安检仪工作原理

最近，深圳、上海、北京等多个城市地铁站X射线安检仪相继被媒体曝出没有办理辐射安全许可证，引起了公众的普遍恐慌，那么在国内地铁站入口处的X射线安检仪，许多乘坐地铁的乘客再熟悉不过了。逢包必检已成为大家日常乘坐地铁时牢记的一个常识。最近，深圳、上海、北京等多个城市地铁站X射线安检仪相继被媒体曝出没有办理辐射安全许可证，引起了公众的普遍恐慌，那么，地铁安检仪对人体究竟有没有伤害?它的工作原理究竟是什么?它释放的辐射剂量究竟有多少?生活中我们又会遇到哪些辐射?又该如何科学地去防范辐射的危害? 　　每年的辐射量相当于乘飞机2小时的辐射量 　　同方威视技术股份有限公司供应了国内多个城市的地铁安检仪，据该公司的研发人员介绍，X射线是比可见光波长还要短的一种电磁辐射，具有比可见光更强的固体、液体穿透能力，甚至能够穿透一定厚度的钢板。当X射线穿过物品时，不同物质组成、不同密度和不同厚度的物品内部结构能够不同程度地吸收X射线，密度、厚度越大，吸收射线越多 密度、厚度越小，吸收射线越少，所以从物品透射出来的射线强度就能够反映出物品内部结构信息。 　　地铁X射线安检仪就是采用线扫描工作方式，物品逐层被X射线照射 透射射线信号被探测、处理后，对获得的数据进行图像重建就得到了图像，图像上能够表现物品的内部信息。按每年365天、每天通过地铁安检2次计算，地铁乘客每年因地铁安检接受的辐射剂量也不大于0.01mSv(10μSv)，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，因此，不会对乘客造成伤害。 　　据该公司称，该公司生产的产品获得了北京市环保局颁发的辐射安全许可证，这在北京市环保局处得到了证实。据不久前一位曾独立参与北京市多家地铁站辐射检测的专家透露，按照现有的标准检测显示，北京市多家地铁站所检测到的辐射剂量符合国际国内标准。 　　对地铁安检仪辐射质疑，专家建议，相关部门应该加强放射装置的管理，严格按照国家标准来处理，消除公众对辐射的恐慌，避免“谈辐色变”。 　　生活中处处有辐射 　　“说到辐射，可以分为电离辐射和非电离辐射。”清华大学工程物理系朱立教授介绍到，电视塔、微波炉所产生的电磁辐射属于非电离辐射。核辐射为电离辐射，电离辐射包括α、β、γ射线，X射线，中子和其他粒子束。“自古以来，人类就在天然的辐射环境中繁衍生息，每个人无时无刻不受到天然辐射的照射。” 　　天然辐射有三个来源，来源之一就是人体内部有放射性核素钾—40。天然辐射的第二来源是土壤、岩石中含有的铀、钍、钾—40等天然放射性核素。住的房子、走的路、喝的水、吃的食物、呼吸的空气都有可能含有微量的天然放射性核素。天然放射性核素的第三来源是宇宙射线。宇宙射线包括外层空间来的初级宇宙射线，以及它与大气层中物质相互作用所产生的次级宇宙射线，生活在地球上的人都要受到这种宇宙射线的照射。这三种天然辐射，构成人们通常所说的“天然本底照射”。 　　天然辐射随时间的变化较小，但随地域、环境的变化较大，例如纬度高的地区、地势高的地方，或在洞穴中、在地下室里，或居住在花岗岩、煤渣砖房屋中的人们，受到的天然辐射要高一些。据世界权威机构2003年发布的统计。世界天然辐射水平的范围为1—10毫希沃特/年，平均为2.4毫希沃特/年，其中体外40%为体外的受照，60%为食入、吸入后所引起的体内照射。 　　朱立介绍，在现代社会中人们还会接触到各种人为的辐射，如X光检查、看电视、坐飞机、抽烟、使用微波炉等。住在核电厂周围每年约受到0.0002毫希伏，乘坐飞机每小时约0.005毫希伏，每天看1小时电视则每年约0.001毫希伏，吃食物每年约0.02毫希伏，一次X光检查约0.50—2.0毫希伏。 　　辐射的生物效应有两大类：躯体效应和遗传效应。躯体效应是对受照人体本身的效应，如皮肤烧伤、白血病、甲状腺癌、致死等。遗传效应是受到人的遗传基因发生变异，影响下一代的健康。一般来说，人体一次受到250毫希沃特以下的照射不会发生损伤。“尽管人体对辐射有一定的适应性和恢复能力，但是，辐射会不同程度地损害人体的健康。”朱立强调。 　　科学防辐射小贴士 　　五种人特别要注意电磁辐射污染 　　生活和工作在高压线、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁波发射塔附近的人员 经常使用电脑、电视电子仪器、医疗设备、办公自动化设备的人员 生活在现代电器自动化环境中的工作人员 佩戴心脏起搏器的患者 生活在以上环境里的孕妇、儿童、老人及病患者等。 　　家用电器摆放不宜过于集中 　　一些易产生电磁波的家用电器，如收音机、电视机、电脑、冰箱等更不宜集中摆放在卧室里，以免使自己暴露在超剂量辐射的危险之中。 　　各种家用电器、办公设备、移动电话等都应尽量避免长时间操作，同时尽量避免多种办公和家用电器同时启用 　　手机接通瞬间释放的电磁辐射最大，在使用时应尽量使头部与手机天线的距离远一些，最好使用分离耳机和话筒接听电话。注意人体与办公和家用电器距离，对各种电器的使用，应保持一定的安全距离，离电器越远，受电磁波侵害越小。如彩电与人的距离应在4至5米，与日光灯管距离应在2至3米，微波炉在开启之后要离开至少1米远，孕妇和小孩应尽量远离微波炉。

前不久，成都双流机场“弱光子人体安检仪”引发轩然大波。经查，所谓“弱光子人体安检仪”实际采用的是X射线检测。因使用X射线人体安检设备对公众进行无差别安检扫描，不具备正当性，环保部于10月10日正式下文叫停使用该类安检设备。　　据了解，今年年底春运期间，北京部分火车站或将试用一种没有辐射的太赫兹人体安检仪。　　现状 人体安检有盲区 G20峰会启用人体安检仪　　据了解，目前，我国公共场所的安检主要是针对行李物进行检测，采用的技术都是比较成熟的X射线检测技术 适用于人体的安检方式，除了人工手检外，就是金属探测门及手持探测器。而对金属之外的物品，并没有特别有效的检测技术。如何能兼顾人身安全与安检效率，成为公众关注的问题。实际上，国外已经出现了无辐射风险同时又能准确检测的新技术，即太赫兹人体安检技术。这类安检新技术，国内也已经从实验室走向应用。在今年的G20峰会上，就出现了我国自主研发生产的适用于人体安检的“被动式太赫兹人体安检仪”。　　该类设备已经在国内多地完成场地实验。很快将会在一些火车站进行试点测试。安检仪样子　　专家 新型太赫兹安检技术对人体无害　　太赫兹波是什么?它对人体无害的科学原理是什么?未来它将如何影响世界?为此，记者采访了中科院院士、我国最早致力于太赫兹波研究的著名激光与非线性光学专家姚建铨。姚院士详细介绍了太赫兹波的特性及科学原理，以及未来的应用前景。　　为了便于理解，姚院士还特意在纸上画了一张图，将目前人类已知的各种波段在上面标注。据他介绍，2004年，太赫兹技术首次被美国提出，并且美国政府将太赫兹技术评为 “改变未来世界的十大技术”之一 2005年，日本更是将其列为“国家支柱十大重点战略目标”之首，举全国之力进行研发。太赫兹，因此成为本世纪最为重要的新兴学科之一。　　姚院士　　“人类社会中存在声波、电磁波、震动波、伽马射线、X射线等各种各样的波。各种波频率有高低。声波的位置比较低，最高频的是伽马射线、X射线。太赫兹波在电子波段里不长不短，正好比光波要低一些，比声波和电磁波要高一些。”　　姚院士解释说，太赫兹波之所以对人体无害，与其单光子能量低相关。太赫兹波在频谱图里的位置，位于微波和红外之间，其最大特点是单光子能量很低，仅仅相当于X射线单光子能量的1/124。姚院士说，由于它释放的能量很小，不会对人体产生有害的光致电离 而为什么伽马射线、X摄线对人体有一定的影响?因为它频率高，频率越高对人体的影响越大。所以说，安全性好，是太赫兹波的特性之一。也就是说，太赫兹波用于人体安检，无论主动式还是被动式，它对人体都是安全无害的。也正因为如此，世界上一些发达国家都在利用太赫兹技术在安检和安防领域。　　其次，由于人体体温即可发射出太赫兹波，人体和物体之间的温度差，形成强弱不同的太赫兹波，机器接收后进行处理转换，最终实现探测成像 此外，太赫兹波对于某些电介质材料具有很强的穿透效果，除了可测量由材料吸收而反映的空间密度分布外,还可以通过相位测量得到折射率的空间分布,从而获得与材料相关的的更多信息。特别适合于可见光不能透过、而X射线成像的对比度又不够的场合。所以，利用太赫兹电磁波可检查机场通关的旅客与行李,检查邮件中是否藏有毒品、炭疽菌粉或炸弹等违禁物品。也就是说，利用太赫兹波不仅能检测成像，还可以检测物质成分，让毒品、爆炸物等无所遁形。可以预见，太赫兹技术未来将在反恐领域得到广泛应用。　　另外，太赫兹和电磁波频谱中其它波段不一样，它几乎兼具通信、雷达和遥感测距等所有功能，而且每项应用的表现都比现有技术占优。因此，通信、军事、航天、生物诊断都是其大显身手的领域。　　但是，姚院士也坦言，目前中国乃至全世界对于太赫兹波的了解还不是很深入，只是最近五年研究和应用的速度比较快。而民用方面，主要是在安全检测上。一些发达国家已经出现了太赫兹波人体安检仪，而我国也开始从实验室阶段进入到实际应用。今年，杭州举办的G20峰会期间，一种被称为“被动式太赫兹人体安检仪”的设备就已经投入测试使用。　　进展 零辐射人体安检或春运期间北京试用　　为了直观感受新型太赫兹人体安检设备的效果与效率，记者特意前往设立在北京亦庄锋创科技园的北京市科协院士专家工作站，现场观摩了在G20峰会期间使用过的被动式太赫兹人体安检仪的检测过程。　　当随身携带金属刀、陶瓷刀、速溶奶茶、水、发胶等物品的被检人员，与没有携带物品的人员，依次从一台如银行ATM机般的机器前走过时，现场技术人员随即通过屏幕上人体图像的明暗对比，准确地排查出携带物品的可疑人员。 他介绍说，“今天演示的是双机对扫，人站在两台机器中间，这样就不用转身，大约3秒即可完成检测，非常便利。而且因为是非接触机器检查，避免了手检的尴尬和麻烦。”　　据了解，检测是通过屏幕上明暗不同的成像效果来分辨人体是否携带异物。在演示现场，记者看到，一位携带陶瓷刀具的被检人员，其检测图像上能明显看出裤兜处阴影部分，技术人员说，阴影部分就是可疑物品，在实际安检中，这种情况会被要求做进一步人工安检 　　现场技术负责人赵光贞博士介绍，之所以该设备命名为“被动式太赫兹人体安检仪’，是相对于X射线和毫米波等主动式安检仪而言的。所谓主动式，都是由机器主动发射出光源穿透物体(或者反射回来)，而被动式则是由机器被动接收人体发射出来的太赫兹波，本质上决定了“被动式太赫兹人体安检仪”是一种零辐射、零伤害的检测方式。“不同物品的温度不一样，利用温差，检测仪显示出不同颜色的呈像。”　　另外，现场技术人员还告诉记者，被动式太赫兹人体安检仪还可实现动态检测，即对正在行进中的人进行扫描检测。据了解，动态扫描检测适用人流密集、安检级别高的场所，比如机场的旅客安检。但技术人员也告诉记者，这套设备虽然能实现动态检测，但是在动态模式下，成像的清晰度会受到一些影响。不过，让人期待的是，研发生产该仪器的航天十一院相关单位已经研发出第二代太赫兹人体安检设备，动态检测效果更佳。而且，新设备的示范应用点已经确定。将在今年春运期间完成测试应用。

4月2日，由中科院合肥智能所承担的中科院重大科研装备研制项目——“复杂背景下毒品/爆炸物X射线散射探测试验平台”通过了验收。 　　具有完全自主知识产权的该项目平台包括三套基本实验系统，分别是单色衍射实验系统、台式白光能谱衍射实验系统和白光多功能探测系统。三个子系统有机的结合起来可为安检仪器研制提供实验和验证平台。系统采用了能散EDXRD原理，针对毒品和爆炸物的探测，将EDXRD，XRD结合起来，采用多光源多传感器组合结构，找到了特定的检测空间角与特定能量段之间的密切关系，提出并实现了一套复杂环境下避免干扰的探测谱增强方法。探测仪器出峰率高于国际最新探测数据的2.5倍，在全角测量上系统出峰率与PDF卡片对比吻合。 　　专家组认为，该检测平台的研制成功对高性能的安检仪器的集成具有重要的指导意义，将为研制新型的毒品/爆炸物检测仪、专用仪器、便携式检测仪提供技术参数和支撑，为研发新型安全检测设备、提高我国的安检能力提供一个良好的试验场所。