Instalaciones de televisión de rayos X.

Instalaciones de televisión de rayos X.

Instalaciones de televisión de rayos X

La lucha contra el terrorismo es imposible sin equipar a los servicios pertinentes con medios técnicos eficaces para la detección remota de armas y artefactos explosivos escondidos en diversos objetos. Esta revisión describe los avances recientes en el campo de los dispositivos de detección de explosivos que utilizan radiación de rayos X.

Los mayores logros en el desarrollo y equipamiento de medios técnicos para la detección de explosivos están relacionados con la solución de los problemas de seguridad de la aviación. Para garantizar la seguridad en otras áreas, los medios técnicos creados para organizar la seguridad de la aviación se utilizan tradicionalmente directamente o con modificaciones menores.

La tarea de búsqueda de explosivos surgió casi desde el momento de su creación y consistía principalmente en la búsqueda de carcasas metálicas de artefactos explosivos en forma de minas. Actualmente, la situación se ha vuelto mucho más complicada: los terroristas han comenzado a utilizar ampliamente explosivos plásticos, cuya detección plantea un problema técnico increíblemente difícil. En este caso estamos hablando del C-4, utilizado por el ejército estadounidense, o del Semtex, que se produjo en Checoslovaquia hasta 1989 y entró en el mercado mundial en cantidades bastante grandes, así como del Detasheet, producido en forma de placas de 0,25 pulgadas. grueso . A su vez, es un tercio más potente que el trinitrotolueno (TNT), que tiene el doble de poder destructivo que la conocida dinamita. Además, Semtex — favorito entre los explosivos incluidos en el arsenal de los terroristas profesionales. Se cree que la bomba, cuya explosión provocó la muerte de los pasajeros del vuelo 103 de Pan Am en 1988, se fabricó con este explosivo y su carga era obviamente de menos de una libra (unos 450 g).

Además, nuevas mejoras y la miniaturización de las espoletas han hecho de los explosivos plásticos un arma aún más formidable. Los propios fusibles ahora no son más grandes que el borrador en la punta de un lápiz. La miniaturización ha significado que los temporizadores y los fusibles barométricos se pueden ocultar fácilmente para que no sean detectados. Así, los estudios sobre las causas del accidente aéreo mencionado anteriormente indican que, con toda probabilidad, la mecha de la bomba incrustada en la grabadora estaba oculta en la cerradura de la maleta, lo que dificultaba su detección mediante rayos X.

El conjunto de indicadores que debe cumplir una moderna instalación de televisión de rayos X y del que depende la eficacia de su uso se reduce a los siguientes requisitos: — técnicos, determinados por la gama de explosivos detectados por masa de carga (no más de 300 g) , la probabilidad de detección correcta (más del 95%) y la probabilidad de falsas alarmas (menos del 5% — operativa, determinada por la simplicidad y confiabilidad del funcionamiento de la instalación, su rendimiento adecuado (es decir, el tiempo invertido); control de una pieza de equipaje), interpretación nula o mínima del operador, capacidad de registrar y almacenar datos, transportabilidad e inocuidad para el personal de servicio y el equipaje de los pasajeros aéreos: costo, dependiendo de las inversiones de capital en los costos de fabricación y mantenimiento de la instalación;

La eficacia de los métodos de rayos X para detectar explosivos se basa en la pequeña diferencia de densidad entre los explosivos y las sustancias utilizadas en artículos domésticos con números atómicos similares. La mayoría de los explosivos más comunes tienen una densidad superior a 1,4 g/cm³.

Esto es más que los materiales que se pueden encontrar en artículos domésticos controlados como polietileno, plásticos, cuero, etc., sin mencionar los artículos hechos de lana y fibras sintéticas. Sólo unos pocos de ellos — con número atómico bajo, por ejemplo — La melanina tiene una densidad cercana a la BB. Son raros.

Así, registrando simultáneamente la distribución de la densidad y el número atómico medio en el equipaje controlado, es posible detectar la presencia de explosivos ocultos con un nivel suficientemente bajo de falsas alarmas. Como consecuencia de esto, las instalaciones de televisión de rayos X, equipadas con hardware y software adecuados para procesar la información contenida en la radiación de rayos X transmitida o retrodispersada, se consideran actualmente como el medio más rápido y económico (rentable) para detectar explosivos. Los avances en su desarrollo en los últimos años son impresionantes y la dirección principal es crear dispositivos capaces de detectar explosivos sin la participación de un operador.

Los líderes mundiales en esta dirección son las empresas estadounidenses EG&G Astrophysics Research Corp., American Science & Ingeniería Inc., Imatron Inc. y Vivid Technologies Inc., la empresa alemana Heimann, la empresa francesa Schiumberger Industries, la empresa estadounidense Rapiscan Security Products y la empresa israelí Magal Security Systems Ltd. Utilizan varios enfoques para resolver el problema de la detección de explosivos mediante radiación de rayos X. Por ejemplo, la empresa Magal Security Systems Ltcf. se centra en el desarrollo de instalaciones con la capacidad adicional de automatizar el proceso de detección de artefactos explosivos basándose en la detección automática no de los explosivos en sí, sino de espoletas que indican la presencia de artefactos explosivos. La instalación AISYS 370B de la compañía se ha utilizado con éxito en varios aeropuertos internacionales (en combinación con otras instalaciones), aunque las pruebas realizadas por la Administración Federal de Aviación (FAA) no dieron los resultados deseados (la probabilidad de detectar fusibles, según las categorías , no supera el 1-47% con una tasa de falsas alarmas del 20%).

Una característica distintiva de los dispositivos de rayos X modernos para detectar explosivos es que utilizan el principio de registrar la radiación de rayos X en dos áreas del espectro de energía (sistema de transmisión de rayos X de energía dual).

Fue utilizado por primera vez por EG&G Astrophysics Research Corp. en una serie de instalaciones con la opción E-Scan. Esta opción le permite seleccionar materiales orgánicos e inorgánicos en la imagen del objeto controlado (equipaje) por número atómico promedio. Cualquier elemento con un número atómico superior a 20 se considera inorgánico y aparece en azul en la pantalla del monitor. Los objetos con un número atómico inferior a 10 se consideran orgánicos y su imagen está pintada en tonos naranja-marrón, y los objetos mixtos y los objetos con un número atómico de 10 a 20 se muestran con una superposición de colores azul y naranja y, finalmente, los objetos. cuyo número atómico no se puede determinar (por ejemplo, el sistema no tiene suficiente poder de penetración para iluminar el objeto) se muestran en verde. Opciones similares están disponibles en sistemas de Heimann, Rapiscan y Schiumberger. Sin embargo, a diferencia de E-Scan, utilizan un formato de cuatro colores, es decir, los objetos con números atómicos de 10 a 20 y los mixtos que contienen materiales orgánicos e inorgánicos se muestran en un color separado. Esta diferencia se debe a la diferente distribución de los bits de píxeles, es decir, 16 bits de píxeles se dividen entre el contraste y el número de clases de materiales. Así, en los sistemas de EG&G Astrophysics hay muchas más clases de materiales (32), pero el contraste es ligeramente menor, y el resto de fabricantes mencionados anteriormente tienen un número menor de clases de materiales (8 cuando se utilizan paquetes inteligentes como EPX , X-AST — hasta 16), pero el contraste de la imagen es mayor.

El uso del registro de la radiación de rayos X en dos rangos de energía mediante el procesamiento de imágenes por computadora también permite identificar objetos potencialmente peligrosos (explosivos, armas blancas y de fuego, drogas) en un objeto controlado. Esto simplificó enormemente el trabajo de los operadores de máquinas de rayos X y mejoró la calidad del control. Sin embargo, el resultado depende en gran medida de las calificaciones del operador (la identificación de objetos peligrosos no permite automatizar el proceso de detección de explosivos con suficiente fiabilidad). Con la ayuda de estos medios se pueden identificar con éxito armas de fuego y armas blancas, granadas en estuches metálicos, cartuchos y explosivos no disimulados en cantidades importantes. Sin embargo, como ha demostrado la práctica, ni siquiera el operador más experimentado es capaz de detectar explosivos plásticos.

Un mayor desarrollo de los equipos de rayos X estuvo asociado con la introducción de elementos de adquisición tomográfica y análisis de imágenes de objetos controlados. Las mejoras en la tecnología E-Scan llevaron a la creación de una configuración automatizada llamada Z-Scan, también desarrollada por EG&G Astrophysics Research Corp. Al igual que este último, esta instalación analiza el contenido del equipaje, registrando la radiación transmitida en dos regiones de energía (más precisamente, un conjunto de detectores registra todo el espectro de la radiación transmitida, y el otro, solo su parte de alta energía, cortada por un filtrar). El procesamiento informático de los resultados de las mediciones mediante un algoritmo específico permite identificar objetos fabricados con materiales orgánicos e inorgánicos en la imagen del equipaje. Pero esto todavía no es suficiente para detectar de forma fiable explosivos bien camuflados. La imagen obtenida de la instalación E-Scan es una proyección bidimensional de una distribución de densidad tridimensional. Al mismo tiempo, las cosas hechas de materiales menos densos con números atómicos bajos están protegidas por cosas hechas de materiales más densos con z alta, es decir, hay una clara falta de información.

Para superar este inconveniente, la instalación Z-Scan utiliza dos fuentes de rayos X que iluminan el equipaje desde dos ángulos diferentes y, de este modo, registran dos proyecciones del objeto. Después del procesamiento adecuado, en las pantallas de los monitores se muestra una imagen del contenido del objeto controlado en dos proyecciones y una distribución tridimensional únicamente de materiales orgánicos. Un mayor desarrollo de este tipo de sistema sigue el camino del uso de tecnologías de fibra óptica, lo que reducirá el tiempo de análisis de imágenes y, por lo tanto, aumentará la productividad, además de aumentar ligeramente la confiabilidad de la detección. Este enfoque permite una detección automática de explosivos más confiable. Esto simplifica aún más la tarea del operador a la hora de buscar explosivos.

La primera instalación de este tipo disponible para el usuario fue la instalación de Vivid Technologies Inc. VIS-1 (Vivid Rapid ExplosivesDetective System), que utiliza una tecnología denominada Hologic para obtener una imagen tridimensional del contenido del equipaje. Este último se utiliza en el diagnóstico médico por rayos X y proporciona una imagen casi monográfica de los objetos en un objeto controlado y, aparentemente, es similar a la adoptada en Z-Scan. Al igual que los últimos modelos Z-Scan, el software VIS-1 identifica automáticamente el equipaje que contiene artículos sospechosos (es decir, que contienen materiales orgánicos de la densidad adecuada). Las pruebas a gran escala de la unidad VIS-1 en el aeropuerto de Glasgow en el verano de 1993 y la experiencia en el aeropuerto de Zurich entre 1992 y 1993 demostraron que su integración en las líneas de equipaje existentes podría aumentar significativamente la velocidad de inspección y reducir los costos de personal, al tiempo que aumentaba la seguridad de los vuelos. . La velocidad de procesamiento de equipaje puede alcanzar los 1200 artículos por hora por línea y la tasa de falsas alarmas no supera el 20%.

El método de registro de la radiación de rayos X retrodispersada es la base de la instalación de detección de explosivos creada por American Science and Engineering Inc. La instalación también distingue entre materiales orgánicos e inorgánicos en el equipaje utilizando la diferencia en las secciones transversales de retrodispersión debido al efecto de composición para materiales con número atómico bajo y alto. Los artículos fabricados con materiales de baja Z aparecen en blanco sólido sobre un fondo negro en una pantalla en blanco y negro. En un segundo monitor se graba una imagen correspondiente al escaneo de equipaje con rayos X estándar. Así, el operador ve simultáneamente dos monitores y, analizando las imágenes que aparecen en ellos, toma una decisión final.

Se proporciona identificación automática del equipaje que genere sospechas de presencia de explosivos. Colorear la imagen del equipaje en rojo alerta al operador sobre la posibilidad de la presencia de explosivos. Las instalaciones que utilizan este principio de detección pueden integrarse en sistemas de transporte de equipaje y pueden proporcionar un rendimiento de hasta 1.000 piezas de equipaje por hora.

Sin embargo, estos dispositivos de detección de explosivos recibieron una calificación baja por parte de la FAA. Según los resultados de las pruebas, su prioridad se considera media. Sin embargo, American Science and Engineering Inc. Se logró desarrollar una instalación especial para monitoreo personal basada en el método de registro de radiación retrodispersada. Esta instalación, a pesar de que durante el control una persona recibe una dosis de radiación mucho menor que durante un examen fluorográfico estándar, no se puede utilizar para el control masivo. Sin embargo, en algunos casos su uso puede estar justificado por cuestiones de seguridad.

Todas las instalaciones de detección de explosivos consideradas tienen una ventaja importante: son relativamente económicos: su coste no supera los 250.000 dólares — $450.000. Pero como han demostrado las pruebas realizadas en el marco de un programa especial de la FAA, ninguno de ellos puede detectar automáticamente todo el espectro de explosivos con una probabilidad superior al 4080%, lo que se considera inaceptable desde el punto de vista de la seguridad. Debido a esta circunstancia, una mayor mejora de las instalaciones de rayos X siguió el camino de la creación de un sistema de tomografía computarizada. La primera instalación comercial de este tipo — STX-5000 — desarrollado por Invision, EE. UU.

La esencia del método de tomografía computarizada se reduce a escanear el equipaje inspeccionado con un haz de radiación de rayos X en abanico estrecho y detectar la radiación transmitida utilizando una regla (o semianillo) de una gran cantidad de detectores discretos. Procesando matemáticamente un gran número de proyecciones medidas, se obtiene una distribución de densidad tridimensional completa. Esto es imposible con cualquier otro método de visualización del contenido de un objeto controlado mediante radiación de rayos X. Las pruebas de la instalación demostraron la capacidad de detectar pequeñas cantidades de explosivos con su ayuda con un pequeño número de falsas alarmas. Los objetos que pueden resultar explosivos se muestran en la pantalla del monitor en rojo. La calidad de la imagen es tan alta que se pueden detectar fácilmente tanto los temporizadores como los detonadores.

Según los resultados de las pruebas de la FAA, el modelo CTX-5000 SP está actualmente reconocido como el único detector de explosivos automático y se recomienda su uso en aeropuertos de EE. UU. Según los resultados de las pruebas, a una velocidad de inspección de 254 objetos por hora, detectó varios explosivos con una probabilidad del 92-95%, con una tasa de falsas alarmas del 18%.

Hoy la empresa está trabajando en la creación de un tomógrafo computarizado capaz de detectar explosivos en modo automático con un rendimiento de hasta 360 maletas por hora.

Cabe señalar, sin embargo, que recientemente, cuando se utiliza en los aeropuertos de EE. UU., ha comenzado a ser objeto de serias críticas: — alto costo (entre 0,9 y 1 millón de dólares) — dificultad de funcionamiento — incapacidad de proporcionar las características anteriores; flujos reales de equipaje (la probabilidad de falsas alarmas parece ser aproximadamente el doble según la FAA). Además, cabe señalar que el uso del modelo es eficaz sólo si el control lo ejerce el operador.

Esto último llevó a la decisión de la FAA de realizar pruebas adicionales de esta instalación.

A pesar de estas dificultades, las instalaciones de rayos X siguen siendo actualmente las únicas a disposición de los usuarios de equipos de detección de explosivos. Cabe señalar también que el atractivo de estas instalaciones siempre estará asociado a que, además de explosivos, pueden detectar otros materiales y objetos que son objeto de interés de los servicios de seguridad (armas blancas y de fuego, drogas y otros materiales y objetos prohibidos para la libre circulación a través de fronteras controladas).

A pesar de importantes progreso, ninguna de las instalaciones mencionadas anteriormente no puede proporcionar una detección totalmente automatizada de explosivos.

Por lo tanto, se formuló un nuevo enfoque para resolver el problema de garantizar la seguridad de la aviación.

Para garantizar más plenamente la seguridad de los vuelos de la aviación civil frente a actos terroristas, es necesario utilizar un sistema complejo de varias barreras secuenciales al controlar el equipaje y el equipaje de mano de los pasajeros aéreos en busca de explosivos.

1. La primera barrera deberá estar dotada de medios técnicos que permitan, con un 99% de probabilidad, detectar explosivos ocultos en un tiempo de 6-10 s con una probabilidad aceptable de falsas alarmas no superior al 30%.

2. La segunda barrera debería permitir el control únicamente de aquellos objetos que hicieran sospechar la presencia de explosivos en la primera barrera. La duración del seguimiento en la segunda barrera se permite hasta 20 s con una probabilidad de falsas alarmas de no más del 5% y una probabilidad de detección correcta de explosivos ocultos de al menos el 99%. En esta etapa, el control se puede realizar con la participación del operador.

En este caso, los sistemas de búsqueda de explosivos utilizados en la segunda barrera pueden utilizar información sobre objetos controlados obtenida en las instalaciones de la primera barrera. Si hay un operador presente en la segunda barrera, entonces no hay necesidad de una tercera barrera.

3. La tercera barrera se proporciona únicamente en los sistemas de seguridad de vuelo de los grandes aeropuertos y debe incluir instalaciones capaces de detectar la presencia de explosivos y sus características en no más de 1-2 minutos con una eficiencia de al menos el 99% con una probabilidad de Falsas alarmas no superiores al 1%. Uno de los ejemplos más exitosos de un intento de implementar este concepto es la instalación en el aeropuerto de Manchester (Inglaterra) de una línea transportadora con dos instalaciones Z-Scan en la primera barrera de seguridad y una instalación CTX 5000 en la segunda barrera de seguridad.

Me gustaría decir unas palabras sobre los avances nacionales en la tecnología de rayos X. Actualmente, hay dos fabricantes de este equipo: la planta de Mosrentgen, que produce unidades de Control, y NPO Delta, que produce unidades de Nadzor; La tecnología que utilizan corresponde a los sistemas monoenergéticos de los fabricantes occidentales y no permite la separación de sustancias orgánicas e inorgánicas, aunque se está trabajando para crear sistemas domésticos de doble energía. En general, esta tecnología está tecnológicamente desactualizada, pero el uso de componentes avanzados, la mejora de la producción y el software pueden conducir a la aparición de un dispositivo competitivo.