Использование рентгеновского излучения в досмотровой технике

Было установлено, что это излучение обладает целым рядом удивительных свойств. Во-первых, невидимое для человеческого глаза рентгеновское излучение способно проникать сквозь непрозрачные тела и предметы. Во-вторых, оно способно поглощаться веществами тем интенсивнее, чем больше их атомный номер в периодической системе Менделеева. В-третьих, рентгеновское излучение вызывает свечение некоторых химических веществ и соединений. В-четвёртых, рентгеновские лучи обладают линейным характером распространения. Эти свойства рентгеновских лучей и используются для получения информации о внутреннем содержании и строении “просвечиваемых” ими объектов без их вскрытия.

Рис.1. Шкала электромагнитных волн
Рентгеновские лучи в шкале электромагнитных волн, – имея диапазон длин волн от 0,06 до 20 ангстрем (IA=10-10 м), занимают место между ультрафиолетовым излучением и гамма-лучами и характеризуются энергией квантов от единиц кило электронвольт до сотен мега электронвольт. Рентгеновское излучение образуется двумя путями. Первый – в результате торможения быстро движущихся электронов в веществе, так называемое “тормозное” излучение, второй – в результате изменения энергетического состояния атомов вещества, т.н. “характеристическое” излучение.
Физику явлений можно показать на примере работы рентгеновской трубки, как специального электровакуумного высоковольтного прибора, предназначенного для генерирования рентгеновского излучения.
На Рис.2 схематично представлены основные узлы рентгеновской трубки: катод (1) нить накала (2), стеклянная или керамическая колба (3), анод (4) и источник высокого напряжения (5). Получение рентгеновского излучения осуществляется путём бомбардировки анода трубки пучком электронов, ускоренных приложенным к её электродам напряжением. Источником электронов является катод с нитью накала из вольфрамовой проволоки, который нагревается до высокой температуры (примерно 2500°С).
Рис.2. Схема основных узлов рентгеновской трубки
 Прошедшее через предмет или вещество рентгеновское излучение ослабляется в различной степени в зависимости от распределения плотности их материала. Таким образом, оно несёт информацию о внутреннем строении объекта, т.е. образует рентгеновское изображение просвечиваемого объекта, которое затем преобразуется в соответствующее оптическое изображение, воспринимаемое глазами оператора. Основными требованиями к преобразователям рентгеновского изображения являются: максимальная информативность рентгеновского изображения при минимально возможной поглощённой дозе излучения просвечиваемым объектом и оптимальное преобразование рентгеновского изображения в оптическое, обеспечивающее получение оператором максимума информации, содержащейся в теневом рентгеновском изображении. Качество рентгеновского изображения в основном определяется: контрастностью, яркостью, резкостью и разрешающей способностью.
На примере технологии HI-SCAN разработанной компанией Heimann Systems (Smiths Detection Group),  мирового лидера по производству оборудования досмотра, можно рассмотреть основные принципы работы современных систем рентгеновского контроля.
Специальный генератор, разработанный и изготовленный Smiths Detection, производит пучок рентгеновского излучения,  направляемого коллиматором сквозь досмотровый тоннель на линейку детекторов обычно Г образной формы.

Помещенный внутри тоннеля объект облучается с определенного ракурса. В зависимости от его толщины и материала теряется часть энергии излучения. Остаточная энергия регистрируется особыми детекторами и преобразуется в электрические сигналы, обрабатываемые в процессорном блоке. В результате генерируется теневое рентгенотелевизионное изображение (проекция) инспектируемого объекта, демонстрирующее его внутреннюю структуру.
 Анализ ослабления рентгеновского излучения на разных уровнях его энергии позволяет  определять материалы инспектируемых предметов по эффективному атомному номеру, разделяя их на три группы: органические (закрашиваются оранжевым цветом на рентгенотелевизионном изображении), неорганические (закрашиваются голубым) и промежуточная группа материалов (закрашиваются зеленым). Информация о толщине материала определяется  коэффициентом поглощения и соотносится со степенью яркости  цветового сигнала. Таким образом, элементы состоят из того же материала, но которые отличаются по толщине, показываются одним и тем же цветом, но отличаюются по яркости. Многочисленные функции анализа помогают оператору оценить найденный объект.

Дополнительные технологии используемые Smiths Detection:
HiTraX – которая сосредоточена на эргономичной конфигурации интерфейса человек-машина.
HI-TIP – угроза проекция изображения, чтобы вставить угрозу в отсканированном изображении.
Окраска из различных материалов в изображении выбирается таким образом, что яркость цвета, воспринимаемого человеческим глазом, соответствует яркости соответствующего ч / б изображения. Адаптация представления изображений в физиогномике глаза облегчает фокусировку и восприятие объекта. Благодаря сложной технологии обработки возможно получение качественного изображения в реальном времени, при этом мелкие детали сканируемых объектов и различия в плотности легко могут быть распознаны. Современные рентгеновские системы Smiths Detection представляют целый ряд других технологий для автоматического обнаружения скрытых потенциальных угроз в условиях бесконтактного досмотра.