X射线爆炸物及毒品探测技术研究

构建另一独立的方程。为此引入具有另一能量的X射线束，通过公式1和公式2可以推导出，物质对高能X射线衰减与对低能X射线衰减的比值K只与物质的原子序数Z有关，而与ρ，t无关，即可以把Z值分离出来。对常见的有机物和无机物而言，Z值与K值是单调变化的，因此通过对K值的测量可以得到Z的信息。对于化合物和混合物而言，我们使用有效原子序数Zeff代替Z，两者的关系为：

    （3）式中，Zeff为有效原子序数；Z为元素原子序数；a为元素原子个数与总原子个数的比值。一般而言，金属的有效原子序数大于18，无机物的有效原子序数在10与18之间，而有机物的有效原子序数往往小于10。

    为获取被检物更加丰富的信息，对进入被检物后被同相散射的X光子特征进行研究。这种背散射信号包括物质吸收、散射几率和散射后的衰减三部分，如下式所示：

    （4）式中，I为射线强度衰减；I0为X射线的初始强度；μ(E) 为吸收系数；ρ为物质密度； t为经过厚度；σs为散射截面；θ为散射角。

    当入射光子能量范围在0.3MeV至10MeV之间，入射光子与多数物质发生的作用以康普顿散射为主。康普顿散射的概率与电子的密度Ne成正比例，电子密度Ne与质量密度有关，因此康普顿散射信号随着质量密度的增大而增强。对于高原子序数的物质，康普顿散射会被光电效应所抑制。

    如果物质的Zeff越低以及探测器到包裹表面的距离越小，那么康普顿散射信号就越强，反之亦然。这意味着来自浅层区材料的Z 信息比透射双能量系统中的信息丰富、灵敏。大多数爆炸品，尤其是可塑炸药有较低的Zeff和较高的密度。因此对背散射信号的探测能给包裹表面的低原子序数的物质提供更多的信息，对探测靠近行李表层的爆炸物具有特别重要的意义。

    常用的X射线安全检查技术

    单能X射线法

    X射线透射法是根据不同物质对X射线的衰减系数不同进行分辨，简单测量入射的X射线能量I0和出射的X射线能量I，得到μt的乘积。使用这种方法对有效原子序数大的物质（如金属等）可清晰的成像，检查效果较好，但对于隐藏在吸收系数大的物质后面的违禁品（如炸药）则不能探测到，因此检测能力十分有限。

    双能X射线法

    进而发展了双能X 射线检测技术，该方法可得到被检物的有效原子序数信息，可以将有机物从无机物中分离出来。

    利用高能和低能X射线照射物质，测量物质对高能X射线衰减与对低能X射线衰减的比值K，从而提取出被检物的有效原子序数Zeff。双能X射线检测法可得到被检物的有效原子序数信息，可以将有机物从无机物中分离出来，如将行李中常见的玻璃等无机物分离出，从而大大提高了检测的准确率，且检测速度快、成本较低，成为安检设备的主流产品。但双能X 射线检测技术对行李中允许携带的有机物（如食品、塑料、织物等生活有机物）和违禁有机物（如TNT、C4、海洛因、可卡因等）的区分仍有困难。

    X射线背散射法

    针对违禁物品多是被隐藏在行李外层的夹层和暗格中的特点，发展了X射线背散射技术。它是一项较新的X射线安检技术，主要探测物质对X光子的康普顿散射信号，因此对Zeff低、密度高且放在行李外层的物品有较好的检查效果。与双能量X射线检查法相比，X射线背散射法获取的行李外层的信息更丰富、灵敏，从而可进一步提高检查准确率，尤其是对有较低Zeff和较高密度的塑性炸药等效果很好。

    近年来，X射线背散射技术也应用在大型物品的安全检查中。利用车辆偷运炸药、毒品和人员偷渡等往往是对车辆进行改造，制

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