行包门放射性安全检测系统是通过对放射性物质和核材料的γ射线进行检测,并对携带放射性物质包裹通行事件进行自动报警的装置。可用于核材料库、核电站等重要场所出入口,以及机场、港口等公共场所安防系统。
行李包安检机是通过辐射探测器对放射性物质进行检测的仪器,该仪器大致分为四个部分:安检门结构、放射性探测器、数据采集处理、红外声光报警;该仪器根据其特殊性分为了两种模式:
⑴ 单机模式
不需要联网、独立工作,可独立检测判别待测物异常。
⑵ 联网模式
仪器能够组网、并且多台能够同时监测,数据可通过串口/网络传输到电脑上从而进行实时监测并控制。
行李包放射性安全检测系统设计的研究目的就是为了在生活的环境中,人流量较大的场所对过往的人和物品进行安全监测,通过安检门判断其是否带有放射性元素,防止放射性物质和核材料的非法大面积扩散,有效防止放射性恐怖活动事件的发生。同时,运用机械设计知识与放射性探测器、模数转换、数据采集、中央处理单元等方面知识的结合,形成一套完善的仪器设备。
安检门机械及加工采用模块化结构设计,具有同型号的通用性、拆装方便等特点。机械加工主要包含人员放射性监测通道和车辆放射性监测通道的外观及内部模块结构设计两大部分。具体结构主要包括:核辐射探测器安装模块、框架安装模块、电子学模块和软件设计。
1.行李包安检机整体设计
监测系统可设计成由数据采集分析单元连接一个或多个探测立柱的形式,每个立柱中可包含一个或多个探测组件;探测立柱与数据采集分析单元可邻近布置或置于一定距离以外。所以在安全门结构设计时,根据设备需要对来往行李包进行放射性监测的特殊性,我们在结构设计时首先考虑安检门高度、宽度、长度。其次需要将探测器、红外安装在能够监测到放射性物质的范围内,行人监测系统应具备一个能够对待测物进行监测的探测区域,此探测区域的高度至少为谁被安装地上方0m~2m,对于单侧探测立柱的监测系统,探测区域应至少覆盖垂直探测立柱表面1m的距离,如图1为安检门总体结构设计方案。

1-防水槽;2-报警装置;3-光电倍增管;4-塑料晶体;5-塑料晶体铅块;6-底座(含加强筋);7-元件安装板(数据采集卡、电路板);8-加强筋;9红外线;10-接口
图1行李包放射性安全监测系统的结构设计
2. 行李包安检机防水设计
设计有防水槽,所以钣金件折弯次数为四次,折弯角度为90°,最小折弯边为4.7mm,因此
安检门内部有电路板、探测器等元件,在外部结构上设计时需要满足防水要求,防水区域主要是上下壳、电池门、传感器引出部分,而常用的防水方法有:打胶水、超声、装O型圈。在安检门设计中,机柜防水性尤其重要,采用矩型设计且不受门板压力,不会产生形变,如图2。

图2 安检门机柜防水槽
3. 机柜抗震分析
根据ANSYS Workbench 软件仿真过程,确定材料参数,包括材料种类、材料弹性模量、泊松比、密度。安检门结构材料采用Q345B钢,弹性模量为2.1e+11Pa,泊松比为0.3,密度为7.85g/cm3;导入安检门几何模型;进入分析程序;为几何模型分配材料属性;在此过程中,随机振动结果为-2.8512e-6mm~0.3129mm,如图3。

图3 机柜随机振动分析结构数据图
4. 探测器设计
检门使用的放射性探测器又叫做“闪烁探测器”,是一种将闪烁体一一对于电离辐射灵敏的元件,直接或通过光导与光敏器件光耦合组成的核辐射探测器。由闪烁体、光电倍增管、相关电子仪器组成,探测器组成部分如图4。

1-闪烁体;2-铅屏蔽层;3-光导;4-光电倍增管;5-底座(分压器、射极跟随器);6-脉冲信号;7-低压电源;8-高压电源;9-线性放大器、多道分析仪
图4 探测器组成部分
5.软件设计
行李包安检门软件设计图:
