Système de technologies de détection à rayons X actuel

Les méthodes de détection par rayons X sont le moyen le plus courant d’inspecter les bagages dans les aéroports. Il y a plusieurs raisons techniques :

1) La technologie des rayons X permet de déterminer certaines caractéristiques importantes des matériaux d'intérêt. Les informations les plus utiles que la technologie des rayons X peuvent fournir, sont liées à la densité d'un objet et à son numéro atomique effectif (Zeff). Le terme "numéro atomique effectif" est le numéro atomique de l'élément unique hypothétique qui donne la même atténuation des rayons X qu'un composé ou un mélange en cours de mesure [29]. Une radiographie peut fournir d'autres valeurs caractéristiques sur un objet, mais aucune de ces valeurs n'est aussi efficace que ces deux informations en termes de caractérisation des matériaux. Théoriquement, le type de matériau d'un objet peut être déterminé de manière unique en utilisant la densité et Zeff [30].

2) La technologie à rayons X est développée depuis près d’un siècle.

3) La technologie à rayons X offre davantage de sécurité aux êtres humains, car elle représente le contenu des sacs de bagages que certaines autres technologies ne peuvent pas les représenter, comme la résonance magnétique nucléaire.

4) La physique des rayons X est bien comprise ; La technologie à rayons X est également très sophistiquée en termes de source de rayons X, de dispositif électronique et de détecteur. Le système EDS à rayons X peut considérablement améliorer la capacité des compagnies aériennes à détecter les explosifs dissimulés avant leur embarquement dans un avion. Alors que la plupart de ces technologies sont encore en développement, un certain nombre de périphériques sont maintenant disponibles dans le commerce. Cependant, aucun des appareils disponibles dans le commerce n’est illimité. Le système EDS basé sur des techniques de scanographie, d’une valeur d’environ un million de dollars chacun, présente une probabilité élevée de détection de différents matériaux explosifs avec une gamme de configurations et un taux relativement faible des fausses alarmes, mais son débit n’est pas suffisant et c’est très coûteux. Les systèmes de balayage à double énergie, décrit plus en détail dans ce qui suit, ne détectent pas les quantités et les configurations de la gamme complète d'explosifs spécifiée dans les normes, mais ils ont un débit de balayage élevé et sont relativement bon marché. Les systèmes d'imagerie par rayons X avec détection de dispersion présentent généralement des défauts similaires à ceux des systèmes à double énergie. Cependant, un tel système donne des informations relatives à la densité et à un débit plus élevé que les systèmes de scanographie. Voici les observations générales sur les technologies de détection de rayons X qui ont des implications importantes pour leur utilisation dans les aéroports [31]:

 Premièrement, ces dispositifs varient dans leur capacité à détecter les types, les quantités et les formes d'explosifs.

 Deuxièmement, les dispositifs de détection d’explosifs produisent généralement un certain nombre des fausses alarmes qui doivent être résolues par une intervention humaine ou par des moyens techniques. Ces fausses alarmes se produisent parce que les dispositifs utilisent diverses technologies pour identifier des caractéristiques, telles que les formes, les densités et autres propriétés, afin d'indiquer un potentiel explosif. Compte tenu du volume énorme de passagers, de bagages et de cargaison traités par l'aéroport, même des taux de fausse alarme relativement modestes pourraient faire en sorte que plusieurs centaines, voire des milliers d'objets par jour nécessitent un examen plus approfondi.

 Troisièmement, et le plus important, ces dispositifs dépendent en fin de compte de l’être humain pour résoudre les alarmes. Cette activité peut aller d’une inspection plus minutieuse d’une image radiographique et d’un appel du jugement à une recherche manuelle de l’objet en question. La détection ultime des explosifs dépend des mesures supplémentaires prises par le personnel de sécurité et de son jugement correct pour déterminer la présence d’un explosif. Étant donné que bon nombre des alarmes des dispositifs indiquent uniquement la présence potentielle d'explosifs, la détection des explosifs nécessite une intervention humaine. Plus le taux de fausse alarme est élevé, plus le système doit être basé sur le jugement humain. Cette confiance pourrait constituer un maillon faible du processus de détection des explosifs. De plus, l’appuie sur des jugements humains a des implications pour la sélection et la formation des opérateurs pour les nouveaux équipements.

 Quatrièmement, bien que ces dispositifs puissent augmenter considérablement la probabilité de découvrir un explosif, leurs performances sur le terrain risquent de ne pas être aussi performantes que dans les tests de laboratoire. Par exemple, le système CTX5000 certifié par la FAA n'a pas obtenu d'aussi bons résultats lors des tests opérationnels effectués dans deux aéroports que lors des tests de certification de la FAA [31]. La nécessité de s’appuyer sur les opérateurs pour résoudre les fausses alarmes existe toujours.

Un problème majeur dans ce type de système est le taux de fausse alarme. Il est causé par trois facteurs :

 Premièrement, certains matériaux ne sont pas séparables des systèmes basés sur des méthodes d'atténuation des rayons X, conçues pour distinguer les matériaux en fonction de leur densité physique et de leur numéro atomique effectif. Dans la reconnaissance statistique des modèles, le terme «non séparable» signifie qu'il est impossible de trouver une fonction de décision qui distingue exactement une classe des autres. Sinon, on dit qu'ils sont séparables. En effet, de nombreux matériaux possèdent des profils d'atténuation similaires à ceux des explosifs. Par exemple, dans le domaine (Zeff, densité), certains plastiques et caoutchoucs tombent dans la zone des poudres noires et

les autres dans la zone des poudres sans fumée [32]. Si toutes les poudres noires et toutes les poudres sans fumée sont menacées par notre système d'alarme automatisé, nous déclencherions une fausse alarme pour certains plastiques et caoutchoucs. Sinon, nous manquerions la détection de certains explosifs.

 Deuxièmement, la caractérisation d’un matériau donné peut s’étendre sur un plus grand nombre de fonctions en raison de la méthode réellement utilisée. Par exemple, la plupart des explosifs peuvent être séparés des matières inoffensives en utilisant des informations bidimensionnelles (Zeff, densité). Mais pour obtenir Zeff et la densité, il est nécessaire de connaître exactement la composition du matériau, les fractions de poids et ses informations géométriques pour chaque objet dans le sac de bagage. La vision technologique n’a pas été prouvée qu’elle pourrait effectivement possible d’obtenir une telle information en utilisant le système de radiographie à double énergie moderne. Dans de telles circonstances, certains paramètres extrinsèques, tels que l'épaisseur et l'orientation de ce matériau, auraient une incidence négative sur la caractérisation du matériau.

 Troisièmement, il existe des erreurs dans tout système de détection. Les erreurs dans un système modifient la distribution statistique de toute classe. Il ne fait aucun doute que cela diminue les performances de classification du système en augmentant le taux de fausses alertes ou en diminuant le taux de détection.