JPH10510621A - 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 - Google Patents

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

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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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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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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。

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。
───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (1)

  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。
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