مقایسه منحنی‌های تفکیک مواد حاصل از چهار الگوریتم Log-Log، R-T، r-θ و α2-α1 در یک سیستم تصویربرداری دو انرژی

نویسندگان

1 سمنان، دامغان، دانشگاه دامغان، دانشکده فیزیک

2 تهران، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، دانشکده فیزیک

چکیده

تصویربرداری پرتوی ایکس دو انرژی یکی از فناوری‌های بازرسی مهم در تصویربرداری از محموله‌های بزرگ برای یافتن مواد غیرقانونی ازقبیل مواد منفجره، مواد مخدر، اسلحه‌ها و ... است. ویژگی مفید تصویربرداری پرتوی ایکس دو انرژی، امکان شناسایی و تفکیک مواد با اعداد اتمی متفاوت است که این امر با تصویربرداری از محموله‌های بزرگ در دو انرژی متفاوت پرتو ایکس (معمولاً بالای MeV 3) صورت می‌گیرد. در این پژوهش، ابتدا یک سیستم تصویربرداری پرتوی ایکس دو انرژی شامل چشمه‌های پرتو ایکس، موازی‌ساز و آرایه آشکارساز با استفاده از کد MCNPX شبیه‌سازی شده است. سپس داده‌های حاصل از این سیستم تصویربرداری برای چهار گوه پله‌ای از جنس‌های گرافیت، آلومینیوم، استیل و سرب جمع‌آوری شده و منحنی‌های تفکیک مواد با استفاده از چهار الگوریتم Log-Log، R-T، r-θ و α2-α1 به‌دست آمده است. نتایج حاصل نشان می‌دهد که از بین الگـوریتم‌های پیشنهادی برای تفکیک مواد، الگوریتم‌های R-T، r-θ و α2-α1 دارای عملکرد بهتـری هستند و الگـوریتم R-T با توجه به هم‌پوشانی کمتر منحنی‌های تفکیک مواد برای ضخامت‌های پایین نمونه‌ها، می‌تواند انتخاب مناسب‌تری برای به‌دست آوردن منحنی‌های تفکیک مواد در سیستم‌های تصویربرداری دو انرژی باشد.
 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Comparison of material discrimination curves obtained from Log-Log, R-T, r-θ, and α2-α1 algorithms in a dual-energy radiography system

نویسندگان [English]

  • Meysam Ghaebi 1
  • Mojtaba Tajik 1
  • Rohollah Azimi-rad 2
1
2
چکیده [English]

Dual-energy X-ray radiography is an important inspection technology in imaging large cargos for finding illegal materials such as explosives, narcotics, weapons, etc. A useful aspect of dual-energy X-ray radiography is the possibility of discriminating and identifying materials with different atomic numbers which can be obtained by imaging large cargos at two different X-ray energies (normally above 3 MeV). In the present work, first a dual-energy X-ray radiography system including X-ray sources, collimator, and detector array was simulated using MCNPX code. Then, the obtained data from this radiography system for four step wedges of graphite, aluminum, steel, and lead materials were gathered and material discrimination curves were obtained using four algorithms including log-log, R-T, r-θ, and α2-α1. The results show that among the proposed algorithms for material discrimination, R-T, r-θ, and α2-α1 algorithms have better performance and due to the less overlap of material discrimination curves for low sample thicknesses, R-T algorithm can be a better choice for obtaining material discrimination curves in dual-energy radiography systems.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Radiography
  • X-Ray
  • Dual-energy
  • Material discrimination
  • Simulation
  • Algorithm

مراجع

[1] D. Lee, J. Lee, J. Min, B. Lee, B. Lee, K. Oh, J. Kim and S. Cho. Efficient material decomposition method for dual-energy X-ray cargo inspection system, Nucl Instrum Methods Phys Res A, 884 (2018) 105-112. [2] S. Abbasi, M. Mohammadzadeh and M. Zamzamian. A novel dual high-energy X-ray imaging method for materials discrimination, Nucl Instrum Methods Phys Res A, 930 (2019) 82-86. [3] J. Kwong and W.G.J. Langeveld. A Noise Spectroscopy Detector Array for Non-Intrusive Cargo Inspection, IEEE Trans Nucl Sci, 63 (2016) 516-523. [4] A.J. Gilbert, B.S. McDonald and M.R. Deinert. Advanced algorithms for radiographic material discrimination and inspection system design, Nucl Instrum Methods Phys Res B, 385 (2016) 51-58. [5] J. Bendahan. Vehicle and Cargo Scanning for Contraband, Phys Procedia, 90 (2017) 242-255. [6] J. Lee, Y. Lee and S. Cho. A Dual-energy Material Decomposition Method for High-energy X-ray Cargo Inspection, J Korean Phys Soc, 61 (2012) 821-824. [7] L. Li, R. Li, S. Zhang, T. Zhao and Z. Chen. A dynamic material discrimination algorithm for dual MV energy X-ray digital radiography, Appl Radiat Isot, 114 (2016) 188-195. [8] L. Li, T. Zhao and A.Z. Chen. First Dual MeV Energy X-ray CT for Container Inspection: Design, Algorithm, and Preliminary Experimental Results, IEEE Access, 6 (2018) 45534-45542. [9] S. Ogorodnikov and V. Petrunin. Processing of interlaced images in 4–10 MeV dual energy customs system for material recognition, Phys Rev ST Accel Beams, 5(10) (2002) (1-11). [10] Y. Gil, Y. Oh, M. Cho and W. Namkung. Radiography simulation on single-shot dual-spectrum X-ray for cargo inspection system, Appl Radiat Isot, 69 (2011) 389-393. [11] Y. Xing, L. Zhang, X. Duan, J. Cheng and Z. Chen. A Reconstruction Method for Dual High-Energy CT with MeV X-Rays, IEEE Trans Nucl Sci, 58(2) (2011) 537-546. [12] G. Chen, G. Bennett and D. Perticone. Dual-energy X-ray radiography for automatic high-Z material detection, Nucl Instrum Methods Phys Res B, 261 (2007) 356-359. [13] P.M. Shikhaliev. Large-scale MV CT for cargo imaging: A feasibility study, Nucl Instrum Methods Phys Res A, 904 (2018) 35-43. [14] S.P. Osipov, S.V. Chakhlov, O.S. Osipov, S. Li, X. Sun, J. Zheng, X. Hu and G. Zhang. Physical and Technical Restrictions of Materials Recognition by the Dual High Energy X-ray Imaging, Int J Appl Eng Res, 12(23) (2017) 13127-13136. [16] P.M. Shikhaliev. Megavoltage cargo radiography with dual energy material decomposition, Nucl Instrum Methods Phys Res A, 882 (2018) 158-168. [17] M. Kurudirek and A. Çelik. A simple method to determine effective atomic numbers of some compounds for multi-energetic photons, Nucl Instrum Methods Phys Res A, 689 (2012) 75-78.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار