Досмотровая рентгеновская техника и основы ее функционирования

Досмотровая рентгеновская  техника (ДРТ) – это первый и основной класс технических средств таможенного  контроля, представляющий собой комплекс рентгеновской аппаратуры, специально предназначенный для визуального таможенного контроля ручной клади и багажа пассажиров, предметов отдельно следующего багажа, среднегабаритных грузов и международных почтовых отправлений без их вскрытия с целью выявления в них предметов, материалов и веществ, запрещённых к ввозу (вывозу) или не соответствующих декларированному содержанию.

В зависимости  от видов указанных в определении  объектов контроля, перемещаемых через таможенную границу, принятой технологии таможенного контроля на конкретном участке и условий, в которых он осуществляется, досмотровая рентгеновская техника (ДРГ) может быть классифицирована следующим образом:

1. ДРТ для контроля содержимого ручной клади и багажа с   пассажиров и транспортных служащих.

2. ДРТ для  углублённого контроля отдельных  предметов ручной клади и багажа  пассажиров, транспортных служащих и грузовых упаковок.

3. ДРТ для  контроля содержимого среднегабаритных  багажа и грузов.

4. ДРТ для  контроля содержимого международных  почтовых отправлений.

Исходя из условий, в которых осуществляется таможенный контроль, можно выделить следующие два их вида: стационарные и оперативные.

Стационарные  условия - это условия, когда таможенный контроль осуществляется в специально выделенных для этих целей помещениях, постоянно или временно принадлежащих таможенной службе, где стационарно установлены необходимые для контроля технические средства, применительно к конкретным видам объектов таможенного контроля и установленных для них технологий контроля. Это - пассажирские досмотровые залы аэро- и автовокзалов, железнодорожных станций, морских и речных вокзалов, помещения складов, пакгаузов, закрытых грузовых площадок, почтамтов, а также специально построенные таможенные инспекционно-досмотревые комплексы (боксы).

Оперативные условия - это условия, когда таможенный контроль осуществляется в местах, где стационарная установка в них технических средств таможенного контроля невозможна или нецелесообразна. Например, в связи с малыми объёмами досмотровых операций или ввиду их нерегулярности и эпизодичности в этих местах.

Однако прежде чем приступить к детальному описанию имеющейся на вооружении таможенных органов досмотровой рентгеновской техники, необходимо предельно кратко изложить физические основы рентгеновских методов контроля.

 

1.3. Принципы  построения досмотровой рентгеновской  техники

 

С оперативно-технической точки зрения досмотровая рентгеновская техника должна удовлетворять следующим основным требованиям:

- обеспечивать  возможность однозначного обнаружения  скрытых вложений в контролируемых объектах;

- обеспечивать  радиационную безопасность обслуживающего персонала и окружения;

- не оказывать  воздействия рентгеновского излучения  на продукты питания, лекарственные  препараты и фоточувствительные  материалы, находящиеся в объектах контроля;

- обеспечивать  достаточно высокую производительность  контроля;

- обеспечивать удобство эксплуатации.

Анализ технических  средств рентгеновского контроля, применяемых  органами безопасности и таможенными службами ведущих капиталистических стран,  показывает,  что в настоящее время в практике их работы широко применяются рентгеноаппараты, основанные на двух основных принципах получения и регистрации рентгеновского изображения: флюороскопии и   сканирующего рентгеновского луча.

Рассмотрим  принцип флюороскопического рентгеновского контроля. Он основан на свойствах  рентгеновских лучей вызывать под их действием свечение (флюоресценцию) некоторых веществ. На Рис.3 представлена принципиальная схема флюороскопической установки непосредственного наблюдения (флюороскопа).

 

Схема флюороскопического метода рентгеновского контроля

Рисунок. 3

Рентгеновское излучение от источника проходит через контролируемый (просвечиваемый) предмет, преобразуется на специальном  флюоресцентном экране в световой рельеф, соответствующий рентгеновскому изображению  объекта (т.н. "теневое изображение"), через защитное стекло визуально воспринимается оператором.

Кроме флюороскопов непосредственного наблюдения принципиально  могут применяться и другие схемы  построения рентгеновских установок, использующих флюороскопический метод контроля. На Рис.4 представлены классификация и схемы построения флюороскопических рентгеновских установок. В этой группе флюороскопических рентгеновских аппаратов различают, кроме установок непосредственного наблюдения (вариант"а"), следующие:

Классификация флюороскопических рентгеновских установок

 

Рисунок. 4

 

- флюороскопы  с электронно-оптическими усилителями  света (вариант "б"), обеспечивающими  усиление яркости видимого изображения;

- флюороскопы  с электронно-оптическими усилителями  света и телевизионными системами передачи рентгеновского изображения (вариант "в");

- рентгенотелевизионные  флюороскопы (вариант"г").

Флюороскопы с применением  телевизионных устройств в свою очередь подразделяются на установки, работающие с источником излучения  в непрерывном и в импульсном режимах. Импульсные установки используют кратковременные серии рентгеновских импульсов, достаточных для запоминания "теневого" изображения в телевизионном блоке памяти, наблюдение которого производится уже после воздействия излучения. Мировой опыт и технические возможности однозначно показывают, что наиболее приемлемым и находящим применение в таможенной практике является вариант построения флюороскопов по рентгенотелевизионному принципу с импульсным источником рентгеновского излучения и блоком памяти .

Одним из самых  важных параметров рентгеноаппаратов является их чувствительность, определяемая в мировой практике как размеры уверенного обнаружения на экране устройства визуализации специального тест-объекта в виде эталонной медной проволочки определённого диаметра.

Принцип работы рентгеноустановок, основанный на применении метода сканирующего рентгеновского луча можно продемонстрировать на схеме Рис.5. Неподвижный рентгеновский генератор (Re) с помощью специального коллимирующего устройства формирует узкий (около 1° по толщине) веерообразный пучок рентгеновских лучей, по вертикали имеющий угол около 60°. Рентгеновские лучи, прошедшие сквозь объект контроля с помощью специальной детекторной линейки, преобразуются в электрические сигналы, которые после соответствующей обработки в блоке обработки информации, записываются устройством цифровой видеопамяти, а затем поступают на видеоконтрольное устройство монитор, трансформирующее их в видимое изображение на телевизионном экране.

На схеме показаны три  основные функциональные системы рентгеновских аппаратов сканирующего типа: система управления, рентгеновская система и система получения изображения.

Мозгом системы управления является микропроцессорный программированный блок управления. Он получает управляющие сигналы от соответствующих управляющих кнопок пульта управления оператора, от световых датчиков зоны включения и выключения рентгеновского излучения, регистратора скорости движения конвейера, а также подаёт команды на конвейерную ленту, рентгеновский генератор, монитор и модуль детекторной линейки. Он обеспечивает включение рентгеновского генератора только при движущейся ленте транспортёра и только при наличии в контрольном туннеле объекта контроля.

 

Схема построения рентгенотелевизионного аппарата по методу сканирующего луча.

 Рисунок. 5

 Рентгеновская  система - содержит собственно  рентгеновский генератор, коллиматорное  устройство, блок управления режимом  работы генератора и энергопитанием, а также световые индикаторы  включённого рентгеновского излучения.

Система получения  изображения - состоит из непосредственно контура «Г-образной» детекторной линейки, куда попадает прошедшее через контролируемый объект рентгеновское излучение, и где оно превращается в видимый свет, благодаря специальным устройствам - сцинцилляторам. Сцинцилляция - это свойство определённых веществ, светящихся под действием ионизирующих излучений, к которым, как известно, и относится рентгеновское излучение. Возникновение сцинцилляций связано с тем, что при взаимодействии электронов, образованных ионизирующим излучением, с веществом сцинциллятора его возбуждённые и ионизированные атомы возвращаются в нормальное состояние с испусканием микрочастиц видимого света. Световые вспышки воспринимаются фотодиодами, которые и преобразуются ими в электрические сигналы, усиливаются и поступают в процессор детекторной линейки. Детекторные сигналы путём опроса каждого детектора всей линейки детекторов считываются и последовательно измеряются, интегрируются с помощью специальных устройств - аналоговых мультиплексоров. При отсутствии рентгеновского излучения процессор детекторной линейки измеряет фоновые величины (шумы и помехи) всех каналов детекторной линейки, переводит их цифровую форму и фиксирует в блоке памяти. При включении рентгеновского излучения эти фоновые сигналы вычитаются из общего сигнала теневого изображения, создавая качественное, чёткое (без аппаратурных шумов) изображение контролируемого объекта на чёрно-белом мониторе. Система получения изображения позволяет оператору проводить анализ теневого изображения, используя возможности электронных схем обработки записанной в памяти "картинки", обеспечивающих изменение её контрастности, выделяя более плотные предметы или создавая негативное изображение объекта.

Особо следует  обратить внимание на выполнение в  рентгенотелевизионных аппаратах сканирующего типа - радиационной защиты. Она делается особо тщательно и предусматривает защиту собственно рентгеновского генератора специальным свинцовым кожухом; конструкция контрольного туннеля также выполняется из металлических листов толщиной 1,5 - 2,5мм; детекторная линейка снабжается специальным свинцовым экраном; загрузочно-разгрузочные арки туннеля закрываются резиновыми свинцовосодержащими полосками (лентами), также экранирующими рассеянное рентгеновское излучение. Это, кроме обеспечения безопасности продуктов, фотоматериалов и лекарственных препаратов, позволяет добиться минимально возможных, полностью безопасных для человека доз рентгеновского излучения на поверхности аппарата.

Основными оперативно-техническими преимуществами рентгенотелевизионных аппаратов, использующих принцип "сканирующего луча" являются:

1.Отсутствие  геометрических искажений теневого  изображения контролируемого объекта за счёт применения узконаправленного рентгеновского луча рентгеногенератора и «Г-образного» расположения линейки детектора.

2.Обеспечение  высокой контрастности и разрешающей  способности теневого изображения контролируемого объекта за счёт высокостабильных энергетических и геометрических параметров сформированного рентгеновского луча и высокочувствительных преобразователей рентгеновского излучения малых размеров.

3.Возможность  визуального телевизионного контроля  достаточно плотных материалов и обнаружения предметов находящихся за преградами из них.

4.Высокая производительность  контроля за счёт применения  конвейерной системы перемещения объекта контроля.

5.Возможность  контроля предметов ручной клади  и багажа практически неограниченной  длины за счёт возможности  фрагментарного контроля отдельных участков объекта, располагающегося на конвейере.

6.Высокая радиационная безопасность операторов и окружения за счёт применения специальных защитных устройств, обеспечивающих предельно низкие дозы рентгеновского излучения на поверхности аппарата.

7.Минимальная  доза облучения инспектируемого  объекта, обеспечивающая полную безопасность продуктов, фотоматериалов и лекарств.

8.Возможность  углублённого анализа отдельных  фрагментов теневого изображения  за счёт применения специальных  схем обработки изображения и  схем выбора и масштабирования  участков изображения.

9.Оперативно  приемлемые габариты и вес аппаратов.

10.Возможность  оперативной работы на аппарате  операторов не имеющих специального  технического образования.

11.Удобство работы  операторов за счёт рационального  выполнения клавиатуры пульта управления аппарата и оптимального расположения ТВ-монитора.

12.Создание комфортных  условий для лиц, ручная кладь  и багаж которых подвергается  контролю, за счёт применения  в аппарате низкорасположенного  конвейера и рольганга.

Однако, применяемые  таможенными службами аппараты сканирующего типа, обладают определённым недостатком - позволяют наблюдать и анализировать объекты за один цикл контроля только в одной плоскости, что в ряде случаев затрудняет распознавание и идентификацию предметов, что снижает вероятность обнаружения контрабандных вложений. Метод формирования нескольких проекций теневого рентгеновского изображения позволяет увеличить вероятность распознавания предметов за счёт увеличения количества информации, поступающей к оператору. Этот метод позволяет оператору наблюдать одновременно или последовательно изображение нескольких проекций контролируемого объекта. Такая аппаратура, как правило, строится по двухканальной схеме, при которой оператор может наблюдать и анализировать одновременно две проекции инспектируемого объекта на одном мониторе (стереоскопический метод) или последовательно каждую из проекций на одном мониторе (двухракурсный метод).