Применение досмотровой рентгеновской техники при таможенном контроле

Глава 1 Рентгеновское излучение

§ 1.1 Рентгеновское излучение. Определение. История открытия

Рентгеновское излучение - электромагнитное ионизирующее излучение, занимающее спектральную область между гамма - и ультрафиолетовым излучением в пределах длин волн от 10-4 до 103 (от 10 -12 до 10-5 см). Рентгеновские лучи с длиной волны λ < 2 условно называются жёсткими, с λ > 2 - мягкими.

Рентгеновское излучение было открыто Вильгельмом Конрадом Рентгеном. Он был первым, кто опубликовал статью о рентгеновских лучах, которые назвал X-лучами (x-ray). Статья Рентгена под названием «О новом типе лучей» была опубликована 28-го декабря 1895 года в журнале Вюрцбургского физико-медицинского общества, в ней он описывал первые опыты: «Кусок бумаги, покрытой платиносинеродистым барием, при приближении к трубке, закрытой достаточно плотно прилегающим к ней чехлом из тонкого черного картона, при каждом разряде вспыхивает ярким светом: начинает флюоресцировать. Флюоресценция видна при достаточном затемнении и не зависит от того, подносим ли бумагу стороной, покрытой синеродистым барием или не покрытой синеродистым барием. Флюоресценция заметна еще на расстоянии двух метров от трубки».1

Тщательное исследование показало Рентгену, «что черный картон, не прозрачный ни для видимых и ультрафиолетовых лучей солнца, ни для лучей электрической дуги, пронизывается каким-то агентом, вызывающим флюоресценцию». Рентген исследовал проникающую способность этого «агента», который он для краткости назвал «Х-лучи», для различных веществ. Он обнаружил, что лучи свободно проходят через бумагу, дерево, эбонит, тонкие слои металла, но сильно задерживаются свинцом.

Затем он описывает сенсационный опыт:

«Если держать между разрядной трубкой и экраном руку, то видны темные тени костей в слабых очертаниях тени самой руки». Это было первое рентгеноскопическое исследование человеческого тела. Рентген получил и первые рентгеновские снимки, приложив их к своей руке.

Но еще за 8 лет до этого — в 1887 году Никола Тесла в дневниковых записях зафиксировал результаты исследования рентгеновских лучей и испускаемое ими тормозное излучение, однако ни Тесла, ни его окружение не придали серьёзное значение этим наблюдениям. Кроме этого, уже тогда Тесла предположил опасность длительного воздействия рентгеновских лучей на человеческий организм.

Катодолучевая трубка, которую Рентген использовал в своих экспериментах, была разработана Й. Хитторфом и В. Круксом. При работе этой трубки возникают рентгеновские лучи. Это было показано в экспериментах Крукса и с 1892 года в экспериментах Генриха Герца и его ученика Филиппа Ленарда через почернение фотопластинок. Однако никто из них не осознал значения сделанного ими открытия и не опубликовал своих результатов.

По этой причине Рентген не знал о сделанных до него открытиях и открыл лучи независимо — при наблюдении флюоресценции, возникающей при работе катодолучевой трубки. На некоторых языках (включая русский и немецкий) эти лучи были названы его именем, несмотря на его сильные возражения. Рентген занимался Х-лучами немногим более года (с 8 ноября 1895 года по март 1897 года) и опубликовал о них три статьи, в которых было исчерпывающее описание новых лучей, впоследствии сотни работ его последователей, опубликованных затем на протяжении 12 лет, не могли ни прибавить, ни изменить ничего существенного. Рентген, потерявший интерес к Х-лучам, говорил своим коллегам: «Я уже всё написал, не тратьте зря время».

За открытие рентгеновских лучей Рентгену в 1901 году была присуждена первая Нобелевская премия по физике, причём нобелевский комитет подчёркивал практическую важность его открытия.

§ 1.2 Источники рентгеновского излучения

Наиболее распространённый источник рентгеновских лучей - рентгеновская трубка - электровакуумный прибор, служащий источником рентгеновского излучения. Такое излучение возникает при торможении электронов, испускаемых катодом, и их ударе об анод (антикатод); при этом энергия электронов, ускоренных сильным электрическим полем в пространстве между анодом и катодом, частично преобразуется в энергию рентгеновского излучения. Излучение рентгеновской трубки представляет собой наложение тормозного рентгеновского излучения на характеристическое излучение вещества анода. Рентгеновские трубки различают:

- по способу получения  потока электронов - с термоэмиссионным (подогревным) катодом, автоэмиссионным (острийным) катодом, катодом, подвергаемым  бомбардировке положительными ионами  и с радиоактивным (β) источником  электронов;

- по способу вакуумирования - отпаянные, разборные;

- по времени излучения - непрерывного действия, импульсные;

- по типу охлаждения  анода - с водяным, масляным, воздушным, радиационным охлаждением;

- по размерам фокуса (области  излучения на аноде) - макрофокусные, острофокусные и микрофокусные;

- по его форме - кольцевой, круглой, линейчатой формы;

- по способу фокусировки электронов на анод - с электростатической, магнитной, электромагнитной фокусировкой.

Наибольшее применение находят отпаянные рентгеновские трубки с термоэмиссионным катодом, водоохлаждаемым анодом, электростатической системой фокусировки электронов.2

Термоэмиссионный катод рентгеновских трубок обычно представляет собой спираль или прямую нить из вольфрамовой проволоки, накаливаемую электрическим током. Рабочий участок анода - металлическая зеркальная поверхность - расположен перпендикулярно или под некоторым углом к потоку электронов. Для получения сплошного спектра рентгеновского излучения высоких энергий и интенсивности используют аноды из Au, W; в структурном анализе пользуются рентгеновские трубки с анодами из Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Ag.

Основные характеристики рентгеновских трубок:

- предельно допустимое  ускоряющее напряжение (1-500 кВ);

- электронный ток (0,01 мА - 1А);

- удельная мощность, рассеиваемая анодом (10-104 вт/мм2);

- общая потребляемая мощность (0,002 вт - 60 квт);

- размеры фокуса (1 мкм - 10 мм). КПД рентгеновской трубки составляет 0,1-3 %.

В качестве источников рентгеновских лучей могут служить также некоторые радиоактивные изотопы: одни из них непосредственно испускают рентгеновские лучи, ядерные излучения других (электроны или λ-частицы) бомбардируют металлическую мишень, которая испускает рентгеновские лучи. Интенсивность рентгеновского излучения изотопных источников на несколько порядков меньше интенсивности излучения рентгеновской трубки, но габариты, вес и стоимость изотопных источников несравненно меньше, чем установки с рентгеновской трубкой.

Источниками мягких рентгеновских лучей с λ порядка десятков и сотен могут служить синхротроны и накопители электронов с энергиями в несколько Гэв. По интенсивности рентгеновское излучение синхротронов превосходит в указанной области спектра излучение рентгеновской трубки на 2-3 порядка.

Естественные источники рентгеновских лучей - Солнце и другие космические объекты.3

Глава 2 Применение досмотровой рентгеновской техники при таможенном контроле 

§ 2.1 Инспекционно-досмотровые комплексы

Геополитическое положение России обуславливает прохождение через

ее территорию кратчайших транспортных путей из Европы в Азию, что требует от государственных органов обеспечения контроля за перемещаемыми через государственную границу товарами и транспортными средствами.

Одним из основных способов контрабанды оружия, боеприпасов, наркотических и взрывчатых веществ является их перевозка в морских контейнерах, автофургонах, железнодорожных вагонах с маскировкой реальными грузами.

Для качественного досмотра крупногабаритных грузов требуется выполнение целого комплекса трудоемких и длительных разгрузочно-погрузочных работ (2-3 часа на одно транспортное средство), наличия специально выделенных для этого площадок, что практически делает возможным только единичный выборочный досмотр этих объектов. Кроме того, по этим же причинам также выборочно досматриваются и сами транспортные средства, их конструкционные узлы, которые потенциально могут использоваться в качестве тайников для сокрытия предметов контрабанды.

В связи с особой опасностью использования указанных видов объектов

таможенного контроля для целей организованной контрабанды мировая таможенная практика, наряду с осуществлением оперативных мероприятий, в последнее время стремится максимально исключить возможность контрабанды за счет использования для ее поиска специальной техники. Наиболее эффективной техникой в настоящее время является инспекционно-досмотровые комплексы (далее - ИДК).

ИДК позволяет за минимальное время (3-5 минут) без вскрытия и разгрузки грузового транспортного средства получить его изображение и изображение перевозимых в нем товаров с характеристиками, позволяющими идентифицировать перевозимые товары, конструкционные узлы транспортного средства, обнаруживать в них предметы, запрещенные к перевозке, а также проводить ориентировочную оценку количества перевозимых товаров.

Анализ применения указанных комплексов в таможенных службах и службах безопасности ряда государств Европы и Азии показывает их высокую эффективность по противодействию контрабанде и незаконному перемещению грузов, надежному выявлению оружия и боеприпасов, наркотических и взрывчатых веществ.4

В настоящее время ИДК оснащены таможенные службы Германии, Великобритании, Франции, Бельгии, Норвегии, Словакии, Голландии, США, Японии, Китая, Австралии, ОАЭ и ряда других стран. Однако, лидером по количеству ИДК является Китай. Целевая программа в Китае успешно заработала в 1997 году, и только за один месяц работы на 60 % увеличила налогообложение страны в данной области. В настоящий момент в Китае действуют около 50 ИДК различных видов.

Ведущими странами, производящими ИДК, являются Германия (SMITHS HEIMANN) и Китай (NUCTECH COMPANY LIMITED).

Рядом российских предприятий в рамках научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ созданы отдельные составные части и узлы ИДК.

ФГУП НИИЭФА им. Д.В. Ефремова (Санкт-Петербург) создан экспериментальный стенд, на котором отрабатываются технические параметры, алгоритмы и программы. ЗАО «НПЦ «Аспект» (Дубна) по заказу министерства промышленности и науки Московской области ведется опытно-конструкторская работа по созданию мобильного ИДК.5

ИДК выпускаются фирмами в стационарном, перебазируемом и мобильном варианте для досмотра морских контейнеров и большегрузных автомобилей.

Приказом ФТС РФ от 09.12.2010 № 2354 (ред. от 10.01.2012) утверждена Инструкция о действиях должностных лиц таможенных органов при таможенном контроле товаров и транспортных средств с использованием инспекционно-досмотровых комплексов.

 

 

§ 2.2 Стационарные инспекционно-досмотровые комплексы

Стационарные ИДК появились в конце 1980-х годов. Они предназначались для контроля содержимого контейнеров, железнодорожных вагонов и автотранспортных средств. ИДК этого типа с энергетикой 9 МэВ (проникающая способность по эквиваленту стали – 380 мм) являются инспекционными системами, которые дают точное рентгеновское изображение полностью загруженных морских контейнеров и грузовых автомобилей и, как правило, используются в морских пунктах пропуска. Пропускная способность – до двадцати пяти контейнеров в час. Указанные комплексы требуют значительной радиационной защиты и размещаются в стационарных рентгенозащитных сооружениях.6

Практика показала целесообразность строительства стационарных ИДК

на территории крупных морских портов, аэропортов, автомобильных и железнодорожных пунктов пропуска. Хотя общая стоимость строительства стационарного ИДК высока, но, в современных условиях он окупается в течение короткого промежутка времени (до трех лет).

В настоящее время стационарные ИДК применяются таможенными службами Германии, Голландии, Франции, Англии, Финляндии и других стран.

Стационарный ИДК «HI-CO-SCAN», установленный в Гамбурге (Германия) на территории одного из крупнейших в Европе центров обработки контейнеров, позволяет осуществлять визуальный контроль содержимого грузовых автомобилей и контейнеров (рис. 2.1, 2.2).

Рис. 2.1. Внешний вид стационарного ИДК

Рис. 2.2 Теневая рентгенограмма перевозимых товаров, полученная с помощью двухпроекционного ИДК

Стационарные ИДК представляют собой специально построенное здание (рис. 2.3), в котором находится досмотровый тоннель, а также все необходимые для работы персонала помещения.7

Рис. 2.3. Стационарный инспекционно-досмотровый комплекс в Морском порту «Санкт-Петербург»

Досмотровый тоннель стационарного ИДК окружен бетонными стенами, служащими защитой от выхода наружу высокоэнергетичного рентгеновского излучения, применяемого для просвечивания объектов.

В Балтийской таможне строительство стационарного ИДК началось в

июне 2006 года на территории ЗАО «ПКТ». При проектировании объекта было принято решение о строительстве однопроекционного ИДК. Система разработана для проверки до 20 автотранспортных средств в час. Таможенный досмотр транспортных средств с применением ИДК осуществляется выборочно, на основе поступающей оперативной информации, а также исходя из определённых критериев (например, по наличию рисков).

В соответствии с технологией грузовой автомобиль в стационарном ИДК перемещается по досмотровому тоннелю (рис. 2.4) при помощи дистанционно управляемой конвейерной системы со скоростью 0,4 м/с. Максимальный вес досматриваемого автотранспортного средства с грузом составляет 60 тонн.

После считывания (сканирования) текста таможенной декларации и отображения её на экране монитора проводится сопоставление заявленных в декларации сведений о товаре с информацией, содержащейся на рентгеновском изображении. Общая оценка полученной информации требует ориентировочно около 15 минут в зависимости от вида груза и квалификации (опыта работы) оператора изображения.

 

Рис. 2.4. Стационарный ИДК: а – досмотровый тоннель;

б – система торможения транспортерной ленты

Досмотровый тоннель стационарного ИДК может иметь два (вертикально и горизонтально расположенных) или один линейных ускорителя (рис. 2.5), которые излучают веерообразные пучки, направленные на детекторные линейки, расположенные сбоку и снизу от досматриваемого объекта, обеспечивая, таким образом, две проекции теневого изображения.