Formål
Ikke-destruktiv bestemmelse af et objekts sammensætning kan have stor interesse. I sikkerhedsregi ønskes en hurtig screening af bagagens indhold således at trusselselementer kan identificeres. Udnyttelse af affald kan ske ved opdeling af dette i fraktioner, som for eksempel organiske (nedbrydelige) og uorganiske (og ikke-nedbrydelige) fraktioner. For begge anvendelser kræves en metode som kan angive sammensætningsvariationer i en blanding. Røntgenteknologi har været anvendt i årevis til sikkerhedskontrol, baseret på identifikation af f.eks. våben via objektgenkendelse. Også indenfor procesteknologi har røntgensystemer kunne bruges til screening. Den nye teknologi tillader en kvantitativ bestemmelse af sammensætningen af en blanding eller et materiale i en blanding af andre materialer.
Røntgenspektre
Det nye er at anvende den spektrale information der ligger i dæmpningen af røntgenstrålingen. For synligt lys ser vi lysets forskellige bølgelængder som forskellige farver, der skyldes forskellig absorption og spredning af lyset. For røntgenstråling sendes (ligeledes) et spektrum ind i et materiale. Grundet forskellige absorptions- og spredningsprocesser opstår et andet spektrum gennem passage af materialet. Normalt vil et røntgenkamera kun kunne opfange det integrerede spektrum og således kun udtrykke dette gennem en enkelt værdi, som kan korreleres til den totale svækkelsen af strålingen. Ved at kunne optage et spektrum fremfor den totale integrerede dæmpning kan man beregne hvilke grundstoffer der har resulteret i den målte dæmpning. Når dette kan udføres for hver enkelt pixel i et røntgenkamera, samtidigt med at objektet hurtigt flytter sig, kan man opnå et system der kan anvendes til kontinuerlig inspektion.
Som demonstration af metoden ses nedenfor en serie røntgenspektre af materialer der er afbildet med systemet. Kurverne viser dæmpningen for hvert materiale i forskellige tykkelse men optaget med det samme indsendte røntgenspektrum, som funktion af strålingens energi (som er invers proportional med strålingens bølgelængde). Man kan f.eks. se at tungere grundstoffer giver et markant ryk mod højre fordi strålingen med lavere energi ikke trænger igennem materialet. Målingerne kan foregå i realtid, og fungerer i et transportbåndssystem med op til 40 meter per minut.
Fig 1. Røntgen svækkelses spektre (sammenstilling af dæmpningen som funktion af strålingsenergien) for forskellige materialer. Bemærk at kurverne er forskellige I form såvel som i position for hvert enkelt materiale. Dette betinger at teknologien kan anvendes til at fastlægge sammensætningsvariationer, også i blandinger.
Indenfor sikkerhedskontrol er sammensætningen af væsker og geler særlig interessant. Fig. 2 viser et eksempel på bestemmelse af indholdet i en dåse. Kurven viser at det målte dæmpningsspektrum svarer til vand, og angiver at den totale vandtykkelse er ca. 45 mm.
Fig. 2. Indhold i test bagage, bl.a.med to dåser med væske. Dåsens indhold er basis for dæmpningsspektret i figurens venstre halvdel. Det ses ved sammenligning til reference data at det målte spektrum modsvarer vand, i en tykkelse på ca 45 mm.
Innovationsfonden bag Dansk udvikling i verdensklasse
Gennem de sidste tre år har InnospeXion sammen med DTU og flere andre partnere udviklet et system til sikkerhedskontrol. Systemet er baseret på tomografisk afbildningsteknik, og kan således foretage et tre-dimensionelt billede af bagagens indre. Dette er dog ikke unikt, idet f.eks. en CT-scanner også kan optager tre-dimensionelle billeder. Det unikke er, at hver voxel (dvs en pixel i tre-dimensioner) indeholder information om sammensætningen af materialet. Derved kan man altså i tre dimensioner afsløre sammensætning af enkelt-bestanddele i bagagen.
Systemet er unikt, og tillader en væsentligt forbedret detektion og en stærkt reduceret falske positiver andel. Det tillader en højere udnyttelsesgrad som er særdeles relevant for lufthavne. Sammenlignet med CT-anlæg er systemet, trods sin størrelse, mindre. Samtidigt er det nye system mindre komplekst, kræver mindre vedligehold, og dermed reducerede driftsomkostninger. Samtidigt er systemet det hurtigste på markedet, med en båndhastighed op til 40 m/min.
Fig. 3. Multispektral CT røntgenscanner til bagageinspektion. Systemet er resultat af tre års udvikling med støtte fra Innovationsfonden, og er det mest avancerede røntgensystem til tre-dimensionel bagage inspektion.
Af Jørgen Rheinlænder, Direktør, InnospeXion ApS.
