Método para la identificación de materiales en un recipiente.

Un método para obtener datos de radiación útiles para la identificación y detección de la composición de un material contenido que comprende las etapas de:

a) proporcionar una fuente de radiación y un sistema detector de radiación separado de ella para definir una zona de escaneo entre ellos; siendo el sistema detector capaz de detectar y recoger información espectroscópicamente resoluble acerca de la radiación incidente;

b) recoger información de intensidad acerca de la radiación incidente en el sistema detector, y por consiguiente de la interacción de un recipiente de composición del material conocida y de grosor de la pared conocido, ausente cualquier contenido, en la zona de escaneo con radiación incidente de radiación recibida en el sistema detector después de la transmisión a través del recipiente;

c) repetir la etapa b) para una pluralidad de diferentes recipientes, cada uno de composición del material conocida y grosor de pared conocido, y estando ausente cualquier contenido; para obtener un conjunto de datos de información de intensidad relacionada con recipientes de composiciones del material conocidas y longitud de camino conocida a través del recipiente;

d) evaluar una relación numérica relacionada con la pluralidad de recipientes para generar una primera función analítica que describe información de intensidad espectroscópicamente resoluble acerca de la radiación incidente en el sistema detector después de la interacción con un recipiente de composición del material conocida relacionada con la longitud de camino a través del recipiente;

e) repetir la etapas de b) a c) con los mismos recipientes que ahora contienen un material contenido de composición conocida para obtener un conjunto de datos de información de intensidad relacionados con el recipiente y contenidos de composiciones del material conocidas y longitud de camino conocida a través del recipiente y contenidos;

f) substraer de los datos generados en la etapa e) datos equivalentes generados por un recipiente vacío para obtener un conjunto de datos de información de intensidad que relacionan material contenido de composición del material conocida con longitud de camino conocida a través del material contenido;

g) evaluar una relación numérica relacionada con el material contenido conocido para generar una segunda función analítica que describe información de intensidad espectroscópicamente resoluble acerca de la radiación incidente en el sistema detector después de la interacción con un material contenido de composición conocida con relación a la longitud de camino a través del material contenido.

Método para la identificación de materiales en un recipiente

Esta invención se refiere a un método y aparato para la identificación y detección de materiales contenidos tales como líquidos y similares, especialmente dentro de recipientes.

La invención en particular se refiere a objetos que comprenden recipientes de materiales contenidos que por su naturaleza se esperará que tengan una sola composición generalmente homogénea, por ejemplo, composiciones fluidas tales como líquidos, que incluyen mezclas, disoluciones, emulsiones, suspensiones, etc., como composiciones fluidas tales como geles, pastas, cremas, polvos finos, y similares, aerosoles, etc. Cuando se hace referencia aquí, por ejemplo, a líquidos contenidos en objetos tales como recipientes de líquidos se debe apreciar que la invención es igualmente aplicable a todos de tales materiales líquidos, parcialmente líquidos y otros materiales fluidos que tienen este carácter esencial mixto y generalmente homogéneo cuando están contenidos.

Esta invención se refiere particularmente a un aparato y método que hace uso de radiación de alta energía tal como rayos X o rayos gamma para escanear objetos en el que es deseable obtener información acerca de los contenidos internos y/o composición del material contenido. La invención se puede referir adicionalmente a un método y aparato que funciona por o en conjunción con la generación de una imagen del material, pero no está limitada a tal generación de imágenes.

Es deseable escanear los contenidos de objetos tales como, por ejemplo, botellas en los puntos de embarque de aduanas y seguridad para obtener información acerca del contenido basada en la radiación recibida en un detector después de la interacción con el objeto y obtener una indicación de que los contenidos del objeto no constituyen una amenaza para la seguridad o un incumplimiento de las regulaciones aduaneras. También es deseable escanear los contenidos de objetos para otros propósitos tales como control de calidad, verificación del contenido, monitorización de la degradación, etc.

Para asegurar que los contenidos de un objeto son los que se dice que son, puede ser útil escanear el objeto y contenidos de modo que un haz de radiación ionizante de alta energía atraviese una sección transversal del objeto. Puede ser posible obtener una indicación de la composición de los materiales a partir de un análisis numérico de los datos de intensidad del haz de radiación transmitida resultante y comparar los resultados de ese análisis con un conjunto de datos de referencia relacionados con materiales de composición conocida.

La transmisión de rayos X a través de un material puede estar dada por la ley de atenuación exponencial, como sigue:

l/lo = exp [ - (p/p) pt] (1)

en la que

p/p = coeficiente de atenuación másico. Una constante del material que es característica de la composición elemental ponderada de un material;

I = intensidad final;

lo = intensidad inicial;

p = densidad del material; y

t = grosor del material.

De este modo mirando la variación de la transmisión de rayos X como función de los cambios del grosor "t" de un material, por ejemplo, se pueden hacer deducciones acerca del coeficiente de atenuación másico y la densidad del material. Estos dos parámetros son característicos de diferentes materiales y así se hace posible la identificación de materiales.

Se ha desarrollado instrumentación que se desea que identifique no invasivamente líquidos diana y materiales similares (esto es, materiales que tienen una composición similar y generalmente homogénea en todos ellos) contenidos en recipientes sellados. Los líquidos diana o materiales similares pueden ser líquidos o materiales similares que presentan una amenaza para la seguridad si se llevan a bordo de un avión, líquidos que contienen narcóticos disueltos, o líquidos que requieren control de calidad, por ejemplo. Según técnicas descritas en nuestra publicación de patente internacional en tramitación junto con la presente No. W29/24818, un recipiente se puede irradiar con un haz de rayos X y medir las características de transmisión del recipiente y sus contenidos líquidos usando un detector selectivo de energía tal como telururo de cadmio o germanio

La publicación internacional W28/142446 describe un método y aparato para obtener datos de transmisión de radiación que comprende información acerca de la composición de un objeto.

Las características de transmisión de varios materiales contenidos mantenidos en varios recipientes se podrían registrar y guardar en una base de datos. La base de datos se podría usar a continuación para la comparación con el escaneo ¡n situ de recipientes y contenidos para buscar características de transmisión que coinciden y, por lo tanto, se podrían identificar los materiales diana. Un inconveniente de tal sistema sería que la base de datos, para ser efectiva, se requeriría que tuviera una gran cantidad de datos relacionados con las características de transmisión de varios líquidos o contenidos similares y varios recipientes. La búsqueda en la base de datos llevaría tiempo y, por lo tanto, sería inapropiada para muchos usos deseados, tales como en seguridad de los aeropuertos en los que a menudo el tiempo es oro.

Cuando el objeto que se están escaneando es un material contenido que por su naturaleza se esperará que tenga una sola composición generalmente homogénea, por ejemplo, que es una composición fluida tal como un líquido como se describe anteriormente en un recipiente, tanto el material contenido como el recipiente mismo están sometidos a variables de componente individuales, tales como: el tipo de material contenido, la composición o concentración de un material contenido, la longitud de camino de la radiación ionizante de alta energía en el material contenido, el material del que está hecho el recipiente, y el grosor de la pared del recipiente, por ejemplo.

Para proporcionar una comparación de datos más rápida y precisa de un análisis numérico de los datos de Intensidad del haz de radiación transmitida resultante de un escaneo de un recipiente y sus contenidos, sería deseable retirar el componente de los datos relacionado con el recipiente mismo, dando como resultado por ello datos relacionados con los contenidos solo que a continuación se pueden comparar con un conjunto de datos de referencia relacionados con materiales contenidos de composición conocida.

Se necesita una herramienta analítica mejorada para identificar no Invasivamente un material contenido tal como un líquido dentro de un recipiente.

Además, se necesita un método, sistema y aparato mejorados para emprender el escaneo de objetos y sus contenidos usando radiación ionizante de alta energía, en el que la Identificación y análisis de los contenidos se realiza sin Interferencia del objeto mismo.

Según la Invención en un primer aspecto se proporciona un método de obtener datos de radiación útiles para la Identificación y detección de la composición de un material contenido tal como un líquido según las reivindicaciones adjuntas aquí presentes.

b) recoger información de intensidad acerca de la radiación incidente en el sistema detector, y por consiguiente de la interacción de un recipiente de composición del material conocida y de grosor de pared conocido, ausente cualquier contenido, en la zona de escaneo con radiación incidente de radiación recibida en el sistema detector después de la interacción con y, por ejemplo, después de la transmisión a través del recipiente;

c) repetir la etapa b) para una pluralidad de recipientes diferentes, cada uno de composición del material conocida y grosor de pared conocido, y estando ausente cualquier contenido; para obtener un conjunto de datos de información de intensidad relacionada con los contenedores de composiciones del material conocidas y longitud de camino conocida a través del recipiente;

d) evaluar una relación numérica relacionada con la pluralidad de recipientes para generar una primera función analítica que describe información de intensidad espectroscópicamente resoluble acerca de la radiación incidente en el sistema detector después de la interacción con un recipiente de composición del material conocida relativa a la longitud de camino a través del recipiente;

e) repetir las etapas de b) a c) con los mismos recipientes que ahora contienen un material tal como un líquido de composición conocida para obtener un conjunto de datos de información de intensidad relacionados con el recipiente y contenidos de composiciones del material conocidas y longitud de camino conocida a través del recipiente y contenidos;

1. Un método para obtener datos de radiación útiles para la identificación y detección de la composición de un material contenido que comprende las etapas de:

a) proporcionar una fuente de radiación y un sistema detector de radiación separado de ella para definir una zona de escaneo entre ellos; siendo el sistema detector capaz de detectar y recoger información espectroscópicamente resoluble acerca de la radiación incidente;

b) recoger información de intensidad acerca de la radiación incidente en el sistema detector, y por consiguiente de la interacción de un recipiente de composición del material conocida y de grosor de la pared conocido, ausente cualquier contenido, en la zona de escaneo con radiación incidente de radiación recibida en el sistema detector después de la transmisión a través del recipiente;

c) repetir la etapa b) para una pluralidad de diferentes recipientes, cada uno de composición del material conocida y grosor de pared conocido, y estando ausente cualquier contenido; para obtener un conjunto de datos de información de intensidad relacionada con recipientes de composiciones del material conocidas y longitud de camino conocida a través del recipiente;

d) evaluar una relación numérica relacionada con la pluralidad de recipientes para generar una primera función analítica que describe información de intensidad espectroscópicamente resoluble acerca de la radiación incidente en el sistema detector después de la interacción con un recipiente de composición del material conocida relacionada con la longitud de camino a través del recipiente;

e) repetir la etapas de b) a c) con los mismos recipientes que ahora contienen un material contenido de composición conocida para obtener un conjunto de datos de información de intensidad relacionados con el recipiente y contenidos de composiciones del material conocidas y longitud de camino conocida a través del recipiente y contenidos;

f) substraer de los datos generados en la etapa e) datos equivalentes generados por un recipiente vacío para obtener un conjunto de datos de información de intensidad que relacionan material contenido de composición del material conocida con longitud de camino conocida a través del material contenido;

g) evaluar una relación numérica relacionada con el material contenido conocido para generar una segunda función analítica que describe información de intensidad espectroscópicamente resoluble acerca de la radiación Incidente en el sistema detector después de la interacción con un material contenido de composición conocida con relación a la longitud de camino a través del material contenido.

2. Un método según la reivindicación 1, en el que las etapas de b) a d) se repiten para recipientes de diversos grosores de pared que tienen composiciones plurales.

3. Un método según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que las etapas de e) a g) se repiten para contenidos que tienen composiciones plurales.

4. Un método según cualquier reivindicación precedente, en el que los datos generados en la etapa e) se usan en las etapas de:

f) evaluar una relación numérica relacionada con la pluralidad de recipientes que contienen materiales contenidos de composición del material conocida para generar una tercera función analítica que describe información de intensidad espectroscópicamente resoluble acerca de la radiación Incidente en el sistema detector después de la interacción con un recipiente de composición del material conocida y grosor conocido normal a la superficie del material del recipiente, que contiene un material contenido de composición conocida;

g) substraer la primera función analítica de la tercera función analítica para proporcionar la segunda función analítica.

5. Un método según cualquier reivindicación precedente, en el que por lo menos la primera y segunda función analítica se desarrollan así para describir la información de Intensidad acerca de la radiación Incidente en el sistema detector por todo el espectro de la fuente de radiación para múltiples permutaciones de diferentes longitudes de camino.

6. Un método según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que una función analítica que relaciona la información de intensidad acerca de la radiación incidente en el sistema detector después de la interacción con un recipiente y una función analítica que relaciona información de intensidad deconvolucionada acerca de radiación incidente en el sistema detector después de la interacción con un material contenido se combinan para producir un resultado que describe información de intensidad acerca de radiación incidente en el sistema detector después de la interacción con un material contenido de composición conocida cuando pasa a

través de la zona de escaneo por todo el espectro de la fuente de radiación para múltiples permutaciones de diferentes longitudes de camino.

7. Un método según la reivindicación 6, en el que la función analítica del recipiente y la función analítica del material contenido se combinan para rellenar una base de datos con una gama de botellas virtuales llenas de múltiples permutaciones de diferentes longitudes de camino.

8. Un método según cualquier reivindicación precedente, en el que una etapa de recoger Información de Intensidad acerca de radiación incidente en el sistema detector después de la Interacción con un recipiente y/o sus contenidos comprende detectar radiación transmitida a través del recipiente y/o sus contenidos y determinar la atenuación de radiación incidente por un recipiente y/o sus contenidos en la zona de escaneo.

9. Un método según cualquier reivindicación precedente, en el que un objeto que se va a escanear es un material contenido en una botella y la botella se monta en un soporte y se mueve a través de un plano con un ángulo de entre 5o y 3° respecto a la vertical.

1. Un método según cualquier reivindicación precedente, en el que el haz de radiación se colima después de la Interacción con un recipiente y/o sus contenidos bajo examen para permitir que la radiación transmitida pase al detector pero para restringir que cualquier radiación dispersada llegue al detector.

11. Un método según cualquier reivindicación precedente, en el que el detector comprende un elemento detector fabricado de un material semiconductor o materiales seleccionados para exhibir inherentemente como una propiedad directa del material una respuesta fotoeléctrica variable directa a la radiación de la fuente en por lo menos una parte del espectro de la fuente y el método comprende obtener información de intensidad espectroscópicamente resuelta en una pluralidad de bandas de energía diferenciadas por todo el espectro de la fuente.

12. Un método según la reivindicación 11, en el que detector comprende un material semiconductor en forma de monocristal grueso que incluye un material semiconductor seleccionado de telururo de cadmio, telururo de cinc y cadmio (CZT), telururo de manganeso y cadmio (CMT) y sus aleaciones.

13. Un método según cualquier reivindicación precedente, en el que el material contenido es un líquido.

14. Un método para la identificación y detección de la composición de un material contenido que comprende las etapas de:

ejecución de las etapas según cualquier reivindicación precedente para generar dichas funciones analíticas, y por ello para generar una librería de datos de información de intensidad para materiales contenidos de composición conocida en recipientes conocidos;

recoger información de intensidad acerca de la radiación incidente en el sistema detector, y por consiguiente de la interacción de, un material contenido no identificado, de radiación recibida en el sistema detector después de la transmisión a través del material contenido no identificado;

comparar datos de intensidad medida para el material contenido no identificado con dicha librería de datos de información de intensidad, para identificar el material contenido.