目前廣泛用于機(jī)場(chǎng)、海關(guān),、鐵路等重要部門(mén)的安全檢查設(shè)備大都是線掃描,、雙能量、透射型X射線檢查設(shè)備,，設(shè)備能同時(shí)得到被檢物的低能和高能信息,，并根據(jù)這兩種信息計(jì)算出被檢物品組成物質(zhì)的有效原子序數(shù)信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被檢物品的分類和識(shí)別,。雖然這類設(shè)備可以有效地把被檢物質(zhì)分為有機(jī)物和無(wú)機(jī)物,，或者說(shuō)是金屬與非金屬類，并賦予不同的顏色。但由于被檢物品內(nèi)部多種物質(zhì)的重疊,，以及只依據(jù)有效原子序數(shù)信息,，準(zhǔn)確地從不同種有機(jī)物中識(shí)別出可疑危險(xiǎn)物，如炸藥和毒品,，是件非常困難的事情,。設(shè)備對(duì)薄片形、無(wú)規(guī)則塑性炸藥的探測(cè)也存在很難解決的問(wèn)題,，透射射線很容易穿過(guò)薄片形的物質(zhì)致使這種形狀的物質(zhì)不易被識(shí)別出來(lái),，因此，目前使用的雙能量設(shè)備對(duì)隱藏在行李物品中可疑危險(xiǎn)物的探測(cè)識(shí)別在很大程度上依賴于操作人員的經(jīng)驗(yàn),。

近年來(lái),，隨著恐怖事件的不斷發(fā)生以及高技術(shù)爆炸裝置的使用，特別是褲襠炸彈恐怖事件的發(fā)生,，各國(guó)政府都加強(qiáng)了安全檢查力度和檢查范圍,，從對(duì)物品的檢查漸漸擴(kuò)大到對(duì)可疑人員的檢查，并不斷使用新技術(shù)和新設(shè)備,。由于X射線康普頓散射成像技術(shù)可以突出顯示由低原子序數(shù)元素組成的,、含有豐富碳、氫,、氧,、氮成分、密度又較大的物質(zhì),，特別是對(duì)探測(cè)薄片形危險(xiǎn)物很有效,，所以，散射技術(shù)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)雙能量X射線安全檢查設(shè)備不能探測(cè)片狀危險(xiǎn)品的不足,，改進(jìn)設(shè)備的探測(cè)率和誤報(bào)率,。

X射線背散射成像設(shè)備由于散射探測(cè)器與射線源安裝于設(shè)備的同一側(cè)，設(shè)備的結(jié)構(gòu)緊湊,，可對(duì)行李物品,、大型貨物、車輛,、可疑人員實(shí)施非接觸的隱蔽檢查,，主要是針對(duì)隱藏武器,、彈藥,、爆炸裝置、毒品,、違禁品以及走私人口的探查,。北京2008年奧運(yùn)會(huì)期間，以及人民大會(huì)堂等重要部門(mén)使用了具有探測(cè)散射X射線能力的X射線檢查設(shè)備，背散射移動(dòng)檢查車在奧運(yùn)期間對(duì)進(jìn)入比賽場(chǎng)地,、場(chǎng)館的車輛以及周邊環(huán)境的檢查中發(fā)揮了重要作用,。

一、X射線康普頓散射成像原理

X射線康普頓散射成像設(shè)備是利用了射線和物質(zhì)相互作用發(fā)生的非相干散射效應(yīng),，入射X射線光子與被檢物質(zhì)的自由電子發(fā)生碰撞,，光子的部分能量傳給自由電子使之成為反沖電子，其自身?yè)p失能量并改變方向成為散射光子,，設(shè)備的專用散射探測(cè)器收集被檢物散射的X射線光子,，生成被檢物的散射X射線圖像。散射一般分為前向散射和背（反）向散射,。散射射線角度小于90°的叫做前向散射射線,，散射角度大于90°叫做背向散射，所以,，散射探測(cè)器根據(jù)安裝的位置,，也就分為前、背散射探測(cè)器,。

為了得到清晰的被檢物品的散射圖像,，設(shè)備通常采用點(diǎn)掃描成像原理，專門(mén)設(shè)計(jì)的機(jī)械斬波裝置將X射線源發(fā)射的圓錐形X射線束斬波成筆束狀X射線,，在驅(qū)動(dòng)裝置的控制下,，沿垂直或水平方向飛速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，形成X射線飛點(diǎn),。當(dāng)被檢物品或檢查設(shè)備移動(dòng)時(shí),，筆束狀X射線飛點(diǎn)就一點(diǎn)一點(diǎn)逐列地掃過(guò)被檢物，在每一時(shí)刻,，只有一個(gè)X射線的光點(diǎn)照射被檢物,，散射和透射探測(cè)器將分別收集被檢物品散射出來(lái)或穿過(guò)被檢物品的X射線，并轉(zhuǎn)換成電流信號(hào),，圖像采集系統(tǒng)將分時(shí)取樣,，按列存儲(chǔ)每一點(diǎn)的圖像數(shù)據(jù)。由于被檢物品與檢查設(shè)備的相對(duì)移動(dòng),，就得到了完整的被檢物的2維散射圖像以及透射圖像,。X射線透射圖像反映了被檢物的總衰減效應(yīng)，較好地顯示了高密度和高原子序數(shù)的物質(zhì),，如槍支和匕首等,。

散射信號(hào)較好的反映了物質(zhì)組成的密度信息，突出顯示了由低原子序數(shù)組成,、密度較大的物質(zhì),，這種透射與散射結(jié)合的設(shè)備改進(jìn)了X射線檢查設(shè)備對(duì)可疑危險(xiǎn)物品的探測(cè)能力,。

點(diǎn)掃描設(shè)備的組成示意圖以及設(shè)備顯示的透射與散射圖像。對(duì)比同一行李箱的單能透射與散射圖像,，就很容易發(fā)現(xiàn)散射圖像的特點(diǎn),，突出顯示行李箱中隱藏的可疑危險(xiǎn)品--炸藥模擬物。

二,、X射線康普頓散射成像設(shè)備的突出特點(diǎn)

X射線康普頓散射成像設(shè)備較傳統(tǒng)透射設(shè)備,，具有如下突出的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

（一）優(yōu)點(diǎn)：

1.設(shè)備顯示的圖像為負(fù)圖像,，突出顯示由低原子序數(shù)元素組成的,、密度較大的物質(zhì)，炸藥和毒品均屬于此類物質(zhì),；

2.背散射X射線檢查設(shè)備采用點(diǎn)掃描成像原理,，在單位檢查時(shí)間內(nèi)，被檢物只有一點(diǎn)接受射線照射,，設(shè)備的單次檢查劑量和射線泄露劑量率極低,，只有傳統(tǒng)設(shè)備的十分之一或更低。

3.背散射X射線檢查設(shè)備的散射探測(cè)器和X射線源位于同一側(cè),，使得設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔緊湊,，可實(shí)施對(duì)被檢物的隱蔽檢查。

4.在射線能量不能穿透被檢物的情況下,，背散射X射線檢查設(shè)備可對(duì)被檢物實(shí)施雙側(cè)檢測(cè),，只要射線能量能夠滿足一定的強(qiáng)度要求，檢查的深度就可以足夠大,，從而取得了傳統(tǒng)透射X射線設(shè)備所達(dá)不到的效果,。

5.適合探測(cè)混雜于多類物品中或隱藏于偽裝夾層、中空結(jié)構(gòu)中的各種炸藥,、毒品以及違禁品,。

（二）缺點(diǎn)：

1.設(shè)備需要有復(fù)雜的機(jī)械斬波裝置，才能形成筆束狀X射線,；

2.射線的利用率低,，在單位時(shí)間內(nèi)只利用了一點(diǎn)X射線，所以系統(tǒng)使用的射線源功率要大,，束流要大,，一般大功率射線源還需要有外循環(huán)的冷卻系統(tǒng)；

3.設(shè)備的系統(tǒng)噪聲比傳統(tǒng)設(shè)備要大,，主要是斬波裝置的旋轉(zhuǎn)以及冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的,；

4.散射射線的穿透能力差；

5.只有散射探測(cè)能力的系統(tǒng),，不能對(duì)物質(zhì)進(jìn)行有機(jī)物和無(wú)機(jī)物分類,，只是能突出顯示原子序數(shù)低,、密度大的物質(zhì),，不能判別是否是爆炸物,，還需要操作人員的干預(yù)。

6.散射圖像的分辨率比傳統(tǒng)透射設(shè)備要低,。

三,、X射線背散射成像設(shè)備的應(yīng)用

X射線點(diǎn)掃描散射成像設(shè)備于80年代后期開(kāi)始用于機(jī)場(chǎng)的安全檢查，當(dāng)時(shí)的設(shè)備只能顯示被檢物品的單能透射和背散射圖像,，單能圖像適合顯示密度較大的物品,，如金屬物品、刀,、槍等,，背散射圖像突出顯示了由低原子序數(shù)元素組成的物質(zhì)。由于塑料手槍,、陶瓷刀具的出現(xiàn),，單能設(shè)備不能滿足安全檢查的需要，雙能量X射線檢查設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、能區(qū)分物質(zhì)的種類等特點(diǎn),，很快取代了只有單能透射與背散射的點(diǎn)掃描設(shè)備。目前這種設(shè)備仍然在美國(guó)的一些博物館,、旅游點(diǎn),、圖書(shū)館以及重要機(jī)構(gòu)使用。近年來(lái),，具有散射探測(cè)功能的X射線檢查設(shè)備開(kāi)始在國(guó)內(nèi)使用,，主要用于郵件、行包,、車輛,、貨物隱藏爆炸物和毒品的探測(cè)。

（一）移動(dòng)安全檢查

由于背散射X射線檢查設(shè)備具有結(jié)構(gòu)緊湊,、操作簡(jiǎn)便,、檢查劑量和射線泄露劑量率低、可對(duì)固定或移動(dòng)的被檢物實(shí)施隱蔽檢查等諸多優(yōu)點(diǎn),，已在安全檢查和緝毒部門(mén)使用,。設(shè)備一般安裝在改裝車輛的設(shè)備艙內(nèi)，設(shè)備只需沿著停放的被檢車輛勻速移動(dòng),，就能完成對(duì)被檢物的掃描檢查,。在2008年奧運(yùn)會(huì)期間，公安部第一研究所研制的小型X射線背散射檢查車在大同的安保工作中發(fā)揮了重大作用,?？焖偎阉鳈z查運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館,、賓館周圍的車輛，以及對(duì)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館周圍樹(shù)叢隱藏人員進(jìn)行搜索檢查,，取得了很好效果,。由于這種移動(dòng)式的背散射X射線檢查車可以用于對(duì)車輛、貨物以及走私人員的隱蔽檢查,，已受到緝毒,、防爆等多個(gè)部門(mén)的關(guān)注。對(duì)大型集裝箱車輛的檢查,，需要用高能量的X射線或伽瑪射線穿透被檢車輛,，檢查設(shè)備通常采用線掃描成像技術(shù)，設(shè)備的檢查劑量大,，需要建立專用的防護(hù)設(shè)施或是劃定很大范圍的控制區(qū),，這會(huì)給使用現(xiàn)場(chǎng)帶來(lái)很多麻煩。而采用點(diǎn)掃描成像技術(shù)的背散射X射線檢查設(shè)備可在沒(méi)有任何特殊防護(hù)設(shè)施情況下實(shí)施對(duì)被檢車輛的掃描檢查,。如果射線不能有效穿透被檢車輛時(shí),，可對(duì)被檢物實(shí)施雙側(cè)掃描檢查，通過(guò)得到2個(gè)側(cè)面的散射圖像來(lái)看清楚一定深度內(nèi)的物質(zhì),，或是使用3套背散射設(shè)備,，在3個(gè)方位上對(duì)車輛檢查，得到被檢車輛雙側(cè)面和頂部圖像,，同時(shí),，背散射設(shè)備對(duì)探測(cè)車輛的夾層、偽裝處特別有效,，極容易發(fā)現(xiàn)車輛的偽裝夾層以及不同種類的貨物,，在不用打開(kāi)貨柜箱或去掉苫布的情況下，清楚得知內(nèi)部裝載情況,，確認(rèn)貨物和貨單的一致性,。

（二）人體檢查

X射線背散射人體檢查設(shè)備主要是探測(cè)人體所攜帶的武器、爆炸物以及違禁品等,。由于2009年圣誕節(jié)期間褲襠炸彈未遂恐怖事件的發(fā)生,，美國(guó)交通安全管理局（TSA）在事件后立即安裝了150臺(tái)背散射人體檢查設(shè)備，并計(jì)劃在美國(guó)的78個(gè)機(jī)場(chǎng),，部署X射線背散射以及毫米波人體檢查設(shè)備共計(jì)486臺(tái),，2010年要安裝約450臺(tái)設(shè)備在美國(guó)各主要機(jī)場(chǎng)，并在多個(gè)機(jī)場(chǎng)實(shí)施全面人體檢查,。去年在巴基斯坦,、印度、伊拉克等國(guó)發(fā)生的多起恐怖事件,，都是恐怖分子用人體炸彈實(shí)施的恐怖破壞活動(dòng),。為此,，各國(guó)政府都在采取更嚴(yán)格的安全檢查措施，據(jù)悉國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)也在考慮人體檢查的有關(guān)事宜,，公安部第一研究所研制的背散射人體檢查設(shè)備以及透射式人體檢查設(shè)備已開(kāi)始在首都機(jī)場(chǎng)試用,。

人體背散射成像設(shè)備是利用低能X射線束掃描人體的2面，形成2維圖像,。

由于采用了點(diǎn)掃描成像原理,，單次檢查劑量很低,，小于0.4μSv,，典型值可為0.1μSv，符合國(guó)際健康與安全標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,，如IEC62463-2010,、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ANSIN42.47、ANSIN40.17,、國(guó)標(biāo)GBZ130-2002等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),。設(shè)備的一次檢查劑量相當(dāng)于乘坐2分鐘飛機(jī)所接受的輻射，相當(dāng)于一次醫(yī)療透視所接受劑量的千分之一,，人在地球上一天所接受的自然輻射劑量的二百分之一,。但專家們?nèi)越ㄗh，懷孕的婦女和兒童不要接受此種X射線檢查,。

為了保護(hù)受檢者的隱私,，美國(guó)交通安全管理局（TSA）要求設(shè)備使用特殊算法處理整個(gè)人體圖像，并采用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊或網(wǎng)絡(luò)傳輸方式完成檢查,。遠(yuǎn)端的顯示器顯示被檢人員的圖像,，但遠(yuǎn)端的圖像分析人員看不到被檢者，能看到被檢者的值機(jī)人員只能看到經(jīng)過(guò)處理的人體輪廓圖像,。而這些圖像不被存儲(chǔ),、打印或傳輸，分析人員也不允許攜帶照相機(jī),，手機(jī)或能照相的設(shè)備進(jìn)入工作室,，每一個(gè)分析后的圖像都會(huì)自動(dòng)刪除。由于背散射X射線圖像質(zhì)量?jī)?yōu)于毫米波圖像,，所以說(shuō)背散射X射線人體檢查設(shè)備是目前人體攜帶危險(xiǎn)品探測(cè)的理想設(shè)備,。目前使用的此種設(shè)備主要是由AS&E公司生產(chǎn)的SmartCheck，RAPASICAN公司生產(chǎn)的Security1000,，一所設(shè)備正在試用階段,。

（三）綠色通道車輛檢查

隨著國(guó)家建立高速公路鮮活農(nóng)副產(chǎn)品綠色通道政策的實(shí)施，各地政府配套了相應(yīng)的減免費(fèi)用政策,，對(duì)運(yùn)輸鮮活農(nóng)產(chǎn)品的車輛實(shí)行免收高速公路費(fèi)用,。然而,，在政策的執(zhí)行過(guò)程中，確有一些不法分子利用政策偷逃國(guó)家的稅費(fèi),，使高速公路運(yùn)營(yíng)部門(mén)受到很大的經(jīng)濟(jì)損失,。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅廣東省一年,，借綠色通道偷逃高速公路稅費(fèi)就高達(dá)13億元,，現(xiàn)在京津塘高速公路每天通過(guò)的鮮活農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸車輛大約有500多輛，每月有1.7萬(wàn)輛左右,，現(xiàn)僅靠人工檢查,，每月查出的不屬于鮮活農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸免費(fèi)規(guī)定的車輛大約有500輛左右，加強(qiáng)對(duì)綠色通道運(yùn)輸車輛的檢查是非常必要的,。

經(jīng)實(shí)驗(yàn),，X射線背散射檢查設(shè)備是一種綠色通道的快捷檢查設(shè)備，可以自動(dòng)檢查通過(guò)綠色通道的車輛,，確認(rèn)貨物和申報(bào)單的一致性,，解決高速公路運(yùn)營(yíng)者面臨的實(shí)際問(wèn)題，減小國(guó)家高速公路收費(fèi)的損失,。高科技的使用大大減輕了工作人員的工作強(qiáng)度,，不再需要打開(kāi)車輛逐一檢查，只需在控制室觀察圖像,，對(duì)比申報(bào)貨單,，就能決定放行還是不放行。

（四）雙能透射與散射技術(shù)的互補(bǔ)應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展,，安檢技術(shù)與設(shè)備也在不斷的更新,，X射線檢查設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大，由機(jī)場(chǎng),、海關(guān),、鐵路等部門(mén)的應(yīng)用已擴(kuò)展到法院、銀行,、旅游點(diǎn),、地鐵等部門(mén)，對(duì)安檢設(shè)備的功能提出了更高需求,。設(shè)備不僅能探測(cè)隱藏在行李物品以及人體的金屬武器,、彈藥、爆炸裝置,，還要能探測(cè)有機(jī)成分的炸藥,、毒品等，不僅能探測(cè)固體的爆炸物，還能探測(cè)膠狀,、液體,、以及片狀爆炸物，同時(shí),，設(shè)備的探測(cè)率要高,，誤報(bào)率要低，設(shè)備能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)探測(cè),，對(duì)可疑物給出明顯標(biāo)識(shí),，設(shè)備的性能價(jià)格比還要好。目前,，雙能X射線CT設(shè)備是比較理想的安全檢查設(shè)備,，通過(guò)探測(cè)被檢物質(zhì)的有效原子序數(shù)和密度參數(shù)，準(zhǔn)確識(shí)別爆炸物,，但由于檢查通道的限制,、檢查速度問(wèn)題以及價(jià)格昂貴,，沒(méi)能做到廣泛應(yīng)用,。

多視角X射線檢查設(shè)備使用了多個(gè)射線源和探測(cè)器，從不同的角度照射被檢物,，力求解決行李箱中多種物質(zhì)重疊問(wèn)題,，以及從多組透射數(shù)據(jù)中提取物質(zhì)密度信息，設(shè)備的探測(cè)率和誤報(bào)率較廣泛應(yīng)用的雙能量設(shè)備有了較大的改進(jìn),。雙能與散射技術(shù)的互補(bǔ)應(yīng)用將彌補(bǔ)了2種技術(shù)的不足,，這種雙能加散射、線掃描加點(diǎn)掃描的設(shè)備已開(kāi)始用于行李物品的檢查,。由于散射技術(shù)在傳統(tǒng)線掃描,、能量型系統(tǒng)上的采用，使設(shè)備可得到被檢物品的雙能透射和散射信息,，專用算法依據(jù)被檢物品的雙能透射信息計(jì)算出被檢物品組成物質(zhì)的有效原子序數(shù)信息,，依據(jù)透射和散射信息計(jì)算被檢物品組成物質(zhì)的密度信息，根據(jù)有效原子序數(shù)Zeff和密度兩個(gè)特征量,，精確地識(shí)別可疑危險(xiǎn)物,。兩種技術(shù)的結(jié)合彌補(bǔ)了各自技術(shù)的不足，克服了雙能透射設(shè)備不能探測(cè)片狀危險(xiǎn)物以及散射設(shè)備穿透力低的不足,，改進(jìn)了設(shè)備的性能指標(biāo),。

設(shè)備的融合算法將可疑物的散射信息融和到雙能透射圖像中，凸顯可疑危險(xiǎn)物,，幫助操作人員作出準(zhǔn)確的判識(shí),。在雙能透射圖像中，片狀炸藥的信息與信號(hào)背景相當(dāng),，根本探測(cè)不出來(lái),，炸藥模擬物被鋼板阻擋,，透射信號(hào)很弱，設(shè)備難以識(shí)別,。對(duì)散射成像系統(tǒng)而言,，只要射線能穿透鋼板，通過(guò)對(duì)被檢行李的雙面檢查,，前,、背散射信號(hào)的組合，就能探測(cè)到炸藥模擬物的存在,。這種線掃描與點(diǎn)掃描,、透射與散射技術(shù)互補(bǔ)型的設(shè)備將具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/span>

四、結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái),，具有散射探測(cè)功能的X射線檢查設(shè)備以不斷增長(zhǎng)的速度用于安全檢查的各個(gè)領(lǐng)域,，從對(duì)小件郵件、行李物品的檢查到貨物,、車輛,、大型集裝箱的檢查，從邊防口岸走私人口的檢查到進(jìn)入機(jī)場(chǎng),、重要部門(mén)可疑人員攜帶危險(xiǎn)品和違禁品的檢查,，設(shè)備以單次檢查劑量低、射線泄露劑量率低,、凸現(xiàn)具有原子序數(shù)低,、密度較大的炸藥和毒品、適用于移動(dòng)檢查以及中空和夾層隱藏物品探測(cè)的獨(dú)特特征,，正引起安檢,、緝毒、邊防口岸等部門(mén)的重視,。日益加劇的反恐形勢(shì),、人體炸彈在世界范圍內(nèi)給各國(guó)人民的生命財(cái)產(chǎn)造成的損失，迫使我們采用更先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備應(yīng)對(duì)和阻止恐怖事件的發(fā)生,，安全檢查不僅對(duì)物品,，還需要對(duì)可疑人員實(shí)行嚴(yán)厲檢查。目前,，雖然新一代的人體檢查設(shè)備已經(jīng)用于機(jī)場(chǎng),，如離子遷移門(mén)、主動(dòng)式與被動(dòng)式毫米波探測(cè)門(mén),、背散射人體探測(cè)設(shè)備等,，未來(lái)對(duì)可疑人員的探測(cè)將朝著遠(yuǎn)程探測(cè)、智能化以及犯罪意向先期探測(cè)，提早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,，解決問(wèn)題,。

多種技術(shù)的組合應(yīng)用仍是未來(lái)安檢設(shè)備發(fā)展的方向，X射雙能透射與散射,、線掃描與點(diǎn)掃描技術(shù)的互補(bǔ)應(yīng)用,，將改進(jìn)目前廣泛應(yīng)用的雙能透射設(shè)備的性能指標(biāo)，應(yīng)用組合技術(shù)的設(shè)備將會(huì)有更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,。