مقدمه

در رادیوگرافی و توموگرافی، تصـویربرداری با اشـعه X تک انرژی تنها اطلاعاتی در مورد چگالی جسم مورد آزمایش فراهم میآورد که این روش برای تشـخیص دقیق اشیاء بخصوص در حالتی که فوتون از چند عنصر مختلف عبور می کند، کافی نمی باشـد .[۱] حتی این سـیستمها در تمیز دادن یک ورق نازک که جاذب قوی میباشــد با یک ورق ضــخیم که جاذب ضــعیفی میباشــد ناتوان هســتند. لذا با توجه به محدودیت ذاتی این روش، استفاده از سیستمهای دو انرژی پیشنهاد میشود. روش انرژی دوگانهی اشعه X با ترکیبی از دو طیف مســتقل انرژی، برای تخمین عدد اتمی و چگالی به منظور کســب اطلاعات در مورد ترکیب ماده اســتفاده می شـود .[۳-۲] در این سـیستم باید بهینه سازی پارامترهایی مانند قلهی انرژی بهینه و خصوصیات آشکارسازها انجام شـود. دراین مقاله، محاسـبات مربوط به طراحی یک پایشـگر اشعه X دو انرژی با استفاده از لامپ kV 160 اشـعه X، آرایهای خطی از آشکارسازهای چند لایهی سوسوزن-فوتودیود و هم سوساز انجام شده است. تعیین ضـخامت تیغههای هم سوساز و نیز مواد آشکارسازی به همراه ضخامت مناسب با کد MCNPX انجام شده است.

۱ Fan beam

۶۰۳

روش کار

در سیستمهای تصویربرداری دوانرژی، جهت تشخیص مواد از مؤلفهی R استفاده میشود تا پاسخ خروجی وابستگیای در برابر تغییرات ضخامت نداشته باشد. این مؤلفه مطابق با رابطه ۱ تابعی از سیگنال عبوری ناشی از طیف انرژی پایین ( TL) و طیف انرژی بالا (TH) می باشد.
( / log⁡(
( ۱) × ⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡ ۰ =
( / log⁡(
۰

در سیستم های بازرسی اشعه X دوانرژی جهت کاهش هم پوشانی بین دو طیف انرژی از یک طبقهی فیلترسازی بعد از عبور پرتو از ماده و بین طبقات آشکارساز استفاده می شود. آرایش مناسب برای یک سیستم پایشگر اشعه X دوانرژی در شکل -۱)الف) نمایش داده شده است.

الف) ب) شکل.۱ الف) نمایی از چشمه، فیلتر و ترتیب آشکارسازها ب) طیفهای خروجی از آند تنگستنی یک لامپ اشعه ی ایکس

چشمهی فوتون استفاده شده، یک لامپ اشعه X با ولتاژ۱۶۰ kV با جریان ۱ mA است. باریکه خروجی از چشمه، طیف پیوستهای از فوتونهای X-ray می باشد (شکل -۱ب). برای رسیدن به نتایج مطلوب ناشی از برخورد تابش ایکس خروجی از تیوب با جسم مورد بازرسی، باید هم سوسازی طراحی و تعبیه شود تا بستهی مورد نظر به صورت مقطع به مقطع روی تسمه نقالهی در حال حرکت، مورد تابش قرار گیرد و تصویری با قدرت تفکیک مطلوب بر روی صفحه نمایش مشاهده شود. هم سوسازی که در این سیستم طراحی شده، باریکهی ۳۰×۸۰ درجه خروجی تیوب را به باریکهی پروانهای شکل تبدیل می نماید. از آنجا که آرایههای آشکارسازی به صورت L مانند و در دو وجه روبرویی چشمه قرار میگیرند، هم سوساز باید به گونهای طراحی

۶۰۴

شود تا تمام آرایهها در معرض تابش ایکس قرار بگیرند (شکل -۲الف). اتاقک تابش در نظر گرفته شده برای این کار ابعادی حدود ۱۰۰×۱۰۰ سانتیمتر مربع دارد. هم سوساز طراحی شده مطابق با شکل -۲)ب)، از یک بدنه و دو تیغهی سربی تشکیل شده که جهت ایجاد پنجرهی هم سوساز و تولید باریکهی پروانهای شکل به فاصلهی بسیار کمی در کنار یکدیگر قرار داده میشوند.

شکل .۲ الف) نحوهی قرارگیری تیوب، هم سوساز و آرایههای آشکارسازی در سیستم بازرسی چمدانی ب) نمایی از ساختار هم سوساز و نحوهی قرارگیری آن بر روی تیوب