A biztonsági röntgenberendezés sikertörténete

Felhasználói fiók Hírlevél feliratkozás

A biztonsági röntgenberendezés sikertörténete

Kubától a komputertomográfig

Biztonságtechnika
/
2023-06-23

A biztonsági röntgenberendezés sikertörténete

Amikor egy „forradalmi” berendezésről vagy eszközről beszélünk, általában kapcsolódik hozzá a feltalálók, fejlesztők neve és sikersztorija. Az itt következő „problémát megoldó találmánynak nem volt szabadalma, a kitalálásáért és megalkotásáért senki nem kapott elismerést, a feltalálóit pedig soha nem is azonosították be. Ez a találmány ugyanakkor egy évtizeden belül világszerte elterjedt, és valószínűleg a hasznára vált…” Mindannyiunk számára biztonságosabbá tette a világot. A hódító új találmány neve pedig csomagvizsgáló röntgenberendezés.

A történet az 1960-as években kezdődött a kereskedelmi személyszállító repülés térhódításával. Az Amerikai Egyesült Államokban, 1961 május elsején egy utas arra kényszerítette a járat pilótáját, hogy a géppel egyenesen repüljön Kubába. A repülőtereken akkoriban még nem volt biztonsági ellenőrzés, így nem volt nehéz dolog fegyvert felvinni a fedélzetre. A módszer olyan divatos lett, hogy 1961 májusa és 1972 decembere között 159 repülőgép-eltérítés történt az amerikai légtérben, miközben a módszer kezdett elterjedni a világ más részein is. Az 1969-es év volt a mélypont, amikor világon összesen 87 gépeltérítés történt, ebből 40 (!) az USA-ban. A “Take me to Cuba!” hangzott el leggyakrabban a gépeltérítők szájából, ami jól fémjelezte, hogy nem csak biztonsági, hanem politikai problémát is jelentett egy-egy ilyen incidens. Az amerikai légitársaságok az első időkben gyakorlatilag inkább egyszerűsítették a gépeltérítők dolgát (például Karib tengeri térképeket helyeztek el a pilótafülkékben, spanyol nyelvű kifejezéseket tartalmazó kártyákat osztottak ki a pilóták között, a jobb kommunikáció elősegítésére a gépeltérítőkkel stb.), hogy a legkisebb problémával oldják meg a helyzetet. A Fidel Castro vezette kubai rezsim számára nem csak propaganda értékkel bírt minden ilyen esemény, hanem kézzelfogható hasznot is hozott: a légitársaságok 7-8000 dollár közötti áron vásárolhatták vissza a saját légijárműveiket Kubától.

Az amerikai Szövetségi Repülési Hivatal (FAA) kereste a megoldást, még lakossági javaslatokat is meghallgattak (pl. indulás előtt játsszák le a kubai himnuszt, akiről kiderül, hogy ismeri, tartóztassák le), majd 1968-ban szenátusi meghallgatáson javasolták, hogy vezessenek be mindenkire kiterjedő, új technológiákon alapuló ellenőrzést, de az ötletet elvetették. Később már nemcsak eltérítésekről volt szó, hanem bombafenyegetésekről, váltságdíj- beszedésekről (1971-ben egy férfi miután felszállás előtt bombával fenyegette meg a járat utasait, váltságdíjat követelt, megkapta, majd a váltságdíjjal a zsebében felszállásra kényszerítette a gépet, felszállás után ejtőernyővel kiugrott a gépből). 1972-ben a fenyegetés bejelentését követő ellenőrzés alkalmával a tűzszerész kutya megtalálta robbanószerkezetet. Létrehoztak munkacsoportokat bevezették a profilozást, a magnetométer, a fémdetektor kapu elődje, használatát, fegyveres légi marsallokat alkalmaztak, de látványos eredményeket nem sikerült elérni.

A csomagvizsgáló röntgengépek fejlesztése a 1960-as évek végén kezdődött. Két mérnök, George W. Shepherd Jr. és Neil Diepeveen 1968-ban kezdett el dolgozni egy olyan alacsony röntgensugár-dózissal működő berendezésen, amely az orvosi röntgeneknél jóval alacsonyabb dózissal képes olyan képet előállítani az átvizsgált táska tartalmáról, amely segítségével azonosítani lehet a táskában megbúvó fenyegetést jelentő tárgyakat. A megalkotott berendezés olyan alacsony dózissal működött, hogy még a röntgensugárzásra kifejezetten érzékeny fotónegatívokat sem ködösítette, vagy sötétítette el. A jó eredményeknek köszönhetően a berendezést „Saferay”-nek nevezték el. Az eljárás úgy működött, hogy a táskát a vizsgálóasztalra tették, a röntgensugár- generátorból kilépő sugárzás kúp formájú nyalábban lépett ki röntgencsőből, áthatolt a táskán és becsapódott egy „fluoroscope” ernyőbe, amelyen a röntgensugárzás hatására megjelent a táska röntgenképe. A képet egy, az ernyőre irányított kamera segítségével jelenítették meg az ellenőrök számára a kornak megfelelő kis méretű katódsugárcsöves készüléken. A kép fekete-fehér, szürkeárnyalatos színben jelent meg és semmilyen más funkció vagy lehetőség a kép elemzésére nem volt. 1970-ben Washingtonban mutatták be elsőként a berendezést az FBI, a titkosszolgálat, valamint katonai és kormányhivatali tisztviselőknek. A bemutató minden szempontból sikeres volt, megkezdődött a berendezés továbbfejlesztése, a repülőtéri alkalmazás bevezetése. 1974-ben az FAA javasolta a csomagvizsgáló röntgenrendszerek alkalmazásának bevezetését, addigra pedig már több mint 260 ilyen röntgenberendezés működött több gyártótól is. Noha a technológia meglehetősen nagy szervizhátteret igényelt, (5-10 repülőnyi utas poggyászának átvizsgálása után röntgencsövet kellett cserélni) a módszer bevált.

A következő jelentős változás, amikor megjelent a szcintillációs detektor, amely lehetővé tette az úgynevezett „line scanner” azaz vonalszkenner kifejlesztését. Ebben az esetben a röntgenberendezés nem egyben világítja át a táskát vakuszerű röntgencsomagokkal, hanem - akárcsak egy fénymásoló - szeletekre bontja a vizsgált tételt. A sugárzás előállítása röntgengenerátor segítségével történik. A generátor tartalmazza a röntgencsövet, a szükséges elektronikai egységeket és megoldja a generátor hűtését is, mivel a bevitt energia jelentős része hővé alakul. A generátorból egy ponton kilépő röntgensugárzás zárt, ólommal árnyékolt térben legyező alakban kinyílva halad át a vizsgált csomagokon. Tehát a röntgensugárzás nem teljes hosszában tapogatja le a vizsgált tárgyakat, hanem mindössze néhány milliméter vastag szeletekben. Az, hogy a röntgengenerátor a berendezés alján, tetején, oldalán helyezkedik el vagy esetleg több generátorról beszélünk, a berendezés kialakításától, a felhasználás módjától (kis táska, csomag, cargo áru, egynézetes, többnézetes, stb.) függ.

A kilépő sugárzás áthalad az átvizsgált tételen és többé-kevésbé elnyelődik az anyagban, majd a detektorsorokba csapódik. A detektált értékek digitális elemzése és átalakítása után az egyes tárgyszeletek megjelennek a monitoron. A kezelő számára megjelenik az oszlopokból felépített röntgenkép.

Ezek a berendezések csupán az elnyelési szintnek megfelelő szürkeárnyalatos képet tudtak megjeleníteni, de már képesek voltak egymástól leválasztani, megkülönböztetni az egyes vastagságokat, a sűrűségi szinteket pedig hamis színekkel, „pseudo color” megjelenítéssel emelték ki a kezelők számára. A csomagok képei, amint kiúsztak a monitorról, már nem voltak visszanézhetők, a képek felbontása pedig a kétszeres nagyításon felül már nem igazán volt értékelhető.

A következő lépcsőfok a ‘90-es években megjelenő kettős detektálás megjelenése volt. A mérnökök az addig egy sor szcintillációs kristály helyett két detektorsort alkalmaztak, a nagy energiájú röntgensugárzás, illetve kis energiájú sugárzást detektálására. A két detektorsor a röntgensugárzás két külön kölcsönhatását, a fotoeffektust és a Compton szórás jellemzőit használja fel és bizonyos tűréshatáron belül különbséget tud tenni az anyagok között(szerves, szervetlen, fém), amin a röntgensugár áthaladt. A berendezések között volt, amely két külön röntgensugárnyalábot két detektorsorral, vagy egy nyalábbal, de két egymásra helyezett detektorral alkalmazott. A mai korszerű berendezésekben ez a két egymásra helyezett, úgynevezett szendvicsdetektor terjedt el.

A repülőtéri rendszerek az anyagazonosítás szempontjából nagyobb pontosságot követeltek meg. Azonban az egynézetes (egy vetületi kép kerül előállításra) röntgenberendezés nem alkalmas a nagypontosságú anyagazonosításra. Erre kezdetben - kiegészítve a vonalszkennert - speciális eljárást alkalmaztak, amely a gyanús terület nagyon kis részét ellenőrizte újra. Ez az úgynevezett ceruzasugár a kiválasztott terület anyagelemzését végezte. Azonban a módszer meglehetősen időigényes volt mivel minden egyes gyanús terület megvizsgálása sok időt igényelt. A megoldás a kétezres években megjelenő többnézetes berendezések bevezetése hozta el, amely az adott tételt különböző szögekben elfordított 4-5 vonalszkenner sugárnyalábbal világította át, így a vizsgált test térfogata pontosabban került meghatározásra, ami lényeges az anyagazonosítás szempontjából. A kezelő mai korszerű berendezéseken 1 vagy 2 nézetet lát az átvizsgált tételből. A két nézet lehetőséget ad a tárgyak magabiztosabb azonosítására, tárgyak felismerésére.

A számítógépes technológia fejlődésével egyre komolyabb támogató, felügyeleti funkciók jelentek meg. A berendezések hálózatba integrálása, a képek mentése, az automatikus figyelemfelhívó jelzések, az oktató-ellenőrző programok, mára pedig a a mesterséges intelligencia nyújtja az új típusú támogatást vagy akár hamarosan helyettesítheti is az emberi közreműködést. Jelenleg a technológia ott tart, hogy megkülönböztethetünk berendezéseket, amelyekkel az ember végzi a különböző fenyegetések azonosítását a gép nagyfokú támogatása mellett, valamint vannak olyan automatikus berendezések, amelyek már csak a gép által gyanúsnak vagy egyértelműen veszélyesnek ítélt tételek képeit jelenítik meg a kezelőknek.
A legkorszerűbb csomagvizsgáló röntgenberendezések - hasonlóan az orvosi CT-hez - a röntgengenerátort és a detektort elforgatva a táska körül, száznál is több „felvételt” készítenek egy fordulat alatt, majd pedig a különböző automatikus anyag- és alakfelismerő rendszerekkel feldolgozott és jelzésekkel ellátott táska háromdimenziós képét jelenítik meg a kezelő számára. A CT röntgenrendszerek térhódítása a mesterséges intelligenciával kiegészítve hamarosan kilép a légiközlekedés védelem területéről és megjelenik egyéb védelmi területeken is.

Dudás József

1960-as évekből származó képek forrása: David J. Haas