CN105393111B - μ子检测器阵列站 - Google Patents

Abstract

方法、系统和设备被公开用于检测交通工具或物体中的材料。在一方面，一种用于μ子断层摄影检测的系统,包括:第一壳体结构和第二壳体结构,分别包括μ子检测传感器的第一阵列和第二阵列，第一壳体结构定位为与第二壳体结构相对且在固定高度处，以形成检测区域，以容纳目标物体，其中μ子检测传感器测量行进穿过第一阵列到检测区域和从检测区域行进穿过第二阵列的μ子的位置和方向；支撑结构,以定位第一壳体结构在固定高度处；以及处理单元,从μ子检测传感器接收数据,并分析μ子在目标物体的材料中的散射行为,以获得在检测区域中的散射中心的断层摄影图像或空间分布。

Description

μ子检测器阵列站

相关申请的交叉引用

本专利文件要求2013年4月29日提交的名称为“μ子检测器阵列站”的美国临时专利申请No.61/817，264的优先权益。所述专利申请的全部内容通过引用合并作为本专利文件公开内容的一部分。

技术领域

本专利文件涉及一种使用基于μ子(muon)断层摄影术成像和传感的系统、设备和方法。

背景技术

μ子是一种带电颗粒，其具有类似于电子的自旋和单位负电荷，但是具有比电子大高于两百倍的质量。μ子可以通过宇宙射线撞击大气而产生，且这样由宇宙射线产生的μ子穿透到地球表面。

发明内容

μ子断层摄影检测技术、系统和设备被描述用于在不同位置(例如道路检测点、仓库、飞机库、港口和其他检测点)处基于天然发生和存在的宇宙射线产生的在地球表面上的μ子来检测和识别目标材料而实施材料检测站。

在一方面，一种用于μ子断层摄影检测的系统,包括:第一壳体结构,包括μ子检测传感器的第一阵列,第一壳体结构沿与检测区域相邻的第一侧定位,所述检测区域具有容纳目标物体或交通工具的空间,其中第一阵列的μ子检测传感器测量穿过到检测区域的μ子的位置和方向；第二壳体结构,包括μ子检测传感器的第二阵列,第二壳体结构沿与检测区域相邻且与第一侧相对的第二侧定位,且在相对第一壳体结构的固定高度处,其中第二阵列的μ子检测传感器测量从检测区域行进穿过第二阵列的μ子的位置和方向；支撑结构,以定位第一壳体结构在固定高度处；以及处理单元,从μ子检测传感器的第一和第二阵列接收测得的位置和方向,且分析由在检测区域中μ子在目标物体的材料中的散射导致的μ子的散射行为,以获得在检测区域中的散射中心的断层摄影图像或空间分布。在一些实施方式中，其它示例性检测器配置可以被使用，包括但不限于，在目标物体的两侧具有一对检测器阵列，例如在物体的上方和下方和/或在目标物体的多个相对侧，例如除了在物体的上方和下方，还具有侧面对。

这些或其它特征在附图、说明书和权利要求中被更详细地描述。

附图说明

图1A显示了用于机动车的示例性μ子断层摄影术材料检测站的示意图。

图1B显示了示例性μ子断层摄影术材料检测站的下部检测单元的示意图。

图2显示了用于飞行器的示例性μ子断层摄影术材料检测站的示意图。

图3A显示了用于仓库或存储设施的示例性μ子断层摄影术材料检测站的示意图。

图3B显示了用于仓库或存储设施的另一示例性μ子断层摄影术材料检测站的示意图。

图3C显示了用于仓库或存储设施的另一示例性μ子断层摄影术材料检测站的示意图。

在各附图中相同的参考标号和标记表示相同的元件。

具体实施方式

宇宙射线断层摄影术是一种技术，其使用高渗透性宇宙射线产生的μ子的多重库伦散射执行材料的无损检测，而不使用人工辐射。地球被来自深空的高能稳定颗粒(大部分为质子)连续撞击。这些颗粒与上层大气中的原子相互作用，以产生包括大量短寿命的π子(pion)的颗粒雨，其中π子衰减产生寿命较长的μ子。μ子与物质主要通过库仑力相互作用，没有核相互作用且辐射远小于电子。这样的宇宙射线产生的颗粒通过电磁相互作用而缓慢地损失能量。因此，很多宇宙射线产生的μ子作为高渗透性带电辐射抵达地球表面。在海平面处的μ子流量为约1μ子每平方厘米每分钟。

当μ子运动穿过材料时，亚原子颗粒的电荷的库伦散射扰乱其轨迹。总偏转取决于几个材料特性，但是显性效应为原子核的原子序数Z和材料的密度。与形成更普通物体的材料(譬如水、塑料、铝和钢)相比，μ子的轨迹被形成良好伽马射线屏蔽的材料(譬如铅和钨)和特种核材料(SNM)(譬如铀和钚)更强地影响，每个μ子承载关于它已经穿透的物体的信息。多个μ子的散射可以被测量和处理以感测这些物体的特性。当材料被定位在低Z和中等Z物质的内部时，具有高原子序数Z和高密度的材料可以被检测和识别。

来自物质中的原子核的库伦散射导致在带电颗粒穿过物质时，它们的非常大量的小角度偏转。校准的分布函数可以被用于大体描述轨迹的移位和角度改变，其取决于材料的密度和原子电荷(atomic charge)。作为实例，该分布函数可以大体为高斯分布。分布函数的宽度正比于颗粒的动量的倒数和以辐射长度测量的材料的实际密度的平方根。宇宙射线产生的μ子的该校准的分布函数可以提供μ子路径中材料上的信息，而没有高于地球背景的辐射剂量，且这样的宇宙射线产生的μ子的适当检测可以以这样的方式被实施，其对被选择的要被检测的材料(譬如良好辐射屏蔽材料)特别敏感。

μ子断层摄影系统可以被配置为在基于μ子被目标物体的散射的检测下执行目标物体的断层摄影。例如，μ子断层摄影系统可以被用于检测某种目标物体，例如诸如可以被用户威胁公众的材料，包括走私核材料。μ子断层摄影系统可以被用于与其它核材料检测器(譬如伽马或X射线检测器)结合使用，或替代它们使用。伽马和X射线检测器通过引导伽马和X射线到目标且测量穿透的伽马和X射线辐射来操作。核材料的屏蔽可以降低伽马和X射线检测器的计数率，且降低伽马和X射线的检测性能。μ子断层摄影系统可以被配置为检测被屏蔽的核材料和物体。

公开了一种材料检测站,以使用在各种场所(譬如道路检测点、仓库、机场悬挂机、海港和其它检测点)实施的μ子断层摄影检测技术、系统和设备来检测和识别在包装、货柜、交通工具等中的材料。例如，公开的材料检测站可以被用于检测目标交通工具，包括机动车、飞行器和船只，以确定目标材料的存在与否。

在一些实施方式中，材料检测站可在上部和下部检测结构中包括μ子检测传感器的阵列，其配置为特别对齐以检测目标材料，例如目标材料包括核威胁物体。例如，这样的核威胁物体的范围可以从完全组装的核武器到小量的高度屏蔽核材料。所述的材料检测站使得能够使用在壳体结构中的单个检测器系统检测屏蔽和未屏蔽的核材料，以提供检测核或其他目标设备和材料的成本有效的方式。

图1A显示了用于机动车的μ子断层摄影术材料检测站100的示例性实施例的示意图。材料检测站100被构造为包括上部μ子断层摄影检测单元110(其包括μ子检测器150的阵列)和下部μ子断层摄影检测单元120(其包括μ子检测器150的另一阵列)。上部检测单元110被布置在下部检测单元120上方且相对于下部检测单元120在固定位置中，其中在上部和下部检测单元110和120的相对布置之间的区域形成检测区域。在图1A中的实例中，上部检测单元110被接合到检测站100的上部覆盖结构或集成为上部覆盖结构的一部分。检测区域被配置为尺寸设置为容纳非商用和商用机动车(包括卡车和半挂拖车组合)的空间，其具有高至且包括下列最大总尺寸和重量限制。例如，检测区域可以配置为尺寸设置为允许牵引具有多个尺寸(例如包括但不限于诸如20英尺、40英尺、45英尺、48英尺和53英尺长和8英尺宽的标准尺寸)的货柜的半卡车的空间。

站100包括多个支撑结构105，以将上部检测单元110定位和结构支撑在下部检测单元120上方。例如，支撑结构105的尺寸可以被配置为具有特定高度，以在上部和下部检测单元110和120之间提供充分距离，以有助于各种类型的目标交通工具或其它目标物体适应在检测区域内。在一些实施例中，支撑结构105可以配置为支柱或桩，类似于图1A中所示的那些。在其它实施例中，支撑结构105可以被配置为具有壁或为壁。在其它实施例中，支撑结构105可以配置为从在下部检测单元120上方固定位置中的上部检测单元110悬垂。

站100包括一个或多个轨107，以定位目标交通工具和/或目标物体在检测区域中。一个或多个轨107可以定位在检测区域内的底平面上，以使得目标交通工具在检测区域中符合与上部和下部检测单元110和120的特别对齐。例如，在一些实施例中，一个或多个轨107可以配置为沿着站100的地板的标记(例如油漆线)。

在一些实施例中，下部检测单元120可以安装在与地面对齐的平面下方的水平处(例如在引入到检测区域并继续穿过并离开的道路的下方)，使得目标交通工具可以直接行驶到检测区域中下部检测单元120的上方，而不需要知道这一点。例如，下部检测单元120可以配置为相对于要被检测的交通工具和目标物体的操作者隐藏。类似地，例如上部检测单元也可以从视觉上隐藏，例如在建筑结构或其他组件内。

图1B显示了在示例性μ子断层摄影材料检测站100中配置在与地面对齐的平面下方的下部检测单元120的示意图。在一些实施方式中，下部检测单元120可以包括顶板180，被检测的交通工具和其它目标物体被置于顶板上方，其中μ子检测器阵列150定位在板180下方。例如，在下部检测单元120中，μ子检测器阵列150可以被定位在地面水平的下方，而板180定位在地面水平处。下部检测单元120还可以被配置为使得板180定位在地面水平之上或之下，例如使得交通工具或其它目标物体可以运动并安置到板180上用于测量。例如，在一些实施方式中，下部μ子检测器阵列可以置于地面上方、封闭斜坡中，其中板180安装在封闭斜坡上方，供交通工具和/或其他目标物体置于其上用于测量。

上部和下部μ子断层摄影检测单元110和120被构造为包括μ子检测器150的阵列。每个检测单元包括检测器阵列，其被配置为能够检测入射的μ子的轨迹。在一个示例性实施例中，上部和下部检测单元中的每个包括三组水平X方向取向的检测器阵列，交替地垂直插置有三组水平Y方向取向的阵列，其中X和Y方向相互垂直。使用具有足以跟踪入射μ子轨迹的更少或更多阵列的组合的其他实施例也是可能的。阵列的水平取向也可以改变，只要μ子轨迹的X和Y坐标可以被检测器单元测量。上部和下部μ子断层摄影检测单元110和120被构造为包括壳体结构，其包括上部面板和下部面板，μ子检测器150的阵列的一个或多个平面被配置在上部面板和下部面板之间。

μ子检测器150的实例在2008年4月23日提交的名称为“基于μ子断层摄影的成像和感测”的PCT申请PCT/US2008/061352(PCT公开号WO2009/002602A2)中描述，其全部内容通过引用在此并入作为本专利文件的公开的一部分。例如，μ子检测器150可包括布置在上部检测单元110中的第一组位置敏感检测器和布置在下部检测单元120中的第二组位置敏感检测器。每组位置敏感检测器可包括沿X方向的第一双层漂移管(drift tube)和沿Y方向的第二双层漂移管(例如在示例性X-Y平面中垂直于彼此，其可以配置为平行或垂直于重力)。在每个层中，漂移管可以布置为两排，例如彼此偏置半个管直径。漂移管模块可操作以检测宇宙射线μ子，且除了μ子之外还可以配置为检测伽马射线。例如，在μ子检测器150中，漂移管模块可以配置为12英尺上的铝漂移管，其配置为测量进入和离开的μ子轨迹在X和Y坐标方向中的位置和角度。例如，检测器中的铝提供可观量的质量，其中伽马射线和高能电子被吸收或散射。在这些过程中产生的高能电子以与更高能的宇宙射线被检测的相同方式在漂移管中被局部检测到。在μ子检测器150中，管被以不同的方式布置。例如，各层不需要彼此成90度，而是可以为较小的非零角度。还是实例，第一层可以为0度，第二层可以与第一层成45度，且第三层与第一层成90度。这将允许在相同时间距离处发生的多个轨道的解析。此外，其他能够散射穿过的带电颗粒且提供总共至少三个独立位置测量的位置敏感检测器可以代替刚才描述的示例性检测器布置而被采用。在一些实例中，至少三个位置测量可以被获得，以使得在跟踪颗粒中能够进行具有自由参数的线性拟合。

μ子检测器150的其他实例也在2007年6月29日提交的名称为“辐射端口监测系统和方法”，2007年10月25日提交的名称为“颗粒检测系统和方法”的PCT申请PCT/US2007/082573(PCT公开号WO2008/123892A2)，以及2007年10月26日提交的名称为“带电颗粒的轨迹的确定”的PCT申请PCT/US2007/082731(PCT公开号WO2008/118208A2)中描述，其全部内容通过引用在此并入作为本专利文件的公开的一部分。

在一个实例中，定位在位于检测区域上方的上部检测单元110中的位置敏感μ子检测器150的第一阵列被配置为测量穿过上部检测单元110朝向检测区域运动的入射μ子(例如产生自宇宙射线)的位置和方向。定位在位于检测区域下方的下部检测单元120中的位置敏感μ子检测器150的第二阵列被配置为测量离开检测区域的出射μ子的位置和方向。两组测得的μ子位置和方向数据被输送到站100的信号处理单元，其可以定位在外部结构中，例如控制中心130中。在一些实施方式中，信号处理单元可以包括微处理器和连接到微处理器的存储器。在一些实施方式中，信号处理单元可以配置为有线或无线通讯以从上部和下部检测单元110和120的阵列中的μ子检测器接收测量数据。例如，在无线配置中，发送器单元可以配置在上部和下部检测单元110和120的每个中，且接收器单元可以配置在远程信号处理单元中。在一些实施方式中，例如，信号处理单元可以定位在控制中心130中，且与μ子检测器150经由导线140有线通讯，例如导线可以置于地下或地上。

信号处理单元被配置为接收测量数据并且处理测量数据为经分析的数据。信号处理单元可以基于测得的μ子的入射和出射位置和方向分析由在检测区域中的目标交通工具和物体内的材料中的μ子的散射导致的μ子的散射行为，以获得在物体保持区域中散射中心的断层摄影或空间分布。获得的散射中心的空间分布或断层摄影可以被用于显示在检测区域中一个或多个物体的存在与否，例如诸如具有高原子序数的材料，包括核材料或设备。站100可以被用于利用天然宇宙射线产生的μ子作为μ子源来检测在物体保持区域中的一个或多个物体。

在位置敏感μ子检测器150的一些实例中，μ子检测器可以实施为各种配置，包括漂移室，例如填充有气体的漂移管，该气体可以被μ子离子化。作为示例，第一和第二颗粒检测器150的阵列可以被实施为包括漂移管，其布置为允许沿第一方向的至少三个带电颗粒位置测量和沿第二方向的至少三个带电粒子位置测量，该第二方向不同于第一方向。

在一些应用中，颗粒检测系统可以利用漂移管来使得可以跟踪穿过一空间的带电粒子，例如μ子。然而，本领域技术人员将理解这样的带电粒子检测器可以在除了宇宙射线产生的带电粒子跟踪之外的应用中，以检测除了宇宙射线产生的带电粒子之外的带电粒子。这些带电粒子检测器可用于来自任何适当源的任何带电粒子。例如，μ子可以通过宇宙射线或来自加速器的低密度μ子束产生。

图2显示了用于飞行器的μ子断层摄影术材料检测站200的示例性实施例的示意图。材料检测站200可以配置为类似于站100。例如，站200可以被构造为包括上部μ子断层摄影检测单元110(其包括μ子检测器150的阵列)和下部μ子断层摄影检测单元120(其包括μ子检测器150的另一阵列)。类似于示例性站100，站200的上部和下部μ子断层摄影检测单元110和120每个被构造为包括μ子检测器150的阵列，譬如针对站100的那些描述那样。

站200被配置为使得上部检测单元110被布置在下部检测单元120上方且相对于下部检测单元120在固定位置中，其中在上部和下部检测单元110和120的相对布置之间的区域形成检测区域。检测区域被配置为空间大小设置为容纳商用和非商用空中交通工具，包括但并不局限于，小和大的飞行器、直升飞机和空中无人机。站200包括一个或多个支撑结构205，以将上部检测单元110定位和结构支撑在下部检测单元120上方。例如，支撑结构205的尺寸可以被配置为具有特定高度，以在上部和下部检测单元110和120之间提供充分距离，以有助于各种类型的空中交通工具或其它目标物体适应在检测区域内。在一些实施例中，支撑结构205可以配置为壁或在壁内，类似于图2中所示的那些。在一些实施例中，支撑结构205可以配置为支柱或桩，其可以嵌入在壁中或作为壁的一部分。在其它实施例中，支撑结构205可以配置为从在下部检测单元120上方固定位置中的上部检测单元110悬垂。在一些实施方式中，站200可包括一个或多个轨，以引导目标空中交通工具在检测区域中的定位。例如，在一些实施例中，一个或多个轨可以配置为沿着站200的地板的油漆线。

在一些示例性实施例中，站200可以结合到现有的或新型的飞机库中。在一些实施例中，下部检测单元120可以安装在与地面对齐的平面下方的水平处(例如飞机库地板的下方)，使得目标空中交通工具可以直接运动到检测区域中下部检测单元120的上方(以及上部检测单元110的下方)，而不需要知道这一点。下部检测单元120的配置可以类似于针对站100描述的那些。例如，站200可以配置在飞机库中，使得它相对于要被检测的空中交通工具或其它目标的操作者是隐藏的。

图3A显示了用于仓库或其它存储设施的μ子断层摄影术材料检测站300的示例性实施例的示意图。仓库300被配置为包括μ子断层摄影检测能力，作为仓库检测站，且可以配置为具有类似于站100的一些结构。例如，仓库检测站300可以被构造为包括上部μ子断层摄影检测单元110(其包括μ子检测器150的阵列)和下部μ子断层摄影检测单元120(其包括μ子检测器150的另一阵列)。类似于示例性站100，仓库检测站300的上部和下部μ子断层摄影检测单元110和120每个被构造为至少包括μ子检测器150的阵列，譬如针对站100的那些描述那样。

仓库检测站300被配置为使得上部检测单元110被布置在下部检测单元120上方且相对于下部检测单元120在固定位置中，其中在上部和下部检测单元110和120的相对布置之间的区域形成检测区域。检测区域可以配置为空间尺寸设置为容纳可包括20英尺、40英尺、45英尺、48英尺和53英尺长和8英尺宽的货柜(例如被卡车牵引的那些)。在一些实施方式中，站300可包括一个或多个轨，以引导货柜在检测区域中的定位。例如，一个或多个轨可以配置为沿着仓库检测站300的地板的油漆线。

在一些示例性实施例中，仓库检测站300可以结合到现有的或新型的仓库中。在一些实施例中，下部检测单元120可以安装在与地面对齐的平面下方的水平处(例如仓库地板的下方)，使得目标货柜可以直接运动到检测区域中下部检测单元120的上方(以及上部检测单元110的下方)，而不需要知道这一点。例如，站300可以配置在仓库或其它存储设施中，使得它相对于要被检测的空中交通工具或其它目标的操作者是隐藏的。

图3B显示了用于仓库或其它存储设施的μ子断层摄影术材料检测站300的另一实施例，其使用较小的检测单元110、120，其与图3A中所示的覆盖仓库区域的全部或较大区段的示例性检测单元相比，不那么昂贵。例如，如图3B中所示，为了扫描所有货柜，上部和下部检测单元110和120为可运动检测单元，其可以机动化以在分别沿着上部轨道115和下部轨道125之间的协作路径运动，以成功地定位不同货柜在检测单元之间。在该实例中，上部和下部检测单元110和120可以使用动作机构136来运动，该动作机构136接合到安装在站300B的仓库结构上的电机135。动作机构136可以，例如为由电机135操作的缆线或链条，以沿轨道115、125在不同位置处一起运动检测单元110和120。上部和下部检测单元110和120被动作机构136经由电机135运动，使得在下部检测单元110和上部检测单元120之间的相对位置是基本固定和对齐的，且在运动中保持不变。例如，动作机构136和/或电机135可以配置在站300B的房屋结构的顶棚区和地板区域中，且由信号处理单元来控制，例如通过有线或无线通讯装置。

在图3B中所示的示例性实施例中，上部和下部检测单元110和120可以横跨站300B的房屋结构的一个尺度。由此，上部和下部检测单元110和120可以被动作机构136跨站300B的垂直尺度运动，使得上部和下部检测单元110和120可以分别运动到顶棚区域和地板区域的区域中的任何位置。上部和下部检测单元110和120的这样的运动使得μ子检测器(在上部和下部检测单元110和120的μ子检测器150的阵列中)能够执行在站300B中的整个空间上的相继扫描。例如，一旦检测器已经抵达轨道的端部，它们可以沿相反方向运动，以重复扫描或停止直到新的货柜被带入仓库。

在一个示例性实施例中，譬如如图3C所示，用于仓库或其他存储设施的μ子断层摄影材料检测站300C可以包括多个位置对齐的上部和下部检测单元110和120，其可以配置在相应的上部和下部轨道115和125上，且能够由相应的动作机构136运动。在该实例中，对齐的上部和下部检测单元110和120每个可沿由站300C中的相应动作机构136和相应轨道115和125的配置确定的方向运动。例如，站300C中的相应轨道115和125和动作机构136中的每个可促动相应的位置对齐上部和下部检测单元110和120分别到顶棚和地板的自身局部区域内的任何位置的运动，独立于另一个可运动上部和下部检测单元。例如，可运动上部和下部检测单元的局部区域可以配置为覆盖站300C的全部体积，使得上部和下部检测单元110和120可以执行站300C内存储的货柜或其他材料的相继扫描。

在一些实施例中，μ子检测器(在上部和下部检测单元110和120的μ子检测器150的阵列中)对于每次测量是静止的。例如，位置对齐的可运动上部和下部检测单元可以沿轨道115和125运动到多个检测位置且停止在检测位置处以执行测量，例如测量μ子轨迹的位移和角度变化，其中μ子可以基于货柜或其它目标物体中的材料而被不同地散射。在一些实施方式中，在货柜或其他目标物体的测量被执行之前、同时和/或之后，校准测量可以被执行。例如，一个或多个基准标记可以放置在沿位置对齐的可运动上部和下部检测单元的行进路径的已知位置处，以提供校准数据，其可以被用于识别在货柜或其他目标物体的分析数据中的假阳性或假阴性。在一些实例中，基准标记可以被配置为定位在仓库或其它存储设施的地板上或下方或顶棚上或上方的钢块。此外，例如，一个或多个位置传感器可以安置在上部和下部检测单元110和120上，以监控检测器的对齐和它们的相对位置。在一些实例中，位置传感器可以包括光学传感器，加速度计或速率传感器，其可以检测上部和下部检测单元110和120之间的对齐中的改变。

在其它示例性实施例中，测量可以在检测器继续运动期间进行。例如，检测单元110和120相对于仓库或目标物体的相对运动可以被确定且由信号处理单元在将测量数据处理为分析数据时考虑。

使用动作机构136和电机135的组合的上述实例可以被使用可运动电机更换，该可运动电机将检测单元接合到轨道115和125，而没有缆线或链条136，使得可运动电机与检测单元一起上轨道115和125上运动。

在一些实施方式中，示例性运动机构136和/或电机135与轨道115和125也可以被包括在用于车辆的示例性μ子断层摄影材料检测站100和用于飞行器的站200中。

上述实例示出了μ子检测器阵列站的具体实例。通常，定位在检测区域空间的相对侧上的一对检测单元可以被使用来测量空间中的物体，例如在目标物体上方和下方，或沿着物体与重力基本平行的相对侧部上。此外，作为实例，尽管在上述例子中被测量的物体被示出为静止的，目标物体的测量也可以使用本公开技术在目标物体在检测器单元之间的空间内运动的同时被执行。

实例

下列实例示出了本技术的几个实施例。本技术的一个示例性实施例可在下列实例之前或之后被呈现。

在本技术的一个实例中(实例1)，一种用于μ子断层摄影检测的系统,具有可运动μ子检测传感器,所述系统包括:第一壳体结构,包括一个或多个μ子检测传感器的第一阵列,第一壳体结构沿与检测区域相邻的第一侧定位,所述检测区域具有容纳目标物体的空间,其中第一阵列的一个或多个μ子检测传感器测量穿过第一阵列到检测区域的μ子的位置和方向；第二壳体结构,包括一个或多个μ子检测传感器的第二阵列,第二壳体结构沿与检测区域相邻且与第一侧相对的第二侧定位,且在相对第一壳体结构的固定高度处,其中第二阵列的一个或多个μ子检测传感器测量从检测区域行进穿过第二阵列的μ子的位置和方向；一个或多个支撑结构,以定位第一壳体结构在固定高度处；动作机构,接合到一个或多个μ子检测传感器的第一和第二阵列,以将一个或多个μ子检测传感器的第一和第二阵列在保持相对彼此的相对位置的同时运动在不同位置处；以及处理单元,从一个或多个μ子检测传感器的第一和第二阵列接收测得的位置和方向,且处理单元配置为分析由在检测区域中μ子在目标物体的材料中的散射导致的μ子的散射行为,以获得在检测区域中的散射中心的断层摄影图像或空间分布。

包括实例1的系统的实例2，其中目标物体包括机动车、火车、空中交通工具、海上交通工具、或能够被机动车、火车、空中交通工具、海上交通工具输送的货柜中的一种。

包括实例1的系统的实例3，还包括配置在检测区域中的一个或多个引导结构，以使得目标物体在检测区域中沿特定取向对齐或与特定位置对齐。

包括实例1的系统的实例4，其中所述系统在飞行器机库中实施。

包括实例4的系统的实例5，其中第一壳体结构被配置在飞行器机库的顶棚或天花板上方。

包括实例4的系统的实例6，其中第二壳体结构被配置在飞行器机库的地板下方。

包括实例4的系统的实例7，其中第一壳体结构和第二壳体结构被配置在飞行器机库的壁中。

包括实例1的系统的实例8，其中所述系统在仓库中实施。

包括实例8的系统的实例9，其中第一壳体结构被配置在仓库的顶棚或天花板上方。

包括实例8的系统的实例10，其中第二壳体结构被配置在仓库的地板下方。

包括实例8的系统的实例11，其中第一壳体结构和第二壳体结构被配置在仓库的壁中。

包括实例8的系统的实例12，其中第一和第二阵列的μ子检测传感器分别定为在第一壳体结构和第二壳体结构中，以检测穿过存储在仓库中的货柜的μ子的位置和方向。

包括实例8的系统的实例13，其中动作机构包括第一输送设备和第二输送设备，以分别使得在第一壳体结构和第二壳体结构中的一个或多个μ子检测传感器的第一和第二阵列能够运动。

包括实例1的系统的实例14，其中处理单元基于所述断层摄影图像或空间分布产生图像。

包括实例1的系统的实例15，其中处理单元与第一阵列和第二阵列的一个或多个μ子检测传感器有线或无线通讯。

包括实例1的系统的实例16，其中处理单元相对于系统的部件定位在远程场所中。

包括实例1的系统的实例17，其中系统集成在建筑物或结构组件中，使得系统在普通场景中不可见。

在本技术的一个实例中(实例18)，一种具有嵌入的μ子断层摄影检测能力的交通工具检测站，包括：壳体结构，构造为至少部分地包围交通工具，且允许交通工具运动进出壳体结构，所述壳体结构包括检测区域，以容纳所述交通工具；第一检测单元,包括一个或多个μ子检测传感器的第一阵列,第一检测单元沿壳体结构与检测区域相邻的第一侧定位,其中第一阵列的一个或多个μ子检测传感器测量穿过第一阵列到检测区域的μ子的位置和方向；第二检测单元,包括一个或多个μ子检测传感器的第二阵列,第二检测单元沿壳体结构与检测区域相邻且与第一侧相对的第二侧定位,且在相距第一检测单元固定距离处,其中第二阵列的一个或多个μ子检测传感器测量从检测区域行进穿过第二阵列的μ子的位置和方向；平台，定位在检测区域中第一和第二检测单元之间，且配置为包括表面以接收和支撑要被检测的交通工具，所述平台包括轨道或对齐标记，用于引导交通工具到平台上的期望位置，以被检测；以及处理单元,从一个或多个μ子检测传感器的第一和第二阵列接收测得的位置和方向,且处理单元配置为分析由在检测区域中μ子在交通工具的材料中的散射导致的μ子的散射行为,以获得在检测区域中的散射中心的断层摄影图像或空间分布。

包括实例18的站的实例19，还包括配置在壳体结构中的一个或多个引导结构，以使得交通工具在检测区域中沿特定取向对齐或与特定位置对齐。

包括实例18的站的实例20，其中壳体结构包括多个板，其中当处于检测区域中时交通工具置于所述多个板上，且其中第二阵列定位在所述多个板的下方。

包括实例20的站的实例21，其中所述多个板被布置在地面水平的上方。

包括实例20的站的实例22，其中所述多个板被布置在地面水平的下方。

包括实例20的站的实例23，其中所述多个板被布置在地面水平处。

包括实例18的站的实例24，其中所述壳体结构包括两个基本平行的壁，且第一检测单元和第二检测单元被分别布置在这两个壁中。

包括实例18的站的实例25，其中处理单元基于所述断层摄影图像或空间分布产生图像。

包括实例18的站的实例26，其中处理单元与第一阵列和第二阵列的一个或多个μ子检测传感器有线或无线通讯。

包括实例18的站的实例27，其中处理单元相对于壳体结构定位在远程场所中。

在本技术的一个实例中(实例28)，一种具有嵌入的μ子断层摄影检测能力的仓库，包括：仓库壳体结构，构造为包括在用于放置存储货柜的存储区域上方的顶棚，仓库壳体结构包括检测区域，其包围至少一些存储货柜；第一检测单元,包括一个或多个μ子检测传感器的第一阵列,第一检测单元沿壳体结构与检测区域相邻的第一侧定位,其中第一阵列的一个或多个μ子检测传感器测量穿过第一阵列到检测区域的μ子的位置和方向；第二检测单元,包括一个或多个μ子检测传感器的第二阵列,第二检测单元沿壳体结构与检测区域相邻且与第一侧相对的第二侧定位,且在相距第一检测单元固定距离处,其中第二阵列的一个或多个μ子检测传感器测量从检测区域行进穿过第二阵列的μ子的位置和方向；以及处理单元,从一个或多个μ子检测传感器的第一和第二阵列接收测得的位置和方向,且处理单元配置为分析由在检测区域中μ子在存储货柜的材料中的散射导致的μ子的散射行为,以获得在检测区域中的散射中心的断层摄影图像或空间分布。

包括实例28的仓库的实例29，其中第一检测单元被布置在存储货柜检测站的顶棚或天花板的上方，且第二检测单元被布置在存储货柜检测站的地板之下。

包括实例28的仓库的实例30，其中所述壳体结构包括两个基本平行的壁，且第一检测单元和第二检测单元被分别布置在这两个壁中。

包括实例28的仓库的实例31，还包括第一输送设备和第二输送设备，以分别使得在第一检测单元和第二检测单元能够沿着壳体结构中的路径一致地运动,其中检测区域的位置随着第一检测单元和第二检测单元的运动而相应地改变。

包括实例31的仓库的实例32，还包括校准标记，由已知材料形成且布置在路径中，其中处理单元接收穿过校准标记的已知材料和一个或多个μ子检测传感器的第一和第二阵列的μ子的测得的位置和方向的校准数据。

包括实例31的仓库的实例33，还包括第一位置传感器，联接到第一检测单元，以及第二位置传感器，联接到第二检测单元，其中第一和第二位置传感器提供关于第一检测单元和第二检测单元之间的相对位置的数据。

包括实例28的仓库的实例34，其中处理单元基于所述断层摄影图像或空间分布产生图像。

包括实例28的仓库的实例35，其中处理单元与第一阵列和第二阵列的一个或多个μ子检测传感器有线或无线通讯。

包括实例28的仓库的实例36，其中处理单元相对于壳体结构定位在远程场所中。

在本技术的一个实例中(实例37)，一种在存储设施中使用μ子断层摄影术的材料检测方法，包括：使用μ子传感器扫描存储在存储设施中的存储货柜，以获得μ子断层摄影成像数据，存储设施包括壳体结构，其具有定位为相对彼此固定对齐的第一检测单元和第二检测单元；将第一检测单元和第二检测单元在壳体结构中从第一位置运动到第二位置；使用μ子传感器扫描定位在存储设施中的已知材料的校准标记，以获得μ子断层摄影成像数据；以及使用处理单元，基于获得的被扫描的存储货柜和被扫描的校准标记的μ子断层摄影成像数据，确定存储货柜内目标材料的存在与否，其中第一检测单元包括布置在第一平面中的μ子传感器的第一阵列，第二检测单元包括布置在平行于第一平面的第二平面中的μ子传感器的第二阵列，使得第一阵列的μ子传感器测量穿过第一阵列的μ子的位置和方向，且第二阵列的μ子传感器测量从检测区域行进并穿过第二阵列的μ子的位置和方向，以及其中处理单元从μ子传感器接收测得的位置和方向的数据，并且分析由存储货柜的材料中μ子的散射导致的μ子散射行为。

尽管本专利文件包含大量细节，这些将不被认为构成对任何发明范围或所要求保护范围的限制，而是对具体发明的具体实施方式的特征细节的说明。在本专利文件中以独立实施例描述的某些特征也可以在单个实施例中组合使用。相反地，在单个实施例中描述的各种特征也可以在多个独立的实施例中实施，或以任何适当的子组合实施。此外，尽管特征可在上文被描述为用于某些组合或甚至最初被要求如此保护，要求保护的组合中的一个或多个特征可以在某些情况下被从该组合去除，且要求保护的组合可以指示子组合或子组合的变式。

相似的，尽管在附图中操作被以特定顺序被描述，应该理解，按需要，这操作被以所示的特定顺序或依次的顺序执行，或者所有所示操作可以被执行，以实现期望的的结果。此外，在本专利文件中描述的实施例中的各种系统部件的分离应该被理解为在所有实施例中都需要这样的分离。

仅一些实施方式和实例被描述，且其它实施方式、增强方式和变式可以基于本专利文件中公开和描述的内容而进行。

Claims (27)

1.一种用于μ子断层摄影检测的系统,具有可运动μ子检测传感器,所述系统包括:

第一壳体结构,包括可移动地集成到第一壳体结构中的一个或多个μ子检测传感器的第一阵列,第一壳体结构沿与检测区域相邻的第一侧定位,所述检测区域具有容纳目标物体的空间,其中第一阵列的一个或多个μ子检测传感器测量穿过第一阵列到检测区域的μ子的位置和方向；

第二壳体结构,包括可移动地集成到第二壳体结构中的一个或多个μ子检测传感器的第二阵列,第二壳体结构沿与检测区域相邻且与第一侧相对的第二侧定位,且在相距第一壳体结构的固定高度处,其中第二阵列的一个或多个μ子检测传感器测量从检测区域行进穿过第二阵列的μ子的位置和方向；

一个或多个支撑结构,用于定位第一壳体结构在固定高度处；

动作机构,接合到一个或多个μ子检测传感器的第一和第二阵列,以将一个或多个μ子检测传感器的第一和第二阵列在保持关于彼此的相对位置的同时相应地沿着所述第一和第二结构移动在不同位置处；

处理单元,用于从一个或多个μ子检测传感器的第一和第二阵列接收测得的位置和方向的数据,且处理单元配置为分析由在检测区域中μ子在目标物体的材料中的散射导致的μ子的散射行为,以获得在检测区域中的散射中心的断层摄影图像或空间分布；以及

一个或多个基准标记，其由已知材料形成并且沿着所述第一和第二阵列的μ子检测传感器的位置对准对的行进路径放置在已知位置处，其中，所述处理单元接收穿过所述基准标记的已知材料的μ子的测量位置和方向的校准数据，以使得能够识别分析的μ子的散射行为中的假阳性或假阴性。

2.如权利要求1所述的系统，其中目标物体包括机动车、火车、空中交通工具、海上交通工具、或能够被机动车、火车、空中交通工具、海上交通工具输送的货柜中的一种。

3.如权利要求1所述的系统，还包括：

配置在检测区域中的一个或多个引导结构，以使得目标物体在检测区域中沿特定取向对齐或与特定位置对齐。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述系统在飞行器机库中实施。

5.如权利要求4所述的系统，其中第一壳体结构被配置在飞行器机库的顶棚或天花板上方。

6.如权利要求4所述的系统，其中第二壳体结构被配置在飞行器机库的地板下方。

7.如权利要求4所述的系统，其中第一壳体结构和第二壳体结构被配置在飞行器机库的壁中。

8.如权利要求1所述的系统，其中所述系统在仓库中实施。

9.如权利要求8所述的系统，其中第一壳体结构被配置在仓库的顶棚或天花板上方。

10.如权利要求8所述的系统，其中第二壳体结构被配置在仓库的地板下方。

11.如权利要求8所述的系统，其中第一壳体结构和第二壳体结构被配置在仓库的壁中。

12.如权利要求8所述的系统，其中第一阵列和第二阵列的μ子检测传感器分别定位 在第一壳体结构和第二壳体结构中，以检测穿过存储在仓库中的货柜的μ子的位置和方向。

13.如权利要求8所述的系统，其中动作机构包括第一输送设备和第二输送设备，以分别使得在第一壳体结构和第二壳体结构中的一个或多个μ子检测传感器的第一阵列和第二阵列能够移动。

14.如权利要求1所述的系统，其中处理单元基于所述断层摄影图像或空间分布产生图像。

15.如权利要求1所述的系统，其中处理单元与第一阵列和第二阵列的一个或多个μ子检测传感器有线或无线通信。

16.如权利要求1所述的系统，其中处理单元相对于系统的部件定位在远程场所中。

17.如权利要求1所述的系统，其中系统集成在建筑物或结构组件中，使得系统隐藏在视线之外。

18.一种具有嵌入的μ子断层摄影货柜检测能力的仓库，包括：

仓库壳体结构，构造为包括在用于放置存储货柜的存储区域上方的顶棚，仓库壳体结构包括检测区域，其包围至少一些存储货柜；

第一检测单元,包括一个或多个μ子检测传感器的第一阵列,第一检测单元沿壳体结构的与检测区域相邻的第一侧定位,其中第一阵列的一个或多个μ子检测传感器测量行进穿过第一阵列到检测区域的μ子的位置和方向；

第二检测单元,包括一个或多个μ子检测传感器的第二阵列,第二检测单元沿壳体结构的与检测区域相邻且与第一侧相对的第二侧定位,且在相距第一检测单元的固定距离处,其中第二阵列的一个或多个μ子检测传感器测量从检测区域行进穿过第二阵列的μ子的位置和方向；以及

处理单元,从一个或多个μ子检测传感器的第一和第二阵列接收测得的位置和方向的数据,且处理单元配置为分析由在检测区域中μ子在存储货柜的材料中的散射导致的μ子的散射行为,以获得在检测区域中的散射中心的断层摄影图像或空间分布；

第一输送设备和第二输送设备，以分别使得第一检测单元和第二检测单元能够沿着壳体结构中的路径一致地移动,其中检测区域的位置随着第一检测单元和第二检测单元的移动而相应地改变；以及

一个或多个基准标记，其由已知材料形成并且沿着所述第一和第二阵列的μ子检测传感器的位置对准对的行进路径放置在已知位置处，其中，所述处理单元接收穿过所述基准标记的已知材料的μ子的测量位置和方向的校准数据，以使得能够识别分析的μ子的散射行为中的假阳性或假阴性。

19.如权利要求18所述的仓库，其中第一检测单元被布置在存储货柜检测站的顶棚或天花板的上方，且第二检测单元被布置在存储货柜检测站的地板之下。

20.如权利要求18所述的仓库，其中所述壳体结构包括两个基本平行的壁，且第一检测单元和第二检测单元被分别布置在这两个壁中。

21.如权利要求18所述的仓库，还包括：

第一位置传感器，联接到第一检测单元，以及第二位置传感器，联接到第二检测单元，其中第一和第二位置传感器提供关于第一检测单元和第二检测单元之间的相对位置的数据。

22.如权利要求18所述的仓库，其中处理单元基于所述断层摄影图像或空间分布产生图像。

23.如权利要求18所述的仓库，其中处理单元与第一阵列和第二阵列的一个或多个μ子检测传感器有线或无线通信。

24.如权利要求18所述的仓库，其中处理单元相对于壳体结构定位在远程场所中。

25.一种在存储设施中使用μ子断层摄影术的材料检测方法，包括：

使用μ子传感器扫描存储在存储设施中的存储货柜，以获得μ子断层摄影成像数据，存储设施包括壳体结构，其具有定位为相对彼此固定对齐的第一检测单元和第二检测单元；

将第一检测单元和第二检测单元在壳体结构中从第一位置移动到第二位置，同时保持在第一检测单元和第二检测单元之间的固定对齐；

沿着第一检测单元和第二检测单元的μ子传感器的位置对准对的行进路径扫描定位在存储设施中已知位置处的已知材料的校准标记，以获得μ子断层摄影成像数据；以及

使用处理单元，基于获得的被扫描的存储货柜和被扫描的校准标记的μ子断层摄影成像数据，确定存储货柜内目标材料的存在与否，其中，被扫描的校准标记的成像数据包括接收穿过所述已知材料的μ子的测量位置和方向的校准数据以识别分析的μ子的散射行为中的假阳性或假阴性，

其中第一检测单元包括布置在第一平面中的μ子传感器的第一阵列，第二检测单元包括布置在平行于第一平面的第二平面中的μ子传感器的第二阵列，使得第一阵列的μ子传感器测量行进穿过第一阵列的μ子的位置和方向，且第二阵列的μ子传感器测量从检测区域行进并穿过第二阵列的μ子的位置和方向，以及

其中处理单元从μ子传感器接收测得的位置和方向的数据，并且分析由存储货柜的材料中μ子的散射导致的μ子散射行为。

26.如权利要求1所述的系统，其中，所述基准标记被配置为位于(a)所述第二结构上或下方、或者(b)所述第一结构上或上方的钢块。

27.如权利要求18所述的仓库，其中，所述基准标记被配置为位于所述壳体结构的第一侧或第二侧的钢块。