автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.10, диссертация на тему:Исследование и разработка рентгеновского сканера для оперативного контроля и досмотра

0050ЭОЛОО

На правах рукописи

ФЕДОРОВСКИЙ ЕВГЕНИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

Исследование и разработка рентгеновского сканера для оперативного контроля и досмотра

Специальность 05.11.10 «Приборы н методы для измерения ионизирующих излучении и рентгеновские приборы»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 2 НОЯ 2012

Москва - 2012

005055286

Работа выполнена в ЗАО «Научно-исследовательский институт интроскопии МНПО "СПЕКТР" и ООО "Флэш электронике"

Научный руководитель:

Доктор технических наук

Буклей Александр Александрович

Официальные оппонешы:

доктор технических наук, профессор

Горшков Вячеслав Алексеевич

доктор технических наук, профессор

Фирстов Владимир Григорьевич

Ведущая организация:

ОАО «Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации»

Защита состоится «12» декабря 2012 г. в 10 час. 00 мин. на заседании Диссертационного Совета Д.520.010.01 ЗАО «НИИИН МНПО «СПЕКТР» по адресу: г. Москва, ул. Усачева, д.35, строение 1

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ЗАО «НИИИН МНПО «СПЕКТР»

Автореферат разослан «8» ноября 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор

Кузелев Н.Р.

Актуальность работы

Важнейшими составляющими деятельности, направленной на противодействие терроризму, является создание и широкомасштабное использование высокоэффективного антитеррористнческого оборудования. Затраты на закупку такого оборудования в экономически разв1ггых странах растут ежегодно на десятки и сотни процентов. Это способствует постоянному совершенствованию оборудования в соответствии с развитием науки и техники, регулярному появлению новых технических средств.

Приоритетом при решении поисковых, досмотровых и специальных задач следует считать оборудование, реализующее методы радиационной интроскопии, ввиду их информативности, возможности быстрого получения результата обследования с высокой достоверностью. Эти методы позволяют эффективно решать не только антитеррористнческие задачи, но и целый ряд других задач оперативного контроля и досмотра - противодействие незаконному распространению наркотических и психотропных веществ, защита информационных каналов, обеспечение безопасности объектов государственной охраны, предотвращение незаконного вывоза из страны предметов, представляющих историческую, культурную н художественную ценность. Объектами досмотра могут быть контейнеры, автотранспорт, грузы, сумки, сувениры, стены, перекрыли, оргтехника, а предметами поиска - оружие, взрывные устройства, взрывчатые и наркотические вещества, предметы контрабанды, устройства сьема информации и т.д.

Вместе с тем, несмотря на ряд фундаментальных работ в данной области оперативный досмотр при одностороннем доступе конструктивно сложных объектов до настоящего времени остается одной из острых проблем для силовых подразделений, противодействующих терроризму. В связи с этим, разработка портативного рентгеновского сканера для проведения оперативного досмотра и поиска, является актуальной научно-технической задачей, имеющей важное государственное значение. Государственная значимость решаемой проблемы подтверждена "Стратегией национальной безопасности Российской Федерации до 2010 года", утвержденной Указом Президента Российской Федерации от 12 мая 2009 года № 527, Указом Президента Российской Федерации от 15 февраля 2006 года № 116 "О мерах противодействия терроризму", Федеральным законом "О борьбе с терроризмом" от 25 июля 1998года.

Цель и задачи работы

Целью диссертационной работы является созданне рентгеновского сканера, предназначенного для антитеррорнстнческих подразделений правоохранительных органов,

на основе развитая метода регистрации обратно рассеянного излучения, разработки комплекса малогабаритных рентгеновских аппаратов постоянного потенциала.

Достижение посгавлешюй в диссертационном работе цели обеспечивается решением следующих задач:

- проведение системного анализа состояния методов и средств, используемых для оперативного контроля и досмотра авто(авиа)траиспорта, грузов, сумок, сувениров, капитальных строений, перекрьгпш н выявление приоритетных путей их развития, определение тактико-технических требований к сканеру;

- разработка математической модели взаимодействия рентгеновского излучения с преградами и предметами (вложениями), скрытыми за ними, проведение теоретических исследований взаимодействия излучения с объектами досмотра методом многократного моделирования;

- разработка алгоритма конструирования малогабаритных рентгеновских аппаратов постоянного потенциала и их создание, проведение экспериментальных исследований;

- создание рентгеновского сканера, проведение сертификации, освоение серийного выпуска, оснащение разработанной техникой антитеррорисггических подразделений правоохранительных органов.

Методы исследований, достоверность результатов

Теоретические исследования проводились с использованием методов математического анализа, математической статистики (Монте-Карло), теории вероятностей.

Математическое моделирование реализовано в среде GUIDE пакета МатЛаб в векторной форме.

Экспериментальные исследования проводились на сертифицированных, метрологически поверенных средствах щмерений с применением стандартных методик.

Достоверность результатов работы подтверждается соответствием теоретических результатов экспериментальным данным, положительным опытом эксплуатации сканера н разработанных рентгеновских аппаратов в рентгенофлуоресценгных анализаторах и досмотровых комплексах.

Научная новизна работы

1. Теоретически и экспериментально исследованы процессы взаимодействия рентгеновского излучения в диапазоне энергий от 10 до 50 кэВ с различными объектами и последующей регистрацией обратно рассеянных квантов, учитывающие не только

комптоновское рассеяние, но и характеристическое излучение. Определены границы применения метода.

2. Разработана двухуровневая математическая модель взаимодействия рентгеновского излучения с преградой и находящимся за ним скрытым объектом, позволяющая на первом этапе исследовать процесс взаимодействия исходного излучения с преградой и скрытом объектом, а на втором - процесс взаимодействия обратно рассеянных квантов от скрытого объекта с преградой и последующей их регистрацией.

3. Впервые разработан алгоритм построения ручного рентгеновского сканера, основанный на отстройке от квантов, рассеянных преградой. Теоретически установлена, экспериментально подтверждена возможность создания сканера с максимальным напряжением на рентгеновской трубке 50 кВ с широким динамическим диапазоном.

Практическая полезность работы

1. Разработанная модель взаимодействия рентгеновского излучения с энергией квантов 10-50 кэВ с различными объектами может бьгть использована при проектировании и разработке комплексов на основе регистрации обратно рассеянных квантов, а также прн исследовании процессов взаимодействия и преобразования рентгеновского излучения с материалами различного состава и толщины.

2. Разработан алгоритм конструирования рентгеновскнх аппаратов постоянного потенциала, включая высоковольтную часть, систему управления, преобразования напряжения. Разработаны новые конструкции малогабаритных рентгеновских аппаратов и сканера. Результаты работы могут быть использованы при проектировании и разработке рентгеновских источников постоянного потенциала с напряжением до 100 кВ и анодным током до 2 мА.

Реализация и внедрение результатов

1. Обоснована конструкция, разработан ручной сканер «Ватсон», позволившим выявлять несплошносгь и неоднородность структуры за преградой из дерева толщиной — 50 мм, алюминия - 12мм, стали - 1,5мм. Рентгеновский сканер «Ватсон» не имеет отечественных и зарубежных аналогов.

2. Разработано II организовано серийное производство ручных рентгеновских сканеров для оперативного контроля, досмотра и поиска. К 2012 году выпущено и внедрено в подразделениях МО РФ, МВД РФ, ФСБ РФ, ФСО РФ, ФТС РФ, ФСИН РФ более 565 сканеров. Использование рентгеновского сканера Ватсон только на таможенных пунктах позволило сократить время досмотра автотранспорта в 10 раз.

3. Разработана и серийно освоена линейка малогабаритных рентгеновскнх аппаратов постоянного потенциала с выходным напряжением от 15 до 100 кВ. Аппараты нашли широкое применение в рентгенофлуоресцентных анализаторах различного назначеннях, рентгеновских досмотровых комплексах. Всего было выпущено более 1 335 аппаратов.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Результаты поиска и анализа путей повышения эффективности деятельности антитеррористических подразделений правоохранительных структур, на основе развития метода регистрации обратно рассеянного излучения и создания новых малогабаритных рентгеновских аппаратов.

2. Математическая модель взаимодействия рентгеновского излучения с преградой и находящимся за ним скрытым объектом. Теоретические и экспериментальные исследования, позволившие установить: распределеши числа квантов, рассеянных преградой и прошедших через нее, включая многократно рассеянные; распределения числа актов рассеяния в преграде; распределения углов, координат и энергий рассеянных объектом квантов; распределения числа актов взаимодействия квантов, рассеянных скрытым объектом и преградой, закономерности распределения углов, координат и энергии квантов рентгеновского излучения.

3. Теоретические и экспериментальные исследования по определению переходных функций рентгеновского сканера при сканировании объекта контроля, позволившие создать и обосновать методики применения рентгеновского сканера при проведении оперативного досмотра и контроля.

4. Технические и технологические решения, примененные при создании нового поколения рентгеновских аппаратов, рентгеновского сканера и их конструкции.

Апробация

1. Основные результаты работы доложены и обсуждены на 3-ей Международной конференции «ДИАГНОСТИКА ТРУДОПРОВОДОВ», 21-26 мая 2001 г., 6-й Международной конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности», 15-17 мая 2007 г., 7-й Международной конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности», 11-13 марта 2008 г., XIV Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения и информатики», 3-7 октября 2011 г., 18ш World Conference on Nondestructive Testing, 16-20 April 2012, Durban, South Africa.

Личный вклад автора

Теоретические и экспериментальные исследования процессов взаимодействия рентгеновского излучения с преградами и скрытыми за ними объектами методом многократного моделирования, разработка методики обнаружения скрытых объектов, разработка алгоритмов конструирования, оптимизации аппаратов постоянного потенциала и обоснование выбора их структурной схемы, проведение экспериментальных исследований технических и радиационных характеристик рентгеновского сканера. Автор принимал непосредственное участие в разработке, испытаниях и внедрении рентгеновского сканера и рентгеновскнх аппаратов постоянного потенциала

Публикации

Всего по теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, 6 из которых, в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 91 наименования и приложения. Основная часть работы изложена на 147 страницах машинописного текста, включая 16 таблиц, 83 рисунка.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель исследования, решаемые задачи и основные положения, представляемые к защите. Сформулированы научная новизна и практическая ценность работы. Приведены сведения по апробации работы и публикации по теме диссертации.

В первой главе приводится обзор аититеррорнстическнх комплексов, анализ условий их применения. Определяются пути развития рентгеновских средств на основе метода регистрации обратно рассеянных квантов. Обосновываются требования к разрабатываемому сканеру.

Сегодня на рынке разработки и производства рентгеновского антнтеррористнческого оборудования работают несколько сотен фирм, наиболее значительные успехи достигнуты в США, Германия, Франции, Великобритании. Мировыми лидерами здесь являются «Astrophysics Research Corp», «American Science & Engineering» (США), «Smith-Heimann» (Германия) и Schlumberger (Франция), «3DX-ray» (Великобритания).

Для проведения досмотровых мероприятий, исходя из условии и целен, используются стационарные, мобильные и портативные комплексы.

Значительным спросом пользуются портативные рентгеновскне комплексы, позволяющие проводить досмотровые и поисковые мероприятия в нестационарных условиях, в труднодоступных местах. Для решения этих задач, как правило, используется метод регистрации трансмиссионного излучения. Наибольший интерес представляют портативные комплексы, выпускаемые компаниями - «Флэш электронике» (Россия), «Vidisco» (Израиль), «Scanna» (США).

Для решения оперативных задач в условиях одностороннего доступа существуют ручные сканеры («Buster», «ДИП-А01М»), основанные на регистрации обратно рассеянного излучения. Однако им свойственны существенные недостатки: узкий динамический диапазон, применение изотопного источника, значительные затраты на организацию эксплуатации, хранения, утилизацию.

На основании проведенного анализа задач оперативного досмотра и поиска определены технические требования, предъявляемые к портативному рентгеновскому сканеру для оперативного ручного контроля. В качестве источника излучения было предложено использовать рентгеновский аппарат с выходным напряжением 50 кВ, что, с одной стороны, позволяет минимизировать массу и габариты сканера, а с другой стороны -иметь максимальный радиационный контраст обратно рассеянного излучения различных комбинаций материалов, который, как правило, находится в диапазоне энергий 30-50 кэВ.

Сформулированы основные задачи исследований по созданию сканера для досмотра багажа, оперативного контроля различных объектов на наличие взрывных устройств, наркотических и психотропных веществ, оружия и т.п. Показано, что для создания рентгеновских сканеров требуется: разработка принципиально новых малогабаритных и легких рентгеновских аппаратов с независимым электрошгганнем; построение специальной модели взаимодействия рентгеновского излучения с типовыми объектами досмотра и поиска. Решение этой актуальной задачи обусловило необходимость постановки работы по созданто портативного ручного сканера.

Вторая глава посвящена теоретическому исследованию по созданию математической модели процесса многократного взаимодействия рентгеновского излучения с типовыми объектами различной геометрии с учетом конструктивных особенностей сканера, с последующей регистрацией обратно рассеянного излучения. Определяются физические и технические условия и ограничения построения модели. Приводится обоснование геометрии ввода исходного и регистрации обратно рассеянного излучения и общей конструкции сканера.

В разделе «Цели математического моделирования рентгеновского сканера» формулируются основные цели, которые необходимо достичь при моделировании для последующей разработки сканера:

- определение схемы компоновки ручного сканера, исходя из возможности технической реализации, эргономики, условий проведения досмотра и поиска;

- выявление физических особенностей взаимодействия исходного рентгеновского излучения с преградами различного nina и объектами поиска с учетом их толщины, плотности и предполагаемого эффективного атомного номера;

- получение характеристик сканера, не поддающихся экспериментальным измерениям, к числу которых относятся: распределение числа квантов, рассеянных преградой; учет числа актов рассеяния в преграде; распределение числа квантов, прошедших через преграду, включая многократно рассеянные; распределения углов, координат и энергий квантов, рассеянных объектом поиска; распределение числа актов взаимодействия квантов в преграде, рассеянных объектом поиска в ее направлении.

Для исследования процессов взаимодействия рентгеновского излучения с различными объектами с учетом многократного рассеяния предложено использовать широко распространенный для данных целен метод статистических испытаний - метод Монте-Карло. Сущность метода заключается в многократном моделировании истории взаимодействия кванта с веществом.

В разделе «Моделируемая геометрия излучения сканера» производится оценка угла наклона между векторами излучений исходного и рассеянного, определяется геометрия ввода исходного излучения.

Очевидно, что для работы с максимально допустимой толщиной преграды оба вектора должны быть расположены нормально к ее поверхности. Однако в силу конечных размеров рентгеновского аппарата и детектора такая схема физически нереалнзуема. Из требовашш по доступности к объекту, по габаритам и массе сканера можно определить, что минимально реализуемый угол между векторами может составлять 30-35°.

С точки зрения получения максимального количества квантов, рассеянных объектом и прошедших сквозь преграду в направлении детектора, это должен быть вектор обратно рассеянного излучения, поскольку энергия рассеянных квантов ниже энергии исходных и массовый коэффициент поглощения выше. В диапазоне (10-50) юВ при рассеянии кванты теряют незначительную энергию, однако с ее поннжением массовый коэффициент поглощения существенно возрастает. Оптимально иметь длину траектории пробега рассеянных квантов в преграде меньше траектории пробега исходных (рис. 1).

Как видно из таблицы 1, при нормальном векторе рассеянных квантов общее число зарегистрированных детектором квантов больше, чем в схеме с нормальным к поверхности преграды вектором исходного излучения на 13,1 % (исходный объект алюминий - 5 мм). Таблица 1

Ео, кэВ Е|, кэВ ц(Ео), (см2/г) ц(Е,), (см2/г) ^/4-*/2/ДГо йЫ, %

40 35,3 0,47 0,71 0,137 0,155 13,1

Где /л (Е „), /'(£,) - массовые коэффициенты поглощения при энергии исходных квантов (Е0) и рассеянных (Е|), Л/ дг 0 дг«'->-.т/2 / N $ - доли зарегистрированных детектором квантов для нормального исходного вектора и нормального вектора рассеянных квантов , N о - исходное количество квантов.

Однако, использование для сканирования схемы с нормально расположенным по отношению к пре^аде вектором исходного излучения позволяет оператору более точно геометрически интерпретировать положение скрытого объекта. При этом потерн в статистике могут быть скомпенсированы за счет увеличения потока исходного излучения, что в случае использования в качестве источника излучения рентгеновского генератора реализовать достаточно просто.

Таким образом, представляется целесообразным при моделировании приоритет отдать схеме с нормальным вводом к поверхности преграды исходного (первичного) излучения. На рис. 2 представлена моделируемая схема сканера.

Рисунок 2. Моделируемая схема сканера, а - угол ввода излучения, р - угол между осыо источника излучения и осью детектора.

В разделе «Физические основы модели рентгеновского сканера» приводятся основные физические положения, определяющие конструкцию разработанной модели.

Основой модели является процедура, позволяющая получить элементарную траекторию кванта после i-ro акта взаимодействия. Процедура позволяет получить для кванта с энергией E¡, координатами x¡, уь z¡ и угловых характеристик i-той траектории 0¡ и tp¡ новые координаты взаимодействия x¡+i, yi+i, z¡+i. В случае комптоновского рассеяния необходимо смоделировать новые угловые характеристики i+1-й траектории G¡n и <p¡(.| и рассчитать новую энергию кванта E¡+|.

Новые координаты взаимодействия рассчитываются как:

дг i + | = х i + I sin в, cos р /

У i + i = У ¡ + ' s'n в i sin <р j

: ¡+i = : ¡ + / eos в ¡ (4

Где / - длина свободного пробега квантов в веществе, подчиняющаяся экспоненциальному закону распределения:

/(/) = M(P,Z (2)

где ¡i (р , Z , Е ) - линейный коэффициент полного поглощения.

Вероятность комптоновского рассеяния определяется отношением массовых коэффициентов комптоновского рассеяния к полному коэффициенту поглощения:

Р{Сотр,оп ) =

Угол комптоновского рассеяния 0 является случайном величиной, распределение которой зависит только от энергии квантов и определяется уравнением Клейна-Нншнны-Тамма:

d air /¡Г2 . 1

"777 э (1+cosш)-f-

dn 2 1+-Ё_(1-С0 SCO)

, Е ч2/, 2 ч2

(-2") <1_cos fi>)

-

(1 + cos &))(l+а( 1 - cos ¿у))

(4)

т0с

где: со - угол рассеяния, гпцс2- энергия покоя электрона, г0 - классический радиус электрона, г0 = ег/т„сг = 2,8 1 794-Ю'13 см, a =hv/m„cl.

Новая энергия кванта после рассеяния Ei+i рассчитывается как: ___Е>

- cos о ) (5)

Исходя из новой энергии кванта с учетом изменившегося массового коэффициента взаимодействия рассчитывается новая длина свободного пробега н процесс моделирования продолжается аналогично.

В разделе «Особенности программной реализации модели рентгеновского сканера» представлена программная реализация основных компонентов модели.

Модель реализована в среде GUIDE пакета МатЛаб в векторной форме. На рис. 3 представлен пример интерфейса разработанной модели.

Интерфейс модели позволяет:

выбирать спектр исходного излучения, характеристики преграды и расположенного за ним объекта (геометрические параметры, плотность и эффективный атомный номер), число моделируемых квшгтов;

- получать распределения координат выхода квантов (с двух сторон преграды), квантов, рассеянных объектом, распределения координат квантов, попавших в коллиматор детектора и в плоскость регистрации сцинтиллятора, энергетический спектр квантов, взаимодействующих с объектом;

- представлять промежуточные результаты моделирования (распределения углов рассеяния), координат взаимодействия квантов с преградой и объектом.

Полученные результаты моделирования процесса взаимодействия квантов с преградой (распределение длин свободного пробега, частот фотопоглощения и рассеяния, углов комптоновского рассеяния, углов азимутального рассеяния, распределение энергии

после взаимодействия) соответствуют теоретическим представлениям, что позволяет считать разработанную модель адекватной реальному процессу распространения и регистрации квантов сканером.

Графики промежуточных характеристик траекторий взаимодействия квантов

Заданные спектры исходного излучения

Смоделированный спектр исходного излучения

Координаты ввода исходного излучения

Координаты взаимодействия квантов в преграде

Координаты предыдущего рассеяния в преграде

Координаты квантов обратно рассеянных преградой

Рисунок 3. Интерфейс модели.

В разделе «Особенности моделирования детектирующей части сканера» показан алгоритм регистрации обратно рассеянных квантов от преграды и объекта с учетом конструктивных решений детектирующей части сканера.

В процессе моделирования в части регистрации обратно рассеянных квантов детектором выявлены следующие закономерности:

- если вектор квантов, рассеянных от преграды направлен от источника, то вектор рассеянных от объекта квантов к источнику (рис.4);

- пересекающиеся вектора квантов, рассеянных от объекта в плоскости коллиматора смещены к источнику излучения, при попадании в плоскость регистрации детектора

асимметричность сглаживается, в то время как вектор квантов, рассеянных преградой смещен и направлен на удаленный от источника излучения край детектора (рис.5).

X гч У 50 х5ст.у5с|п

а) б)

Рисунок 4. Распределение координат вылета квантов, рассеянных объектом, попавших в плоскость коллиматора - (а) и в плоскость регистрации детектора (в проекции на плоскость преграды) - (б).

*еС1П.увС1П

.•**,. | 347

Л*«- '.>*■«/

- « ' V • • ' ' • - *.Л 1 . -

Рисунок 5. Распределение координат квантов, рассеянных от преграды, пересекших плоскость регистрации детектора (в проекции на плоскость преграды).

Третья глава посвящена теоретическим исследованиям процессов взаимодействия рентгеновского излучения с различными объектами, теоретическим вычислениям переходных функций на основе разработанной модели.

Для повышения эффективности проведения исследования процесс расчетов был разбит на две части:

- получение характеристик поля излучения над и за преградой. Данные характеристики позволят получить долю регистрируемого детектором излучения, рассеянного преградой, а также характеристики поля излучения объекта поиска;

- получение характеристик поля излучения над преградой, обусловленного рассеянным объектом излучением.

Получение характеристик излучения, рассеянного объектом для различных преград позволяет решать задачу исследования сканера без исследования взаимодействия исходного излучения с преградой. Это существенно снижает время расчетов, а главное -сокращает на порядок число исследуемых историй взаимодействия квантов.

В разделе «Исследование взаимодействия с преградами большой толщины» приведены результаты моделирования взаимодействия излучения с преградами толщиной более 50 см. Так при взаимодействии 1 ООО ООО квантов с преградой из дерева и алюминия и вводе излучения с углом раскрытия пучка 50° - назад возвращается 422 980 и 89 559 квантов соответственно, при этом доля рассеянных квантов вернувшихся назад после первого акта взаимодействия составляет 77% для дерева и 93% для алюминия. Учитывая статистический разброс и необходимость работать на минимально возможном уровне регистрации рассеянных квантов, показано что после осуществления шести актов взаимодействия в дереве и двух актов взаимодействия в алюминии количество квантов, рассеянных в последующих актах взаимодействия и зарегистрированных детектором, будет укладываться в статистический разброс. Иными словами, дальнейшее увеличение толщины преграды не позволит обнаруживать какой - либо объект за преградой,

В разделе «Исследование взаимодействия с тонкими преградами» приведены исследования по оценке доли квантов, регистрируемых детектором по отношению к исходным квантам, показаны диаграммы статистики выхода обратно рассеянных квантов в зависимости от расстояния от оси ввода излучения для различных толщин и материалов преграды.

По акт3 рк

по.пктг ( р

Рисунок 6. О = 1 СМ

Э = 4 СМ

дал» И к«с«*<1

| 57ТС

1 * С в ГО

Яо.О/опЗ I I? О.ап Г И

5»ва В рызп 1с»гцгг;

Э = 0,5 см

5ЦМ Я »связей

75 йо.дКтЗ | о, с« б)

Б = 1 см

О = 2 см

вим Я

ЧИП

О 0 2 0 4 а с ОС

Т I тс Яо.д/стз рТЙ О. ст [

В)

О = 0,1 см О = 0,2 см

Рисунок б (продолжение). Распределения радиусов вылета обратно рассеянных квантов от толщины преграды (О): а) - из дерева, б) - алюминия, в) - железа.

Как видно из рисунка 6, увеличение числа квантов, обратно рассеянных от преграды происходит как при увеличения толщины преграды, так и при уменьшении атомного номера материала преграды. Вместе с увеличением толщины преграды происходит и увеличение среднего радиуса вылета обратно рассеянных квантов.

Раздел «Исследование поля излучения, рассеянного объектом, расположенным за преградой» посвящен исследованиям по определению радиуса вылета трансмиссионных и многократно рассеянных квантов из преграды в сторону объекта.

Исследования показали, что ширина гистограмм радиуса вылета квантов, включая те, которые претерпели многоактное рассеяние, практически определяется коллиматором источника излучения и толщиной преграды и не зависит от ее материала. При этом доля многократно рассеянных квантов, прошедших преграду, возрастает по отношению к трансмиссионным квантам с увеличением толщины преграды и уменьшением плотности материала. Определено, что объект поиска следует рассматривать как протяженный источник рассеянного излучения с известными распределениями координат, энергий и углов.

В разделе «Поле излучения рассеянных объектом н вылетевших из преграды квантов» приводятся исследования по выявлению радиуса вылета квантов, рассеянных от объекта поиска и прошедших преграду.

Из-за низкой доли рассеянных объектом квантов, прошедших через преграду н зарегистрированных детектором, получение статистически устойчивых результатов регистрации проблематично. В этой связи, число квантов, рассеянных объектом и вошедших в преграду, определялось исходя из расчета доли однократно рассеянных квантов. Распределения координат, энергий и углов протяженного источника (объекта за преградой) определяются помимо распределения характеристик квантов, вошедших в объект, характеристиками самого объекта, его эффективным атомным номером, толщиной и плотностью. Доля квантов, рассеянных в объекте - кг определялась как

= С1 - е-я ) (6)

Р ( 2 , Е )

На рис. 7 представлены распределения координат вылета квантов из преграды в сторону детектора и распределение их радиуса для различных объектов. При

а)

б)

Рисунок 7. Поля рассеяния и распределения радиуса вылета квантов из преграды, рассеянных объектом: а) - преграда: г=13, р= 2,7 г/см3, 0=1 см, объект; Ъ=Ь, р= 1 г/см3,, Б=1 см; б) - преграда: 2=13, р= 2,7 г/см3, 0=1 см, объест: Ъ=6, р= I г/см3', 0=2 см.

моделировании было принято, что число квантов, рассеянных объектом, постоянно и равно 10 тыс. Смещение максимума радиуса вылета квантов можно объяснить доминирующим направлением вектора рассеяния в сторону от центра ввода.

В разделе «Моделирование сканера в движении. Переходные и анертурные функции» приводятся теоретические исследования реакции сканера на изменения структуры досматриваемого объекта, определяются переходные и апертурные функции.

В силу низкой статистики рассеяния квантов тонким объектом, как экспериментально, так и на модели получить реакцию сканера на дельта-функцию весьма сложно. В этой связи апертурная функция рассчитывалась путем дифференцирования реакции сканера на ступенчатое возмущение. Сканер имеет 2 апергурные функции: при движении вперед и вбок. На рисунке 8. представлены примеры фрагментов интерфейса модели, на которых представлены распределен™: вошедших в преграду квантов - (N0); рассеянных объектом - (№са1) и вошедших в преграду (левый рисунок); распределения квантов прошедших преграду и попавших в плоскость коллиматора детектора - (Nsq) (средний); квантов, попавших в сцпнтиллятор - (№с) (правый). X - расстояние границы ступенчатого объекта от оси ввода исходного излучения.

а) №са1=878 №я= 22 N<1=5

б) №са1=45 737 №ц=284 N¿=97

Рисунок 8. Реакция сканера на ступенчатое возмущение при X: а) 1,5 см; б) 1,0 см;

I д) №са1=1 000 000 N54=930 Ш=237

Рисунок 8 (продолжение). Реакция сканера на ступенчатое возмущение при X: в) 0,5 см; г) 0 см; д)- 2см.

Многократное моделирование позволило получить усредненные переходные и

апертурные функции, представленные на рис. 9 при движении сканера вперед и вбок.

Рисунок 9. Переходные - (а) и апертурные - (б) функции сканера.

N(1=237

N5031=499 654

№4= 840

В разделе «Оценочный расчет реакции сканера» приводятся теоретические исследования реакции сканера на объекты сложной трехкомпонентной структуры, с изменяемой геометрией и характеристиками материалов, реализованные на основе полученных апертурных функций.

Четвертая глава посвяшена экспериментальным исследованиям при создании рентгеновского сканера, рентгеновских аппаратов методик и областей их применения. Обоснованию и выбору метрологического обеспечения. Результатам внедрения.

В разделе «Разработал рентгеновского аппарата» приводится анализ существующей высоковольтной элементной базы, рассмотрены аспекты проектирования структурной схемы и составных частей (схема питания накала, преобразователь высокого напряжения, цепь обратной связи, система управления и т.д.) рентгеновского аппарата с выходным напряжением до 50 кВ, предназначенного для использования в составе сканера по критериям: надежность, эффективность, стабильность (выходное напряжение, анодный ток), минимизация массо - габаритных характеристик.

В результате исследований совместно с ЗАО «Светлана-Рентген» была доработана рентгеновская трубка 0.012БХ9 с целью повышения ресурса эксплуатации более чем в 10 раз, полностью удовлетворяющая требованиям применения в составе сканера за счет использования следующих технических решений и технологий: уменьшения провисания накальнон спирали и одновременного снижения тока накала, нанесения слабопроводящего покрытия из окиси хрома на внутреннюю поверхность колбы, корректировки конструкции катодного узла, введения дополнительных операции входного и промежуточного контроля. Показано, что для обеспечения требуемой стабильности потока излучения рентгеновской трубки минимально возможный ток анода должен быть не менее 25 мкА. Согласно теоретическим исследованиям, проведенным в 3 главе, для работы в составе сканера требуется анодный ток в несколько сотен нА. Необходимое снижение квантового выхода излучения рентгеновского аппарата в дальнейшем, было обеспечено установкой фильтров из алюминия и меди, что в свою очередь позволило отфильтровать низкоэнергетическую составляющую исходного спектра излучения.

Требование стабильности положения фокусного пятна определило осевую цилиндрическую компоновку рентгеновского аппарата. Проведенные исследования по выбору элементной базы для высоковольтного преобразователя показали, что оптимальным вторичным напряжением мостового преобразователя является 5 кВ, а частота преобразования - 40 кГц. Эгот режим обеспечивает минимальные тепловые потерн, а

2 г

резонансный характер преобразования сужает спектр и уровень помех. КПД высоковольтного преобразователя при мощности в нагрузке до 15 Вт доходил до 86 %.

В качестве изоляционной среды в рентгеновском аппарате после экспериментальных исследований, проведенных на различных типах твердых и жидких диэлектриков, было выбрано масло типа ТКП, применяемое совместно с лавсано-бумажной изоляцией, что обеспечило режим продолжительной непрерывной работы аппарата, за счет снижения внутренних тепловых градиентов при сохранении изоляционных свойств в условиях повышенных температур.

В табл. 2 приведены технические характеристики разработанного аппарата «Модуль-50», а на рисунке 10 - его внешний вид. Следует отметить, что данный аппарат имеет низкие объемные - 0,6 дм3 и массовые - 1,2 кг характеристики.

Таблица 2. Основные характеристики рентгеновского аппарата «Модуль-50»

Напряжение на рентгеновской трубке 20-50 кВ

Анодный ток 0,02-0,6 шА

Нестабильность по току и напряжению не более

рентгеновской трубки 1 %

Фокусное пятно 0(О,6-2)мм

Материал анода \У, Ая, ве, Си, Мо, Ти Аи

Тип рентгеновской трубки прострельная

Мощность на аноде до 12 Вт

Потребляемая мощность не более

- в режиме излучения 30 Вт

- в режиме ожидания 1 Вт

Время выхода на режим не более 5 сек

Напряжение питания 9,6- 15.0 В

Масса 1,2 кг

Габаритные размеры 298x52x67 мм

Температурный диапазон эксплуатации от минус 20 до плюс 40°С

Полный средний срок службы аппарата не менее 5 лет.

Рисунок 10. Внешний вид рентгеновского аппарата «Модуль-50»

Раздел «Разработка детектора рентгеновского сканера» посвящен экспериментальным исследованиям регистрирующей части сканера, поиску технически решений и конструкции. Разработан детектор, состоящий из сцинтиллятора типа Се1("П) с размерами чувствительной зоны 020x10 мм, фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) Я5611А-01 фирмы Наташами (Япония), работающий в счетном режиме в диапазоне (10 -¡9990) ими /сек. Детектор имеет две особенности: фильтр, исключающий регистрацию квантов с энергией выше 80 кэВ, что исключает регистрацию высокоэнергетических квантов космического и гамма-излучения; непрерывную стабилизацию параметров тракта счета квантов за счет цепи светодиодной стабилизации.

В разделе «Экспериментальные исследования по созданшо ручного сканирующего устройства» приводятся результаты исследования по оптимизации технических и конструктивных параметров.

В рентгеновском сканере реализовано два режима регулировки интенсивности исходного излучения с одновременным изменением угла ввода излучения. Теоретические исследования (гл.З) показали, что преграды из материалов с атомным номером 7=26, Х=13 и Ъ=6 принципиально отличаются. С одной стороны, радиус вылета обратно рассеянных квантов на предельных толщинах преграды для дерева составляет более 10 см, у алюминия более 3 см, тогда как у стали не более 1 см при угле ввода исходного излучения 50°. С другой стороны, доля рассеянных квантов от преграды из стали составляет не более 0,015, для алюминия - 0,16, дерева - 0,88, т.е. построение механической отстройки от обратно рассеянных квантов формируемых преградой из алюминия ближе к преграде из дерева, чем стали.

Угол ввода пучка исходного излучения для материалов с эффективным 7.<\1 (резина, пластик, дерево, алюминий) определен в 30° на основе оценки средней глубины залегания 3-15 см объекта поиска типа наркотического порошка размером 1 см3 за типовыми преградами и предельной скоростью сканирования - 10 см/с. Соответственно расстояние от края ввода излучения в преграду до края коллиматора детектора составило 22 мм. Угол ввода исходного излучения для материалов с эффективным Ъ >22 составил 50°, в этом режиме применяется только один фильтр. При угле раскрыли в 30° применяется дополнительный фильтр с целью ограничения квантового выхода исходного излучения аппарата «Модуль-50» при досмотре и контроле материалов с высокой рассевающей способностью. Настройка верхнего предела чувствительности сканера осуществлялась при угле ввода в 30° на тест объекте - жидкости в 10 л пластиковой канистре, за счет подбора толщины дополнительного фильтра таким образом, чтобы в статическом режиме показания детектора соответствовали показаниям в пределах 950 -

999. Применение двух режимов регулировки интенсивности исходного излучения значительно расширило эксплуатационные характеристики сканера, а именно: повысило чувствительность при досмотре объектов, содержащих преграду из материалов с 7. >22, например, сталь, так как количество исходных квантов, падающих на объект досмотра, отличается в двух режимах более чем в 80 раз. На рисунке 11 приведен внешний вид сканера и его практическое применение. Следует отметить, что разработанный малогабаритный ручной сканер «Ватсон» не имеет аналогов в России, и за рубежом. Зарубежные приборы используют в качестве источников излучения гамма-изотопы.

Рисунок! I. Внешний вид рентгеновского сканера.

В разделе «Исследования рентгеновского сканера на типовых объектах. Методики применения» приводятся экспериментальные результаты по определению переходной функции, исследуется чувствительность метода регистрации обратно рассеянных квантов применительно к сканеру «Ватсон» на типовых объектах, выявляются предельные толщины преград, за которыми данный метод становится неэффективным. Представлены методики применения.

Экспериментально полученная переходная функция с высокой достоверностью совпадает с переходной функцией, теоретически рассчитанной на основе предложенной модели (гл.2).

Выявлены предельные толщины преград, за которыми метод регистрации обратно рассеянного излучения эффективен в рамках выполненной работы:

1. Для обнаружения вложения объемом 1 см3, массой 0,5-2 гр предельная толщина преграды составляет: из стали - 1,0 мм, дерева - 40 мм, алюминия - 10 мм, резины - 20 мм;

2. Для обнаружения вложения объемом 1 л, массой 0,5-2 кг предельная толщина преграды составляет: из стали - 1,5 мм, дерева - 50 мм, алюминия - 12 мм, резины - 30 мм.

Количественная и качественная оценка квантов, регистрируемых детектирующим устройством сканера «Ватсон» на различных объектах досмотра показала качественное совпадение результатов в сравнении с рассчитанным значениями на основе разработанной модели и 20-60 % количественное совпадение. При этом разброс в значениях экспериментальных и теоретических исследований увеличивался при уменьшении толщины преграды.

В разделе «Метрологическое обеспечение. Сертификационные испытания сканера «Ватсон» и рентгеновского аппарата «Модуль-50» приводятся методики и результаты испытаний, проведенных в системе сертификации ГОСТ Р, на соответствие техники, разработанной в рамках данной работы, санитарным (радиационная безопасность, электро-магнитная совместимость) правилам и нормативам.

В разделе «Результаты внедрения. Практическое развитие исследований» приводятся данные по объему серийного производства, областям применения разработанных в рамках данной работы ручного рентгеновского сканера скрытых полостей «Ватсон», рентгеновских аппаратов постоянного потенциала «Модуль - 50» и аппаратов серии «ХС».

Сканер «Ватсон» широко используется для поиска оружия, наркотических и психотропных веществ, контрабандных вложений в транспортных средствах, поиск; устройств съема информации в стенах помещений и мебели.

Технология одностороннего доступа к контролируемому объекту обеспечнвае-;, существенное уменьшение (в десятки раз) временных затрат, и в ряде случаев является безальтернативной. На рисунке 12 представлен типичный пример применения сканера г условиях таможенного пропускного пункта, в таблице 3 приведен объем поставок сканер;, «Ватсон» в различные министерства и ведомства России за период с 2002 г. по май 2012 г.

а) б)

Рисунок 12. Работа со сканером в условиях таможенного пропускного пункта - (а); обнаруженный тайник с наркотическим веществом в запасном колесе автофургона - (б).

№ Организация Количество приборов

1 Министерство внутренних дел РФ 268

2 Федеральная таможенная служба РФ 105

3 ГТК Республики Беларусь 22

4 Федеральная служба безопасности РФ 20

5 Министерство обороны РФ 13

б Федеральная служба наркоконтроля РФ 10

7 Федеральная служба исполнения наказаний РФ 8

8 Другие организации 119

Всего 565

Опыт и знания, приобретенные в процессе разработки рентгеновского аппарата «Модуль-50» для работы в составе ручного сканирующего устройства, а также завершение работ по совершенствованию существующих типов рентгеновских трубок и разработке новых, выполненных совместно со специалистами ОАО «Светлана-Рентген», инициировали процесс разработки серии рентгеновских аппаратов постоянного потенциала, предлагаемых для различных применений.

Серия разработашшк аппаратов «ХС» состоит из четырех моделей. Основные технические параметры приведены в таблице 4. Внешний вид аппаратов серш! «ХС» представлен на рисунке 13.

Таблица 4. Основные параметры рентгеновских аппаратов серии «ХС»

Модель аппарата ХС-15 ХС-50 ХС-70 ХС-100

Напряжение на аноде, кВ 3-15 10-50 30-70 40-100

Анодный ток, шА 0,05-1,5 0,01-0,2 0,01-0,2 0,2-2,0

Фокусное пятно, мм до 0 3 до 0 4 до 0 4 0,6x0,9

Угол выхода излучения 160и/40° 160740" 160° 40°х60и 4°х84°

Материал мишени анода Ag, ве, Си, Мо, Т|, Аи V/

Тип рентгеновской трубки Прострельная или с Прострель- Массивный

массивным анодом ная анод

Мощность на аноде, Вт до 4,5 до 7 до 7 до 200

Потребляемая мощность, Вт не более не более не более не более

- в режиме излучения 15 18 18 270

- в режиме ожидания 1 1-7 1-7 1-5

Время выхода на рабочий режим, с 5 3 3 0,7

Напряжение питания, В 12+/-0,5 21,0-28,0

Масса, кг 0,45 0,55* 0,65* 1,7*

Габаритные размеры, мм 170x48x42 250x48x42 300x48x42 332x060

* без защиты от неиспользуемого излучения

а) рентгеновский аппарат «ХС-15»

б) рентгеновский аппарат «ХС-70»

в) рентгеновский аппарат «ХС-100» г) рентгеновский аппарат «ХС-100А»

Рисунок 13. Рентгеновские аппараты серии «ХС»

Разработанная серия рентгеновских аппаратов постоянного потенциала «ХС» и «Модуль-50» нашла применение при создании приборов рентгенофлуоресцентного аналнза, толщиномеров покрытий, для научных исследований, оборудования сортировки и обогащения руд, экологического мониторинга, в составе приборов досмотра и поиска, неразрушающего контроля.

Рентгеновский аппарат «Модуль-50» применяется в составе пяти моделей рентгенофлуоресцентных анализаторов (РФА): «Призма»; «Призма - М»; «Эко — Приз»; «АДК Призма»; «Призма - М (Аи)», выпускаемых ЗАО «ЮжполиметаллХолдннг».

В составе рентгенофлуоресцентных приборов, выпускаемых ОАО «НИИ технической физики и автоматизации» (НИИТФА) для формирования первичного потока излучения используются рентгеновские аппараты «ХС-15», «ХС-50», «ХС-70» и «Модуль- | 50». Выпускается четыре модели приборов «РЛП - 3», «РЛП - 3 - 01», «РЛП - 3 - 02» и «РЛП-3-03».

ООО «Радос» (г.Красноярск) производит оборудование рентгенорадиометрической сепарации руд и сырья. Выпускается семь моделей сепараторов серии СРФ и установка для крупнопорционной сортировки в условиях поточного бесконтактного анализа сырья на транспортном носителе - РКС-А(К). В состав рентгенорадиометрического блока указанных выше установок входят рентгеновские аппараты «Модуль-50».

На базе аппаратов «ХС-100А», «Модуль-50» в ООО «Флэш электрошпсс» созданы комплексы «Колибри-50ЦФ» и «Игла-100», «Рубеж-ПЧ», «Феникс», применяемые для контроля производственных процессов, решения специальных и досмотровых задач. На рис. 14 представлен портативный комплекс «Колибри-50ЦФ» и результаты контроля.

а) б)

Рисунок 14. Портативный комплекс «Колибри-50ЦФ»- (а), негатнвное рентгеновское изображение старинной иконы, полученное на комплексе - (б).

Дальнейшее развитие в области разработки ручных рентгеновских сканирующих устройств связано с повышением энергии первичного пучка до уровня ~ 70 кэВ, что позволит увеличить значение предельной толщины преграды контролируемого объекта, в частности, обеспечит возможность обследования силовых конструкций автотранспорта и элементов морских контейнеров. В настоящий момент завершаются заводские испытания сканера «Ватсон-70». Появление новых компонентов и результаты в области проектирования рентгеновских генераторов, полученные в последнее время, позволяют надеяться на дальнейшее снижение веса, габаритов, эргономики прибора с одновременным улучшением метрологических и потребительских характеристик.

За время выполнения работы было выпущено более 1350 рентгеновских комплексов (приборов) различного применения на основе рентгеновских аппаратов «Модуль-50» и аппаратов серии «ХС».

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. На основе анализа антитеррористнчсского оборудования, используемого в развитых странах мира и России, показано, что эффективным, а зачастую и единственным решением задач оперативного контроля и досмотра при одностороннем доступе к объекту досмотра в труднодоступных местах является использование портативного рентгеновского сканера, основанного на регистрации обратно рассеянного излучения.

2. Теоретически исследованы и экспериментально подтверждены границы применения метода регистрации обратно рассеянных квантов в диапазоне энергий от 10 до 50 кэВ с различными объектами. Показано, что на низких энергиях при расчете рассеянных квантов следует учитывать не только комптоновское рассеяние, но и характеристическое излучение.

3. Разработана двухуровневая математическая модель взаимодействия рентгеновского излучения с преградой и находящимся за ним скрытым объектом, позволяющая на первом этапе исследовать процесс взаимодействия исходного излучения с преградой и скрытом объектом, а на втором - процесс взаимодействия квалтов, обратно рассеянных от скрытого объекта с преградой, с последующей их регистрацией. Получены зависимости: радиуса вылета обратно рассеянных квантов их энергий, вектора распространения квантов рассеянных, как в преграде, так и в скрытом объекте для объектов различного сочетания эффективных атомных номеров.

4. На основе теоретических исследований, разработанной математической модели взаимодействия рентгеновского излучения с преградой и находящимся за ним скрытым объектом, впервые предложен алгоротм построения ручного рентгеновского сканера, основанный на отстройке от регистрации квантов, рассеянных преградой. Теоретически установлена, экспериментально подтверждена возможность создания сканера с максимальным напряжением на рентгеновской трубке до 50 кВ с широким динамическим диапазоном.

5. Результаты проведенных экспериментальных исследований рентгеновского сканера подтвердили соответствие теоретических положений результатам экспериментальных исследований, правильность принятой математической модели и принятых предпосылок, в том числе соответствие вида и характеристик переходных функщш рентгеповского сканера. Выявлены предельные толщины преград, за которыми метод регистрации обратно рассеянного излучения эффективен:

- для обнаружения вложения объемом 1 см3, массой 0,5-2 гр предельная толщина преграды составляет; из стали -1,0 мм, дерева - 40 мм, алюминия - 10 мм, резины - 20 мм при скорости сканирования 1 см/с;

- для обнаружения вложения объемом 1 л, массой 0,5-2,0 кг предельная толщина преграды составляет; из стали -1,5 мм, дерева -50 мм, алюминия - 12 мм, резины - 30 мм при скорости сканирования 10 см/с.

6. Разработан, выдержал полномасштабные испытания и запущен в серийное производство ручной рентгеновский сканер «Ватсон», обеспечивающий возможность поиска оружия, наркотических веществ, контрабандных вложений в транспортных средствах, устройствах съема информации с высокой скоростью досмотра, в том числе в труднодоступных местах. Рентгеновский сканер обеспечивает полную радиационную безопасность персонала и окружающих лиц н не имеет аналогов. К настоящему времени в структурные подразделения МВД РФ, ФТС РФ, ФСБ РФ, ФСО РФ поставлено и находится в эксплуатации 565 рентгеновских сканеров «Ватсон».

7. Внедрение рентгеновского сканера «Ватсон» на таможенных пунктах, пунктах пропуска через государственную границу и транспортных узлах позволило увеличить в 3-4 раза пропускную способность, в том числе в условиях необорудованных пунктов, путем сокращения времени досмотра автотранспорта и багажа до 10 раз, повысить эффективность обнаружеши наркотических н взрывчатых веществ.

8. Прошла испытания и сертифицирована серия малогабар1ГТНЫх рентгеновских аппаратов постоянного потенциала, позволившая создать новое поколение рентгеновских средств контроля для решения актуальных задач поиска и досмотра. Организовано серийное производство малогабаритных рентгеновских аппаратов постоянного потенциала (аппарат «Модуль-50» и аппараты серш! «ХС» - «ХС-50», «ХС-15», «ХС-70», «ХС-100»), нашедшие применение в различных комплексах (приборах) - более 1350 изделий;

- ренгенофлуоресцентные аналшаторы для обеспечения количественного анализа материалов и веществ, в том числе - сплавов драгоценных металлов при обращении, производстве и контроле драгоценных металлов, в соответствии требованиями Российской Государственной Пробирной Палаты;

- радиометрические системы сепарации руд и техногенного сырья на месте добычи, позволяющие исключить дорогостоящую транспортировку пустой породы к предприятиям переработки;

- тощиномеры покрытий, научно-исследовательские системы;

- досмотровые портативные и стационарные комплексы.

Основные положения диссертации опубликованы в работах В рецензируемых журналах из списка ВАК

1. Е.О. Блохин, Е.В. Федоровский «Особенности построения преобразователей напряжени для мобильной рентгеновской техники» Журнал «Медицинская техника», № 5 (269), 2011 г.,39-42 стр.

2. Федоровский Е.В. «Малогабаритные рентгеновские аппараты постоянного потенциал для рентгенофлуоресцентного анализа» Журнал «Справочник. Инженерный журнал» № (179), 2012 г., стр., 30-34.

3. Е.В. Федоровский «Модель сканера на обратнорассеянном рентгеновском излучении н основе метода Монте-Карло». Журнал «Естествишые и технические науки» №2, 2012 г стр. 290-301.

4. A.A. Буклей, И.А. Паршин, Е.В. Федоровский, В.И. Кирин «Использовали рентгеновских комплексов на основе регистрации трансмиссионного излучения дл выявления средств, реализующих технические каналы утечки информацш!». Журна «Вопросы защиты информации» № 3(98), 2012 г., стр. 17-21.

5. М A.A. Буклей, И.А. Паршин, Е.В. Федоровский, В.И. Кирин «Использовали рентгеновских комплексов на основе регистрации обратнорассеянного излучения дл противодействия терроризму». Журнал «Вопросы защиты информации» № 4(99), 2012 г., (в печати)

6. Артемьев Б.В.,Буклей A.A., Блохин Е.О., Паршин И.А., Федоровсыш Е.В., Шурушки A.B. «Рентгеновские комплексы на основе регистрации трансмиссионного и обрати рассеянного излучений». Журнал «Контроль. Диагностика» №12,2012 г., стр. 4-7.

В трудах Международных и Всероссийских конференций, зачитываемых ВАК при защите диссертаций (Постановление Правительства РФ №475 от 20 июня 2011 г., п. 10)

7. П.В. Лебедев, Е.В. Федоровский (ООО «Флэш электронике») «Рентгеновский генерато для определения элементного состава вещества рентгенофлуоресцентным методом) Тезисы докладов 3-ей Международной конференции «ДИАГНОСТИКА ТРУДОПРС ВОДОВ», 21-26 мая 2001 г., Москва, 428 стр., 144 спр.

8. Федоровский Е.В. (ООО «Флэш электронике») «Серия малогабаритных рентгеновски аппаратов постоянного потенциала». Тезисы докладов 6-й Международной конференци «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности», 15-17 ма 2007 г., Москва, Машиностроение - 1,2007 г., 224 стр., 211 стр.

9. Лебедев П.В., Федоровский Е.В. (ООО «Флэш электронике») «Особенност проектирования рентгеновских генераторов, применяемых в радиометрическо! оборудовании при сортировке руд и техногенного сырья». Тезисы докладов 7-Международной конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика промышленности», 11-13 марта 2008 г., Москва, Машиностроение, 2008 г., 208 стр., 12 стр.

10. Федоровский Е.В. «Приборы оперативного контроля и досмотра на основ рентгеновских аппаратов постоянного потенциала». Сборник научных трудов п материалам ХГУ Международной научно-практической конференции «Фундаментальные прикладные проблемы приборостроения и информатики», Москва, МГУПИ, 2011 г., 27 стр., 227-233 стр.

11. Alexander A. Bukley, Е.О. Blokhin, Ilya A. Parshin, E.V. Fedorovsky. "New X-ra complexes based on transmission and back scattered radiation". 18111 World Conference о Nondestructive Testing, 16-20 April 2012. Durban, South Africa. \v\vw/ndt.net

В других изданиях

12. Е.В. Г ромов, И.С. Косырев, Е.В. Федоровский «Микропроцессорная система управления высоковольтным импульсным генератором». Сборник научных трудов МИФИ под редакцией Б.Ю. Богдановича, В.П. Козлова «Линейные ускорители заряженных частиц для радиационных исследований», Москва, Энергоатомиздат 1991 г., 124 стр., 100-106 стр.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И ПУТИ РАЗВИТИЯ

РЕНТГЕНОВСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ДОСМОТРА И ПОИСКА.

1.1 Анализ состояния рентгеновского оборудования для досмотра и поиска.

1.2. Портативные рентгеновские комплексы для оперативного досмотра и поиска.

1.3. Ручные изотопные сканеры для оперативного досмотра и поиска.

1.4. Обоснование требований к рентгеновскому сканеру.

Выводы.

ГЛАВА 2. МОДЕЛЬ СКАНЕРА НА РАССЕЯННОМ ИЗЛУЧЕНИИ.

2.1. Моделируемая геометрия излучения сканера.

2.2. Физические основы модели.

2.3. Особенности программной реализации модели.

2.4. Особенности моделирования детектирующей части сканера.

Выводы.

ГЛАВ АЗ. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КВАНТОВ

С ПРЕГРАДОЙ И СКРЫТЫМ ЗА НЕЙ ОБЪЕКТОМ.

3.1. Исследование взаимодействия с преградами большой толщины.

3.2. Исследование взаимодействия с тонкими преградами.

3.3. Исследование поля излучения, рассеянного объектом, расположенным за преградой.

3.4. Поле излучения рассеянных объектом и вылетевших из преграды квантов.

3.5. Моделирование сканера в движении - апертурные функции.

3.6. Оценочный расчет реакции сканера.

Выводы.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ПО СОЗДАНИЮ РЕНТГЕНОВСКОГО СКАНЕРА НА ОСНОВЕ МАЛОГАБАРИТНЫХ АППАРАТОВ И МЕТОДИК ИХ ПРИМЕНЕНИЯ.

4.1. Разработка рентгеновского аппарата.

4.2. Разработка детектора рентгеновского сканера.

4.3. Экспериментальные исследования по созданию ручного сканирующего устройства. Особенности конструкции.

4.4. Исследования рентгеновского сканера на типовых объектах. Методики применения.

4.5. Метрологическое обеспечение. Сертификационные испытания сканера «Ватсон» и рентгеновского аппарата «Модуль-50».

4.6. Результаты внедрения. Практическое развитие исследований.

Выводы.

Актуальность работы

Важнейшими составляющими деятельности, направленной на противодействие терроризму, является создание и широкомасштабное использование высокоэффективного антитеррористического оборудования. Затраты на закупку такого оборудования в экономически развитых странах растут ежегодно на десятки и сотни процентов. Это способствует постоянному совершенствованию оборудования в соответствии с развитием науки и техники, регулярному появлению новых технических средств.

В порядке приоритета при решении поисковых, досмотровых и специальных задач на первое место следует поставить оборудование, реализующее методы радиационной интроскопии ввиду их информативности, возможности быстрого получения результата обследования с высокой достоверностью. Эти методы позволяют эффективно решать не только антитеррористические задачи, но и целый ряд других задач оперативного контроля и досмотра: противодействие незаконному распространению наркотических и психотропных веществ, защита информационных каналов, обеспечение безопасности объектов государственной охраны, предотвращение незаконного вывоза из страны предметов, представляющих историческую, культурную и художественную ценность. Объектами досмотра могут быть контейнеры, автотранспорт, грузы, сумки, сувениры, стены, перекрытия, оргтехника, а предметами поиска - оружие, взрывные устройства, взрывчатые и наркотические вещества, предметы контрабанды, устройства съема информации и т.д.

Вместе с тем, несмотря на ряд фундаментальных работ в данной области, оперативный досмотр при одностороннем доступе конструктивно сложных объектов до настоящего времени остается одной из острых проблем для силовых подразделений, противодействующих терроризму. В связи с этим, разработка портативного рентгеновского сканера для проведения оперативного досмотра и поиска является актуальной научно-технической задачей, имеющей важное государственное значение. Государственная значимость решаемой проблемы подтверждена "Стратегией национальной безопасности Российской Федерации до 2010 года", утвержденной Указом Президента Российской Федерации от 12 мая 2009 года № 527, Указом Президента Российской Федерации от 15 февраля 2006 года № 116 "О мерах противодействия терроризму", Федеральным законом "О борьбе с терроризмом" от 25 июля 1998года.

Цель и задачи работы

Целью диссертационной работы является создание рентгеновского сканера, предназначенного для антитеррористических подразделений правоохранительных органов, на основе развития метода регистрации обратно рассеянного излучения, разработки комплекса малогабаритных рентгеновских аппаратов постоянного потенциала.

Достижение поставленной в диссертационной работе цели обеспечивается решением следующих задач:

- проведение системного анализа состояния методов и средств, используемых для оперативного контроля и досмотра авто(авиа)транспорта, грузов, сумок, сувениров, капитальных строений и перекрытий и выявление приоритетных путей их развития, определение тактико-технических требований к сканеру;

- разработка математической модели взаимодействия рентгеновского излучения с преградами и предметами (вложениями), скрытыми за ними, проведение теоретических исследований взаимодействия излучения с объектами досмотра методом многократного моделирования;

- разработка алгоритма конструирования малогабаритных рентгеновских аппаратов постоянного потенциала и их создание, проведение экспериментальных исследований;

- создание рентгеновского сканера, проведение сертификации, освоение серийного выпуска, оснащение разработанной техникой антитеррористических подразделений правоохранительных органов.

Методы исследований, достоверность результатов

Теоретические исследования проводились с использованием методов математического анализа, математической статистики (Монте-Карло), теории вероятностей.

Математическое моделирование реализовано в среде GUIDE пакета МатЛаб в векторной форме.

Экспериментальные исследования проводились на сертифицированных, метрологически поверенных средствах измерений, с применением стандартных методик.

Достоверность результатов работы подтверждается соответствием теоретических результатов экспериментальным данным, положительным опытом эксплуатации сканера и разработанных рентгеновских аппаратов в рентгенофлуоресцентных анализаторах и досмотровых комплексах.

Научная новизна работы

1. Теоретически и экспериментально исследованы процессы взаимодействия рентгеновского излучения в диапазоне энергий от 10 до 50 кэВ с различными объектами с последующей регистрацией обратно рассеянных квантов учитывающие не только комптоновское рассеяние, но и флуоресцентное излучение. Определены границы применения метода.

2. Разработана двухуровневая математическая модель взаимодействия рентгеновского излучения с преградой и находящимся за ней скрытым объектом, позволяющая на первом этапе исследовать процесс взаимодействия исходного излучения с преградой и скрытом объектом, а на втором -исследовать процесс взаимодействия обратно рассеянных квантов от скрытого объекта с преградой и последующей их регистрацией.

3. Впервые разработан алгоритм построения ручного рентгеновского сканера основанный на отстройке от квантов, рассеянных преградой. Теоретически установлена, экспериментально подтверждена возможность создания сканера с максимальным напряжением на рентгеновской трубке 50 кВ и широким динамическим диапазоном.

Практическая полезность работы

1. Разработанная модель взаимодействия рентгеновского излучения с энергией квантов 10-50 кэВ с различными объектами может быть использована при проектировании и разработке комплексов на основе регистрации обратно рассеянных квантов, а также при исследовании процессов взаимодействия и преобразования рентгеновского излучения с материалами различного состава и толщины.

2. Разработан алгоритм конструирования рентгеновских аппаратов постоянного потенциала, включая высоковольтную часть, систему управления, преобразования напряжения. Разработаны новые конструкции малогабаритных рентгеновских аппаратов и сканера. Результаты работы могут быть использованы при проектировании и разработке рентгеновских источников постоянного потенциала с напряжением до 100 кВ и анодным током до 2 мА.

Реализация и внедрение результатов

1. Обоснована конструкция, разработан ручной сканер «Ватсон», позволивший выявлять несплошность и неоднородность структуры за преградой из дерева толщиной 50 мм, алюминия - 12 мм, стали - 1,5мм. Рентгеновский сканер «Ватсон» не имеет отечественных и зарубежных аналогов.

2. Разработано и организовано серийное производство ручных рентгеновских сканеров для оперативного контроля, досмотра и поиска. К 2012 году выпущено и внедрено в подразделениях МО РФ, МВД РФ, ФСБ РФ, ФСО РФ, ФТС РФ, ФСИН РФ более 565 сканеров. Использование рентгеновского сканера Ватсон только на таможенных пунктах позволило сократить время досмотра автотранспорта в 10 раз.

3. Разработана и серийно освоена серия малогабаритных рентгеновских аппаратов постоянного потенциала с выходным напряжением от 15 до 100 кВ. Аппараты нашли широкое применение в рентгенофлуоресцентных анализаторах различного назначения, рентгеновских досмотровых комплексах. Всего было выпущено более 1 335 аппаратов.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Результаты поиска и анализа путей повышения эффективности деятельности антитеррористических подразделений правоохранительных структур на основе развития метода регистрации обратно рассеянного излучения и создания новых малогабаритных рентгеновских аппаратов.

2. Математическая модель взаимодействия рентгеновского излучения с преградой и находящимся за ней скрытым объектом. Теоретические и экспериментальные исследования, позволившие установить: распределения числа квантов, рассеянных преградой и прошедших через нее, включая многократно рассеянные; распределения числа актов рассеяния в преграде; распределения углов, координат и энергий, рассеянных объектом квантов; распределения числа актов взаимодействия квантов, рассеянных скрытым объектом и преградой, закономерности распределения углов, координат и энергий регистрируемых квантов рентгеновского излучения.

3. Теоретические и экспериментальные исследования по определению переходных функций рентгеновского сканера при сканировании объекта контроля, позволившие создать и обосновать методики применения рентгеновского сканера при проведении оперативного досмотра и контроля.

4. Технические и технологические решения, примененные при создании нового поколения рентгеновских аппаратов, рентгеновского сканера и их конструкции.

Апробация

Основные результаты работы доложены и обсуждены на 3-ей Международной конференции «Диагностика трубопроводов», 21-26 мая 2001 г., 6-й Международной конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности», 15-17 мая 2007 г., 7-й Международной конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности», 11-13 марта 2008 г., XIV Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения и информатики», 3-7 октября 2011 г.

Личный вклад автора

Теоретические и экспериментальные исследования процессов взаимодействия рентгеновского излучения с преградами и скрытыми за ними объектами методом многократного моделирования; разработка методики обнаружения скрытых объектов; разработка алгоритмов конструирования, оптимизации аппаратов постоянного потенциала и обоснование выбора их структурной схемы; проведение экспериментальных исследований технических и радиационных характеристик рентгеновского сканера. Автор принимал непосредственное участие в разработке, испытаниях и внедрении рентгеновского сканера и рентгеновских аппаратов постоянного потенциала.

Публикации

Всего по теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, из которых: в журналах, рекомендованных ВАК - 6.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа изложена на 147 страницах машинописного текста, включая 16 таблиц, 83 рисунка и состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 91 наименования, приложения.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. На основе анализа антитеррористического оборудования, используемого в развитых странах мира и России, показано, что эффективным, а зачастую и единственным решением задач оперативного контроля и досмотра при одностороннем доступе к объекту досмотра в труднодоступных местах, является использование портативного рентгеновского сканера, основанного на регистрации обратно рассеянного излучения.

2. Теоретически исследованы и экспериментально подтверждены границы применения метода регистрации обратно рассеянных квантов в диапазоне энергий от 10 до 50 кэВ с различными объектами. Показано, что на низких энергиях при расчете рассеянных квантов следует учитывать не только комптоновское рассеяние, но и характеристическое излучение.

3. Разработана двухуровневая математическая модель взаимодействия рентгеновского излучения с преградой и находящимся за ней скрытым объектом, позволяющая на первом этапе исследовать процесс взаимодействия исходного излучения с преградой и скрытом объектом, а на втором - процесс взаимодействия квантов, обратно рассеянных от скрытого объекта с преградой, с последующей их регистрацией. Получены зависимости: радиуса вылета обратно рассеянных квантов их энергий, вектора распространения квантов рассеянных, как в преграде, так и в скрытом объекте для объектов различного сочетания эффективных атомных номеров.

4. На основе теоретических исследований, разработанной математической модели взаимодействия рентгеновского излучения с преградой и находящимся за ним скрытым объектом впервые предложен алгоритм построения ручного рентгеновского сканера, основанный на отстройке от регистрации квантов, рассеянных преградой. Теоретически установлена, экспериментально подтверждена возможность создания сканера с максимальным напряжением на рентгеновской трубке до 50 кВ с широким динамическим диапазоном.

5. Результаты проведенных экспериментальных исследований рентгеновского сканера подтвердили соответствие теоретических положений результатам экспериментальных исследований, правильность принятой математической модели и принятых предпосылок, в том числе соответствие вида и характеристик переходных функций рентгеновского сканера. Выявлены предельные толщины преград, за которыми метод регистрации обратно рассеянного излучения эффективен:

- для обнаружения вложения объемом 1 см , массой 0,5-2 гр предельная толщина преграды составляет: из стали -1,0 мм, дерева - 40 мм, алюминия - 10 мм, резины - 20 мм, при скорости сканирования 1 см/с;

- для обнаружения вложения объемом 1 л, массой 0,5-2,0 кг предельная толщина преграды составляет: из стали -1,5 мм, дерева -50 мм, алюминия - 12 мм, резины - 30 мм, при скорости сканирования 10 см/с.

6. Разработан, выдержал полномасштабные испытания и запущен в серийное производство ручной рентгеновский сканер «Ватсон», обеспечивающий возможность поиска оружия, наркотических веществ, контрабандных вложений в транспортных средствах, устройствах съема информации с высокой скоростью досмотра, в том числе в труднодоступных местах. Рентгеновский сканер обеспечивает полную радиационную безопасность персонала и окружающих лиц и не имеет аналогов. К настоящему времени в структурные подразделения МВД РФ,, ФТС РФ, ФСБ РФ, ФСО РФ поставлено и находится в эксплуатации 565 рентгеновских сканеров «Ватсон».

7. Внедрение рентгеновского сканера «Ватсон» на таможенных пунктах, пунктах пропуска через государственную границу и транспортных узлах позволило увеличить в 3-4 раза пропускную способность, в том числе в условиях необорудованных пунктов, путем сокращения времени досмотра автотранспорта и багажа до 10 раз, повысить эффективность обнаружения наркотических и взрывчатых веществ.

8. Прошла испытания и сертифицирована серия малогабаритных рентгеновских аппаратов постоянного потенциала, позволившая создать новое поколение рентгеновских средств контроля для решения актуальных задач поиска и досмотра. Организовано серийное производство малогабаритных рентгеновских аппаратов постоянного потенциала (аппарат «Модуль-50» и аппараты серии «ХС» - «ХС-50», «ХС-15», «ХС-70», «ХС-100»), нашедшие применение в различных комплексах (приборах) - более 1350 изделий:

- ренгенофлуоресцёнтные анализаторы для обеспечения количественного анализа материалов и веществ, в том числе - сплавов драгоценных металлов при обращении, производстве и контроле драгоценных металлов, в соответствии требованиями Российской Государственной Пробирной Палаты;

- радиометрические системы сепарации руд и техногенного сырья на месте добычи, позволяющие исключить дорогостоящую транспортировку пустой породы к предприятиям переработки;

- толщиномеры покрытий, научно-исследовательские системы;

- досмотровые портативные и стационарные комплексы.

1. Рентгенотехника: Справочник. В 2-х кн. Клюев В.В., Соснин Ф.Р., Аертс В. и др.; Под общ. ред. В. В. Клюева, 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992. - 480 с.

2. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник/ Клюев В.В., Соснин Ф.Р., Филинов В.Н. и др.; Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1995. -488 с.

3. Добромыслов В.А., Румянцев C.B. Радиационная интроскопия. М.: Атомиздат, 1972. - 352 с.

4. Аверьянова Т.В., ^Белкин P.C., Корухов Ю.Г., Российская Е.Р. Криминалистика: Учебник для вузов / Под ред. P.C. Белкина. М.: Норма -ИНФРА-М, 1999.-990 с.

5. Дугин Г.А., Казуров Б.К., Кошелев В.Е. Основные оперативные задачи таможенного контроля и технические средства, применяемые для их решения: Учебно-методическое пособие. — М.: РИО РТА, 1999.

6. Кошелев В.Е. Методы и технические средства таможенного досмотра и поиска: Учебное пособие. М.: РИО РТА, 2000. - 100 с.

7. Буклей A.A., Полин В.А., Шмелев A.B. Анализ рынка рентгеновской досмотровой техники // Сборник трудов Международной конференции «Информатизация правоохранительных систем». М.: 1999. - с. 363-365.

8. Специальная техника и информационная безопасность: Учебник. Том 1. Под ред. В.И. Кирина. М.: Академия управления МВД России, 2000. - 773 с.

9. Дугин Г.А. Инспекционные досмотровые комплексы (ИДК): Учебно-методическое пособие. М.: РИО РТА; 1995. - 5с.

10. Технические средства пограничного контроля, применяемые на контрольно-пропускных пунктах пограничных войск Российской Федерации: Учебное пособие. -М, 1995.

11. Буклей A.A. Исследование и создание портативной досмотровой рентгеновской техники и оборудования НК, разработка технологии их применения // Контроль. Диагностика. 2009. -№ 4. - с. 76-80.

12. Буклей A.A. Исследование методов и создание мобильных рентгеновских интроскопов // Тезисы докладов 8-й Международной конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности» -М., 2009.-с. 19.

13. Горшков В.А, Юмашев В.М., Самосадный В.Т., Милосердии В.Ю. Томографическая диагностика на основе рассеянного рентгеновского неколлимированного излучения // Тяжелое машиностроение. 2005. - №4.-с. 4-8.

14. Горшков В.А., Крёнинг М. Сравнительный анализ томографии на трансмиссионном и рассеянном рентгеновском излучении. Дефектоскопия РАН. -2006. -№4. с. 83-95.

15. Горшков В.А., Реконструктивная томография на обратно рассеянном излучении. М.: МАДИ, Г996. -73 с.

16. Горшков В.А., Кренинг М., Воробьев В.А. Стабильность алгоритма реконструкции в томографии на обратно рассеянном излучении // Дефектоскопия. 1998. -№3. - с. 78-85.

17. Горшков В.А., Крёнинг М., Юмашев В.М., Самосадный В.Т., Милосердии В.Ю., Доржгочоо О. Томография на рассеянном излучении (обобщающая статья) // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2006. - №1.-с. 24-31.

18. Буклей A.A., Владимиров JI.B., Козлов A.A. Математическая модель обратно рассеянного излучения при сканировании диагностируемого объекта узким рентгеновским пучком // Медицинская техника. 2009. - №5(257).- с. 27-30.

19. Буклей A.A., Паршин И.А., Федоровский Е.В., Кирин В.И. Использование рентгеновских комплексов на основе регистрации обратно рассеянного излучения для противодействия терроризму // «Вопросы защиты информации»-М., 2012. -№4(99). -с. 81-84.

20. Артемьев Б.В., Буклей A.A., Блохин Е.О., Паршин И.А., Федоровский Е.В., Шурушкин A.B. Рентгеновские комплексы на основе регистрации трансмиссионного и обратно рассеянного излучений // «Контроль. Диагностика» М., 2012. - №12. - с. 4-7.

21. Буклей A.A. Опыт развития метода регистрации обратно рассеянного излучения // Тезисы докладов 7-й Международной конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности» -М., 2008. -с. 51.

22. Власова A.A. Особенности детекторов контрабанды, использующих обратно рассеянное гамма излучение // Вюник СумДУ. Сер1я «Техшчш науки» - 2011. - №3. - с. 59-66.

23. Хараджа Ф.Н. Общий курс рентгенотехники. Л.: Энергия, 1966. - 564 с.

24. Физические величины. Справочник / Бабичев А.П., Бабушкина H.A., Братковский A.M. и др./ Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.

25. Буклей A.A. Разработка новых технологий и конструкций мобильных рентгеновских интроскопов / Дисертация на соискание ученой степени доктора тех. наук. М., 2009.

26. Булатов Б.П., Ефименко Б.А., Золотухин В.Г., Климов В.А., Машкович В.П. Альбедо гамма-излучения. М.: Атомиздат, 1968. - 423 с.

27. Гуржиев А.Н., Гуржиев С.Н., Кораблев В.М., Кострицкий A.B. Измеренные и вычисленные дозы прошедшего и отраженного излучений в диапазоне энергий излучения рентгенодиагностических аппаратов // Медицинская техника. -2008. -№5(251). -с. 19-21.

28. Лейпунский О.И., Новожилов Б.В., Сахаров В.Н. Распространение гамма-квантов в веществе. М.: Физ.мат., 1960. - с. 208.

29. Методы Монте-Карло в статистической физике / К.Биндер, Д.Сиперли, Ж.-П.Ансен, К.Биндер; ред. Биндер К. / Пер. с англ. В.Н. Новикова, К.К. Сабельфельда; под ред. Г.И. Марчука, Г.А. Михайлова М.: Мир, 1982. - 400 с.

30. Михайлов Г.А. Некоторые вопросы теории методов Монте-Карло.-«Наука», Сиб. отд., 1974. — 142 с.

31. Соболь И.М. Численные методы Монте-Карло. — М.: Гл. ред. физ.-мат. литер-ры. изд-ва «Наука», 1973. —312 с.

32. Михайлов Г.А. Оптимизация весовых методов Монте-Карло. — М.: Наука, 1987. —240 с.

33. Бусленко Н.П., Шрейдер Ю.А. Метод статистических испытаний (Монте-Карло) и его реализация на цифровых вычислительных машинах. — М.: Гос. изд-во физ.-мат. литер-ры, 1961. — 226 с.

34. Бусленко Н.П., Голенко Д.И., Соболь И.М., Срагович В.Г., Шрейдер Ю.А. Метод статистических испытаний (метод Монте-Карло). — Гос. изд-во физ.-мат. лит-ры, 1962. — 332 с.

35. Ермаков С.М. Метод Монте-Карло и смежные вопросы. — М.: Гл. ред.физ.-мат. лит-ры изд-ва «Наука», 1971. — 328 с.

36. Ермаков С.М. Метод Монте-Карло в вычислительной математике. Вводный курс. — СПб.: Невский Диалект. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. — 192 с.

37. Горшков В.А., Кренинг М., Аносов Ю.В., Доржгочоо О. Томография на рассеянном неколлимирова!нном излучении. М.: Технополиграфцентр, 2002. -146 с.

38. Ермаков С.М., Михайлов Г.А. Статистическое моделирование. — 2-е изд., перераб. и доп. —М.: Гл. ред. физ.-мат. лит-ры изд-ва «Наука», 1982.296 с.

39. Ермаков С.М., Нёкруткин В.В., Сипин A.C. Случайные процессы для решения классических уравнений математической физики. — М.: Гл. ред. физ.-мат. лит-ры изд-ва «Наука», 1984. — 208 с.

40. Соболь И.М. Метод Монте-Карло / И.М.Соболь. 4-е изд., доп. и перераб. -М.: Наука, 1985. - 78 с. - (Попул. лекции по матем., Вып.46).

41. Стром Э., Исраэль X. Сечение взаимодействия гамма излучения для энергий от 0,001 до 100 МэВ и элементов с Z от 1 до 100; пер. с англ. М.: Атомиздат, 1973.-с. 252.

42. Ануфриев И.Е., Смирнов А.Б., Смирнова Е.И. MATLAB 7. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 1104 с.

43. Федоровский Е.В. Модель сканера на обратно рассеянном рентгеновском излучении на основе метода Монте-Карло // Естественные и технические науки -М., 2012. №2. - с. 290-301.

44. Шимони К. Физическая электроника. Пер. с нем. М.: «Энергия» , 1977.- 608 с.

45. Мелешин В.И., Овчинников Д.А. Управление транзисторными преобразователями электроэнергии. М.Техносфера , 2011. -576 с.

46. Колосов В.А., Лукин A.B., Сергеев Б.С. Схемотехника высокочастотных преобразователей напряжения // Справочное пособие / Под ред. В.А. Колосова. 1. М.: АОВТиПЭ ,1993. - 150 с.

47. Гудинаф Ф. Уменьшение потерь в мощных импульсных источниках питания с помощью фазовой модуляции // Электроника . 1991. - №8.-с. 17-21.

48. Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника. М.: Техносфера РИЦ ЗАО, 2006. - 627с.

49. Блохин Е.О., Федоровский Е.В. Особенности построения преобразователей напряжения для мобильной рентгеновской техники // Медицинская техника. -2011. № 5 (269). - с. 39-42.

50. Буклей A.A., Полин В. А. Разработка математической модели многоконтурных электромагнитных систем: Научный отчет. М., 1998. -Всесоюзный научно-технический центр, per. номер НИОКР № 01.99.0009752.

51. Макаров В.В., Лукин A.B. и др. Высокочастотный преобразователь с LC-контуром // Электронная техника. Сер. радиодетали и радиокомпоненты. -1998. Вып. 3, —с. 40-43.

52. Мелешин В.И., Новинский В.Н. Транзисторные преобразователи напряжения с последовательным резонансным контуром // Электротехника. -1990. №8. -с. 47-53.

53. Вдовин С.С. Проектирование импульсных трансформаторов. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат, 1991. - 208 с.

54. Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А. Расчет индуктивностей. -Энергоатомиздат ,1986. 488 с.

55. Ускорители. Сборник статей. Пер. с англ. и нем. И.С. Данилкина, А.Н. Лебедева и Е.М. Мороза. Под ред. Б.Н. Яблокова. М., 1962. - 559с.

56. М.: Энергоатомиздат, 1991. с. 100-106.

57. Бенинг П. Электрическая прочность изоляционных материалов и конструкций. Л.: ГЭИ , 1960. - 216 с.

58. Кучинский Г.С. Частичные разряды в высоковольтных конструкциях. М.: Энергия, 1979. -224 с.

59. Бейер М., Бек В., Меллер К., Цаенгаль В. Техника высоких напряжений. Теоретические и практические основы применения- М.: Энергоатомиздат, 1989.-555 с.

60. Материалы в приборостроении и автоматике /Справочник: под ред. Ю.М. Пятина. М.: «Машиностроение», 1969. - 631 с.

61. Цирлин Ю.А., Глобус М.Е., Сысоева Е.П. Оптимизация детектирования гамма-излучения сцинтилляционными кристаллами. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 152 с.

62. Воробьев Г.А. и др. Высоковольтное испытательное оборудование и измерения. Л.: ГЭИ, 1960. - 584 с.

63. Лебедев П.В., Федоровский Е.В. Рентгеновский генератор для определения элементного состава вещества рентгенофлуоресцентным методом // Тезисы докладов 3-ей Международной конференции «Диагностика трубопроводов», 21-26 мая 2001.-М.-с. 144.

64. Федоровский Е.В. Малогабаритные рентгеновские аппараты постоянного потенциала для рентгенофлуоресцентного анализа // «Справочник. Инженерный журнал» 2012. - №2 (179). - с. 30-34.

65. Patent № 6,292,533 В1. 2001. USA, Interactional patent classification G01N 23/04. Mobile X-ray inspection system for large objects // Roderick Swift, Andrew Tybinkowski. № 09/855,961; Приоритет от 15.05. 2001. - 7 с.

66. Gorshkov V.A., Kroening M., Anosov Y.D., Dorgochoo O. X-Ray Scattering Tomography, nondestructive testing and evaluation», London. Volume 20, Number 3 / September 2005, p.p. 147 157.

67. Bukley A. A., Blokhin E.O., Parshin I.A., Fedorovsky E.V. "New X-rayfhcomplexes based on transmission and back scattered radiation". 18 World Conference on Nondestructive Testing, 16-20 April 2012, Durban, South Africa, www/ndt.net.

68. CN division Application Software group. GEANT Detector Description and Simulation Tool. CERN Program Library Long Writeup W5013, 1993.

69. Fishman G. S. Monte Carlo. Concepts, Algorithms, and Applications. — Springer-Verlag, 1995 (Corrected 3rd printing, 1999). — 718 p.p.

70. C.P. Robert, G. Casella. Monte Carlo Statistical Methods. — 2nd edition, Springer, 2004. — 683 p.p.

71. Fishman G.S. Monte Carlo: concepts, algorithms, and applications / G.S.Fishman. New York: Springer, 1996. - 698 p. - (Springer series in operations research).

72. Foulkes W. M. C., Mitas L., Needs R. J. and Rajagopal G. Quantum Monte Carlo simulations of solids, — Reviews of Modern Physics 73 (2001) 33.

73. Carsten В., "High Frequency Conductor Losses in Switchmode Magnetics", Proceedings of High-Frequency Power Conference, May 1986, p.p. 155-176.

74. Vandelac J.P., Ziogas P.D. "A Novel Approach for Minimazing High Frequency Transformer Copper Losses", IEEE Transacnions on Power Electronics, Vol.3, No 3, July 1988,p.p. 266-277.

75. Dowell P.L. Effects of Eddy Currents in Transformer Windings. Proceedings of the IEE, Vol. 113, No.8. P.p. 1387-1394.

76. Lloyd H., Dixon, Jr "Switching Power Supply Topology Review ,Topic PI in Unitrode Switching Regulated Power Supply Design Seminar Manual (SEMI 100), 1996, p.p. (Pl-1 -Pl-12).

77. J.Zhang, X.Xie, X.Wu, Z.Quan, "Comparison Study Of Phase-Shifted Full Bridge ZVS Converters," PESC'2000, p.p. 533-539.

78. Bob Mammo "Resonant Mode Converter Topologies", Topic P3 in Unitrode Switching Regulated Power Supply Design Seminar Manual (SEM1000), 1994, p.p. (P3-1 -P3-12).

79. ЗАО «Научно-исследовательский институт интроскопии МНПО «СПЕКТР» и ООО «Флэш электронике»1. На правах рукописи04201351306

80. Федоровский Евгений Владимирович

81. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА РЕНТГЕНОВСКОГО СКАНЕРА ДЛЯ ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ И ДОСМОТРА

82. Специальность 05.11.10 «Приборы и методы для измерения ионизирующих излучений и рентгеновские приборы»