مقايسه منحني‌هاي تفكيك مواد حاصل از چهار الگوريتم Log-Log، R-T، r-θ و α2-α1 در يك سيستم تصويربرداري دو انرژي

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

تصويربرداري پرتوي ايكس دو انرژي يكي از فناوري‌هاي بازرسي مهم در تصويربرداري از محموله‌هاي بزرگ براي يافتن مواد غيرقانوني ازقبيل مواد منفجره، مواد مخدر، اسلحه‌ها و ... است. ويژگي مفيد تصويربرداري پرتوي ايكس دو انرژي، امكان شناسايي و تفكيك مواد با اعداد اتمي متفاوت است كه اين امر با تصويربرداري از محموله‌هاي بزرگ در دو انرژي متفاوت پرتو ايكس (معمولاً بالاي MeV 3) صورت مي‌گيرد. در اين پژوهش، ابتدا يك سيستم تصويربرداري پرتوي ايكس دو انرژي شامل چشمه‌هاي پرتو ايكس، موازي‌ساز و آرايه آشكارساز با استفاده از كد MCNPX شبيه‌سازي شده است. سپس داده‌هاي حاصل از اين سيستم تصويربرداري براي چهار گوه پله‌اي از جنس‌هاي گرافيت، آلومينيوم، استيل و سرب جمع‌آوري شده و منحني‌هاي تفكيك مواد با استفاده از چهار الگوريتم Log-Log، R-T، r-θ و α2-α1 به‌دست آمده است. نتايج حاصل نشان مي‌دهد كه از بين الگـوريتم‌هاي پيشنهادي براي تفكيك مواد، الگوريتم‌هاي R-T، r-θ و α2-α1 داراي عملكرد بهتـري هستند و الگـوريتم R-T با توجه به هم‌پوشاني كمتر منحني‌هاي تفكيك مواد براي ضخامت‌هاي پايين نمونه‌ها، مي‌تواند انتخاب مناسب‌تري براي به‌دست آوردن منحني‌هاي تفكيك مواد در سيستم‌هاي تصويربرداري دو انرژي باشد.

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.