粒子加速器贵吗，粒子加速器简介

“海关”代表一个国家的国门，保护国门有着非常重要的意义，它与国家安全和经济利益密切相关。海关不仅对走私者、过境者没有正常出入境手续携带的违禁品进行检查和拦截，而且对进出境货物中隐藏的武器、毒品甚至核爆炸物进行检查，有必要予以禁止。人员出入境一般采用X射线安检设备和人工安检，但现在大集装箱是货物集散的主流，那么货物进出境检查是如何进行的呢？

巨大的集装箱等待进出海关（图片来源于网络）

看到这一系列照片，你是不是有点惊讶？世界各地的海关在货物安全检查方面都面临着严峻的问题，手动打开并检查每个集装箱只会导致同样的情况——。无论是在机场、港口还是陆路出入境点，大量集装箱在短时间内使用，就会出现堵塞和瘫痪。

海上运输以其运输量大、成本低等优势占据了国际贸易的大部分。为了统计方便，国际上均采用20英尺集装箱作为运输体积的标准单位（Twentyfoot Equivalent Unit，简称TEU），其他规格的集装箱均按20英尺集装箱折算计算。

大型集装箱船的运载能力通常约为8,000 TEU，您可以了解世界各地海关每年处理的集装箱数量惊人。

飞机装载集装箱（图片来源于网络）

满载集装箱的货船（图片来源于网络）

1978年，中国第一个集装箱码头在天津港建成，20年后的1997年，全国港口集装箱年吞吐量突破1000万标准箱，2007年达到1亿标准箱。这个里程碑式的数字是中国的象征。中国将成为世界港口强国。从下面的《2018世界集装箱港口20强排名表》中，可以看到中国每年集装箱吞吐量的全球份额（表中集装箱数量以万标箱为单位）。

2018年全球集装箱港口20强排行榜（互联网数据）

国家靠什么来保护自己？

我们需要什么来保护我们的国家？各国海关当局如何解决他们面临的严重问题？

移民官员使用普通X 光机进行安全检查，对人员及其财物进行荧光扫描后，可以识别隐藏的工具、武器、液体、货币、毒品和其他违禁品。虽然这类安检探测器的X射线辐射剂量对人体是安全的，但这种剂量水平的X射线无法穿透厚钢板制成的容器。

海关集装箱检查的方法有人工检查、使用可以识别爆炸物和毒品的警犬、使用可以识别核材料的辐射监测设备、使用可以检测各种违禁物品的辐射扫描成像设备等。射线扫描技术让集装箱变得“透明”，射线扫描可以捕捉货物的能谱，快速识别集装箱内隐藏的违禁品。

钴60或铯137辐射源产生的伽马射线（平均能量1.25 MeV）可以穿透15-18厘米的钢板，但需要5-10 MeV的能量才能穿透30-40厘米的钢板。是X -这种高能线只能由粒子加速器产生。

法国、德国、英国等国家于20世纪80年代末开始开发利用粒子加速器的高能X射线集装箱检查设备，第一台实用机于2017年在法国巴黎戴高乐机场安装。 1991 年。我做到了。

由于大规模集装箱通关的压力，世界各地的海关越来越多地使用高能X射线集装箱检查设备。此类设备由粒子加速器、扫描设备、高性能探测器、数据分析、X射线成像等系统组成。

《Symmetry》 “高能X射线搜索容器”报告（图片取自网络）

检验过程并不复杂，用高能X射线检验装置对待检验的集装箱进行X射线扫描，用探测器和数据分析系统记录和分析数据，并将得到的结果与实际结果进行比较。容器的属性.货主在海关数据库申报的海关货物是，以确定是否存在安全隐患或违禁物品，如武器、爆炸物、麻醉品、核材料、未申报货物等。

该设备的X射线成像系统还可以让海关官员通过电子显示屏直观地了解集装箱内货物的详细信息，同时捕获相关检查数据。如果没有问题，可以过境，但如果有任何问题，则需要进入特定区域并接受海关重新检查。每个集装箱的检查时间大约是几十秒到几分钟。

集装箱检测设备直线加速器（图片来自网络）

高能X射线集装箱检测设备示意图（图片来自网络）

待检集装箱通过高能X射线检测设备（图片取自网络）

海关人员通过电子显示屏监控集装箱内的货物（图片来源于网络）

集装箱通过高能X射线检查装置的图像（图片来自网络）

暗藏武器及文物鉴定（图片来源于网络）

识别隐藏的香烟、爆炸物、毒品和各种物质（图片来自网络）

隐藏偷渡者身份识别（图片来源于网络）

基于粒子加速器的高能X射线集装箱检查设备已成为各国海关打击走私、非法贸易、有组织犯罪和恐怖主义的关键工具。其空间分辨率为3-5毫米，穿透范围为20毫米。 45 厘米，对比灵敏度1% 至4%，吞吐量20 至200 TEU/小时。

天津港物流中心安装的国产高能X射线集装箱检查系统（图片取自网络）

国产新型高能X射线集装箱检查系统（图片来源于网络）

系统显示单能灰度图像和双能彩色图像（图片来自互联网）。

加速器专家的贡献

高能X射线集装箱检查设备是国家的忠实卫士，不仅是粒子加速器技术的重要应用，也是粒子加速器科学家的直接贡献。

以美国SLAC国家加速器实验室为例，自1962年成立以来，SLAC逐渐成为天体物理、光子科学、加速器、粒子物理等跨学科研究的大型综合实验中心，发展了进入我们在粒子加速器领域拥有世界一流的技术团队。

两位SLAC 加速器物理学家Juwen Wang 和Roger Miller 帮助位于桑尼维尔的Acretech 设计和制造了高能X 射线集装箱检查设备。两人都是美国物理学会的会员，在粒子加速器领域拥有数十年的工作经验。他们的目标是改造大型粒子加速器的最先进技术，开发适合海关使用的紧凑型高能X 射线集装箱检查设备。米勒先生将主要负责研究整个装置的概念设计，王巨文将负责整个装置的组装和调试。第一个高性能微型测试设备于2008 年底交付，将粒子加速器、探测器和数据分析等最先进的技术转变为确保边境安全的强大工具。

《Symmetry》 报告《加速器物理学家设计货物X射线扫描仪》，左为王巨文，右为罗杰·米勒（图片来源于网络）

《SLAC物理学家帮助设计制造货物X射线扫描仪》报告（图片来自网络）

外表

相关技术的进步将使高能X射线集装箱检查设备变得更小、更轻、功耗更低、更透明、更安全、扫描速度更快、更好地进行材料识别。例如，具有透视效果的图像变得更加稳定和清晰。海关可根据不同查验需求自主选择多能、高能、低能、无机单显、有机单显等多种图像显示方式。您还可以选择显示X 射线透明灰度。利用图像和颜色识别图像来识别不同类型的图像，更方便、更快捷地识别违禁或可疑物品。与此同时，其他集装箱货物无损扫描的新方法也正在研究中，例如中子和子扫描。

尖端的粒子加速器技术、探测技术、强大的数据采集、数据处理技术广泛应用于航空航天、工业检测、医学成像等领域，在维护国土安全方面也做出了重要贡献。

让我们向祖国忠诚的安全卫士——粒子加速器致敬！

参考

1.社交加速器

http://www.accelerators-for-society.org/

2. 加速器物理学家设计货物X射线扫描仪

https://www.symmetrymagazine.org/article/may-2013/accelerator-physicalists-design-cargo-x-ray-scanner

3.SLAC物理学家帮助设计和建造货物X射线扫描仪

https://www6.slac.stanford.edu/news/2013-05-16-X-ray-Cargo-Scanner.aspx

4. 加速器应用程序： 货物扫描高能X 射线搜索集装箱

https://www.symmetrymagazine.org/article/august-2010/accelerator-apps-cargo-scanning

5、X射线货物检验现状及趋势：

https://www.osti.gov/biblio/21289597

6. 粒子物理学如何改善你的生活？

https://www.energy.gov/articles/how-article-physicals-improves-your-life

7. 粒子物理学有助于核清理

http://deciionsciences.com/粒子物理援助核清理/

8. 通过X 射线入口最大限度地提高港口和边境的检测和吞吐量

https://www.eiverywhere.com/file_uploads/258705fdf569bd52ae0bdd54e4f88ec7_Mastronardi_ASE.pdf

9.新型集装箱扫描仪为海关提供了主要的X射线工具

https://www.timesofmalta.com/articles/view/20180127/local/new-container-scanner-will-provide-customs-with-a-major-x-ray-tool.669018

10、货运运营管理

http://epgp.inflibnet.ac.in/epgpdata/uploads/epgp_content/S001827/P001830/M029358/ET/15244866958.8Q1.pdf

11. 发现科学和安全应用的加速器

http://www.docin.com/p-1355426490.html

12. 关于美国未来加速器

http://www.acceleratoramerica.org/

13. 货物内部

https://www.rapiscan-ase.com/uploads/documents/Intersec_Mastronardi_Nov14.pdf

14.辐射加工用直线电子加速器

https://indico.cern.ch/event/377384/contributions/1801203/attachments/752539/1032362/11-demsky.pdf

15、高速、低剂量、智能X射线货物检查

https://www.researchgate.net/publication/301873380_High_Speed_Low_Dose_Intelligent_X-ray_Cargo_Inspection/figures lo=1

16. American Science and Engineering, Inc. 部署OmniView(TM) 龙门式货物和车辆检查系统

http://www.asdnews.com/news-5278/american_science_and_engineering,_inc_introduces_omniview(tm)_gantry_cargo_and_vehicle_inspection_system.htm

17、货物检验等行业电子直线加速器

https://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/P1433_CD/datasets/presentations/SM-EB-28.pdf

18.改进威胁检测

http://news.mit.edu/2016/startup-improved-nuclear-threat-detection-0622

19、世界集装箱运输发展史

https://www.sohu.com/a/156744916_629144

20. 容器发展60年

http://www.qdaily.com/articles/33756.html

21.集装箱扫描技术开发

http://www.docin.com/p-1016461203.html

22.中国集装箱港口发展之旅

http://www.cnss.com.cn/index.php m=contentc=indexa=showcatid=663id=168802

23. 天津港集装箱物流中心快速检测系统

http://news.163.com/12/1206/10/8I1JQOFR00014JB6.html#from=relevant

24.车辆检查系统MB1215DE(HS)

http://www.chinaddg.com/page196product_id=149

来源：中国科学院高能研究所

编辑：广元

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