PRZEMYSŁOWE AKCELERATORY ELEKTRONÓW I ICH ZASTOSOWANIA W KONTROLI ŁADUNKÓW CARGO KONCEPCJA ZAAWANSOWANEGO SKANOWANIA OBRAZOWEGO ARCIS

INDUSTRIAL ELECTRON ACCELERATORS AND THEIR APPLICATIONS IN CARGO INSPECTION ARCIS ADVANCED IMAGING SCANNING CONCEPT

nr katalogowy: 154004
10.15199/13.2025.4.2

Streszczenie
W artykule przedstawiono koncepcję oraz rozwój prototypowego systemu ARCIS – adaptacyjnego systemu rentgenowskiej inspekcji cargo dla kolei, umożliwiającego radiograficzne obrazowanie z rozróżnianiem materiałów przy prędkościach zgodnych z normalnym ruchem towarowym. System ARCIS przezwycięża ograniczenia konwencjonalnych technologii dwuenenergetycznych, takie jak brak nakładania energii w tej samej warstwie przy dużej prędkości skanowania, niska rozdzielczość przy szybkim przesuwie oraz wysokie dawki promieniowania środowiskowego wynikające ze sztywnego trybu pracy. ARCIS wykorzystuje akcelerator liniowy generujący pakiety krótkich impulsów promieniowania rentgenowskiego o rosnącej energii (2–9 MeV) oraz macierze detektorów scyntylacyjno- -czerenkowskich z dynamiczną kontrolą czułości SiPM. Adaptacyjne sterowanie źródłem promieniowania w czasie rzeczywistym, oparte na sprzężeniu zwrotnym z systemu detekcji, umożliwia optymalizację energii wiązki względem gęstości inspekcyjnego ładunku. Zaprojektowany system oferuje znacznie większą przepustowość, lepszą głębokość penetracji i wyższą rozdzielczość w porównaniu do klasycznych rozwiązań.

Abstract
This paper presents the concept and development of the ARCIS prototype — an adaptive X-ray rail cargo inspection system that enables radiographic imaging with material discrimination at speeds compatible with regular freight train operation. The ARCIS system overcomes the limitations of conventional dual-energy technologies, such as the lack of overlapping energy in the same image layer at high scan speeds, low resolution during rapid motion, and high environmental radiation doses resulting from fixedenergy operation. ARCIS utilizes a linear accelerator generating packets of short X-ray pulses with increasing energy (2–9 MeV) and scintillation-Cherenkov detector arrays with dynamic SiPM responsivity control. Adaptive real-time control of the X-ray source, based on feedback from the detection system, allows for beam energy optimization relative to the density of the inspected cargo. The designed system provides significantly higher throughput, improved penetration depth, and enhanced image resolution compared to classical solutions.

Sylwester Bułka