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Die
Erfindung betrifft einen Durchstrahlungsscanner. Insbesondere betrifft
die Erfindung einen Durchstrahlungsscanner für Großobjekte, wie beispielsweise
Container, Eisenbahnwagons oder Lastkraftwagen.
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Insbesondere
im Zuge gestiegener Bemühungen
zum Schutz vor Verbrechen stellt sich regelmäßig die Aufgabe, große Objekte
wie beispielsweise Container, Eisenbahnwagons oder Lastkraftwagen
auf unzulässigen
Inhalt zu untersuchen. So kann beispielsweise Schmuggelware oder
potentiell den Terrorismus unterstützende Ware wie Sprengstoff
in solchen großen
Objekten ausgemacht werden.
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Da
es sehr umständlich
und somit in der Praxis nicht durchsetzbar wäre, solche Großobjekte
von innen im Einzelnen zu inspizieren, haben sich mobile und stationäre Stationen
mit Durchstrahlungsscannern etabliert. Diese durchstrahlen die Ladeeinheit des
Großobjekts,
meist mit Röntgenstrahlung.
Anhand des Schattenbildes und/oder des Scatterbildes der Strahlung
kann dann von einem Bediener und/oder von einem automatischen EDV-Erkennungssystem
erkannt werden, ob sich unzulässige Ware
im Großobjekt
befindet.
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Die
EP 0 491 977 B1 zeigt
eine Prüfanlage für die Ladung
eines Lastkraftwagens, wobei die Räder des Zugwagens von einem
Hubwagen angehoben werden und der gesamte Lastkraftwagen auf diese
Weise durch die Prüfanlage
gefahren wird.
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Die
DE 40 23 413 A1 zeigt
eine Prüfanlage, bei
welcher ein Container aufgebaut wird. Im Container befinden sich
ein Bedienbereich und ein Messtunnel. Zum Messtunnel hinführend sind
eine Rampe und ein Transportband für zu prüfende Lastkraftwagen aufgebaut.
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Die
FR 2 808 088 A1 zeigt
eine mobile Durchleuchteinheit, die auf einem hierzu speziell umgebauten
Lastkraftwagen installiert ist. Der Messtunnel wird durch ein vom
Lastkraftwagen wegschwenkbares Tor definiert. Das Tor besteht aus
einem Pfosten mit Detektoren und einem Riegel mit Detektoren. Gleichzeitig
wird seitlich des Lastkraftwagens eine Strahlungsquelle positioniert.
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Die
EP 1 635 169 A1 offenbart
einen auch in der Praxis eingesetzten Transport-Lastkraftwagen mit
einem aufstellbaren Rahmen, der mit Röntgendetektoren bestückt ist.
Mit einer Röntgenquelle
am ausgeklappten Teil des Rahmens werden durchfahrende Lastkraftwagen
durchstrahlt.
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Die
US 6,928,141 B2 zeigt
einen selbststehenden stabilen Rahmen, an welchem sowohl eine Röntgenstrahlenquelle
als auch Detektoren angeordnet sind. Der Rahmen kann von einem Lastkraftwagen
durchfahren werden. Er wird als Ganzes flach auf einem Transportlastkraftwagen
zum Einsatzort gebracht und dort aufrechtgestellt, wobei er auf
einer Seite auf einer Schiene und auf der anderen Seite auf Rädern fährt.
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Die
US 6,843,599 B2 zeigt
ein Durchstrahlsystem, welches aus einem Detektorenblock an einem
Fahrzeug und einem in einem gewissen Abstand aufzustellenden Röntgenstrahlenemitter
besteht. Der Röntgenstrahlenemitter
ist klein und kann in verschiedenen Positionen aufgebaut werden.
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Die
US 6,542,580 B1 zeigt
einen Detektionsrahmen, bei welchem die Röntgenquelle oben im Rahmen
angeordnet ist. Die Detektoren sind in den Seitenteilen des Rahmens
und im Boden der Sensoranlage angebracht.
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Weitere
Durchstrahlsysteme sind bekannt aus den Druckschriften
EP 0 491 977 B1 ,
DE 43 11 174 A1 ,
US 3,766,387 ,
DE 40 23 413 A1 ,
US 2,831,123 , US 2004/0125914,
WO 05/057196 A1,
US 6,031,890 ,
FR 2 808 088 A1 ,
US 4,150,293 ,
US 5,367,522 ,
DE 42 10 516 A1 ,
US 4,349,740 ,
US 4,303,830 ,
DE 40 23 414 A1 ,
EP 0 963 925 A2 ,
EP 0 963 925 B1 ,
EP 0 991 916 B1 ,
EP 1 526 392 A2 ,
EP 1 635 169 A1 ,
GB 2337032 A , US
2003/0023592,
US 6,812,426
B1 , WO 03/027653 A2, WO 03/027653 A3,
US 6,839,403 B1 ,
US 6,928,141 B2 ,
US 6,815,790 B2 ,
US 6,843,599 B2 ,
US 6,665,373 B1 ,
US 6,542,580 B1 ,
US 6,473,487 B1 ,
US 6,094,472 A sowie
aus der
US 5,181,234
B1 .
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen verbesserten Durchstrahlungsscanner
zur Verfügung
zu stellen.
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Nach
einem ersten Aspekt der Erfindung löst diese Aufgabe ein Durchstrahlungsscanner
für Großobjekte
wie beispielsweise Container, Eisenbahnwagons oder Lastkraftwagen,
mit wenigstens einer seitlich angeordneten Strahlenquelle und wenigstens
einem Detektor, zwischen welchen Strahlen entlang eines Strahlenganges
laufen können,
sowie mit einem Auflager für
das Großobjekt,
wobei das Auflager innerhalb des Strahlenganges angeordnet ist.
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Begrifflich
sei zu der Erfindung zunächst
erläutert,
dass unter dem „Strahlengang" die Summe derjenigen
geraden Strahlen zusammengefasst wird, die von der Strahlenquelle
zu einem Detektor verlaufen. Dabei ist zu beachten, dass die Strahlenquelle keine
exakt punktförmige
Strahlenquelle sein kann, allerdings ist sie häufig einer punktförmigen Strahlenquelle
angenähert.
In jedem Falle ergibt sich aber eine Geometrie, bei welcher die
Strahlenquelle erheblich kleiner ist als eine Detektionsstrecke
entlang der Detektoren. Daher ergibt sich die Geometrie des Strahlengangs
in der Ebene der Strahlenquelle und der Detektoren als ein Strahlenfeld,
welches an der Strahlenquelle recht eng ist und sich zu den Detektoren
hin deutlich aufweitet. Übliche
Aufweitungswinkel des Strahlengangs liegen zwischen etwa 35 ° (vgl.
US 6,834,599 B2 )
und etwa 80 ° (vgl.
EP 1 635 169 A1 ).
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Mit
dem vorgeschlagenen ersten Aspekt der Erfindung ist es möglich, das
gesamte Großobjekt
zu durchstrahlen und auf unzulässigen
Inhalt zu prüfen. Dies
bezieht sich insbesondere auch auf sehr niedrig angeordnete Bereiche
des zu prüfenden
Großobjekts wie
beispielsweise die Räder
eines Lastkraftwagens, den Unterbau eines Eisenbahnwaggons oder
die Stellfläche
eines Containers. Demgegenüber
werden selbst bei der
EP
0 491 977 B1 nur die Vorderräder der Zugmaschine angehoben,
sodass diese unter Umständen
vollständig
im Strahlengang liegen könnten:
Die übrigen
Räder werden
allerdings vom Strahlengang nicht erfasst. Bei der
US 6,542,580 B1 ist die Strahlenquelle
nicht seitlich angeordnet.
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Vorteilhaft
weist der Strahlengang wenigstens einen horizontalen Strahlenverlauf
auf, der unterhalb des Auflagers vorgesehen ist. Wenn die Strahlenquelle
entsprechend niedrig angeordnet ist und auch die Detektoren entsprechend
tief herabreichen, ergibt sich automatisch ein horizontaler Strahlenverlauf
unter dem Auflager hindurch. Demgemäß liegt das Auflager in jedem
Falle im Strahlengang, ohne dass das Auflager besonders hoch gelegt
werden müsste,
und auch ohne Podestkonstruktionen wie in der
EP 491 977 B1 oder in der
DE 40 23 413 A1 zu
benötigen.
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Bevorzugt
ist die Strahlenquelle in und/oder unterhalb einer das Auflager
beinhaltenden Ebene angeordnet. Begrifflich wird hierzu von einer
ebenen Auflagerfläche
ausgegangen, was schon deshalb sinnvoll erscheint, weil die zu scannenden
Großobjekte
in der Regel dazu vorgesehen sind, auf einer ebenen Fläche zu stehen,
wie beispielsweise im Falle eines Lastkraftwagens auf einer Straßenfläche oder
im Falle eines Eisenbahnwagons auf zwei Schienen.
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Wenn
die Strahlenquelle in der Ebene des Auflagers angeordnet ist, ergibt
sich ein horizontaler Strahlenverlauf durch das Auflager hindurch
und somit durch den untersten Punkt des zu scannenden Großobjekts.
Bei einem Lkw läge
dann die Standfläche
der Reifen exakt zu einem horizontalen Strahlenverlauf benachbart.
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Von
besonderem Vorteil ist es jedoch, wenn die Strahlenquelle echt unterhalb
der Auflagerebene angeordnet ist. Auf diese Weise kann das ganze Großobjekt
mit einem Strahlenverlauf durchstrahlt werden, welcher von der Horizontalen
abweicht. Horizontale Bereiche des Großobjekts wie beispielsweise
das Bodenblech eines Lastkraftwagens, eines Eisenbahnwagons oder
eines Containers können
auf diese Weise gut durchleuchtet werden und führen nicht zu linienförmigen Abschattungen
im Schattenbild der Strahlung.
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Bevorzugt
umfasst das Auflager einen Lineartransport für die Großobjekte oder ist als solcher ausgebildet.
In beiden Fällen
können
die Strahlenquelle und/oder die Detektoren stationär ausgebildet werden,
und das Großobjekt
kann linear durch den Strahlengang transportiert werden.
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Es
ist jedoch auch von Vorteil, wenn die Strahlenquelle und die Detektoren
linear verlagerbar sind, vorzugsweise auf Schienen. Bei einem solchen Aufbau
sind die Bahnen der Strahlenquelle und der Detektoren genau vorgebbar
und bekannt, was zu hochpräzisen
Messergebnissen führen
kann. Dabei müssen
sich ein verlagerbarer Scanner und ein lineartransportierendes Auflager
nicht ausschließen. Vielmehr
können
diese beiden Ausführungsvarianten in
gleichzeitiger Anwendung zu einem hochkompakten Aufbau des Durchstrahlungsscanners
führen.
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Um
den Scanner möglichst
variabel einsetzen zu können,
wird vorgeschlagen, dass der Strahlengang außerhalb eines Gebäudes vorgesehen
ist. Strahlungsquelle und die Detektoren können dann beliebig lange Wege
zurücklegen,
beispielsweise können
sie entlang eines gesamten Zuges verlagert werden und diesen vollständig scannen.
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Bei
einem Scanner, dessen Strahlengang außerhalb eines Gebäudes vorgesehen
ist und der verlagerbar ausgestaltet ist, wird vorgeschlagen, dass
hinter den Detektoren von der Strahlenquelle aus gesehen ein mitfahrender
Strahlenschutz vorgesehen ist, beispielsweise eine mitfahrende Betonmauer.
Auf diese Weise können
die Baukosten für eine
Strahlenabschirmung jenseits des zu prüfenden Großobjekts auf die Breite des
stationären
Strahlengangs reduziert werden, gegebenenfalls mit einem Größenzuschlag
aus Sicherheitsgründen.
Insbesondere bei langen Scanstrecken wie beispielsweise entlang
eines Zuges können
die Baukosten hierdurch minimiert werden.
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Nach
einem zweiten Aspekt der Erfindung löst die Aufgabe ein Durchstrahlungsscanner
für Großobjekte
wie beispielsweise Container, Eisenbahnwagons oder Lastkraftwagen,
mit wenigstens einer Strahlenquelle und wenigstens einem Detektor, zwischen
welchen Strahlen entlang eines Strahlengangs laufen können, sowie
mit einem Auflager für das
Großobjekt,
wobei die Strahlenquelle und mindestens einer der Detektoren über eine
Brücke
miteinander verbunden sind und auf Schienen mittels eines eigenen
Antriebs verlagerbar sind.
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Begrifflich
sei hierzu erläutert,
dass unter einer „Brücke" eine Konstruktion
verstanden wird, welche über
denjenigen Raum hinweg verläuft,
welcher dazu vorgesehen ist, von den prüfenden Großobjekten passiert zu werden.
Die Brücke
soll also von der einen Seite des Scanraums zur anderen Seite des Scanraums
reichen.
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Wenn
die Strahlenquelle und die Detektoren über eine stabile Brücke miteinander
verbunden sind und wie vorgeschlagen ohne Kraft von außen verlagert
werden können,
können
sie höchstgenaue
Bilder erzeugen. Insbesondere können
auch besonders kleine unzulässige
Objekte in den zu prüfenden Großobjekten
erkannt werden, da der Strahlengang wegen des Verfahrens auf Schienen
extrem ruhig und geführt
wird. Demgegenüber
kann eine nicht abgestützte
Strahlenquelle wie in der
EP
1 635 169 A1 leichter in Schwingung geraten, wenn der Scanner als
solcher verfahren wird. Bei jeweils auf der Straßenoberfläche gelagerter Strahlenquelle
und Detektoren wie beispielsweise in der
FR 2 808 088 A1 ist die
Genauigkeit der Scanergebnisse von der absoluten Ebenheit der Straßenoberfläche abhängig. Bei
einer Lösung
wie in der
US 6,928,141
B2 ist zwar der Scanner auf einer Schiene verlagerbar,
die Detektoren sind allerdings auf herkömmlichen Rädern gelagert. Bei einem Verfahren
des dortigen Scanntores ist die Genauigkeit der erzielten Bilder
somit davon abhängig,
dass die Straßenoberfläche unterhalb
der Detektoren exakt parallel zur Schienenoberfläche verläuft. Ein beidseitiger Schienenaufbau
ist demgegenüber
recht unabhängig
hochpräzise
aufbaubar.
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Immer
wenn die Detektoren und/oder insbesondere die Strahlenquelle auf
einer Schiene geführt ist
bzw. sind, wird vorgeschlagen, dass Sicherungsklammern vorgesehen
sind, welche die Schienen umgreifen. Auf diese Weise kann die Anlage
schnell gegen äußere Einflüsse wie
Erdbeben oder Hurrikans gesichert, und somit kann insbesondere die Strahlenquelle
vor Beschädigungen
geschützt
werden.
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Wenn
die Strahlenquelle auf einer Schiene liegt, wird vorgeschlagen,
dass sie auf einem Wagen angeordnet ist, der unabhängig von
einer Brücke selbststehend
gelagert ist. Dies ist aus Sicherheitsgründen von Vorteil, da die Strahlenquelle
auf diese Weise besonders stabil in ihrer beabsichtigen Ausrichtung
bzw. Lage gehalten wird.
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Wenn
die Strahlenquelle in einem solchen stabil stehenden Wagen angeordnet
ist, wird zusätzlich
vorgeschlagen, dass die Detektoren an einer Brücke gelagert sind, welche einerseits
an dem stabilen Wagen und andererseits an einem Hilfswagen befestigt
ist, der auf genau einer Schiene verlagerbar gelagert ist. Auf diese
Weise erreicht man mit einfachen Mitteln eine stabile Konstruktion
aus dem stabilen Wagen mit der Strahlenquelle, der Brücke mit
den Detektoren und dem Hilfswagen. Es spart dabei hinsichtlich des
Hilfswagens notwendigen Bauraum ein, dass dieser auf genau einer
Schiene geführt
ist.
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Wenn
der Hilfswagen auf der einen Schiene über zwei Räder läuft, wird eine besonders stabile Führung gewährleistet,
was zu sehr genauen Bildern führt.
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Ein
Hilfswagen zum Abstützen
einer die Detektoren tragenden Brücke ist bevorzugt nicht selbst angetrieben.
Hierdurch lassen sich Steuerprobleme in der Abstimmung zwischen
einem ersten Antrieb und dem Hilfswagenantrieb vermeiden. Außerdem lassen
sich Kosten und Bauraum einsparen.
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Nach
einem dritten Aspekt der Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein
Durchstrahlungsscanner für Großobjekte
wie beispielsweise Container, Eisenbahnwagons oder Lastkraftwagen,
mit wenigstens einer Strahlenquelle und wenigstens einem Detektor, zwischen
welchen Strahlen entlang eines Strahlenganges laufen können, sowie
mit einem Auflager für das
Großobjekt,
wobei außerhalb
des Scanvolumens ein Sicherungsraum für Bedienpersonal des Großobjekts
vorgesehen ist, vorzugsweise baulich integriert mit dem Durchstrahlungsscanner.
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Beim
Durchstrahlen eines Großobjekts
treten – bei
vollständigem
Durchleuchten – zwangsweise
auch dort Strahlen durch das Großobjekt, wo das Bedienpersonal
des Großobjekts
sich befindet. So sollte aus Sicherheitsgründen beispielsweise die Fahrerkabine
eines Lastkraftwagens ebenso vom Scanvorgang miterfasst werden wie
die Führerkabine
eines Eisenbahnzugs. Um für
das Bedienpersonal des Großobjekts
die Strahlenbelastung zu minimieren, wird der Sicherungsraum außerhalb
des Scanvolumens vorgeschlagen.
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Das
Scanvolumen beschreibt das Volumen, in welchem der Strahlengang
vorliegt bzw. welches der Strahlengang überstreicht. Selbst bei sehr schmalen
Detektoren ist dieses nie eine Ebene im mathematischen Sinne, sondern
nur bestenfalls angenähert
an eine Ebene. Es ist also ein Volumen.
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Da
Bedienpersonal des zu prüfenden
Objekts in der Regel nicht im Detail mit den Gefahren von Strahlung
vertraut sein muss, ist es von Vorteil, einen prädestinierten Sicherungsraum
vorzusehen, in welchem sich das Bedienpersonal während des Scanvorgangs aufzuhalten
hat. Auf diese Weise wird sicher ausgeschlossen, dass das Bedienpersonal zwar
außerhalb
des Großobjekts
ist, aber dennoch den Scanraum durchläuft.
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Wenn
ein Sicherungsraum vorgesehen ist, wird vorgeschlagen, dass dieser
und/oder ein Serviceraum für
Servicepersonal des Scanners gemeinsam mit der Strahlenquelle und/oder
dem Detektor verlagerbar ist bzw. sind. Dies erleichtert nicht nur den
Aufbau oder Abbau des Durchstrahlungsscanners. Insbesondere kann
sich das Servicepersonal des Durchstrahlungsscanners während des
Scanvorgangs gemeinsam mit dem Scanner verlagern. Sollte beispielsweise
eine Unebenheit im Fortschreiten des Scannvorgangs bei dessen Verlagerbewegung überfahren
werden, so spürt
das Servicepersonal dies durch ein leichtes Ruckeln im Serviceraum.
Außerdem
bleibt die optische Perspektive vom Serviceraum zum Scanvolumen
immer konstant. Auch können
Wartungsarbeiten an der Strahlenquelle sowie eine Kommunikation
mit dem Bedienpersonal dann ohne Weiteres während des Scanvorgangs vorgenommen
werden.
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Insbesondere
wird vorgeschlagen, dass die Strahlenquelle, der Serviceraum und
der Sicherungsraum gemeinsam in einem auf Schienen verfahrbaren
Container angeordnet sind. Dies eine sehr kostengünstige Konstruktion,
welche zudem mit nur einer Baueinheit auf Seiten der Strahlenquelle
auskommt.
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Wenn
der Sicherungsraum verlagerbar ausgestaltet ist, wird vorgeschlagen,
dass eine mit dem Sicherungsraum verlagerbare Laufbrücke zwischen den
Auflager und dem Sicherungsraum vorhanden ist. Eine solche Laufbrücke erhöht zunächst die
Bequemlichkeit und die Sicherheit für das Bedienpersonal des Großobjekts
und unterstützt,
dass sich das Bedienpersonal des Großobjekts zum Sicherungsraum
begibt. Gleichzeitig erhöht
dies auch die Sicherheit des Servicepersonals des Scanners, da recht
genau vorhersagbar ist, wo auf dem Gelände sich das Bedienpersonal
bewegt.
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Nach
einem vierten Aspekt der Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein
Durchstrahlungsscanner für Großobjekte
wie beispielsweise Container, Eisenbahnwagons oder Lastkraftwagen,
insbesondere wenn ein Sicherungsraum vorgesehen ist, wobei für das Bedienpersonal
außerhalb
des Strahlengangs ein Pfad um die Strahlenquelle herum vorgesehen ist,
vorzugsweise durch den Sicherungsraum hindurch.
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Es
ist unmittelbar ersichtlich, dass ein solcher vorgegebener Pfad
dieselben Vorteil bringt wie das Vorsehen einer Laufbrücke, nur
dass der Weg des Bedienpersonals hierdurch noch besser vorgebbar
ist. Dadurch, dass der Pfad um die Strahlenquelle herum führt, wird
außerdem
eine bes sere Abschirmung erreicht als in der
US 6,542,580 B1 , welche den
Fahrer eines PKW seitlich des Strahlengangs passieren lässt.
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Unabhängig hiervon
wird kumulativ bzw. alternativ vorgeschlagen, dass die Strahlenquelle
des Durchstrahlungsscanners erst dann aktiviert werden kann, wenn
sich das Bedienpersonal im Sicherungsraum befindet. Zum Einen kann
hierdurch eine Strahlengefährdung
für das
Bedienpersonal sicher ausgeschlossen werden. Zusätzlich kann das Bedienpersonal
aber auch in dem Sicherungsraum leicht festgehalten werden, wenn
tatsächlich
ein unzulässiges Objekt
im zu prüfenden
Großobjekt
gefunden wird.
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Ein
Sicherungsraum ist bevorzugt kugel-, schuss- und/oder schlagsicher
ausgebildet. Auf diese Weise kann das Servicepersonal bestmöglich geschützt werden.
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Nach
einem fünften
Aspekt der Erfindung löst
die gestellte Aufgabe ein Durchstrahlungsscanner für Großobjekte,
wie beispielsweise Container, Eisenbahnwagons oder Lastkraftwagen,
mit wenigstens einer Strahlenquelle und wenigstens einem Detektor,
zwischen welchen Strahlen entlang eines Strahlenganges laufen können, sowie
mit einem Auflager für
das Großobjekt,
wenn ein autarker Stromgenerator vorgesehen ist. Dadurch wird die
Montage auch an einem abgelegenen Ort erheblich vereinfacht, beispielsweise
in einem Hafen. Auch können dann
großen
Strecken von der Strahlenquelle durchfahren werden.
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Nach
einem sechsten Aspekt der Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein
Durchstrahlungsscanner für
Großobjekte,
wie beispielsweise Container, Eisenbahnwagons oder Lastkraftwagen,
mit wenigstens einer Strahlenquelle und einer Vielzahl an Detektoren,
wobei Strahlen zwischen der Strahlenquelle und den Detektoren entlang
eines Strahlenganges laufen können,
sowie mit einem Auflager für
das Großobjekt,
wobei die Detektoren im Wesentlichen entlang eines Bogens, vorzugsweise
entlang eines Kreisbogens, angeordnet sind. Insbesondere wird hierzu
noch vorgeschlagen, dass die Detektoren senkrecht zum Strahlengang
gemeinsam mit der Strahlenquelle verlagerbar sind.
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Die
Anordnung der Detektoren in einem Bogen um die Strahlenquelle führt zu einer
erheblichen Erhöhung
der Messgenauigkeit gegenüber
einer linearen Anordnung, wie sie herkömmlich bekannt ist. Auch werden
Abschattungen der Detektoren gegeneinander zumindest weitgehend
vermieden. Die Scananlage benötigt
zwar dann einen größeren Abstand zwischen
der Strahlenquelle und den Detektoren, dafür sind bei den Detektoren die
Strahlen aber bereits derart abgeschwächt, dass die Gesamtanordnung der
Anlage einschließlich
Strahlenschutz in der Regel nicht größer zu bauen braucht.
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Im
Idealfall ist dabei ein echter Kreisbogen um die Strahlenquelle
vorgesehen, entlang dessen die Detektoren angeordnet und radial
ausgerichtet sind. Im Rahmen der zu erzielenden Messgenauigkeiten
sind allerdings Abweichungen möglich.
Wesentlich ist, dass die Detektoren nicht – wie herkömmlich bekannt – entlang
ausschließlich
linearer Abschnitte angeordnet sind. So liegen übliche Anordnungen wie beispielweise
aus der
EP 1 635 169
A1 oder
US
6,928,141 B1 in einer streng rechtwinkligen U-förmigen Anordnung. Auch eine
Anordnung wie in der
US
6,843,599 B2 besteht lediglich aus drei linearen Abschnitten
der Detektoren.
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Eine
bogenförmige
Anordnung kann besonders einfach dadurch erzielt werden, dass die
Detektoren an einem bogenförmigen
Gestell angeordnet sind, vorzugsweise an einem kreisbogenförmigen Gestell.
Ein solches Gestell erzielt nicht nur eine bauliche Vereinfachung,
sondern auch auf einfache Weise eine hohe Stabilität und mithin
eine hohe Bildgenauigkeit.
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Um
eine Bogenkonstruktion besonders einfach konstruieren zu können, wird
vorgeschlagen, dass die Detektoren in mehreren jeweils geradlinigen Detektorleisten
angeordnet sind, wobei die Mittelsenkrechten der Detektorleisten
jeweils im Wesentlichen auf die Strahlenquelle ausgerichtet sind,
vorzugsweise mit einer Abweichung unter 10 °. Es versteht sich, dass der
Bogen umso besser angenähert wird,
je mehr geradlinige Detektorleisten vorgesehen sind und je kürzer eine
Detektorleiste ist.
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Wenn
die Detektoren in geradlinigen Detektorleisten angeordnet sind,
wird vorgeschlagen, dass deren Mittelpunkte im Wesentlichen äquidistant
zur Strahlenquelle angeordnet sind. Hierdurch kann ein Kreisbogen
oder zumindest ein Kreisbogenabschnitt mit einfachen Mitteln angenähert werden.
Im Rahmen der Messgenauigkeit empfehlen sich Abweichungen unter
5 % oder bevorzugt unter 1 % bezüglich
der jeweiligen Distanz von Detektoroberfläche zur Strahlungsquellenoberfläche.
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Nach
einem siebten Aspekt der Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein
Durchstrahlungsscanner für
Großobjekte
wie beispielsweise Container, Eisenbahnwagons oder Lastkraftwagen,
mit wenigstens einer Strahlenquelle und einer Vielzahl an Detektoren,
wobei Strahlen zwischen der Strahlenquelle und den Detektoren entlang
eines Strahlenganges laufen können,
sowie mit einem Auflager für
das Großobjekt,
wobei Ausgleichsmittel gegen eine thermische Expansion vorgesehen
sind.
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Durchstrahlungsscanner
der hier gegenständlichen
Art müssen
unter unterschiedlichsten Witterungsbedingungen absolut zuverlässig arbeiten können. So
kann beispielsweise die Temperatur leicht zwischen – 40 °C nachts
im Winter und + 80 °C tagsüber bei
direkter Sonneneinstrahlung im Sommer schwanken. Unter all diesen
Bedingungen soll nach Möglichkeit
gewährleistet
sein, dass sich das beim Scannen gewonnene Bild nicht in Folge einer geometrischen
Verlagerung der Detektoren verändert.
Hierfür
sollen die Ausgleichsmittel sorgen. Die Ausgleichsmittel müssen sich
technisch demgemäß dadurch
auszeichnen, dass sie eine Bewegung der Aufhängung der Detektoren nur in
vermindertem Maße,
bevorzugt so wenig wie möglich,
an die Detektoren weitergeben. Hierzu eignen sich zahlreiche mehr oder
weniger komplizierte Aufbauarten.
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Bevorzugt
umfassen die Ausgleichsmittel Detektorschienen, die an einem Gestell
vorgesehen sind und auf welchen die Detektoren verlagerbar angeordnet
sind, wobei vorzugsweise Federmittel vorgesehen sind, welche parallel
zu den Detektorschienen auf die Detektoren wirksam sind. Schon das
Vorsehen der Detektoren auf den Detektorschienen an einem Gestell
führt zu
einer gleichförmigeren
Verlagerung der Detektoren. Wenn zudem Federn parallel zu den Schienen
an die Detektoren angeschlossen sind, mäßigen diese eine Ausdehnung
des Gestells, an dem die Federn verankert sind, entsprechend weiter
ab.
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Wenn
dann das Gestell starr mit der Strahlenquelle verbunden ist, bleibt
die Geometrie auch unter starken Witterungsschwankungen möglichst gleichmäßig.
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Es
wurde bereits angedeutet, dass die Ausgleichsmittel an einem Gestell
sein können,
wobei dann die Detektoren bevorzugt in Detektorleisten angeordnet
sind. Dies vereinfacht den Aufbau der gesamten Detektoranlage. Insbesondere
müssen
nicht die einzelnen Detektoren jeweils an Ausgleichsmittel angeschlossen
sein, sondern es führt
bereits zu guten Ergebnissen, wenn jeweils eine Detektorleiste über ein
Ausgleichsmittel an das Gestell angeschlossen ist.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die Ausgleichsmittel temperaturstabile
Abstandshalter aufweisen, beispielsweise ein Gehäuse der Detektorleisten. Auf diese
Weise verlagern sich die Detektoren nur wenig, auch wenn das Gestell
stark arbeitet. Insbesondere im Zusammenspiel mit Federn ist dieser
Effekt bei Temperaturschwankungen gut erkennbar. Begrifflich sei
noch erläutert,
dass ein einteiliger Abstandshalter streng genommen zwar immer temperaturinstabil
ist, aber selbst bei einteiliger Ausführung kann ein solches Element
eine erheblich geringere Wärmeexpansion
aufweisen als das Gestell, beispielsweise wenn es einen Wärmexpansionskoeffizienten
hat, der um mindestens eine Zehnerpotenz geringer ist als der effektive
Wärmexpansionskoeffizient
des Gestells.
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Bevorzugt
umfassen die Ausgleichsmittel ein thermisch isolierendes Gehäuse für die Detektoren bzw.
für die
Detektorleisten. Vor allem kann vorgesehen sein, dass innerhalb
einer Außenhülle eines
Gehäuses
eine Wärmedämmlage vorgesehen
ist, die eine erheblich geringere Dichte hat als der Gehäusewerkstoff
selbst, beispielsweise mindestens eine Dichte von einer Zehnerpotenz,
vor allem drei Zehnerpotenzen, weniger als die Dichte des Gehäusewerkstoffs
beträgt.
Beispielsweise kann das Gehäuse
aus einem Blech oder aus einem harten Kunststoff geformt sein, während an
der Innenseite des Gehäuses
eine Wärmedämmschäumung vorhanden
ist. Von Vorteil brauchen etwaige Abstandhalter hinsichtlich der
möglichen
Temperaturschwankungen jeweils für
sich nicht derart stark stabilisiert zu sein, als wäre kein
Gehäuse
vorhanden. Auch bietet das Gehäuse Schutz
für die
Detektoren gegen sonstige Umwelteinflüsse.
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Nach
einem achten Aspekt der Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein
Durchstrahlungsscanner für Großobjekte,
wie beispielsweise Container, Eisenbahnwagons oder Lastkraftwagen,
mit wenigstens einer Strahlenquelle und einer Vielzahl an Detektoren, wobei
Strahlen zwischen der Strahlenquelle und den Detektoren entlang
eines Strahlenganges laufen können,
sowie mit einem Auflager für
das Großobjekt,
wobei ein gemeinsames Gehäuse
für die
Detektoren bzw. für
die Detektorleisten vorgesehen ist, in denen sämtliche Detektoren angeordnet
sind.
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Ein
solches einteiliges Gehäuse
schützt
die empfindlichen Detektoren sowie etwaige mechanische Elemente
vor Umwelteinflüssen,
wobei gerade die Ausbildung als ein einheitliches Gehäuse die
Klimatisierung der Detektoren erheblich vereinfacht. Nach dem Stand
der Technik wie beispielsweise der
FR 2 808 088 A1 oder der
US 6,843,599 B2 sind zwischen
mehreren Detektorgehäusen
jeweils Gelenke angebracht, die die Detektorengehäuse separieren. Ein
solcher Aufbau macht eine etwa vorgesehene Klimatisierung weniger
effektiv.
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Es
wurde bereits erwähnt,
dass das Gehäuse
eine thermische Isolation umfassen kann.
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Von
Vorteil ist es, wenn das Gehäuseinnere klimatisiert
ist, insbesondere aktiv klimatisiert. Eine passive Klimatisierung
kann sich bereits dadurch ergeben, dass der aufgewärmten Luft
im Gehäuseinneren
Möglichkeit
gegeben wird, nach außen
zu entweichen und dabei kühlere
Luft nachzuziehen. Hierzu können
beispielsweise Kühlrippen
und/oder Entlüftungsöffnungen
an geeigneten Stellen im Gehäuse vorgesehen
sein. Besonders gute Ergebnisse hinsichtlich der Klimatisierung
und somit auch der Lebensdauer und der Ergebnisgenauigkeit des Scanners
werden dann erzielt, wenn eine aktive Klimatisierung vorgesehen
ist. Eine aktive Klimatisierung zeichnet sich dadurch aus, dass
sie beispielsweise über
ein Geblä se
in der Lage und dazu eingerichtet ist, kühlere Luft als im Gehäuseinneren
vorhanden in dieses zu führen
und dabei die wärmere
dort vorhandene Luft zu verdrängen.
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Es
versteht sich, dass ein durchgehendes Gehäuse für die Detektoren an einem Gestell
angebracht sein kann.
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Nach
einem neunten Aspekt der Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein
Durchstrahlungsscanner für
Großobjekte
wie beispielsweise Container, Eisenbahnwagons oder Lastkraftwagen,
mit wenigstens einer Strahlenquelle und einer Vielzahl an Detektoren,
wobei Strahlen zwischen der Strahlenquelle und den Detektoren entlang
eines Strahlengangs laufen können,
sowie mit einem Auflager für
das Großobjekt,
wobei ein Gestell für
die Detektoren vorgesehen ist, welches im Wesentlichen starr mit
der Strahlenquelle verbunden ist.
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Hierdurch
können
Messungenauigkeiten auf ein Minimum reduziert werden, da das Gestell
bei jeder Bewegung der Strahlenquelle automatisch mitgeführt wird.
Insbesondere soll keine hydraulische Einfahrbarkeit am Gestell oder Ähnliches
vorgesehen sein, welches dazu vorgesehen ist, Bewegungen durchzuführen. Ein
Gestell ist schon dann als starr im Sinne des Vorstehenden zu bezeichnen,
wenn das Gestell völlig
frei von solchen Bauteilen ist.
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Wenn
ein thermischer Ausgleich vorgesehen ist, ist es von Vorteil, wenn
das Gestell bis auf den thermischen Ausgleich starr mit der Strahlen quelle verbunden
ist. Dies erzielt einen guten Kompromiss zwischen einem starren
Gestell mit dessen Vorteilen und dem thermischen Ausgleich, der
auf andere Weise die Messgenauigkeit erhöht.
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Es
versteht sich, dass ein starres Gestell oder ein bis auf einen thermischen
Ausgleich starres Gestell über
einen thermischen Ausgleich für
die Detektoren als Anschluss dienen kann. Sobald die Detektoren
einen thermischen Ausgleich aufweisen und ansonsten starr an das
Gestell angeschlossen sind, ist hier im Kleinen derselbe vorteilhafte
Kompromiss gefunden wie vorstehend für den Anschluss des Gestells
an die Strahlenquelle beschrieben.
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Bei
einem insbesondere starren Gestell, welches die Detektoren mit der
Strahlenquelle verbindet, wird vorgeschlagen, dass die Detektoren
und die Strahlenquelle linear eines Weges bezüglich des Großobjekts
verlagert werden können
und dass das Gestell horizontal um einen Winkel kleiner oder größer als
90 ° bezüglich des
Weges schräg
angeordnet ist. Vorteilhaft an dieser Anordnung ist, dass Querwände des
Großobjekts
wie Stirnwände
nicht parallel zur Wand durchstrahlt werden müssen, sondern schräg durchleuchtet
werden. Es ergibt sich somit keine Abschattungslinie im Schattenbild,
was auch sehr kleine Gegenstände
leichter auffinden lässt.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass es dabei unerheblich ist, ob das Großobjekt
oder die Strahlenquelle und die Detektoren bewegt werden, um die Verlagerbarkeit
der Scaneinheit bezüglich
des Großobjekts
zu realisie ren. Vielmehr kommt es lediglich auf die Relativbewegung
zwischen dem Scanner und dem Großobjekt an.
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Nach
einem zehnten Aspekt der Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein
Durchstrahlungsscanner für
Großobjekte,
wie beispielsweise Container, Eisenbahnwagons oder Lastkraftwagen.
mit wenigstens einer Strahlenquelle und einer Vielzahl an Detektoren,
wobei Strahlen zwischen der Strahlenquelle und den Detektoren entlang
eines Strahlengangs laufen können,
sowie mit einem Auflager für
das Großobjekt,
wobei der Strahlengang horizontal um einen Winkel ungleich 90 °, also kleiner
oder größer als
90 °, bezüglich des
Wegs schräg
ist, entlang dessen die Detektoren und die Strahlenquelle bezüglich des
Großobjekts
verlagert werden können.
Dies wurde bereits vorstehend erläutert, ist aber auch unabhängig von
den übrigen
genannten Aspekten der Erfindung vorteilhaft und erfinderisch.
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Ein
einfacher und stabiler Aufbau des Scanners ergibt sich auch bei
einem horizontal schrägen Gestell
und Strahlengang, wenn der Strahlengang in der vertikalen Ebene
angeordnet ist.
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Nach
einem elften Aspekt der Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein
Durchstrahlungsscanner für Großobjekte,
wie beispielsweise Container, Eisenbahnwagons oder Lastkraftwagen,
mit wenigstens einer Strahlenquelle und wenigstens einem Detektor, zwischen
welchen Strahlen entlang eines Strahlengangs laufen können, sowie
mit einem Auflager für das
Großobjekt,
wobei die Strahlenquelle in einem Standardcontainer angeordnet ist,
vorzugsweise in einem 40-Fuß-Container.
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Dieser
Aspekt ermöglicht
einen einfachen Transport und eine einfache Montage der Gesamtanordnung,
insbesondere auch aus Übersee.
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Im
Container sind vorzugsweise ein Serviceraum für Servicepersonal des Durchstrahlungsscanners
und/oder ein Sicherungsraum für
Bedienpersonal des Großobjekts
wie beispielsweise einen Lastkraftwagenfahrer oder Lokführer angeordnet.
Diese Aspekte wurden in anderem Zusammenhang bereits vorstehend
erläutert.
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Es
wird vorgeschlagen, dass der Container auf Schienen fahrbar ist.
Konkret sollen also Mittel zum Vorwärtsbewegen des Containers auf
Schienen an diesem vorgesehen sein. Dies ermöglicht nicht nur eine einfache
Verlagerbarkeit im Scaneinsatz, sondern auch den problemlosen Transport
der Scaneinheit zu einem Einsatzort über die Eisenbahnschienen eines
Eisenbahnnetzes.
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In
einem Container für
den Durchstrahlungsscanner ist bevorzugt die Strahlenquelle in einem
separaten Raum angeordnet. Allein die separate Anordnung unterstützt das
Vermeiden von Strahlenschäden
für das
Servicepersonal des Scanners.
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Es
wird zusätzlich
vorgeschlagen, dass der separate Raum für die Strahlenquelle bis auf
einen Austrittspalt für
den Strahlengang speziell abgeschirmt ist. Alternativ und kumulativ
kann auch die Strahlenquelle selbst bis auf einen Austrittsspalt
für den
Strahlengang abgeschirmt sein. Beides unterstützt weiter die Strahlensicherheit
der Gesamtanlage.
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Nach
einem zwölften
Aspekt der Erfindung löst
die gestellte Aufgabe ein Durchstrahlungsscanner für Großobjekte
wie beispielsweise Container, Eisenbahnwagons oder Lastkraftwagen,
mit wenigstens einer Strahlenquelle und wenigstens einem Detektor,
zwischen welchen Strahlen entlang eines Strahlengang laufen können, sowie
mit einem Auflager für
das Großobjekt,
wobei die Strahlenquelle derart abgeschirmt, gebündelt und/oder gerichtet ist, dass
auf Höhe
des Detektors bzw. auf der Höhe
wenigstens einer Detektorleiste die Strahlbreite nicht mehr als
doppelt so breit wie der Detektor bzw. die Detektorleiste ist.
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Wenn
die Anlage so ausgebildet ist, dass das Scannvolumen auf einen dermaßen schmalen Strahlenstreifen
am Detektor begrenzt ist, kann die Abschirmung jenseits der Detektoren
auf ein Minimum reduziert werden, was Baukosten und Bauvolumen einsparen
hilft.
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Auch
hier ist es – wie
vorstehend erläutert – von Vorteil,
wenn die Strahlenquelle und der Detektor beweglich angeordnet sind
und hinter dem Detektor von der Strahlenquelle aus gesehen ein mitfahrender Strahlenschutz
vorgesehen ist, beispielsweise eine mitfahrende Betonmauer. Eine
solche Konstruktion eignet sich besonders zum Scannen von langen Großobjekten
wie beispielsweise Zügen,
vor allem da der Scanner dann ebenfalls auf Gleisen fahren kann.
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Alternativ
und kumulativ wird vorgeschlagen, dass die Strahlenquelle und der
Detektor beweglich angeordnet sind und dass hinter dem Detektor
von der Strahlenquelle aus gesehen ein ortsfester Strahlenschutz
vorge sehen ist, beispielsweise eine ortsfeste Betonmauer. Hierdurch
lässt sich
der Strahlenschutz nochmals erhöhen.
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Die
Strahlenquelle kann insbesondere eine Röntgenquelle, eine Gammastrahlenquelle
und/oder eine Neutronenquelle sein.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher
erläutert.
Funktional gleiche oder identische Bauteile können identische Bezugsziffern
tragen.
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Es
zeigen:
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1 in
einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel für eine stationär aufgebaute Durchstrahlanlage,
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2 in
einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer verlagerbaren
Durchstrahlanlage,
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3 die
Anlage aus 2 in einer Ansicht gemäß dortiger
Kennzeichnung III-III,
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4 die
Anlage aus den 2 und 3 gemäß dortiger
Kennzeichnung IV-IV und
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5 die
Anlage aus den 2 bis 4 in einer
Draufsicht.
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Die
Durchstrahlanlage 1 in 1 besteht
im Wesentlichen aus einem stationär aufgebautem Container 2,
einem daran angeschlossenen teils bogenförmigen Rahmen 3 und
einem Transportband 4.
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Im
Container 2 sind mehrere Räume ausgebildet, nämlich zunächst ein
Kontroll- oder Serviceraum für
Servicepersonal, welches die Durch strahlstation 1 bedient.
Weiter ist ein Raum für
eine Röntgenstrahlungsquelle
ausgebildet. Schließlich
ist eine Vereinzelungszelle vorhanden. Der Raum für die Röntgenquelle
befindet sich unmittelbar unterhalb eines Anschlusses 5 des
Gehäuserahmens 3 am
Container 2. Der Kontrollraum für das Servicepersonal befindet
sich hinter einem zum Transportband 4 gerichteten großen Sichtfenster 6 im
Container 2. Die Vereinzelungszelle befindet sich hinter
einer transportbandseitigen Ausgangstür 7 und hat an einer dem
Transportband abgewandten Seite 8 des Containers 2 eine
Eingangstür.
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Das
Transportband 4 ist dazu eingerichtet, beliebige Großobjekte
wie beispielsweise Lastkraftwagen 9 mit einem geladenen
Transportcontainer 10 in eine Transportrichtung 11 durch
den Bogen 3 hindurch linear vorwärts zu transportieren. Von
einem Röntgenstrahlausgang 12 am
Container emittiert die Röntgenquelle
Röntgenstrahlung
durch einen relativ zweidimensionalen Scanraum 1a, welcher
sich zum Brückenbogen 3 hin
auffächert.
Der Brückenbogen 3 besteht
im Wesentlichen aus zwei horizontalen, miteinander verbundenen Brückenabschnitten 14, 15, einem
Sockel 16 und einem kreisbogenabschnittförmigen Detektorbereich 17.
Innerhalb des Sockelstücks 16 und
des kreisbogenabschnittförmigen
Detektorstücks 17 sowie
je nach geometrischen Gegebenheiten auch zumindest in einem Abschnitt 15 der beiden
Brückenabschnitte 14, 15 befinden
sich Detektoren für
die Röntgenstrahlung,
die am Röntgenaustritt 12 emittiert
wird. Dabei sind die vier Teile 14, 15, 16, 17 der
Brücke 3 miteinander,
mit einem Fundament 18 und am Anschluss 5 mit
dem Container 2 jeweils starr über Anschlussflansche (exemplarisch mit 19 gekennzeichnet)
miteinander verschraubt.
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Dabei
führen
die beiden Brückenteile 14, 15 vom
Containeranschluss 5 aus gegenüber der Horizontalen nach oben
bis zu einem höchsten
Punkt am Anschlussflansch 19. Der sich dann anschließende Bogen 17 ist
so geformt, dass er zumindest im Wesentlichen einem Kreisbogen folgt,
der seinen Mittelpunkt am Röntgenemitter
hat. Der Sockelteil 16 des Rahmens 3 ist leicht
schräg
gegenüber
der Lotrechten installiert, sodass seine Mittelsenkrechte zum Röntgenemitter
hin gerichtet ist.
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Wenn
nun im Betrieb der Anlage 1 der Lastkraftwagen 9 mit
Durchstrahlung auf unzulässigen
Inhalt geprüft
werden soll, fährt
der Fahrer des Lastkraftwagens 9 diesen bis zu einer Aussteigeposition 20,
welche bezüglich
der Transportrichtung 11 noch vor dem Scanraum 13 liegt.
Er verlässt
den Lastkraftwagen 9 in einer Ausstiegsrichtung 21 und
folgt einem Laufpfad 22 um den Container 2 und
die Strahlenquelle herum bis zur Eingangstür an der dem Transportband
abgewandten Seite 8 und betritt durch diese den Vereinzelungsraum.
Das Bedienpersonal der Durchstrahlanlage 1 verfügt innerhalb
des Containers 2 über
Kommunikationsmittel mit dem Vereinzelungsraum. Diese können im
einfachsten Falle einfach ein Sichtfenster und/oder eine Sprechanlage und/oder
einen Dokumentendurchschub aufweisen. Auf diese Weise kann das Bedienpersonal
der Anlage 1 einfach und sicher erkennen, dass der Fahrer des
Lastkraftwagens 9 nun im Vereinzelungsraum befindlich ist.
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Der
Vereinzelungsraum wird dann vom Servicepersonal der Anlage 1 fernverriegelt,
sodass der Fahrer des Lastkraftwagens 9 den Vereinzelungsraum
nicht ohne weiteres verlassen kann. Sodann aktiviert das Servicepersonal
den Röntgenemitter und
erzeugt damit den Scanraum 13.
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Die
in den Teilen 16 und 17 der Brücke 3 angeordneten
Detektoren (nicht dargestellt) erhalten ein schattenfreies Bild
der Röntgenstrahlung
und übertragen
dieses über
eine in den Gehäuseteilen 14, 15, 16, 17 verlaufende
Verkabelung zum Container 2. Im Serviceraum werden diese
Daten elektronisch aufbereitet und dem Servicepersonal der Anlage 1 optisch
und/oder von einem Mikroprozessor analysiert dargestellt. Das Servicepersonal
aktiviert dann das Transportband 4 in der Transportrichtung 11 und
fährt auf
diese Weise den Lastkraftwagen 9 in seiner gesamten Größe durch
den Scanraum 13 hindurch. Während der gesamten Zeit wird
dabei das Schattenbild von den Detektoren ermittelt und zum Servicepersonal übertragen.
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Wenn
sich beim Durchleuchten kein Anhaltspunkt für unzulässige Gegenstände ergibt, öffnet das Servicepersonal
die Ausgangstür 7 und
gibt damit einen Einstiegpfad 23 frei. Dieser führt zu einer
Einsteigeposition 24 am Transportband 4, an welcher
sich der Lastkraftwagen 9 und insbesondere dessen Führerhaus 25 befinden,
wenn der gesamte Lastkraftwagen 9 den Scanraum 13 passiert
hat.
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Wenn
sich verdächtige
Schattenbilder zeigen, kann das Servicepersonal der Anlage 1 das Transportband 4 auch
gegen die Hauptbewegungs richtung 11 aktivieren und somit
den Lastkraftwagen 9 zu der verdächtigen Stelle zurückfahren.
Alternativ und kumulativ ist es auch möglich, mittels EDV-gespeicherter
Bilder den gesamten Scanvorgang nochmals zu betrachten.
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Die
Anlage 1 ermöglicht
es also, ein vollständiges
Bild des gesamten Lastkraftwagens 9 aufzunehmen, und zwar
einschließlich
des Führerhauses 25,
des transportierten Containers 10 und aller Räder (exemplarisch
mit 26 gekennzeichnet) des Lastkraftwagens. Dabei ermöglicht es
der bogenförmige
Abschnitt 17, ein möglichst
gutes Schattenbild ohne jegliche nicht sichtbare Bereich zu erzeugen.
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Die
Anlage 1 verfügt
außerdem über (hier nicht
dargestellte) Ausrüstung,
um das Fahrzeug 25 und den Container 10 zu fotografieren,
zu speichern und zu archivieren. Dabei können sowohl die Containernummern
als auch die Zulassungskennzeichen der Zugmaschine 25 automatisiert
erkannt und mitarchiviert werden.
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Im
Serviceraum im Container 2 ist eine vollständige Infrastruktur
für das
Servicepersonal vorhanden, sodass das Servicepersonal nicht notwendigerweise
den Serviceraum verlassen muss.
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Der
Rahmen 14, 15, 16, 17 ist mit
einem robusten Stahlgerüst
versehen, und die gesamte Anlage hat eine Betongründung. Die
Anlage ist also sehr stabil ausgeführt. Dabei ist sie wettergeschützt ausgeführt, sodass
sie autark arbeiten kann. Die Pfade 21, 22, 23 und
insgesamt die gesamte An lage sind mit einer Beleuchtung versehen,
sodass die Anlage auch nachts problemlos arbeiten kann.
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Der
Serviceraum im Container 2 ist ausgestattet mit einem Industriecomputer,
der ein spezielles Login durch das Servicepersonal erfordert. Die Bilder
und alle gewonnen Daten werden automatisch gespeichert und gesichert,
wobei ein Verschlüsselungsalgorithmus
optional vorgesehen ist. Zur Eingabe von Daten und zum Betrachten
der Scanbilder ist ein großer
Farbbildschirm für
das Servicepersonal vorhanden. Zudem ist ein Farblaserdrucker installiert.
Die Beleuchtung im Serviceraum ist mit einem Notstromaggregat versehen,
ebenso wie mit einer Klimaanlage. Die Ein- und Ausgangstür zum Serviceraum
verfügt über biometrisches
Erkennungssystem, beispielsweise über eine Iriserkennung und/oder eine
Fingerabdruckerkennung. Zur Sicherheit des Servicepersonals können sowohl
das Kommunikationsfenster zum Vereinzelungsraum als auch das Beobachtungsfenster 6 nach
draußen
binnen kürzester Zeit
abgedeckt und verriegelt werden.
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Zum
Strahlenschutz trägt
noch bei, dass das gesamte Röntgensystem
kontinuierlich von einem Computer überwacht wird. Im Falle einer
Störung schaltet
sich der Röntgenstrahl
automatisch aus. Außerdem
kann die Röntgenstrahlung
manuell über
einen Schalter binnen kürzester
Zeit beendet werden. Gleichzeitig leuchten Warnleuchten im Bereich
des Scanraums 13 auf, wann immer die Röntgenquelle aktiviert ist.
Damit sich ein Mensch nicht versehentlich in den Scanraum 13 begeben
kann, sind Infrarotsenso ren vorgesehen, die ein solches Betreten rechtzeitig
erkennen und die Röntgenquelle
ausschalten können.
Zudem sind überall
an der Anlage 1 Überwachungskameras
installiert.
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Für das Servicepersonal
im Container 2 werden unzulässige Waren vom System automatisch farblich
markiert, wobei das Servicepersonal die Möglichkeit hat, die graphische
Darstellung beliebig zu vergrößern. Dabei
kann auch zwischen negativer und positiver Darstellung des Bildes
umgeschaltet werden. Auch können
diverse andere digitale Bildfilter hinzugefügt werden.
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Die
Auflösung
des Röntgenbildes
beträgt etwa
10 nun im Mittelbereich der zu inspizierenden Fracht. Dabei ist
die Strahlung so hart eingestellt, dass bis zu 300 mm Stahl durchdrungen
werden können.
Nach Schätzungen
können
im Verlaufe eines Kalenderjahres problemlos 25.000 oder mehr Großobjekte
gescannt werden.
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Die
Röntgenquelle
hat eine Leistung von 6 MeV. Dabei ist das Transportband 4 so
eingestellt, dass mindestens 20 m Länge durch den Scanraum 13 verfahren
werden können.
Die Brücke 3 macht Raum
für über 4 m
Höhe des
Durchstrahlungsraums 13. Das Transportband 14 erlaubt
zudem eine Breite von mindestens 3 m für das zu scannende Großobjekt.
Der niedrigste Scanstrahl verläuft
exakt an der Oberfläche
des Transportbandes 14.
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Im
Detail sind innerhalb des bogenförmigen Abschnitts 17 mehrere
Detektoren jeweils an einer geraden Detektorleiste angeordnet. Die
Detektorleisten selbst sind dann innerhalb des Gehäuses des
bogenförmigen
Abschnitts 17 so ausgerichtet, dass jeweils ihre Mittelsenkrechten
zur Röntgenquelle
hin gerichtet sind. Die einzelnen Detektorleisten befinden sich
in einer Schiene innerhalb des Gehäuses 17. Sie sind
am Schienensystem nicht punktuell verbunden, sondern werden einseitig
oder beidseitig von Federkraft zusammengepresst. Dies bewirkt, dass
selbst bei einer Wärmeausdehnung
des Gehäuses 17 die
Detektorleisten nach wie vor zwischen den Federn zusammengepresst
werden, ohne dass sich ein Spalt zwischen den einzelnen Detektorleisten
bildet.
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Am
Anschluss 18 des Bogens 3 zum Fundament kann vorteilhaft
auch ein Auflager mit zwei stabilisierenden Rollen vorgesehen sein.
Die Brücke 3 ist
starr am Container 2 angeschlossen, sodass sich bei einer
Wärmeausdehnung
Spannungen bilden können.
Wenn der Bogen am Auflager 18 auf Rollen gelagert ist,
werden diese Spannungen abgebaut. Dennoch vollzieht der Bogen 3 jede
Bewegung der Röntgenquelle
mit, beispielsweise wenn sich der Boden etwas senkt.
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Dabei
ist der Verlauf der Brücke 3 hinsichtlich aller
vier Teile 14, 15, 16, 17 nicht
genau senkrecht zur Transportrichtung 11, sondern weicht
um etwa 5 ° hiervon
ab. Dies hat den Vorteil, dass Stirnflächen der Ladung schräg durchstrahlt
werden können.
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Konstruktiv
wird für
den Serviceraum ausschließlich
gefilterte Luft bereitgestellt, um die Sicherheit des Servicepersonals
weiter zu erhöhen. Oberhalb
der Röntgenquellenbehausung
ist außerdem
ein zweites Dach über
dem Container 2 vorgesehen, um direkte Sonneneinstrahlung
auf die Röntgenquellenbehausung
auszuschließen.
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Die
zweite Anlage 30 in 2 bis 5 besteht
wiederum im Wesentlichen aus einem Container 31 mit Röntgenquellenermitter,
Serviceraum und Vereinzelungsraum. Anders als bei der stationären Ausführung in 1 ist
die Station in den 2 bis 6 allerdings
verlagerbar ausgeführt
und hierzu über Räder 32, 33 auf
zwei Schienen 34, 35 gelagert. Somit kann der
Container 31 entlang einer Verfahrrichtung 36 widerstandsarm
und sehr gleichmäßig verfahren
werden.
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Die
Röntgenquelle
strahlt durch Kollimatoren 36 unterhalb einer Brücke 37 durch
einen Scanraum 38 hin zu einem großen bogenförmigen Gestellabschnitt 39,
welcher Äquidistant
um die Röntgenquelle herum
von einem höchsten
Punkt 19 bis auf Höhe
einer Transportplattform 40 verläuft. Die Plattform 40 ist
bezüglich
der Vertikalen höher
als die Röntgenquelle
und als die untersten Detektoren (nicht dargestellt) im bogenförmigen Abschnitt 39.
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Der
Bogen 39 führt
zu einem Tragewagen 41, welcher über zwei Räder (nicht dargestellt) auf
einer einfachen Schiene 42 aufgelagert ist. Jenseits des
Bogens 39 und des Hilfswagens 41 ist eine stationäre Strahlenschutzwand 43 aufgebaut.
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Von
einer Aussteigeposition 20 an der Plattform 40 führt ein
Laufsteg 44 um den Container 31 herum zum Eingang
des Vereinzelungsraums. Vom Ausgang des Vereinzelungsraums führt ein
zweiter Laufsteg 45 zurück
zur Plattform 40.
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Oberhalb
des Containers 31 ist ein zweites Dach 46 zum
Schutz vor direkter Sonneneinstrahlung vorgesehen. Dieses steht
gegenüber
dem Container 31 seitlich über, um auch vor leicht schräg stehender
Sonne zu schützen.
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Die
Laufstegbrücken 44, 45 liegen
auf der Plattform auf, sind allerdings am Container 31 angeschlossen,
sodass sich bei einer Verlagerung des Containers 31 entlang
der Verlagerungsrichtung 36 die gesamte Konstruktion aus
Container 31, Laufstegen 44, 45, Strahlenquelle
mit Kollimator 36 sowie Brücke 37, Detektionsbogen 39 und
Hilfswagen 41 in der Bewegungsrichtung 36 als
eine Einheit bewegt. Dabei steht die Brücke 37 gegenüber der
Verlagerungsrichtung 36 und somit auch gegenüber einer Haupterstreckungsrichtung 48 der
Plattform 40 in einem Winkel 49 von etwa 10 ° in der Horizontalen
gedreht.
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Die
zu scannende Ladung bzw. der zu scannende Lastkraftwagen (nicht
dargestellt) befindet sich durch die Plattform 40 auf einer
höheren
horizontalen Ebene als der unterste Röntgenstrahlverlauf im Scanraum 38,
sodass das zu scannende Großobjekt
vollständig
durchleuchtet wird. Dabei ist der Röntgenstrahl horizontal so weit
gebündelt,
dass dieser höchstens
die doppelte Breite der Detektorleiste 39 erreicht. Alternativ
oder kumula tiv zur festen Strahlenschutzwand 43 kann auch
eine mitfahrende Röntgenstrahlenschutzwand
vorgesehen sein.
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Beim
Beginn eines Durchstrahlungsscans bewegt sich das System vollautomatisch,
geht automatisch in die Ausgangsposition zurück und stellt seine Fahrgeschwindigkeit
automatisch ein. Insgesamt ist nur eine Person für die Bedienung der Anlage 30 notwendig.
Die Übergabe
der erfassten Daten an das Bildverarbeitungssystem erfolgt automatisch.
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Die
Software sorgt dabei dafür,
dass von den Detektorleisten Daten empfangen und in Bilder importiert
werden. Dort berechnet die Software Verzerrungen automatisch um
und setzt Falschfarbenfilter und Kontrastfilter ein.
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Um
möglichst
viele beim Durchleuchten erkennbare Gegenstände eindeutig zuordnen zu können, setzt
die Software automatische Konturerkennungsfilter ein. In einer Datenbank
sind zahlreiche Konturen gespeichert, und zwar komplett oder in
Teilen.
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Außerdem setzt
die Software automatische Materialerkennungsfilter ein. Die Materialkennungen befinden
sich ebenfalls in Teilen oder komplett in einer Datenbank.
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Alle
erfassten Bilder der Detektoren werden in einer Datenbank gespeichert,
und zwar zusammen mit Identifikationsnummern der einzelnen Scanvorgänge und
Zeitstempeln. Auch werden alle Ergebnisse der Bildbearbeitungssoftware
mit Identifikationsnummern und Zeitstempeln in der Datenbank gespeichert.
Bei jedem Scannen werden zusätzlich
die Daten der bedienenden Serviceperson sowie etwaiger weiterer
Personen gespeichert, die entscheidungsverantwortlich dafür sind,
ob ein zu scannendes Großobjekt
beanstandet wird oder nicht. Hierzu muss sich das gesamte Servicepersonal
eindeutig vor Aktivierung der Bildbearbeitungssoftware identifizieren.
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Das
System verfügt
außerdem über eine Software,
welche die komplette Bewegungskontrolle der Anlage übernimmt.
Die Kennzeichnungsdaten von Fracht und/oder Lastkraftwagen werden
dabei von der Software optisch aufgenommen und automatisch erkannt.
Diese werden ebenfalls mit Identifikationsnummern und Zeitstempeln
in der Datenbank gespeichert. Wenn in der Fracht oder am Lastkraftwagen
Funkdatenträger
vorhanden sind, entweder aktiv oder passiv in Form von Transpondern,
kann die Software auch diese aufnehmen und mit in der Datenbank
speichern.
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Nach
Möglichkeit
werden zudem biometrische Daten der Lastkraftwagenfahrer oder des übrigen Bedienpersonals
der Großobjekte
aufgenommen, beispielsweise Irisbilder oder Fingerabdruckdaten.
Diese werden ebenfalls mit in der Datenbank gespeichert, sofern
dies datenrechtlich zulässig
ist. Außerdem
kann die Software die Daten von Ausweisdokumenten optisch aufnehmen,
automatisch erkennen und diese mit in der Datenbank speichern. Wenn
die Identifikationsdokumente entsprechend ausgerüstet sind, ist die Software
auch in der Lage, Personalausweisdaten und/oder Reisepassdaten und/oder
sonstige Ausweisdaten per Funk einzulesen.
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In
einer Datenbank können
die persönlichen und/oder
die biometrischen Daten des Bedienpersonals der zu scannenden Großobjekte
und/oder Frachtdaten vorhanden sein, sodass die Software in der
Lage ist, diese abzugleichen. Falls die Daten nicht stimmig sind
und/oder wenn eine Gefahr hinsichtlich des Bedienpersonals besteht
und/oder wenn ein potenziell unzulässiges Objekt im zu scannenden
Großobjekt
entdeckt wird, gibt die Software eine Warnung heraus. Optional wird
das Bedienpersonal des zu scannenden Großobjekts automatisch in dem
Vereinzelungsraum gesichert, bis Sicherheitspersonal und/oder ein
Vertreter der Exekutive eintrifft.
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Anhand
der zu prüfenden
Fracht, beispielsweise erkennbar anhand der Frachtpapiere, können die
Scanparameter im Übrigen
automatisch von der Software eingestellt werden. Die Software kann überdies
in der Lage sein, die Scananlage zu kritischen Punkten der Ladung
zu verfahren und dort beispielsweise mit geringerer Geschwindigkeit
nochmals entlang zu fahren.
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Es
sei ausdrücklich
darauf hingewiesen, dass sämtliche
Aspekte der vorliegenden Erfindung sowohl auf Schienensystemen als
auch auf Rollen- oder
Reifensystemen und ebenso statisch vorteilhaft eingesetzt werden
können.
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Insgesamt
lassen sich mit der vorgestellten Erfindung erhebliche Sicherheitsgewinne
erzielen.