DE102009015247A1

DE102009015247A1 - Anlage zur Prüfung von Objekten mittels elektromagnetischer Strahlen, insbesondere mittels Röntgenstrahlen

Info

Publication number: DE102009015247A1
Application number: DE102009015247A
Authority: DE
Inventors: Erwin Kirsten; Rudolf Kremer; Fred Hemp; Stefan Aust
Original assignee: Smiths Heimann GmbH
Current assignee: Smiths Heimann GmbH
Priority date: 2009-04-01
Filing date: 2009-04-01
Publication date: 2010-12-02
Also published as: WO2010112161A1; EP2414868A1; US20120170713A1; CN102349001A; RU2011143909A; RU2523609C2; CA2757161A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Prüfung von Objekten mittels elektromagnetischer Strahlen mit wenigstens einer Prüfeinheit (2, 3), die wenigstens eine in einem transportablen, containerartigen Gehäuse (2.1) angeordnete Strahlenquelle zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung (2.2) und wenigstens eine der Strahlenquelle zugeordnete Detektoranordnung (2.3) enthält, wobei die Prüfanlage (1) wenigstens zwei nebeneinander angeordnete Prüfeinheiten (2, 3) mit jeweils wenigstens einer Strahlenquelle enthält, die so angeordnet sind, dass das Objekt aus verschiedenen Richtungen angestrahlt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Prüfung von Objekten mittels elektromagnetischer Strahlen, insbesondere mittels Röntgenstrahlen, mit wenigstens einer Prüfeinheit, die wenigstens eine in einem transportablen, containerartigen Gehäuse angeordnete Strahlenquelle zur Erzeugung magnetischer Strahlung und wenigstens eine der Strahlenquelle zugeordnete Detektoranordnung aufweist.
Die Durchleuchtung von großvolumigen Objekten ab der Größe einer aufgebauten Europalette (B × L × H: 0,8 m × 1,2 m × 1,8 m) gewinnt im Rahmen der Zollabwicklung und sicherheitstechnischen Inspektion zunehmend an Bedeutung. Insbesondere gilt dies für Luftfracht in Frachtflugzeugen oder als Beiladung in Passagierflugzeugen, aber auch für Kleinfahrzeuge.
Röntgenprüfanlagen für großvolumige Objekte sind als selbstfahrende Einrichtungen, die über das Objekt bewegt werden, oder als feststehende Röntgenanlagen bekannt, bei denen das großvolumige Prüfobjekt (Prüfgut) durchgeführt wird.
So offenbart die DE 195 32 965 C2 eine mobile Röntgenprüfanlage für großvolumige Güter, wie zum Beispiel Container, Last- und Personenkraftwagen, wobei die Prüfanlage als selbstfahrende Vorrichtung über das Prüfobjekt bewegt wird.
Aus der EP 0 412 190 B1 ist ein stationäres Durchleuchtungssystem zum Durchstrahlen von Containern und/oder Fahrzeugen bekannt, das beispielsweise an Flughäfen eingesetzt wird, um den Inhalt auf Explosivstoffe, Waffen, Drogen und Schmuggelgut zu durchsuchen.
Die DE 11 2007 000 011 T5 beschreibt ebenfalls ein feststehendes Prüfsystem zum Prüfen von Palettenladungen, Luftfrachtcontainern und anderen großvolumigen Ladungen mittels Strahlung, wobei die Prüfobjekte über eine Fördervorrichtung einer Strahlenabtasteinheit, die die Fördervorrichtung überspannt, zugeführt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Prüfung von Objekten der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, die bei hoher Prüfqualität eine vereinfachte Anpassung an verschiedene Verwendungszwecke ermöglicht.
Diese Aufgabe wird nach den Merkmalen des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Anlage wenigstens zwei nebeneinander angeordnete Prüfeinheiten mit wenigstens einer in einem transportablen, containerartigen Gehäuse angeordneten Strahlenquelle aufweist, wobei die Strahlenquellen so angeordnet sind, dass das Objekt aus verschiedenen Richtungen angestrahlt wird.
Bei der Lösung nach Patentanspruch 2 enthält die Prüfanlage mindestens zwei Strahlenquellen, die in wenigstens einem transportablen, containerartigen Gehäuse angeordnet sind und Energie in einem Bereich von 150 KEV bis 500 KEV, insbesondere von etwa 300 KEV, und in einem Bereich zwischen 1 MEV bis 7 MEV, bevorzugt 3 MEV bis 5 MEV, insbesondere von etwa 3,5 MEV abstrahlen.
Die Auswertung von Strahlen in einem Bereich von 150 KEV bis 500 KEV und in einem Bereich zwischen 1 MEV bis 7 MEV bietet eine hohe Detailerkennung bei dem niedrigeren Energiebereich und zugleich ein hohes Durchdringungsvermögen bei dem höheren Energiebereich.
Falls Objekte mit sehr hoher Auflösung geprüft werden sollen, werden gemäß Patentanspruch 3 die Merkmale der Patentansprüche 1 und 2 in Kombination eingesetzt.
Bevorzugt werden die Röntgenstrahlen von zumindest einer Strahlenquelle fächerförmig in einer Strahlungsebene abgestrahlt. Eine verbesserte Auflösung wird erreicht, wenn zumindest zwei Strahlenquellen mit parallel zueinander verlaufenden Strahlungsebenen verwendet werden.
Bevorzugt sind die Prüfeinheiten so gestaltet, dass sie auch störungsfrei außerhalb von Gebäuden betrieben werden können. Die Anlagen sind so für die Nutzung im Innenbereich, in überdachten Bereichen und für Außenanwendungen geeignet. Im Außenbereich erlaubt das System eine zweidimensionale Durchleuchtung von Dollys und Kleinfahrzeugen.
Vorteilhaft lassen sich die Prüfeinheiten auch so gestalten, dass sie in ein bestehendes Fördersystem integrierbar sind. Sie können zum Beispiel auf Flughäfen oder Terminals in bestehende Frachtladesysteme integriert werden.
Eine modulartige Gestaltung der Prüfeinheiten derart, dass sich zwei oder mehr Einheiten zu einer Gesamtanlage zusammenstellen lassen, bietet den großen Vorteil, dass die Anlage kostengünstig auf verschiedene Anwendungsfälle angepasst werden kann. Falls gefordert, kann die Anlage sehr kostengünstig unter Verwendung der bereits vorhandenen Prüfeinheiten erweitert werden.
Mögliche Einsatzgebiete einer erfindungsgemäßen Prüfanlage sind beispielsweise Grenzübergänge, See- und Flughäfen, Zolleinrichtungen, Mautstellen, Frachtzentren, allgemeine Sicherheitszonen, industrielle und militärische Anlagen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Dabei zeigen:
1A eine perspektivische Vorderansicht einer Prüfanlage gemäß der vorliegenden Erfindung, die sich aus zwei Prüfungseinheiten aufbaut, und
1B eine perspektivische Rückansicht der in 1A dargestellten Prüfanlage.
Die Prüfanlage 1 umfasst im Wesentlichen zwei Prüfeinheiten 2, 3 und eine Fördervorrichtung 5, im Beispiel einen Rollenförderer, auf dem ein großvolumiges Prüfobjekt 4 zur Durchleuchtung durch den Bereich zwischen den Strahlenquellen und den Detektoranordnungen 2.3, 3.3 der Prüfeinheiten 2, 3 gefördert wird.
Jede Prüfeinheit 2, 3 weist ein transportables, containerartiges Gehäuse 2.1, 3.1 auf, in dem jeweils wenigstens eine Röntgenstrahlenquelle angeordnet ist. Jede Strahlenquelle erzeugt Röntgenstrahlung, die fächerförmig in einer Strahlungsebene abgestrahlt wird und aus dem jeweiligen Gehäuse 2.1, 3.1 austritt. Bevorzugt sind zumindest zwei Strahlenquellen vorhanden, deren Strahlungsebenen parallel zueinander verlaufen, wie in 1A, 1B dargestellt ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Strahlenebenen der Fächerstrahlen 2.2, 3.2 senkrecht zur Transportrichtung der Fördervorrichtung 5 ausgerichtet, so dass ein Prüfobjekt 4 mittels der Fördervorrichtung 5 senkrecht zur Strahlenebene der Fächerstrahlen 2.2, 3.2 durch diese hindurchgeführt wird.
Es sind zwei vertikal oder horizontal nebeneinander angeordnete Prüfeinheiten 2, 3 vorhanden, die jeweils eine Strahlenquelle enthalten, die so angeordnet sind, dass das Prüfobjekt aus verschiedenen Richtungen angestrahlt wird.
Dabei verlaufen die Fächerstrahlen zwar in parallelen Ebenen, sie strahlen jedoch aus verschiedenen Richtungen auf das Prüfobjekt 4: Bei der ersten, oben angeordneten Prüfeinheit 3 öffnet sich der Fächerstrahl von links oben nach rechts unten, bei der zweiten, unten angeordneten Prüfeinheit 2 öffnet sich der Fächerstrahl von rechts unten nach links oben.
Jedem Fächerstrahl 2.2, 3.2 ist eine Detektoranordnung 2.3, 3.3 zugeordnet. Die Detektoranordnungen 2.3, 3.3 weisen eine L-förmige Gestalt auf, wobei die durch die Schenkel der jeweiligen Detektoranordnung 2.3, 3.3 aufgespannten Ebene in der Strahlenebene des zugehörigen Fächerstrahls 2.2, 3.2 liegt. Der Querschenkel der zweiten Detektoranordnung 2.3 verläuft oberhalb der Fördervorrichtung 5 und überspannt diese in einem gewissen vertikalen Abstand, so dass die Detektoranordnung 2.3 zusammen mit den Seitenwänden der Gehäuse 2.1, 3.1 ein Tor bildet, durch das das zu untersuchende Prüfobjekt 4 mit Hilfe der Fördervorrichtung 5 befördert wird.
Wird die Prüfanlage im Außenbereich eingesetzt, so ist auch eine Durchleuchtung von Kleinfahrzeugen, beispielsweise Lieferwagen (VAN) und Dollys möglich. Bei diesem Einsatzzweck sind die Empfängermodule der Detektoranordnungen bevorzugt teilweise im Fördersystem für die Kleinfahrzeuge und/oder in einer abgedeckten Fahrbahngrube angeordnet.
Vorteilhaft werden in der Prüfanlage 1 Röntgenstrahler als Strahlenquellen verwendet, die Röntgenstrahlung mit einer Energie in einem Bereich von 150 KEV bis 500 KEV, insbesondere von etwa 300 KEV, und in einem Bereich zwischen 1 MEV bis 7 MEV, bevorzugt 3 MEV bis 5 MEV, insbesondere von etwa 3 MEV, abstrahlen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden kostengünstige Röntgenstrahler mit einer Energie von etwa 300 KEV und etwa 3,5 MEV verwendet. Zur Erzeugung der Röntgenstrahlung im höheren Bereich von etwa 3,5 MEV wird bevorzugt ein Kreisbeschleuniger verwendet, zur Erzeugung des niedrigeren Energiebereichs von etwa 300 KEV die bekannten Röntgenröhren. Die Intensitäten der das Prüfobjekt 4 durchdringenden Strahlung werden von den zugeordneten Detektoranordnungen 2.3, 3.3 gemessen und getrennt nach den beiden Energiebereichen ausgewertet. Die Auswertung der beiden Bereiche ermöglicht sowohl eine hohe Detailerkennung, zum Beispiel die Erkennung von Drähten und anderen feinen Strukturen innerhalb des Prüfobjektes 4, zum anderen hat die Röntgenstrahlung des höheren Energiebereichs ein hohes Durchdringungsvermögen, so dass auch dicke und/oder besonders dichte Prüfobjekte 4 geprüft werden können.
Wie in den Figuren dargestellt, ist jede Prüfeinheit 2, 3 modulartig so gestaltet, dass sich zwei oder mehr Einheiten zu einer Gesamtanlage zusammenstellen lassen. Dies macht zum einen, wie vorstehend beschrieben, die Kombination von zwei Prüfeinheiten 2, 3 möglich, die bei verschiedenen Energien arbeiten, beispielsweise die Kombination einer 300-KEV-Durchleuchtungseinheit mit einer 3,5-MEV-Durchleuchtungseinheit.
Ebenso ist die Durchleuchtung mit Röntgenstrahlen in zwei Richtungen möglich, wie in den Figuren dargestellt ist. Die Durchstrahlung in den beiden Richtungen kann dabei sowohl mit dem gleichen Energiebereich, als auch mit unterschiedlichen Energiebereichen erfolgen. Die Prüfeinheiten 2, 3 sind so gestaltet, dass sie in ein bestehendes Fördersystem, insbesondere das Fördersystem eines Frachtladesystems, integrierbar sind.
Die Prüfanlage 1 enthält weiter eine Auswerteeinheit, die elektrische Signale von den Detektoranordnungen 2.3, 3.3 empfängt und diese für eine Analyse auf gesuchte Gegenstände oder Substanzen weiterverarbeitet. Das Ergebnis kann in Form einer bildlichen Wiedergabe auf einer entsprechenden Anzeigeeinheit dargestellt werden und von einer Bedienperson geprüft werden. Dabei ist es möglich, dass jede Prüfeinheit 2, 3 eine eigene Auswerteeinheit enthält, oder die gesamte Prüfanlage 1 enthält nur eine einzige Auswerteeinheit, in der die von den einzelnen Prüfeinheiten 2, 3 ermittelten Daten ausgewertet werden. Im letzteren Fall weisen die Prüfeinheiten entsprechende Schnittstellen auf, die eine Datenverbindung mit der Auswerteeinheit in einem anderen Gehäuse ermöglichen.

1: Prüfvorrichtung
2: Erste Durchleuchtungseinheit
2.1: Containerförmiger Behälter
2.2: Elektromagnetische Strahlen
2.3: Detektoranordnung
3: Zweite Durchleuchtungseinheit
3.1: Containerförmiger Behälter
3.2: Elektromagnetische Strahlen
3.3: Detektoranordnung
4: Prüfobjekt
5: Zuführungsvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19532965 C2 [0004]
- EP 0412190 B1 [0005]
- DE 112007000011 T5 [0006]

Claims

Anlage zur Prüfung von Objekten mittels elektromagnetischer Strahlen mit wenigstens einer Prüfeinheit (2, 3), die wenigstens eine in einem transportablen, containerartigen Gehäuse (2.1) angeordnete Strahlenquelle zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung (2.2) und wenigstens eine der Strahlenquelle zugeordnete Detektoranordnung (2.3) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfanlage (1) wenigstens zwei nebeneinander angeordnete Prüfeinheiten (2, 3) mit jeweils wenigstens einer Strahlenquelle enthält, die so angeordnet sind, dass das Objekt aus verschiedenen Richtungen angestrahlt wird.
Anlage zur Prüfung von Objekten mittels elektromagnetischer Strahlen mit wenigstens einer Prüfeinheit (2, 3), die wenigstens eine in einem transportablen, containerartigen Gehäuse (2.1) angeordnete Strahlenquelle zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung (2.2) und wenigstens eine der Strahlenquelle zugeordnete Detektoranordnung (2.3) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das die Röntgenanlage (1) zumindest zwei Strahlenquellen enthält, die Röntgenstrahlung mit einer Energie in einem Bereich von 150 keV bis 500 keV, insbesondere von etwa 300 keV, und einem Bereich zwischen 1 MeV bis 7 MeV, bevorzugt 3 MeV bis 5 MeV, insbesondere von etwa 3,5 MeV abstrahlen.
Anlage zur Prüfung von Objekten mittels elektromagnetischer Strahlen, dadurch gekennzeichnet, dass sie die Merkmale des Patentanspruchs 1 und des Patentanspruchs 2 aufweist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgenstrahlung (2.2) von zumindest einer Strahlenquelle fächerförmig in einer Strahlungsebene abgestrahlt wird.
Anlage nach Anspruch 4, gekennzeichnet, durch zumindest zwei Strahlenquellen, deren Strahlungsebenen parallel zueinander verlaufen.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoranordnung (2.3, 3.3) einer Prüfeinheit (2, 3) L-förmig gestaltet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Fördereinrichtung enthält, mittels der die Objekte zur Prüfung durch die Prüfeinheiten (2, 3) gefördert werden.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfeinheit(en) (2, 3) so gestaltet ist (sind), dass sie störungsfrei außerhalb von Gebäuden betrieben werden kann (können).
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfeinheit(en) (2, 3) so gestaltet ist (sind), dass sie in ein bestehendes Fördersystem, insbesondere eines Frachtladesystems, integrierbar ist (sind).
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Prüfeinheit modulartig so gestaltet ist, dass sich zwei oder mehr Einheiten zu einer Gesamtanlage zusammen stellen lassen.