中文摘要：

本项目对高能X射线多能谱成像法识别物质的物理机理和关键技术进行了系统而深入的研究。研究过程主要采用理论计算模拟和实验验证相结合的方法。研究发现，X射线最高能量在2MeV到9MeV范围内的不同高能X射线双能量组合对不同质量厚度的不同物质表现出不同物质识别效果为了识别低质量厚度的低原子序数物质，应充分利用低能成分（<300keV）较多的低能量X射线。总体上，高能X射线双能组合之间的能谱差异越大，物质识别效果越好。在双能能量组合确定的条件下，利用较厚的低原子序数物质（如石墨）实施能谱调制，有利于进一步提高物质分辨灵敏度；而采用较薄的高原子序数物质（如铅）实施能谱调制，有利于有效识别高Z物质，尤其是较薄的高Z物质。同时，研究了分层探测器结构对不同能量X射线的能量响应特性，及采用分层剥离方法增强对大宗叠加货物的识别，进一步有效地提高了物质识别灵敏度和识别效果。此外，基于康普顿散射效应提出了利用小角度前向散射实现多能谱成像物质识别的技术思路和具体实现方案，理论分析和原理性实验表明了其可行性。