!

 

В этом нам поможет схема строения рентгеновской трубки, той самой, что изобрел немецкий физик В. Рентген,  и которая лежит в основе любого современного интроскопа. В 1895 году технология досмотра выглядела так, как представлено на Рис. 1., с тех пор она значительно шагнула вперед, но принцип действия в целом остался прежним.  

 

На Рис.1. показаны основные составные части рентгеновской трубки: катод, анод, нить накаливания, источник высокого напряжения и, собственно, стеклянная или керамическая колба. Рентгеновские лучи получаются путем целенаправленной бомбардировки анода потоком ускоренных электронов. Ускорение частиц происходит посредством нагрева нити накаливания до 2500⁰С. Поток ускоренных электронов, попадая на металлическую площадку под высоким напряжением (анод), отражаются уже в виде Х-излучения.

 

Со схемой получения рентгеновского излучения более менее разобрались, но каким образом данная технология позволяет выявлять оружие и наркотики по-прежнему не понятно? Чтобы ответить на этот вопрос, коснемся подробнее внутренних компонентов интроскопа и проследим, как изменилась рентген-телевизионная техника: от первых моделей до современного оборудования.   

 

Первые интроскопы не сильно отличались от флюорографических аппаратов.

Рентгеновские лучи, проходя через объект досмотра, проецировались на флуоресцентный экран (Рис. 2). Оператор в свою очередь получал через защитное стекло  “негативное изображение” (световой рельеф) обследуемого объекта. Принцип действия был достаточно прост, но не совсем безопасен.  

 

Интроскопы на основе флюороскопии

 

 

Позднее, всё же озаботившись вопросом безопасности использования источника ионизирующего излучения, систему значительно усовершенствовали с точки зрения защиты оператора досмотра. Появился прототип современного досмотрового туннеля - освинцованный ящик, а рентгеновские лучи проходили на экран оператора не напрямую, а предварительно преломляясь через несколько зеркал (Рис.3).

 

Добившись преломления х-лучей, дальнейшая модернизация рентген-оборудования была направлена на повышение качества изображения посредством фотоэлектронных усилителей (детекторов) и преобразования проекции в телевизионный сигнал, транслирующийся на экране монитора оператора.

Но с наступлением эры информационных технологий, принцип сканирования кардинально изменился.  

 

Современное рентген-телевизионное оборудование стало более безопасным с точки зрения работы с источником ионизирующего излучения, значительно эволюционировало в направлении оптического разрешения и функциональных возможностей.

 

Сегодня совершенствование технологии рентген-сканирования не останавливается. С момента появления первых моделей РТУ  качество изображения шагнуло далеко вперед, во многом благодаря использованию высокочувствительных детекторов (фотодиодов)  и компьютерной обработке данных.

 

Рентгеновское излучение проходит через сканируемый объект, проецируясь точно на линейку детекторов на противоположной стороне досмотрового туннеля (Рис.4).  

 

Полученный сигнал обрабатывается аналого-цифровым преобразователем (АЦП) и отправляется на компьютер для дальнейшего преобразования “срезов” объекта в единое изображение. Чуть позже для уменьшения размеров  рентген-телевизионного оборудования стали использовать Г-образное расположение детекторов, как показано на Рис. 5,6.

Современные модели интроскопов разделяют материалы с применением эффекта Комптона, определяя две энергии рентген-лучей - высокую и низкую. Что это означает?

При столкновении кванта Х-излучения энергия передается электрону, которую он сбрасывает в виде свободного фотона, более низкой энергии. Т.е. при рассеянии рентгеновского излучения веществами с меньшим периодическим номером (органическими веществами)  почти все Х-лучи имеют смещенную длину волны. Сегодня на рынке рентген-телевизионного оборудование преимущественно представлены именно двухэнергетические аппараты, и техника ADANI не исключение.

 

Надеемся, нам удалось доступно изложить принцип работы интроскопа. Теперь коснемся подробнее строения стандартных рентгеновских аппаратов, на примере оборудования ADANI BV6045, на Рис 7. представлена схема расположения основных компонентов РТУ.

 

Попадая на ленту конвейера, багаж движется в направлении досмотрового тоннеля. Как только он попадает под прицел фотоэлектрического датчика, в блок управления поступает сигнал, и оператор останавливает сумку для детального осмотра, как правило эта процедура занимает несколько секунд. Современные технологии сканирования направлены на повышение скорости и качества построения изображения до возможности проведения досмотра в режиме нон-стоп.

 

На рисунке отчетливо виден генератор рентгеновского излучения, в технике ADANI используются высококачественные детали американского производстводителя Spellman.

 

Выходя из коллиматора (рассеивателя) Х-лучи проникают через сканируемый объект и попадают на Г-образную матрицу детекторов. В двухэнергетических аппаратах используется в два раза больше детекторов, соответственно, с восприимчивостью к высокой и низкой энергии рентгеновских лучей. Полученный и обработанный от них сигнал сообщает системе обработки изображения информацию об органических, неорганических материалах и смесях.

 

При диагональном расположении генератора и Г-образного модуля с фотодиодами рентгеновские лучи проходят сквозь всё сечение тоннеля. Подобная схема сканирования не оставляет “слепых” зон, позволяя обследовать каждый участок багажа.

Детекторы обрабатывают Х-излучения в слабые токовые импульсы, которые усиливаются и преобразуются аналого-цифровым преобразователем в 16-битовые сигналы, которые затем передаются на компьютер.

 

Компьютер обрабатывает полученную информацию об изображении, предварительно корректируя погрешности. Сигнал каждого рентгенографического среза преобразуется в линию пикселей на экране монитора оператора, а преобразованные импульсы высокой и низкой энергии формируют изображение органических и неорганических предметов, выделяемых, соответственно, сине-зеленой или желто-оранжево-красной цветовой гаммой.

Для повышения эффективности проведения досмотра современное рентген-телевизионное оборудование обладает рядом аппаратных функций обработки изображения, такими, как выделение контуров подозрительных предметов или областей, цветовое маркирование, масштабирование и т.д. Но, пожалуй, важнейшей из них остается функция автоматического обнаружения угрозы, значительно повышающая скорость досмотра, снижая роль человеческого фактора и число ложных срабатываний. О стандартных и дополнительных аппаратных функциях оборудования ADANI подробнее расскажем в следующей статье.

 

Стоит понимать, каким бы совершенным ни было техническое решение, задачи обеспечения безопасности невыполнимы без компетентных операторов досмотра, владеющими профессиональными навыками обнаружения и знакомыми со спецификой работы и системой управления оборудования конкретного производителя. Руководствуясь клиентоориентированным подходом, при монтаже и пусконаладке оборудования ADANI инженеры компании “Служба 7” всегда проводят вводный инструктаж для сотрудников заказчика и предоставляют необходимые технические материалы по эксплуатации РТУ.