工业射线照相技术在公共安全与安防领域的应用

数字工业射线照相技术是保障公共安全与安防的关键技术分支。由于爆炸物等危险品构成了巨大的潜在威胁，及时、准确地侦测这些物品便成为所有安防措施的核心议题。目前，围绕爆炸物检测已发展出多种方法，而射线照相技术凭借其穿透性和成像能力，在其中扮演着不可或缺的角色。

未爆弹药 (UXO) 的检测与识别

历史遗留的未爆弹药（Unexploded Ordnance, UXO）处理是一个棘手的难题。在进行安全处置之前，必须准确鉴别其内部是否含有化学战剂。射线照相技术为此提供了一种非侵入式的有效手段。

其基本原理是利用X射线成像来判断弹体内是否存在液体。如果一枚疑似弹药内部装填有液态化学战剂（例如芥子气或光气），通过射线照相便可以观察到清晰的液面线。为了确认这一点，检测人员通常会将待检弹药倾斜一个角度进行透视检查。若在射线图像中能够稳定地观察到随倾斜而变化的液面（如图1所示），则可高度确信其内部填充的是液态物质，而非固态炸药。

图1 一战时期化学手榴弹的检测。通过射线照相清晰地显示了弹体内部的液面线，从而确认了化学战剂的存在。

为了获取更多细节，图像处理技术也常被用于增强原始的射线照片。例如，图2展示了对一枚榴霰弹的数字射线照片进行高通滤波处理，处理后的图像显著增强了内部结构的轮廓和细节，为后续的分析和处置决策提供了更丰富的依据。

图2 榴霰弹的射线照片。(a) 原始图像，(b) 经过高通滤波增强后的图像。

双能X射线照相术在行李安检中的应用

在现代化的行李安检设备中，双能X射线技术已成为一项核心的、普及度极高的技术。它超越了传统X射线仅能提供形态信息的能力，能够进一步揭示被检物品的化学成分信息。

这项技术的物理基础在于，不同元素对不同能量的X射线具有差异性的吸收特性，这种吸收特性是吸收元素原子序数（Z值）的函数。因此，使用一高一低两种不同能级的X射线对同一物体进行照射，所得到的两幅射线图像并不会完全相同。通过计算这两幅图像对数灰度值的比率，可以得出一个能够表征吸收物质化学成分的参数，并且这个参数在理论上与其厚度无关。

图3展示了一套用于行李双能检测的双X射线球管组件，以及一幅典型的双能射线安检图像。在这种技术中，操作员看到的不再是单调的黑白图像，而是一幅经过伪彩编码的彩色图像。图像中的颜色直接对应于被检物品的原子序数范围：

• 蓝色 通常代表高原子序数物质，如金属。
• 绿色 代表中等原子序数的物质，如玻璃、聚氯乙烯(PVC)。
• 橙色/棕色 则代表低原子序数的物质，如各类有机物（碳水化合物等）。

这种直观的颜色区分，为安检人员判断是否存在爆炸物或违禁品提供了强有力的线索。例如，大多数爆炸物属于有机物范畴，会在图像上呈现为橙色或棕色。对这些可疑区域的重点分析，极大地提升了安检的效率和准确性。

图3 用于双能行李检测的双X射线球管组件及典型的安检图像。图像中的颜色代表了物体内部组分的原子序数：蓝色-高原子序数（如金属）；绿色-中等原子序数（如玻璃、PVC）；黄色至棕色-低原子序数（如碳水化合物）。

更先进的安检设备甚至会集成一个额外的能谱仪，用以测量散射辐射的能谱。这种方法对特定化学成分的检测灵敏度更高，能够对物体内部的多种化合物进行精确的识别和区分。无论是双能技术还是散射能谱分析，其背后都需要复杂的算法和对物理原理的深刻理解，才能将采集到的信号转化为可靠的检测结果。这正是专业检测实验室的核心价值所在。

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