Способ обнаружения взрывчатого вещества в контролируемом предмете

Способ обнаружения взрывчатого вещества в контролируемом предмете

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Предлагаемое изобретение относится к области нейтронно-радиационного анализа материалов и преимущественно может быть использовано в целях борьбы с терроризмом и организованной преступностью для обнаружения азотосодержащих взрывчатых веществ в контролируемых предметах без их вскрытия.

Предшествующий уровень

Необходимость противодействия международному терроризму и организованной преступности потребовала в аэропортах, в государственных и дипломатических учреждениях, на атомных электростанциях и на других важных объектах с повышенными требованиями к обеспечению режима безопасности организации контроля содержимого таких предметов, как портфели, сумки, баулы, чемоданы, электронная аппаратура, компьютеры, мобильные телефоны и тому подобное, а также почтовых отправлений, поскольку именно они наиболее часто используются преступниками для размещения взрывчатых веществ при совершении террористических актов или их незаконной транспортировке. Контроль больших потоков почтовых отправлений или ручной клади и багажа пассажиров, прежде всего, на авиационном транспорте, в условиях ограниченного времени, отводимого для 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.

В настоящее время среди многочисленных известных способов обнаружения взрывчатых веществ в контролируемых предметах в наибольшей степени указанным требованиям соответствуют способы обнаружения взрывчатого вещества, которые основаны на использовании нейтронно-радиационного анализа для определения состава химических элементов, содержащихся в контролируемом предмете материалов.

Основанные на таком нейтронно-радиационном анализе известные способы обнаружения взрывчатого вещества и реализующие их установки (US 5078952, 1992, US 5114662, 1992, US 5144140,1992, US 5153439,1992, ЕР 0295429, 1992, ЕР 0297249, 1993, ЕР 0336634, 1993, US 5388128, 1995, RU 2046324, 1995, RU 2065156, 1996) предусматривают размещение контролируемого предмета в камере с радиационной защитой, облучение его тепловыми нейтронами, регистрацию испускаемого контролируемым предметом гамма-излучения с энергией квантов около 10,8 МэВ, получение на основании результатов регистрации гамма-излучения распределения концентрации азота в контролируемом предмете и определение наличия в нем взрывчатого вещества по факту повышенной концентрации азота.

Как известно, все современные взрывчатые вещества содержат довольно значительное количество азота, составляющее от 9 до 35 массовых процентов при плотности взрывчатых веществ от 1,25 до 2,00 г/см³. 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 из возбужденного состояния в основное состояние в среднем около 14% ядер атомов азота-15 испускают гамма-кванты с энергией около 10,8 МэВ. Регистрация и подсчет таких гамма-квантов позволяет получить информацию о концентрации азота в контролируемом предмете и принять решение о наличии в нем взрывчатого вещества по факту повышенной концентрации азота. В этом случае определение наличия повышенной концентрации азота в контролируемом предмете осуществляют на основании превышения количества зарегистрированных гамма-квантов указанной выше энергии предполагаемого количества зарегистрированных фоновых гамма-квантов.

Как показали исследования, за исключением космического гамма-излучения, которое достаточно стабильно, может быть измерено и поэтому учтено, фоновое гамма-излучение с энергиями квантов, близкими к 10,8 МэВ, обусловлено следующими тремя составляющими. Во-первых, при взаимодействии с тепловыми нейтронами гамма-кванты указанного значения энергии испускают ядра атомов азота наполняющего камеру и окружающего ее воздуха.

Во-вторых, при осуществлении всех перечисленных известных способов обнаружения взрывчатого вещества, основанных на нейтронно-радиационном анализе, регистрацию гамма-излучения, как правило, выполняют детекторами гамма-излучения, которые содержат сцинтиллятор на основе йодистого натрия, активированного таллием, и находящийся с ним в оптическом контакте фотоэлектронный умножитель. При регистрации гамма-кванты, испускаемые контролируемым предметом и попадающие в сцинтиллятор детектора гамма-излучения, вызывают в нем световые вспышки, яркость которых пропорциональна энергиям гамма-квантов. Фотоэлектронный умножитель детектора гамма-излучения преобразует испускаемое сцинтиллятором оптическое излучение световых вспышек в электрические импульсы с амплитудой, пропорциональной энергиям попавших в сцинтиллятор гамма-квантов, которые после усиления усилителем поступают на амплитудный анализатор, выполняющий выделение электрических импульсов с амплитудой, пропорциональной энергии гамма-кванта около 10,8 МэВ, испускаемого ядром атома азота.

При этом поток тепловых нейтронов формируют путем замедления быстрых нейтронов, испускаемых нейтронным генератором или радионуклидным источником, например, на основе калифорния-252. Поскольку замедление до тепловых значений энергии происходит не со всеми испускаемыми быстрыми нейтронами, часть быстрых нейтронов неизбежно попадает в сцинтиллятор детектора гамма-излучения, где достаточно интенсивно взаимодействует с ядрами атомов йода, входящего в состав йодистого натрия, с испусканием гамма-квантов с энергиями, в том числе, близкими к значению 10,8 МэВ. Ввиду того, что в этом случае источником гамма-квантов с энергиями указанных значений является сам материал сцинтиллятора, преобразующего при регистрации гамма-кванты в световые вспышки, практически все гамма-кванты, испущенные ядрами атомов входящего в состав сцинтиллятора йода, регистрируются детектором гамма-излучения. Поэтому вторая составляющая фонового гамма-излучения обусловлена взаимодействием быстрых нейтронов с ядрами атомов йода.

В-третьих, поскольку используемый в детекторах гамма-излучения фотоэлектронный умножитель не является координатно-чувствительным приемником оптического излучения, его выходной электрический сигнал в каждый момент времени оказывается пропорциональным интегральному потоку оптического излучения световых вспышек, возникающих в сцинтилляторе. При взаимодействии с нейтронами не только ядра атомов азота, но и ядра атомов многих других химических элементов, входящих в состав материалов камеры и контролируемого предмета, достаточно интенсивно испускают гамма-кванты с энергиями, меньшими значения 10,8 МэВ. При существенном количестве таких гамма-квантов два или более гамма-кванта могут вызвать при регистрации в сцинтилляторе детектора гамма-излучения соответственно две или более световых вспышки, возникающие практически одновременно. Поэтому выходной электрический сигнал фотоэлектронного умножителя окажется пропорциональным суммарному световому потоку оптического излучения этих вспышек, то есть сумме значений энергии этих двух или более гамма-квантов. В результате этого два или более гамма-кванта, имеющих энергии, значительно меньшие 10,8 МэВ, когда суммарная их энергия близка к 10,8 МэВ, при одновременности их регистрации воспринимаются детектором гамма-излучения как один гамма-квант с энергией 10,8 МэВ. Этими гамма-квантами меньших энергий, регистрируемыми детектором гамма-излучения одновременно в качестве одного гамма-кванта, обусловлена третья составляющая фонового гамма-излучения.

Предполагаемое количество регистрируемых фоновых гамма-квантов всех трех перечисленных составляющих определяют экспериментально при предварительной калибровке установки для обнаружения взрывчатого вещества перед вводом ее в эксплуатацию без размещения в ней контролируемого предмета. Однако при применении установки по назначению из-за размещения в камере контролируемого предмета, состав химических элементов содержимого которого не известен, количество регистрируемых фоновых гамма-квантов указанной выше энергии весьма существенно изменяется. Это связано как с наличием в контролируемом предмете испускающих такие гамма-кванты азотосодержащих материалов, не являющихся взрывчатым веществом, так и с искажением находящимися в нем материалами, не содержащими азот, потока тепловых нейтронов, проникающего в объем контролируемого предмета, а также потока быстрых нейтронов, достигающего сцинтиллятора детектора гамма-излучения. Кроме того, изменение предполагаемого количества регистрируемых фоновых гамма-квантов обусловлено искажением энергетического спектра гамма-квантов меньших энергий, регистрируемых детектором гамма-излучения одновременно, вследствие гамма-излучения, испускаемого ядрами атомов содержащихся в контролируемом предмете материалов. Поэтому величина фонового гамма-излучения при облучении тепловыми нейтронами контролируемого предмета неизбежно оказывается весьма существенно отличающейся от значения, полученного экспериментально при калибровке установки перед вводом ее в эксплуатацию.

В результате этого, если при обнаружении взрывчатого вещества в контролируемом предмете реальное фоновое гамма-излучение окажется выше предполагаемого значения фонового гамма-излучения, экспериментально определенного при калибровке, возрастет вероятность ложной тревоги. При противоположном соотношении реального и предполагаемого значений фонового гамма-излучения, наоборот, повысится вероятность пропуска взрывчатого вещества.

Кроме того, в условиях, когда в контролируемом предмете содержатся материалы, состоящие, кроме азота, из целого ряда других химических элементов, ядра атомов этих химических элементов при взаимодействии с нейтронами также испускают гамма-излучение с энергиями гамма-квантов достаточно широкого диапазона спектра, в том числе с энергиями, достаточно близкими по значению к 10,8 МэВ. В частности, ядра атомов хрома испускают гамма-кванты с энергией 9,7 МэВ, селена - с энергией 9,9 МэВ, а железа - с энергией 9,3 и 10,0 МэВ. При регистрации гамма-излучения в процессе выделения испущенных ядрами атомов азота гамма-квантов с энергией, находящейся в заданном интервале между нижним и верхним граничными значениями энергии, включающем значение 10,8 МэВ, гамма-кванты, испущенные ядрами атомов хрома, селена и железа, могут быть выделены и ошибочно зарегистрированы в качестве гамма-квантов с энергией 10,8 МэВ, якобы испущенных ядрами атомов азота. Данное обстоятельство вызывает увеличение вероятности ложной тревоги при обнаружении взрывчатого вещества.

И, наконец, ложную тревогу при обнаружении взрывчатого вещества могут вызвать находящиеся в контролируемом предмете изделия из натуральной кожи, а также сам контролируемый предмет, например, чемодан, сумка, портфель или кейс, выполненный из натуральной кожи, поскольку натуральная кожа содержит азот в количестве 10-15 массовых процентов.

Поэтому недостатками всех перечисленных известных способов обнаружения взрывчатого вещества, основанных на нейтронно-радиационном анализе, являются высокие значения вероятностей ложной тревоги и пропуска взрывчатого вещества.

Наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению следует считать способ обнаружения взрывчатого вещества в контролируемом предмете (RU 2206080, 2003), который включает размещение контролируемого предмета в камере, оснащенной радиационной защитой и, по меньшей мере, одним детектором гамма-излучения, облучение контролируемого предмета тепловыми нейтронами, регистрацию испускаемых гамма-квантов, выделение гамма-квантов, в том числе с энергией, находящейся в заданном интервале между нижним и верхним граничными значениями энергии, включающем значение 10,8 МэВ, подсчет выделенных гамма-квантов и принятие решения о наличии взрывчатого вещества в контролируемом предмете при превышении количеством выделенных гамма-квантов предполагаемого количества зарегистрированных фоновых гамма-квантов с энергией, находящейся в заданном интервале значений энергии, включающем значение 10,8 МэВ.

Как и при осуществлении всех описанных выше известных способов обнаружения взрывчатого вещества, основанных на использовании нейтронно-радиационного анализа, при осуществлении данного способа обнаружения взрывчатого вещества в контролируемом предмете, являющегося ближайшим аналогом, решение о наличии взрывчатого вещества в контролируемом предмете принимают в случае превышения количеством зарегистрированных гамма-квантов с энергией около 10,8 МэВ предполагаемого количества зарегистрированных фоновых гамма-квантов с такой же энергией. При этом предполагаемое количество зарегистрированных фоновых гамма-квантов определяют экспериментально при предварительной калибровке установки для обнаружения взрывчатого вещества без размещения в ней контролируемого предмета перед вводом ее в эксплуатацию. Как это было подробно рассмотрено выше, непосредственно при обнаружении взрывчатого вещества из-за размещения в камере контролируемого предмета, состав химических элементов содержимого которого не известен, количество регистрируемых фоновых гамма-квантов указанной выше энергии весьма существенно изменяется. Это связано как с наличием в контролируемом предмете испускающих такие гамма-кванты азотосодержащих материалов, не являющихся взрывчатым веществом, так и с искажением находящимися в нем материалами, не содержащими азот, потока тепловых нейтронов, проникающего в объем контролируемого предмета, а также потока быстрых нейтронов, достигающего сцинтиллятора детектора гамма-излучения. Кроме того, изменение предполагаемого количества регистрируемых фоновых гамма-квантов обусловлено искажением энергетического спектра гамма-квантов меньших энергий, регистрируемых детектором гамма-излучения одновременно, вследствие гамма-излучения, испускаемого ядрами атомов содержащихся в контролируемом предмете материалов. Поэтому фоновое гамма-излучение неизбежно оказывается весьма существенно отличающимся от значения, полученного экспериментально при калибровке установки перед вводом ее в эксплуатацию. Вследствие этого, как было отмечено выше, повышаются вероятности пропуска взрывчатого вещества и ложной тревоги при его обнаружении.

Кроме того, если окажется, что в контролируемом предмете содержатся материалы, состоящие из таких химических элементов, как, например, хром, селен и железо, ядра атомов которых при взаимодействии с тепловыми нейтронами также испускают гамма-излучение с энергиями гамма-квантов, достаточно близкими по значению к 10,8 МэВ, при регистрации гамма-излучения в процессе выделения гамма-квантов, испущенных ядрами атомов азота, гамма-кванты, испущенные ядрами атомов указанных химических элементов, могут быть выделены и ошибочно зарегистрированы в качестве гамма-квантов с энергией 10,8 МэВ, якобы испущенных ядрами атомов азота. Данное обстоятельство вызывает увеличение вероятности ложной тревоги при обнаружении взрывчатого вещества.

В случае, если контролируемый предмет, например, чемодан, сумка, портфель или кейс, выполнен из натуральной кожи или содержит изделия из натуральной кожи, содержащийся в ней в достаточно значительном количестве азот также может вызвать ложную тревогу, что приводит к увеличению вероятности ложной тревоги.

Поэтому недостатками способа обнаружения взрывчатого вещества в контролируемом предмете, являющегося ближайшим аналогом, как и всех перечисленных выше известных способов обнаружения взрывчатого вещества, основанных на нейтронно-радиационном анализе, являются высокие значения вероятностей ложной тревоги и пропуска взрывчатого вещества. Данное обстоятельство связано с тем, что указанные способы не предусматривают на стадии принятия решения о наличии взрывчатого вещества учета изменения фонового гамма-излучения с энергией квантов около 10,8 МэВ, которое возникает в результате размещения в камере контролируемого предмета.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является снижение вероятностей пропуска взрывчатого вещества и ложной тревоги при обнаружении взрывчатого вещества.

Поставленная задача решается, согласно изобретению, тем, что предлагаемый способ обнаружения взрывчатого вещества в контролируемом предмете, включающий, в соответствии с ближайшим аналогом, размещение контролируемого предмета в камере, оснащенной радиационной защитой и, по меньшей мере, одним детектором гамма-излучения, облучение контролируемого предмета тепловыми нейтронами, регистрацию испускаемых гамма-квантов, выделение гамма-квантов с энергией, находящейся в заданном интервале между нижним и верхним граничными значениями энергии, включающем значение 10,8 МэВ, подсчет выделенных гамма-квантов, принятие решения о наличии взрывчатого вещества в контролируемом предмете при превышении количеством выделенных гамма-квантов предполагаемого количества зарегистрированных фоновых гамма-квантов с энергией, находящейся в заданном интервале значений энергии, включающем значение 10,8 МэВ, отличается от ближайшего аналога тем, что перед размещением контролируемого предмета облучают тепловыми нейтронами камеру, определяют энергетический спектр зарегистрированного гамма-излучения камеры в диапазоне энергии гамма-квантов с верхней границей, имеющей значение не менее 11 МэВ, при облучении контролируемого предмета тепловыми нейтронами определяют энергетический спектр зарегистрированного гамма-излучения камеры с контролируемым предметом в диапазоне энергии гамма-квантов с верхней границей, имеющей значение не менее 11 МэВ, перед принятием решения на основании изменения энергетического спектра зарегистрированного гамма-излучения камеры с контролируемым предметом по отношению к энергетическому спектру зарегистрированного гамма-излучения камеры, по меньшей мере, в одном заданном поддиапазоне энергии гамма-квантов определяют, по меньшей мере, один поправочный коэффициент для полученного при облучении тепловыми нейтронами камеры значения количества зарегистрированных фоновых гамма-квантов с энергией, находящейся в заданном интервале значений энергии, включающем значение 10,8 МэВ, и определяют предполагаемое количество зарегистрированных при облучении тепловыми нейтронами камеры с контролируемым предметом фоновых гамма-квантов с энергией, находящейся в заданном интервале значений энергии, включающем значение 10,8 МэВ, посредством умножения на полученный поправочный коэффициент полученного при облучении тепловыми нейтронами камеры значения количества зарегистрированных фоновых гамма-квантов с энергией, находящейся в заданном интервале значений энергии, включающем значение 10,8 МэВ.

При этом поправочный коэффициент определяют в виде отношения количеств гамма-квантов, зарегистрированных при облучении камеры с контролируемым предметом и при облучении камеры и имеющих значения энергии, принадлежащие заданному поддиапазону, включающему значение 2,23 МэВ, в виде отношения количеств гамма-квантов, зарегистрированных при облучении камеры с контролируемым предметом и при облучении камеры и имеющих значения энергии, принадлежащие заданному поддиапазону, включающему значение 2,8 МэВ, и в виде квадрата отношения количеств гамма-квантов, зарегистрированных при облучении камеры с контролируемым предметом и при облучении камеры и имеющих значения энергии, принадлежащие заданному поддиапазону от 3,5 до 10,1 МэВ.

Кроме того, при облучении камеры с контролируемым предметом в случае превышения отношением количества зарегистрированных гамма-квантов с энергиями от 9,2 до 10,2 МэВ к количеству зарегистрированных гамма-квантов с энергиями от 3,4 до 7,7 МэВ порогового значения увеличивают нижнее граничное значение энергии заданного интервала энергии, включающего значение 10,8 МэВ, причем после увеличения нижнего граничного значения энергии заданного интервала энергии, включающего значение 10,8 МэВ, в случае превышения количеством выделенных гамма-квантов предполагаемого количества зарегистрированных фоновых гамма-квантов с энергией, находящейся в заданном интервале значений энергии, включающем значение 10,8 МэВ, определяют отношение количества выделенных гамма-квантов к количеству зарегистрированных гамма-квантов с энергиями от 9,6 до 10,2 МэВ и принимают решение о наличии взрывчатого вещества в контролируемом предмете на основании сравнения этого отношения с двумя его пороговыми значениями, то есть принимают решение о наличии взрывчатого вещества при превышении отношением количества выделенных гамма-квантов к количеству зарегистрированных гамма-квантов с энергиями от 9,6 до 10,2 МэВ верхнего порогового значения или при превышении нижним пороговым значением отношения количества выделенных гамма-квантов к количеству зарегистрированных гамма-квантов с энергиями от 9,6 до 10,2 МэВ.

Облучение тепловыми нейтронами камеры перед размещением в ней контролируемого предмета совместно с регистрацией испускаемых ею гамма-квантов позволяет определить энергетический спектр зарегистрированного гамма-излучения пустой камеры без контролируемого предмета в диапазоне энергии гамма-квантов с верхней границей, имеющей значение не менее 11 МэВ, и в том числе фоновое гамма-излучение пустой камеры с энергиями квантов около 10,8 МэВ. Определение при облучении контролируемого предмета тепловыми нейтронами энергетического спектра зарегистрированного гамма-излучения камеры с контролируемым предметом в диапазоне энергии гамма-квантов с верхней границей, имеющей значение не менее 11 МэВ, позволяет затем на основании сравнительного анализа, по меньшей мере, в одном заданном поддиапазоне энергии гамма-квантов полученных энергетических спектров зарегистрированного гамма-излучения пустой камеры и камеры с размещенным в ней контролируемым предметом перед принятием решения определить, по меньшей мере, один поправочный коэффициент для полученного при облучении тепловыми нейтронами камеры значения количества зарегистрированных фоновых гамма-квантов с энергией, находящейся в заданном интервале значений энергии, включающем значение 10,8 МэВ, и поэтому оценить изменение фонового гамма-излучения с энергиями квантов около 10,8 МэВ, обусловленное наличием в камере контролируемого предмета. Затем это позволяет до принятия решения частично учесть изменение фонового гамма-излучения с энергиями квантов около 10,8 МэВ, обусловленное наличием в камере контролируемого предмета, и более точно определить предполагаемое количество зарегистрированных при облучении тепловыми нейтронами камеры с контролируемым предметом фоновых гамма-квантов с энергией, находящейся в заданном интервале значений энергии, включающем значение 10,8 МэВ, посредством умножения на полученный поправочный коэффициент полученного при облучении тепловыми нейтронами камеры значения количества зарегистрированных фоновых гамма-квантов с энергией, находящейся в заданном интервале значений энергии, включающем значение 10,8 МэВ. Такой учет изменения фонового гамма-излучения и поэтому более точное определение предполагаемого количества зарегистрированных при облучении тепловыми нейтронами камеры с контролируемым предметом фоновых гамма-квантов с энергией, находящейся в заданном интервале значений энергии, включающем значение 10,8 МэВ, обеспечивает в результате принятия решения уменьшение вероятностей ложной тревоги и пропуска взрывчатого вещества. Данное утверждение подтверждается следующими соображениями.

Как отмечалось выше, одна из наиболее существенных составляющих фонового гамма-излучения с энергией квантов около 10,8 МэВ обусловлена взаимодействием тепловых нейтронов с ядрами атомов азота воздуха, наполняющего камеру и окружающего ее. Размещение в камере контролируемого предмета вызывает искажение находящимися в нем материалами, не содержащими азот, потока тепловых нейтронов. Экспериментальные исследования показали, что наличие в составе материалов контролируемого предмета, например, 500 г хлора, достаточно часто встречающегося в составе материалов, содержащихся, например, в багаже и ручной клади авиапассажиров, снижает поток тепловых нейтронов приблизительно в 1,5 раза и поэтому вызывает соответствующее уменьшение указанной составляющей фонового гамма-излучения с энергией квантов около 10,8 МэВ по сравнению с этой составляющей для пустой камеры. В такой ситуации использование при принятии решения о наличии или отсутствии взрывчатого вещества значения фонового гамма-излучения с энергией около 10,8 МэВ, полученного в результате калибровки установки без размещения в камере контролируемого предмета, приводит к необоснованному завышению предполагаемого количества зарегистрированных при облучении тепловыми нейтронами камеры с контролируемым предметом фоновых гамма-квантов с энергией, находящейся в заданном интервале значений энергии, включающем значение 10,8 МэВ, и может привести к пропуску взрывчатого вещества. Это связано также и с тем, что уменьшение потока тепловых нейтронов содержимым контролируемого предмета приведет к соответствующему уменьшению количества гамма-квантов с энергией 10,8 МэВ, испускаемых ядрами атомов азота находящегося в контролируемом предмете взрывчатого вещества.

В качестве материала радиационной защиты камеры в значительном количестве используется борированный полиэтилен, поскольку он эффективно поглощает нейтроны. При этом в состав полиэтилена входит водород, ядра атомов которого в результате взаимодействия с нейтронами интенсивно испускают гамма-излучение с энергиями гамма-квантов около 2,23 МэВ, что приводит к возникновению в энергетическом спектре гамма-излучения как пустой камеры, так и камеры с контролируемым предметом ярко выраженного максимума в интервале энергии гамма-квантов, включающем значение 2,23 МэВ, вблизи указанного значения энергии гамма-квантов. Интенсивность гамма-излучения с энергиями квантов указанного значения также существенно зависит от величины потока тепловых нейтронов.

Поэтому авторами настоящего изобретения было предложено оценивать изменение потока тепловых нейтронов под влиянием содержимого контролируемого предмета и учитывать влияние этого изменения на одну из составляющих фонового гамма-излучения с энергией квантов около 10,8 МэВ, обусловленную взаимодействием тепловых нейтронов с ядрами атомов азота наполняющего камеру и окружающего ее воздуха, на основании анализа изменения энергетического спектра зарегистрированного гамма-излучения камеры с контролируемым предметом по отношению к энергетическому спектру зарегистрированного гамма-излучения пустой камеры в заданном поддиапазоне энергии гамма-квантов, включающем значение 2,23 МэВ. Для этого, согласно настоящему изобретению, определяют поправочный коэффициент в виде отношения количеств гамма-квантов, зарегистрированных при облучении камеры с контролируемым предметом и при облучении пустой камеры и имеющих значения энергии, принадлежащие заданному поддиапазону, включающему значение 2,23 МэВ. Затем определяют обусловленное данной составляющей фонового гамма-излучения предполагаемое количество зарегистрированных при облучении тепловыми нейтронами камеры с контролируемым предметом фоновых гамма-квантов с энергией, находящейся в заданном интервале значений энергии, включающем значение 10,8 МэВ, посредством умножения на полученный поправочный коэффициент полученного при облучении тепловыми нейтронами пустой камеры обусловленного данной составляющей значения количества зарегистрированных фоновых гамма-квантов с энергией, находящейся в заданном интервале значений энергии, включающем значение 10,8 МэВ.

Как уже отмечалось выше, вторая из наиболее существенных составляющих фонового гамма-излучения с энергией квантов около 10,8 МэВ обусловлена взаимодействием быстрых нейтронов, не претерпевших замедления до тепловых значений энергии, с ядрами атомов йода, входящего в состав йодистого натрия сцинтиллятора детектора гамма-излучения. Размещение в камере контролируемого предмета вызывает искажение находящимися в нем материалами потока быстрых нейтронов за счет их замедления или захвата. Экспериментальные исследования показали, что наличие в составе материалов контролируемого предмета, например, 1 кг воды, углерода или полиэтилена снижает поток быстрых нейтронов на 30-50% и поэтому вызывает соответствующее уменьшение указанной составляющей фонового гамма-излучения с энергией квантов около 10,8 МэВ по сравнению с этой составляющей для пустой камеры. В этом случае использование при принятии решения о наличии или отсутствии взрывчатого вещества значения фонового гамма-излучения с энергией около 10,8 МэВ, полученного в результате калибровки установки без размещения в камере контролируемого предмета, приводит к необоснованному завышению предполагаемого количества зарегистрированных при облучении тепловыми нейтронами камеры с контролируемым предметом фоновых гамма-квантов с энергией, находящейся в заданном интервале значений энергии, включающем значение 10,8 МэВ, и может привести к пропуску взрывчатого вещества.

Вместе с тем, авторами настоящего изобретения было экспериментально установлено, что подавляющее большинство химических элементов, входящих в состав находящихся в контролируемом предмете материалов, в области значений энергии гамма-квантов, близких к 2,8 МэВ, практически не искажают энергетического спектра испускаемого гамма-излучения непосредственно за счет захвата нейтронов. Большинство химических элементов вызывают в той или иной степени лишь замедление быстрых нейтронов, что в конечном итоге приводит к уменьшению второй из названных составляющих фонового гамма-излучения с энергией квантов около 10,8 МэВ, которая обусловлена взаимодействием быстрых нейтронов с ядрами атомов йода, входящего в состав йодистого натрия сцинтиллятора детектора гамма-излучения.

Поэтому авторами было предложено оценивать изменение потока быстрых нейтронов под влиянием содержимого контролируемого предмета и учитывать влияние этого изменения на вторую составляющую фонового гамма-излучения с энергией квантов около 10,8 МэВ, обусловленную взаимодействием быстрых нейтронов с ядрами атомов йода сцинтиллятора детектора гамма-излучения, на основании анализа изменения энергетического спектра зарегистрированного гамма-излучения камеры с контролируемым предметом по отношению к энергетическому спектру зарегистрированного гамма-излучения пустой камеры в заданном поддиапазоне энергии гамма-квантов, включающем значение 2,8 МэВ. Для этого, согласно настоящему изобретению, определяют поправочный коэффициент в виде отношения количеств гамма-квантов, зарегистрированных при облучении камеры с контролируемым предметом и при облучении камеры и имеющих значения энергии, принадлежащие заданному поддиапазону, включающему значение 2,8 МэВ. Затем определяют обусловленное данной составляющей фонового гамма-излучения предполагаемое количество зарегистрированных при облучении тепловыми нейтронами камеры с контролируемым предметом фоновых гамма-квантов с энергией, находящейся в заданном интервале значений энергии, включающем значение 10,8 МэВ, посредством умножения на полученный поправочный коэффициент полученного при облучении тепловыми нейтронами камеры обусловленного данной составляющей значения количества зарегистрированных фоновых гамма-квантов с энергией, находящейся в заданном интервале значений энергии, включающем значение 10,8 МэВ.

Как было рассмотрено выше, третья из наиболее значительных составляющих фонового гамма-излучения с энергией около 10,8 МэВ обусловлена регистрируемыми одновременно двумя или более гамма-квантами, которые имеют энергии, существенно меньшие 10,8 МэВ, но суммарная энергия которых близка к этому значению. При одновременности их регистрации детектор гамма-излучения воспринимает такие гамма-кванты в качестве одного гамма-кванта с энергией около 10,8 МэВ. Размещение в камере контролируемого предмета вызывает искажение энергетического спектра таких гамма-квантов вследствие гамма-излучения, испускаемого ядрами атомов, содержащихся в контролируемом предмете материалов. Эксперименты показали, что наличие в контролируемом предмете материалов, содержащих железо, титан, хром или хлор в количестве 500 г, вызывает увеличение этой составляющей фонового гамма-излучения с энергией около 10,8 МэВ соответственно в 4,4, 17, 2,2 и 6,5 раза.

Для учета искажения материалами контролируемого предмета указанной составляющей фонового гамма-излучения с энергией около 10,8 МэВ авторами настоящего изобретения было предложено выполнять анализ изменения энергетического спектра зарегистрированного гамма-излучения камеры с контролируемым предметом по отношению к энергетическому спектру пустой камеры в поддиапазоне энергии гамма-квантов от 3,5 до 10,1 МэВ, то есть в том поддиапазоне, на который приходятся энергии гамма-квантов, дающих в случае их одновременной регистрации выходной сигнал детектора гамма-излучения, соответствующий одному гамма-кванту с энергией около 10,8 МэВ.

Поскольку было установлено, что количество совпадений по времени регистрации гамма-квантов изменяется прямо пропорционально квадрату количества исходных гамма-квантов, поправочный коэффициент для этой составляющей фонового гамма-излучения было предложено определять в виде квадрата отношения количеств гамма-квантов, зарегистрированных при облучении камеры с контролируемым предметом и при облучении пустой камеры и имеющих значения энергии, принадлежащие заданному поддиапазону от 3,5 до 10,1 МэВ. А далее определяют обусловленное данной составляющей фонового гамма-излучения предполагаемое количество зарегистрированных при облучении тепловыми нейтронами камеры с контролируемым предметом фоновых гамма-квантов с энергией, находящейся в заданном интервале значений энергии, включающем значение 10,8 МэВ, посредством умножения на полученный поправочный коэффициент полученного при облучении тепловыми нейтронами пустой камеры обусловленного данной составляющей значения количества зарегистрированных фоновых гамма-квантов с энергией, находящейся в заданном интервале значений энергии, включающем значение 10,8 МэВ.

В результате предполагаемое количество зарегистрированных фоновых гамма-квантов с энергией, находящейся в заданном интервале значений энергии, включающем значение 10,8 МэВ, определяют в виде, например, суммы трех указанных составляющих фонового гамма-излучения, полученных после умножения на соответствующий поправочный коэффициент.

Кроме того, увеличение нижнего граничного значения энергии заданного интервала энергии, включающего значение 10,8 МэВ, в случае превышения порогового значения отношением количества зарегистрированных при облучении камеры с контролируемым предметом гамма-квантов с энергиями от 9,2 до 10,2 МэВ к количеству зарегистрированных гамма-квантов с энергиями от 3,4 до 7,7 МэВ дополнительно обеспечивает снижение вероятности ложной тревоги при обнаружении взрывчатого вещества. Это подтверждается следующими обстоятельствами.

Как отмечалось выше, поскольку в контролируемом предмете содержатся материалы, состоящие, кроме азота, из целого ряда других химических элементов, ядра атомов этих химических элементов при взаимодействии с нейтронами также испускают гамма-излучение с энергиями гамма-квантов достаточно широкого диапазона спектра, в том числе с энергиями, достаточно близкими по значению к 10,8 МэВ. При регистрации гамма-излучения в процессе выделения испущенных ядрами атомов азота гамма-квантов с энергией, находящейся в заданном интервале между нижним и верхним граничными значениями энергии, включающем значение 10,8 МэВ, гамма-кванты, испущенные ядрами атомов хрома, селена и железа, могут быть выделены и ошибочно зарегистрированы в качестве гамма-квантов с энерг