專利名稱：改進(jìn)的γ射線成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改進(jìn)的γ射線成像裝置。
背景技術(shù)：
自從20世紀(jì)90年代已開發(fā)了γ射線成像裝置，其目的是遠(yuǎn)程確定放射性γ輻射源(即發(fā)射γ輻射的源)的位置。這些γ射線成像裝置包括γ照相機(jī)。
γ照相機(jī)的操作原理是眾所周知的閃爍器從γ輻射源接收γ光子，然后產(chǎn)生光信號(hào)，該光信號(hào)被放大并通常用電荷耦合器件(CCD)(與處理裝置相聯(lián)系)加以探測(cè)。電荷耦合器件確定γ輻射的位置，其中γ輻射發(fā)射自γ輻射源并與閃爍器相互作用。這樣的γ照相機(jī)是相對(duì)敏感的并具有高性能。
一般說(shuō)來(lái)，兩個(gè)圖像被疊加，首先通過(guò)γ照相機(jī)接受對(duì)應(yīng)于γ輻射的γ輻射源的圖像，其次通過(guò)γ照相機(jī)本身或通過(guò)彩色照相機(jī)(與γ照相機(jī)相聯(lián)系)獲得觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的可見像。由閃爍器接收的γ輻射圖像通常呈現(xiàn)偽色。當(dāng)用γ照相機(jī)獲得時(shí)，觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的可見像是黑白圖像。
這樣的γ射線成像裝置能夠確定空間中γ輻射源的位置，其使得它們特別適合于要在輻照介質(zhì)進(jìn)行的準(zhǔn)備工作如維護(hù)、拆卸或檢查操作。
此外，只要特別對(duì)入射γ輻射的能量作出某些假設(shè)，這些γ射線成像裝置的某些就可以用于量化劑量率(起因于圖像分析)。
然而，如果需要鑒定和量化引起γ輻射的放射性元素，那么則需要光譜儀，該光譜儀能夠測(cè)量發(fā)射的γ光子的能量以及在一定時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)它們的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)。通常并不同時(shí)使用光譜儀和成像裝置。此外，當(dāng)依次或同時(shí)使用它們時(shí)，決不能確定它們會(huì)精確地指向相同的位置，其意味著兩個(gè)系列的測(cè)量結(jié)果并不相關(guān)。因而，當(dāng)進(jìn)行光譜測(cè)量時(shí)，我們并不知道是否能量收集自與由成像裝置定位的那些放射性元素相同的放射性元素。從這些測(cè)量結(jié)果得出的結(jié)論可能是錯(cuò)誤的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
更確切地說(shuō)，本發(fā)明的目的是披露一種用于遠(yuǎn)程確定γ輻射源位置的γ射線成像裝置，該裝置可以表征引起γ輻射(由γ輻射源發(fā)射)的放射性元素，以便改善測(cè)量結(jié)果的精度。
為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明涉及一種γ射線成像裝置，其包括γ照相機(jī)，而γ照相機(jī)具有圍繞軸擴(kuò)展的觀測(cè)場(chǎng)。該γ射線成像裝置還包括-用準(zhǔn)直管校準(zhǔn)的γ光譜探測(cè)器，其中準(zhǔn)直管具有觀測(cè)場(chǎng)，該觀測(cè)場(chǎng)圍繞軸擴(kuò)展并在離γ照相機(jī)給定距離以外包括在γ照相機(jī)的觀測(cè)場(chǎng)中，
-具有視線的激光指示器，該激光指示器的位置靠近γ光譜準(zhǔn)直管，以致所述視線平行于準(zhǔn)直管的觀測(cè)場(chǎng)的線并貫穿(intersect)準(zhǔn)直管的觀測(cè)場(chǎng)，-裝置，用于探測(cè)由激光指示器指向的區(qū)域。
優(yōu)選地，將激光指示器固定于γ光譜準(zhǔn)直管，以便改善表征精度。
甚至可能的是，將激光指示器包括在γ光譜準(zhǔn)直管中。
激光指示器可以在可見區(qū)或近可見區(qū)進(jìn)行發(fā)射。
用于探測(cè)由激光指示器指向的區(qū)域的裝置可以由γ照相機(jī)構(gòu)成。
用于探測(cè)由激光指示器指向的區(qū)域的裝置可以由附加照相機(jī)構(gòu)成，其中激光指示器發(fā)射附加照相機(jī)對(duì)其敏感的輻射。這種結(jié)構(gòu)可以例如相當(dāng)于其中γ照相機(jī)是編碼掩模照相機(jī)(coded maskcamera)的情況。
附加照相機(jī)的觀測(cè)場(chǎng)類似于γ照相機(jī)的觀測(cè)場(chǎng)。
優(yōu)選地，準(zhǔn)直管的觀測(cè)場(chǎng)只限于改善選擇性，并且它包括γ照相機(jī)的觀測(cè)場(chǎng)的大約十分之一至四分之一。
γ照相機(jī)可以是針孔照相機(jī)或編碼掩模照相機(jī)。
為了便于裝置的組裝，γ照相機(jī)的觀測(cè)場(chǎng)可以圍繞軸擴(kuò)展，其中所述軸基本上平行于γ光譜準(zhǔn)直管的觀測(cè)場(chǎng)的軸并平行于激光指示器的視線。
在有附加照相機(jī)的情況下，附加照相機(jī)的觀測(cè)場(chǎng)可以圍繞軸擴(kuò)展，其中所述軸基本上平行于γ光譜準(zhǔn)直管的觀測(cè)場(chǎng)的軸并平行于激光指示器的視線。
優(yōu)選地，用密度大于鋼密度的材料制作準(zhǔn)直管。
優(yōu)選地，γ光譜探測(cè)器盡可能緊湊，以限制裝置的尺寸。
上述給定距離優(yōu)選大約為1米。
本發(fā)明還涉及使用如此表征的γ射線成像裝置的方法。
該方法包括用γ照相機(jī)確定γ輻射源的位置，其中γ輻射源發(fā)射具有能譜的γ輻射，使成像裝置定向，以使激光指示器指向?qū)?yīng)于γ輻射源的區(qū)域或指向γ輻射源的一部分，通過(guò)探測(cè)裝置檢查取向是正確的，其中采用由激光指示器指向的區(qū)域的光，利用γ光譜探測(cè)器，獲得由如此定位的γ輻射源所發(fā)射的γ輻射的能譜。


通過(guò)閱讀具體實(shí)施方式
的描述并參照附圖，可以更好地理解本發(fā)明，該給出的實(shí)施方式純粹是說(shuō)明性的而不是限制性的，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的γ射線成像裝置的一個(gè)實(shí)例的縱剖面圖；圖2以三維方式示出了根據(jù)本發(fā)明的γ射線成像裝置的另一個(gè)實(shí)例。
在以下描述的不同附圖中，相同、類似或等效部分是用相同的數(shù)字標(biāo)記加以標(biāo)明，以方便附圖之間的比較。
在附圖中示出的不同部分并不一定具有相同的比例，以使附圖更易懂。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，其示出了根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)的γ射線成像裝置的一個(gè)實(shí)例的縱剖面圖，并參照?qǐng)D2，其以三維方式示出了根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)的γ射線成像裝置的另一個(gè)實(shí)例。
γ射線成像裝置包括γ照相機(jī)1。它用來(lái)確定γ輻射源的位置。在圖1中，它們之一被標(biāo)明為標(biāo)記2。
這種γ照相機(jī)1可以是任何類型，例如，它可以具有針孔型準(zhǔn)直管3(如圖2所示)，以從γ輻射源2收集γ光子。作為一種變型，它可以通過(guò)編碼掩?？?coded mask opening)4來(lái)校準(zhǔn)γ光子(如圖1所示)。
γ照相機(jī)1具有圍繞軸x1擴(kuò)展的觀測(cè)場(chǎng)5。在沒(méi)有編碼掩模的變型中，這種γ照相機(jī)1可以獲得位于其觀測(cè)場(chǎng)5中的現(xiàn)場(chǎng)的可見像，并因此可以獲得γ輻射源2的可見像。這種圖像是單色(黑白)圖像。
成像裝置還包括γ光譜準(zhǔn)直管6，其中放置有γ光譜探測(cè)器7。γ光譜準(zhǔn)直管6由致密材料制成，并且其密度大于鋼的密度。例如，這種材料可以基于鉛和/或鎢和/或銅。準(zhǔn)直管6被固定于γ照相機(jī)1。
γ光譜準(zhǔn)直管6的孔6.1通向觀測(cè)場(chǎng)8，該觀測(cè)場(chǎng)8在離γ照相機(jī)1給定距離(d)以外被包括在γ照相機(jī)1的觀測(cè)場(chǎng)5中。距離(d)大約為1米。
γ光譜探測(cè)器7面向γ光譜準(zhǔn)直管6的孔6.1。
γ光譜準(zhǔn)直管6的觀測(cè)場(chǎng)8圍繞軸x2進(jìn)行擴(kuò)展。有利地(因?yàn)槿菀讓?shí)現(xiàn))，優(yōu)選的是，γ光譜準(zhǔn)直管6的觀測(cè)場(chǎng)8的軸x2基本上平行于γ照相機(jī)1的觀測(cè)場(chǎng)5的x1軸。由于選擇性原因，優(yōu)選的是，γ光譜準(zhǔn)直管6的觀測(cè)場(chǎng)8小于γ照相機(jī)1的觀測(cè)場(chǎng)5。γ光譜準(zhǔn)直管6的觀測(cè)場(chǎng)8可以是例如γ照相機(jī)1的觀測(cè)場(chǎng)5的大約十分之一至四分之一。
優(yōu)選地，γ光譜探測(cè)器7盡可能緊湊，以使根據(jù)本發(fā)明的成像裝置保持盡可能緊湊。
γ光譜探測(cè)器是眾所周知的儀器并且它們具有在探測(cè)期間與γ光子相互作用的活性部分(活動(dòng)件，active part)。這種活性部分可以由閃爍晶體制成，例如摻雜有鉈的碘化鈉或基于半導(dǎo)體例如CdZnTe。使用基于CdZnTe的緊湊γ光譜探測(cè)器通常是非常令人滿意的。γ光譜探測(cè)器用來(lái)和處理裝置(未示出)相配合，以處理由γ光譜探測(cè)器輸出的信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的γ射線成像裝置還包括激光指示器9。這種激光指示器9的位置靠近γ光譜探測(cè)器7。它與γ光譜準(zhǔn)直管6耦合。它可以被放置在γ光譜準(zhǔn)直管6內(nèi)或外部。
激光指示器9可以被直接固定于γ照相機(jī)1。作為一種變型，它可以被固定于γ光譜準(zhǔn)直管6。
當(dāng)γ光譜準(zhǔn)直管6裝有激光指示器9時(shí)，它包括面向激光指示器9的第二孔6.2。激光指示器9具有視線x3，該視線x3必須平行于γ光譜準(zhǔn)直管6的觀測(cè)場(chǎng)8的軸x2。為了獲得根據(jù)本發(fā)明的γ射線成像裝置的最佳操作，則需要在γ光譜探測(cè)器7和激光指示器9之間的接近特性以及視線x3和γ光譜準(zhǔn)直管6的觀測(cè)場(chǎng)8的軸x2之間的平行性。
因此，在離激光指示器9的給定距離d′處，激光指示器9的視線x3貫穿γ光譜準(zhǔn)直管6的觀測(cè)場(chǎng)8。該距離d′可以不同于距離d。該距離d′通常大于約1米。這樣，激光指示器9的視線x3還貫穿γ照相機(jī)1的觀測(cè)場(chǎng)5。
在根據(jù)本發(fā)明的γ射線成像裝置中，還可能的是，探測(cè)裝置1、10能夠探測(cè)由激光指示器9指向的區(qū)域12。激光指示器9的波長(zhǎng)適合于所述探測(cè)裝置1、10。這些探測(cè)裝置1、10可以通過(guò)γ照相機(jī)1本身來(lái)實(shí)現(xiàn)。從上述我們已經(jīng)看到，某些γ照相機(jī)具有可見或近可見視圖獲取功能。通過(guò)這些照相機(jī)獲得的圖像是黑白圖像，但這并不產(chǎn)生任何問(wèn)題。
作為一種變型，探測(cè)裝置1、10可以由附加可見或近可見照相機(jī)10(例如，紅外照相機(jī))構(gòu)成。這種附加照相機(jī)10具有圍繞軸x4擴(kuò)展的觀測(cè)場(chǎng)11。該附加照相機(jī)10被固定于γ照相機(jī)1，以使它們的觀測(cè)場(chǎng)5、11彼此靠近。在圖2中已經(jīng)示出附加照相機(jī)10，其相鄰于γ光譜準(zhǔn)直管6。有利地，選擇用于激光指示器9的波長(zhǎng)將是在可見或近可見范圍內(nèi)。再次注意，γ編碼掩模照相機(jī)無(wú)法提供可見像，并且在這種情況下，附加照相機(jī)10獲得其應(yīng)有的作用。
激光指示器9將指向輻射源2的區(qū)域12。通過(guò)被定位在探測(cè)裝置1、10的相應(yīng)的觀測(cè)場(chǎng)5、11，該區(qū)域12將被探測(cè)裝置1、10(即γ照相機(jī)1和/或附加照相機(jī)10)探測(cè)。如果γ照相機(jī)1探測(cè)由激光指示器9指向的區(qū)域12，則很顯然，激光指示器9的視線x3會(huì)貫穿γ照相機(jī)1的觀測(cè)場(chǎng)5。在這種情況下，由γ照相機(jī)獲得的區(qū)域12的圖像并不是彩色圖像，而是黑白圖像。這并不產(chǎn)生任何問(wèn)題，因?yàn)橛杉す庵甘酒?產(chǎn)生的亮度能夠清楚地顯示區(qū)域12。如果附加照相機(jī)10探測(cè)激光指示器9正指向的區(qū)域12，那么視線x3必須貫穿附加照相機(jī)10的觀測(cè)場(chǎng)11。
一種有利的和特別易于制作的結(jié)構(gòu)是使γ照相機(jī)1、γ光譜準(zhǔn)直管6以及附加照相機(jī)10(如果存在一個(gè))的觀測(cè)場(chǎng)5、8、11的軸x1、x2、x4彼此平行并且平行于激光指示器9的視線x3。這種構(gòu)造示于圖1和圖2中。
現(xiàn)在我們將描述使用根據(jù)本發(fā)明的γ射線成像裝置的方法。
利用γ照相機(jī)1來(lái)定位γ輻射源2。對(duì)成像裝置進(jìn)行定向，以使激光指示器9指向區(qū)域12，該區(qū)域12對(duì)應(yīng)于γ輻射源2或γ輻射源的一部分(在寬源(wide source)的情況下)。
利用探測(cè)裝置1、10，并通過(guò)觀察由激光指示器指向的區(qū)域12，來(lái)檢查激光指示器9的取向是否正確。
如果考慮到激光指示器9和γ光譜準(zhǔn)直管6的接近條件以及它們的軸x2、x3之間的平行性，那么將γ輻射源2或此源的一部分定位于γ光譜準(zhǔn)直管6的觀測(cè)場(chǎng)8。
下一步驟是利用γ光譜探測(cè)器7來(lái)獲得由如此定位的γ輻射源2發(fā)射的γ輻射能譜。γ光譜探測(cè)器7輸出脈沖電流，該脈沖電流的振幅與其吸收的能量即其接受自輻射源的γ光子的能量成正比。在多道分析器型處理裝置中，這些脈沖被處理為它們的振幅的函數(shù)。結(jié)果是具有光電峰的能譜，其給出作為γ輻射能量的函數(shù)的脈沖數(shù)目。
按照在光譜測(cè)定法中通常確定的原理，對(duì)光譜中獲得的光電峰進(jìn)行分析可提供確定主要放射性元素的方式，其中該放射性元素發(fā)射引起輻照的γ光子。
激光指示器9在空間信息(即，要定位和確定的γ輻射源的局部區(qū)域的位置)和光譜信息(即，由γ輻射源發(fā)射的γ輻射的能譜)之間形成連接。這種激光指示器可以引導(dǎo)根據(jù)本發(fā)明的γ射線成像裝置的移動(dòng)并確保γ光譜準(zhǔn)直管正確地“觀測(cè)”由γ照相機(jī)定位的γ輻射源2。
γ射線成像還提供關(guān)于γ輻射源范圍的信息，在分析能譜期間，尤其是當(dāng)要求評(píng)估γ輻射源的活性時(shí)，可以使用這種信息。
在裝置中γ射線成像和γ光譜測(cè)定法的聯(lián)合具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，由γ射線成像提供的結(jié)果指出在希望通過(guò)γ光譜測(cè)定法來(lái)表征的環(huán)境中最強(qiáng)的輻射源。其次，γ射線成像可以提供關(guān)于輻照區(qū)域的范圍的信息，在解釋通過(guò)γ光譜測(cè)定法獲得的測(cè)量結(jié)果時(shí)，尤其是當(dāng)需要利用測(cè)得的能譜來(lái)評(píng)估輻射源的活性時(shí)，可以考慮到上述信息。這種評(píng)估接受了對(duì)輻射源空間分布(由γ射線成像給出的信息)作出的假設(shè)。
雖然已詳細(xì)說(shuō)明和描述了本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施方式
，但可以理解，可以進(jìn)行不同的變化和更改而不偏離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.γ射線成像裝置，包括具有觀測(cè)場(chǎng)(5)的γ照相機(jī)(1)，其特征在于，所述γ射線成像裝置還包括用準(zhǔn)直管(6)校準(zhǔn)的γ光譜探測(cè)器(7)，其中所述準(zhǔn)直管具有觀測(cè)場(chǎng)(8)，而所述觀測(cè)場(chǎng)圍繞軸(x2)擴(kuò)展并在離所述γ照相機(jī)給定距離(d)以外包括在所述γ照相機(jī)(1)的所述觀測(cè)場(chǎng)(5)中，具有視線(x3)的激光指示器(9)，所述激光指示器(9)的位置靠近所述γ光譜準(zhǔn)直管(6)，使得所述視線(x3)平行于所述準(zhǔn)直管(6)的所述觀測(cè)場(chǎng)(8)的所述軸(x2)并貫穿所述準(zhǔn)直管(6)的所述觀測(cè)場(chǎng)(8)，用于探測(cè)由所述激光指示器(9)指向的區(qū)域(12)的裝置(1、10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的γ射線成像裝置，其中，所述激光指示器(9)固定于所述γ光譜準(zhǔn)直管(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的γ射線成像裝置，其中，所述激光指示器(9)包括在所述γ光譜準(zhǔn)直管(6)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的γ射線成像裝置，其中，所述激光指示器(9)在可見區(qū)或近可見區(qū)進(jìn)行發(fā)射。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的γ射線成像裝置，其中，用于探測(cè)由所述激光指示器(9)指向的所述區(qū)域(12)的裝置由所述γ照相機(jī)(1)構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的γ射線成像裝置，其中，用于探測(cè)由所述激光指示器(9)指向的所述區(qū)域(12)的裝置由附加照相機(jī)(10)構(gòu)成，所述激光指示器(9)發(fā)射所述附加照相機(jī)(10)對(duì)其敏感的輻射。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的γ射線成像裝置，其中，所述附加照相機(jī)(10)的觀測(cè)場(chǎng)(11)類似于所述γ照相機(jī)(1)的所述觀測(cè)場(chǎng)(5)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的γ射線成像裝置，其中，所述準(zhǔn)直管的所述觀測(cè)場(chǎng)(8)包括所述γ照相機(jī)(1)的所述觀測(cè)場(chǎng)(5)的大約十分之一至四分之一。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的γ射線成像裝置，其中，所述γ照相機(jī)(1)是針孔照相機(jī)或編碼掩模照相機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的γ射線成像裝置，其中，所述γ照相機(jī)(1)的所述觀測(cè)場(chǎng)(5)圍繞軸(x1)擴(kuò)展，其中所述軸(x1)基本上平行于所述γ光譜準(zhǔn)直管(6)的所述觀測(cè)場(chǎng)(8)的所述軸(x2)并且平行于所述激光指示器(9)的所述視線(x3)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的γ射線成像裝置，其中，所述附加照相機(jī)(10)的所述觀測(cè)場(chǎng)(11)圍繞軸(x4)擴(kuò)展，其中所述軸(x4)基本上平行于所述γ光譜準(zhǔn)直管(6)的所述觀測(cè)場(chǎng)(8)的所述軸(x2)并且平行于所述激光指示器(9)的所述視線(x3)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的γ射線成像裝置，其中，所述準(zhǔn)直管(6)用密度大于鋼密度的材料來(lái)制作。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的γ射線成像裝置，其中，所述γ光譜探測(cè)器(7)盡可能緊湊。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的γ射線成像裝置，其中，所述距離(d)為大約1米。
15.使用根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的γ射線成像裝置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟用所述γ照相機(jī)(1)對(duì)γ輻射源(2)進(jìn)行定位，其中所述γ輻射源發(fā)射具有能譜的γ輻射；對(duì)所述成像裝置定向，以使所述激光指示器(9)指向一區(qū)域(12)，所述區(qū)域(12)對(duì)應(yīng)于所述γ輻射源(2)或?qū)?yīng)于所述γ輻射源的一部分；通過(guò)所述探測(cè)裝置(1、10)檢查所述取向是正確的，其中采用由所述激光指示器(9)指向的所述區(qū)域(12)的光；利用所述γ光譜探測(cè)器(7)，獲得由如此定位的所述γ輻射源(2)所發(fā)射的所述γ輻射的所述能譜。
全文摘要
本發(fā)明的裝置是一種γ射線成像裝置，其包括具有觀測(cè)場(chǎng)(5)的γ照相機(jī)(1)，用準(zhǔn)直管(6)校準(zhǔn)的γ光譜探測(cè)器(7)，其中準(zhǔn)直管(6)具有觀測(cè)場(chǎng)(8)，該觀測(cè)場(chǎng)圍繞軸(x2)擴(kuò)展并在離γ照相機(jī)給定距離(d)以外包括在γ照相機(jī)(1)的觀測(cè)場(chǎng)(5)中；具有視線(x3)的激光指示器(9)，該激光指示器的位置靠近γ光譜準(zhǔn)直管(6)，以使視線(x3)基本上平行于準(zhǔn)直管(6)的觀測(cè)場(chǎng)(8)的軸(x2)并貫穿準(zhǔn)直管(9)的觀測(cè)場(chǎng)(8)；裝置(1、10)，用于確定由激光指示器(9)指向的區(qū)域(12)的位置。
文檔編號(hào)G01T1/164GK101080650SQ200580042876
公開日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2005年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月14日
發(fā)明者克里斯托夫·勒戈阿勒爾 申請(qǐng)人:法國(guó)原子能委員會(huì)