способ обнаружения взрывчатого вещества в контролируемом предмете

Формула изобретения

1. Способ обнаружения взрывчатого вещества в контролируемом предмете, включающий облучение контролируемого предмета рентгеновским излучением, регистрацию прошедшего через контролируемый предмет рентгеновского излучения, формирование рентгеновского изображения контролируемого предмета, идентификацию по рентгеновскому изображению изделий, находящихся в контролируемом предмете, облучение контролируемого предмета тепловыми нейтронами, регистрацию детекторами гамма-излучения испускаемых контролируемым предметом гамма-квантов и подсчет количества зарегистрированных гамма-квантов, отличающийся тем, что перед облучением контролируемого предмета рентгеновским излучением облучают контролируемый предмет электромагнитным излучением, вызывающим ядерный квадрупольный резонанс атомов, по меньшей мере, одного химического элемента, входящего в состав взрывчатого вещества, регистрируют испускаемое контролируемым предметом электромагнитное излучение, преобразуют его в электрический сигнал, сравнивают действующее значение полученного электрического сигнала с установленным для него пороговым значением, при превышении действующим значением электрического сигнала установленного для него порогового значения определяют логарифм первого отношения правдоподобия для полученного действующего значения электрического сигнала, после подсчета количества зарегистрированных гамма-квантов определяют логарифм второго отношения правдоподобия для полученного количества зарегистрированных гамма-квантов и устанавливают нахождение в контролируемом предмете взрывчатого вещества при превышении суммы логарифмов первого и второго отношений правдоподобия установленного для нее порогового значения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что регистрируют детекторами гамма-излучения испускаемые контролируемым предметом гамма-кванты с энергией около 10,8 МэВ.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что облучение контролируемого предмета электромагнитным излучением, вызывающим явление ядерного квадрупольного резонанса атомов, по меньшей мере, одного химического элемента, входящего в состав взрывчатого вещества, выполняют с частотой около 0,89 МГц и принимают испускаемое контролируемым предметом электромагнитное излучение такой же частоты.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что облучение контролируемого предмета электромагнитным излучением, вызывающим явление ядерного квадрупольного резонанса атомов, по меньшей мере, одного химического элемента, входящего в состав взрывчатого вещества, выполняют с частотой около 3,41 МГц и принимают испускаемое контролируемым предметом электромагнитное излучение такой же частоты.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что логарифм первого отношения правдоподобия для полученного действующего значения электрического сигнала определяют в виде (u-u_ф)²/ ², где u - действующее значение электрического сигнала; u_ф - среднее значение электрического сигнала, обусловленного фоном; - среднеквадратическое значение электрического сигнала, обусловленного фоном.

6. Способ по п.1 или 5, отличающийся тем, что логарифм второго отношения правдоподобия определяют в виде

где n_i - количество гамма-квантов, зарегистрированных детектором гамма-излучения с номером i; n _ki - количество гамма-квантов, зарегистрированных детектором гамма-излучения с номером i при предварительной калибровке с использованием взрывчатого вещества, имеющего минимальную обнаруживаемую массу; n_фi - определяемое экспериментально при предварительной калибровке количество фоновых гамма-квантов, зарегистрированных детектором гамма-излучения с номером i; М - количество детекторов гамма-излучения.

7. Способ по п.1 или 5, отличающийся тем, что при выявлении в результате идентификации по рентгеновскому изображению изделия, способного оказаться взрывчатым веществом, определяют по рентгеновскому изображению положение этого изделия в контролируемом предмете и логарифм второго отношения правдоподобия определяют в виде

где n_ki количество гамма-квантов, зарегистрированных детектором гамма-излучения с номером i при предварительной калибровке с использованием компактного взрывчатого вещества, расположенного в месте, соответствующем положению выявленного изделия, способного оказаться взрывчатым веществом, n _фi - определяемое экспериментально при предварительной калибровке количество фоновых гамма-квантов, зарегистрированных детектором гамма-излучения с номером i; М - количество детекторов гамма-излучения.

8. Способ по п.1 или 5, отличающийся тем, что при установлении в результате идентификации по рентгеновскому изображению отсутствия изделия, способного оказаться взрывчатым веществом, логарифм второго отношения правдоподобия определяют в виде

где n_i - количество гамма-квантов, зарегистрированных детектором гамма-излучения с номером i; n _ki количество гамма-квантов, зарегистрированных детектором гамма-излучения с номером i при предварительной калибровке с использованием взрывчатого вещества, распределенного по объему контролируемого предмета, n_фi - определяемое экспериментально при предварительной калибровке количество фоновых гамма-квантов, зарегистрированных детектором гамма-излучения с номером i; М - количество детекторов гамма-излучения.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что для предварительной калибровки с использованием взрывчатого вещества, распределенного по объему контролируемого предмета, используют взрывчатое вещество в виде листа, обращенного своей поверхностью к детекторам гамма-излучения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области анализа материалов с использованием облучения их различными видами излучений, в частности рентгеновским, нейтронным и электромагнитным излучением, вызывающим ядерный квадрупольный резонанс, и преимущественно может быть использовано для обнаружения взрывчатых веществ в контролируемых предметах без вскрытия последних.

Противодействие террористическим актам с использованием взрывчатых веществ и их незаконному обороту стало одной из основных задач деятельности служб безопасности в борьбе с терроризмом и организованной преступностью.

Одно из направлений этого противодействия связано с организацией на транспорте, прежде всего в аэропортах, в государственных и дипломатических учреждениях, на атомных электростанциях и других важных объектах контроля таких предметов, как портфели, сумки, баулы, чемоданы, аудио- и видеоаппаратура, компьютеры, мобильные телефоны и тому подобное, а также почтовых отправлений, поскольку именно они наиболее часто используются для размещения взрывчатых веществ с целью совершения террористических актов или их незаконной транспортировки.

Необходимость контроля больших потоков почтовых отправлений или проведения досмотра ручной клади и багажа пассажиров, прежде всего на авиационном транспорте, в условиях ограниченного времени, отводимого для контроля или досмотра, требует применения способов и реализующих их технических средств, не предусматривающих вскрытие и визуальный досмотр каждого контролируемого предмета, но обеспечивающих оперативное обнаружение взрывчатых веществ с высокой вероятностью правильного обнаружения при малом числе ложных тревог.

Среди многочисленных известных способов обнаружения взрывчатых веществ в контролируемых предметах практическое применение в настоящее время нашли четыре группы способов.

Первая группа объединяет способы, которые используют для обнаружения взрывчатых веществ рентгеновское излучение и включают облучение контролируемого предмета рентгеновским излучением с энергией 100-160 кэВ, регистрацию прошедшего через контролируемый предмет рентгеновского излучения, формирование рентгеновского изображения контролируемого предмета и идентификацию взрывчатого вещества в контролируемом предмете на основании анализа полученного рентгеновского изображения (Singh S., Singh M. Explosives Detection Systems (EDS) for Aviation Security: Review. - Signal Processing, 83 (2003), p.31-55. Bruschini С.Commercial Systems for the Direct Detection of Explosives (for Explosive Ordnance Disposal Tasks): ExploStudy, Final Report, 17/2/2001. - Ecole Polytechnique Federate de Lausanne, 2001, 11-13. Checked Luggage & Large Parcel Screening: Market Report 2003-2010. - Cat. #: HSRC-140505-1, 2003. Hand-Held Baggage, Mailroom & Parcel Screening: Market Report 2003-2010. - Cat. #: HSRC-130408-1, 2003).

Однако эффективное обнаружение взрывчатых веществ по рентгеновскому изображению становится весьма затруднительным в случаях нетрадиционной формы их исполнения или маскировки путем размещения, например, в кусках мыла или электронной аппаратуре. Практика применения способов обнаружения с использованием рентгеновского излучения показала, что с их помощью взрывчатые вещества могут быть обнаружены не более чем в 40-60% случаев.

Вторая группа способов основана на том, что большинство взрывчатых веществ относятся к классу высоколетучих органических соединений, характеризующихся высоким давлением паров. Данные способы предусматривают проведение с использованием методов газовой хромотографии или спектрометрии подвижности ионов химического анализа выделяемых контролируемым предметом паров взрывчатого вещества и его частиц, которые в микроскопических количествах могут находиться на поверхности контролируемого предмета. По результатам этого анализа принимается решение о наличии в контролируемом предмете взрывчатого вещества (Hughes D. Thermedics Begins Production Of Bomb Detection Unit. - Aviation Week & Space Technology, June 19, 1989. Intersec: The Journal of International Security, Vol.3, No. 6, November, 1993. Bruschini C. Commercial Systems for the Direct Detection of Explosives (for Explosive Ordnance Disposal Tasks): ExploStudy, Final Report, 17/2/2001. - Ecole Polytechnique Federate de Lausanne, 2001, 63-65).

Реализующие указанные способы технические средства имеют высокую чувствительность, но не позволяют обнаруживать обладающие наибольшей мощностью пластиковые взрывчатые вещества из-за их очень низкого давления паров. Кроме того, эти способы не обеспечивают обнаружение всех видов взрывчатых веществ, если они размещены в герметичной упаковке или в упаковке, подвергнутой специальной обработке.

Третья группа способов обнаружения взрывчатых веществ основана на использовании явления ядерного квадрупольного резонанса (Rudakov Т. etc. Methods for Optimizing the Detection of HMX by Nuclear Quadrupole Resonance. -Applied Magnetic Resonance, vol. 25, No 3-4, 2004, p.p.501-512. Jenkinson R. etc. Nuclear Quadrupole Resonance of Explosives: Simultaneous Detection of RDX and PETN in Semtex. - Applied Magnetic Resonance, vol. 25, No 3-4, 2004, p.p.439-448. Гречишкин B.C., Синявский Н.А. Новые физические технологии: обнаружение взрывчатых и наркотических веществ методом ядерного квадрупольного резонанса. - Успехи физических наук, 1997, том 167, №4, с.413 - 427. Bruschini C. Commercial Systems for the Direct Detection of Explosives (for Explosive Ordnance Disposal Tasks): ExploStudy, Final Report, 17/2/2001. - Ecole Polytechnique Federate de Lausanne, 2001, 58-60. GB 2338787 A, 1999, RU 2128832, 1999, RU 2161300, 2000, RU 2165104, 2001, RU 2190842, 2002, RU 2205386, 2003, RU 2234695, 2004, RU 2247361, 2005, RU 2249202, 2005). Данные известные способы в общей для них части предусматривают облучение контролируемого предмета импульсами электромагнитного излучения, вызывающими явление ядерного квадрупольного резонанса атомов входящих в состав взрывчатого вещества химических элементов, с частотой, лежащей в диапазоне, как правило, от 0,5 до 5,5 МГц, прием и преобразование в электрический сигнал испускаемого контролируемым предметом электромагнитного излучения такой же частоты, выделение действующего значения электрического сигнала, сравнение его с установленным пороговым значением и принятие решения о наличии взрывчатого вещества в контролируемом предмете при превышении действующим значением электрического сигнала порогового значения.

Однако все способы обнаружения взрывчатых веществ, использующие явление ядерного квадрупольного резонанса, принципиально не позволяют обнаруживать жидкие взрывчатые вещества, а также взрывчатые вещества, помещенные в металлическую экранирующую оболочку.

Четвертая группа способов обнаружения взрывчатых веществ основана на определении наличия основных химических элементов, входящих в его состав, с использованием нейтронно-радиационного анализа. Относящиеся к этой группе известные способы обнаружения взрывчатых веществ и реализующие их установки (RU 2009475, 1992, RU 2011974, 1992, US 5114662, 1992, US 5144140, 1992, RU 2046324, 1993, US 5388128, 1995, EP 0295429, 1992, EP 0297249, 1993, WO 2005/088282, 2005, RU 2262097, 2005, RU 2276352, 2005, WO 2006/016835, 2006) предусматривают помещение контролируемого предмета в камеру с радиационной защитой, облучение его тепловыми нейтронами, регистрацию испускаемого контролируемым предметом вторичного гамма-излучения с энергией квантов 10,8 МэВ, получение на основании результатов регистрации вторичного гамма-излучения распределения концентрации азота в контролируемом предмете и определении наличия в нем взрывчатого вещества по факту повышенной концентрации азота.

Как известно, все современные взрывчатые вещества содержат довольно большое количество азота, составляющее от 9 до 35 массовых процентов, при плотности взрывчатых веществ от 1,25 до 2,00 г/см ³. При облучении взрывчатого вещества тепловыми нейтронами с энергией около 0,025 эВ происходит радиационный захват тепловых нейтронов ядрами атомов азота-14, в результате чего образуются ядра атомов азота-15 в возбужденном состоянии. При переходе в основное состояние в среднем около 14% ядер атомов азота-15 испускают гамма-кванты с энергией около 10,8 МэВ.

Однако при радиационном захвате тепловых нейтронов гамма-кванты с энергией около 10,8 МэВ испускают не только взрывчатые вещества, но и все другие находящиеся в контролируемом предмете азотсодержащие материалы, например шерсть, кожа, нейлон, шелк, а также заполняющий контролируемый предмет и окружающий его воздух, что приводит к возникновению ложных тревог при контроле.

В то же время большинство не относящихся к взрывчатым веществам азотсодержащих материалов имеют в сравнении с взрывчатыми веществами существенно больший объем при одинаковом содержании в них азота. Таким образом, имеющаяся информация о распределении концентрации азота в контролируемом предмете позволяет отличить компактное взрывчатое вещество от других азотсодержащих материалов, не относящихся к взрывчатым веществам.

Вместе с тем, указанные известные способы обеспечивают достаточно грубую картину распределения концентрации азота внутри контролируемого предмета по той причине, что каждый детектор гамма-излучения регистрирует гамма-кванты, испускаемые из всего облучаемого тепловыми нейтронами объема контролируемого предмета, включая гамма-кванты от азота окружающего воздуха, также облучаемого тепловыми нейтронами. Это, во-первых, затрудняет определение места расположения взрывчатого вещества в контролируемом предмете и, во-вторых, повышает вероятность ложных тревог.

Как было отмечено выше, рассмотренные четыре группы способов обнаружения взрывчатых веществ обладают не только достоинствами, но и весьма существенными недостатками, которые проявляются в высоких значениях вероятностей пропуска взрывчатого вещества и ложной тревоги, что не позволяет использовать их на практике достаточно эффективно.

Повысить эффективность обнаружения взрывчатых веществ на практике позволяет совместное использование способов, относящихся к этим четырем указанным группам.

Примерами такого совместного использования являются способы обнаружения взрывчатого вещества и реализующие их установки (US 5078952, 1992, US 5153439, 1992, US 5200626, 1993, EP 0336634, 1993, RU 2206080, 2002, US 6928131, 2005), основанные на совместном использовании рентгенографии и нейтронно-радиационного анализа материалов. Указанные известные способы обнаружения взрывчатых веществ в общей для них части включают первоначальное помещение контролируемого предмета в рентгеновскую установку, облучение контролируемого предмета рентгеновским излучением, регистрацию прошедшего через контролируемый предмет рентгеновского излучения для формирования одного или более рентгеновских изображений контролируемого предмета, последующее помещение контролируемого предмета в камеру с радиационной защитой, облучение контролируемого предмета тепловыми нейтронами, регистрацию испускаемого контролируемым предметом гамма-излучения с энергией квантов около 10,8 МэВ, испускаемого при радиационном захвате тепловых нейтронов ядрами атомов азота-14, и принятие решения о наличии взрывчатого вещества в контролируемом предмете на основании анализа как рентгеновского изображения контролируемого предмета, так и распределения в нем азота.

Совместное использование рентгенографии и нейтронно-радиационного анализа материалов обеспечивает повышение вероятности правильного обнаружения взрывчатого вещества, однако, не освобождает указанные известные способы от приведенных выше недостатков, присущих каждой из указанных групп способов в отдельности.

Кроме того, использование всех перечисленных известных способов обнаружения взрывчатого вещества в контролируемом предмете, основанных на нейтронно-радиационном анализе материалов, предусматривает облучение ими всего объема контролируемого предмета. Это приводит к необходимости облучения нейтронами областей контролируемого предмета, в которых нет взрывчатого вещества, но могут находиться не относящиеся к взрывчатым веществам азотсодержащие материалы, которые в результате облучения тепловыми нейтронами будут испускать гамма-излучение с энергией квантов около 10,8 МэВ, что повышает вероятность ложных тревог.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению следует считать способ обнаружения оружия и взрывчатых веществ в контролируемых предметах (RU 2065156, 1996), основанный на совместном использовании методов рентгенографии и нейтронно-радиационного анализа материалов. Указанный известный способ обнаружения оружия и взрывчатых веществ в контролируемых предметах включает первоначальное облучение контролируемого предмета рентгеновским излучением, регистрацию прошедшего через контролируемый предмет рентгеновского излучения, выявление по рентгеновскому изображению контролируемого предмета областей с плотностями неорганических и органических материалов, превышающими соответствующие установленные пороговые значения, определение в этих областях геометрической формы изделий с плотностью неорганических материалов, превышающей установленное пороговое значение, последующее облучение областей контролируемого предмета с плотностью органических материалов, превышающей установленное пороговое значение, тепловыми нейтронами, испускаемыми излучателем тепловых нейтронов на основе радионуклидного источника на основе калифорния-252, регистрацию гамма-излучения с энергией квантов около 10,8 МэВ, испускаемого облучаемыми областями контролируемого предмета, и использование в качестве информативных параметров для обнаружения оружия и взрывчатых веществ величины ослабления рентгеновского излучения контролируемым предметом в зависимости от атомных номеров химических элементов, входящих в состав находящихся в контролируемом предмете материалов, и длины волны рентгеновского излучения, геометрической формы областей с плотностью неорганических материалов, превышающей установленное пороговое значение, и интенсивности зарегистрированного гамма-излучения.

Указанный способ, выбранный за ближайший аналог, обеспечивает обнаружение только такого взрывчатого вещества, выявленного в результате анализа рентгеновского изображения, которое компактно расположено в контролируемом предмете, что обеспечивается благодаря локальному облучению тепловыми нейтронами только той области контролируемого предмета, в которой находится изделие, напоминающее на рентгеновском изображении взрывчатое вещество.

Вместе с тем, поскольку выбранный за ближайший аналог способ предусматривает только локальное облучение тепловыми нейтронами отдельной подозрительной области контролируемого предмета, при его осуществлении не обеспечивается обнаружение взрывчатого вещества, выполненного, например, в виде протяженного тонкого листа. При этом выбранный за ближайший аналог способ также не позволяет идентифицировать получаемому рентгеновскому изображению взрывчатое вещество в виде тонкого листа, расположенного перпендикулярно направлению распространения рентгеновского излучения. В результате этого повышается вероятность пропуска взрывчатого вещества при осуществлении данного известного способа.

Кроме того, использование в известном способе, выбранном за ближайший аналог, окончательного принятия решения о наличии в контролируемом предмете взрывчатого вещества на основании только величины интенсивности зарегистрированного гамма-излучения не обеспечивает получения достаточной величины количества информации, в результате чего также не обеспечивается низкая вероятность пропуска взрывчатого вещества.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи обеспечения оперативного и надежного обнаружения взрывчатых веществ при контроле потоков почтовых отправлений или проведении досмотра ручной клади и багажа пассажиров без вскрытия и визуального досмотра каждого контролируемого предмета.

Технический результат, получаемый при реализации изобретения, выражается в снижении вероятности пропуска взрывчатого вещества, повышении вероятности правильного обнаружения, снижении числа ложных тревог, среднего времени контроля при массовом осмотре, повышении скорости потока контролируемых предметов.

Поставленная задача решается согласно настоящему изобретению тем, что способ обнаружения взрывчатого вещества в контролируемом предмете, включающий в соответствии с ближайшим аналогом облучение контролируемого предмета рентгеновским излучением, регистрацию прошедшего через контролируемый предмет рентгеновского излучения, формирование рентгеновского изображения контролируемого предмета, идентификацию по рентгеновскому изображению изделий, находящихся в контролируемом предмете, облучение контролируемого предмета тепловыми нейтронами, регистрацию детекторами гамма-излучения испускаемых контролируемым предметом гамма-квантов и подсчет количества зарегистрированных гамма-квантов, отличается от ближайшего аналога тем, что перед облучением контролируемого предмета рентгеновским излучением облучают контролируемый предмет электромагнитным излучением, вызывающим ядерный квадрупольный резонанс атомов, по меньшей мере, одного химического элемента, входящего в состав взрывчатого вещества, регистрируют испускаемое контролируемым предметом электромагнитное излучение, преобразуют его в электрический сигнал, сравнивают действующее значение полученного электрического сигнала с установленным для него пороговым значением, при превышении действующим значением электрического сигнала установленного для него порогового значения определяют логарифм первого отношения правдоподобия для полученного действующего значения электрического сигнала, после подсчета количества зарегистрированных гамма-квантов определяют логарифм второго отношения правдоподобия для полученного количества зарегистрированных гамма-квантов и устанавливают нахождение в контролируемом предмете взрывчатого вещества при превышении суммы логарифмов первого и второго отношений правдоподобия установленного для нее порогового значения.

При этом регистрируют детекторами гамма-излучения испускаемые контролируемым предметом гамма-кванты с энергией, например, около 10,8 МэВ, облучение контролируемого предмета электромагнитным излучением, вызывающим явление ядерного квадрупольного резонанса атомов, по меньшей мере, одного химического элемента, входящего в состав взрывчатого вещества, выполняют с частотой, например, около 0,89 МГц или около 3,41 МГц и принимают испускаемое контролируемым предметом электромагнитное излучение такой же частоты, логарифм первого отношения правдоподобия для полученного действующего значения электрического сигнала определяют, например, в виде (u-u_ф)²/ ², где u - действующее значение электрического сигнала; u_ф - среднее значение электрического сигнала, обусловленного фоном; - среднеквадратическое значение электрического сигнала, обусловленного фоном; а логарифм второго отношения правдоподобия определяют, например, в виде

где n_i - количество гамма-квантов, зарегистрированных детектором гамма-излучения с номером i; n _Ki - количество гамма-квантов, зарегистрированных детектором гамма-излучения с номером i при предварительной калибровке с использованием взрывчатого вещества, имеющего минимальную обнаруживаемую массу; n_фi - определяемое экспериментально при предварительной калибровке количество фоновых гамма-квантов, зарегистрированных детектором гамма-излучения с номером i; M - количество детекторов гамма-излучения; причем при выявлении в результате идентификации по рентгеновскому изображению изделия, способного оказаться взрывчатым веществом, определяют по рентгеновскому изображению положение этого изделия в контролируемом предмете и при определении логарифма второго отношения правдоподобия используют количество n_Ki гамма-квантов, зарегистрированных детектором гамма-излучения с номером i при предварительной калибровке с использованием компактного взрывчатого вещества, расположенного в месте, соответствующем положению выявленного изделия, способного оказаться взрывчатым веществом, а при невыявлении в результате идентификации по рентгеновскому изображению изделия, способного оказаться взрывчатым веществом, при определении логарифма второго отношения правдоподобия используют количество n _Ki гамма-квантов, зарегистрированных детектором гамма-излучения с номером i при предварительной калибровке с использованием взрывчатого вещества, распределенного по объему контролируемого предмета, например, в виде листа, обращенного своей поверхностью к детекторам гамма-излучения.

Во-первых, выполнение при осуществлении настоящего способа перед облучением контролируемого предмета рентгеновским излучением облучения контролируемого предмета электромагнитным излучением, вызывающим ядерный квадрупольный резонанс атомов, по меньшей мере, одного химического элемента, входящего в состав взрывчатого вещества, например электромагнитным излучением с частотой около 0,89 МГц или около 3,41 МГц, приема испускаемого контролируемым предметом электромагнитного излучения такой же частоты, преобразования его в электрический сигнал и сравнения действующего значения полученного электрического сигнала с установленным для него пороговым значением позволяет в случае превышения действующим значением полученного электрического сигнала установленного для него порогового значения сформировать для оператора рентгеновской установки предупреждающий сигнал на основании предварительного контроля с использованием явления ядерного квадрупольного резонанса, свидетельствующий о возможном наличии в контролируемом предмете взрывчатого вещества. Данный сигнал обеспечивает повышение внимания оператора при идентификации по рентгеновскому изображению изделий, находящихся в контролируемом предмете. В результате более внимательной работы оператора снижается вероятность пропуска взрывчатого вещества при контроле с использованием рентгеновской установки.

Во-вторых, выполнение при осуществлении настоящего способа перед облучением контролируемого предмета рентгеновским излучением облучения контролируемого предмета электромагнитным излучением, вызывающим ядерный квадрупольный резонанс атомов, по меньшей мере, одного химического элемента, входящего в состав взрывчатого вещества, например электромагнитным излучением с частотой около 0,89 МГц или около 3,41 МГц, приема испускаемого контролируемым предметом электромагнитного излучения такой же частоты, преобразования его в электрический сигнал, сравнения действующего значения полученного электрического сигнала с установленным для него пороговым значением, при превышении действующим значением электрического сигнала установленного для него порогового значения определения логарифма первого отношения правдоподобия для полученного действующего значения электрического сигнала, например, указанного выше вида, после подсчета количества зарегистрированных гамма-квантов, например, с энергией около 10,8 МэВ, определения логарифма второго отношения правдоподобия для полученного количества зарегистрированных гамма-квантов, например, указанного выше вида, и установления наличия в контролируемом предмете взрывчатого вещества при превышении полученной суммой логарифмов первого и второго отношений правдоподобия установленного для нее порогового значения также обеспечивает снижение вероятности пропуска взрывчатого вещества, снижение количества ложных тревог, повышения скорости потока контролируемых предметов.

Это происходит потому, что повышается величина суммарного количества информации, используемого при окончательном определении наличия взрывчатого вещества в контролируемом предмете. В этом случае суммарное количество информации получают с использованием явлений, которые имеют различную физическую природу, а именно с использованием явления ядерного квадрупольного резонанса атомов, по меньшей мере, одного химического элемента, входящего в состав взрывчатого вещества, и явления испускания гамма-квантов в результате захвата тепловых нейтронов ядрами атомов, по меньшей мере, одного химического элемента, входящего в состав взрывчатого вещества, например азота.

При этом использование при осуществлении настоящего способа сравнения действующего значения полученного электрического сигнала с установленным для него пороговым значением позволяет устанавливать наличие в контролируемом предмете взрывчатого вещества на основании превышения полученной суммой логарифмов первого и второго отношений правдоподобия установленного для нее порогового значения исключительно только в случае превышения действующим значением электрического сигнала установленного для него порогового значения. В результате этого исключается возможность уменьшения используемого для принятия решения суммарного количества информации, которое может произойти в случаях, когда из-за особенностей возникновения явления ядерного квадрупольного резонанса полезный электрический сигнал отсутствует, например, при наличии в контролируемом предмете жидкого взрывчатого вещества или взрывчатого вещества, размещенного в экранирующей металлической оболочке. Данное обстоятельство также приводит к снижению вероятности пропуска взрывчатого вещества.

Кроме того, снижение вероятности пропуска взрывчатого вещества, выполненного компактным, обеспечивает осуществление при превышении действующим значением электрического сигнала установленного для него порогового значения и последующем выявлении в результате идентификации по рентгеновскому изображению изделия, способного оказаться взрывчатым веществом, определение по рентгеновскому изображению положения этого изделия в контролируемом предмете и при определении логарифма второго отношения правдоподобия использование количества n _Ki гамма-квантов, зарегистрированных детектором гамма-излучения с номером i при предварительной калибровке с использованием компактного взрывчатого вещества, расположенного в месте, соответствующем положению выявленного изделия.

Это объясняется тем, рентгеновское изображение позволяет предварительно выявить изделие, способное оказаться компактным взрывчатым веществом, расположенным в локальной области контролируемого предмета, и определить положение этого изделия в контролируемом предмете. В результате этого логарифм второго отношения правдоподобия указанного выше вида может быть определен более рационально с использованием количества n _Ki гамма-квантов (i=1, 2, 3, ..., М), зарегистрированных детектором гамма-излучения с номером i при предварительной калибровке с использованием также компактного взрывчатого вещества, имеющего минимальную обнаруживаемую массу и расположенного в месте, соответствующем положению выявленного изделия, способного оказаться взрывчатым веществом. Данное обстоятельство позволяет при определении логарифма второго отношения правдоподобия учесть влияние на количество гамма-квантов, фактически зарегистрированных каждым из М детекторов гамма-излучения, расстояния между каждым детектором гамма-излучения и источником гамма-излучения, которым в этом случае служит локальная область контролируемого предмета с изделием, предположительно являющимся компактным взрывчатым веществом.

Более того, снижение вероятности пропуска взрывчатого вещества, распределенного по объему контролируемого предмета, которое в этом случае не позволяет выявить рентгеновское изображение, обеспечивает осуществление при превышении действующим значением электрического сигнала установленного для него порогового значения и последующем невыявлении в результате идентификации по рентгеновскому изображению изделия, способного оказаться взрывчатым веществом, использование при определении логарифма второго отношения правдоподобия количества n _Ki гамма-квантов, зарегистрированных детектором гамма-излучения с номером i при предварительной калибровке с использованием взрывчатого вещества, распределенного по объему контролируемого предмета, например, в виде листа, обращенного своей поверхностью к детекторам гамма-излучения.

Это объясняется следующими соображениями. Хотя в этом случае рентгеновское изображение не позволило выявить изделие, способное оказаться взрывчатым веществом, но факт превышения действующим значением электрического сигнала установленного для него порогового значения свидетельствует о возможном наличии в контролируемом предмете взрывчатого вещества, распределенного, по всей вероятности, по объему контролируемого предмета, например, выполненного в виде тонкого протяженного листа. В этой ситуации логарифм второго отношения правдоподобия не должен учитывать положение каждого отдельного детектора гамма-излучения детектора, а его более рациональное определение должно осуществляться с использованием количества n_Ki гамма-квантов (i=1, 2, 3, ..., М), зарегистрированных детектором гамма-излучения с номером i при предварительной калибровке с использованием взрывчатого вещества, распределенного по объему контролируемого предмета, выполненного, например, в виде листа, обращенного своей поверхностью к детекторам гамма-излучения.

В результате предлагаемой последовательности комбинирования различных способов обнаружения взрывчатых веществ уменьшение количества контролируемых предметов, нуждающихся в ручном досмотре, на каждой стадии осмотра, что, в свою очередь, увеличивает скорость потока контролируемых предметов.

Приведенные рассуждения свидетельствуют о решении декларированной выше задачи настоящего изобретения благодаря наличию у заявляемого способа обнаружения взрывчатого вещества в контролируемом предмете перечисленных выше отличительных признаков.

Осуществление настоящего способа обнаружения взрывчатого вещества в контролируемом предмете поясняется следующими чертежами.

Изобретение поясняется чертежами, где

на фиг.1 показана система, позволяющая осуществить настоящий способ обнаружения взрывчатого вещества в контролируемом предмете;

на фиг.2 показан продольный разрез по А-А установки для нейтронно-радиационного анализа.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства (системы), иллюстрирующая один из возможных примеров реализации предлагаемого способа обнаружения взрывчатого вещества в контролируемом предмете. Система содержит установку 1 для анализа с использованием ядерного квадрупольного резонанса, рентгеновскую установку 2, установку 3 для нейтронно-радиационного анализа, первый транспортер 5, проходящий через внутренние полости установки 1 для анализа с использованием ядерного квадрупольного резонанса, рентгеновской установки 2 и установки 3 для нейтронно-радиационного анализа, второй транспортер 6, примыкающий своей лентой к ленте первого транспортера 5 между рентгеновской установкой 2 и установкой 3 для нейтронно-радиационного анализа, и поворотную заслонку 7, установленную с возможностью поворота при помощи привода над лентой первого транспортера 5 в месте примыкания ленты второго транспортера 6. Система также содержит компьютер 8, выполненный, например, на основе персонального компьютера, и сигнализатор тревоги 9, подключенный к компьютеру 8. Первый транспортер 5 обеспечивает перемещение контролируемого предмета 4 через внутренние полости установки 1 для анализа с использованием ядерного квадрупольного резонанса, рентгеновской установки 2 и установки 3 для нейтронно-радиационного анализа. Вывод контролируемого предмета 4 из зоны контроля в случае, если анализ с использованием ядерного квадрупольного резонанса, рентгенографии и нейтронно-радиационного анализа не показал наличие в нем взрывчатого вещества, осуществляют с помощью поворотной заслонки 7. Второй транспортер 6 предназначен для вывода контролируемого предмета 4 из зоны контроля в случае, если анализ с использованием ядерного квадрупольного резонанса и рентгенографии не показал наличие в нем взрывчатого вещества. Первый транспортер 5 выполнен с возможностью останова с малым выбегом, а его привод подключен к компьютеру 8 для обеспечения возможности его пуска и останова под управлением последнего. Привод поворотной заслонки 7 выполнен с возможностью ее разворота из положения, в котором поворотная заслонка 7 не препятствует движению контролируемого предмета 4 по ленте первого транспортера 5 к установке 3 для нейтронно-радиационного анализа, в положение, в котором поворотная заслонка 7 перемещает контролируемый предмет 4 в процессе его движения с ленты первого транспортера 5 на ленту второго транспортера 6, как это показано на фиг.1. Привод поворотной заслонки 7 также подключен к компьютеру 8 для обеспечения возможности управления им компьютером 8.

Установка 1 для анализа с использованием ядерного квадрупольного резонанса может быть выполнена, например, по аналогии с известными установками такого же назначения (RU 2247361, 2005, RU 2234695, 2004, RU 2190842, 2002) и содержать рабочую камеру с электростатическим экраном, через которую проложена лента первого транспортера 5, размещенный в рабочей камере датчик с приемно-излучающей настраиваемой колебательной системой, усилитель мощности, усилительный тракт, квадратурный фазовый детектор, аналого-цифровой преобразователь и компьютер, функции которого может выполнять компьютер 8.

В качестве рентгеновской установки 2 могут быть использованы, например, рентгеновские системы досмотра багажа Z-SCAN разработки и производства фирмы EG&G Astrophysics Research Corporation, Лонг-Бич, Калифорния, США, а также рентгеновские томографические системы типа СТХ-5000 SP и СТХ-5500 DS разработки и производства фирмы In Vision Technologies, Фостер Сити, Калифорния, США, которые позволяют получать, по меньшей мере, одно рентгеновское изображение контролируемого предмета. Например, система досмотра багажа Z-scan содержит корпус с радиационной защитой и горизонтальной шахтой, через которую проложен первый транспортер 5, рентгеновскую трубку с коллиматором рентгеновского излучения, сцинтиллятор, изготовленный, например, из вольфрамата кадмия, матрицу фотодиодов, блок аналого-цифровых преобразователей, аппаратуру обработки информации, пульт управления и средство отображения информации в виде цветного дисплея, функции которого может выполнять дисплей компьютера 8.

На фиг.2 показан продольный разрез по А-А установки 3 для нейтронно-радиационного анализа (фиг.1), где 10 - корпус, 11 - радиационная защита, 12 - камера, 13 - излучатель тепловых нейтронов, 14 - детекторы гамма-излучения, 15 - боковой отражатель нейтронов и 16 - нижний отражатель нейтронов.

Установка 3 для нейтронно-радиационного анализа может быть выполнена по аналогии с известными установками такого же назначения (RU 2262097, 2005, RU 2276352, 2005). Установка 3 для нейтронно-радиационного анализа при этом содержит (фиг.2) корпус 10, внутри которого размещена радиационная защита 11, выполненная из борированного полиэтилена для снижения уровня нейтронного излучения и свинца для снижения уровня гамма-излучения до допустимых значений. Сквозь корпус 10 и радиационную защиту 11 проходит горизонтальная шахта с расположенной вдоль нее в нижней ее части лентой первого транспортера 5. В центральной части горизонтальной шахты находится камера 12, образованная двумя боковыми отражателями 15 нейтронов и нижним отражателем 16 нейтронов и предназначенная для размещения контролируемого предмета 4 при его облучении тепловыми нейтронами. Боковые отражатели 15 нейтронов и нижний отражатель 16 нейтронов выполнены из полиэтилена в виде пластин с размерами, не менее соответствующих габаритных размеров камеры 12, и установлены вдоль нее соответственно вертикально и горизонтально заподлицо с ее соответствующими стенками. Боковые отражатели 15 нейтронов и нижний отражатель 16 нейтронов предназначены для увеличения доли тепловых нейтронов за счет замедления в материале отражателей быстрых нейтронов, попавших из излучателя 13 тепловых нейтронов, и обеспечения равномерности распределения тепловых нейтронов по объему облучаемой области контролируемого предмета 4. Над камерой 12 в выполненной в радиационной защите 11 полости установлен излучатель 13 тепловых нейтронов, который выполнен в виде радионуклидного источника быстрых нейтронов на основе калифорния-252 с возможностью их последующего замедления полиэтиленом до тепловых значений энергии около 0,025 эВ и подобен по конструкции излучателю тепловых нейтронов, используемому при осуществлении способа, выбранного за ближайший аналог (RU 2065156, 1996). В выполненных в радиационной защите 11 полостях под камерой 12 за нижним отражателем 16 нейтронов установлены детекторы 14 гамма-излучения. Для обеспечения возможности останова ленты первого транспортера 5, когда контролируемый предмет 4 попадает в камеру 12 горизонтальной шахты, установка 3 для нейтронно-радиационного анализа снабжена датчиком останова, который размещен в камере 12, может быть выполнен в виде концевых контактов или на основе источника и приемника оптического излучения и на фигурах не показан.

Каждый детектор 14 гамма-излучения аналогичен по конструкции известным техническим решениям (RU 2065156, 1996, RU 2262097, 2005, RU 2276352, 2005) и содержит выполненный из алюминия корпус детектора с размещенным внутри его фотоэлектронным умножителем, находящимся в оптическом контакте со сцинтиллятором, помещенным в стакан нейтронного фильтра. В качестве сцинтиллятора наиболее предпочтительно применение неорганического сцинтиллятора, например, на основе йодистого натрия, активированного таллием. Для уменьшения воздействия на сцинтиллятор тепловых нейтронов, проникающих из камеры 12, он размещен в стакане нейтронного фильтра, который выполнен герметичным с двойными стенками и двойным дном, полость между которыми заполнена материалом, снижающим поток тепловых нейтронов, например карбонатом лития, фторидом лития или фосфатом лития. Каждый детектор 14 гамма-излучения снабжен последовательно соединенными усилителем и аналого-цифровым преобразователем (на фигурах не показаны), подключенным к компьютеру 8.

Система, позволяющая осуществить предлагаемый способ обнаружения взрывчатого вещества в контролируемом предмете, работает следующим образом.

Перед началом контроля с помощью системы, позволяющей осуществить предлагаемый способ обнаружения взрывчатого вещества в контролируемом предмете, производят калибровку установки 1 для анализа с использованием ядерного квадрупольного резонанса по аналогии с известными установками такого же назначения (RU 2247361, 2005, RU 2234695, 2004, RU 2190842, 2002). Для этого при отсутствии в ее рабочей камере каких-либо предметов датчик с приемно-излучающей настраиваемой колебательной системой по сигналу с компьютера 8 излучает в рабочую камеру последовательность когерентных радиоимпульсов с частотой около 3,41 МГц, которые может вызывать ядерный квадрупольный резонанс атомов азота, содержащихся во взрывчатых веществах на основе гексогена. В период между каждыми двумя последовательными радиоимпульсами датчик с приемно-излучающей настраиваемой колебательной системой принимает радиоимпульсы такой же частоты, преобразует их в электрический сигнал, который после усиления усилителем и детектирования квадратурным фазовым детектором преобразуется в цифровой код аналого-цифровым преобразователем, поступающий в компьютер 8. Компьютер 8 на основании известных из математической статистики выражений вычисляет выборочное среднее значение u _ср.ф величины действующего значения электрического сигнала, обусловленного фоном, и выборочную дисперсию ² действующего значения электрического сигнала, обусловленного фоном, после чего вычисляет и запоминает пороговое значение U_ПГ для действующего значения электрического сигнала при обнаружении взрывчатого вещества, содержащего гексоген, например, используя выражение U _ПГ=u_ср.ф+к , где к - коэффициент, определяемый на основании допустимой вероятности ложной тревоги.

Затем при отсутствии в ее рабочей камере каких-либо предметов датчик с приемно-излучающей настраиваемой колебательной системой по сигналу с компьютера 8 излучает в рабочую камеру последовательность когерентных радиоимпульсов с частотой около 0,89 МГц, которые вызывают ядерный квадрупольный резонанс атомов азота, содержащихся во взрывчатых веществах на основе тетранитрата пентаэритрита (далее - ТЭН), в результате чего аналогичным образом происходит вычисление и запоминание в компьютере 8 порогового значения Uпт для действующего значения электрического сигнала при обнаружении взрывчатого вещества, содержащего ТЭН.

Оператор, осуществляющий контроль, устанавливает контролируемый предмет 4 на движущийся первый транспортер 5 (фиг.1), которым контролируемый предмет 4 перемещается в рабочую камеру установки 1 для анализа с использованием ядерного квадрупольного резонанса. Когда контролируемый предмет 4 попадает в рабочую камеру установки 1 для анализа с использованием ядерного квадрупольного резонанса, по сигналу с датчика останова (на фигурах не показан), расположенного в рабочей камере и выполненного, например, на основе источника оптического излучения и приемника оптического излучения, первый транспортер 5 останавливается. Затем по аналогии с известными установками такого же назначения (RU 2247361, 2005, RU 2234695, 2004, RU 2190842, 2002) датчик с приемно-излучающей настраиваемой колебательной системой установки 1 для анализа с использованием ядерного квадрупольного резонанса по сигналу с компьютера 8 излучает в ее рабочую камеру с контролируемым предметом 4 последовательность когерентных радиоимпульсов с частотой около 3,41 МГц.

В случае наличия в контролируемом предмете взрывчатого вещества, содержащего гексоген, атомы азота, входящие в его состав, поглощают энергию электромагнитного излучения этой частоты и переходят в возбужденное состояние, при выходе из которого сами излучают радиоимпульсы такой же частоты. Поэтому в период между каждыми двумя последовательными радиоимпульсами датчик с приемно-излучающей настраиваемой колебательной системой принимает радиоимпульсы с частотой около 3,41 МГц, преобразует их в электрический сигнал, который после усиления усилителем и детектирования квадратурным фазовым детектором преобразуется в цифровой код аналого-цифровым преобразователем, поступающий в компьютер 8. Компьютер 8 на основании полученных значений, соответствующих действующим значениям электрического сигнала в соответствии с известным из математической статистики выражением, вычисляет выборочное среднее значение u _cp величины действующего значения электрического сигнала и сравнивает его с пороговым значением U_ПГ для действующего значения электрического сигнала при обнаружении взрывчатого вещества, содержащего гексоген. При наличии в контролируемом предмете 4 взрывчатого вещества, содержащего гексоген, выборочное среднее значение величины действующего значения электрического сигнала превысит пороговое значение U_ПГ , а при его отсутствии - нет.

Далее датчик с приемно-излучающей настраиваемой колебательной системой установки 1 для анализа с использованием ядерного квадрупольного резонанса по сигналу с компьютера 8 излучает в ее рабочую камеру с контролируемым предметом 4 последовательность когерентных радиоимпульсов с частотой около 0,89 МГц.

В случае наличия в контролируемом предмете взрывчатого вещества, содержащего ТЭН, атомы азота, входящие в его состав, поглощают энергию электромагнитного излучения этой частоты и переходят в возбужденное состояние, при выходе из которого сами излучают радиоимпульсы такой же частоты. Поэтому в период между каждыми двумя последовательными радиоимпульсами датчик с приемно-излучающей настраиваемой колебательной системой принимает радиоимпульсы с частотой 0,89 МГц, преобразует их в электрический сигнал, который после усиления усилителем и детектирования квадратурным фазовым детектором преобразуется в цифровой код аналого-цифровым преобразователем, поступающий в компьютер 8. Компьютер 8 на основании полученных значений, соответствующих действующим значениям электрического сигнала, в соответствии с известным из математической статистики выражением вычисляет выборочное среднее значение u _cp величины действующего значения электрического сигнала и сравнивает его с пороговым значением U_ПТ для действующего значения электрического сигнала при обнаружении взрывчатого вещества, содержащего ТЭН. При наличии в контролируемом предмете 4 взрывчатого вещества, содержащего ТЭН, выборочное среднее значение величины действующего значения электрического сигнала превысит пороговое значение U_ПТ , а при его отсутствии - нет.

В обоих случаях превышения выборочным средним значением величины действующего значения электрического сигнала одного или другого порогового значения компьютер 8 на дисплее отображает оператору системы предупреждающий сигнал о возможном наличии в контролируемом предмете 4 взрывчатого вещества, призывающий его повысить внимание при последующем контроле с использованием рентгеновской установки 2.

Затем по сигналу с компьютера 8 запускается первый транспортер 5, которым контролируемый предмет 4 перемещается из установки 1 для анализа с использованием ядерного квадрупольного резонанса в рентгеновскую установку 2, в качестве которой используется, например, упомянутая выше рентгеновская система досмотра багажа Z-SCAN. В процессе перемещения контролируемого предмета 4 первым транспортером 5 через рентгеновскую установку 2 происходит облучение контролируемого предмета 4 рентгеновским излучением.

При прохождении рентгеновского излучения через контролируемый предмет 4 его интенсивность уменьшается вследствие поглощения и рассеяния содержащимися в контролируемом предмете 4 материалами, причем степень поглощения возрастает с увеличением атомных номеров входящих в состав этих материалов химических элементов. Поскольку органические материалы состоят, главным образом, из химических элементов с низким значением атомного номера, как правило, не превышающим 10, а неорганические материалы содержат в основном химические элементы с более высокими значениями атомных номеров, энергия регистрируемого рентгеновского излучения будет определяться тем, через какие материалы, находящиеся в контролируемом предмете 4, органические или неорганические, это излучение прошло. В результате регистрации рентгеновского излучения в двух энергетических диапазонах рентгеновская установка 2 обеспечивает формирование изображения на экране дисплея компьютера 8 органических материалов в оранжевом цвете, а неорганических материалов - в синем цвете. При наложении органических и неорганических материалов в объеме контролируемого предмета 4 или при очень большой плотности материала изображение имеет зеленый цвет. Формирование цветного рентгеновского изображения контролируемого предмета 4 делает удобным его анализ оператором, поскольку оружие, выполненное из металла, отображается на экране дисплея зеленым цветом, неорганические материалы, которые не могут входить в состав взрывчатого вещества, - синим, а органические материалы, потенциально способные оказаться взрывчатым веществом, - оранжевым. На основании анализа цветного рентгеновского изображения оператор, прежде всего, устанавливает наличие в контролируемом предмете 4 оружия и областей с высокой плотностью органических материалов.

Если оружие или области с высокой плотностью органических материалов в контролируемом предмете 4 оператором не выявлены и по результатам контроля с использованием ядерного квадрупольного резонанса не был сформирован предупреждающий сигнал о возможном наличии в контролируемом предмете 4 взрывчатого вещества, то оператор не подает с компьютера 8 на привод поворотной заслонки 7, расположенной поперек ленты первого транспортера 5, команду ее разворота, в результате чего контролируемый предмет 4 перемещается с ленты первого транспортера 5 на ленту второго транспортера 6 и удаляется последним из зоны контроля.

При обнаружении в контролируемом предмете 4 на основании анализа рентгеновского изображения оружия, изображение которого имеет зеленый цвет и которое идентифицируется по его характерной геометрической форме, оператор снимает контролируемый предмет 4 с ленты первого транспортера 5 и отправляет его на досмотр.

Если контролируемый предмет 4 оружия не содержит, но имеет область с плотностью органических материалов, превышающей установленное значение, что оценивается по насыщенности оранжевого цвета в рентгеновском изображении, и по результатам контроля с использованием ядерного квадрупольного резонанса не был сформирован предупреждающий сигнал о возможном наличии в контролируемом предмете 4 взрывчатого вещества, оператор выполняет идентификацию находящихся в данной области изделий по геометрической форме их рентгеновских изображений. Если в результате идентификации эти изделия будут отнесены к не содержащим взрывчатые вещества, то оператор не подает с компьютера 8 на привод поворотной заслонки 7, расположенной поперек ленты первого транспортера 5, команду ее разворота, в результате чего контролируемый предмет 4 перемещается с ленты первого транспортера 5 на ленту второго транспортера 6 и удаляется последним из зоны контроля.

Если изделие, находящееся в области контролируемого предмета 4 с плотностью органических материалов, превышающей установленное значение, оператор не может с уверенностью идентифицировать, как не содержащее взрывчатое вещество, он отмечает центр этого неидентифицированного изделия путем касания указкой соответствующего места сенсорного дисплея компьютера 8. В результате этого автоматически в компьютер 8 вводятся координаты центра неидентифицированного изделия в системе координат, связанной с контролируемым предметом 4. В этом случае, а также при формировании по результатам контроля с использованием ядерного квадрупольного резонанса предупреждающего сигнала о возможном наличии в контролируемом предмете 4 взрывчатого вещества оператор подает с компьютера 8 команду на привод поворотной заслонки 7, который разворачивает ее в положение, не препятствующее движению контролируемого предмета 4 по ленте первого транспортера 5, в результате чего контролируемый предмет 4 перемещается первым транспортером 5 в установку 3 для нейтронно-радиационного анализа для облучения его тепловыми нейтронами.

Когда контролируемый предмет 4 будет доставлен первым транспортером 5 в камеру 12 установки 3 для нейтронно-радиационного анализа, сигналом с датчика останова, не показанного на фигурах, будет остановлена лента первого транспортера 5 с контролируемым предметом 4.

Тепловые нейтроны с энергией около 0,025 эВ испускаются излучателем 13 тепловых нейтронов во внутреннюю полость камеры 12 и облучают в том числе контролируемый предмет 4. При облучении тепловыми нейтронами контролируемого предмета 4 происходит радиационный захват тепловых нейтронов ядрами атомов химических элементов, входящих в состав содержащихся в них материалов, в результате чего эти ядра атомов переходят в возбужденное состояние. Переход ядер атомов из возбужденного состояния в основное сопровождается испусканием гамма-квантов с различными значениями энергии.

В частности, при облучении тепловыми нейтронами азотсодержащих материалов, находящихся в контролируемом предмете 4, будет происходить радиационный захват тепловых нейтронов ядрами атомов азота-14, в результате чего образуются ядра атомов азота-15 в возбужденном состоянии. Переход из возбужденного состояния ядер атомов азота-15 в основное будет происходить с испусканием гамма-квантов с энергией около 10,8 МэВ с вероятностью перехода около 0,14.

Некоторая часть указанных гамма-квантов попадает в сцинтилляторы детекторов 14 гамма-излучения (фиг.2) и вызывает в них световые вспышки, яркость которых пропорциональна энергиям попавших гамма-квантов. Фотоэлектронный умножитель детектора 14 гамма-излучения преобразует испускаемое сцинтиллятором оптическое излучение световой вспышки от каждого гамма-кванта в электрический импульс с амплитудой, пропорциональной энергии попавшего в сцинтиллятор гамма-кванта. После усиления усилителем электрические импульсы от гамма-квантов поступают на аналого-цифровой преобразователь (не показаны), который преобразует амплитудное значение каждого электрического импульса от гамма-кванта в цифровой код, поступающий в компьютер 8.

Компьютер 8 посредством сравнения с двумя пороговыми значениями поступивших цифровых кодов, соответствующих амплитудным значениям электрических импульсов от гамма-квантов и, следовательно, энергиям зарегистрированных гамма-квантов, выделяет цифровые коды, соответствующие гамма-квантам с энергией около 10,8 МэВ, подсчитывает количество n_i таких гамма-квантов, зарегистрированных каждым детектором 14 гамма-излучения с номером i (i=1, 2, 3, ..., М, где М - количество детекторов 14 гамма-излучения) за время, равное 10-30 с, и запоминает эти количества.

Далее, если по результатам контроля с использованием ядерного квадрупольного резонанса был сформирован предупреждающий сигнал о возможном наличии в контролируемом предмете 4 взрывчатого вещества, компьютер 8 определяет логарифм первого отношения правдоподобия для полученного действующего значения электрического сигнала, например, в виде (u_cp-u _cp.ф)²/ ², где u_cp - выборочное среднее значение величины действующего значения электрического сигнала; u_ср.ф - выборочное среднее значение величины действующего значения электрического сигнала, обусловленного фоном; ² - выборочная дисперсия действующего значения электрического сигнала.

Затем компьютер 8 вычисляет логарифм второго отношения правдоподобия, например, в виде

где n_i - количество гамма-квантов, зарегистрированных детектором гамма-излучения с номером i; n _Ki - количество гамма-квантов, зарегистрированных детектором гамма-излучения с номером i при предварительной калибровке с использованием взрывчатого вещества, имеющего минимальную обнаруживаемую массу; n_фi - определяемое экспериментально при предварительной калибровке количество фоновых гамма-квантов, зарегистрированных детектором гамма-излучения с номером i; М - количество детекторов гамма-излучения.

При этом, когда при анализе на рентгеновской установке 2 оператором было выявлено способное оказаться взрывчатым веществом изделие, находящееся в локальной области контролируемого предмета 4 с плотностью органических материалов, превышающей установленное значение, оператор не смог с уверенностью его идентифицировать, как не содержащее взрывчатое вещество, ввел в компьютер 8 координаты центра этого неидентифицированного изделия, при определении логарифма второго отношения правдоподобия компьютером 8 используется количество n_Ki гамма-квантов, зарегистрированных детектором гамма-излучения с номером i при предварительной калибровке с использованием компактного взрывчатого вещества, расположенного в месте, соответствующем координатам центра выявленного изделия, способного оказаться взрывчатым веществом. Эта ситуация происходит при наличии в локальной области контролируемого предмета 4 компактного взрывчатого вещества, которое, в принципе, позволяет обнаружить анализ рентгеновского изображения.

При невыявлении в результате идентификации по рентгеновскому изображению изделия, способного оказаться взрывчатым веществом, но формировании по результатам контроля с использованием ядерного квадрупольного резонанса предупреждающего сигнала, который свидетельствует о возможном наличии в контролируемом предмете 4 распределенного по его объему взрывчатого вещества, не различаемого на рентгеновском изображении, при определении логарифма второго отношения правдоподобия компьютером 8 используется количество n_Ki гамма-квантов, зарегистрированных детектором гамма-излучения с номером i при предварительной калибровке с использованием взрывчатого вещества, распределенного по объему контролируемого предмета, например, в виде листа, обращенного своей поверхностью к детекторам гамма-излучения.

Далее компьютер 8 вычисляет сумму логарифмов первого и второго отношений правдоподобия в виде

и сравнивает ее значение с нижним и верхним пороговыми значениями, равными соответственно L ₁=In((1-Р_ПО)/(1-Р _ЛТ)) и L₂=In(Р_ПО /Р_ЛТ), где Р_ПО - требуемая вероятность правильного обнаружения взрывчатого вещества; Р_ЛТ - требуемая вероятность ложной тревоги.

Если в результате сравнения сумма логарифмов первого и второго отношений правдоподобия окажется меньше нижнего порогового значения (L<L₁), компьютер 8 и выдает сигнал об отсутствии взрывчатого вещества на сигнализатор 9 тревоги, индицирующий его оператору, и контролируемый предмет 4 снимается с контроля, отправляясь по первому транспортеру 5 из зоны контроля.

Если сумма логарифмов первого и второго отношений правдоподобия превысит верхнее пороговое значение (L>L₂ ), компьютер 8 запускает первый транспортер 5, который перемещает контролируемый предмет 4 из установки 3 для нейтронно-радиационного анализа, формирует сигнал о наличии взрывчатого вещества в контролируемом предмете 4 и подает его на сигнализатор 9 тревоги, индицирующий его оператору, после чего последний снимает контролируемый предмет 4 с первого транспортера 5 и отправляет его на досмотр.

В случае, если величина суммы логарифмов первого и второго отношений правдоподобия лежит между нижним и верхним пороговыми значениями (L₁<L<L₂), решение о наличии или отсутствии взрывчатого вещества с требуемыми вероятностями правильного обнаружения и ложных тревог принято быть не может. При этом необходимо продолжение контроля путем нейтронно-радиационного анализа контролируемого предмета 4 с продолжением облучения тепловыми нейтронами, регистрацией гамма-излучения, подсчетом компьютером 8 количества гамма-квантов с энергией около 10,8 МэВ, зарегистрированных за более длительный интервал времени, и повторным принятием решения посредством сравнения компьютером 8 суммы логарифмов первого и второго отношений правдоподобия с нижним и верхним пороговыми значениями, как это было описано выше.

В случае, если по истечении установленного количества подобных циклов контроля решение о наличии или отсутствии взрывчатого вещества в контролируемом предмете 4 с требуемыми вероятностями правильного обнаружения и ложных тревог не может быть принято, компьютер 8 запускает первый транспортер 5, перемещающий контролируемый предмет 4 из установки 3 для нейтронно-радиационного анализа. Одновременно компьютер 8 формирует сигнал о том, что окончательное решение о наличии или отсутствии взрывчатого вещества в контролируемом предмете 4 не принято, и подает его на сигнализатор 9 тревоги, индицирующий его оператору, после чего последний снимает контролируемый предмет 4 с первого транспортера 5 и также отправляет его на досмотр.

Таким образом, осуществление настоящего способа обнаружения взрывчатого вещества в контролируемом предмете позволяет уменьшить вероятность пропуска взрывчатого вещества.