DE68927612T2

DE68927612T2 - Vorrichtung zum nachweis von teilchen

Info

Publication number: DE68927612T2
Application number: DE68927612T
Authority: DE
Inventors: Takuya Maruizumi; Yasuhiro Mitsui; Yusuke Yajima
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-10-07
Filing date: 1989-10-06
Publication date: 1997-07-31
Anticipated expiration: 2009-10-07
Also published as: EP0426851A1; DE68927612D1; EP0426851B1; WO1990004169A1; EP0426851A4; US5168224A

Description

[Technischer Bereich]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen einer bestimmten Substanz in einem zusammen mit anderen Substanzen in zerstörungsfreier Weise zu untersuchenden Gegenstand und insbesondere eine Vorrichtung zum Erfassen einer bestimmten Substanz, die sich bestens zum Erfassen verbotener Substanzen ohne genau festgelegte Konfiguration eignet, wobei es sich bei den genannten verbotenen Substanzen beispielsweise um in einem Gepäckstück versteckte Drogen, Narkotika oder Plastikbomben handelt, die durch eine bloße herkömmliche Röntgenstrahl-Untersuchungsvorrichtung schwer zu erfassen waren.

[Stand der Technik]

Ein Röntgenstrahl-Untersuchungssystem, das eine Vorrichtung zum Untersuchen von Gepäck von Flugpassagieren und gefährlichen Gegenständen im Gütertransport etc. darstellt, bestand aus einer Röntgenstrahl-Erzeugungseinheit, einem Röntgenstrahl-Aussendeschlitz, einem Bandförderer zum Bewegen der zu untersuchenden Gegenstände, einem Zeilenabtaster, der die Röntgenstrahlen erfaßt, die den zu untersuchenden Gegenstand durchdrungen haben, einem Überwachungs-Bildelement und ähnlichem, das ein übertragenes Bild anzeigt. Mit einer derartigen Anordnung lassen sich Metallklingen, kleine Waffen und ähnliches mit einer starken Röntgenstrahl-Streuintensität als deutliches Bild auf einem Bildkontrollempfänger erfassen, wobei dies beim Verhindern einer Flugzeugentführung hilfreich ist.
Eine derartige Anordnung gemäß dem Stand der Technik wurde zum Beispiel in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. SHO61,189447 offenbart.
Beim oben genannten Stand der Technik ist es schwierig, Waffen und gefährliche Gegenstände zu erfassen, die kein Metall als Bestandteil enthalten. Außerdem gab es das Problem, daß verbotene Substanzen ohne genau festgelegte Konfiguration, wie Drogen, Narkotika oder Plastikbomben, völlig übersehen wurden.
Ferner gab es das Problem, daß es schwierig war, eine Information in der Tiefenrichtung der zu untersuchenden Gegenstände zu erhalten, da der genannte Stand der Technik mit einem übertragenen Bild, einer Öffnungsuntersuchung und einer Entfernung von verdächtigen Gegenständen arbeitet, die nicht deutlich dargestellt werden und im Verdacht stehen, verbotene Substanzen zu sein, so daß sich eine Untersuchung in kurzer Zeit nicht durchführen läßt und der oben erwähnte Vorgang selbst ein Risiko beinhaltet.
Zur Vermeidung der Nachteile der Röntgenstrahltechnik wurde die Verwendung einer Hochfrequenz-Resonanzabsorption zur Erfassung einer bestimmten Substanz in einem zu untersuchenden Gegenstand vorgeschlagen. In der Schrift EP-A-0 277 745, von welcher der erste Teil von Anspruch 1 ausgeht, ist eine Vorrichtung offenbart, die mit einer Kernquadrupolresonanz arbeitet. Da es schwierig ist, eine Kernquadrupolresonanz zu erfassen, arbeitet die bekannte Vorrichtung mit einer kombinierten Technik der Kernquadrupol-/Kernmagnet-Doppelresonanz. Diese Technik ist jedoch kompliziert und auf die Erfassung von Verbindungen beschränkt, die zwei Kernarten enthalten, von denen der eine eine magnetische Kernresonanz und der andere eine Kernquadrupolresonanz aufweist.
Eine herkömmliche Vorrichtung für magnetische Kernresonanz und Kernquadrupolresonanz arbeitet zum Beispiel mit Schrauben- oder Helmholtz-Spulen; in Electro Conference Record, Band 4, April 1979, Seiten 1 bis 5, ist ein Beispiel einer für die NQR-Erfassung (Kernquadrupolresonanz-Erfassung) von Bomben verwendeten Schraubenspule dargestellt. Derartige Spulen können sperrig sein, und es kann vorkommen, daß sie keine genaue Messung der Position der erfaßten Substanz zulassen.

[Offenbarung der Erfindung]

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine bestimmte, in einem zu untersuchenden Gegenstand zusammen mit anderen Substanzen enthaltene Substanz mit hoher Empfindlichkeit erfaßt.
Diese Aufgabe ist durch die in Anspruch 1 dargelegte Vorrichtung gelöst. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Vorhandensein verbotener, aus einer organischen bzw. anorganischen Substanz bestehender Substanzen in flüssiger Form, Pulverform oder Weichtonform (nachfolgend als plastische Form bezeichnet) erfassen, wobei das Vorhandensein der genannten Substanzen bei einer herkömmlichen, einen Röntgenstrahl aussendenden Untersuchungsvorrichtung schwer zu erfassen war, so daß ein sicherer Transport durch ein Flugzeug gewährleistet und ferner eine Einrichtung zum schnellen und sicheren Ausführen eines Entfernungsvorgangs einer verbotenen Substanz geschaffen ist.
Eine Realisierung der Erfindung erfaßt eine verbotene Substanz, wie Plastikbomben, durch die Erfassung einer einer Molekularstruktur eines Bestandteils eigenen Kernquadrupolresonanz anstelle der Konfiguration des Bestandteils.
Ferner weist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zusätzlich zu einer herkömmlichen Röntgenstrahl-Untersuchungsvorrichtung des perspektivischen Typs eine Einheit zur Erzeugung einer Radiowelle, eine Spule zur Erfassung einer Radiowellenausstrahlung und eine Einheit zur Messung einer Radiowellenabsorption auf und führt eine Gesamterfassung durch Konfigurations- und Materialinformationen verbotener Substanzen durch.
Die Kernquadrupolresonanz tritt auf, wenn eine Radiowelle auf einen Atomkern ausgestrahlt wird, der einen Kernspin von 1 oder mehr und ein Kernquadrupolmoment ungleich Null aufweist. Da die Resonanzfrequenz einen einem chemischen Bindungszustand des Atomkerns eigenen Wert aufweist, differiert ferner die Resonanzfrequenz, wenn die den Atomkern enthaltenden Moleküle verschieden sind, selbst wenn der Atomkerntyp der gleiche ist. Die meisten explosiven Substanzen enthalten Stickstoff 14 (Spin: 1; Kernguadrupolmoment: +0,016 barn), Chlor 35 (Kernspin: 3/2; Kernquadrupolmoment: -0,079 barn) und ähnliches, und diese Atomkerne bewirken eine Kernquadrupolresonanz. So ist es möglich, das Vorhandensein einer verbotenen Substanz im zu untersuchenden Gegenstand zu beurteilen und ferner den Typ der verbotenen Substanz zu erkennen, indem eine Resonanzabsorption dieser Atomkerne beobachtet wird.
Eine allgemein bekannte Vorrichtung, die im wesentlichen aus einer Einheit zur Erzeugung einer Radiowelle, einer Spule zur Erfassung einer Radiowellenausstrahlung und einer Radiowellenabsorptions-Meßeinrichtung aufgebaut ist, kann für die Vorrichtung zum Beobachten einer Resonanzabsorption verwendet werden.
Genauer erzeugt die obengenannte Einheit zur Erzeugung einer Radiowelle eine Radiowelle in einem einer verbotenen Substanz eigenen Absorptionsband, wobei die verbotene Substanz aus einer organischen oder anorganischen Substanz besteht, und die Spule zur Erfassung einer Radiowellenausstrahlung strahlt die durch die Einheit zur Erzeugung einer Radiowelle erzeugte Radiowelle auf einen mit hohem Wirkungsgrad zu untersuchenden Gegenstand aus. Anschließend wird mittels der Spule zur Erfassung einer Radiowellenausstrahlung und der Radiowellenabsorptions-Meßeinrichtung untersucht, ob die ausgestrahlte Radiowelle durch den zu untersuchenden Gegenstand absorbiert wurde oder nicht. Tritt eine Absorption auf, so bedeutet dies, daß eine verbotene Substanz erfaßt wurde, die dem relevanten Radiowellen-Absorptionsband entspricht. Da aus einer organischen oder anorganischen Substanz bestehende verbotene Substanzen in flüssiger Form, Pulverform oder plastischer Form jeweils besondere Radiowellen-Absorptionsbänder aufweisen, läßt sich eine den jeweiligen verbotenen Substanzen eigene Radiowellenabsorption erfassen, selbst wenn der zu untersuchende Gegenstand nicht nur eine einzige verbotene Substanz, sondern eine Vielzahl von Mischungen enthält, indem die jeweiligen Vorgänge der oben beschriebenen Einheit zur Erzeugung einer Radiowelle, der Spule zur Erfassung einer Radiowellenausstrahlung und der Radiowellenabsorptions-Meßeinrichtung wiederholt ausgeführt werden, während die Frequenz der von der Einheit zur Erzeugung einer Radiowelle erzeugten Radiowelle variiert wird. So ist es möglich, sämtliche ausdrücklich verbotenen Substanzen zuverlässig zu erfassen. Andererseits ist es schwierig, verbotene Substanzen durch eine Radiowellenabsorption zu erfassen, wenn die verbotenen Substanzen in flüssiger Form, Pulverform oder plastischer Form in einem Material eingeschlossen sind, das Radiowellen reflektiert. Da jedoch sämtliche Materialien, die Radiowellen reflektieren, metallische Materialien sind, lassen sie sich leicht durch eine herkömmliche Röntgenstrahl-Untersuchungsvorrichtung erfassen.
Dementsprechend ist es möglich, die Fähigkeit zur Untersuchung auf verbotene Substanzen zu steigern, indem die Vorrichtung zur Beobachtung der Kernquadrupolresonanz und die Röntgenstrahl-Untersuchungsvorrichtung miteinander kombiniert werden. Metallische verbotene Substanzen werden also durch eine Röntgenstrahl-Untersuchungsvorrichtung, nichtmetallische verbotene Substanzen durch eine Radiowellen-Untersuchungsvorrichtung erfaßt, wobei die genannte Radiowellen-Untersuchungsvorrichtung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Untersuchung auf verbotene Substanzen aus einer Einheit zur Erzeugung einer Radiowelle, einer Spule zur Erfassung der Radiowellenausstrahlung und einer Radiowellenabsorptions-Meßeinrichtung besteht. Dementsprechend ist es möglich, mittels einer Röntgenstrahl und einer Radiowellen-Untersuchungsvorrichtung zuverlässig sämtliche verbotene Substanzen ergänzend und unabhängig von der Beschaffenheit, Konfiguration und Zusammensetzung der verbotenen Substanzen zu erfassen.

[Kurzbeschreibung der Zeichnungen]

Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung und Beispiele, die den Verständnis der Erfindung hilfreich sind, da sie die Wirkungsweise einer Vorrichtung verdeutlichen.
Fig. 1 bis Fig. 7 sind Blockdiagramme, die jeweils verschiedene Beispiele 1 bis 7 einer auf einer Radiowellenausstrahlung beruhenden Erfassungsvorrichtung darstellen und dem Verständnis der vorliegenden Erfindung hilfreich sind;
Fig. 8 ist eine typische Ansicht einer Spule mit einer Gestaltung, die die Erfindung in Beispielen 1 bis 7 realisiert;
Fig. 9 ist ein Kennliniendiagramm, das eine Signalintensität einer Kernquadrupol-Resonanzabsorption darstellt, die mittels einer in Fig. 8 dargestellten Spule und einer Helmholtz-Spule gemessen ist;
Fig. 10 ist ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Untersuchung eines gefährlichen Gegenstands erläutert, bei der erfindungsgemäß eine Erfassung der Radiowellenausstrahlung und eine Röntgenstrahlerfassung miteinander kombiniert sind;
Fig. 11 ist ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel erläutert, bei dem eine Vielzahl von Ausstrahlungsspulen angeordnet sind;
Fig. 12 ist ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel erläutert, bei dem Ausstrahlungserfassungsspulen auf einem flexiblen Isolierfilm angeordnet sind;
Fig. 13 ist eine erläuternde Darstellung eines Ausführungsbeispiels, bei dem mit einer Kernquadrupolresonanz-Radiowellenabsorption gearbeitet wird;
Fig. 14 ist ein Kennliniendiagramm, das das Ergebnis einer Messung eines freien Induktions-Abfall-Signals einer Chlor-35-Kernquadrupol-Resonanzabsorption eines gefährlichen Testgegenstands aus Kaliumchlorat in einem Koffer darstellt; und
Fig. 15 ist eine erläuternde Ansicht eines Ausführungsbeispiels, bei dem mit einer Radiowellenabsorption der magnetischen Kernresonanz gearbeitet wird.

[Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele]

Beispiel 1

In Fig. 1 besteht eine Erfassungsvorrichtung aus einer Steuereinheit 5, die den gesamten Betrieb steuert, einer Einstelleinheit 4, die durch die Steuereinheit 5 die Frequenz und Wobbelsequenz einer auf einen zu untersuchenden Gegenstand 1 ausgestrahlten, elektromagnetischen Welle einstellt, einer Einheit 3 zur Ausstrahlung einer elektromagnetischen Welle, die einen hochfrequenten Puls gemäß jenen, die durch die Einstelleinheit 4 eingestellt wurden, erzeugt und ausstrahlt, einem Spinübergangsdetektor 2, der einen Spinübergang des zu untersuchenden Gegenstands 1 durch eine mittels der elektromagnetischen Welle von der Einheit 3 zur Ausstrahlung einer elektromagnetischen Welle erzeugte Kernquadrupolresonanz erfaßt, etc.. Die Einheit 3 zur Ausstrahlung einer elektromagnetischen Welle und der Spinübergangsdetektor 2 können derart aufgebaut sein, daß sie eine Sende- bzw. eine Empfangsspule umfassen, oder daß auf der Seite der Ausstrahlungseinheit 3 eine Spule sowohl zur Aussendung als auch zum Empfang vorgesehen ist. Die Einheit 3 zur Ausstrahlung einer elektromagnetischen Welle strahlt eine elektromagnetische Welle aus, die dem Spinübergang des erfaßten Gegenstands des zu untersuchenden Gegenstands 1 entspricht. Die Einstellung eines Durchlaufs etc. der Ausstrahlungsfrequenz erfolgt durch die Frequenzeinstelleinheit 4. Die Ausstrahlungseinheit 3 ist in der Lage, elektromagnetische Wellen auszustrahlen, die den Frequenzbereich von mehreren kHz bis mehrere hundert GHz abdecken. Wird beispielsweise versucht, eine explosive Substanz mit einem Stickstoff-14-Kern im zu untersuchenden Gegenstand 1 zu erfassen, so wird an elektromagnetischen Wellen, die den dem Spinübergang des Stickstoff-14-Kerns entsprechenden Radiofrequenzbereich (Bereich von etwa 300 kHz bis 8 MHz) abdecken, ein Frequenzdurchlauf vollzogen, indem von der Steuereinheit 5 ein Befehl an die Frequenzeinstelleinheit 4 gesendet wird, und die elektromagnetischen Wellen werden von der Einheit 3 zur Ausstrahlung einer elektromagnetischen Welle auf den zu untersuchenden Gegenstand ausgestrahlt, und der Spinübergang des Stickstoff-14-Kerns wird mittels des Spinübergang-Detektors 2 erfaßt, wodurch die Erfassung der explosiven Substanz ermöglicht wird. Das Untersuchungsergebnis wird an einer Anzeige 2' angezeigt.

Beispiel 2

In Fig. 2 ist eine Suchspule 6 mit einem Radiowellen-Oszillator und -Detektor 7 verbunden. Es ist möglich, die Frequenz eines Radiowellen-Magnetfelds, das extern durch die Suchspule 6 erzeugt wird, auf einen gewünschten Wert einzustellen, indem die Kapazität eines Kondensators mittels einer Frequenzsteuereinheit 8 variiert wird. Ferner wird eine im genannten Funkwellen-Oszillator und -Detektor 7 erfaßte Schwingspannung durch einen Verstärker 9 verstärkt und an einem Signalanzeiger 10 angezeigt. Die eingestellte Frequenz in der Frequenzsteuereinheit 8 wird zuvor derart gestaltet, daß sie, beispielsweise unter einer chemischen Struktur, die für die explosive Substanz charakteristisch ist, mit der Kernquadrupol-Resonanzfrequenz eines Stickstoff-14-Kerns übereinstimmt. Anschließend ändert sich, wenn die Suchspule 6 um den zu untersuchenden Gegenstand 1 bewegt wird, der Leitwert eines Abstimmkreises des Radiowellen-Oszillators und -Detektors 7 mit der Suchspule gemäß einer Wirkkomponente (Absorptionskomponente) der magnetischen Suszeptibilität von Stickstoff 14 in einer explosiven Substanz 11. Mit einer derartigen Änderung ändert sich auch die Schwingspannung des Radiowellen-Oszillators und -Detektors 7. Die Schwingspannung wird durch den Verstärker 9 verstärkt, und die Änderung der Schwingspannung wird erfaßt und durch die Signalanzeige 10 angezeigt, wodurch die Erfassung des Vorhandenseins einer explosiven Substanz 11 ermöglicht wird.

Beispiel 3

In Fig. 3 wird mittels der Frequenzsteuereinheit 8 an der Radiowelle in der Suchspule 6 und im Radiowellen-Oszillator und -Detektor 7 ein Frequenzdurchlauf vollzogen, und die Wobbelfrequenz wird mittels eines FM-Modulators 12 mit einer Frequenz von etwa 200 Hz frequenzmoduliert. Ferner wird aus den im Radiowellen-Oszillator und -Detektor 7 erfaßten Schwingspannungen die oben erwähnte Frequenz erfaßt und durch einen synchronisierten Verstärker 13 verstärkt, und das Signal wird durch die Signalanzeige 10 gelesen. Gemäß dem vorliegenden Beispiel wird die frequenzmodulierte Welle als erste Ableitung der Absorptionslinie erfaßt und die modulierte Frequenzkomponente synchron verstärkt. Auf diese Weise ist eine Erfassung mit höherer Empfindlichkeit als bei dem unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläuterten Beispiel möglich.
Eine durch eine Modulation erzielte hohe Empfindlichkeit ist nicht nur durch eine unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläuterte Frequenzmodulation erreichbar, sondern auch durch Modulieren der Amplitude (Intensität) der Radiowelle mit einer Frequenz von etwa 200 Hz. Da also die Amplitudenänderung lediglich am Resonanzpunkt groß wird, wird dadurch das Rauschen eliminiert, um die Empfindlichkeit zu erhöhen, wenn nur die modulierte Frequenzkomponente erfaßt wird. Ferner ist es auch möglich, Wirkungen zu erzeugen, die dem oben genannten Ausführungsbeispiel ähnlich sind und bei denen die Radiowelle durch Verwenden der Zeeman-Modulation frequenzmoduliert wird, wobei ein magnetisches Wechselfeld von etwa 200 Hz und mehreren 10&supmin;&sup4;T (G) bis mehrere zehn 10&supmin;&sup4;T (G) angelegt wird, um dadurch eine hohe Empfindlichkeit zu erhalten. In diesem Fall wird eine hohe Empfindlichkeit lediglich durch Hinzufügen einer Spule zum Anlegen eines magnetischen Wechselfelds zu der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtungsanordnung leicht erreicht. Es ist lediglich erforderlich, daß die Frequenz des magnetischen Wechselfelds innerhalb des Bereiches von mehreren zehn Hz bis mehrere kHz liegt.
Ferner läßt sich durch Vorsehen einer bereits bekannten Schaltung, die die Reaktanzänderung einer Radiowellenschaltung erfaßt, diese durch eine Imaginärkomponente (Dispersionskomponente) der magnetischen Suszeptibilität von Stickstoff 14 hervorgerufene Reaktanzänderung erfassen. Damit ist es möglich, das Vorhandensein der explosiven Substanz 11 vorherzusagen. Dieses Erfassungsverfahren ist besonders wirksam, wenn eine Absorption von Radiowellenenergie durch Stickstoff 14 leicht in die Sättigung gelangt.

Beispiel 4

Ferner kann auch eine Vorrichtung verwendet werden, die einen Aufbau aufweist, bei dem ein Impuls-Radiowellen-Generator und ein schneller Detektor, der den Phänomenen im Radiowellenbereich folgen kann, mit der Suchspule verbunden sind. Nachfolgend wird eine Vorrichtung dieses Typs unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert. Die Radiowelle mit einer Frequenz, die einer bestimmten Substanz eigen ist und durch einen Bezugsoszillator 14 erzeugt wird, wird durch ein bekanntes Verfahren derart moduliert, daß ein Signal hochfrequenter Impulse bzw. eine Impulsfolge entsteht, die aus einer Vielzahl durch ein Impulsgatter 15 zeit- und/oder phasengesteuerter, hochfrequenter Impulse besteht. Diese Steuersequenz ist zuvor in der Steuereinheit 5 festgelegt. Diese hochfrequenten Impulse werden bzw. die Impulsfolge wird durch einen Leistungsverstärker 16 auf einen derartigen Leistungspegel verstärkt, daß ein Spinübergang der explosiven Substanz 11 im zu untersuchenden Gegenstand 1 bewirkt wird, und mittels einer Ausstrahlungsspule 17 wirksam auf den zu untersuchenden Gegenstand 1 ausgestrahlt.
Im Falle einzelner, hochfrequenter Impulse läßt sich die explosive Substanz 11 erfassen, indem ein nach einem Abschneiden des hochfrequenten Impulses durch Stickstoff 14 bewirkter freier Induktionsabfall erfaßt wird.
Das Signal des freien Induktionsabfalls eines in der explosiven Substanz 11 enthaltenen Stickstoff-14-Kerns weist eine schwache Intensität von mehreren µV bis mehrere zehn µV und eine Dauer von lediglich mehreren µs bis mehrere zehn ms auf. Daher ist es erforderlich, daß ein Erfassungssystem, wie ein Vorverstärker 18 und ein Phasendetektor 19, eine kurze Totzeit und niedrige Rauschcharakteristika aufweist. Wird hingegen mit einer Vielzahl hochfrequenter Impulse gearbeitet, so läßt sich die Forderung bezüglich der Totzeit des Erfassungssystems deutlich heruntersetzen. Wird beispielsweise ein 180º-Impuls nach dem Zeitablauf von τ Sekunden in der Folge eines 90º-Impulses (eines Impulses, der den Kernspin um 90º dreht) ausgestrahlt, so wird nach 2τ Sekunden ein Spinecho erzeugt, und das Signal des freien Induktionsabfalls wird zur Wiederabbildung induziert. Dementsprechend kann eine Messung ohne Verschlechterung der Empfindlichkeit durchgeführt werden, selbst wenn die Totzeit des Erfassungssystems etwa τ Sekunden beträgt, indem das Signal des freien Induktionsabfalls nach einer Impulsausstrahlung zum zweiten Mal gemessen wird. Obwohl beim obigen Beispiel ein Fall dargestellt wurde, bei dem zwei Impulse "90º-τ-180º" verwendet wurden, ist es möglich, eine Kernquadrupolresonanz eines Stickstoff- 14-Kerns in der explosiven Substanz 11 zu erfassen, indem verschiedene Impulsfolgen verwendet werden, die bei einem anderen als dem obigen Fall bereits bekannt sind. Der Vorteil der Verwendung einer Impulsradiowelle liegt darin, daß eine Radiowelle hoher Intensität, das heißt großer Amplitude, auf den zu untersuchenden Gegenstand 1 ausgestrahlt werden kann. Kurz gesagt läßt sich aufgrund der Tatsache, daß die Radiowellenintensität groß ist, eine hohe Empfindlichkeit erzielen, und gleichzeitig ist es möglich, die explosive Substanz 11 zu erfassen, die sich an einer tiefen Stelle im zu untersuchenden Gegenstand 1 befindet.

Beispiel 5

Bei den oben beschriebenen Beispielen wird eine Kernquadrupolresonanz von Stickstoff 14 in der explosiven Substanz 11 bestätigt, indem die Anderung einer magnetischen Spin-Suszeptibilität eines Stickstoff-14-Kerns bei dieser Resonanz erfaßt wird. Es lassen sich jedoch auch andere Erfassungsverfahren verwenden, die in der Lage sind, das Auftreten der oben beschriebenen Resonanz zu bestätigen. Unter diesen ist ein Verfahren der Kernquadrupol-/Kernmagnet-Doppelresonanz als eines von nützlichen Verfahren zu nennen, das mit einem Niveaukreuzungsverfahren arbeitet. Wenn bei diesem Verfahren eine Kernquadrupolresonanz nach einem Magnetisierungvorgang durch eine Zeemann-Aufspaltung eines Kernspins im Magnetfeld erfolgt, so bewegt sich die thermische Energie vom Stickstoff 14, der durch die Kernquadrupolresonanz auf einen hohen Energiezustand übergegangen ist, zu benachbarten Atomkernen mit einer Zeeman-Aufspaltung in einer Breite, die der Übergangsenergie entspricht, wodurch ein Nachlassen der Magnetisierung des Atomkerns erfolgt. Die Änderung des Signals der magnetischen Kernresonanz, die durch das Nachlassen der Magnetisierung dieses benachbarten Atomkerns ausgelöst ist, wird erfaßt. Bei diesem benachbarten Atomkern handelt es sich in vielen Fällen um ein Proton, und es ist möglich, die magnetische Kernresonanzfrequenz des Protons höher als die Kernquadrupol-Resonanzfrequenz von Stickstoff 14 zu machen, indem die Zeeman-Aufspaltungsenergie des Protons nach Auftreten der oben beschriebenen Energieübertragung adiabatisch erhöht wird. Da sich die erfaßte Photonenenergie erhöhen läßt, ist die Erfassungsempfindlichkeit verbessert. Selbstverständlich können Atomkerne, die kein Proton sind, als oben genannter benachbarter Atomkern verwendet werden.
Nachfolgend wird, teilweise unter Bezugnahme auf Fig. 5, eine Vorrichtung für ein Doppelresonanzverfahren genau erläutert. Beim vorliegenden Beispiel wird durch einen Magnetisierungs- und Entmagnetisierungsvorgang mit einem Gleichstrom- Magnetfeld durch Helmholtz-Spulen 26, die um den zu untersuchenden Gegenstand 1 angeordnet sind, ein Niveaukreuzungsverfahren ausgeführt. Die Erfassung der explosiven Substanz 11 im zu untersuchenden Gegenstand 1 läßt sich in nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritten gemäß der Steuerung durch die Steuereinheit 5 ausführen. Bei diesem Beispiel werden die Verfahrensschritte für einen Fall erläutert, bei dem die explosive Substanz 11 im zu untersuchenden Gegenstand 1 einen Stickstoff-14-Kern enthält und in Hs-Nähe ein Proton enthalten ist; es lassen sich jedoch beinahe die gleichen Verfahrensschritte auch dann anwenden, wenn ein Chlor-35-Kern als Kern zum Erfassen einer Kernquadrupolresonanz ausgewählt wird, um eine explosive Substanz einer Chlorsäuregruppe zu erfassen. Ferner sind Kerne, die nicht Protone sind, wie ein Fluor-19-Kern, als Kern zum Erfassen eines Signals einer magnetischen Kernresonanz möglich.
Nun wird der zu untersuchende Gegenstand 1 zuerst am Mittenabschnitt der Helmholtz-Spule 26 angeordnet. Anschließend wird durch die Helmholtz-Spule 26 durch eine Magnetisierungs-/Entmagnetisierungs-Leistungsquelle 24 ein Gleichstrom geschickt, um die im zu untersuchenden Gegenstand 1 enthaltene explosive Substanz 11 zu erregen, wodurch eine Zeeman- Aufspaltung des darin enthaltenen Protons erzeugt wird. Dadurch kommt es in der explosiven Substanz 11 zu einer Proton- Magnetisierung. Da eine Magnetisierung durch ein Proton Zeit erfordert, ist es erforderlich, dieses Gleichstrom-Magnetfeld für die Zeit, die ein Vielfaches einer Spin-Gitter-Relaxationszeit T&sub1; des Protons beträgt, zu halten, um eine ausreichende Magnetisierung zu erzeugen. Nachfolgend wird ein von einer Magnetisierungs-/Entmagnetisierungs-Leistungsquelle 24 geschickter Gleichstrom innerhalb einer kurzen Zeitspanne (innerhalb einer bezüglich der Spin-Gitter-Relaxationszeit T&sub1; des Protons in der explosiven Substanz 11 ausreichend kurzen Zeitspanne) auf null gebracht. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, daß in der Magnetisierungs-/Entmagnetisierungs-Leistungsquelle 24 intern eine Schaltung zur Absorption magnetischer Energie enthalten ist, die aus einem Kondensator und ähnlichem aufgebaut ist. Eine Magnetisierung des Protons, das in der explosiven Substanz 11 im zu untersuchenden Gegenstand 1 enthalten ist, wird mit einer Zeitkonstanten einer Null-Magnetfeld-Relaxationszeit T1d abgeschwächt, da das externe Magnetfeld null geworden ist. Da eine Niveaukreuzung erzeugt werden muß, bevor die Abschwächung zu weit fortschreitet, wird mittels eines Frequenzsynthetisators 22 eine einem Kernquadrupolübergang des Stickstoff-14-Kerns im zu untersuchenden Gegenstand 1 entsprechende elektromagnetische Welle erzeugt und einer Ausstrahlungsspule 25 von einem Breitband- Leistungsverstärker 23 zugeführt, um den zu untersuchenden Gegenstand 1 zu bestrahlen, um dadurch eine Kernquadrupolresonanz des Stickstoff-14-Kerns in kürzerer Zeit als T1d nach einer Entmagnetisierung des Gleichstrom-Magnetfelds zu erzeugen. Anschließend wird durch die Helmholtz-Spule 26 der Magnetisierungs-/Entmagnetisierungs-Leistungsquelle 24 erneut ein Gleichstrom-Magnetfeld erzeugt, um dadurch eine Zeeman- Aufspaltung des in der explosiven Substanz im zu untersuchenden Gegenstand 1 enthaltenen Protons zu erzeugen. Die während des Magnetisierungsvorgangs erzeugte Zeeman-Aufspaltungsbreite des Protons ändert sich proportional zur Intensität des anliegenden Magnetfelds. Wenn die Photonenenergie der elektromagnetischen Welle des Kernquadrupolübergangs, die auf den Stickstoff-14-Kern in der explosiven Substanz 11 im Null- Gleichstrom-Magnetfeldzustand ausgestrahlt und von diesem absorbiert wird, der Zeeman-Aufspaltungsbreite des Frotons entspricht, gibt es eine Zeit, in der eine Magnetisierung des Protons geringer ist, das heißt es tritt eine sogenannte Niveaukreuzung auf. Wird diese Niveaukreuzung erzeugt, so kommt es zu einer Energiewanderung vom Stickstoff-14-Speicher zum Protonensystem, und es erfolgt eine schnelle Verringerung einer Protonenmagnetisierung. Es ist möglich, eine derartige Verringerung der Protonenmagnetisierung mit einem Spektrometer des Typs der magnetischen Kernresonanz zu messen und zu erfassen, wobei das genannte Spektrometer aus einer Sende- /Empfangs-Spule 27, einem Sender 28, einem Vorverstärker 18, einem Empfänger 29 und einem Integrierglied 30 aufgebaut ist, und die Kernquadrupolresonanz des Stickstoff-14-Kerns in der explosiven Substanz 11 läßt sich als Verringerung einer Protonenmagnetisierung erfassen.
Im Falle des in Fig. 5 dargestellten Beispiels erfolgte eine Magnetisierung und Entmagnetisierung des Gleichstrom-Magnetfelds mittels Schalten der Helmholtz-Spule 26, jedoch erwachsen hinsichtlich einer Niveaukreuzung selbst dann keinerlei Hindernisse, wenn eine Magnetisierung und Entmagnetisierung erfolgt, indem anstelle des oben beschriebenen Schaltens der zu untersuchende Gegenstand 1 in das Gleichstrom-Magnetfeld hineingeführt und aus diesem herausgeführt wird. Als in diesem Fall angewandtes Gleichstrom-Magnetfeld kann entweder ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet verwendet werden. Es ist jedoch eine Gleichmäßigkeit des Magnetfeldes erforderlich, das ein Signal einer magnetischen Kernresonanz des Protons über den vom zu untersuchenden Gegenstand 1 besetzten Raumbereich erfassen kann.
Bei einer praktischen Erfassung einer explosiven Substanz werden oben beschriebene Verfahrensschritte wiederholt, während mittels der Steuereinheit 5 und des Frequenzsynthetisators 22 ein Wobbeln der Frequenz der elektromagnetischen Welle der Stickstoff-14-Kernstrahlung erfolgt.

Beispiel 6

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 ein weiteres Beispiel beschrieben. Bei den unter Bezugnahme auf Fig. 2 und Fig. 3 beschriebenen Beispielen sind die Suchspule 6 und der daran hängende Radiowellen-Schaltungsabschnitt in einem einzigen Körper ausgebildet, und die Gesamteinheit wird bezüglich des zu untersuchenden Gegenstands 1 bewegt, um die explosive Substanz 11 zu erfassen. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Beispiel sind hingegen ein (als Sonde 31 bezeichneter) Teil der Suchspule und der andere (als Hauptkörper 32 bezeichnete) Radiowellen-Schaltungsabschnitt voneinander getrennt, und beide sind mit einem biegsamen Kabel 33 verbunden. Der Hauptkörper 32 ist feststehend bzw. halb-feststehend, und lediglich die Sonde 31 wird beim Betrieb zur Erfassung der explosiven Substanz 11 in der Umgebung des zu untersuchenden Gegenstands 1 bewegt. Da die Handhabung der Sonde 31 bein vorliegenden Beispiel einfach ist, läßt sich ein genauer Erfassungvorgang am zu untersuchenden Gegenstand 1 ohne Schwierigkeiten ausführen. Ferner ist es auch möglich, die Sonde 31 in den zu untersuchenden Gegenstand 1 einzuführen, falls dies erforderlich ist. Ferner besteht der Vorteil, daß die Betriebsleistung selbst dann nicht vermindert wird, wenn ein Radiowellenoszillator mit großen Abmessungen verwendet wird.

Beispiel 7

Fig. 7 stellt ein weiteres Beispiel dar. Beim vorliegenden Beispiel weist die Suchspule 6 beinahe die gleiche Größe auf wie der zu untersuchende Gegenstand 1, und die Radiowelle kann gleichzeitig beinahe auf den gesamten zu untersuchenden Gegenstand 1 angewandt werden. Beim vorliegenden Beispiel ist es nicht möglich, die explosive Substanz 11 im zu untersuchenden Gegenstand 1 zu lokalisieren, jedoch kann eine Strahlenexponierung des zu untersuchenden Gegenstands 1, der die explosive Substanz 11 enthält, leicht und in kurzer Zeit vorgenommen werden.
Die beim oben beschriebenen Beispiel verwendete Radiowelle kann ohne Brechen des zu untersuchenden Gegenstands 1 ins Innere eindringen. Auf diese Weise ist es möglich, die explosive Substanz 11 selbst dann zu erfassen, wenn diese im Innern des zu untersuchenden Gegenstands 11 versteckt ist. Ferner wird das Vorhandensein der explosiven Substanz 11 nicht durch die Gestaltung der explosiven Substanz 11, sondem durch ihre chemische Struktur erfaßt. Daher wird selbst eine explosive Substanz 11, die eine beliebige Gestaltung annehmen kann, wie eine Plastikbombe, niemals übersehen. Ferner werden derartige Analyseverfahren, bei denen der zu untersuchende Gegenstand zerstört bzw. ein Teil davon abgenommen werden, nicht benötigt. Außerdem ist der Vorteil gegeben, daß das Risiko für den Menschen bzw. andere Organismen viel geringer ist als bei anderen Erfassungsverfahren, die mit Röntgenstrahlen und ähnlichem arbeiten.
Gemäß einem derartigen Verfahren ist es möglich, in zerstörungsfreier Weise nicht nur eine Stickstoff 14 enthaltende explosive Substanz 11 zu erfassen, sondern auch eine beliebige Substanz, die einen eine Kernquadrupolresonanz erzeugenden Atomkern enthält.

Ausführungsbeispiele

Bei den oben beschriebenen Beispielen 1 bis 7 wurde die Spulenkonfiguration zur Radiowellenausstrahlung und Radiowellenerfassung nicht spezifisch begrenzt. Dies bedeutet, daß jede beliebige Spulenkonfiguration für die Suchspule 6 in Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 7, die Ausstrahlungsspule 17 in Fig. 4, die Ausstrahlungsspule 25 und Helmholtz-Spule 26 in Fig. 5 und die Suchspule 31 in Fig. 6 verwendet werden kann, jedoch ist in Fig. 2 bis Fig. 7 eine Solenoidspule bzw. Helmholtz- Spule dargestellt.
Im Falle der Erfassung eines gefährlichen Gegenstands mit hoher Empfindlichkeit ist jedoch eine Spulenkonfiguration erforderlich, die eine Radiowelle wirksam ausstrahlt und eine Radiowellenabsorption wirksam erfaßt.
Fig. 8 stellt zwei Spiralspulen 34 als Spule zur hochwirksamen Ausstrahlungserfassung dar, wobei die genannten Spulen 34 gegenüberliegend angeordnet sind. Die Ergebnisse der Erfassung einer Kernquadrupol-Resonanzabsorption jeweiliger, mittels dieser gegenüberliegend angeordneten Spiralspulen 34 und einer Helmholtz-Spule zu untersuchenden Gegenstände sind in Fig. 9 dargestellt. Wie in Fig. 9 dargestellt, weist die durch die gegenüberliegend angeordneten Spiralspulen erfaßte Signalintensität 36 einen größeren Wert auf als die durch die Helmholtz-Spule erfaßte Signalintensität, wobei dies zeigt, daß die Spiralspulen 34 empfindlicher sind als die Helmholtz-Spule. Aus Fig. 9 geht außerdem deutlich hervor, daß die Signaldämpfung selbst dann gering ist, wenn die Distanz zwischen Spulen vergrößert wird. Anhand dieser Ergebnisse ist erkennbar, daß die Spiralspulen 34 hinsichtlich der Erfassung eines in Gepäck großer Abmessungen befindlichen gefährlichen Gegenstands, der sich an einer von den Spulen entfernten Position befindet, wirksam sind.
Die spiralförmigen Spulen 34 sind auch dann wirksam, wenn ein gefährlicher Gegenstand, wie in Fig. 2 dargestellt, mittels einer einzelnen Spule erfaßt wird.
Ferner ist in Fig. 8 eine Einschicht-Spiralspule dargestellt, jedoch kann auch eine Mehrschicht-Spiralspule verwendet werden.
Nachfolgend wird eine Vorrichtung zur Erfassung eines gefährlichen Gegenstands erläutert, bei der eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung der Kernquadrupolresonanz und eine Röntgenstrahl-Erfassungsvorrichtung kombiniert sind.
Fig. 10 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Erfassung eines gefährlichen Gegenstands der vorliegenden Erfindung, Fig. 11 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Ausführungsbeispiels, bei dem eine Vielzahl von Ausstrahlungsspulen angeordnet sind, Fig. 12 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, bei dem Ausstrahlungsspulen auf einem flexiblen Isolierfilm angeordnet sind, Fig. 13 ist ein erläuterndes Diagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, das mit einer Kernquadrupolresonanz- Radiowellenabsorption arbeitet, Fig. 14 stellt die Ergebnisse einer Messung eines Signals des freien Induktionsabfalls einer Chlor-35-Kernquadrupol-Resonanzabsorption eines gefährlichen Testgegenstands aus Kaliumchlorat in einem Koffer dar, und Fig. 15 ist ein erläuterndes Diagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, das mit einer magnetischen Kernresonanz-Radiowellenabsorption arbeitet.

Ausführungsbeispiel

Das in Fig. 10 dargestellte Ausführungsbeispiel weist einen derartigen Aufbau auf, daß eine Einheit 101 zur Erzeugung einer Radiowelle, eine Radiowellenstrahlungs-Erfassungsspule 102 und eine Radiowellenabsorptions-Meßeinrichtung 103 zusätzlich zu einer Röntgenuntersuchungsvorrichtung installiert sind, die aus einem Röntgenstrahlgenerator 104, einem Röntgenstrahl-Aussendungsschlitz 105, einer Vorrichtung 106 zum Bewegen eines zu untersuchenden Gegenstands, einem Röntgenstrahl-Erfassungssensor 107 und einem Monitor 108 besteht. Ein metallischer, gefährlicher Gegenstand in einem zu untersuchenden Gegenstand 109, wie eine kleine Waffe, und ein explosiver, gefährlicher Gegenstand, der in einem Stahlrohr eingeschlossen ist, etc. weisen eine bemerkenswert hohe Röntgenstrahl-Streuintensität auf. Daher ist es möglich, einen derartigen gefährlichen Gegenstand anhand seiner Gestaltung mittels des Monitors 108 leicht zu erfassen. Wenn hingegen ein explosiver, gefährlicher Gegenstand, der aus einem organischen oder anorganischen Stoff in flüssiger Form, Pulverform oder plastischer Form mit einer niedrigen Röntgenstrahl- Streuintensität besteht, im zu untersuchenden Gegenstand 109 enthalten ist, ist es schwierig, einen derartigen explosiven, gefährlichen Gegenstand mittels der genannten Röntgenuntersuchungsvorrichtung als deutliches Bild auf dem Monitor 8 zu erfassen. In diesem Fall können das Vorhandensein und der dem gefährlichen Gegenstand eigene Grad einer spezifischen Radiowellenabsorption durch die Einheit 101 zur Erzeugung einer Radiowelle, die Radiowellenstrahlungs-Erfassungsspule 102 und die Radiowellenabsorptions-Meßeinrichtung 103 erfaßt werden. Wird also bei Vorhandensein einer Radiowellenabsorption durch die Erzeugungseinheit 1 eine Radiowelle erzeugt, die einem Erfassungsobjekt in dem zu untersuchenden Gegenstand, wie einer Hexogen als Hauptbestandteil enthaltenden Plastikbombe, eigen ist, und auf den zu untersuchenden Gegenstand 109 mittels der Ausstrahlungserfassungsspule 102 ausgestrahlt, so ist es möglich zu erfassen, ob im zu untersuchenden Gegenstand 109 Hexogen enthalten ist, und ferner aus dem Grad seiner Absorptionsintensität den Gehalt zu schätzen. Wird die Frequenz der durch die Einheit 101 zur Erzeugung einer Radiowelle erzeugten Radiowelle auf diejenige Radiowellenfrequenz eingestellt, die einem explosiven, gefährlichen Gegenstand, wie Trinitrotoluol (TNT) und Kaliumchlorat, eigen ist, und wird der oben beschriebene Vorgang wiederholt ausgeführt, so ist es möglich, das Vorhandensein und den Gehalt von Hexogen, TNT und Kaliumchlorat etc. zu erfassen. Wie aus obiger Erläuterung deutlich hervorgeht, kann erfindungsgemäß nicht nur die Gestaltung des im zu untersuchenden Gegenstand enthaltenen gefährlichen Gegenstands, sondern auch dessen wesentliche Eigenschaft und Zusammensetzung kollektiv erfaßt werden. So kommt es zu einer derartigen Wirkung, daß explosive, gefährliche Gegenstände, die aus einem organischen oder anorganischen Stoff in flüssiger Form, Pulverform bzw. plastischer Form bestehen und mit einer herkömmlichen Untersuchungsvorrichtung des Röntgenstrahl-Aussendungstyps leicht übersehen wurden, ohne Auslassung erfaßt werden können.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Radiowellen-Ausstrahlungserfassungsspule 102 am zu untersuchenden Gegenstand 109 angeordnet, der sich in einem Raum zwischen dem Röntgenstrahl-Aussendungsschlitz 105 und dem Röntgenstrahl- Erfassungssensor 107 befindet.
Ferner ist bei der Röntgenstrahlaussendungs-Erfassungsvorrichtung der Röntgenstrahl-Erfassungssensor 107 bezüglich des zu untersuchenden Gegenstands 109 in Vertikalrichtung angeordnet, der Röntgenstrahl-Aussendungsschlitz 105 und der Röntgenstrahl-Erfassungssensor 107 können jedoch selbstverständlich in einer bezüglich des zu untersuchenden Gegenstands 109 beliebigen Richtung angeordnet sein.
Ferner sind selbstverständlich ähnliche Wirkungen wie bei der vorliegenden Erfindung selbst dann zu erhalten, wenn die Radiowellenausstrahlungs-Untersuchungsvorrichtung nicht in den Röntgenstrahlaussendungs-Erfassungseinheiten untergebracht, sondern vollkommen für sich und unabhängig installiert ist.
Überdies wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels eines Röntgenstrahl-Erfassungssensors 107 und des Monitors 108 ein durch einen Röntgenstrahl übertragenes Bild des zu untersuchenden Gegenstands erhalten und als Röntgenstrahl- Information verwendet, jedoch läßt sich anstelle des oben genannten, durch einen Röntgenstrahl übertragenen Bildes auch eine Fluoreszenz-Röntgenstrahl-Information, die im zu untersuchenden Gegenstand 109 erzeugt wird, wenn dieser mit einem Röntgenstrahl bestrahlt wird, als Röntgenstrahl-Information verwenden. In diesem Fall wird eine Elementinformation bezüglich des im zu untersuchenden Gegenstand 109 enthaltenen Materials verwendet.
Die Grundwirkungsweise des vorliegenden Ausführungsbeispiels wurde oben erläutert, jedoch werden nachfolgend Verfahrensschritte einer praktischen Untersuchung eines gefährlichen Gegenstands beim vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben. Zuerst wird der zu untersuchende Gegenstand 109 mittels der Vorrichtung 106 zum Bewegen des zu untersuchenden Gegenstands aus der Warteposition in den Untersuchungsraum zwischen dem Röntgenstrahl-Aussendungsschlitz 105 und dem Röntgenstrahl-Erfassungssensor 107 geführt. Als Bewegungsvorrichtung 106 wird ein Bandförderer und ähnliches empfohlen. Da das optische Feld des Röntgenstrahl-Erfassungssensors 107 begrenzt ist, wird der zu untersuchende Gegenstand 109 allmählich durch die Bewegungsvorrichtung 106 bewegt, so daß die jeweiligen Abschnitte des zu untersuchenden Gegenstands 109 mit sämtlichen Ecken und Winkeln im optischen Feld des Röntgenstrahl-Erfassungssensors 107 erscheinen. Da ein Röntgenstrahl und eine Radiowelle inkohärent sind, werden die Röntgenuntersuchung und die Erfassung des Vorhandenseins einer Radiowelle gleichzeitig durchgeführt. Während also ein bestimmter Teil des zu untersuchenden Gegenstands 109 mittels einer Röntgendurchleuchtung untersucht wird, wird gleichzeitig eine für den gefährlichen Gegenstand eigentümliche Radiowelle ausgestrahlt. Wird am Monitor 108 ein metallischer, gefährlicher Gegenstand angezeigt, so wird die Untersuchung unverzüglich verschärft und der zu untersuchende Gegenstand 109 durch die Bewegungsvorrichtung 106 an den Ort für eine Öffnungsuntersuchung bewegt. Wenn kein deutliches Röntgenbild durch einen metallischen, gefährlichen Gegenstand am Monitor 108 erscheint, werden durch die Einheit 101 zur Erzeugung einer Radiowelle voreingestellte Absorptions-Radiowellen, die für explosive, gefährliche Gegenstände, wie Hexogen, TNT und Chlorat, eigentümlich sind, nacheinander erzeugt und durch die Spule 102 zur Ausstrahlung einer Radiowelle ausgestrahlt, und das Vorliegen von deren Absorption wird durch die Radiowellenabsorptions-Erfassungseinheit 103 erfaßt. Insbesondere dann, wenn am Monitor 8 ein undeutliches Bild angezeigt wird, von welchem anzunehmen ist, daß es durch ein Pulver einer organischen Verbindung und ähnliches erzeugt wurde, ist eine Verdoppelung der Ausstrahlungs-Radiowellen-Intensität etc. gegenüber einer gewöhnlichen Untersuchung erwünscht. Ist das gesamte, eine voreingestellte Absorptions-Radiowelle absorbierende Band, welches für einen explosiven, gefährlichen Gegenstand eigentümlich ist, durchlaufen und eine derartige Radiowellenabsorption in keinster Weise durch die Radiowellenabsorptions-Erfassungseinheit 103 erfaßt worden, so wird der zu untersuchende Gegenstand 109 durch die Bewegungsvorrichtung 109 bewegt und der oben beschriebene Vorgang nach Ändern von Untersuchungspositionen wiederholt. Die Beobachtung von Bildern durch den Monitor 108 erfolgte visuell, jedoch ist deren Automatisierung ebenfalls einfach. Eine Automatisierung läßt sich wie nachfolgend beschrieben durchführen. Eine Metall entsprechende Schwellkonzentration D1 und eine einer organischen Verbindung entsprechende Schwellkonzentration D2 werden jeweils auf die variable Konzentration des Röntgenerfassungsmonitors 108 eingestellt. Es kann beurteilt werden, daß, wenn die Röntgenstrahl-Durchlaßkonzentration an der Untersuchungsposition am Monitor 108 des zu untersuchenden Gegenstands 109 die Schwellkonzentration D1 überschreitet, ein metallischer, gefährlicher Gegenstand vorhanden ist, und daß, wenn sich die Röntgenstrahl-Durchlaßkonzentration an der Schwellkonzentration D2 bzw. darüber und an der Schwellkonzentration D1 bzw. darunter befindet, ein Pulver einer organischen Verbindung vorhanden ist. Da das Ausgangssignal der Einrichtung 103 zur Messung der Radiowellenabsorption in einer EIN-AUS-Weise bezüglich einer Radiowellenabsorption dargestellt ist, ist es ferner sehr einfach, das Vorhandensein von Hexogen, TNT, Chlorat und ähnlichem zu beurteilen. Dies bedeutet, daß für eine Automatisierung dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich eine Einheit zur Beurteilung der Monitorbildkonzentration, eine Einheit zur Beurteilung des Ausgangssignals der Einrichtung 103 zur Messung der Radiowellenabsorption und eine automatisierte Steuerschaltung, welche die Ergebnisse der Beurteilung dieser beiden Beurteilungseinheiten synthetisch beurteilt und einen Bewegungsmechanismus-Antrieb der Bewegungsvorrichtung 106 steuert, hinzugefügt werden müssen.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 11 ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind Spulen 121, 122, 123 und 124 zur Ausstrahlung einer Radiowelle, die jeweils in einer Einschicht-Spiralform und mit verschiedenen Abmessungen des Maximaldurchmessers ausgeführt sind, jeweils über dem zu untersuchenden Gegenstand 109 angeordnet. Eine durch die Einheit 101 zur Erzeugung einer Radiowelle erzeugte Radiowelle wird verteilt und durch eine Leistungsumschalt-Schaltung 110 nacheinander Ausstrahlungsspulen 121, 122, 123 und 124 zugeführt, und das Vorhandensein sowie die Intensität einer Radiowellenabsorption der jeweiligen Spulen werden über eine Signalumschalt-Schaltung 111 nacheinander durch die Einrichtung 103 zur Messung der Radiowellenabsorption erfaßt. Es läßt sich ferner einrichten, daß Radiowellen den jeweiligen Ausstrahlungsspulen gleichzeitig zugeführt werden und eine Erfassung einer Radiowellenabsorption für die jeweiligen Spulen durch eine Vielzahl von den jeweiligen Spulen entsprechenden Einrichtungen zur Messung der Radiowellenabsorption erfolgt. Die wirksame Übertragungsdistanz der von einer spiralförmigen Ausstrahlungsspule ausgestrahlten Radiowelle ist etwa eine Distanz, die dem Radius der Ausstrahlungsspule entspricht. Da beim vorliegenden Ausführungsbeispiel Radiowellen-Ausstrahlungsspulen 121, 122, 123 und 124 mit verschiedenen Maximaldurchmessern am zu untersuchenden Gegenstand 109 angeordnet sind, ist es möglich, die Tiefe des Ortes, an dem sich der gefährliche Gegenstand im zu untersuchenden Gegenstand 109 befindet, zu erfassen. Wenn zum Beispiel keine Radiowellenabsorption durch Hexogen mit einer Spule mit kleinem Spulenradius r&sub1; und eine Radiowellenabsorption durch Hexogen mit einer Spule mit großem Spulenradius r&sub2; vorliegt, so wird festgestellt, daß ein aus Hexogen bestehender, explosiver, gefährlicher Gegenstand an einem Ort existiert, der in Tiefenrichtung eine Distanz r (r&sub1;< r < r&sub2;) von der oberen Fläche des zu untersuchenden Gegenstands 109 aufweist. Da der Ort des gefährlichen Gegenstands im zu untersuchenden Gegenstand 109 wie oben beschrieben bestimmt werden kann, läßt sich eine Öffnungsuntersuchung und Entfernung des gefährlichen Gegenstands vom zu untersuchenden Gegenstand 109 in kurzer Zeit ausführen, wodurch sich die Leistungsfähigkeit der Untersuchung erhöht. Die Radiowellen-Ausstrahlungsspulen sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel über dem zu untersuchenden Gegenstand angeordnet, jedoch macht es hinsichtlich der erhaltbaren Wirkungen keinen Unterschied, wenn die Radiowellen- Ausstrahlungsspulen, anders als oben beschrieben, in Seitenoder Bodenrichtung des zu untersuchenden Gegenstands 109 angeordnet werden. Ferner sind genau die gleichen Wirkungen erhaltbar, wenn anstelle der spiralförmigen Einschicht-Ausstrahlungsspule eine Mehrschichtspule verwendet wird.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 12 erläutert. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind über einem flexiblen Isolierfilm 136 spiralförmige Spulenmuster 131, 132 und 133 vorgesehen, die als Radiowellen-Ausstrahlungserfassungsspulen verwendet werden. Ferner wird der flexible Isolierfilm 136 durch einen Arm 134, der in der Lage ist, den Film zu halten und zu bewegen, gehalten und kann zu einer beliebigen Gestaltung verformt werden. Beim derzeitigen Betrieb wird der Arm 134 durch eine Armbewegungs-Steuereinheit 135 gesteuert, um den Film zu bewegen und zu verformen. Die konkrete Bewegung und die Verformung des flexiblen Isolierfilms 136 werden durch die Armbewegungs-Steuereinheit 135 gesteuert, so daß das Vorhandensein einer Radiowellenabsorption an sämtlichen Abschnitten des zu untersuchenden Gegenstands 109 abhängig von dessen Geometrie erfaßt wird. Dementsprechend sind spiralförmige Spulenmuster 131, 132 und 133 hinsichtlich ihrer Abmessung ähnlich wie beim oben genannten Ausführungsbeispiel variiert, und ein verformbares Drahtkabel, wie ein sehr dünnes Koaxialkabel, wird für Verdrahtungen 137 verwendet, die ein aus der Einheit 101 zur Erzeugung einer Radiowelle und der Leistungsumschalt-Schaltung 110 bestehendes Eingangssystem und ein aus der Signalumschalt-Schaltung und der Einrichtung 103 zur Messung einer Radiowellenabsorption bestehendes Ausgangssystem mit dem flexiblen Isolierfilm 136 verbinden. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel läßt sich aufgrund der Tatsache, daß die spiralförmigen Spulenmuster 131, 132 und 133 zur Erfassung der Radiowellenausstrahlung durch Anhaften an einer beliebigen Fläche des zu untersuchenden Gegenstands 109 gehalten werden können, die Untersuchung des zu untersuchenden Gegenstands 109 mit einer besonderen Gestaltung leicht durchführen. Ferner ist aufgrund der Tatsache, daß die genannten Spulen an den zu untersuchenden Gegenstand geklebt werden können, lediglich eine niedrige Ausstrahlungs-Radiowellenleistung erforderlich, wobei dies ferner die Nebenwirkung hat, daß die Abmessung der Einheit 101 zur Erzeugung einer Radiowelle klein ausgeführt werden kann.
Bei den jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es möglich, eine Kernquadrupol-Resonanzabsorption der explosiven, gefährlichen Gegenstände als Radiowellenabsorption, die für die im zu untersuchenden Gegenstand 109 enthaltenen explosiven, gefährlichen Gegenstände eigentümlich ist, zu erfassen. Es ist beispielsweise lediglich erforderlich, eine Resonanzabsorption eines Chlor-35-Kerns bei der Frequenz von 28,1 MHz gegen eine aus Kaliumchlorat KClO&sub3; bestehende Leistungsbombe und eine Resonanzabsorption eines Stickstoff-14-Kerns bei der Frequenz um 0,8 MHz, 0,9 MHz und 1,1 MHz gegen TNT zu erfassen. Ferner kann ähnlich wie bei TNT eine von einer Nitrogruppe herrührende Resonanzabsorption eines Stickstoff-14-Kerns gegen eine Hexogen als Hauptbestandteil enthaltende Plastikbombe beobachtet werden. Im Falle einer Plastikbombe ist jedoch Hexogen mit Gummi eines Bindemittels vermengt, und eine von einer Nitrogruppe herrührende Kernquadrupol-Resonanzabsorption ist hinsichtlich der Breite erweitert. Dementsprechend muß das Vorhandensein einer Radiowellenabsorption in einem breiten Frequenzband von 0,5 MHz bis 2 MHz geprüft werden.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines Abschnitts zur Erzeugung einer Radiowelle, eines Abschnitts zur Ausstrahlung einer Radiowelle und eines Abschnitts zur Erfassung einer Radiowellenabsorption bei Auswahl einer Kernquadrupolresonanz als Radiowellenabsorption unter Bezugnahme auf Fig. 13 erläutert. Bei dem in Fig. 13 dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht der Abschnitt, der aus einem Frequenzsynthetisator 141, einem Impulsgatter 142, einem Leistungsverstärker 143 und einer Anpassungsschaltung 144 besteht, der Einheit 101 zur Erzeugung einer Radiowelle bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen. Ein zur Ausstrahlungserfassungsspule 102 gehörender Einstellkondensator 145 und ein Kondensator 146, der zusammen mit der Ausstrahlungserfassungsspule 102 einen Abstimmkreis bildet, dienen zum wirksamen Einspeisen einer Radiowellenleistung in den zu untersuchenden Gegenstand 109. Daher können der oben genannte Einstellkondensator 145 und der Kondensator 146 als Teil der Ausstrahlungserfassungsspule 102 angesehen werden. Weiterhin entspricht ein Abschnitt, der aus einer Dämpfungsschaltung 147, einem Vorverstärker 148, einem Phasendetektor 149, einem Video-Verstärker 150 und einem integrierenden Addierer 151 besteht, der Einrichtung 103 zur Messung einer Radiowellenabsorption bei den genannten vorhergehenden Ausführungsbeispielen. Nun wird eine einer Kernquadrupol-Resonanzabsorption eines spezifischen, gefährlichen Gegenstand entsprechenden und durch den Frequenzsynthetisator 141 eingestellte Radiowelle durch das Impulsgatter 142 pulsmoduliert. Die Impulsbreite, die Impulserzeugungs-Zykluszeit etc. können optional durch die Steuereinheit 140 eingestellt werden. Anschließend wird diese Radiowelle, die in eine Impulsform gebracht wurde, durch den Leistungsverstärker 143 verstärkt und durch die Ausstrahlungserfassungsspule 102 hinter der Anpassungsschaltung 144 auf den zu untersuchenden Gegenstand 109 ausgestrahlt. Die Dämpfungsschaltung 147 wirkt derart, daß sie den Abschnitt der Einrichtung zur Messung einer Radiowellenabsorption gegen hohe elektrische Leistung und ein schwaches Kernquadrupol-Resonanzsignal ohne Dämpfung durchläßt. Wenn im zu untersuchenden Gegenstand 109 ein spezifischer, gefährlicher Gegenstand enthalten ist, so wird dessen Kernquadrupolresonanz erzeugt, und in der Ausstrahlungserfassungsspule 102 wird ein Resonanzabsorptionssignal erzeugt. Nach der Umwandlung dieses Resonanzabsorptionssignals in ein niederfrequentes Signal durch den Vorverstärker 148 und den Phasendetektor 149 wird es schließlich durch den Video-Verstärker 150 verstärkt. Ferner wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel zur Verbesserung des S/N-Verhältnisses mittels des integrierenden Addierers 151 eine Rauschkomponente entfernt. Durch die oben beschriebenen Verfahren wird das Kernquadrupol-Resonanzsignal in ein Signal des niederfrequenten, periodischen Dämpfungstyps umgewandelt. Aus diesem Grund wird dieses Signal freier Induktionsabfall genannt.
Das Vorhandensein und die Intensität einer Kernquadrupolresonanz werden mittels einer CRT 152 beobachtet. Da beim vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Kernquadrupol-Resonanzabsorption unter Verwendung eines Radiowellenimpulses mit hoher Leistung beobachtet wird, kommt es, verglichen beispielsweise mit einem kontinuierlichen Erfassungsverfahren, das aus einem Frequenzdurchlauf, einer Frequenzmodulation, einer Phasenerfassung etc. einer kontinuierlichen Radiowelle besteht, zu keiner Zeitverschwendung infolge eines Frequenzdurchlaufs. So kommt es zu einer derartigen Wirkung, daß der zu untersuchende Gegenstand 109 in kurzer Zeit untersucht werden kann. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine einzelne Spule 102 zur Erfassung der Radiowellenausstrahlung über dem zu untersuchenden Gegenstand 109 angeordnet; es handelt sich hierbei um den in Fig. 10 dargestellten Aufbau. Bei dem in Fig. 11 und Fig. 12 dargestellten Aufbau, bei dem eine Vielzahl von Spulen angeordnet sind, können jedoch die Einheit zur Erzeugung einer Radiowelle und die Einrichtung zur Messung einer Radiowellenabsorption ebenfalls in der exakt artgleichen Weise verwendet werden, und es sind ähnliche Wirkungen erhaltbar. Als nächstes ist in Fig. 14 das Ergebnis einer Erfassung einer Kernquadrupolresonanz eines Chlor-35-Kerns von Kaliumchlorat in einem Koffer mittels des Aufbaus des vorliegenden Ausführungsbeispiels dargestellt. Eine dreigefaltete, spiralförmige Spule mit einem Radius von 15 cm wird als Spule 102 zur Erfassung der Radiowellenausstrahlung verwendet. Weitere Einstellbedingungen sind wie folgt: durch den Frequenzsynthetisator 141 eingestellte Frequenz f: f = 28,110 MHz; Zeitbreite τ des Impulsgatters 142: τ = 10 µs.; Radiowellen- Ausgangsleistung P nach Verstärkung: P = 3 kW; Radiowellenimpuls-Ausstrahlungszyklusperiode K: K = 0,5 Sek./Durchlauf; Addieranzahl von Durchläufen S durch den integrierenden Addierer 151: S = 10mal; Kofferabmessungen: 1 m Länge x 50cm Breite x 25cm Dicke. Da es sich bei Kaliumchlorat um ein Pulver handelt, wurde das in einer Papierschachtel mit einem Inhaltsvolumen von 250cm³ (5cm x 5cm x 10cm) eingeschlosse Kaliumchlorat als explosiver, gefährlicher Gegenstand angenommen. Die Ausstrahlungserfassungsspule 102 und der imaginäre explosive, gefährliche Gegenstand werden in einen Abstand zueinander von etwa 15 cm gebracht. Bei dieser Distanz handelt es sich um eine Länge, die dem Radius der spiralförmigen Ausstrahlungserfassungsspule 102 und daher der Erfassungs-Grenzdistanz entspricht. Das in Fig. 14 dargestellte Signal des freien Induktionsabfalls wurde bei dem S/N-Verhältnis von etwa 150 beobachtet, und die für das Obige erforderliche Untersuchungszeit betrug, wie dargestellt, 5 Sekunden. Aus den oben beschriebenen Ergebnissen ist zu erkennen, daß die Vorrichtung zur Untersuchung eines gefährlichen Gegenstands von ausreichendem praktischen Nutzen ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 15 erläutert. In Fig. 15 ist der Abschnitt der Röntgenstrahl-Untersuchungsvorrichtung, der aus der Einheit 104 zur Erzeugung eines Röntgenstrahls, dem Röntgenstrahl-Aussendungsschlitz 105, dem Röntgenstrahl- Erfassungssensor 107 und dem Monitor 108 besteht, ähnlich wie bei Fig. 13 der Einfachheit der Zeichnung halber weggelassen. Bei dem in Fig. 15 dargestellten Ausführungsbeispiel sind jeweils eine Spule 170 zur Erzeugung eines statischen Magnetfelds, eine Spule 171 zur Erzeugung eines Gradienten-Magnetfelds, eine Gradienten-Magnetfeld-Leistungsquelle 172 und eine Leistungsquelle 173 eines statischen Magnetfelds der Anordnung des in Fig. 13 dargestellten Ausführungsbeispiels hinzugefügt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Vorhandensein eines spezifischen, gefährlichen Gegenstands durch das Vorhandensein einer magnetischen Kernresonanz-Radiowellenabsorption des im zu untersuchenden Gegenstand 109 enthaltenen gefährlichen Gegenstands erfaßt. Um die Erläuterung des vorliegenden Ausführungsbeispiels verständlicher zu machen, wird für die folgende Erläuterung angenommen, daß als gefährlicher Gegenstand eine in einen Behälter gepackte TNT- Bombe in dem zu untersuchenden Gegenstand 109 versteckt ist und eine magnetische Kernresonanz-Radiowellenabsorption eines Wasserstoff-1-Kerns der TNT-Bombe beobachtet wird. Zuallererst wird durch die Leistungsquelle 173 eines statischen Magnetfelds über dem gesamten zu untersuchenden Gegenstand 109 ein gleichmäßiges, statisches Magnetfeld H&sub0; erzeugt. Die magnetische Kernresonanzabsorptions-Radiowellenfrequenz fH eines Wasserstoff-1-Kerns der TNT-Bombe wird im wesentlichen durch das statische Magnetfeld H&sub0; bestimmt. Das Vorhandensein der TNT-Bombe läßt sich erfassen, indem eine Radiowelle mit einer durch den Frequenzsynthetisator 141 erzeugten Frequenz fH vorliegt, die Radiowelle mit der Frequenz fH unter Verwendung der Ausstrahlungserfassungsspule 102 in ähnlicher Weise wie in Fig. 13 auf den zu untersuchenden Gegenstand 109 ausgestrahlt und das Vorhandensein des induzierten Signals der magnetischen Kernresonanzabsorption eines Wasserstoff-1-Kerns der TNT-Bombe durch die CRT 152 beurteilt wird. In diesem Fall wird jedoch lediglich die Tatsache festgestellt, daß im zu untersuchenden Gegenstand 109 TNT vorhanden ist, und dessen Position kann nicht lokalisiert werden. Ein derartiges Problem läßt sich lösen, indem H&sub0; durch die Spule 171 zur Erzeugung eines Gradienten-Magnetfelds und die Gradienten-Magnetfeld-Leistungsquelle 172 ein Gradienten-Mangetfeld Hg (Z) überlagert wird, welches räumlich stärker bzw. schwächer wird. Hierbei stellt Z beispielsweise eine im Labor festgelegte Z-Achsen-Koordinate dar. Wird angenommen, daß sich TNT- Bomben jeweils an Positionen Z = Z&sub1; und Z = Z&sub2; befinden, so sind Magnetfelder an den jeweiligen TNT-Bomben-Positionen infolge einer Überlagerung des Gradienten-Magnetfelds Hg (Z) verschieden. Daher sind Frequenzen f&sub1; und f&sub2; von Signalen einer magnetischen Kernresonanz von Wasserstoff-1-Kernen, die von den jeweiligen TNT-Bomben herrühren, verschieden. Es ist möglich, die Positionen umgekehrt aus der Differenz von Frequenzen f&sub1; und f&sub2; zu berechnen. Genauer wird die durch den Synthetisator 141 erzeugte Radiowelle durch das Impulsgatter 142 pulsmoduliert, so daß deren Spektralverteilung sowohl f&sub1; als auch f&sub2; abdeckt, und durch die Ausstrahlungserfassungsspule 102 nach einer Leistungsverstärkung auf den zu untersuchenden Gegenstand 109 ausgestrahlt. Die Signale der magnetischen Kernresonanz von induzierten Frequenzen f&sub1; und f&sub2; werden jeweils verstärkt, schließlich einer Fourier-Transformations-Einheit 174 zugeführt und anschließend an der CRT 152 angezeigt. Es ist möglich, die magnetischen Feldstärken jeweiliger Positionen, das heißt die Positionen selbst aus den Frequenzen f&sub1; und f&sub2; zu erfassen. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt eine derartige Wirkung vor, daß der gefährliche Gegenstand im zu untersuchenden Gegenstand 109 in jedem Winkel und in jeder Ecke untersucht werden kann, ohne die Ausstrahlungserfassungsspule 102 bezüglich des zu untersuchenden Gegenstands 109 zu bewegen.
Als eine wichtigere Wirkung kann erwähnt werden, daß sich ein explosiver, gefährlicher Gegenstand ohne Unterscheidung zwischen einem flüssigen und einem festen Körper untersuchen läßt. Dies trifft auf eine Kernquadrupolresonanz-Radiowellenabsorption, mit der das in Fig. 13 dargestellte Ausführungsbeispiel arbeitet, nicht zu. Der Grund hierfür liegt in der Tatsache, daß eine Resonanzabsorption einer Substanz, die keinerlei strukturelle Regelmäßigkeit aufweist, wie eine Flüssigkeit, nicht durch eine Kernquadrupolresonanz erfaßt werden kann. Wird andererseits ein explosiver, gefährlicher Gegenstand in einem Metallbehälter gehalten, so wird eine Radiowelle durch diesen Metallbehälter abgeschirmt. Daher ist es schwierig, den gefährlichen Gegenstand durch das Vorhandensein einer magnetischen Kernresonanzabsorption zu erfassen. Dies ähnelt dem Fall des mit einer Kernquadrupol-Resonanzabsorption arbeitenden Ausführungsbeispiels. Da in diesem Fall der Metallbehälter mittels einer Röntgenuntersuchungsvorrichtung leicht erfaßt werden kann, ist die Wirksamkeit der Vorrichtung zur Untersuchung eines gefährlichen Gegenstandes der vorliegenden Erfindung niemals in irgendeinster Weise beeinträchtigt.
Erfindungsgemäß wird ein eine Kernquadrupolresonanz erzeugender und in einem explosiven, gefährlichen Gegenstand enthaltener Atomkern erfaßt, und überdies erfolgt eine Erfassung mittels einer Resonanzfrequenz, die abhängig vom Typ der explosiven Substanz verschieden ist. So liegen außergewöhnliche Wirkungen dahingehend vor, daß es möglich ist zu erfassen, ob ein explosiver, gefährlicher Gegenstand in einem zu untersuchenden Gegenstand enthalten ist oder nicht, was mit einer herkömmlichen Röntgenstrahl-Untersuchungsvorrichtung unmöglich war, und bezüglich einer Bestimmung des Typs des explosiven, gefährlichen Gegenstands.
Insbesondere bei einer plastischen, explosiven Verbindung, die zu einer beliebigen Gestaltung verformbar ist, war es schwierig, diese durch ein Erkennen ihrer Gestaltung zu erfassen. Erfindungsgemäß läßt sich die explosive Verbindung jedoch unabhängig von einer Gestaltung erfassen. Daher ist die vorliegende Erfindung bei der Erfassung einer plastischen, explosiven Verbindung sehr wirksam.
Da eine Radiowelle in den meisten Fällen eine Tasche bzw. Kleider durchdringt, ist es ferner nicht erforderlich, die Tasche zu öffnen bzw. Kleider extra an- und auszuziehen, wodurch eine Untersuchung eines gefährlichen Gegenstands schnell ist.
Ferner ist eine Vorrichtung zur Untersuchung eines gefährlichen Gegenstands eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung mit einer Einheit zur Erzeugung einer Radiowelle, einer Spule zur Erfassung einer Radiowellenausstrahlung und einer Einrichtung zur Messung einer Radiowellenabsorption in einer Vorrichtung zur Untersuchung eines gefährlichen Gegenstands versehen, die mit einer Einheit zur Erzeugung eines Röntgenstrahls, einem Röntgenstrahl-Aussendungsschlitz, einem Röntgenstrahl-Erfassungssensor und einer Röntgenstrahl-Untersuchungsvorrichtung ausgestattet ist, und es werden eine Röntgenstrahl-Information des zu untersuchenden Gegenstands von der Röntgenstrahl-Untersuchungsvorrichtung und eine spezifische Gefahreninformation im zu untersuchenden Gegenstand durch das Vorhandensein und den Grad einer spezifischen Radiowellenabsorption erhalten, wobei Gestaltung, wesentliche Eigenschaft, Zusammensetzung etc. des gefährlichen Gegenstands synthetisch erfaßt werden. Daher ist es möglich, die Gestaltung, wesentliche Eigenschaft und Zusammensetzung des Inneren des zu untersuchenden Gegenstands, der explosive, gefährliche Substanzen mit organischen und anorganische Substanzen in flüssiger Form, Pulverform oder plastischer Form und ferner metallische, kleine Waffen enthält, in zerstörungsfreier Weise synthetisch zu untersuchen, wodurch sich eine derartige Wirkung ergibt, daß der gefährliche Gegenstand ohne Auslassung erfaßt werden kann.

Claims

1. Vorrichtung zum Aufspüren eines bestimmten Stoffes (11) in einem zu untersuchenden Gegenstand (1), aufweisend:

eine Sondenspule (34, 102, 121-124, 131-133) zum Aussenden bzw. Empfangen einer elektromagnetischen Welle zu bzw. von dem Gegenstand,

einen Oszillator und einen Detektor (7, 101, 103), die zum Erzeugen und Erfassen der elektromagnetischen Welle mit der Sondenspule verbunden sind,

eine Frequenzsteuereinrichtung zum Einstellen der Frequenz der erzeugten elektromagnetischen Welle auf eine magnetische oder Quadrupol-Kernresonanzfrequenz von Atomen des bestimmten Stoffes, und

eine Einrichtung zur Erfassung einer magnetischen oder Quadrupol-Kernresonanzabsorption der elektromagnetischen Welle durch die genannten Atome,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Sondenspule eine im wesentlichen planare Spiralwicklung (34) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung zur Erfassung der Resonanzabsorption der elektromagnetischen Welle folgendes aufweist:

eine Einrichtung (9, 13) zur Erkennung einer Änderung des Wirkleitwerts eines Abstimmkreises des Oszillators und Detektors (7), und

eine Einrichtung (10) zur Anzeige der Änderung des Wirkleitwerts des Abstimmkreises, wenn von der Frequenzsteuereinrichtung eine Einstellung auf die genannte Resonanzfrequenz durchgeführt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sondenspule (34, 102, 121-124, 131-133) mittels eines biegsamen Kabels (33) mit dem Oszillator und Detektor (7, 101, 103) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit mehreren Sondenspulen, die jeweils eine im wesentlichen planare Spiralwicklung (121-124, 131-133) mit unterschiedlichem Maximaldurchmesser aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Sondenspule eine mehrlagige Spiralwicklung umfaßt.