專利名稱：伽馬相機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于輻射檢測(cè)領(lǐng)域，其涉及一種用于放射源定位、核素識(shí)別的伽馬相 機(jī)。更具體地說，本實(shí)用新型涉及一種便攜式實(shí)時(shí)成像的伽馬相機(jī)。
背景技術(shù)：
具有放射源定位及核素識(shí)別功能的便攜式伽馬相機(jī)是一種近些年才被開放出來(lái) 的放射性物質(zhì)監(jiān)控設(shè)備。相對(duì)于其他的核素識(shí)別設(shè)備(RID)而言，它可以對(duì)放射源進(jìn)行遠(yuǎn) 距離定位。進(jìn)一步地，通過光學(xué)攝像設(shè)備獲取被監(jiān)測(cè)對(duì)象的視頻圖像，結(jié)合視頻圖像的使 用，可以確定放射源的具體物理位置。圖1是顯示現(xiàn)有技術(shù)中的一種伽馬相機(jī)的原理示意圖。參見圖1，現(xiàn)有技術(shù)中的伽 馬相機(jī)包括編碼板10和位置靈敏探測(cè)器20。下面結(jié)合能量在El和E2之間的光子對(duì)其結(jié) 構(gòu)和工作原理簡(jiǎn)要說明如下編碼板10為平面板，其上的某些區(qū)域?qū)δ芰吭贓l和E2之間的光子透明，而某些 區(qū)域?qū)@樣的光子不透明。透明和不透明的區(qū)域稱之為“編碼元素”，其都具有相同的大小， 而且是以一種事先確定的方式，例如Fresnel zones模式和隨機(jī)小孔模式分布的。另外，該 伽馬相機(jī)還包括位置靈敏探測(cè)器20，例如位置靈敏光電倍增管(PSPMT)。位置靈敏探測(cè)器 20由多個(gè)探測(cè)器單元構(gòu)成，它的位置分辨率與編碼孔匹配，而且只對(duì)能量在El和E2之間的 光子敏感。如圖1所示，兩個(gè)方向的射線R1，R2透過編碼板10上的透明區(qū)域(也可以稱為編 碼孔)照射同一個(gè)位置敏感探測(cè)器20。這樣，探測(cè)器就記錄了編碼孔圖案的兩個(gè)投影，每個(gè) 投影都是對(duì)射線源對(duì)應(yīng)點(diǎn)源位置的編碼，每個(gè)投影的強(qiáng)度就構(gòu)成對(duì)應(yīng)點(diǎn)源強(qiáng)度的編碼。根 據(jù)探測(cè)器得到的投影信息，就可以反推出射線源的分布情況。但是，現(xiàn)有的伽馬相機(jī)存在一個(gè)不可忽視的問題為了得到質(zhì)量較好的編碼重建 圖像，圖像重建算法不但需要投影數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)性較好，而且需要采集正反模式下的兩組投 影數(shù)據(jù)，這樣才能重建出清晰的圖像。由此，在實(shí)際的尋找放射源的過程中，需要將伽馬相 機(jī)放置在一個(gè)位置上，長(zhǎng)時(shí)間采集數(shù)據(jù)。具體而言，在第一次采集數(shù)據(jù)之后，需要旋轉(zhuǎn)編碼 板90度后以得到相反模式的編碼板進(jìn)行第二次采集數(shù)據(jù)，這樣效率較低，致使工作人員在 輻射場(chǎng)中滯留時(shí)間較長(zhǎng)。另外，由于需要分兩次采集正反兩種模式的兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重建，因此無(wú)法實(shí) 現(xiàn)實(shí)時(shí)成像。由此，這將大大影響巡檢模式下的編碼成像的速度，從而不能實(shí)現(xiàn)快速定位放 射源的目標(biāo)。

實(shí)用新型內(nèi)容鑒于此，本實(shí)用新型的目的旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題和缺陷的至少一 個(gè)方面。相應(yīng)地，本實(shí)用新型的目的之一在于提供改進(jìn)的伽馬相機(jī)，其能夠提高放射源定位的探測(cè)效率。本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種改進(jìn)的伽馬相機(jī)，其能夠?qū)崿F(xiàn)兩種模式數(shù)據(jù) 的同時(shí)采集、同時(shí)處理，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)成像。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，其提供一種伽馬相機(jī)，包括第一伽馬成像單元，其 包括第一編碼板，具有由多個(gè)編碼元素構(gòu)成的第一圖案；以及第一探測(cè)器，所述第一探測(cè) 器用于檢測(cè)穿透所述第一編碼板的輻射射線；第二伽馬成像單元，其包括第二編碼板，具 有由多個(gè)編碼元素構(gòu)成的第二圖案；以及第二探測(cè)器，所述第二探測(cè)器用于檢測(cè)穿透所述 第二編碼板的輻射射線，其中所述第一圖案和第二圖案構(gòu)成相反圖案。本實(shí)用新型將編碼板和探測(cè)器加倍，在提高探測(cè)效率的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了兩種模式數(shù) 據(jù)的同時(shí)采集、同時(shí)處理，這樣就縮短了整個(gè)采集處理過程的時(shí)間，為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)成像創(chuàng)造了 前提。在一種具體實(shí)施方式
中，所述第一、第二伽馬成像單元的縱向軸線相互平行，并且 限定有相同的成像區(qū)域。優(yōu)選地，第一伽馬成像單元與第二伽馬成像單元之間設(shè)置有屏蔽件，以防止入射 到第一伽馬成像單元與第二伽馬成像單元中的輻射射線發(fā)生相互干擾。進(jìn)一步地，所述伽馬相機(jī)包括屏蔽外殼，所述第一、第二伽馬成像單元設(shè)置于所述 屏蔽外殼中，以防止成像區(qū)域以外的輻射射線進(jìn)入到所述第一、第二伽馬成像單元中。在一種實(shí)施方式中，所述伽馬相機(jī)還包括光學(xué)攝像裝置，其成像區(qū)域設(shè)置成與所 述第一、第二伽馬成像單元的所述成像區(qū)域相同。在上述實(shí)施方式中，所述編碼元素為具有相同形狀的透明區(qū)域和不透明區(qū)域之 一，所述透明區(qū)域允許預(yù)定能量范圍的輻射射線穿透，所述不透明區(qū)域不允許預(yù)定能量范 圍的輻射射線穿透。更具體地，所述第一、第二探測(cè)器的每一個(gè)包括閃爍體或閃爍體陣列；光電倍增 管，其與所述閃爍體或閃爍體陣列相連以獲將來(lái)自所述閃爍體或閃爍體陣列的光信號(hào)轉(zhuǎn)換 成電信號(hào)。在一種具體實(shí)施例中，所述閃爍體或閃爍體陣列為NaI或CsI或LaBr3或LaCl3閃 爍體或閃爍體陣列。根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，其提供一種利用伽馬相機(jī)檢測(cè)輻射射線的方法，包 括步驟提供前述任一方面中的伽馬相機(jī)；同時(shí)利用第一、第二伽馬成像單元對(duì)成像區(qū)域 進(jìn)行成像以分別獲得第一、第二圖像；疊加第一、第二圖像以獲得消除偽影的重建圖像。在一種實(shí)施方式中，所述方法還包括步驟采用光學(xué)攝像裝置采集所述成像區(qū)域 的光學(xué)圖像；將所述重建圖像與所述光學(xué)圖像疊加，以獲得輻射源分布圖。本實(shí)用新型的上述不特定的實(shí)施方式至少具有下述一個(gè)或者多個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)和 效果1.根據(jù)編碼孔成像的原理，本實(shí)用新型使用了兩套編碼板和探測(cè)器，由此可以避 免旋轉(zhuǎn)或更換編碼板的操作，從而提高巡檢模式下的編碼成像的速度，從而達(dá)到快速定位 放射源的目的。2.由于采用正反兩種模式(或稱之為互補(bǔ)形狀的編碼板)的編碼板，因此可以同 時(shí)采集正反兩種模式的兩組投影數(shù)據(jù)，并同時(shí)傳輸給數(shù)據(jù)處理單元，通過疊加第一、第二圖像以獲得消除偽影的重建圖像，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)成像。3.同現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有設(shè)計(jì)合理、圖像重建時(shí)間短、可實(shí)時(shí)顯示圖 像、尋源效率高等特點(diǎn)。相應(yīng)地，本技術(shù)可廣泛適用于任何需要對(duì)放射性物質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制 的地點(diǎn)，如海關(guān)口岸、核物理實(shí)驗(yàn)室、核電站、核廢料掩埋場(chǎng)所或貯藏庫(kù)、醫(yī)院、武器制造廠寸。

圖1是顯示現(xiàn)有技術(shù)中的伽馬相機(jī)及編碼孔成像原理的示意圖；圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式
中的伽馬相機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖 2A是伽馬相機(jī)的俯視圖，圖2B是伽馬相機(jī)的正視圖；以及圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的一種利用利用伽馬相機(jī)檢測(cè)輻射射線的方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖1-3，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說 明。在說明書中，相同或相似的附圖標(biāo)號(hào)指示相同或相似的部件。下述參照附圖對(duì)本實(shí)用 新型實(shí)施方式的說明旨在對(duì)本實(shí)用新型的總體實(shí)用新型構(gòu)思進(jìn)行解釋，而不應(yīng)當(dāng)理解為對(duì) 本實(shí)用新型的一種限制。參見圖2A-2B，其示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式的伽馬相機(jī)100，其包 括第一伽馬成像單元1，其包括第一編碼板11，具有由多個(gè)編碼元素61、62構(gòu)成的第一 圖案；以及第一探測(cè)器21，用于檢測(cè)穿透所述第一編碼板11的輻射射線；第二伽馬成像單 元2，其包括第二編碼板12，具有由多個(gè)編碼元素61、62構(gòu)成的第二圖案；以及第二探測(cè) 器22，用于檢測(cè)穿透第二編碼板12的輻射射線，其中第一圖案和第二圖案構(gòu)成相反圖案。在一種具體實(shí)施方式
中，第一、第二伽馬成像單元1、2的縱向軸線相互平行，并且 限定有相同的成像區(qū)域60。如圖2A所示，第一、第二伽馬成像單元1、2并排設(shè)置或以平行 方式結(jié)合成一體結(jié)構(gòu)。相對(duì)于穿過圖2A中的假想中心線，第一、第二編碼板11、12以及第 一、第二探測(cè)器21、22設(shè)置成相互對(duì)稱，由此，第一、第二伽馬成像單元1、2具有相同的成像 區(qū)域60。優(yōu)選地，第一伽馬成像單元1與第二伽馬成像單元2之間設(shè)置有屏蔽件30，以防 止入射到第一伽馬成像單元1與第二伽馬成像單元2中的輻射射線發(fā)生相互干擾。進(jìn)一步 地，伽馬相機(jī)100包括屏蔽外殼40，第一、第二伽馬成像單元1、2設(shè)置于屏蔽外殼40中，以 防止成像區(qū)域60以外的輻射射線進(jìn)入到第一、第二伽馬成像單元1、2中，避免成像系統(tǒng)的 信噪比下降。圖2所示，本實(shí)用新型的伽馬相機(jī)100的編碼板11、12安裝伽馬相機(jī)100在屏蔽 殼體40的前部，與探測(cè)器21、22探測(cè)表面平行放置且有一定的距離，該距離根據(jù)伽馬相機(jī) 的成像視角確定，距離越大視角越小，距離越小視角越大。如圖2B所示，編碼板11、12由多個(gè)編碼元素61、62構(gòu)成。在圖2表中，編碼元素 61指代不允許預(yù)定能量范圍的輻射射線穿透的不透明區(qū)域，編碼元素62指代允許預(yù)定能 量范圍的輻射射線穿透的透明區(qū)域。該透明區(qū)域和不透明區(qū)域具有相同的形狀。編碼板 11、12的材料及厚度應(yīng)該兼顧阻擋射線和編碼元素長(zhǎng)度兩個(gè)方面為了能有效阻擋伽馬射線，編碼板11、12應(yīng)該盡量厚；但考慮到編碼成像的需要，編碼板又應(yīng)該盡量薄。因此，選擇 鎢作為編碼板材料比較合適，可以使編碼板在比較薄的情況下有效阻擋伽馬射線。圖2中所示的結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)幾乎相同且相對(duì)獨(dú)立的編碼成像單元組成的，唯一有 區(qū)別是二者的編碼板11、12，它們是相反結(jié)構(gòu)(或者說結(jié)構(gòu)互補(bǔ))的兩塊編碼板。具體地 說，如圖2B所示，編碼板11、12是由透明區(qū)域62和不透明區(qū)域61上按照預(yù)定的方式，例如 Fresnel zones模式和隨機(jī)小孔模式排列構(gòu)成。例如在本實(shí)施例中，多個(gè)編碼元素61、62構(gòu) 成4X4的陣列。顯然，本實(shí)用新型不僅限于此，而可以是其它pXq(p、q是大于2的整數(shù)) 的陣列。相反結(jié)構(gòu)或互補(bǔ)結(jié)構(gòu)的編碼板11、12指編碼板相同位置的透明區(qū)域和不透明區(qū) 域的設(shè)置相反或互補(bǔ)。如圖2B所示，在編碼板11上處第一行和第一列位置的編碼元素61 為不透明區(qū)域，而在編碼板11上處第一行和第一列位置的編碼元素62與上述編碼元素61 相反或互補(bǔ)，其為透明區(qū)域，此時(shí)也可稱此透明區(qū)域62為編碼孔。雖然在圖2B中，編碼元 素61、62的形狀是正方形的，但是本實(shí)用新型并不僅限于此，編碼元素的形狀可以是任意 形狀。根據(jù)編碼成像原理，單個(gè)編碼成像單元單次得到的重建圖像效果是很差的，偽影 較多。然而，使用相反或互補(bǔ)編碼板11、12的兩個(gè)編碼成像單元對(duì)同一成像區(qū)域60成像后， 把兩者相疊加將可以得到效果理想的重建圖像。在一種實(shí)施方式中，參見圖2A和圖2B，伽馬相機(jī)100還包括光學(xué)攝像裝置50，其 成像區(qū)域60設(shè)置成與第一、第二伽馬成像單元1、2的成像區(qū)域60相同。更具體地，第一、 第二探測(cè)器21、22的每一個(gè)包括閃爍體或閃爍體陣列211、221，例如NaI或CsI或LaBr3 或LaCl3閃爍體或閃爍體陣列；光電倍增管212、222，其與閃爍體或閃爍體陣列211、221，例 如NaI或CsI或LaBr3或LaCl3閃爍體或閃爍體陣列，相連以獲將來(lái)自閃爍體或閃爍體陣列 的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。從光電倍增管212、222上獲取的電信號(hào)輸出到圖像處理單元(圖 中未示出)，例如計(jì)算機(jī)、CPU處理單元。圖像處理單元對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理，以重建有關(guān)輻射 強(qiáng)度的圖像，并可以通過顯示單元，例如LCD顯示屏(圖中未示出)進(jìn)行顯示。下面，結(jié)合附圖2-3對(duì)根據(jù)本實(shí)用新型的利用上述伽馬相機(jī)檢測(cè)輻射射線的方法 進(jìn)行簡(jiǎn)要說明。如圖2所示位置放置兩組位置靈敏探測(cè)器與編碼板，即提供第一、第二伽馬成像 單元1、2，以保證兩組成像系統(tǒng)是對(duì)同一成像區(qū)域60成像(Si)。同時(shí)，在上述第一、第二伽 馬成像單元1、2中，其中第一編碼板11上的第一圖案和第一編碼板12上的第二圖案構(gòu)成 相反圖案。接下來(lái)，同時(shí)利用第一、第二伽馬成像單元1、2對(duì)成像區(qū)域60進(jìn)行成像以分別 獲得第一、第二圖像(S》。如前所述，根據(jù)編碼成像原理，單個(gè)編碼成像單元單次得到的重 建圖像效果是很差的，偽影較多。為此，將第一、第二圖像疊加以獲得消除偽影的重建圖像。 進(jìn)一步地，在另一種實(shí)施方式中，方法還包括步驟采用光學(xué)攝像裝置50采集成像區(qū)域60 的光學(xué)圖像；將重建圖像與光學(xué)圖像疊加，以獲得輻射源分布圖。雖然本總體實(shí)用新型構(gòu)思的一些實(shí)施例已被顯示和說明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將 理解，在不背離本總體實(shí)用新型構(gòu)思的原則和精神的情況下，可對(duì)這些實(shí)施例做出改變，本 實(shí)用新型的范圍以權(quán)利要求和它們的等同物限定。
權(quán)利要求1.一種伽馬相機(jī)，包括 第一伽馬成像單元，其包括第一編碼板，具有由多個(gè)編碼元素構(gòu)成的第一圖案；以及第一探測(cè)器，所述第一探測(cè)器 用于檢測(cè)穿透所述第一編碼板的輻射射線； 第二伽馬成像單元，其包括第二編碼板，具有由多個(gè)編碼元素構(gòu)成的第二圖案；以及第二探測(cè)器，所述第二探測(cè)器 用于檢測(cè)穿透所述第二編碼板的輻射射線，其中所述第一圖案和第二圖案構(gòu)成相反圖案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伽馬相機(jī)，其特征在于所述第一、第二伽馬成像單元的縱向軸線相互平行，并且限定有相同的成像區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的伽馬相機(jī)，其特征在于第一伽馬成像單元與第二伽馬成像單元之間設(shè)置有屏蔽件，以防止入射到第一伽馬成 像單元與第二伽馬成像單元中的輻射射線發(fā)生相互干擾。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的伽馬相機(jī)，其特征在于所述伽馬相機(jī)還包括屏蔽外殼，所述第一、第二伽馬成像單元設(shè)置于所述屏蔽外殼中，以防止成像區(qū)域以外 的輻射射線進(jìn)入到所述第一、第二伽馬成像單元中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的伽馬相機(jī)，其特征在于還包括光學(xué)攝像裝置，其成像區(qū)域設(shè)置成與所述第一、第二伽馬成像單元的所述成像區(qū)域相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的伽馬相機(jī)，其特征在于所述編碼元素為具有相同形狀的透明區(qū)域和不透明區(qū)域之一，所述透明區(qū)域允許預(yù)定 能量范圍的輻射射線穿透，所述不透明區(qū)域不允許預(yù)定能量范圍的輻射射線穿透。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的伽馬相機(jī)，其特征在于所述第一、第二探測(cè)器中的每一個(gè)包括閃爍體或閃爍體陣列；光電倍增管，其與所述 閃爍體或閃爍體陣列相連以獲將來(lái)自所述閃爍體或閃爍體陣列的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的伽馬相機(jī)，其特征在于所述閃爍體或閃爍體陣列為NaI或CsI或LaBr3或LaCl3閃爍體或閃爍體陣列。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種伽馬相機(jī)，包括第一伽馬成像單元，包括第一編碼板，具有由多個(gè)編碼元素構(gòu)成的第一圖案；以及第一探測(cè)器，用于檢測(cè)穿透所述第一編碼板的輻射射線；第二伽馬成像單元，其包括第二編碼板，具有由多個(gè)編碼元素構(gòu)成的第二圖案；以及第二探測(cè)器，用于檢測(cè)穿透所述第二編碼板的輻射射線，其中所述第一圖案和第二圖案構(gòu)成相反圖案。由于本實(shí)用新型使用了兩套編碼板和探測(cè)器，因此可以同時(shí)采集正反兩種模式的兩組投影數(shù)據(jù)，并同時(shí)傳輸給數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行圖像重建以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)成像，從而提高巡檢模式下的編碼成像的速度，從而達(dá)到快速定位放射源的目的。
文檔編號(hào)G01T1/29GK201926764SQ20102069626
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者王強(qiáng), 趙崑 申請(qǐng)人:同方威視技術(shù)股份有限公司