Формирование изображений в цифровых рентгенографических системах на основе источников высокоэнергетичных фотонов

• Автор: Касьянов, Станислав Валериевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 128 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И РАЗВИТИЕ ЦИФРОВЫХ РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКИХ СИСТЕМ ДЛЯ ТАМОЖЕННОГО КОНТРОЛЯ
КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОБЪЕКТОВ
ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ РАДИОМЕТРИЧЕСКОМ КОНТРОЛЕ
2.1 Особенности малогабаритных импульсных бетатронов как источников высокоэнергетического рентгеновского излучения. Применение бетатронов
в радиометрических досмотровых системах
2.2 Оценка эффективности щелевой коллимации высокоэнергетического источника излучения при радиометрическом контроле крупногабаритных объектов
2.3. Щелевые и пинхольные коллиматоры в цифровой рентгенографии
2.4. Особенности регистрации высокоэнергетического тормозного
излучения в досмотровом контроле
ГЛАВА 3. ВЫБОР И ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ДОСМОТРОВОГО КОМПЛЕКСА
3.1 Оценка производительности досмотрового комплекса для контроля крупногабаритных объектов
3.2 Геометрическая схема радиометрического контроля крупногабаритных объектов
3.3 Выбор параметров щелевых коллиматоров для формирования узких пучков высокоэнергетического рентгеновского излучения
3.4 Схема сканирования в цифровой радиографии и рентгенографии
объектов большого диаметра
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЦИФРОВОЙ РЕНТГЕНОГРАФИИ
4.1 Экспериментальный стенд для рентгеновского контроля подвижных объектов
4.2 Результаты, полученные на экспериментальной установке для рентгеновского контроля крупногабаритных объектов
4.3 Определение технических требований к детекторному модулю
4.4 Результаты, полученные при экспериментальных исследованиях возможностей детекторного модуля
4.5 Результаты экспериментов, полученные на экспериментальной установке при использовании полупроводниковых арсенид-галлиевых детекторов
4.6 Рентгенографическая система контроля транспортных средств
4.7 Результаты экспериментов, полученные на установке цифрового рентгенографического контроля транспортных средств
4.8 Достигнутые дефектоскопические характеристики
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Современная экономика характеризуется возрастанием потока товаров между государствами, который усиливается особым географическим положением Российской Федерации. Важной задачей государственных органов является контроль за перемещением грузов. Особое внимание уделяется выявлению незадекларированных товаров и запрещенных к перемещению, без наличия особых разрешительных документов, через границу веществ - наркотиков, взрывчатых веществ, ядовитых веществ, радиоактивных веществ. Одно из важнейших мест среди технических средств досмотрового контроля занимают комплексы цифровой рентгенографии. Метод цифровой рентгенографии отличает высокая информативность, основанная на возможности визуализации структуры объекта контроля, выявления, идентификации веществ недопустимых локальных вложений и определения их геометрического положения. В комплексах цифровой рентгенографии крупногабаритных объектов в качестве источника фотонов используют линейные ускорители и бетатроны. Каждый из указанных типов источников высокоэнергетического рентгеновского излучения обладает своими недостатками и достоинствами. К достоинствам малогабаритных бетатронов относится небольшая масса, небольшие размеры и относительно небольшая стоимость производства. В связи с этим, малогабаритные бетатроны являются незаменимыми источниками излучения для применения их в мобильных и легко возводимых досмотровых комплексах. Научное обоснование, экспериментальные и опытно-конструкторские работы по созданию современных комплексов цифровой рентгенографии для применения в досмотровом контроле крупногабаритных грузов и транспортных средств является важнейшей задачей, что подтверждает актуальность темы диссертационных исследований.
Диссертационные исследования выполнены в рамках тематического плана научно - исследовательских работ НИИ интроскопии Национального исследовательского Томского политехнического университета.
Предмет исследования - закономерности формирования цифровых теневых рентгеновских изображений крупногабаритных объектов контроля, характерных для досмотровых комплексов с применением малогабаритных бетатронов с максимальной энергией фотонного излучения от 2 до 9 МэВ.
Цель работы - теоретически обоснованное, экспериментальное подтверждение возможности создания и разработка рентгенографической системы для досмотрового контроля крупногабаритных грузов и транспортных средств с использованием малогабаритного бетатрона.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:
- исследовать пространственно-энергетические характеристики радиационного поля применимо к цифровым рентгенографическим системам с использованием импульсных источников высокоэнергетичных фотонов;
- определить параметры рентгенографической досмотровой системы (геометрическая схема контроля, параметры и конструкция щелевого коллиматора источника излучения, параметры детекторов ионизирующего излучения, производительность контроля);
- разработать установку для проведения экспериментальных исследований;
- экспериментально оценить достижимые параметры комплекса цифровой рентгенографии для досмотра крупногабаритных грузов и транспортных средств на основе малогабаритного бетатрона;
- создать опытный образец рентгенографической системы для досмотрового контроля транспортных средств.
Методы исследований основываются на физических принципах взаимодействия квантов высокоэнергетического рентгеновского излучения с веществом и их регистрации. Теоретические исследования дополнены экспериментальной проверкой полученных результатов, проводимой с использованием методов экспериментальной физики. Анализ результатов натурных и вычислительных экспериментов проводился с помощью численных методов и статиста-

где ЦрМ-2 — линейные коэффициенты ослабления фотонного излучения для материалов объекта контроля и неоднородности.