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JPH10510621A - Inspection system and spatial resolution technology for detecting explosives using a combination of neutron interrogation and X-ray imaging - Google Patents

Inspection system and spatial resolution technology for detecting explosives using a combination of neutron interrogation and X-ray imaging

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Publication number
JPH10510621A
JPH10510621A JP8514586A JP51458696A JPH10510621A JP H10510621 A JPH10510621 A JP H10510621A JP 8514586 A JP8514586 A JP 8514586A JP 51458696 A JP51458696 A JP 51458696A JP H10510621 A JPH10510621 A JP H10510621A
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JP
Japan
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neutron
density
information
inspection system
inspection
Prior art date
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Pending
Application number
JP8514586A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ジェフリー ダブリュー． エバーハード
ダン エイ． グロス
ロバート ジェイ． コス
マーティン ディー． ルビン
Original Assignee
ロックヒード マーティン スペシャルティー コンポネンツ インク．
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ロックヒード マーティン スペシャルティー コンポネンツ インク． filed Critical ロックヒード マーティン スペシャルティー コンポネンツ インク．
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    • G—PHYSICS
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Abstract

(57)【要約】 爆発物を検出するための検出システム（１００）及び空間解像技術を提供するために、Ｘ線ＣＴ（コンピュータ断層撮影法）及び中性子問合せ（ＮＩ）が組合わされる。Ｘ線ＣＴ（５１０）は、バッグ（Ｂ）の物理的密度マップを誘導するために用いられる。Ｘ線ＣＴ（５１０）からの密度マップ及び中性子問合せ（５２０）からのデータは、バッグ（Ｂ）の中味の化学的構成の３次元マップを生成するために使用される。Ｘ線ＣＴ操作からの情報は同様に、バッグ（Ｂ）の中の特に疑わしい対象領域に対して中性子問合せを集束させるためにも用いられる。 Abstract: X-ray CT (Computed Tomography) and Neutron Interrogation (NI) are combined to provide a detection system (100) for detecting explosives and spatial resolution techniques. X-ray CT (510) is used to derive a physical density map of bag (B). The density map from X-ray CT (510) and the data from neutron query (520) are used to generate a three-dimensional map of the chemical composition of the contents of bag (B). The information from the X-ray CT operation is also used to focus the neutron interrogation on the particularly suspicious target area in the bag (B).

Description

【発明の詳細な説明】 中性子問合せ及びＸ線撮像の組合せを用いた、爆発物 を検出するための検査システム及び空間解像技術 発明の背景 本発明は、例えば荷物の中などの爆発物の検出のための検査システム及びその 技術に関する。より詳細には、本発明は、中性子問合せ及びＸ線撮像の組合せを 使用する爆発物の検出用の改良型技術に関する。 航空輸送荷物内に隠された爆発物の検出は、困難である。高度の確実性で少量 の爆発物を識別すると同時に偽プラスによる混乱を低レベルにおさえなければな らない。定期旅客機の貨物ベイの中に約１ポンドの高レベル爆発物が置かれただ けで航空機を不安定にするのに充分である。米国だけでも，年間約１０9個のバ ッグが検査されている。１機のボーイング７４７の機上には６００個のバッグを 積込むことができる。 通過量からみて，標準的には荷物の積込みには１時間が見込まれている。した がって、バッグ１つあたりの検査手順はわずか約６秒ですますことが必要である 。これらの必要条件のため、高い空間解像度、爆発物検出のための低い閾値及び 爆発物とその他の物質を区別する高解像度測定サインを伴う自動式撮像システム が必要となっている。 検出技術は、小さい容積の場合でも部分容積充てんを結果としてもたらすＰＥ ＴＮなどのような成形された成型性プラスチック爆発物を検出しなければならな い。プラスチック爆発物は、カムフラージュ用物質と組合わせて成形でき、シー ルドを内含する可能性がある。固有の爆発物及びシールドを共に独立して識別す べきである。高レベル爆発物は、酸素及び窒素含有量に関してはほぼ排他的に特 に分離した化学を有することから、単なるＮＭＲ（核磁気共鳴）による水素含有 量（これは標準的な爆発物については高いものである）の測定又はＸ線検査に基 づく密度測定に比べ化学的構成がより確実なサインを構成している。ＮＭＲは、 荷物の中味が磁性ならびに導電性を有する場合に問題があり、かつ独特のサイン を提供するものではない。 航空輸送荷物の中の爆発物を検出するためにさまざまな技術が提案されてきた 。 爆発性蒸気の検出による純粋に化学的な検出が提案されてきた。しかし、この 技術は不浸透性の封入カバーによって容易に損われ得る。 爆発物は、物理的密度に関して比較的密に分類されることから、Ｘ線ＣＴ（コ ンピュータ断層撮影）法が提案されてきた。近代的ＣＴの能力は、適当に成形さ れた爆発物の形状、コントラスト、密度及び隣接性を識別することができるもの の、標準的プロセスは、必要とされるハードウェアならびに多重ヴューアクセス 及び受容可能な走査速度の提供のロジスティクスに関し、非常に要求度が高いも のである。Ｘ線ＣＴ方法は、化学的サインを提供しない。今日までのいかなるＸ 線ＣＴシステムも、合理的な現場内仕様と釣合う性能を提供するものではない。 ＰＥＴ（陽電子放射断層撮影）の核技術も提案されてきた。この技術は、陽電 子放射の消滅が５１１keV の背向形同期単色光子によって検出されるという点に おいて、すぐれたサイン分析を提供する。対象の化学物質15Ｏ及び13Ｎは、単色 γ線での光生成によって生成可能であり、それぞれ２分及び１０分の半減期を有 する。しかしながら、充分に強い発生源、低い光生成断面積及びγ−γの一致を 取扱うためのきわめて速い獲得及び処理時間を有する比較的高価な２重検出器ア レイのセットアップを生成する上で、問題点が発生する。利用できる検出器内の １つのバッグの滞留時間に比べて、かなり大きい半減期そして背景化学物質の大 部分を構成する炭素のさらなる２０分の半減期は、低い活性化速度のため、酸素 及び窒素の密度の明確な識別を提供してくれない。 中性子問合せ（ＮＩ）は、さまざまな技術を提供する。減衰及び散乱の測定を 行なうことが可能であるが、これには、爆発物及びその他の荷物の材料の中の豊 富な化学種（標準的にはＨ、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びその他）の全てについて解明するの に複数の全く異なる中性子入射エネルギーが必要となる。多数のエネルギーを要 することから、この技術はどちらかといえば非実用的である。 約１ナノセカンドのパルス鮮明度を有するパルスビームが利用できる場合、さ まざまな励起状態からひき続いて即発γ放射を用いて位置測定のために中性子源 対荷物の反応位置の中性子飛翔時間測定を行なうことが考えられる。この課題点 は、ナノセカンドの強いパルス鮮明度の実現可能性、標準的に中性子源は等方的 に放射することから、きわめて低いフルエンス率を意味する大きな中性子源−荷 物間距離、より一層低いフルエンスを意味する視準された中性子ビームの取扱い 、そして飛翔時間の分離を保存し、かくして任意の一時点において制限ある荷物 の露呈しか必要としないことになるγ’の時間的順方向の探究ということにある 。セットアップに付随する背景事象もまた、偶発的な一致に起因する事故のため （ｎ，γ）の即発反応を使用するという優れた簡易性を部分的に損っている。 １４MeV の中性子を用いた反応3Ｈ（ｄ，ｎ）4Ｈｅに由来する付随する粒子生 成は、反対側に中性子の飛翔経路を提供するべく優れた位置解像度を伴って中性 子生成源内でα粒子が検出される実現の可能性の高い検出技術である。この技術 はきわめて強い相関情報を提供するが、数ナノセカンド以内での個々の事象のタ イミング及びα及びγ検出を説明しなくてはならず、したがって、システムは、 偶発的事故及び背景事象の低い率を説明しなければならない。これらの考慮事項 の結果、中性子源生産速度の減少がもたらされ、このことが今度は、制限された 断面積による、励起及び／又は活性化事象の低い率を生み出す。 したがって、システムのコスト及び検査時間に関して実用性があり、かつ同時 に高い確実性及び低い偽プラス数で、成形可能な少量の爆発物の検出を提供する ような爆発物検出システムに対する真のニーズが存在する。 発明の概要 したがって、本発明の目的は、爆発物を検出するための改良型の装置及び技術 を提供することにある。 本発明においては、Ｘ線ＣＴ（コンピュータ断層撮影）及び中性子問合せ（Ｎ Ｉ）が組合わされて、爆発物を検出するための検出システム及び空間解像技術を 提供している。Ｘ線ＣＴはバッグの物理的密度マップを誘導するために用いられ る。Ｘ線ＣＴからの密度マップ及び中性子問合せからのデータは、バッグの中味 の化学的構成の多次元（すなわち２次元又は３次元）マップを生成するのに用い られる。Ｘ線ＣＴ手順からの情報は同様に、バッグの中にある目的物の特に疑わ しい領域上に中性子の問合せを集束させることにも使用される。 本発明の１面に従うと、荷物といったような１つの物体を検査するための検査 システムが提供されている。この検査システムは、Ｘ線源及びＸ線検出器アレイ を有するＣＴ撮像システム及び、中性子源及びガンマ検出器アレイを有する中性 子問合せシステムを内含している。この検査システムは同様に、ＣＴ撮像システ ム及び中性子問合せシステムに接続されているプロセッサも内含している。プロ セッサは、ＣＴ撮像システムからのデータに基づいて物体の多次元密度マップを 生成するための密度計算モジュール及び中性子問合せシステムからの情報及び密 度計算モジュールからの密度情報に基づいて物体内の少なくとも３つの元素（例 えば、窒素、炭素及び酸素）の濃度を表示する多次元マップを生成するための化 学種計算モジュールを内含している。プロセッサは同様に密度計算モジュールか らの情報に基づいて中性子問合せのための対象領域情報を提供するための位置測 定モジュールも内含している。 位置測定モジュールからの情報は、物体内の高密度部域上に中性子問合せを集 束させるために使用できる。さらに、炭素、窒素及び酸素の測定に共通の体系的 誤差を除去するため、窒素及び酸素の測定の正規化のために、炭素測定を使用す ることができる。 本発明のもう１つの面に従うと、１つの物体内の爆発物を検出する方法が提供 されている。この方法には、物体にＸ線を照射し、物体内のＸ線の減衰及び散乱 を測定する段階が含まれている。物体の密度構成を表わす情報が、この減衰及び 散乱情報に基づいて生成される。物体は同様に、中性子の照射を受け、物体の中 の中性子−ガンマ反応（「（ｎ，γ）」と省略する）の結果として得られるガン マ粒子の数及びエネルギーが測定される。物体の中の爆発物の存在又は不在に関 する情報がこのとき、ガンマ粒子の測定及び密度情報に基づいて生成される。中 性子問合せは、密度情報に基づいて物体内の高密度部域上に集束させることがで きる。 本発明のその他の目的、特長、及び利点は、以下に記す本発明の詳細な説明か ら明らかになることだろう。 図面の簡単な説明 本発明は、添付図面を参考にして以下でより詳細に説明する。なお図面中、図 １は、本発明の好ましい一態様による検査システムを例示している。 図２は、図１の検査システム内での使用に適したＸ線ＣＴ撮像システムを例示 している。 図３及び４は、図２のＸ線ＣＴ撮像システムの作動を例示している。 図５は、図１の検査システムにおいて使用するのに適した中性子問合せシステ ムを例示している。 図６は、図５のＢＧＯ（ビスマス・ゲルマニウム酸化物）パルス処理回路の一 部分を例示している。 図７は、本発明の特定の応用例を例示する流れ図である。 好ましい態様の詳細な説明 概要 本発明は、Ｘ線ＣＴ及び中性子問合せ（ＮＩ）の機能を組合せている。Ｘ線Ｃ Ｔは、バッグなどの物体の物理的密度マップを誘導するために使用され、ＮＩは 物体内部の領域の化学組成を測定するために使用される。ＮＩ操作は、バッグの 中味の化学的構成を示す３次元マップといった多次元マップを生成し、より良く 解像するため、Ｘ線ＣＴからの密度マップを使用する。 Ｘ線ＣＴ操作からの情報は同様に、特に疑わしい対象領域に中性子問合せを集 束するためにも使用される。例えば、高密度部域（爆発物を収納している確率が 最も高い部域）に問合せるため多数の小さな画素を利用し、低密度部域（爆発物 を収納している確率が最も低い部域）に問合せるためには大きい画素を少数だけ 利用するべく、Ｘ線ＣＴ手順からの情報が用いられる。Ｘ線ＣＴ情報のこの使用 を本発明者らは「集束された画素化」と呼ぶ。 標準的な爆発物の特性は以下の通りである： 密度：１．２から１．８gm/cc 窒素（「Ｎ」）の部分密度：２０〜３５％ 酸素（「Ｏ」）の部分密度：４０〜６０％ 炭素（「Ｃ」）の部分密度：２０〜３５％ 合計容積：２５０〜３７５cc 爆発物は明らかに識別可能な高い酸素及び窒素分子密度の組合せを有している が、これらのそれぞれの密度の一定の比率範囲は爆発物に固有のものではない。 ＮＩは、酸素及び窒素モル密度の比率及び相対値の両方を抽出することができる 。「相対」という語を削除するには、正規化因子が必要である。本発明では、Ｃ Ｔは物体の物理的密度を測定するために用いられ、したがって、ＮＩのための正 規化因子及び境界制約条件を提供するのに用いられる。 爆発物の化学組成が炭素といったような本来有用で豊富な種を提供している場 合、もう１つのタイプの正規化のために、その相対密度を使用することができる 。この後者の技術は、炭素が酸素及び窒素と合わせて測定されるという利点を有 するため、きわめて類似した体系的測定誤差ひずみを有する。ここでわかるよう に、炭素は同様に、通常の標準的な荷物中味の中でも最大の（ｎ，γ）断面を有 する最も豊富な種でもある。炭素濃度は、非爆発物（例えば衣類）及び爆発物に ついてほぼ同じである。したがって、窒素及び酸素の測定の正規化のために炭素 の測定を用いることで、炭素、窒素及び酸素の測定に共通のものである誤差がな くなる。 本発明は、物理的態様での中性子源、荷物及び検出器の結合の最適なモデリン グ及び爆発物識別に関連する検出器データの最適なアルゴリズム的抽出を利用す る。 以下で詳細に記述するこの技術の一次的段階は、高レベルで位置測定された酸 素及び窒素の密度分布マップが標準的な航空輸送バッグについて生成されて、そ れぞれの視覚的画像を提供し、高レベル爆発物のサインについて閾値トリガーを 計算し、かつ疑わしいものとして指定されている場所における爆発物を表示する 全体的密度コンシステンシーチェックを満足させるというものである。検出プロ セスは、偽マイナスの非トリガーの低い率を確保すると同時に偽プラスのトリガ ーの低い率も確保して、冗長なチェック及び不要な手による検査でプロセス全体 に負担をかけることがないようにするべく、統計的ベースで大規模ＳＮＲ（信号 雑音比）を展開させる。 さらに、この検査システムは、低いフォニック検出器雑音及び作動上の信頼性 を確保するため最小限の数の可動部分しか有していない。このシステムは同様に 、バッグの幾何形状を最適に使用し、密に結合された中性子源と密に結合された 検出器アレイを用いてバッグを照明するという点で、起動の意味合いにおける侵 入度が最低限である。この密な結合により、事象速度は高まり、こうして逆に露 呈所要時間が削減されることになる。 ＣＴ操作からの情報は、きわめて信頼性が高く精確であり、したがってＮＩか らの幾分か解像度の低い結果を制約しチェックするのに用いることもできる。こ の組合せにより、ＣＴ又はＮＩのいずれか単独の場合に比べはるかに優れた性能 が達成される。 ハードウエア 図１は、本発明による検査システム１０００を例示している。検査システム１ ０００は、ＣＴ撮像システム及び中性子問合せシステムを用いてバッグＢを検査 する。ＣＴ撮像システムは、Ｘ線源１１１０及びＸ線検出器アレイ１１２０を内 含する。中性子問合せシステムは、中性子源１０１０とガンマ検出器アレイ１０ ２０を内含する。Ｘ線検出器アレイ１１２０及びガンマ検出器アレイ１０２０は 両方共、アレイパルス処理モジュール／回路網５１２及び５１３を内含するプロ セッサ５００に接続されている。プロセッサ５００の方は、システムオペレータ に情報を提供する表示装置４００に接続されている。システムオペレータは、入 力装置４０２を介して検査システムを制御する。バッグＢはＣＴ撮像システム及 び中性子問合せシステムの中に通される。バッグがＸ線源１１１０及びＸ線検出 器アレイ１１２０の間を通過するにつれて、Ｘ線はバッグの中を通り、バッグを 通して伝送されたＸ線は検出器アレイ１１２０により検出される。 バッグはＣＴ撮像システムによって検査された後、中性子源１０１０とガンマ 検出器アレイ１０２０の間を通過する。中性子源はバッグの内側の物質と反応す る中性子をバッグ内に放射する。これらの中性子−ガンマ反応（「（ｎ，γ）」 と省略する）はガンマ（「γ」）線を生成し、これがガンマ検出器アレイ１０２ ０によって検出される。 Ｘ線検出器アレイ１１２０は、ＣＴ密度計算モジュール５１０を用いてバッグ の３次元密度マップを作成するためプロセッサ５００により使用される情報をプ ロセッサ５００に対して提供する。ガンマ検出器アレイ１０２０は、ガンマ検出 器アレイによって受理されたガンマ線の数及びエネルギーに関する情報を記憶す る。この情報は、例えばヒストグラムの形で記憶されうる。ガンマ検出器アレイ １０２０からの情報は、Ｎ、Ｃ及びＯ化学種計算モジュール５２０を用いてバッ グ内の各々の画素又はボクセルの中の窒素、炭素及び酸素の濃度を示す３次元マ ップを計算するためにプロセッサ５００によって使用される。計算モジュール５ ２０は、以下でさらに詳述する通り、密度計算モジュール５１０からの密度情報 を使用する。 さらに、密度計算モジュール５１０からの情報は、ガンマ検出器アレイ１０２ ０及び計算モジュール５２０に対象領域（「ＲＯＩ」）情報を提供するためにＮ Ｉ位置測定モジュール５３０によって用いられる。このＲＯＩ情報は例えば、バ ッグのどの部分が非常に低い密度であり、どの部分が高い密度であるかを表示す る。爆発物は高密度物質であることから、計算モジュール５２０は、高密度部域 に集束するために位置測定モジュール５３０からの情報を使用する。例えば、高 密度部域（爆発物を収納している確率が最も高い部域）を問合せするためには多 数の小さな画素が利用され、低密度部域（爆発物を収納している確率が最も低い 部域）を問合せするためにはごく少数の大きな画素が利用される。 ＣＴ濃度計算モジュール５１０からのＣＴに基づく情報及び化学種計算モジュ ール５２０からのＮＩに基づく情報は、ＣＴ及びＮＩ画像融合モジュール５４０ に提供され、このモジュールは、ＣＴ及びＮＴに基づく情報を融合し、バッグの 各画素内の３元素である、窒素、炭素及び酸素の各々の濃度を精確に示す３次元 マップを生成する。このマップはその他の情報と共に表示装置４００上に表示さ れる。 いくつかの利用分野においては、バッグを秤量するためのスケール３００を内 含することが望ましいかもしれない。スケール３００は単一のライン３０１を介 してプロセッサ５００に結合される。バッグの重量はこのようなスケールによっ て物理的にか、又はＣＴ撮像システムによって提供された情報からアルゴリズム 的に測定できる。バッグを物理的に秤量することに基づく重量情報は非常に精確 であり、したがって、必要ならば計算から誘導された結果を制約するのに用いる ことができる。さらに、システム１０００は同様に、ＲＯＩ情報に基づいてＣＴ 撮像システムから中性子問合せシステムまで通過するにつれてバッグの向きを変 更するため、任意に機械的アセンブリを内含することもできる。 ＣＴ撮像システム ＮＩシステムは、画素化すべきバッグのＸ座標方向はさほど強調せずに、主と してｙｚ平面内でＣＴからの密度情報を必要とする。汎用ＣＴシステムはアルゴ リズム的な画素及び密度の解像度という意味合いで確かに充分であると思われる 。しかしながら、荷物検査のための密度及び空間解像度の必要条件は、例えば医 療用ＣＴほどには要求の高いものではない。したがって、空間用途においてはる かに実用的かつ費用効果性の高いＣＴシステムが本発明で用いられる。その特長 は、標準的な荷物サイズ及び移送速度と釣り合った、バッグ１個あたり５〜６秒 の平均露呈時間について約１５リットル／秒の走査容積の合計処理量と同時に、 はるかに低減された空間及び密度解像度にある。 １つの適当なＣＴＸ線撮像システムについて記述するため、図２及び４を用い ることにする。もう１つの適切な画像システムについては、Jeffrey W．Eberhar d 及び Meng.Ling Hsiao により１９９４年１０月２０日に出願され、本明細書 にその内容全てが参考として内含されている「薄い物体を検出するためのＸ線コ ンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム」という名称の米国特許出願に記述されて いる。 図２に例示されている通り、定置式ＢＧＯ検出器１２０及びＸ線源１１０は、 荷物がコンベヤベルト（図示せず）上を通過してゆっくりと走行する間に荷物検 査を行なう。機械式スイッチ（図示せず）又はその他のセンサーが、検出器１２ ０とＸ線源１１０との間でバッグが適切に位置づけされた時を表示する。 図２は、６×７の検出器アレイを示す。実際には、検出器アレイ１２０は２７ ×３６アレイから成る。 ２次元アパーチャを有する視界限定立体角Ｘ線ファンビームが、バッグから離 れた側で２次元検出器１２０の中へのＸ線トラッキングを伴ってバッグを走査す る。ＮＩのニーズと一致させるため、Ｘ線ビームは、幅方向（ｘ）に３０°を超 える、走行方向（ｙ）に４０°を超える開口角度で、主としてｚ方向にある。検 出器１２０は、９７２の検出器チャネルを形成するために、１３．５インチ×１ ８インチのアパーチャ全体にわたり 1/2インチ×1/2 インチの正方形のＢＧＯ結 晶を有する。検出器はＢＧＯパルス処理回路１３０に接続されている。検出器は 、一定の閾値より上で事象エネルギーの線束速度を常にデジタル化する。利用さ れる個々のチャネル回路は、従来のＣＴシステム内で用いられるものと類似して いる。回路は、５０ msec 毎に９７２のチャネル全ての状態又は検出器フレーム を生成する。これは、１つの標準的バッグについて 1/4インチの間隔の積分に対 応する。ｙ方向に整列した検出器の１つのストリップを考慮すると、このストリ ップは、幾分か集束する側方表面を伴って、点の線源との関係におけるバッグの 垂直方向スライスをまず第一に選択している。約１２０の有向減衰／散乱積分を 伴う３６の検出器を用いることにより、スライスのデコンボリューション及びそ れに続く密度抽出がもたらされる。ｙに方向づけされた検出器ストリップの各々 について類似の手順に従う。全てのデコンボリューションの合計出力は、結果と して 1/2インチ× 1/2インチ× 1/4インチより優れたサイズを有する約１００， ０００の画素へのバッグの３次元画素化をもたらす。 この視界角度限定ＣＴシステムの利点は、それが不動であり、精確に必要とさ れる画素化において下流ＮＩ検査のための補足的データを提供し、充分な２次元 及び３次元解像度をもち、しかも制限された所要解像度のため標準的なＣＴアプ ローチよりもはるかに高速であるという点にある。 図３及び４は、図２のＸ線撮像システムの作動を例示している。図３に例示す るとおり、バッグＢは、線源１１０と検出器アレイ１２０との間を通過する。図 ３は、５つの異なる位置でのＸ線経路を例示する。図４は、図３の５つの位置に おけるＸ線経路の重複を例示する。Ｘ線の重複からの情報は、バッグの中味の密 度を表わすマップｗ（ｙ，ｚ）を作成するのに用いられる。図４は、２次元密度 マップを例示しているが、実際には、３次元密度マップが生成される。それから 、マップｗ（ｙ，ｚ）は、例えばバッグの重量を用いて正規化される。 ＣＴプロセスのために用いられる画素の数は一般に、ＮＩのために用いられる 画素数に比べはるかに多いということに留意すべきである。 ＣＴ走査、ハードウェア、及び信号処理に関する付加的な情報は、「コンピュ ータ断層撮影パートＩ：その導入と産業上の利用分野（Computed Tomography Pa rt I: Introduction and Industrial Applications）、The Journal of The Min erals ，Metals & Materials Society ，David C．Copley，Jeffrey W．Eberhard ，及び Gregory A．Mohr，第46巻，No．1，1994年１月，14〜26頁」、「コンピ ュ ータ断層撮影法による撮像の原理 （Principles of Computerized Tomographic I maging），Avinash C．Kak 及び Malcolm Slaney（IEEE Press 1988）」及び「撮影からの画像の再構成 （Image Reconstruction From Projections），Gabor T ．Herman（Academic Press 1980）」の中に見い出すことができる。なお、これ らの出版物の内容は全て本明細書に参照として内含されている。 中性子問合せシステム 適切な中性子問合せ（ＮＩ）システムが図５に示されている。図５は、密に幾 何的に結合された中性子源（ＮＳ）１０−１から１０−７とＢＧＯ検出器２０− １、１から２０−１４、８までとの間を通過中の標準的な８インチ×２０インチ ×３０インチのバッグＢを示す。明確さを期して、図５はわずか７つの中性子源 と１１２の検出器しか示していない。実際には、１０個の中性子源が具備され、 ２０×３０のアレイの形で６００個の１インチ×１インチの検出器が具備される 。 中性子源は、個々のゼータトロンのアレイとして形成され、ｚ方向での電気的 順序づけ及びｙ方向に沿った機械的走査によって操作される。中性子源は、高エ ネルギー反応における散乱断面積を増強させるべく幾分かの付加的な重水素化ポ リエチレンを伴うポリエチレン又はパラフィンといったような、標準的に水素の 豊富な減速材物質によりとり囲まれている。さらに、（ｎ，２ｎ）反応の数が大 きいことから、１０MeV より上の有効な中性子増倍装置として各ゼータトロンの すぐ周りに薄い鉛ライナー（図示せず）が用いられる。鉛は、低い（ｎ，γ）断 面積の選択肢として安全であり、鉛の重い核のため中性子を本質的に反射する有 利な運動特性を伴う比較的高いσn.e1をもち、かくして格納容器内の場合と同様 に比較的増強された低エネルギー密度を提供する。これは同様に、鉛で終結し反 復的な水素と中性子の衝突によって熱中性子を生成するように作用する、例えば 半径１０〜１５cmといった内部ライナよりもはるかに大きな半径を有するブラン ケットでもある。なおこの熱中性子のバック内での拡散は、以下に示すとおり窒 素についての（ｎ，γ）サイン反応を生じさせる： ゼータトロンｄ＋ｔ反応からの高速１４MeV 中性子は、以下に示すような炭素 、酸素及び窒素（ｎ，γ）サイン反応を生成するのに用いられる： このようにして、１０．８MeV と５．１MeV のγの検出は窒素を表わし、４． ４MeV のγの検出は炭素を表わし、６．１MeV のγの検出は酸素を表わす。 ＢＧＯ検出器アレイ２０は、コスト及び物理的な単純さに関して最大限の実現 可能レベルまで画素化される。γエネルギーを総和するためにいかなる多重画素 も提供されないが、これは、そうすることによって、１MHz よりもかなり上の入 力事象で作動することが必要とされる、データ処理ソフトウェア（例えばパター ン認識及び高速同時発生タイミング用）の広大な層が導入されることになるから である。しかしながら、特定の利用分野において望まれる場合に、以下に記述す るＤＳＥＸ及びＧＳＯモデルによって、多重画素共有エネルギーの考慮が排除さ れることはない。 単一のＢＧＯチャネルの事象処理用電子部晶が図６に示されている。事象処理 時間は、３００nsecというＢＧＯ時間定数のため約1μsec である。 中性子問合せに関する付加的な情報は、「高速中性子物理学、パートＩ：技術 （Fast Neutron Physics Part I：Techniques）、J.B.Marion及び J.L.Fowlered s.（Interscience Publishers，Inc．1960）」、「高速中性子物理学、パート I I :実験と理論 （Fast Neutron Physics Part II: Experimental Nuclear Physic s）、J.B．Marion 及び J.L．Fowler 編（Interscience Publishers 1963）」、 「中性子物理学（Neutron Physics）、K.H．Beckurts 及び K.Wirtz（Springer ．Verlag 1964）」、「実験的核物理学：第II巻（Experimental Nuclear Physic s: Volume II），E.Segre 編，P．Morrison 及び B.T．Feld(John Wiley & Sons ，Inc.)」及び「放射線検出及び測定（Radiation Detection and Measurement） 、第２版、Glenn F．Knoll(John Wiley & Sons)」の中に見い出すことができる 。なお、これらの出版物の内容は全て本明細書に参照として内含されている。 作動 ＣＴシステムは、ＮＩの前にバッグを予備走査するために使用される。ＣＴシ ステムは密度情報を提供し、バッグの全重量を正規化するために使用されうる。 さらに、ＣＴシステムは、ＮＩが走査及びバッグ画素化戦略を形成し、望ましい 場合にはバッグの最適の方向性を決定することができるようにするため充分な知 能を提供する。 作動中、バッグは、ガンマ検出器アレイと中性子源との間で一定の滞留時間中 静止状態にある。最適なＧＳＯ（後述）の結合は強化され、ＧＳＯについての低 い実時間計算負荷を維持し、体系的誤差及びその可変性を低レベルに保つため幾 何形状は変わらない。ヒストグラム化された背景又は周辺非干渉性反応によるい くつかの体系的誤差が計数率の感応性をひき起こす。 ＮＩデータ率及び統計的誤差は、別々のヒストグラムからのパルスオン／オフ 位相について抽出され、バッグ密度及び共分散行列を利用するＤＳＥＸソルバー ／インバータ（後述）へと渡される。このデータは、種の比率の輪郭プロットに 関して提示され、ＣＴ情報により正規化され、ＣＴのための部分的画素分析のた めコンシステンシーチェックを行ない、主要なＣＴの物理的密度分布は輪郭マッ プの形で表現される。 ゼータトロン中性子源（ＮＳ）は、１０％の衝撃係数で作動し、荷物に対し幾 何学的に結合させられる。中性子源線束は等方性であり、ｄ＋ｔ反応から１４の MeVの単色中性子を生成する。即発及び遅延（ｎ，γ）反応に起因する二次的線 束分布のヒストグラムを作成するため、個々のチャネルパルス処理及びパルス高 さ分析を合わせて、ＢＧＯシンチレーション検出器の画素化された壁からの信号 が用いられる。γスペクトルは、背景微分を理由として、源オン・オフ位相のた め別々のヒストグラムの中に累積される。種すなわち炭素、酸素及び窒素（受動 及び爆発性の物質中で最も豊富である）の各々は、付随するエネルギー解像度で γエネルギーサインを有する。エネルギー解像度は、ＢＧＯ検出器の合計エネル ギー捕捉効率によって支配されるが、エネルギー解像度は同様に、荷物の中の反 応位置と検出器の場所との間の介入する物質に起因するコンプトン散乱の関数で もある。 ある種の利用分野においては、ＣＴ撮像に先立って付加的な物理的測定を実施 することが望ましい。例えば、疑わしい領域を識別すべく付加的な情報を提供す るためＣＴ撮像に先立って、バッグの慣性モーメント（すなわち傾斜性）を測定 することができる。 データ処理 プロセッサにおいて、第１のモンテカルロ解析が、荷物内の各々の場所での高 速中性子及び熱中性子の両方について中性子フルエンスを生成する。この第１の モンテカルロ計算内に包含される効果は、以下のとおりである。 １．相対的立体角 ２．等方的中性子源フルエンスからの測定可能かつ計算可能な偏差 ３．先行技術のＣＴ手順から誘導された原子密度の実時間モデルに基づく反応速 度及び減衰及び散乱 この第１のモンテカルロ解析の出力は、ＮＳ位置とバッグ画素とを関係づける 結合行列によって簡潔に表わされ、一般化された中性子源−バッグの立体角Ωsb の形でアドレスされる。 プロセッサにおいて、第２のモンテカルロ解析が標準的なフルエンスにて各々 のバッグ−画素を各々の検出器画素に関連づけ、次のものを説明する： １．相対的立体角 ２．実時間ＣＴ入力に基づくγの二次的な荷物誘発された減衰及び散乱 ３．検出器画素のコンプトン散乱ミキシング ４．１つの個別の結晶ブロックすなわち１つの画素内の合計エネルギー捕捉に関 連したＢＧＯ検出器の自己減衰及び散乱 ５．非即発半減期の励起状態の崩壊 第２のモンテカルロ解析の出力は、バッグ−画素と検出器画素とを関係づける 結合行列によって簡潔に表わされ、一般化されたバッグ−検出器立体角 Ωbdの 形でアドレスされる。 両方の一般化された立体角行列は共に、以下で包括的にＧＳＯと表す。 以上の記述は、フルエンス (ｎ/cm2)及び（γ/cm2）に関する。検出器の考察 事実は線束（単位時間あたりのフルエンス）に基づいている。例えば熱中性子に ついては3Ｈｅ、及び高速中性子については（ｎ，γ）に直接基づく中性子線束 を測定する別の積分検出器が、標準的幾何形状に基づく連続線束較正規準として 用いられ、ＮＳ中性子流を生み出す。主要ＢＧＯ積分検出器はファントムを用い て定期的に較正される。 観察された検出器核種の率はフルエンス等式Ｎd＝σρＬによって表わされる 。より具体的には： ここで 全ての数量には網羅された空間次元数が上に付いている。例えばバッグは３次 元で（３Ｄ）画素化され、検出器は２次元で（２Ｄ）画素化されている。 Ｎdのための等式は、薄い標的のための包括的フルエンスの式であり、ここで Ｎd，σ，ρ及びＬはそれぞれ、単位入力速度あたりの観察された反応速度、反 応部分断面積、標的密度及び標的厚みである。 第２の等式は、中性子源からの中性子と、特定の画素とガンマ検出器アレイに より検出されたガンマとの間の関係を表わしている。 素との間の立体角（ならびに上述の付加的な減衰及び散乱効果）を表わす行列で ある。第３項σ(n, γ)は、問題の３つの元素（炭素、窒素または酸素）のうちの １つの断面積である。第４項ρは、１つの画素内の密度を表わすベクトルであり 、 特定の画素と検出器アレイ要素との間の立体角（ならびに上述の付加的な減衰及 び散乱効果）を表わす行列である。第７項 fBGOは検出器要素の効率を表わす。 最後に、右側の項は、特定の中性子源の各々の位置についての検出器アレイで受 理されたガンマを表わすベクトルである。 第２の等式内の項は、ρベクトルを除き全て知られている。この減衰及び散乱 に関するρ情報は、ＣＴ撮像システムによって提供される。従って、ＣＴ撮像シ ステムにより、第２の等式を解くのに必要とされる情報が提供される。この第２ の等式の解により、炭素、窒素及び酸素の各々についての３次元マップが提供さ れる。 実際には各々の検出可能な種に関係する３つ以上の等式であるＲdsについての 等式は、各々のバッグ−画素が単純なフルエンス等式と比較的同等である状態で 、反応がバッグ−画素毎のベースで処理される厚い標的に関係していることから 、第１の等式よりも精確な表示である。しかしながら、より複雑な第２の等式に てアドレッシングされる立体角、減衰、コンプトン散乱などの媒介因子が存在す る。（ｎ，γ）断面積σ（ｎ，γ）はＧＳＯ Ωsbによって減速される。バッグ −画素密度及び走行長ρb及び〈Ｌbag.pixel〉はそれぞれより具体的に特定画素 毎の種密度として表わされ、幅方向の幾何的断面積あたりの中性子トラック長の 積分、Ｎ〈Ｌ／Ｖ〉として表示される。 考慮すべき残りの因子は、ＮＳ率 dsn/dt，検出器観察速度Ｒds及び，γエネ ルギー収集のためのＢＧＯ効率、fBGOである。第２の等式は、行列の形をしてい る。スカラー量と見なされる数量がいくつかある：すなわちσ(n, γ)部分断面積 及び固有種エネルギでの検出器効率、fBGOである。 バッグ及び検出器は共に、前者はアルゴリズム的に、そして後者は物理的に離 散的検出器によって画素化される。それぞれのバッグ及び検出器の場所全ての２ つのアレイは、検出率と画素厚みに密度を乗じたもので形成され、ベクトルであ る。ＮＳは、ざまざまな検査場所に移動することができ、したがって、その割合 は１つのベクトルであるが、実際のエントリは全てＮＳ中性子／秒の割合に等し い。 残りの行列数量ＧＳＯは、ＮＳの位相空間をバッグに、バッグを検出器に関係 づけする。両方の行列共、それぞれのビーム−標的プロセスについて、幾何的立 体角、減衰、散乱などを包括する。 線束等式はその究極的な利用をより密に表示するよう再配置できる。変数を解 釈し直すと、以下の式が得られる。 我々はこの等式を密度解等式（ＤＳＥ）と呼ぶ。線束等式に対する関係式は以 下のとおりである： ここでｄρb／ｄｔがＮＳ率に比例する等価電流であることに留意されたい 。最後の等式は、行列インバージョンから区別されるように、単純スカラーアレ イ除算により物理的密度に対し容積電流を関係づけしている。 この等式中の分母は、場合によって即発的に又は半減期崩壊として適切に検出 された種で終始する反応のための正規化流である。上述の等式が、ＮＳ時間ドメ イン変調との関係における時間的間隔の整相及び時間的間隔を積分する検出器と 関係していることは明白である。 データは、背景事象及びむだ時間が異なるものであることが予想されるため、 ＮＳのオン及びオフ時間について別々のヒストグラムで収集される。このことは 具体的に示されていないが、Ωbd同という文字にひとまとめにされている。ＤＳ Ｅ内のΩbd行列は、アルゴリズム的バッグ−画素に対して検出器チャネルすなわ ち検出器画素の数を関係づけする。Ｒdsベクトルの寸法がバッグ−画素ベクトル の寸法よりも大きい場合にのみ、解が存在する。 中性子源を表わす「ＮＳ」という語は、広義では、固有のゼータトロンＮＳの 詳細な物理特性及び中性子熱平衡化ブランケットの構造をも包括するように使用 されている。ゼータトロンのほぼ点である中性子源は、熱中性子の場合にはより 広がりを有するものとなる。 ＤＳＥの時間ドメイン面は、露呈開始からの緩慢な活性化プロセスならびにゼ ータトロンのオン及びオフパルス構造に関する熱中性子過渡現象を説明する。こ れらの時間ドメイン特性は、ＧＳＯ内で反映されている。制限されたゼータトロ ン中性子流は、中性子問合せエンクロージャへのバッグの挿入に先立ち露呈によ り、酸素チャネル事象などの検出器近くのバッグ滞留時間に等しいかまたはそれ より長い長寿命状態のため、部分的に迂回され得る。 さらなる改良点は、検出器の性能、ならびに統計的及び制限あるＮＳ率がＲds における統計的誤差に関係するという事実に関する。種のピーク計数及び統計的 誤差は、比較的平滑な背景上に重複させたローレンツ分布の適合によって導き出 される。ＤＳＥは、一般化された最大確率式に変換され、線形化される。この等 式はＤＳＥＸ等式と呼ばれる： ｛ ｝は、検出統計誤差δＲdsを説明するように適切に検量されたそれぞれの １次元及び２次元量を表わす。標準的理論により、共分散行列についての解が導 かれる。このとき、この行列により、バッグ−画素を関係づけする自己誤差及び 相関関係誤差が利用可能となる。最終的結果は、標準偏差すなわち信号−雑音比 に関する計算上の誤差を伴うバッグ密度である。これは、爆発物検出レベルにお ける偽プラス及び偽マイナスの両方の数に非常に関係する。 上述の中性子問合せデータ処理手順で用いられるＧＳＯΩsb及びΩbdならびに 〈Ｌ〉nにはバッグ内の密度がわかっていることが必要である。ＣＴシステムは ＮＩプロセスに先行し、必要とされる物理的密度情報を提供する。 ＧＳＯ行列を計算するため、バッグ−画素に種の密度を結びつけるのに統計的 モデル又はそれと同等のものが使用される。ＧＳＯを計算する上で各々の種のた めのバッグ密度最終解を反復することができる。ＧＳＯは主として立体角により 左右されるため、初期推定を目的として、中間密度解を再循環させる反復的プロ セスについて数値的集束が保証されるかぎりバッグ全体を通して均一とみなすこ とのできる種の密度の初期推定を注入することが適切である。これは、減衰及び 散乱などにより、バッグの構造がＧＳＯの計算で比較的小さい摂動がある状態に 等しい。 ＮＩは必ずしも、荷物の中の実行可能な全ての原子種のサインを網羅する必要 はない。さらに、ＢＧＯ検出器又はその他のあらゆるタイプの検出器に関係する 実際的な考慮事項により、ＮＩシステムあたりの物理的チャネルの最大数に対し て制限が加えられる。これらの考慮事項としては、個々の結晶あたりの合計エネ ルギー収集すなわち、その結晶についての放射線長の数が含まれる。２つ以上の 結晶内の部分的エネルギーを伴う共有結晶事象は、コストが高く、かつシステム の複雑性が増すことから、実行可能な解決法とはみなされないが、ＮＩのために 開発されＤＳＥＸモデル内で反映されている根元的モデルと全く矛盾しない。こ のとき、これは、最終密度解におけるバッグ画素化のための上限を提供する。 ＣＴのさらなる機能は、Ｃ、Ｎ及びＯに部分的に関連する物理的密度を用いて バッグ−画素の正規化を可能にすることである。全ての有意な中味の種の大部分 は、Ｃ、Ｎ及びＯによって表される。標準的なバッグについてのＮＩ画素はかな り大きく、したがって、容積測定による少量の高密度爆発物と大量の低密度爆発 物（セイウール（say wool））との組合せ又は物質選択のいずれかの極端は、Ｎ Ｉベース単独では判別できない。ＣＴを用いたＮＩ画素の再分により、爆発物の ための１つの密度範囲内に入るサブピクセル領域が識別される。しかしながら、 爆発物に対応する密度範囲を有する領域を識別するだけでは充分ではなく、適切 な酸素及び窒素の密度を確認しなくてはならない。このことは、以下のとおりの コンシステンシーチェックによって達成される。 爆発物は非常に大きい密度の酸素及び窒素と同時に比較的わずかな炭素を有す ることから、酸素対炭素、窒素対炭素及び窒素対酸素の比率は、ＮＩから得た情 報に直接基づいて監視される。これらの比率は、受動的物質の場合に比べて、爆 発物の場合、大幅に異なっており、したがって部分的画素ボリューム充てんの場 合でさえ、これらは爆発物の存在を示すことになる。 一定のＣＮＯ（炭素、窒素、酸素）計数率及び疑わしいＮＩサブピクセルボリ ュームに基づき、コンシステンシーチェックは、疑わしい密度のボリュームの全 てをあたかもそれが爆発物であるかのように減算し、剰余の画素ボリューム補数 Ｏ及びＮ密度を見い出す。Ｏ及びＮは爆発物については高い密度であることから 、高い密度と疑似爆発物のアソシエーション（偽プラス）は、剰余分に画素ボリ ューム補数について負の酸素及び窒素密度をもたせることになり、すなわちこれ は、疑わしい密度のサブピクセル領域内に爆発物があるという前提を偽って立て ることになる。 カムフラージュが試みられる構成においては、シールド密度に起因する高密度 ＣＴ読取り値及び窒素に起因するあらゆる熱中性子事象の完全な欠如との組合せ により、重大なサインが示される。 バッグポリュームの剰余を平均より小さい画素サイズに分割しながら密度に関 して疑わしくない領域を少ない数まで分離するようにバッグを再度画素化するこ とにより、もう１つの解像方法が得られる。このＣＴデータでバイアスした画素 化には利点があり、ＤＳＥＸモデル内に完全に許容される。こうすることによっ て、疑わしい画素統計は改善され、続いてコンシステンシーチェック（上述のＯ ／Ｃ及びＮ／Ｃ比率及び予算−剰余方法を用いたもの）を行うことにより、より 優れたＳＮＲが得られる。一方、均等な画素化は、検出器チャネルの数が制限さ れていることによりわずか２次元のバッグ−画素しか許容しない。ＣＴ集束領域 に基づく集束画素化は、他の場所ではまばらな画素化を伴って、局所的に３次元 の画素構造さえ可能にする。 応用例 図７は、本発明の具体的な応用例を例示する流れ図である。 ステップＳ１において、バッグは秤量される。ステップＳ２において、バッグ の慣性モーメント（すなわち傾斜性）が物理的測定によって決定される。多重軸 との関係におけるその他の低次質量及び高次質量モーメントも必要に応じて決定 される。 ステップＳ３において、均等な局所的露呈を用いて高い解像度で各々の画素又 はボクセルについての密度を誘導するためにＣＴ撮像が使用される。ＣＴ密度情 報は、バッグ毎のベースでステップＳ１及びＳ２からの重量及びモーメント情報 に基づいて正規化される。ある種の利用分野においては、多くのＣＴパスを実行 することが必要又は望ましいかもしれない。 ステップＳ４において、ＮＩに対する画素化が決定される。ＣＴ撮像によって 識別される問題の領域については、高解像度を結果としてもたらす小さい画素が 選択され、その他の箇所ではより大きい画素が用いられる。 ステップＳ５において、中性子問合せ（ＮＩ）が行なわれ、結果として得られ るガンマエネルギーのヒトスグラムが作成される。炭素，窒素及び酸素（及び水 素などのその他のあらゆるスペクトルの全く異なる種）についてのスペクトルの 寄与は、ステップＳ６で確認され、背景事象に対して補正される。ステップＳ７ において、各々のバッグ画素内の反応に先立つ介在物質内の中性子減衰及び散乱 が計算される。ステップＳ８において、中性子反応及び中性子−ガンマの変換の ための中性子−標的種の相互作用が、立体角、減衰、散乱などを用いて各々の画 素について計算される。ステップＳ９は、各画素から放射されたガンマの数なら びに、ガンマ検出器に達する前の介在物質内でのその減衰及び散乱を計算する。 ステップＳ１０において、検出器登録、検出器の無効力、検出器の幾何的損失及 び検出器の反応に基づく損失について、補正される。 ステップＳ１１において、各画素内での炭素、窒素及び酸素の位置測定を行な うための初期パスが、前述のインバーションプロセスを用いて行なわれる。 ステップＳ１２では、ステップＳ１１からの初期パスに対して、数値的制約が 加えられる。これらの制約には、各々の化学種について別々の各画素に対する正 の密度境界及び各画素についての誘導された最大ＣＴ物理的密度との関係におけ る合計炭素、窒素及び酸素（ならびにその他のあらゆる該当種）に対する制約が 含まれる。 ステップ１３は、規定の集束基準が満たされているか否かを判定する。満たさ れていない場合、ステップＳ７で新しい減衰及び散乱係数が計算され、プロセス は反復又はくり返される。ステップＳ４〜Ｓ６の一部を更新又は再実行すること も可能である。規定の集束基準がひとたび満たされたならば、ステップＳ１４で バッグの各画素内の３つの元素すなわち窒素、炭素及び酸素（そして場合によっ ては水素その他）の各々の濃度を精確に示す３次元マップを生成するのにＣＴに 基きかつＮＩに基づく情報が用いられる。このマップはその他の情報と合わせて 表示装置上に表示される。 本発明は、ある特定の利用分野及び本発明の実施に関して上述してきたが、本 発明の範囲は、上述の特定の利用分野及び実施に制限されるものではない。 例えば、図２に示されているＸ線ＣＴシステムの代りに、その他のＸ線ＣＴシ ステムを使用することができる。または、密度情報は、非ＣＴＸ線システムによ り提供され、又はＮＩのための密度情報は、重量及び／又は慣性モーメントの物 理的測定又は標準的バッグの構成に基づき、かつメモリ内に記憶された近似に基 づいていてもよい。ＮＩは、単一又は複数の中性子源を用いて行なうことができ る。ＮＩ画像の構築は、中性子源の空間的構成又は中性子源の電子走査又はその 両方に基づくものであり得る。 かくして、上述の開示より、当業者には、本発明の精神及び範囲内のさまざま な修正、変更及び応用が想到されることであろう。したがって、本発明の範囲は 、以下の請求の範囲により規定される。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION             Explosives using a combination of neutron interrogation and X-ray imaging               Inspection system and spatial resolution technology for detecting the image                                 Background of the Invention   The present invention relates to an inspection system and an inspection system for detecting explosives, for example, in luggage. About technology. More specifically, the present invention provides a combination of neutron interrogation and X-ray imaging. The present invention relates to an improved technique for detecting explosives.   Detection of explosives hidden in air cargo is difficult. Small amount with high certainty Explosives must be identified and confusion due to false positives must be kept to a low level. No. About one pound of high-level explosives was placed in the cargo bay of an airliner Is sufficient to destabilize the aircraft. In the United States alone, about 109Pieces The bag has been inspected. 600 bags on one Boeing 747 Can be loaded.   Judging from the amount of traffic, it usually takes one hour to load cargo. did Therefore, the inspection procedure per bag needs only about 6 seconds . Due to these requirements, high spatial resolution, low threshold for explosives detection and Automated imaging system with high-resolution measurement signature to distinguish explosives and other materials Is needed.   The detection technique is based on PE which results in partial volume filling even for small volumes. Must detect molded plastic explosives such as TN No. Plastic explosives can be molded in combination with camouflage materials, Field may be included. Independent identification of both unique explosives and shields Should. High-level explosives are almost exclusively characterized for oxygen and nitrogen content. Hydrogen content by simple NMR (nuclear magnetic resonance) Measurement (which is higher for standard explosives) or X-ray examination Chemical composition constitutes a more reliable signature than the subsequent density measurement. NMR is Problems and unique signatures when the contents of the package are magnetic and conductive Does not provide.   Various technologies have been proposed to detect explosives in air transport luggage .   Purely chemical detection by detection of explosive vapors has been proposed. But this The technology can easily be compromised by an impervious encapsulation cover.   Explosives are classified relatively tightly in terms of physical density, so X-ray CT (Computer tomography) has been proposed. The ability of modern CT is properly shaped Capable of identifying the shape, contrast, density and proximity of exploded explosives The standard process is the required hardware as well as multiple view access And the logistics of providing acceptable scanning speeds are very demanding It is. X-ray CT methods do not provide a chemical signature. Any X to date Line CT systems also do not provide performance in line with reasonable in-situ specifications.   Nuclear technology for PET (positron emission tomography) has also been proposed. This technology is In that the extinction of the proton emission is detected by a back-facing 511 keV monochromatic photon. To provide excellent signature analysis. Target chemical substancesFifteenO and13N is a single color Can be generated by gamma-ray photoproduction, with half-lives of 2 and 10 minutes, respectively. I do. However, a sufficiently strong source, low light production cross-section and γ-γ agreement A relatively expensive dual detector array with very fast acquisition and processing time to handle Difficulties arise in generating ray setups. Available in detector Compared to the residence time of a single bag, the half-life is significantly larger and the background chemicals are larger. The additional 20 minute half-life of the carbon making up the moiety is due to the low activation rate And does not provide a clear identification of nitrogen density.   Neutron Interrogation (NI) offers a variety of techniques. Attenuation and scattering measurements It can do so, including abundance in explosives and other luggage materials. Elucidate all of the rich species (typically H, C, N, O and others) Requires several completely different neutron incident energies. Needs a lot of energy Therefore, this technique is rather impractical.   If a pulse beam with a pulse sharpness of about 1 nanosecond is available, A neutron source for position measurements using prompt gamma radiation from various excited states. It is conceivable to measure the neutron flight time of the reaction position of the cargo. This issue Is the feasibility of strong pulse sharpness in nanoseconds, neutron sources are typically isotropic Large neutron source-load, meaning very low fluence rate Handling of collimated neutron beams implying inter-object distance, lower fluence Preserves flight time separation, and thus has limited luggage at any one time Exploration of the temporal forward of γ ', which would only require exposure of . Background events associated with the setup are also due to accidents resulting from accidental coincidence. The excellent simplicity of using the prompt reaction of (n, γ) is partially compromised.   Reaction using 14 MeV neutronsThreeH (d, n)FourAssociated particle production from He Naru is neutral with excellent positional resolution to provide a neutron trajectory on the other side This is a highly feasible detection technique for detecting α-particles in the electron source. This technology Provides very strong correlation information, but the individual event data within a few nanoseconds It must account for the imaging and α and γ detection, so the system The low rate of accidents and background events must be explained. These considerations Resulted in a decrease in the rate of neutron source production, which in turn was limited Produces low rates of excitation and / or activation events due to cross-section.   Therefore, it is practical in terms of system cost and inspection time, and Provides detection of small, moldable explosives with high certainty and low false positives There is a real need for such explosive detection systems.                                 Summary of the Invention   Accordingly, it is an object of the present invention to provide an improved device and technique for detecting explosives. Is to provide.   In the present invention, X-ray CT (computed tomography) and neutron inquiry (N I) has been combined to provide a detection system and spatial resolution technology for detecting explosives. providing. X-ray CT is used to derive a physical density map of the bag You. The density map from X-ray CT and the data from neutron query are Used to generate a multi-dimensional (ie, two- or three-dimensional) map of the chemical structure of Can be Information from the X-ray CT procedure is likewise particularly suspicious of objects in the bag. It is also used to focus neutron queries on new areas.   In accordance with one aspect of the present invention, an inspection for inspecting a single object, such as luggage. A system is provided. The inspection system comprises an X-ray source and an X-ray detector array. Imaging system with neutron source and neutral with neutron source and gamma detector array Includes child query system. This inspection system is also a CT imaging system. It also includes a processor connected to the system and the neutron interrogation system. Professional Sessa creates a multidimensional density map of the object based on data from the CT imaging system. Information from the density calculation module and the neutron interrogation system to generate At least three elements in an object (eg, For example, to generate a multi-dimensional map showing the concentration of nitrogen, carbon and oxygen) Includes a school calculation module. Is the processor also a density calculation module? Positioning to provide target area information for neutron queries based on these information It also includes a fixed module.   Information from the location module collects neutron queries on dense areas within the object. Can be used for bundling. In addition, a common systematic approach to measuring carbon, nitrogen and oxygen Use carbon measurements for normalization of nitrogen and oxygen measurements to eliminate errors. Can be   In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method for detecting an explosive in an object. Have been. This method involves irradiating an object with X-rays, attenuating and scattering X-rays in the object. Measuring is included. Information that describes the density composition of the object Generated based on scattering information. The object is also irradiated by neutrons and Resulting from the neutron-gamma reaction (abbreviated as “(n, γ)”) The number and energy of the particles are measured. The presence or absence of explosives in the object Information is then generated based on gamma particle measurement and density information. During ~ The neutron query can be focused on dense areas within the object based on the density information. Wear.   Other objects, features, and advantages of the present invention will be set forth in the following detailed description of the invention. It will be clear.                             BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES   The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. In the drawing, FIG. 1 illustrates an inspection system according to a preferred embodiment of the present invention.   FIG. 2 illustrates an X-ray CT imaging system suitable for use in the inspection system of FIG. doing.   3 and 4 illustrate the operation of the X-ray CT imaging system of FIG.   FIG. 5 shows a neutron interrogation system suitable for use in the inspection system of FIG. System.   FIG. 6 shows one example of the BGO (bismuth germanium oxide) pulse processing circuit of FIG. The part is illustrated.   FIG. 7 is a flowchart illustrating a particular application of the present invention.                         Detailed description of preferred embodiments                                   Overview   The present invention combines the functions of X-ray CT and neutron interrogation (NI). X-ray C T is used to derive a physical density map of an object such as a bag, and NI is Used to measure the chemical composition of a region inside an object. NI operation of the bag Generate multi-dimensional maps, such as three-dimensional maps showing the chemical composition of the contents, For resolution, a density map from X-ray CT is used.   Information from X-ray CT operations also gathers neutron queries, especially in suspicious areas of interest. Also used for bundling. For example, in the high density area (the probability of storing explosives is Many small pixels are used to query the highest area, while the lower density areas (explosives) To query the area with the lowest probability of containing For use, information from the X-ray CT procedure is used. This use of X-ray CT information Are referred to as "focused pixelation".   The characteristics of a standard explosive are as follows:   Density: 1.2 to 1.8 gm / cc   Partial density of nitrogen ("N"): 20-35%   Partial density of oxygen ("O"): 40-60%   Partial density of carbon ("C"): 20-35%   Total volume: 250-375cc   Explosives have a clearly distinguishable combination of high oxygen and nitrogen molecular densities However, certain ratio ranges of their respective densities are not unique to explosives. NI can extract both ratios and relative values of oxygen and nitrogen molar densities . To remove the word "relative", a normalization factor is needed. In the present invention, C T is used to measure the physical density of the object, and is therefore Used to provide normalization factors and boundary constraints.   If the chemical composition of the explosive provides an inherently useful and abundant species such as carbon The relative density can be used for another type of normalization . This latter technique has the advantage that carbon is measured together with oxygen and nitrogen. Have a very similar systematic measurement error distortion. As you can see here In addition, carbon also has the largest (n, γ) cross-section among normal standard luggage contents. It is also the richest species to do. Carbon concentrations are measured for non-explosives (eg clothing) and explosives. About the same. Therefore, carbon for normalization of nitrogen and oxygen measurements The use of measurements of measurements eliminates errors common to carbon, nitrogen and oxygen measurements. It becomes.   The present invention relates to an optimal modelling of neutron source, luggage and detector coupling in a physical manner Utilize optimal algorithmic extraction of detector data related to aircraft and explosives identification You.   The primary step in this technology, which is described in detail below, is the use of highly localized acid Elemental and nitrogen density distribution maps have been generated for standard air transport bags and Provide visual images of each and trigger thresholds for high level explosive signatures Calculate and display explosives at locations designated as suspicious It satisfies the overall density consistency check. Detection pro Seth secures a low rate of false negative non-triggers while false positive triggers Low rate, redundant checks and unnecessary manual inspections throughout the process Large SNR (signal) on a statistical basis to avoid straining Noise ratio).   In addition, this inspection system provides low phonic detector noise and operational reliability Have a minimum number of moving parts to ensure This system is likewise Optimized use of bag geometry, tightly coupled with a tightly coupled neutron source In terms of illuminating the bag with the detector array, there is no Minimal penetration. This tight coupling increases the event rate and thus the exposure. The presentation time is reduced.   Information from CT operations is extremely reliable and accurate, and It can also be used to constrain and check these somewhat lower resolution results. This Significantly better performance than either CT or NI alone Is achieved.                               Hardware   FIG. 1 illustrates an inspection system 1000 according to the present invention. Inspection system 1 000 inspects bag B using CT imaging system and neutron interrogation system I do. The CT imaging system includes an X-ray source 1110 and an X-ray detector array 1120. Include. The neutron interrogation system comprises a neutron source 1010 and a gamma detector array 10. 20 is included. The X-ray detector array 1120 and the gamma detector array 1020 Both are professionals that include array pulse processing modules / networks 512 and 513. It is connected to Sessa 500. Processor 500 is a system operator Is connected to a display device 400 that provides information to the user. The system operator enters The inspection system is controlled via the force device 402. Bag B is a CT imaging system and And neutron interrogation system. Bag is X-ray source 1110 and X-ray detection X-rays pass through the bag as it passes between the X-rays transmitted through are detected by detector array 1120.   After the bag is inspected by the CT imaging system, the neutron source 1010 and gamma Pass between detector arrays 1020. The neutron source reacts with the material inside the bag Neutrons into the bag. These neutron-gamma reactions (“(n, γ)” Abbreviated) produces gamma (“γ”) rays, which are coupled to the gamma detector array 102. Detected by 0.   The X-ray detector array 1120 is stored in a bag using the CT density calculation module 510. Information used by processor 500 to create a three-dimensional density map of Provided to the processor 500. Gamma detector array 1020 provides gamma detection Information about the number and energy of gamma rays received by the detector array You. This information can be stored, for example, in the form of a histogram. Gamma detector array Information from 1020 is backed up using N, C and O species calculation module 520. Three-dimensional map showing the concentration of nitrogen, carbon and oxygen in each pixel or voxel in the Used by processor 500 to calculate the gap. Calculation module 5 20 is the density information from density calculation module 510, as described in further detail below. Use   In addition, information from the density calculation module 510 0 and N to provide calculation module 520 with region of interest (“ROI”) information. Used by I position measurement module 530. This ROI information is, for example, Displays which parts of the tag are very low density and which parts are high density You. Since the explosive is a high-density material, the calculation module 520 uses the high-density area The information from the position measurement module 530 is used for focusing. For example, high To query the density area (area with the highest probability of containing explosives) Small number of pixels used, low density area (lowest probability of containing explosives Only a few large pixels are used to query the region.   Information and chemical species calculation module based on CT from CT concentration calculation module 510 From the CT and NI image fusion module 540 This module fuses information based on CT and NT, and 3D that accurately indicates the concentration of each of the three elements nitrogen, carbon and oxygen in each pixel Generate a map. This map is displayed on the display device 400 together with other information. It is.   In some applications, a scale 300 for weighing bags is included. It may be desirable to include it. Scale 300 is connected via a single line 301 And coupled to the processor 500. The weight of the bag depends on this scale. Algorithm from information provided physically or by a CT imaging system Can be measured. Weight information based on physically weighing bags is very accurate And therefore used to constrain the result derived from the calculation if necessary be able to. In addition, the system 1000 also performs CT based on the ROI information. Turn the bag as it passes from the imaging system to the neutron interrogation system Optionally, a mechanical assembly can be included.                             CT imaging system   The NI system does not emphasize the X coordinate direction of the bag to be pixelated, And needs density information from the CT in the yz plane. Algo is a general-purpose CT system Rhythmic pixel and density resolution seem to be enough . However, density and spatial resolution requirements for baggage inspection, for example, It is not as demanding as medical CT. Therefore, in space applications Crab practical and cost effective CT systems are used in the present invention. Its features 5-6 seconds per bag, balanced with standard luggage size and transfer speed At the same time as the total throughput of the scanning volume of about 15 l / s for an average exposure time of There is much reduced spatial and density resolution.   Use FIGS. 2 and 4 to describe one suitable CT X-ray imaging system. I will do it. For another suitable imaging system, see Jeffrey W. et al. Eberhar d and Meng. Ling Hsiao, filed October 20, 1994, The entire contents are included for reference in the “X-ray core for detecting thin objects” section. Computer system tomography (CT) system " I have.   As illustrated in FIG. 2, the stationary BGO detector 120 and the X-ray source 110 While the baggage is traveling slowly over a conveyor belt (not shown), the baggage Conduct an inspection. A mechanical switch (not shown) or other sensor Indicates when the bag is properly positioned between 0 and the X-ray source 110.   FIG. 2 shows a 6 × 7 detector array. In practice, the detector array 120 has 27 Consists of a × 36 array.   A view limited solid angle X-ray fan beam with a two-dimensional aperture is separated from the bag. Scan the bag with X-ray tracking into the two-dimensional detector 120 on the affected side You. In order to meet NI needs, the X-ray beam should exceed 30 ° in the width direction (x). In other words, the opening angle exceeds 40 ° in the traveling direction (y), and is mainly in the z direction. Inspection Dispenser 120 is 13.5 inches x 1 to form 972 detector channels. 1/2 inch x 1/2 inch square BGO bond over 8 inch aperture It has crystals. The detector is connected to the BGO pulse processing circuit 130. The detector is , Always digitize the flux velocity of the event energy above a certain threshold. Used The individual channel circuits used are similar to those used in conventional CT systems. I have. The circuit checks the status of all 972 channels or detector frames every 50 msec. Generate This compares to 1/4 inch spacing integration for one standard bag. Respond. Considering one strip of detectors aligned in the y-direction, this The top of the bag in relation to the point source, with some focusing side surfaces The vertical slice is selected first. About 120 directed attenuation / scatter integrals By using the accompanying 36 detectors, slice deconvolution and its A subsequent density extraction results. each of the detector strips oriented in y Follow a similar procedure for The total output of all deconvolutions is the result and With a size better than 1/2 inch x 1/2 inch x 1/4 inch This results in a three-dimensional pixilation of the bag into 000 pixels.   The advantage of this limited view angle CT system is that it is immobile and precisely needed. Provides supplementary data for downstream NI inspection in pixilation And a 3D resolution with limited required resolution It is much faster than Roach.   3 and 4 illustrate the operation of the X-ray imaging system of FIG. An example is shown in FIG. As shown, bag B passes between source 110 and detector array 120. Figure 3 illustrates the X-ray path at five different locations. FIG. 4 shows five positions in FIG. The overlap of X-ray paths in an example. Information from the overlap of X-rays It is used to create a map w (y, z) representing degrees. Figure 4 shows the two-dimensional density Although a map is illustrated, a three-dimensional density map is actually generated. then , Map w (y, z) is normalized using, for example, the weight of the bag.   The number of pixels used for the CT process is generally used for NI It should be noted that the number is much larger than the number of pixels.   Additional information about CT scanning, hardware, and signal processing can be found in "Computer Data Tomography Part I: Introduction and Industrial Applications (Computed Tomography Pa rt I: Introduction and Industrial Applications),The Journal of The Min erals , Metals & Materials Society , David C .; Copley, Jeffrey W. Eberhard And Gregory A. Mohr, vol. 46, no. 1, January 1994, pp. 14-26 ","Compilation New Of imaging by data tomography (Principles of Computerized Tomographic I maging), Avinash C. Kak and Malcolm Slaney (IEEE Press 1988) "and"Reconstruction of images from shooting (Image Reconstruction From Projections), Gabor T . Herman (Academic Press 1980). Note that this The contents of all of these publications are incorporated herein by reference.                           Neutron inquiry system   A suitable neutron interrogation (NI) system is shown in FIG. FIG. What are the coupled neutron sources (NS) 10-1 to 10-7 and the BGO detector 20- Standard 8 "x20" passing between 1,1 and 20-14,8 A bag B of × 30 inches is shown. For clarity, Figure 5 shows only seven neutron sources And only 112 detectors are shown. In fact, there are 10 neutron sources, Equipped with 600 1 inch × 1 inch detectors in a 20 × 30 array .   The neutron source is formed as an array of individual zetatrons, Operated by ordering and mechanical scanning along the y-direction. The neutron source is high Some additional deuteration to increase the scattering cross section in the energy reaction Standards for hydrogen such as polyethylene or paraffin with ethylene Surrounded by abundant moderator material. Furthermore, the number of (n, 2n) reactions is large. As a matter of fact, each zetatron has an effective neutron multiplier above 10 MeV. A thin lead liner (not shown) is used immediately around. Lead is low (n, γ) A safe area choice, with substantial neutron reflection due to heavy lead nuclei Relatively high σ with good motion characteristicsn.e1With the same as in the containment Provide a relatively enhanced low energy density. This is likewise terminated by lead and Act to produce thermal neutrons by recurrent hydrogen and neutron collisions, for example A bran with a much larger radius than the inner liner, such as a 10-15 cm radius It is also a ket. The diffusion of this thermal neutron inside the bag is as shown below. Produce an (n, γ) sine response for the prime:   Fast 14 MeV neutrons from the zetatron d + t reaction produce carbon as shown below. Used to generate the oxygen, nitrogen and (n, γ) signature reactions:   Thus, detection of 10.8 MeV and 5.1 MeV γ indicates nitrogen, The detection of 4 MeV gamma represents carbon, and the detection of 6.1 MeV gamma represents oxygen.   BGO detector array 20 maximizes cost and physical simplicity Pixelation is performed to a possible level. Any multiple pixels to sum gamma energy Is not provided, but by doing so, inputs much higher than 1 MHz Data processing software (eg, putter Because it will introduce a vast layer of It is. However, if desired in a particular application, DSEX and GSO models eliminate multiple pixel sharing energy considerations It will not be.   The event processing electronics for a single BGO channel is shown in FIG. Event processing The time is about 1 μsec due to the BGO time constant of 300 nsec.   Additional information about neutron queries can be found in "Fast Neutron Physics, Part I: Technology (Fast Neutron Physics Part I: Techniques), J.B.Marion and J.L.Fowlered s. (Interscience Publishers, Inc. 1960) ","Fast Neutron Physics, Part I I: experiment and theory (Fast Neutron Physics Part II: Experimental Nuclear Physic s), J.B. Marion and J.L. Fowler (Interscience Publishers 1963) ", "Neutron physics(Neutron Physics), K.H. Beckurts and K. Wirtz (Springer . Verlag 1964), "Experimental Nuclear Physics: Volume II(Experimental Nuclear Physic s: Volume II), edited by E. Segre, p. Morrison and B.T. Feld (John Wiley & Sons , Inc.) "and"Radiation detection and measurement(Radiation Detection and Measurement) Glenn F., Second Edition. Knoll (John Wiley & Sons) " . The contents of all these publications are incorporated herein by reference.                                   Actuation   The CT system is used to pre-scan the bag before NI. CT The stem provides density information and can be used to normalize the total weight of the bag. In addition, CT systems are desirable where the NI forms a scan and bag pixelation strategy. In some cases sufficient knowledge to be able to determine the optimal orientation of the bag. Provide the ability.   In operation, the bag is held for a fixed dwell time between the gamma detector array and the neutron source. It is stationary. Optimal GSO (see below) binding is enhanced and low GSO To maintain high real-time computational load and to keep systematic errors and their variability low. No shape changes. Due to histogrammed background or peripheral incoherent reaction Some systematic errors cause count rate sensitivity.   NI data rate and statistical error are pulse on / off from separate histograms DSEX solver extracted for phase and utilizing bag density and covariance matrix / Inverter (to be described later). This data is then plotted on a contour plot of species ratios. , Normalized by CT information, and used for partial pixel analysis for CT. A consistency check is performed to determine the physical density distribution of the main CT. It is expressed in the form of a loop.   The Zetatron neutron source (NS) operates at a 10% duty cycle and provides Geometrically combined. The neutron source flux is isotropic and 14 ds from the d + t reaction  Generate MeV monochromatic neutrons. Secondary lines due to prompt and delayed (n, γ) reactions Individual channel pulse processing and pulse height to create a histogram of flux distribution Combined with the analysis, the signal from the pixelated wall of the BGO scintillation detector Is used. The gamma spectrum is only the source on / off phase due to background differentiation. Are accumulated in separate histograms. Species ie carbon, oxygen and nitrogen (passive And the most abundant of explosive materials) each have an associated energy resolution Has a gamma energy signature. Energy resolution is the total energy of the BGO detector Energy capture efficiency, but energy resolution is also Function of Compton scattering due to intervening substances between the active position and the detector location There is also.   Perform additional physical measurements prior to CT imaging in certain applications It is desirable to do. For example, provide additional information to identify suspicious areas. Measurement of the bag's moment of inertia (ie, inclination) prior to CT imaging can do.                                 Data processing   In the processor, a first Monte Carlo analysis is performed at each location within the package. Generate neutron fluence for both fast and thermal neutrons. This first The effects included in the Monte Carlo calculation are as follows. 1. Relative solid angle 2. Measurable and computable deviations from isotropic neutron source fluence 3. Reaction rates based on real-time models of atomic density derived from prior art CT procedures Degree and attenuation and scattering   The output of this first Monte Carlo analysis correlates NS positions with bag pixels The generalized neutron source-bag solid angle Ω, represented briefly by the coupling matrixsb In the form of   In the processor, a second Monte Carlo analysis is performed at standard fluence Associates each bag-pixel with each detector pixel and describes the following: 1. Relative solid angle 2. Secondary luggage-induced attenuation and scattering of gamma based on real-time CT input 3. Compton scattering mixing of detector pixels 4. The total energy capture within one individual crystal block or pixel Self-decay and scattering of a series of BGO detectors. 5. Excited state decay with non-prompt half-life   The output of the second Monte Carlo analysis relates bag-pixels to detector pixels A generalized bag-detector solid angle Ω, briefly represented by the coupling matrixbdof Addressed in the form.   Both generalized solid angle matrices are collectively referred to below as GSO.   The above description is based on fluence (n / cmTwo) And (γ / cmTwo). Detector considerations The fact is based on flux (fluence per unit time). For example, thermal neutrons AboutThreeNeutron flux based directly on (n, γ) for He and fast neutrons Another integral detector that measures と し て is a continuous flux calibration criterion based on standard geometries. Used to produce NS neutron flow. The main BGO integral detector uses a phantom Calibrated periodically.   The observed detector nuclide rate is the fluence equation Nd= ΣρL . More specifically: here   All quantities have the number of spatial dimensions covered. For example, bags are tertiary The image is originally (3D) pixelized, and the detector is two-dimensionally (2D) pixelized.   NdThe equation for is a comprehensive fluence equation for thin targets, where Nd, Σ, ρ and L are the observed reaction rate per unit input rate, Corresponding partial cross-sectional area, target density and target thickness.   The second equation gives the neutrons from the neutron source and the specific pixels and gamma detector arrays. 7 shows the relationship between the detected gamma. A matrix representing the solid angle between the elements (and the additional attenuation and scattering effects described above) is there. The third term σ(n, γ)Is one of the three elements in question (carbon, nitrogen or oxygen) One cross-sectional area. Clause 4ρIs a vector representing the density within one pixel , The solid angle between a particular pixel and the detector array element (as well as the additional attenuation and And scattering effect). Term 7 fBGORepresents the efficiency of the detector element. Finally, the terms on the right are received at the detector array for each location of a particular neutron source. Is a vector that represents the gamma that was processed.   The terms in the second equation areρEverything is known except vectors. This attenuation and scattering AboutρThe information is provided by a CT imaging system. Therefore, CT imaging system The stem provides the information needed to solve the second equation. This second The solution of the equation gives a three-dimensional map for each of carbon, nitrogen and oxygen. It is.   R is actually three or more equations related to each detectable species.dsabout The equation is based on the condition that each bag-pixel is relatively equivalent to the simple fluence equation. Since the reaction involves a thick target that is processed on a bag-pixel-by-pixel basis , The display is more accurate than the first equation. However, the more complicated second equation Parameters such as solid angle, attenuation, Compton scattering, etc. You. The (n, γ) cross section σ (n, γ) is GSO ΩsbIs slowed down by bag -Pixel density and running length ρbAnd <Lbag.pixel〉 Is a specific pixel Of the neutron track length per geometric cross-sectional area in the width direction. Integral, displayed as N <L / V>.   The remaining factor to consider is the NS rate dsn/ dt, detector observation speed RdsAnd γ energy BGO efficiency for rugi collection, fBGOIt is. The second equation is in the form of a matrix You. There are some quantities that are considered scalar quantities: σ(n, γ)Partial sectional area And detector efficiency at intrinsic energy, fBGOIt is.   Both the bag and the detector are physically separated, the former algorithmically and the latter physically separated. Pixelated by a diffuse detector. 2 for each bag and detector location One array is formed by multiplying detection rate and pixel thickness by density, and is a vector. You. The NS can move to different inspection locations, and therefore its percentage Is a single vector, but the actual entries are all equal to the rate of NS neutrons / second No.   The remaining matrix quantity GSO relates the NS phase space to the bag and the bag to the detector. Attach. Both matrices are geometrically upright for each beam-target process. Includes body angle, attenuation, scattering, etc.   The flux equation can be rearranged to more closely represent its ultimate use. Solve variable Subsequent translation gives the following equation:   We call this equation the density solution equation (DSE). The relational expression for the flux equation is It is as follows:     Where dρbNote that / dt is the equivalent current proportional to the NS rate . The last equation is a simple scalar array, as distinguished from matrix inversion. The volume current is related to the physical density by a division.   The denominator in this equation may be appropriately detected as prompt or half-life decay in some cases Normalized flow for reactions that start with a given species. The above equation gives the NS time domain A detector for phasing time intervals and integrating the time intervals in relation to in-modulation; It is clear that they are involved.   Data is expected to be different for background events and dead times, Collected in separate histograms for NS on and off times. This means Although not specifically shown, ΩbdIt is grouped into the same character. DS Ω in EbdThe matrix is the algorithmic bag-detector channel for pixels. The number of detector pixels is related. RdsVector dimensions are bag-pixel vector A solution exists only if it is larger than.   The term "NS" for neutron source is, in a broad sense, the unique zetatron NS Used to cover detailed physical properties and structure of neutron thermal equilibrium blanket Have been. The neutron source, which is about the point of the zetatron, is more It has a spread.   The time domain aspect of DSE is the slow activation process from the onset of The thermal neutron transient for the on- and off-pulse structures of the datatron is described. This These time domain characteristics are reflected in the GSO. Restricted Zetatro Neutron flow is exposed prior to inserting the bag into the neutron interrogation enclosure. Equal to or equal to the bag residence time near the detector, such as an oxygen channel event. Due to the longer longevity condition, it can be partially bypassed.   A further improvement is that the performance of the detector and the statistical and limited NS rateds Relating to the statistical error in. Species peak counting and statistical Errors are derived by fitting Lorentz distributions over a relatively smooth background. Is done. The DSE is converted to a generalized maximum probability equation and linearized. This etc The expression is called the DSEX equation:   ｛｝ Is the detection statistical error δRdsEach properly calibrated as explained Represents one-dimensional and two-dimensional quantities. Standard theory derives solution for covariance matrix I will At this time, the self-error relating bag-pixel and the matrix A correlation error is made available. The end result is the standard deviation or signal-to-noise ratio. Is the bag density with a calculation error for This is at explosives detection level. It is highly related to both the number of false positives and the number of false negatives.   GSOΩ used in the above neutron interrogation data processing proceduresbAnd ΩbdAnd <L>nRequires that the density in the bag be known. CT system Prior to the NI process, it provides the required physical density information.   To calculate the GSO matrix, bag-statistically link the species density to the pixels A model or equivalent is used. In calculating GSO, each species The bag density final solution can be iterated. GSO mainly depends on solid angle Iterative process to recycle the intermediate density solution for the purpose of initial estimation Process should be considered uniform throughout the bag as long as numerical convergence is guaranteed. It is appropriate to inject an initial estimate of the possible species density. This is the attenuation and Due to scattering etc., the structure of the bag has a relatively small perturbation in the GSO calculation equal.   NIs need to cover signatures of all feasible atomic species in packages There is no. Further, it relates to a BGO detector or any other type of detector Due to practical considerations, the maximum number of physical channels per NI system Restrictions are imposed. These considerations include the total energy per individual crystal. Lugy collection, ie, the number of radiation lengths for the crystal is included. Two or more Shared crystal events with partial energy in the crystal are costly and Is not considered a viable solution because of the increased complexity of It is not at all inconsistent with the underlying model developed and reflected in the DSEX model. This When, this provides an upper bound for bag pixelization in the final density solution.   A further function of CT is to use physical densities partially related to C, N and O Bag-to enable pixel normalization. Most of all significant content seeds Is represented by C, N and O. NI pixels for standard bags Large and therefore volumetric low volume explosives and large volume low density explosives The extremes of either the combination with the substance (say wool) or the substance selection are N I-base alone cannot be used to determine. By subdivision of NI pixels using CT, explosives Sub-pixel regions that fall within one density range are identified. However, Identifying areas with density ranges corresponding to explosives is not enough, The density of oxygen and nitrogen must be confirmed. This means that Achieved by a consistency check.   Explosives have very high densities of oxygen and nitrogen along with relatively little carbon Therefore, the ratios of oxygen to carbon, nitrogen to carbon, and nitrogen to oxygen were determined using information obtained from NI. Is monitored directly based on the information. These ratios are higher than those for passive substances. In the case of episodes, they are significantly different, and therefore the field of partial pixel volume filling. Even if they do, they will indicate the presence of an explosive.   Constant CNO (carbon, nitrogen, oxygen) count rate and suspicious NI sub-pixel volume Based on the volume, a consistency check is performed for all volumes of suspicious density. Subtracts the pixel pixel complement of the remainder as if it were an explosive Find the O and N densities. O and N are high density for explosives High density and association of pseudo explosives (false plus), extra pixel blur Would result in negative oxygen and nitrogen densities for the Falsely presupposes that there is an explosive in the subpixel area of suspicious density Will be.   In configurations where camouflage is attempted, high density due to shielding density Combined with CT readings and complete absence of any thermal neutron events due to nitrogen Gives a serious sign.   While dividing the bag volume remainder into smaller pixel sizes than average, And re-pixelate the bag to separate the unsuspected areas to a small number. Thus, another resolution method is obtained. Pixel biased by this CT data Has the advantage and is completely acceptable within the DSEX model. By doing this Thus, the suspicious pixel statistics are improved, followed by a consistency check (O / C and N / C ratios and those using the budget-surplus method) Excellent SNR is obtained. On the other hand, uniform pixelization limits the number of detector channels. This allows only two-dimensional bag-pixels. CT focusing area Convergence pixelization based on is locally sparse, with sparse pixelation elsewhere Pixel structure is possible.                                   Application examples   FIG. 7 is a flowchart illustrating a specific application example of the present invention.   In step S1, the bag is weighed. In step S2, the bag Is determined by physical measurements. Multiple axes Other lower and higher mass moments in relation to are also determined as necessary Is done.   In step S3, each pixel or pixel at high resolution using even local exposure. Uses CT imaging to derive the density for voxels. CT density information Information is weight and moment information from steps S1 and S2 on a bag-by-bag basis Is normalized based on Performs many CT passes in certain applications It may be necessary or desirable to do so.   In step S4, pixelization for NI is determined. By CT imaging For the problem areas identified, small pixels that result in high resolution Selected, elsewhere larger pixels are used.   In step S5, a neutron inquiry (NI) is performed and the resulting A gamma energy human gram is created. Carbon, nitrogen and oxygen (and water Of all other spectra, such as The contribution is confirmed in step S6 and corrected for background events. Step S7 Neutron attenuation and scattering in the intermediary prior to the reaction in each bag pixel at Is calculated. In step S8, the neutron reaction and the neutron-gamma conversion Neutron-target species interactions are determined for each image using solid angle, attenuation, scattering, etc. Calculated on prime. Step S9 is to calculate the number of gammas emitted from each pixel. And calculate its attenuation and scattering in the mediator before reaching the gamma detector. In step S10, detector registration, detector reactive force, detector geometric loss and And any losses due to detector response.   In step S11, the positions of carbon, nitrogen and oxygen in each pixel are measured. An initial pass is performed using the inversion process described above.   In step S12, a numerical constraint is imposed on the initial path from step S11. Added. These constraints include correctness for each pixel separately for each species. The relationship between the density boundary and the derived maximum CT physical density for each pixel Restrictions on total carbon, nitrogen and oxygen (and any other applicable species) included.   Step 13 determines whether a prescribed focusing criterion is satisfied. Filled If not, in step S7 a new attenuation and scattering coefficient is calculated and the process Is repeated or repeated. Updating or re-executing part of steps S4 to S6 Is also possible. Once the prescribed convergence criterion is satisfied, in step S14 Three elements in each pixel of the bag: nitrogen, carbon and oxygen (and possibly CT to generate a three-dimensional map that accurately indicates the concentration of each Based and NI based information is used. This map, along with other information It is displayed on the display device.   Although the present invention has been described above with respect to certain specific fields of application and the practice of the present invention, The scope of the invention is not limited to the specific applications and implementations described above.   For example, instead of the X-ray CT system shown in FIG. Stems can be used. Alternatively, the density information is provided by a non-CT X-ray system. Density information provided or provided for NI may be of weight and / or moment of inertia. Based on physical measurements or standard bag configurations and based on approximations stored in memory May be used. NI can be performed using single or multiple neutron sources. You. The construction of the NI image is based on the spatial configuration of the neutron source or electronic scanning of the neutron source or its It can be based on both.   Thus, from the above disclosure, those skilled in the art will perceive various modifications within the spirit and scope of the invention. Various modifications, changes and applications will occur. Therefore, the scope of the present invention is , Defined by the following claims.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ２１Ｈ 5/00 Ｇ２１Ｈ 5/00 Ｍ // Ｇ０１Ｖ 5/00 Ｇ０１Ｖ 5/00 Ａ Ｇ０６Ｔ 1/00 Ｇ０６Ｆ 15/62 ３９０Ｂ (72)発明者 コス ロバート ジェイ. アメリカ合衆国 フロリダ州 パーム ハ ーバー ストーン ハロウ コート 3990 アパートメント 26 (72)発明者 ルビン マーティン ディー. アメリカ合衆国 フロリダ州 クリアーウ ォーター フェザー サウンド サークル イースト 13759 アパートメント 704──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G21H 5/00 G21H 5/00 M // G01V 5/00 G01V 5/00 A G06T 1/00 G06F 15/62 390B (72) Inventor Kos Robert Jay. Palm Huber Stone, Florida, United States 3990 Apartment 26 (72) Inventor Rubin Martin De. United States Clearwater, Feather Sound Circle East, Florida 13759 Apartment 704

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １． 一つの物体を爆発物の有無について検査するための検査システムにおいて 、 （ａ） Ｘ線源及びＸ線検出器アレイを有する、物体を撮像するためのＣＴ撮像 システム、 （ｂ） 中性子源及びガンマ検出器アレイを有する、物体に問合せするための中 性子問合せシステム、ならびに （ｃ） ＣＴ撮像システム及び中性子問合せシステムに接続されており、かつ − ＣＴ撮像システムからのデータに基づいて物体の多次元密度マップを生成す るための密度計算モジュール、 − 密度計算モジュールからの情報に基づいて中性子問合わせ用の対象領域情報 を提供するための位置測定モジュール、及び − 中性子問合せシステムからの情報及び密度計算モジュールからの密度情報に 基づいて物体内の少なくとも２つの元素の濃度を表示する多次元マップを生成す るための化学種計算モジュールを含むプロセッサ、を含む検査システム。 ２． 少なくとも２つの元素に窒素及び酸素が含まれている、請求項１記載の検 査システム。 ３． 少なくとも２つの元素に窒素、炭素及び酸素が含まれている、請求項１記 載の検査システム。 ４． 中性子問合せのために用いられる画素のサイズが対象領域情報に基づいて 変動する、請求項１記載の検査システム。 ５． 化学種計算モジュールが物体の中の高密度部域上に中性子問合せを集束さ せるために位置測定モジュールからの情報を使用する、請求項１記載の検査シス テム。 ６． 物体に荷物が含まれる、請求項１記載の検査システム。 ７． 物体を秤量するため、プロセッサに連結されたスケールをさらに含む、請 求項１記載の検査システム。 ８． 対象領域情報に基づいて物体がＣＴ撮像システムから中性子問合せシステ ムまで移行するにつれてその向きを変更するための機械的アセンブリをさらに含 む、請求項１記載の検査システム。 ９． 物体中の少なくとも２つの元素の濃度を表示する前記多次元マップが３次 元マップである、請求項１記載の検査システム。 １０． プロセッサが、炭素、窒素及び酸素の測定値に共通の誤差を削除するべ く窒素及び酸素の測定値の正規化のために炭素測定値を使用する、請求項３記載 の検査システム。 １１． 一つの物体を爆発物の有無について検査するための検査システムにおい て、 （ａ） Ｘ線源及びＸ線検出器アレイを有する、物体を撮像するためのＣＴ撮像 システム、 （ｂ） 中性子源及びガンマ検出器アレイを有する、物体に問合せするための中 性子問合せシステム、ならびに （ｃ） ＣＴ撮像システム及び中性子問合せシステムに接続されており、かつ − ＣＴ撮像システムからのデータに基づいて物体の多次元密度マップを生成す るための密度計算モジュール、及び − 中性子問合せシステムからの情報及び密度計算モジュールからの密度情報に 基づいて物体内の少なくとも２つの元素の濃度を表示する多次元マップを生成す るための化学種計算モジュールを含むプロセッサ、を含む検査システム。 １２． 少なくとも２つの元素に窒素及び酸素が含まれている、請求項１１記載 の検査システム。 １３． 少なくとも２つの元素に窒素、炭素及び酸素が含まれている、請求項１ １記載の検査システム。 １４． 物体に荷物が含まれる、請求項１１記載の検査システム。 １５． プロセッサが、炭素、窒素及び酸素の測定値に共通の誤差を削除するべ く窒素及び酸素の測定値の正規化のために炭素測定値を使用する、請求項１３記 載の検査システム。 １６． 一つの物体を爆発物の有無について検査するための検査システムにおい て、 （ａ） Ｘ線源及びＸ線検出器アレイを有する、物体を撮像するためのＣＴ撮像 システム、 （ｂ） 中性子源及びガンマ検出器アレイを有する、物体に問合せするための中 性子問合せシステム、ならびに （ｃ） ＣＴ撮像システム及び中性子問合せシステムに接続されており、かつ − ＣＴ撮像システムからのデータに基づいて物体の多次元密度マップを生成す るための密度計算モジュール、及び − 密度計算モジュールからの情報に基づいて中性子問合せ用の対象領域情報を 提供するための位置測定モジュールを含むプロセッサ、を含む検査システム。 １７． 中性子問合せのために用いられる画素のサイズが対象領域情報に基づい て変動する、請求項１６記載の検査システム。 １８． 物体に荷物が含まれる、請求項１６記載の検査システム。 １９． １つの物体の中の爆発物を検出する方法において、 （ａ） Ｘ線を物体に照射し、物体の中のＸ線の減衰を測定する段階、 （ｂ） 物体の中のＸ線の減衰に基づいて物体の密度構成を表わす情報を生成す る段階、 （ｃ） 物体に中性子を照射し、物体内の中性子−ガンマ反応の結果生じるガン マ粒子を測定する段階、及び （ｄ） 段階（ｃ）内のガンマ粒子の測定及び段階（ｂ）からの密度情報に基づ いて物体内の爆発物の存在又は不在に関する情報を生成する段階、を含む方法。 ２０． 段階（ｂ）からの密度情報に基づいて中性子問合せのために使用される 画素のサイズを変動させる段階をさらに含む、請求項１９に記載の方法。 ２１． 段階（ｂ）からの密度情報に基づいて物体内の高密度部域に中性子問合 せを集束させる段階をさらに含む、請求項１９記載の方法。 ２２． 一つの物体を爆発物の有無について検査するための検査システムにおい て、 （ａ） 物体についての密度情報源、 （ｂ） 中性子源及びガンマ検出器アレイを有する、物体に問合せするための中 性子問合せシステム、 （ｃ） 中性子問合せシステムに接続されており、かつ − 密度情報源からの情報に基づいて中性子問合せ用の対象領域情報を提供する ための位置測定モジュール、及び − 中性子問合せシステムからの情報及び密度情報源からの密度情報に基づいて 物体内の少なくとも２つの元素の濃度を表示する多次元マップを生成するための 化学種計算モジュールを含むプロセッサ、を含む検査システム。 ２３． 一つの物体を爆発物の有無について検査するための検査システムにおい て、 （ａ） 物体についての密度情報源、 （ｂ） 物体を問合せするための中性子問合せシステム、及び （ｃ） 中性子問合せシステムに接続されており、かつ中性子問合せシステムか らの情報及び密度情報源からの密度情報に基づいて物体内の少なくとも２つの元 素の濃度を表示する多次元マップを生成するための化学種計算モジュールを含む プロセッサ、を含む検査システム。 ２４． 密度情報源がＸ線ＣＴシステムである、請求項２３に記載の検査システ ム。 ２５． 密度情報源がＸ線システムである、請求項２３記載の検査システム。 ２６． 密度情報源がメモリー記憶密度情報である、請求項２３記載の検査シス テム。 ２７． 物体の化学的構成を識別する方法において、 （ａ） 中性子源からの中性子で物体を照射し、検出器内の物体中の中性子−ガ ンマ反応の結果生じるガンマ粒子を測定する段階、 （ｂ） 中性子源と物体を表わす複数の画素の各々との間の介在物質内での中性 子の減衰及び散乱を推定する段階、 （ｃ） 複数の画素の各々について中性子対対象種の相互作用及び中性子からガ ンマへの変換を推定する段階、 （ｄ） 該複数の画素の各々と検出器との間の介在物質内でのガンマの減衰及び 散乱を推定する段階、及び （ｅ） 該複数の画素の各々について検出されたガンマの数及びエネルギーなら びに段階（ｂ）から（ｄ）までの推定に基づいて、各画素内の各々の対象種の濃 度を決定する段階、を含む方法。 ２８． 新しい減衰係数を計算し、次に予め定められた集束基準が満たされるま で段階（ａ）〜（ｅ）の少なくとも一部分を反復する段階をさらに含む、請求項 ２７記載の物体の化学的構成を識別する方法。 ２９． 推定のための密度情報を得るために物体にＸ線を照射する段階をさらに 含む、請求項２７記載の物体の化学的構成を識別する方法。[Claims] 1. In an inspection system for inspecting an object for the presence of explosives , (A) CT imaging for imaging an object having an X-ray source and an X-ray detector array system, (B) inside to interrogate an object with a neutron source and gamma detector array Sexual inquiry system, and (C) connected to a CT imaging system and a neutron interrogation system, and Generating a multi-dimensional density map of the object based on data from the CT imaging system; Density calculation module for -Target area information for neutron queries based on information from the density calculation module A position measurement module for providing − Information from the neutron interrogation system and density information from the density calculation module; Generate a multi-dimensional map indicating the concentration of at least two elements in the object based on the multi-dimensional map An inspection system, comprising: a processor including a species calculation module for processing. 2. 2. The test according to claim 1, wherein the at least two elements include nitrogen and oxygen. Inspection system. 3. The at least two elements include nitrogen, carbon and oxygen. On-board inspection system. 4. Pixel size used for neutron query is based on target area information The inspection system of claim 1, which varies. 5. Species calculation module focuses neutron queries on dense areas in objects The inspection system according to claim 1, wherein the information from the position measurement module is used to perform the inspection. Tem. 6. The inspection system according to claim 1, wherein the object includes luggage. 7. A contractor, further comprising a scale coupled to the processor for weighing the object. The inspection system according to claim 1. 8. A neutron interrogation system is used by the CT imaging system based on the object area information. Further includes a mechanical assembly to change its orientation as it moves The inspection system according to claim 1. 9. The multidimensional map, which displays the concentration of at least two elements in the object, is cubic The inspection system according to claim 1, which is an original map. 10. The processor should eliminate common errors in carbon, nitrogen and oxygen measurements. 4. The method according to claim 3, wherein the carbon measurements are used for normalizing the nitrogen and oxygen measurements. Inspection system. 11. Inspection systems for inspecting an object for explosives hand, (A) CT imaging for imaging an object having an X-ray source and an X-ray detector array system, (B) inside to interrogate an object with a neutron source and gamma detector array Sexual inquiry system, and (C) connected to a CT imaging system and a neutron interrogation system, and Generating a multi-dimensional density map of the object based on data from the CT imaging system; Density calculation module for − Information from the neutron interrogation system and density information from the density calculation module; Generate a multi-dimensional map indicating the concentration of at least two elements in the object based on the multi-dimensional map An inspection system, comprising: a processor including a species calculation module for processing. 12. The at least two elements include nitrogen and oxygen. Inspection system. 13. 2. The method of claim 1, wherein the at least two elements include nitrogen, carbon, and oxygen. 1. The inspection system according to 1. 14． The inspection system according to claim 11, wherein the object includes luggage. 15. The processor should eliminate common errors in carbon, nitrogen and oxygen measurements. 14. Use of carbon measurements for normalization of nitrogen and oxygen measurements. On-board inspection system. 16. Inspection systems for inspecting an object for explosives hand, (A) CT imaging for imaging an object having an X-ray source and an X-ray detector array system, (B) inside to interrogate an object with a neutron source and gamma detector array Sexual inquiry system, and (C) connected to a CT imaging system and a neutron interrogation system, and Generating a multi-dimensional density map of the object based on data from the CT imaging system; Density calculation module for − Target area information for neutron queries based on information from the density calculation module. An inspection system that includes a processor that includes a position measurement module for providing. 17． Pixel size used for neutron query is based on target area information 17. The inspection system according to claim 16, wherein the inspection system varies. 18. 17. The inspection system according to claim 16, wherein the object includes luggage. 19. In a method for detecting explosives in an object, (A) irradiating the object with X-rays and measuring attenuation of the X-rays in the object; (B) generating information representing the density configuration of the object based on the attenuation of X-rays in the object Stage (C) A cancer that irradiates an object with neutrons and results from a neutron-gamma reaction in the object. Measuring the particles, and (D) based on the gamma particle measurements in step (c) and the density information from step (b) Generating information about the presence or absence of an explosive in the object. 20. Used for neutron query based on density information from step (b) 20. The method of claim 19, further comprising varying the size of the pixel. 21. Neutron query to high density area in object based on density information from step (b) 20. The method according to claim 19, further comprising the step of focusing the strain. 22. Inspection systems for inspecting an object for explosives hand, (A) a source of density information about the object, (B) inside to interrogate an object with a neutron source and gamma detector array Sexual inquiry system, (C) connected to the neutron inquiry system, and − Provide target area information for neutron queries based on information from density sources; Position measurement module for; and -Based on information from the neutron interrogation system and density information from density sources; For generating a multi-dimensional map representing the concentration of at least two elements in an object An inspection system that includes a processor that includes a chemical species calculation module. 23. Inspection systems for inspecting an object for explosives hand, (A) a source of density information about the object, (B) a neutron inquiry system for inquiring about objects, and (C) Is connected to the neutron inquiry system and is it a neutron inquiry system? Based on these information and density information from the density source, Includes a species calculation module to generate a multi-dimensional map showing elemental concentrations An inspection system that includes a processor. 24. The inspection system according to claim 23, wherein the density information source is an X-ray CT system. M 25. The inspection system according to claim 23, wherein the density information source is an X-ray system. 26. 24. The inspection system of claim 23, wherein the density information source is memory storage density information. Tem. 27. In a method of identifying a chemical composition of an object, (A) irradiating an object with neutrons from a neutron source and neutron-gas in the object in the detector Measuring gamma particles resulting from the puma reaction, (B) neutral in the mediator between the neutron source and each of the plurality of pixels representing the object; Estimating the attenuation and scatter of the child, (C) Neutron-interaction of target species and neutron- Estimating the conversion to commas, (D) attenuation of gamma in the intervening material between each of the plurality of pixels and the detector; Estimating scatter; and (E) the number and energy of gamma detected for each of the plurality of pixels And based on the estimations of steps (b) to (d), the density of each target species in each pixel Determining the degree. 28. Calculate the new damping factor and then until the predefined focusing criterion is met. Further comprising repeating at least a portion of steps (a)-(e) with 28. A method for identifying a chemical composition of an object according to 27. 29. Irradiating the object with x-rays to obtain density information for estimation 28. The method of identifying a chemical composition of an object according to claim 27, comprising:
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