(57)【要約】放射線、爆薬および特別材料の検出および認識システムは、および検査されるコンテナ内容にすぐ近くに１以上のガンマ・センサおよび1以上の固体中性子センサを支持するハウジングを含む。システムはセンサから放射線データを集め、存在する1以上の同位体を識別するために、1以上の同位体を表す1以上の格納されたスペクトル画像と収集したデータとを比較する。識別された存在する1以上の同位体は、それらが表す考えられる材料または商品に対応する。考えられる材料または商品は、コンテナに含まれる材料または商品の識別を確認するため、または、コンテナの無許可の材料または商品検出および／または識別するため、コンテナに関する積み荷目録と比較される。電池式のセンサ配置もまた、開示される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠組構造；
１以上のガンマ・センサ；
１以上の固体中性子センサであって、前記１以上のガンマ・センサおよび該１以上の固体中性子センサは、検査されるコンテナに近接して位置される前記枠組構造に集合的に載置されている１以上の固体中性子センサ；
前記１以上のガンマ・センサおよび前記１以上の固体中性子センサから放射線データを集めるため、該１以上のガンマ・センサおよび該１以上の固体中性子センサに通信で連結されるデジタルデータ収集システム；
前記収集された放射線データのヒストグラムの準備をするため前記デジタルデータ収集システムに通信で連結されるマルチチャネル・アナライザ・システム；
放射線を検出し、前記収集された放射線データと関連した１以上の同位体を識別するため、該収集された放射線データおよび前記ヒストグラムを受信し、分析するように、前記マルチチャネル・アナライザ・システムおよび前記デジタルデータ収集システムに通信で連結されるスペクトル分析システム；
前記スペクトル分析システム用に同位体スペクトルを表すデータを記憶するための第１のデータ記憶手段であって、そこで、前記第１のデータ記憶装置において記憶される１以上のスペクトル画像は各々の同位体を表し、該第１のデータ記憶手段は該スペクトル分析システムに通信で連結されている第１のデータ記憶手段；
前記識別された１以上の同位体を分析し、それらが示す考えられる材料または商品を決定するため、前記スペクトル分析システムに通信で連結される情報処理システム；
および、
検査される前記コンテナに関連がある積み荷目録を表すデータを記憶するための第２のデータ記憶手段であって、該第２のデータ記憶手段は、前記情報処理システムに通信で連結され、該情報処理システムは、無許可の材料または商品が検査される該コンテナに含まれるかどうかを決定するため、さらに前記決定された考えられる材料または商品と検査される該コンテナに関連がある該積み荷目録とをさらに比較する第２のデータ記憶手段、を含む放射線検出および認識システム。
【請求項２】
前記１以上のガンマ・センサは、１ｋｅｖから６６２ｋｅｖの間の３．４％かそれ以上のセンサ解像度、および、６６２ｋｅｖから３Ｍｅｖ間の１２％かそれ以上のセンサ解像度の一体型のアナログ・インタフェースおよびアナログデジタル変換器を含み；
前記１以上の固体中性子センサは、一体型のアナログ・インタフェースおよびアナログデジタル変換器、および、熱中性子検出のための調節器を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記枠組構造が、クレーンアーム・アセンブリ、スプレッダ・バー、固定された支持体、フォークリフトトラック、船、航空機、トラック、鉄道車両およびそのあらゆる組合せのいずれかを含む別々の支持構造に載置される請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記枠組構造が、フォークリフトトラックの一部である別々の支持物に載置される請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記枠組構造が、鉄道、空港および港のクレーン・システムの少なくとも１つを含む別々の支持物に載置される請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記枠組構造に載置される前記１以上のガンマ・センサおよび前記１以上の固体中性子センサを保護するため、該枠組構造に機械的に連結される衝撃吸収システムをさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記枠組構造が別々の支持物に載置され、前記衝撃吸収システムが前記１以上のガンマ・センサおよび前記１以上の固体中性子センサを長期間、該別々の支持物に毎分存在する最高２００の重力加速度の衝撃力から保護する請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記枠組構造が前記１以上のガンマ・センサおよび前記１以上の固体中性子センサ周辺で少なくとも部分的なハウジングを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記少なくとも部分的なハウジングが、前記枠組構造に取り付けられる１以上のハウジング壁を含む請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記少なくとも部分的なハウジングは、前記１以上のガンマ・センサおよび前記１以上の固体中性子センサ周辺で完全な囲いを含む請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
ガントリクレーンのスプレッダ・バーに機械的に連結される衝撃吸収システム；
および、前記１以上のガンマ・センサおよび前記１以上の固体中性子センサを含み、該スプレッダ・バーで長期間、毎分存在する最高２００の重力加速度の衝撃力から該１以上のガンマ・センサおよび該１以上の固体中性子センサを保護するため、該衝撃吸収システムを経て該スプレッダ・バーに載置されるセンサハウジングをさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記１以上のガンマ・センサを含むハウジングをさらに含み、該ハウジングはガントリクレーンのスプレッダ・バーの環境に耐えるために頑丈に作成され、該ハウジングは該１以上のガンマ・センサの各々の表面へ該ハウジングを通過するガンマ放射線の最小限の減少を提供する請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記１以上のガンマ・センサを含むハウジングをさらに含み、
該ハウジングは、ガントリクレーンのスプレッダ・バーの厳しい環境に耐えるために１以上の強固な金属を含む材料で作成され、
該ハウジングは、前記個々のガンマ・センサ表面のいずれかでガンマ放射線を検知するため該ハウジングによって遮蔽するガンマ放射線を最小化するため、該１以上のガンマ・センサの各々の位置で薄膜層に成型される少なくとも１つのハウジング壁を有する請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記１以上のガンマ・センサを含むためのハウジングをさらに含み、該ハウジングは、あらゆる該個々のガンマ・センサ表面でガンマ粒子を検知するため、該ハウジングを通過する該ガンマ粒子を最小限遮蔽する一方で、ガントリクレーンのスプレッダ・バーの厳しい環境に耐えるため、ベリリウムを含む金属で作成される請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記１以上のセンサから前記出力信号上のバックグラウンド・ノイズ減少し、該１以上のセンサ上の機械の衝撃影響を減少するため、遮蔽アナログ・ケーブルを有する１以上のアナログ・ガンマ・センサを含む少なくとも１つの衝撃吸収性取付け検出器をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記１以上のガンマ・センサおよび前記１以上の固体中性子センサによって収集された放射線データを前記スペクトル分析システムに運搬するワイヤレスまたはワイヤライン通信システムを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記センサ、前記デジタルデータ収集システムおよび前記スペクトル分析システムがガントリクレーンのスプレッダ・バー上で一体化された請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記１以上のガンマ・センサは、それぞれ１以上のガンマ検出器を含み、該１以上のガンマ検出器は、該１以上のガンマ・センサのセンサ補正のための該１以上のガンマ・センサと関連する基準信号を提供するため、放射線材料のトレース・レベルに連続的に露出される、または、選択的に露出される請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記収集した放射線データの適当な補正を得るように前記１以上のガンマ・センサから該収集した放射線データを調整するため、前記マルチチャネル・アナライザ・システムは、前記１以上のガンマ・センサと関連した基準信号を使用する請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記スペクトル分析システムは、前記収集した放射線データの１以上のスペクトル画像と前記第１のデータ記憶手段で記憶される１以上のスペクトル画像とを比較することにより、該収集した放射線データと関連した１以上の同位体を識別するため、該収集した放射線データを分析し、各々の公知の同位体は該第１のデータ記憶手段で記憶される１以上のスペクトル画像と関連し、公知の同位体と関連した前記格納された１以上のスペクトル画像は前記公知の同位体を検出する場合、前記１以上のセンサから収集されてもよい１以上のレベルのスペクトル放射線データを表す請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
前記スプレッダ・バーおよび検査される輸送コンテナ間の電気的接続を通じて、検査される該輸送コンテナの空洞に無線周波信号を伝達するガントリクレーンのスプレッダ・バー上に載置された１以上の無線周波信号発生器；
検査される前記輸送コンテナの前記空洞内からリターン信号を受信するための１以上の無線周波アンテナシステムに連結するための１以上の無線周波レシーバであって、該１以上の無線周波アンテナシステムは、検査される該輸送コンテナおよび該スプレッダ・バー間の電気的接触を通じて検査される該輸送コンテナの該空洞内からリターン信号を受信する１以上の無線周波レシーバ；
前記１以上の無線周波レシーバから受信されたリターン信号を集めるための該１以上の無線周波レシーバに通信で連結されるデータ収集システム；
検査される前記輸送コンテナの前記空洞において材料を検出するため収集した受信されたリターン信号を分析し、そこにおいて前記考えられる爆薬および／または特別材料を識別するため、前記データ収集システムに通信で連結されるスペクトル分析および情報処理システム；および、
検査される前記輸送コンテナに関する積み荷目録を表すデータを記憶するためのデータ記憶手段であって、該データ記憶手段は、前記スペクトル分析および情報処理システムに通信で連結され、該スペクトル分析および情報処理システムは、検査される該輸送コンテナの内側に含まれる無許可の爆薬および／または特別材料が存在することを決定するため、前記識別された考えられる爆薬および／または特別材料と検査される前記輸送コンテナに関する前記積み荷目録とをさらに比較するためのものであるデータ記憶手段を含む爆薬および特別材料の検出および認識システム。
【請求項２２】
前記収集した受信されたリターン信号、前記識別された考えられる爆薬および／または検査される前記輸送コンテナの特別材料、および、検査される該輸送コンテナに含まれる前記システムに識別された無許可の爆薬および／または特別材料の少なくとも１つの表示をユーザに示すため、前記スペクトル分析および情報処理システムに通信で連結されるユーザ・インタフェースをさらに含む請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記特別材料が高濃縮ウランを含む請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記スペクトル分析および情報処理システムが、検査をうける前記輸送コンテナに関する前記積み荷目録を予想される爆薬および／または放射線材料に変換することにより、前記識別された考えられる爆薬および／または特別材料と該積み荷目録とを比較し、該予想される爆薬および／または放射線材料と該識別された考えられる爆薬および／または特別材料を比較する請求項２１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に輸送コンテナ内容検出システムに関し、特に、例えば、放射線および／または中性子を発する材料、爆発物、および高濃縮ウランのような特別な材料をコンテナ内で危険物を検出および識別するため、および、さらにコンテナ内で通常発生している放射性材料を識別するための非侵襲的なシステムおよび方法に関する。そのような非侵襲的なコンテナ内容の検出および確認システムは、検査においてコンテナの空洞に入る必要なく機能する。システムは、ガンマおよび中性子検出のための一体型センサを使用し、スペクトル分析機能でコンテナの材料の特定の同位元素を識別する放射線センサーシステムを含むことができる。そのようなシステムはまた、コンテナにおける爆発物および特別材料の検出および認識を含むことができる。これらの特別材料は、高濃縮ウランを含んでもよい。
【背景技術】
【０００２】
ガントリクレーン・アームに載置されるもののような、輸送コンテナにおける放射線、中性子、爆発物および特別材料を確認する検出システムを提供する現時点での試みは、制限された感度および効率を有し、苛酷な環境に耐えることができない検出システムという結果を生じさせた。輸送コンテナからの放射線を検出する放射線検出システムには、特定の同位元素を識別する能力がなかった。コンテナに存在する特定の同位元素を識別することができないので、これらのシステムはコンテナ内で商品または材料をさらに識別することができず、したがって、内容の合法性を確実に評価する能力は制限されてきた。さらに、実質的な誤警報率を生じ、商業の流れに影響を与える、コンテナ内容の確認のための積み荷目録の使用を考慮していない。その上、これらの従来の実施態様は、アナログ・ケーブル・システムによって生じるアナログのノイズを克服するのが困難である。またさらに、大きいコンテナ処理の通常動作の間、分あたり最高２００の重力加速度の大きい衝撃係数によって、従来の放射線検出システムの主要な構成要素に障害および不安定な動作が生じる。例えばガントリクレーンと共に用いられる現在の輸送コンテナ検出システムのこれらの特性は、放射線、中性子、爆発物および特別材料の検出システムの商業的な生存能力に不利益に影響を及ぼし、商業の流れに実質的なマイナスの影響を引き起こし、特に危険な使用環境でのそれらの効果および信頼性を減少する。
【０００３】
加えて、爆発物を検出するために使用する技術は、金属を貫通することができない、または、輸送コンテナにおいて隠された爆発物を検出または識別する有効な手段でない、活性Ｘ線またはガンマ撮像のように人間に危険である方法を含む。したがって、上で議論したような従来技術の問題を克服する必要性が存在する。
【発明の開示】
【０００４】
本発明の一実施態様によれば、検出システムおよび方法は、苛酷な動作環境において直面する振動問題、アナログ・ケーブルにより集まったノイズ、および、衝撃係数を効果的に取り除くより効果的な方法でガンマおよび中性子放射線を検出する。ガンマ検出器は、スペクトル分析を可能にするために１ｋｅｖから３Ｍｅｖまでの高解像度データを提供する。さらに、本発明の実施態様は、センサまたはセンサアレイの非常に正確な補正を可能にするため、自動補正、自動感度調整、および自動補正確認のような放射線検出器サポート機能を提供する。実施態様によれば、本発明は無侵襲コンテナ確認システムへの、商用オフザシェルフまたは専用の放射線センサの容易な組込みを可能にする。加えて、本発明の実施態様は、放射線センサから得られる放射線データを問い合わせ、特定の１以上の同位元素およびそれらの比率を識別する、迅速かつ非常に正確なスペクトル分析ソフトウェアを含む。
【０００５】
放射性物質が輸送コンテナの内で隠さているかどうか確認するために、同位元素検知および認識システムが、コンテナを持ち上げて出荷、移動するために用いられるクレーン・アセンブリのようなもので、コンテナに関連して配備されることができる。典型的に、コンテナークレーンは輸送コンテナと係合する巻上アタッチメントを含む。同位元素検知および認識システムは、クレーン巻上アタッチメントに（またはスプレッダ・アーム上に）載置される１以上のガンマおよび中性子検出器から構成され、コンテナに存在する同位元素の検出および認識のためスペクトル分析を実行するコンピュータに詳細な放射線スペクトル・データを提供する。普通の物品において多くの通常発生する放射線材料は存在し、放射線検出システムに誤警報を生じさせる。ある特定の同位元素を識別することによって、システムが、同位元素を示す商品または材料のタイプを識別するのを可能にする。識別された同位元素を示す潜在性商品のリストと共に、システムは、存在する放射線材料がコンテナ内で予想される材料と適合するかどうかを決定するため、識別された商品または材料と輸送コンテナ積み荷目録との間の比較を実行することができる。１）コンテナ内の同位元素の識別、２）同位元素を示す商品または材料の識別、および３）識別された商品と積み荷目録の内容との確認の工程により、商業の流れにマイナスの影響を与えずにコンテナの効果的な確認を可能にする。
【０００６】
また、本発明の実施態様は、アナログ・ケーブルを取り除き、システム設計におけるアナログの部分を大いに減少させ、それによってシステム設計のバックグラウンド・ノイズを減少するため、アナログ回路およびデジタル変換器と一体化されるガンマ・センサの恩恵をうける。振動またはシステム衝撃に影響を受けず、一体型のデジタル・アナログ変換器を有する半導体中性子センサの導入は、システム操作の間大いにバックグラウンド・ノイズを減少する。これにより、コンテナの通常の出荷および処理作業の間、コンテナ内からの放射線のより確実な検出および検知を可能にする。
【０００７】
一実施態様において、センサインタフェースユニット（ＳＩＵ）は、交換可能なドーターボードに含まれるアナログセンサ・インタフェースモジュールに基づいてオープン・インタフェースを放射線検出器に提供する。アナログ区分は、検出器出力の増幅および成形、および、アナログ・パルスのデジタル信号への変換に関与する。デジタル区分は、デジタル信号を読み込み、入って来るパルスのピークを検出し、スペクトル分析を実行するプロセッサに通信パスでピーク・データを送る。
【０００８】
実施態様によれば、ガンマ・センサは、巻上アタッチメント（例えばスプレッダ・バーで）において組み込まれる、または、ガンマ・センサは、クレーンアーム（またはスプレッダ・バー）環境と関連して機能するように強固かつ頑丈に設計され、そのうえ、ガンマ・センサの感度を維持するため、ハウジングを通過するガンマ粒子へ最小の影響を与える底面（または検査されるコンテナに面する表面）を有するハウジング（例えば金属管）に載置される。これは、専門材料の使用、または、各々のセンサ場所におけるセンサ管の下部金属表面のような、検査されるコンテナに近接したハウジング表面の機械加工によって完成することができる。
【０００９】
実施態様によれば、中性子センサは、クレーン・アセンブリのスプレッダ・バーに組み込まれる。代替的に、中性子センサは、クレーンアーム・アセンブリおよび／または、スプレッダ・バーと関連して機能するように強固かつ頑丈に設計され、そのうえ、ガンマ・センサの感度を維持するため、ハウジングを通過するガンマ粒子へ最小の影響を有する金属ボックスのようなハウジングに載置されることができる。中性子調節器は、熱中性子の検出を援助するためにハウジング内で配備されてもよい。
【００１０】
クレーン・メーカーによって提供される追加的な緩衝装置の方法は、クレーン・アセンブリのスプレッダ・バー上の、および、最終的にガンマ・センサおよび中性子センサの衝撃および振動をさらに減少させる。
【００１１】
他の実施態様によると、ガンマ放射線センサは、高解像度および１ｋｅｖから３Ｍｅｖのガンマ範囲を有する周囲温度検出器で構成される。そのようなセンサの組合せの1つは、６６２ｋｅｖから３Ｍｅｖの良好な解像度を有する最高３Ｍｅｖまでの範囲を可能にするヨウ化ナトリウム・センサの配置に、１ｋｅｖから６６２ｋｅｖの間の高解像度を可能にするカドミウム・テルル化亜鉛（ＣＺＴ）センサを加えることである。これらの２つのセンサのタイプ、または、他のセンサのタイプの組合せは、高解像度を可能にし、最大範囲の放射線同位元素を識別する範囲を提供する。
【００１２】
他の実施態様によると、１以上の電池式の中性子センサおよび／または電池式のガンマ・センサが輸送コンテナ内で配備される。
【００１３】
他の実施態様によると、放射線センサは、それは、ガンマ・エネルギレベルおよび検出されたスペクトル・データを集め、分析し、スペクトル分析エンジンにこのデータを送るプロセッサ・システムに連結される。各々の検出器からのデータは、個々の検出器データまたは検出器群のデータ分析を可能にするため、個別に対処され、スペクトル分析エンジンに送られる。
【００１４】
プロセッサ・システムおよびデータ収集システムは、収集されたスペクトル・データでヒストグラムを形成するように中性子センサ装置の配列から信号を集めるため、クレーンアーム（または、スプレッダ・バー）センサーシステム内で、電気的に各々のセンサ装置と連結される。ヒストグラムは、存在する同位元素を識別するため、スペクトル分析システムによって使用される。
【００１５】
実施態様によれば、スペクトル分析システムは、収集したデータを分析し、存在する同位元素を識別する情報処理システムおよびソフトウェアを含む。スペクトル分析ソフトウェアは、バックグラウンド・ノイズ、後方散乱放射のような干渉信号の除去のための様々なフィルタリング技術、および、識別された同位元素の複数の確認を提供する方法から構成される。１以上の同位元素が存在する場合には、システムは、存在する各々の同位元素の比率を識別する。コンテナ確認システムの一実施態様により、例えばスペクトル分析ソフトウェアでのスペクトル分析のために使われる方法の例は：その集合的な教示の全体は本願明細書において引用したものとする、１）米国特許第６,８４７,７３１号に記載されているような、パターン認識システム性能を改善するための方法およびシステム；および２）「放射線スペクトルから存在する構成要素を決定する、可能であれば中性子およびアルファ発生を決定する方法」と名付けられた発明者Ｄａｖｉｄ  Ｌ.  Ｆｒａｎｋによって、２００６年１月１７日に出願の米国仮出願番号第６０／７５９,３３１号に記載されているようなＬＩＮＳＣＡＮ方法（スペクトル方法の線分析）；を含む。
【００１６】
実施態様によれば、情報処理システムのユーザ・インタフェースは、検出された放射線スペクトルおよび識別された同位元素のグラフ式の図を提供する。ユーザ・インタフェースにより、保持状態、検出された放射線および識別された同位元素をすばやく識別するため、とりわけ、個々の検出器、検出器群、個々のセンサおよびセンサ群をシステムのユーザが閲覧するのを可能にする。
【００１７】
本発明の他の実施態様は、クレーン・アセンブリの作業の間、コンテナおよびクレーンアーム（またはスプレッダ・バー）の間に存在する未処理金属接点によって、輸送コンテナに駆動される無線周波を用いた材料検出を提供する。核四重極共鳴（ＮＱＲ）のような材料検出のための無線周波の使用は、爆薬およびその他の材料の検出および認識のために認められた技術である。そのような方法は、検査されるコンテナの空洞へ無線周波エネルギを適用し、コンテナの内容の分析、検出および認識のためリターン信号を集める媒体としてコンテナを使用するため、クレーン・アセンブリ（例えばスプレッダ・バー上の）に使うことができる。この実施態様の主要な態様は、非侵襲的な方法で、検査されるコンテナ内で含まれる爆薬およびその他の材料の無線周波分析および検出を可能にするため、クレーンアーム（またはスプレッダ・バー）およびコンテナの間で電気的接続（金属接触）を活用することである。この方法は、輸送コンテナのように密封された金属の対象物を貫通する無線周波信号の不能性を克服し、人間が接触する領域で使われる場合に安全である方法を用いて、危険なまたは有害な材料のコンテナ内容を分析する。
【００１８】
本発明の一実施態様において、センサ・インタフェースユニットは、非侵襲的なコンテナ確認システムに、商用オフザシェルフ・センサ、さらに専用のセンサの組込みを可能にするために使用される。
【実施例】
【００１９】
明細書が新規であるとみなされる本発明の特徴を定義する請求項で締めくくられる一方で、本発明は、類似した参照番号が繰り越される図面とともに以下の説明を考慮してよりよく理解されると考えられる。開示された実施態様は、本発明において、様々な形状において具体化されることができる単に例示的なものであると理解される。したがって、本願明細書において開示される特定の構造的なおよび機能的な詳細は制限的なものではなく、実質的にあらゆる適切な詳細な構造において様々に本発明を用いる当業者に教示するため、単に請求項のための基準および代表的な基準のみとして解釈されるものである。さらに、本願明細書において用いられる用語および表現は制限的な意図を有さず；むしろ、本発明の理解可能な説明を提供するものである。
【００２０】
本願明細書において使われる不定冠詞の用語「ａ」または「ａｎ」は、１または１より多いと定義される。本願明細書において使われる用語「複数」は、２または２より多いと定義される。本願明細書において使われる用語「他の」は、少なくとも第２の、またはそれ以上のものと定義される。本願明細書において使われる用語「備える」および／または「有する」は、「含む」（すなわち、オープンランゲージ）として定義される。本願明細書において使われる用語「連結される」は、必ずしも直接、機械的にではなく接続されると定義される。本願明細書において使われる用語「プログラム」、「コンピュータープログラム」、「ソフトウェア・アプリケーション」などは、コンピュータシステムにおける実行のために設計される一連の指示として定義される。プログラム、コンピュータープログラム、または、ソフトウェア・アプリケーションは、サブルーチン、ファンクション、プロシジャ、オブジェクト方法、オブジェクト実装、実行可能なアプリケーション、アプレット、サーブレット、ソースコード、オブジェクトコード、共有ライブラリ／動的負荷ライブラリ、および／または、コンピュータシステム上の実行のために設計される他の一連の命令を含んでもよい。本願明細書で定義されるデータ記憶手段は、そこからコンピュータがデータの読込みを可能にし、コンピュータが再度そのデータの読込みを可能にするように記憶されるデータを維持する多くの異なるタイプのコンピュータ可読の媒体を含む。そのようなデータ記憶手段は、例えば、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、バッテリバックアップＲＡＭ、ディスクドライブ・メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤおよび他の永久的な記憶媒体のような不揮発性メモリを含むことができる。しかしながら、ＲＡＭ、バッファ、キャッシュメモリおよびネットワーク回路のような揮発性記憶装置は、本発明の異なる実施態様によれば、そのようなデータ記憶手段として役立つと考えられる。
【００２１】
実施態様によれば、ノイズおよび衝撃係数を減少する一体型のアナログデジタル変換器を有する高解像度ガンマ・センサを提供することによって、および、頑丈で、振動または衝撃係数に影響を受けない固体中性子センサを提供することによって、本発明は従来技術の問題を克服する。加えて、クレーン・アセンブリのスプレッダ・バーに載置される衝撃吸収ハウジングにこれらの放射線検出装置を載置することによって、長期間、毎分２００重力加速度までの衝撃力に耐えることができる頑丈な設計を可能にする。収集した放射線センサデータにより、検査をうけるコンテナに存在する特定の同位体の検出および認識が可能になる。
【００２２】
本発明の実施態様は、クレーンアーム・アセンブリのスプレッダ・バーに載置されるような特に苛酷な環境において用いられる、大幅に改善された同位体検出および認識の効率および感度を提供するガンマおよび中性子センサを含む。検出器は、補正、自動感度調整装置、補正確認、遠隔診断、センサデータのスペクトル分析のためのプロセッサの信号処理および通信を提供するセンサインタフェースユニット（ＳＩＵ）に連結される。ＳＩＵは、発明者Ｄａｖｉｄ  Ｌ.  ＦＲＡＮＫにより、２００６年１月１７日に出願された「センサ・インタフェースユニット、および、ＣＢＲＮＥセンサのための自動支持機能のための方法」と名付けられた、本願明細書において引用したものとする米国仮出願番号６０／７５９,３３２号に記載される。中性子センサ装置は固体状態であり、クレーンアーム・アセンブリのスプレッダ・バー上のような、特に挑戦的かつ苛酷な動作環境において配備される場合における従来の中性子センサ装置の欠如に対処する。
【００２３】
本発明の一実施態様によれば、クレーンアーム・アセンブリ（または、スプレッダ・バー）搭載センサーシステムは、一体型の化学、生物、放射性、核、爆薬（ＣＢＲＮＥ）分散構築システム内でノードを含んでもよい。そのようなシステムの例は、２００６年１月１７日に出願され、「ＣＢＲＮＥ装置のための一般的なプラットフォームを有する分散センサネットワーク」と名付けられ、その全体の教示を引用したものとする、米国特許出願番号６０／７５９,３７３号に記載される。
【００２４】
本発明の一実施態様によれば、クレーンアーム（スプレッダ・バー）載置放射線センサーシステムは、長期間、分あたり最高２００の重力加速度の衝撃力から守るために載置される１以上のガンマおよび中性子センサ装置で構成される。そのような方法の１つは、衝撃の効果を抑制するために用いることできるバネ・マス・ダンパ系である。センサ装置は非常に堅固であるとみなされ、衝撃パルスはバネ・マス・ダンパに直接移動される。そのような衝撃吸収システムの例は、以下に後述される図３および４で明らかになる。
【００２５】
センサはまた、電磁妨害（ＥＭＩ）から遮蔽されてもよい。各々のセンサ装置に電気的に連結されるデータ収集システムは、センサ装置から信号を集める。収集された信号は、各々のセンサ装置ガンマまたは中性子放射を有するどうかを表す。任意に、センサ装置から収集した信号を遠隔でモニタし、それによって、配列からの１以上のガンマ中性子センサ装置がガンマ・データまたは中性子放射線データを提供したかを遠隔で決定するため、遠隔モニタリングシステムは、データ収集システムに通信で連結され、スペクトル分析システムは、後述するようにセンサによって検出される特定の同位体を識別する。ユーザ・インタフェースは、各々のセンサおよびセンサ群からのデータのグラフィック表現、放射線の検出、および、センサによって検出される１以上の同位体の認識のようなセンサに関連するデータを提供する。
【００２６】
本発明の例示的な実施態様による、クレーン・アセンブリのスプレッダ・バーに載置される例示的な放射線検出および認識システムおよびその動作が、ここで記載される。
【００２７】
図１において図示される、クレーンアーム（またはスプレッダ・バー）１０１、外部１０２、または、コンテナ１０３内で配備される例示的な放射線検出および認識システムは、クレーン・アセンブリと関連して放射線検出装置を配備する過去の試みを通じて、大幅に改善された検出効率および感度を提供する。図１は、様々なセンサハウジング１０４の例の取付け位置を図示する。クレーン・アセンブリまたは他の輸送コンテナ処理動作と関連して配備される、放射線検出および認識システムの例示的な実施態様の本発明の特徴および効果は後述される。しかしながら、読者は放射線およびセンサ技術の理解を有しているものとみなされる。中性子検出半導体デバイスおよび技術の例は、その全体の集合的な教示は本願明細書において引用したものとされる、２００１年７月６日に出願された、ＭｃＧｒｅｇｏｒ  ｅｔ  ａｌ.の「凸凹表面の中性子検出器」と名付けられた米国特許第６,５４５,２８１号、さらに２０００年１１月２２日に出願され、Ｋｌａｎｎ  ｅｔ  ａｌ.の、「中性子検出のための被覆半導体」と名付けられた米国特許第６,４７９,８２６号、および、ＭｃＧｒｅｇｏｒ  ｅｔ  ａｌ.の「高効率中性子検出器およびそれを作成する方法」と名付けられた米国特許出願番号第１０／６９５,０１９号に記載される。
【００２８】
図２を参照すると、例示的な放射線検出および認識システムは、クレーンアーム・アセンブリ（またはスプレッダ・バー）２０１に配備される。システムは、ガンマ・センサおよび中性子センサといった1以上のセンサ２０２を含む。ガンマ・センサ２０２は、１ｋｅｖから３Ｍｅｖの範囲の高解像度検出を提供する。１以上の中性子センサ２０２は、固体デバイスを含む。センサ２０２は、データ収集および通信システム２０３に通信で連結される。クレーンアーム・アセンブリ２０１上のセンサ２０２の取付けは、さらに詳細に以下で検討される。
【００２９】
図３を参照すると、ハウジング３００として示される例示的な枠組構造は、多数のタイプのガンマ・センサ３０３、３０４および中性子センサ３０５を支持するように構成される。ハウジング３００は、クレーンアーム・アセンブリ（またはスプレッダ・バー）に載置される（図３で図示せず）。ハウジング３００は、大きいコンテナを処理する一方で、そのようなクレーンアーム・アセンブリの動作の間、経験される、長期間の分あたり最高２００の重力加速度の衝撃力に対処するため、衝撃吸収機能と同様に放射線センサーシステムのモジュラ取付けを提供する。この例では、ハウジング３００は電気的にクレーンアーム・アセンブリから分離され、ハウジング３００のあらゆる電子回路および他の装置のための電磁干渉シールドをさらに提供する。ハウジング３００の衝撃吸収取付け３０１、３０２は、ハウジング３００およびクレーンのスプレッダ・バー（図示せず）間の衝撃吸収性を提供する。センサ緩衝取付け３０６は、クレーンのスプレッダ・バー（図示せず）の動作の間に経験される衝撃力からセンサ３０３、３０４、３０５をさらに分離するために提供される。ハウジング３００内で、センサ・インタフェースモジュール、データ収集電子機器およびデータ通信電子機器のような他の電子機器および装置を含むことができる。あらゆるこれらの回路および／またはモジュールもまた、クレーンのスプレッダ・バー（図示せず）の動作の間に経験される衝撃力からこれらを分離するのを補助するため、衝撃吸収取付けを用いて、ハウジング３００または他の分離したハウジング（図示せず）に載置されることができる。加えて、衝撃吸収性の他に、本実施態様によれば、ハウジング３０１のこれらの回路およびモジュールは、クレーンアーム・アセンブリからの電気隔離、および、ハウジング３００による電磁干渉シールドの恩恵をうける。
【００３０】
図４は、クレーンアーム・アセンブリ（またはスプレッダ・バー）４０１および枠組構造（例えばハウジング）４０２の間の取付け配置の他の例を図示する。この例における枠組構造４０２は、センサ４１４を含む少なくとも部分的なハウジングで構成される。少なくとも部分的なハウジング４０２は、枠組構造４０２に取り付けられる１以上のハウジング壁を含む。１以上の壁は、少なくとも部分的なハウジング４０２において、外側の環境の危険からセンサ４１４と他の電子機器および装置とを保護するのを補助する。枠組構造４０２に壁を含まない領域は、センサ４１４の検出感度を強化するため、センサ４１４の検出表面および検査されるコンテナの間で（他の壁構造の干渉なしで）より明確なかつ直接的な経路を提供することができる。一群の緩衝取付け４０４、４０６、４０８、４１０、４１２は、クレーンのスプレッダ・バー４０１の動作の間、経験される衝撃力から、少なくとも部分的なハウジング４０２において、枠組構造４０２、センサ４１４、他の電子機器およびモジュールを分離するのを補助するための衝撃吸収性を提供する。少なくとも部分的なハウジング４０２は、スプレッダ・バー４０１のＩビーム型の凹部領域のような凹部領域においてスプレッダ・バー４０１上に載置される。この例では、センサ４１４は、バー４０１のＩビームの凹部領域からセンサ４１４を延長するため、枠組構造４０２に載置される。センサ４１４のこの取付け配置は、センサ４１４の放射線検出表面と、クレーンアーム・アセンブリ（またはスプレッダ・バー）４０１によって保持されている検査されるコンテナ（図４において図示せず）との間で（スプレッダ・バー４０１のような他の構造の干渉なしで）より明確かつ直接的な経路を提供する。
【００３１】
枠組構造４０２が１以上のセンサ４１４を支持する少なくとも部分的なハウジングを含んで例として検討される一方、現在の議論を考慮して、用語「枠組構造」は、本発明の別の実施態様によって１以上のセンサ４１４を支持することができる多くの異なる種類の枠組構造を含むためにきわめて広い意味が与えられると当業者によって理解されるべきである。例えば、枠組構造はハウジング壁なしでフレームを含むことができる。枠組構造はまた、センサ４１４に支持を提供するため、スプレッダ・バーそれ自体のように、クレーンアーム・アセンブリ構造を含むことができる。例えば、センサ４１４、さらにデジタルデータ収集システム６１０およびスペクトル分析システム６４０（図６において示される）は、ガントリクレーンのスプレッダ・バーに一体化されることができる。枠組構造はまた、クレーンアーム・アセンブリから分離しかつ独立した構造を含むことができる。例えば、枠組構造はフォークリフトトラック構造を含むことができる。代替的に、枠組構造は、センサ４１４を支持して、コンテナがコンテナ内容検査作業のためセンサ４１４に近接して位置することができる据え付けの支持構造を含むことができる。一実施態様において、枠組構造は、検査されるコンテナの枠組構造を含むと考えられる。後で詳しく述べるように、そのような枠組構造は、コンテナの内側および／またはコンテナの外側に１以上のセンサ４１４を支持することができる。
【００３２】
図５を参照すると、本発明の一実施態様によって、クレーンアームの爆薬および特別材料のセンサーシステムは、クレーンアーム・アセンブリ（スプレッダ・バー）５０１および検査されるコンテナ５０４の間の未処理電気的接続５０３でコンテナの空洞にパルスされる信号を生成する１以上の無線周波ジェネレータおよびレシーバ５０２で構成される。無線周波リターン信号（検査されるコンテナの空洞からの）は、コンテナ５０４およびクレーンアーム・アセンブリ（スプレッダ・バー）５０１への電気連結により１以上のレシーバ５０２によって受信される。コンテナおよび相互接続構造は、無線周波リターン信号を無線周波レシーバ５０２に連結する１以上の無線周波アンテナシステムを集合的に提供する。無線周波レシーバ５０２は、処理のため、データ収集および分析システム（図６において示されるシステムのような）にそれから無線周波リターン信号を届ける。この例では、レシーバ５０２は、受信されたリターン信号（例えば受信されたアナログ信号）をさらなる処理のためにデータ収集および分析システムに提供されるデータ信号に変換する処理回路を含む。
【００３３】
図６を参照すると、データ収集システム６１０はこの例では、例えば図５において示される１以上のレシーバ５０２を含み、各々のセンサ・ユニットの各々のガンマ放射線センサ装置６０１および中性子センサ装置６０２、および、各々の無線周波センサ装置６０３を有して、ケーブル、ワイヤレス通信リンクおよび／または他の通信リンク６０５を経て通信で連結される。ケーブルは、1以上のセンサ６０１、６０２、６０３から出力信号上のバックグラウンド・ノイズを減少するため、好ましくは遮蔽されたアナログ・ケーブルを含む。データ収集システム６１０は、放射線センサ・ユニット６０１、６０２および無線周波センサ装置６０３から信号を集めるデータ通信インタフェース６２４を有する情報処理システムを含む。この例では収集した信号は、検出された放射線を有する各々のガンマ・センサ装置からの詳細なスペクトル・データを表す。
【００３４】
データ収集システム６１０は設計においてモジュラ型であり、および特に放射線検出および認識、または、爆薬および特別材料の検出および認識のための無線周波信号収集のために使用することができる、または、放射線検出および無線周波信号収集の両方を支えるために結合されることができる。
【００３５】
データ収集システム６１０は、通信で局所的制御装置およびモニタシステム６１２に連結される。局所的システム６１２は、コンピュータ、メモリ、記憶装置、および、モニタ上のディスプレイおよびキーボードまたは他のユーザ入出力装置のような、ユーザ・インタフェース６１４を含む情報処理システムを含む。この例では、局所的システム６１２はまた、マルチチャネル・アナライザ６３０およびスペクトル・アナライザ６４０を含む。
【００３６】
マルチチャネル・アナライザ（ＭＣＡ）６３０は、多くの単一のチャネル・アナライザ（ＳＣＡ）で構成される装置を含む。単一のチャネル・アナライザは、個々の放射線検出器６０１、６０２から受信されるアナログ信号を問い合わせ、受信信号の特定のエネルギ範囲が単一のチャネルによって識別される範囲に等しいかどうか決定する。受信されたエネルギがＳＣＡ内にある場合、ＳＣＡカウンタは更新される。時間とともに、ＳＣＡカウントは蓄積される。特定の時間間隔で、マルチチャネル・アナライザ６３０は、ヒストグラムの作成を生じる多くのＳＣＡカウントを含む。ヒストグラムは、存在する放射線のスペクトル画像を表す。一例によれば、ＭＣＡ６３０は、多数のＳＣＡおよびカウンタと等しく、劇的に強力かつ安価であるコンピュータ・メモリと結合されるアナログデジタル変換器を使用する。
【００３７】
ヒストグラムは、検査されるコンテナに含まれる材料に存在する同位体を識別するスペクトル分析システム６４０によって使用される。情報処理システム６１２によって実行される機能の１つは、検査されるコンテナに含まれる１以上の同位体、爆薬、または、特別材料を識別するスペクトル・アナライザ６４０によって実行されるスペクトル分析である。放射線検出に関して、スペクトル・アナライザ６４０は、同位体データベース６２２において記憶される１以上のスペクトル画像６５０によって表される公知の同位体に存在する放射線の１以上のスペクトル画像を比較する。各々の同位体のためのスペクトル・データの多数の変形物を取り込むことによって、存在する放射線の１以上のスペクトル画像と比較される数多くの画像がある。同位体データベース６２２は、各々の公知の同位体の１以上のスペクトル画像６５０を保つ。これらの多数のスペクトル画像は、様々なレベルの公知の同位体のスペクトル放射線データの収集を表し、識別されるべき同位体の収集された放射線データは、１以上のセンサから利用可能な様々な量のスペクトル・データを使用して比較され、識別されることができる。センサから少ない量（または多い量）のデータが得られるかに関係なく、スペクトル分析システム６４０は、各々の公知の同位体と関連した１以上のスペクトル画像とセンサから獲得した放射線データとを比較する。要約すると、収集した放射線データの１以上のスペクトル画像を同位体データベース６２２において記憶される１以上のスペクトル画像と比較することによって、スペクトル分析システムは、収集した放射線データと関連した１以上の同位体を識別するため、収集した放射線データを分析する。そこで、各々の公知の同位体は、同位体データベース６２２において記憶される1以上のスペクトル画像と関連している。公知の同位体と関連している格納された１以上のスペクトル画像は、公知の同位体を検出する場合、1以上のセンサから収集されてもよい１以上のレベルのスペクトル放射線データを表す。
【００３８】
公知の同位体と関連している様々なスペクトル画像との比較によるこの分析は、識別される各々の考えられる同位体のスペクトル・イメージデータに、センサから獲得された適合したスペクトル・イメージデータの信頼性および効率を有意に増強する。１以上の考えられる同位体がセンサによって検出される放射線に存在すると決定されるならば、情報処理システム６１２は、検査をうけるコンテナに存在する、考えられる材料、商品および／または製品と同位体混合物とを比較することができる。加えて、積み荷目録データベース６１５は、検査される各々のコンテナの内容の詳細な説明を含む。積み荷目録６１５は、コンテナに含まれる考えられる材料、商品および／または製品が、検査をうける特定のコンテナの積み荷目録に記載される予想される許可された材料、商品および／または製品に適合するかを決定するため、情報処理システム６１２を照会することができる。本発明の一実施態様は、この適合工程は、過去のあらゆるコンテナ内容モニタ工程より有意に効率的かつ確実である。
【００３９】
実施態様によれば、スペクトル分析システム６４０は、収集したデータを分析し、存在する同位体を識別する情報処理システムおよびソフトウェアを含む。スペクトル分析ソフトウェアは、識別される同位体の複数の確認を提供するために１以上の方法から構成される。１以上の同位体が存在する場合には、システムは存在する同位体の比率を識別する。コンテナ確認システムの一実施態様により、例えばスペクトル分析ソフトウェアでのスペクトル分析のために使われる方法の例は：その集合的な教示の全体は本願明細書において引用したものとする、１）米国特許第６,８４７,７３１号に記載されているような、パターン認識システム性能を改善するための方法およびシステム；および２）「放射線スペクトルから存在する構成要素を決定する、可能であれば中性子およびアルファ発生を決定する方法」と名付けられた発明者Ｄａｖｉｄ  Ｌ.  Ｆｒａｎｋによって、２００６年１月１７日に出願の米国仮出願番号第６０／７５９,３３１号に記載されているようなＬＩＮＳＣＡＮ方法（スペクトル方法の線分析）；を含む。
【００４０】
爆薬および／または特別材料に関連する収集したデータの分析に関して、スペクトル・アナライザ６４０および情報処理システム６１２は、検査をうける輸送コンテナに関する格納された積み荷目録データを予想される爆薬および／または放射線材料に変換し、そして、識別された考えられる爆薬および／または特別材料を予想される爆薬および／または放射線材料と比較することによって、識別された考えられる爆薬および／または特別材料を積み荷目録６１５と比較する。システムがコンテナの積み荷目録と適合しないと決定する場合、識別された考えられる爆薬および／または特別材料は無許可である。システムはそれから、システム監視員に警報状態に合致していることを知らせ、適切な処置をとるように情報を提供することができる。
【００４１】
ユーザ・インタフェース６１４は、サービスまたは監視員が局所的システム６１２を作動させ、同位体の放射線検出および認識、および／または、クレーンアーム・アセンブリ（またはスプレッダ・バー）上のような枠組構造に配備される一群のセンサ・ユニット６０１、６０２および６０３による無線周波信号の検出状態のモニタを可能にする。
【００４２】
ユーザ・インタフェース６１４は例えば、収集された受信したリターン信号の表示、または、検査される輸送コンテナの識別された考えられる爆薬および／または特別材料、または、検査される輸送コンテナ内に含まれるあらゆるシステムに識別された無許可の爆薬および／または特別材料、または、そのあらゆる組合せをユーザに示すことができる。
【００４３】
データ収集システムはまた、例えばネットワーク６１６を経て遠隔制御およびモニタリングシステム６１８に通信で連結されることができる。遠隔システム６１８は、コンピュータ、メモリ、記憶装置、および、モニタおよびキーボード上のディスプレイまたは他のユーザ入出力装置のようなユーザ・インタフェース６２０を有する情報処理システムを含む。ネットワーク６１６は、いかなる数のローカル・エリア・ネットワークおよび／またはワイド・エリア・ネットワークを含む。それは、ワイヤードおよび／またはワイヤレス通信ネットワークを含むことができる。このネットワーク通信技術は、公知技術である。ユーザ・インタフェース６２０は遠隔で位置するサービスまたは監視員が、局所的システム６１２を動かし、クレーンアーム・アセンブリ（またはスプレッダ・バー）上のような枠組構造に配備される、一群のセンサ・ユニット６０１、６０２および６０３による輸送コンテナ確認の状態をモニタできる。
【００４４】
中心のモニタ場所のような所から遠隔でシステムを動かすことによって、より多数の現場が、限られた数の監視員によって安全にモニタされる。例えばクレーンアーム・アセンブリからのコンテナ処理作業のモニタの他に、図1の例にて図示したように、多くの異なる用途が、放射線、爆薬および特別材料を検出、識別するための輸送コンテナ確認機能から恩恵をうけることができるのは明らかである。例えば、遠隔モニタリングシステムと通信しているフォークリフトトラック搭載センサ・ユニットは、港、鉄道およびインターモダル・ステーション、および、船、飛行機、トラック、倉庫および他の運搬環境、および、現在の議論からみて当業者によって理解されるような、大量の貨物を処理する場所で多数の量の貨物が移動され、処理されるような場所で、放射線検出および認識を可能にする。センサ414が多くの異なるタイプの枠組構造および関連がある環境で載置されることができる点に留意するべきである。局所的および遠隔モニタの両方のこのモニタ機能、および、そのようなモニタリングシステムの配備および運営により大幅に減少した費用は、有意な商業的利点を提供する。
【００４５】
加えて、システム・モニタ機能は、放射線および爆薬以上のモニタに結合されることができる。本発明の別の実施態様によれば、他の有害な要素のタイプは、適切なセンサと放射線および無線周波センサ・ユニットおよびモニタリングシステムを有するこれらの他の有害な要素のタイプの検出器とを結合することによって、放射線検出と結合してモニタされる。
【００４６】
図７を参照すると、図２で示されるガンマ・センサ２０２および中性子センサ２０２のようなセンサ装置が電池式駆動装置７００として配備されると理解される。そのようなセンサ装置７００の電力消費要求は、現代の電池技術および電力節減技法によって、長期間の間に満たすことができる。これにより、異なるタイプの枠組構造と関連して、連続的に電源につなぐ必要なく、これらのセンサ７００を多くの異なる取付け配置に載置することを可能にする。図７において図示される例によれば、検出器７０２は１以上のガンマ検出器、中性子検出器、または、その組合せを含むことができる。プロセッサ７０４は、インタフェース回路７０６を経て検出器７０２と通信する。プロセッサ７０４は、検出器７０２から収集したデータ信号をメモリ７０８に記憶する。メモリ７０８も、電池式のセンサ装置７００のため、制御装置プロセッサ７０４としてその機能を実行するため、プロセッサ７０４によって使われる、構造パラメータおよび他のプログラムおよびデータを記憶する。そのような機能は、検出器７０２からデータ収集システム６１０（図６において示されるような）への収集したデータの通信である。この例では、通信機能は、ワイヤレス通信モジュール７１０および無線周波アンテナ７１１による無線周波通信の使用のようなワイヤレス通信を経て処理される。ワイヤレス通信の一形状は、アドホック通信方式を用いたワイヤレス・ネットワーク上にある。そこで、様々な枠組構造に配備される一群の電池式のセンサ７００のようなワイヤレス装置は、隣接したワイヤレス装置のネットワークを動的に確立するため、直接、互いに（ピア・ツー・ピア通信方式で）通信する。アドホック方式での作動により、互いの範囲内ですべてのワイヤレス装置が中心のアクセス・ポイントを含まずに見つけ、ピア・ツー・ピア方式で通信するのを可能にする。一実施態様において、そのようなネットワークのすべての隣接したワイヤレス装置は、他の隣接した装置とその収集した放射線データを通信し、それから、メモリ７０８のすべての隣接したセンサ装置７００から、すべての収集した放射線データを記憶する。このように、データ収集システム６１０がセンサ装置７００のうちの１つと通信する場合、すべての隣接したセンサ装置７００から収集したデータを問い合わせ、受信することができる。センサ装置７００が、コンテナ処理環境において一般に積み重なる１以上のコンテナを含む様々な枠組構造に配備される場合にこれは特に有用である。これにより、例えば、積重ねからコンテナを最初に取り除くことなく検査することがきわめて困難または不可能である、積重ねの中心の近くに位置するコンテナの検査を可能にする。これは、例えば、あらゆるコンテナの考えられる無許可の内容をモニタする一方できわめて効率的にコンテナを処理するための出荷作業を可能にする。また、他の例として、データ収集システム６１０および分析およびモニタリングシステム６１２を担持するモニタ船に、コンテナ貨物船に沿って乗ることができ、データ収集システム６１０は、コンテナ貨物船の１以上の枠組構造に載置される１以上のセンサ７００に問い合わせる。データ収集システム６１０は、センサ７００のうちの１つと通信することによって、アドホック・ネットワークのセンサ７００のすべてから収集されたデータを受信することが可能である。
【００４７】
電池および出力調整回路７１２は、電子機器、モジュールおよびセンサ７００の装置のすべてに（例えば少なくとも１つの電力バス７１４を経て）電力を提供する。加えて、電源回路７１２は、プロセッサ７０４に電力インジケータ・シグナル７１５を提供する。これにより、電力が十分な場合および電力があまりに低い場合をプロセッサ７０４によりモニタする。後者の状態において、プロセッサ７０４は、データ収集システム６１０および情報処理システム６１２にワイヤレス通信モジュール７１０を経て警報状態を送ることができる。これにより、システムが適切な修正動作をすることができる。例えば、電力低下警報を出した特定のセンサ７００を認識することにより、監視員にセンサ７００のできるだけ早い電池交換（または電池の再装填）を促すことができる。また、システム７１２は、不安定な電力状態を示す警報を送ったそのような装置７００からの検出および検知信号を無視することができる。これは、不安定な電力を有するセンサ７００による誤った検知または失敗した検知状態を避けるのを補助する。
【００４８】
ガンマおよび／または中性子センサを含む電池式センサ装置７００は、コンテナ（枠組構造の１つのタイプ）上のあらゆる位置にも載置されることができる。例えば、１以上の装置７００は、コンテナの１以上の内側の表面に載置されることができる。一実施態様によれば、提案される位置は、コンテナのすべての商品および材料をモニタするためのイコールアクセスを可能にするため、コンテナの屋根/天井中心の内側の表面である。現在の議論からみて当業者によって認識されることができるように、多重センサ７００が使われてもよく、センサ７００は、コンテナ内のあらゆる位置、コンテナの外側、または、そのあらゆる組合せに載置されることができる。
【００４９】
実施態様によれば、センサ装置７００は、大部分の標準の輸送コンテナに一般に見られる積重ねかみ合い機構に埋め込まれ（または載置され）コンテナの外部に配備される。これらのかみ合い機構は通常、コンテナの角に見られる。世界中に約１６００万のコンテナが存在し、積み重ねかみ合い機構は世界中で一般に使用される。センサ装置７００を積み重ねかみ合い機構の金属構造に組み込む（または取付ける）、例えば、センサ装置７００を各々のコンテナの積み重ねかみ合い機構の各々の緊締装置の空洞に載置することによって、１以上のセンサ７００は、コンテナの内容をモニタするためにより効率的に使用することができる。各々のコンテナのすべてのかみ合い機構におけるこれらのセンサ装置７００の使用、および、アドホック・ネットワークでの互いの通信により、特定のコンテナ、貨物船の船体内部でコンテナ深くに保管されたようなものでさえも放射線検出があるかどうかを決定するため、あらゆるワイヤレス通信モジュール７１０と通信を始める貨物船と米国の税関船が一緒に入ることを可能にする。これは、過去に可能でなかった本発明の実施態様の有意な利点である。
【００５０】
放射線の基準線源は、マルチチャネル・アナライザ６３０での通信により、検出器７０２のリアルタイム補正を容易にするため、センサ７００の1以上の検出器７０２に近接して見つけることができる（図2において示されるセンサ２０２も参照のこと）。
【００５１】
放射線検出器７０２が時間とともにアナログ・ドリフトを有することは、公知である。スペクトル分析システム６４０は概して、検査されるコンテナに存在する特定の同位体を識別するため、センサ７００からの正確なスペクトルデータ（補正内の）に依存する。時間とともに正確なデータを提供するため、微小な放射線供給源は、補正検査の間、放射線検出器７０２に露出することができる。放射線源（トレースレベルの放射線材料のような）は、検出器７０２での連続的露出供給源、（補正のために供給源を選択的に露出させるために開閉できるカップのような）断続的な（選択的な）露出供給源、または、検出器702でおよび／またはセンサ７００で１以上の供給源のあらゆる組合せである可能性がある。この基準線源の検出からの基準信号は、その検出器７０２が補正中であることを保証するため、マルチチャネル・アナライザ・システム６３０によって分析される。検出器７０２が補正外である場合、マルチチャネル・アナライザ・システム６３０は、スペクトル分析システム６４０によるスペクトル分析のためにヒストグラムにデータを配置する前に検出器データを補正（センサ補正）に導くように、特定のセンサ７００から受信された検出器データを修正する。
【００５２】
本発明の好ましい実施態様は、ハードウェア、ソフトウェア、または、ハードウェアおよびソフトウェアの組合せにおいて実現することができる。本発明の好ましい実施例によるシステムは、１つのコンピュータシステムで集中化される、または、異なる要素が相互に連結したいくつかのコンピュータシステム全体に拡がるような分配された方法で実現することができる。あらゆる種類のコンピュータシステム‐または、本願明細書において記載される方法を実行するために適応する他の装置‐は適している。ハードウェアおよびソフトウェアの典型的な組合せは、ロードされ、実行される場合に本願明細書において記載される方法を実行するようにコンピュータシステムを制御するコンピュータープログラムを有する汎用コンピュータシステムである。
【００５３】
本発明の実施態様はまた、本願明細書において記載される方法の実施態様を可能にするすべての特徴を含み、コンピュータシステムにおいてロードされた場合、これらの方法を実行することが可能であるコンピュータープログラム製品において組み込まれることができる。コンピュータープログラム手段または現在の文脈のコンピュータープログラムは、特定の機能を直接実行する、または、ａ）他言語、コードまたは記号への変換；およびｂ）異なる材料形状における再現；のいずれか、または両方の後で実行させる情報処理機能を有することを意図される一セットの指示のあらゆる言語、コードまたは記号におけるあらゆる表現を意味する。
【００５４】
各々のコンピュータシステムは、１以上のコンピュータ、および、コンピュータがデータ、指示、メッセージ、または、メッセージ・パケット、および、コンピュータ可読の媒体からの他のコンピュータ可読の情報を読み込むのを可能にする少なくともコンピュータ可読の媒体を含んでもよい。コンピュータ可読の媒体は、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ディスクドライブ・メモリ、ＣＤ−ＲＯＭおよび他の永久的な記憶装置のような不揮発性メモリを含んでもよい。加えて、コンピュータ可読の媒体は例えば、ＲＡＭ、バッファ、キャッシュメモリおよびネットワーク回路のような揮発性記憶装置を含んでもよい。さらに、コンピュータ可読の媒体は、コンピュータがそのようなコンピュータ可読の情報を読み込むのを可能にするワイヤード・ネットワークまたはワイヤレス・ネットワークを含む、ネットワーク・リンクおよび／またはネットワークインターフェースのような一過性状態の媒体のコンピュータ可読の情報を含んでもよい。
【００５５】
本発明の特定の実施態様が開示されてきたけれども、当業者は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、特定の実施態様に変更を加えることができると理解するであろう。本発明の範囲、したがって特定の実施態様は制限的なものではなく、添付の請求の範囲は、本発明の範囲内のありとあらゆる用途、変形例および実施態様に適用される意図を有する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施態様により、センサハウジングのセンサを有するクレーンアーム・アセンブリ（または、スプレッダ・バー）に近接したコンテナを表す絵図である。
【図２】クレーンアーム・アセンブリ（またはスプレッダ・バー）上のセンサの例示的な配置および関連電子機器を図示する簡略図である。
【図３】センサハウジングのセンサの例示的な構造を図示する簡略図である。
【図４】本発明の一実施態様により、スプレッダ・バーに載置されるセンサハウジングの例示的な構造を示すクレーンアーム・アセンブリのスプレッダ・バーの側面の長手方向の断面図である。
【図５】コンテナの爆薬および特別な材料を検出するための例示的な無線周波検出システムを図示する簡略図である。
【図６】本発明の実施態様により、例示的なデータ収集および分析システムを図示するブロック線図である。
【図７】例示的な電池式検出器を図示するブロック線図である。
【図１】
2009531649.tif 000003
【図２】
2009531649.tif 000004
【図３】
2009531649.tif 000005
【図４】
2009531649.tif 000006
【図５】
2009531649.tif 000007
【図６】
2009531649.tif 000008
【図７】
2009531649.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成20年3月17日(2008.3.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンテナ移動装置上に取付けられる、および／または、その一部である枠組構造であって、該コンテナ移動装置は、該コンテナと機械的に連結し、移動させ、そして該枠組構造が該コンテナと共に移動する枠組構造；
１以上のガンマ・センサ；
１以上の固体中性子センサであって、前記１以上のガンマ・センサおよび該１以上の固体中性子センサは、検査されるコンテナに近接して位置される前記枠組構造に集合的に載置されている１以上の固体中性子センサ；
前記１以上のガンマ・センサおよび前記１以上の固体中性子センサから放射線データを集めるため、該１以上のガンマ・センサおよび該１以上の固体中性子センサに通信で連結されるデジタルデータ収集システム；
前記収集された放射線データのヒストグラムの準備をするため前記デジタルデータ収集システムに通信で連結されるマルチチャネル・アナライザ・システム；
放射線を検出し、前記収集された放射線データと関連した１以上の同位体を識別するため、該収集された放射線データおよび前記ヒストグラムを受信し、分析するように、前記マルチチャネル・アナライザ・システムおよび前記デジタルデータ収集システムに通信で連結されるスペクトル分析システム；
前記スペクトル分析システム用に同位体スペクトルを表すデータを記憶するための第１のデータ記憶手段であって、そこで、前記第１のデータ記憶装置において記憶される１以上のスペクトル画像は各々の同位体を表し、該第１のデータ記憶手段は該スペクトル分析システムに通信で連結されている第１のデータ記憶手段；
前記識別された１以上の同位体を分析し、それらが示す考えられる材料または商品を決定するため、前記スペクトル分析システムに通信で連結される情報処理システム；
および、
検査される前記コンテナに関連がある積み荷目録を表すデータを記憶するための第2のデータ記憶手段であって、該第2のデータ記憶手段は、前記情報処理システムに通信で連結され、該情報処理システムは、無許可の材料または商品が検査される該コンテナに含まれるかどうかを決定するため、さらに前記決定された考えられる材料または商品と検査される該コンテナに関連がある該積み荷目録とをさらに比較する第2のデータ記憶手段を含む放射線検出および認識システム。
【請求項２】
前記１以上のガンマ・センサは、１ｋｅｖから６６２ｋｅｖの間の３．４％かそれ以上のセンサ解像度、および、６６２ｋｅｖから３Ｍｅｖ間の１２％かそれ以上のセンサ解像度の一体型のアナログ・インタフェースおよびアナログデジタル変換器を含み；
前記１以上の固体中性子センサは、一体型のアナログ・インタフェースおよびアナログデジタル変換器、および、熱的な中性子検出のための調節器を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記枠組構造が、クレーンアーム・アセンブリ、スプレッダ・バー、固定された支持体、フォークリフトトラック、船、航空機、トラック、鉄道車両およびそのあらゆる組合せのいずれかを含む別々の支持構造に載置される請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記枠組構造が、フォークリフトトラックの一部である別々の支持物に載置される請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記枠組構造が、鉄道、空港および港のクレーン・システムの少なくとも１つを含む別々の支持物に載置される請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記枠組構造に載置される前記１以上のガンマ・センサおよび前記１以上の固体中性子センサを保護するため、該枠組構造に機械的に連結される衝撃吸収システムをさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記枠組構造が別々の支持物に載置され、前記衝撃吸収システムが前記１以上のガンマ・センサおよび前記１以上の固体中性子センサを長期間、該別々の支持物に毎分存在する最高２００の重力加速度の衝撃力から保護する請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記枠組構造が前記１以上のガンマ・センサおよび前記１以上の固体中性子センサ周辺で少なくとも部分的なハウジングを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記少なくとも部分的なハウジングが、前記枠組構造に取り付けられる１以上のハウジング壁を含む請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記少なくとも部分的なハウジングは、前記１以上のガンマ・センサおよび前記１以上の固体中性子センサ周辺で完全な囲いを含む請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
ガントリクレーンのスプレッダ・バーに機械的に連結される衝撃吸収システム；
および、前記１以上のガンマ・センサおよび前記１以上の固体中性子センサを含み、該スプレッダ・バーで長期間、毎分存在する最高２００の重力加速度の衝撃力から該１以上のガンマ・センサおよび該１以上の固体中性子センサを保護するため、該衝撃吸収システムを経て該スプレッダ・バーに載置されるセンサハウジングをさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記１以上のガンマ・センサを含むハウジングをさらに含み、該ハウジングはガントリクレーンのスプレッダ・バーの環境に耐えるために頑丈に作成され、該ハウジングは該１以上のガンマ・センサの各々の表面へ該ハウジングを通過するガンマ放射線の最小限の減少を提供する請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記１以上のガンマ・センサを含むハウジングをさらに含み、
該ハウジングは、ガントリクレーンのスプレッダ・バーの厳しい環境に耐えるために１以上の強固な金属を含む材料で作成され、
該ハウジングは、前記個々のガンマ・センサ表面のいずれかでガンマ放射線を検知するため該ハウジングによって遮蔽するガンマ放射線を最小化するため、該１以上のガンマ・センサの各々の位置で薄膜層に成型される少なくとも１つのハウジング壁を有する請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記１以上のガンマ・センサを含むためのハウジングをさらに含み、該ハウジングは、あらゆる該個々のガンマ・センサ表面でガンマ粒子を検知するため、該ハウジングを通過する該ガンマ粒子を最小限遮蔽する一方で、ガントリクレーンのスプレッダ・バーの厳しい環境に耐えるため、ベリリウムを含む金属で作成される請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記１以上のセンサから前記出力信号上のバックグラウンド・ノイズ減少し、該１以上のセンサ上の機械の衝撃影響を減少するため、遮蔽アナログ・ケーブルを有する１以上のアナログ・ガンマ・センサを含む少なくとも１つの衝撃吸収性取付け検出器をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記１以上のガンマ・センサおよび前記１以上の固体中性子センサによって収集された放射線データを前記スペクトル分析システムに運搬するワイヤレスまたはワイヤライン通信システムを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記センサ、前記デジタルデータ収集システムおよび前記スペクトル分析システムがガントリクレーンのスプレッダ・バー上で一体化された請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記１以上のガンマ・センサは、それぞれ１以上のガンマ検出器を含み、該１以上のガンマ検出器は、該１以上のガンマ・センサのセンサ補正のための該１以上のガンマ・センサと関連する基準信号を提供するため、放射線材料のトレース・レベルに連続的に露出される、または、選択的に露出される請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記収集した放射線データの適当な補正を得るように前記１以上のガンマ・センサから該収集した放射線データを調整するため、前記マルチチャネル・アナライザ・システムは、前記１以上のガンマ・センサと関連した基準信号を使用する請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記スペクトル分析システムは、前記収集した放射線データの１以上のスペクトル画像と前記第１のデータ記憶手段で記憶される１以上のスペクトル画像とを比較することにより、該収集した放射線データと関連した１以上の同位体を識別するため、該収集した放射線データを分析し、各々の公知の同位体は該第１のデータ記憶手段で記憶される１以上のスペクトル画像と関連し、公知の同位体と関連した前記格納された１以上のスペクトル画像は前記公知の同位体を検出する場合、前記１以上のセンサから収集されてもよい１以上のレベルのスペクトル放射線データを表す請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
前記コンテナ移動装置がガントリクレーンのスプレッダ・バーである請求項１に記載の放射線検出および認識システム。
【請求項２２】
前記コンテナ移動装置がトラック、フォークリフトトラックおよびクレーンアセンブリおよびトラックの少なくとも１つである請求項１に記載の放射線検出および認識システム。
【請求項２３】
前記スプレッダ・バーおよび検査される輸送コンテナ間の電気的接続を通じて、検査される該輸送コンテナの空洞に無線周波信号を伝達するガントリクレーンのスプレッダ・バー上に載置された１以上の無線周波信号発生器；
検査される前記輸送コンテナの前記空洞内からリターン信号を受信するための１以上の無線周波アンテナシステムに連結するための１以上の無線周波レシーバであって、該１以上の無線周波アンテナシステムは、検査される該輸送コンテナおよび該スプレッダ・バー間の電気的接触を通じて検査される該輸送コンテナの該空洞内からリターン信号を受信する１以上の無線周波レシーバ；
前記１以上の無線周波レシーバから受信されたリターン信号を集めるための該１以上の無線周波レシーバに通信で連結されるデータ収集システム；
検査される前記輸送コンテナの前記空洞において材料を検出するため収集した受信されたリターン信号を分析し、そこにおいて前記考えられる爆薬および／または特別材料を識別するため、前記データ収集システムに通信で連結されるスペクトル分析および情報処理システム；および、
検査される前記輸送コンテナに関する積み荷目録を表すデータを記憶するためのデータ記憶手段であって、該データ記憶手段は、前記スペクトル分析および情報処理システムに通信で連結され、該スペクトル分析および情報処理システムは、検査される該輸送コンテナの内側に含まれる無許可の爆薬および／または特別材料が存在することを決定するため、前記識別された考えられる爆薬および／または特別材料と検査される前記輸送コンテナに関する前記積み荷目録とをさらに比較するためのものであるデータ記憶手段を含む爆薬および特別材料の検出および認識システム。
【請求項２４】
前記収集した受信されたリターン信号、前記識別された考えられる爆薬および／または検査される前記輸送コンテナの特別材料、および、検査される該輸送コンテナに含まれる前記システムに識別された無許可の爆薬および／または特別材料の少なくとも１つの表示をユーザに示すため、前記スペクトル分析および情報処理システムに通信で連結されるユーザ・インタフェースをさらに含む請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記特別材料が高濃縮ウランを含む請求項２３に記載のシステム。
【請求項２６】
前記スペクトル分析および情報処理システムが、検査をうける前記輸送コンテナに関する前記積み荷目録を予想される爆薬および／または放射線材料に変換することにより、前記識別された考えられる爆薬および／または特別材料と該積み荷目録とを比較し、該予想される爆薬および／または放射線材料と該識別された考えられる爆薬および／または特別材料を比較する請求項２３に記載のシステム。
【国際調査報告】
2009531649.tif 000010