安检机的X射线技术应用.pdf

大学科普核科学知识Nuclear Science Knowledge542023 年第 2 期想象一下，你现在正进行一次旅游。从出发到到达，一路上旅途奔波劳苦。可是，你的行李，又比你轻松了多少呢？对于现代生活而言，无论是车站、机场、酒店还是旅游景点，对于随身携带行李的安检流程都必不可少。随着安检设备（见图1）的广泛使用，关于安检设备辐射危害大、致病致癌的流言也在社会中发酵。一次又一次的安全检查，到底对人和行李又有什么样的影响呢？一、X 射线首先，让我们了解一下 X 射线。X 射线是由原子中的电子在能量相差悬殊的两个能级之间跃迁而产生的光子流，是波长介于紫外线和 射线之间的电磁波，其波长很短，约介于 0.01 至 100 埃(1 埃即纳米的十分之一）之间。它是由德国物理学家 W.K.伦琴（见图 2）于 1895 年发现，所以又称伦琴射线。而在安检机中，最常见的是通道式 X 射线机，它利用X 射线成像技术来进行物体检测。通道式 X 射线安检机是运用 X 射线管来产生射线。X 射线管中主要分为阴极灯丝和阳极靶材。阴极灯丝加热产生电子，电子在外加电场的作用下形成电子束，电子束再经过聚焦轰击阳极靶射出 X射线。二、X 射线成像技术X 射线因其具有极强的穿透能力，一直被广泛应用于安检、医疗领域。那么 X 射线是如何穿透我们的行李检测其中的物件的呢？这里主要运用了 X 射线成像技术。X 射线具有能够穿透物质并根据传统物质量的大小进行衰减的性质，因而探测 X 射线的衰减程度便可以实现对物体内部结构的无损成像。短波长的X射线被X射线管发出，与物质作用，经过光电效应、康普顿散射和电子对效应这三种主要作用后（见图 3），衰减成长波长的射线。再被另一侧的 X 射线探测仪检测到，转化为电信号发送到计算机中。最终形成图像显示在屏幕上。安检主要是检查有没有危险物品毒品、炸药等违禁品，这些违禁品多为晶体结构，而常见日用品的分子多为无定形结构。同时，每种违禁品的晶体结构都各不相同。一旦检测到的数据与电脑中已经储存过的违禁物品数据匹配，安检机便会发出警报。一般情况下，金属显示蓝色，有机物显示黄色，化工类多显示安检机的 X 射线技术应用Application of X-ray Technology in Security Inspection Machines中国 重庆 重庆大学能源与动力工程学院 徐培宇 朱隆祥图 1 一种安检机模型图 2 伦琴 因发现 X 射线，获 1901 年诺贝尔物理学奖铅当量（lead equivalent）：某材料在指定条件下对辐射水平的减弱用具有相同减弱效果的铅的厚度来表示。例如铅玻璃对某一管电压的 X 射线的减弱和 1 mm 厚的铅的减弱相当，则该铅玻璃的铅当量为 1 mm。【科学名词 核科学技术名词】大学科普核科学知识Nuclear Science Knowledge552023 年第 2 期绿色；而违禁管制刀具这类物品在 X 光机输出的图像颜色一般为蓝色或黑色。任何行李物品只要经过 X 射线安检仪都将无处遁形。三、安检的辐射安检机中的辐射来源，也正是这“万能”的 X 射线。X射线在穿透人体时，会引起人体内生物大分子及水分子的电离和激发反应，剂量过大可导致组织细胞破坏及血液系统方面的病变。但是俗话说得好：“抛开剂量谈毒性都是耍流氓”。检测证明，安检机出入口的辐射量是 0.8Sv/h，假如你是一名从不缺勤的上班族，一年出勤 365 天，每天上下班过两次安检，每次在安检机处停留 20 秒，那么一年的辐射量就是 3.244Sv，该值仅相当于 1.5 天的天然本底辐射剂量或者乘飞机飞行 2 小时的辐射剂量。所以单纯从安检机路过并不会有危害。机器周围的辐射是非常微弱的，即便全职操作人员也无需防护，可以安全工作。虽然安检机内部的辐射是 18Sv/h 左右，比安检机出入口的辐射量大。但是对单次医疗辐射而言，x 光口腔为0.01mSv、胸透为 0.1mSv、脊柱照射为 1.5mSv、CT 颅脑为2mSv。辐射剂量如图 4 所示。相比而言，安检机的辐射也就不算什么啦。综上所述，应用 X 射线技术的安检设备并没有辐射危害。平稳正常的过安检，自己走自己的路，大家完全没有担心安检机或产生恐慌的必要。图 4 辐射剂量示意图图 3 光电效应、康普顿散射、电子对效应示意图电子束辐照（electron beam irradiation）：利用电子加速器产生的电子束对物质进行辐照，产生电离和激发，生成自由基等活性粒子，进而使被辐照物质的物理性质和化学组成发生变化的过程。【科学名词 核科学技术名词】责任编辑：王 锋