CN107110982A

CN107110982A - 双成像设备

Info

Publication number: CN107110982A
Application number: CN201580054830.5A
Authority: CN
Inventors: 查里·马埃
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2014-10-09
Filing date: 2015-10-08
Publication date: 2017-08-29
Also published as: US20180224561A1; US10126431B2; JP2017535759A; EP3204795B1; JP6678660B2; FR3027119A1; WO2016055594A1; ES2721758T3; EP3204795A1; FR3027119B1

Abstract

一种图像拍摄设备(100)，具有主体(1)以及可互换的两个头部(11，12)，该主体包括图像增强管(2)，该图像增强管具有光轴(XX')并且与图像传感器(3)交互，可互换的两个头部具有围绕观察轴(11.3，12.3)限定的视场，这两个头部包括：一个伽玛头部(12)，包括准直器(12.2)和闪烁体(12.1)，该闪烁体用于将来自伽玛辐射源(410)的伽玛射线转换成传输到图像增强管(2)的紫外线；一个阿尔法头部(11)，其包括物镜(11.1)，该物镜用于将由来自阿尔法污染源(420)的阿尔法射线所生成的紫外线传输到图像增强管(2)；以及，耦接装置(20)，用于一次一个地将两个头部耦接到主体，被耦接的头部(11，12)具有与光轴(XX')重合的观察轴(11.3，12.3)。

Description

双成像设备

技术领域

本申请涉及一种能够定位伽玛辐照源和阿尔法污染源两者的成像设备。

背景技术

自20世纪80年代以来已经研发出伽玛成像设备，这些伽玛成像设备使得能够定位一定距离处的伽玛辐照源。

通过成像数据对阿尔法(α)放射性进行测量起始于20世纪90年代，并且所实现的成像设备在21世纪前十年在测量灵敏度方面变得有竞争力。

这两种设备具有将伽玛(γ)放射源或者阿尔法放射源叠加到可见图像上的功能。可见图像是用伽玛成像设备或者阿尔法成像设备直接拍摄的。还可以用同一伽玛成像设备或者阿尔法成像设备来拍摄伽玛图像或者阿尔法图像，而无需移动该设备。这使得能够将已经拍摄的两幅图像叠加，以便获得其上出现伽玛辐照源或者阿尔法污染源的最终的单幅图像。

在替选的可能性中，可以用彩色摄像机同时或者不同时地拍摄可见图像，而伽玛图像或者阿尔法图像是用伽玛成像设备或者阿尔法成像设备拍摄的。需要确保彩色摄像机与成像设备之间没有错位，并且在必要时需要进行视差校正。

在特定情况下，在同一图像上直接且简单地检测伽玛辐照源和阿尔法污染源将尤其令人关注。可能需要建立手套箱或者屏蔽箱的绘制，所述绘制对于放射性设施的准备去污阶段和拆卸阶段来说是必不可少的。

目前，没有成像设备允许这一点，因为两种成像设备靠不同的检测原理来工作。

诸如阿拉丁(Aladin)相机之类的伽玛成像设备从头部到主体以级联的方式包括：伽玛辐射(电磁辐射)穿透其中的编码掩模准直器或针孔准直器、闪烁体、图像增强管、光学纤维束、光敏传感器阵列(CCD类型)。当闪烁体经由准直器接收到伽玛辐射时，闪烁体将该伽玛辐射转换成可见光辐射。闪烁体耦接到图像增强管。图像增强管在可见光中进行操作。图像增强管将闪烁体发射的可见光辐射放大。光学纤维束用于将可见光辐射传播到具有像素阵列的光敏传感器(诸如CCD)。光链路仅在可见光中进行操作。光敏传感器耦接到至少一个电子板，该电子板能够处理由光敏传感器的每个像素所传递的电子信号。可以经由电缆将这些经处理的信号发送到显示装置。

阿尔法成像设备从头部到主体以级联的方式简单地包括：对紫外线(UV)辐射透明的镜头、在紫外线中敏感的图像增强管。光学纤维束用于将紫外线辐射传播到具有像素阵列的光敏传感器(诸如CCD)。光链路仅在紫外线中进行操作。光敏传感器耦接到至少一个电子板，该电子板能够处理由光敏传感器的每个像素所传递的电子信号。可以经由连接装置和电缆将这些经处理的信号发送到采集和处理装置。已知的是可以通过检测空气中的氮被阿尔法粒子的通过激发时所发射的紫外线辐射来检测阿尔法辐射。紫外光谱对应于280nm与390nm之间所包括的优势波长。寻求图像增强管不受背景可见光干扰。

发明内容

本发明的目的在于提出一种图像拍摄设备，该设备使得不仅能够以精确的方式将位于所观察场景中的一个或多个伽玛辐射源高亮，而且能够以精确的方式将位于所观察场景中的一个或多个阿尔法污染源高亮。

本发明的另一目的在于提出一种成像设备，该成像设备包括前述的图像拍摄设备，该设备使得能够以精确的方式在同一最终像上检测并定位位于场景中的一个或多个伽玛辐射源以及一个或多个阿尔法污染源，而无需改变设备更无需更换设备。

为此，本发明提出下述图像拍摄设备，该设备具有两个可互换头部的组合，这两个可互换头部包括一个伽玛头部和一个阿尔法头部，这两个头部中一次仅有一个头部能够处于工作位置。当连续拍摄两幅图像时，尽管头部已经从一幅图像改变到另一幅图像，只要拍摄图像的设备没有被移位，就以相同的观察轴来拍摄这两幅图像。

更具体地，本发明涉及一种包括主体的图像拍摄设备，该主体包括具有光轴并与图像传感器相互作用的图像增强管。此外，图像拍摄设备还包括可互换的两个头部的组合，每个头部具有围绕观察轴限定的视场，该组合包括：

一个伽玛头部，所述伽玛头部包括准直器和闪烁体，所述闪烁体用于将来自场景中存在的伽玛辐射源且透入到所述准直器中的伽玛射线转换成传输到所述图像增强管的紫外线；以及

一个阿尔法头部，所述阿尔法头部包括对紫外线辐射透明的物镜，所述物镜用于将由来自所述场景中存在的阿尔法污染源的阿尔法辐射所生成的紫外线传输到所述图像增强管，所述图像增强管对来自所述阿尔法头部和所述伽玛头部两者的紫外线辐射敏感。图像拍摄设备还包括耦接装置，该耦接装置用于一次一个地将所述组合的所述两个头部耦接到所述主体，被耦接的头部具有与所述图像增强管的所述光轴重合的观察轴，以便使得：对于所述伽玛头部，来自所述闪烁体的紫外线辐射能够到达所述图像增强管，以及对于所述阿尔法头部，已经穿过该阿尔法头部的紫外线辐射能够到达所述图像增强管。

有利地，耦接装置是机械的。这些耦接装置可以是螺丝接合装置或卡口式耦接装置。

在非常简单的方式中，头部的更换可以是手动的。

在替选的实施例中，为了进行更快速的置换，头部的更换可以是自动的，所述两个头部安装在与所述图像拍摄设备为一整体的同一支架上并且能够被旋转地和/或平移地置换。

为了在用阿尔法头部拍摄图像时减少背景光噪声的影响，优选地，图像增强管是来自太阳的紫外线无法穿过类型的图像增强管。

有利地，所述伽玛头部的所述闪烁体可以由氟化钡BaF₂制成，这对于用来自太阳的紫外线无法穿过类型的图像增强管进行双重检测而言是有利材料。在替选的实施例中，所述闪烁体可以由碘化铯CsI、锗酸铋BGO、钨酸镉CdWO₄制成，使得所述图像增强管对由闪烁体发射的紫外线光子敏感。

所述伽玛头部可以具有编码掩模类型的准直器或针孔类型的准直器。

优选地，所述阿尔法头部包括相对于所述场景在物镜的上游的紫外带通滤波器，以利于消除背景可见光噪声。

为了使图像拍摄设备的视场以外到达该设备的伽玛射线衰减，主体可以配备有保护性的屏蔽壳。

优选地，当所述伽玛头部耦接到所述主体时，所述屏蔽壳还保护所述伽玛头部的所述闪烁体免受在所述伽玛头部的视场以外到达所述伽玛头部的伽玛辐射的影响。

图像拍摄设备还可以配备有直接或间接地与所述主体为一整体的至少一个元件，所述元件选自：准直伽玛能谱检测器、激光指示器、彩色摄像机、非准直放射量率测量设备、可定向的激光遥测计。这些元件使得可以给图像拍摄设备提供其他有用的功能来检测及表征伽玛辐射源和阿尔法污染源。

本发明还涉及一种成像设备，包括前述图像拍摄设备，并且还包括：连接到所述图像传感器处的采集和处理设备以及连接到所述采集和处理设备处的显示设备，该采集和处理设备用于获取图像，该显示设备用于显示所述场景的可见图像以及将可能在所述可见图像中存在的一个或多个伽玛辐射源和/或一个或多个阿尔法污染源高亮。

本发明还涉及一种用于使用前述成像设备来检测并定位伽玛辐射源或阿尔法污染源的方法，其中：

通过所述成像设备捕获所观察场景的可见图像，

将所述可见图像传送到所述采集和处理设备，所述可见图像被存储在所述采集和处理设备处，

通过所述图像拍摄设备来捕获所观察场景的伽玛图像或阿尔法图像，所述伽玛头部或所述阿尔法头部耦接到所述图像拍摄设备的所述主体，

将所观察场景的所述伽玛图像或阿尔法图像传送到所述采集和处理设备，所述伽玛图像或阿尔法图像被存储在所述采集和处理设备处，

将所述伽玛图像或阿尔法图像叠加到所述可见图像上以获得最终的可见图像。

本发明还涉及一种用于检测并定位伽玛辐射源和阿尔法污染源的方法，其中，执行前述除了叠加之外的方法，并且其中，在捕获所观察场景的所述伽玛图像或阿尔法图像的步骤之后，将所述伽玛头部或者所述阿尔法头部从所述主体去耦接，将所述阿尔法头部或者所述伽玛头部耦接到所述主体，通过所述图像拍摄设备来捕获所观察场景的阿尔法图像或伽玛图像，将所观察场景的所述阿尔法图像或伽玛图像传送到所述采集和处理设备，在所述采集和处理设备处所述阿尔法图像或伽玛图像被存储，将所述伽玛图像或阿尔法图像以及所述阿尔法图像或伽玛图像叠加到所述可见图像上以获得所述最终的可见图像。

在这些方法中，所述可见图像是用设置有所述伽玛头部或所述阿尔法头部的所述图像拍摄设备捕获的，或者可见图像是用所述彩色摄像机捕获的。

附图说明

在阅读仅出于说明的目的而非限制性的示例性实施例的描述的基础上以及通过参照附图将更好地理解本发明，其中：

图1示出了根据本发明的主题的双成像设备的示例；

图2A、图2B示出了根据本发明的主题的双成像设备的伽玛头部的示例；

图3示出了根据本发明的主题的双成像设备的阿尔法头部的示例；

图4A、图4B示出了根据本发明的主题的具有手动机械耦接装置的图像拍摄设备的示例；

图5示出了根据本发明的主题的具有自动机械耦接装置的图像拍摄设备的示例；

图6A、图6B示出了根据本发明的主题的图像拍摄设备的示例，该设备配备有屏蔽壳，并且配备有伽玛头部或者阿尔法头部，以便用于辐照环境中；

图7A、图7B示出了根据本发明的主题的图像拍摄设备的示例，该设备配备有伽玛头部或者阿尔法头部且不配备屏蔽壳，没有屏蔽以便用于非辐照环境中；

图8示出了配备有至少一个彩色摄像机的图像拍摄设备的示例；

图9示出了双成像设备的操作模式的示例的概要。

各个图的相同的、相似的或相等的部件具有相同的附图标记，以使得更容易地在附图之间切换。

具体实施方式

现在将参照图1来描述根据本发明的主题的所观察场景的双成像设备。

该双成像设备包括图像拍摄设备100，该图像拍摄设备100与采集和处理设备101相连，采集和处理设备101与显示设备102相连。图像拍摄设备100包括主体1以及可互换的两个头部11、12的组合10。一个头部11为用于在阿尔法模式下对场景的图像进行采集的阿尔法头部，另一个头部12为用于在伽玛模式下对同一场景的图像进行采集的伽玛头部。主体1包括外壳9，设置有光轴XX'的图像增强管2，该光轴XX'构成图像拍摄设备100的参考观察轴。

图像增强管2通过光学纤维束4耦接有诸如CCD类型的半导体图像传感器3。更确切地说，图像增强管2对紫外线辐射敏感。图像增强管2从进口面FE开始以级联的方式包括：光电阴极5、至少一个微通道晶片6以及荧光屏7。光电阴极5具有将入射的紫外线辐射转化成电子的功能。至少一个微通道晶片6具有增加电子增益的功能。荧光屏7具有将已经穿过微通道晶片6的电子转换成可见光的功能。荧光屏7包括面向光学纤维束4的出口面FS。图像传感器3连接至由该图像传感器3所递送的图像的至少一个视频格式化设备8。该图像视频格式化设备8与电源(未示出)连接。光学纤维束4、图像传感器3、图像视频格式化设备8容置在外壳9中。外壳9包括视频格式化设备8处的底部9.1。用于连接视频格式化设备8的装置8.1从外壳9的外面可触及。

此外，成像设备包括：采集和处理设备101、显示设备102以及控制设备103，该采集和处理设备101可以由经由电缆连接至图像视频格式化设备8并且因此间接连接至图像传感器3的个人计算机的中央处理单元来实现，该显示设备102可以由个人计算机的屏幕来实现，该控制设备103用于控制图像增强管以使得图像增强管的光电阴极5从关闭状态变到开启状态。采集和处理设备101、显示设备102以及控制设备103相对于图像拍摄设备100是远程的。

根据本发明的特征，图像增强管2在接近于可见光的紫外波段(例如包含在大约280nm与390nm之间)中是敏感的。可以回想到，紫外波带包含在10nm与400nm之间，而可见光带延伸超过400nm直至约700nm。

优先选择无法对来自太阳的紫外线进行感知(已知为日盲)的类型的图像增强管2，以限制阿尔法模式下采集期间背景光噪声的影响。这些图像增强管2对波长小于390nm的辐射是敏感的。很明显，可以在阿尔法模式下在可见光的极限处或者冒着获取可见光噪声的风险来使用标准的图像增强管2。可以通过对可见光削波的紫外带通滤波器来使该噪声减弱。

现在将参照图1和图2A、图2B来描述伽玛头部12。

伽玛头部12围绕观察轴12.3构建。伽玛头部以级联的方式包括至少两个元件。标记为12.1的第一元件为闪烁体，该元件相对于伽玛辐射的传播来说位于下游，也就是说，当伽玛头部12耦接至主体1时，该元件位于主体1一侧。所述闪烁体12.1是由跟随伽玛辐射的吸收而发射紫外线的材料制成的。根据所使用的闪烁体，这些紫外线将具有包含在约220nm与550nm之间的波长。图像增强管2对闪烁体12.1发射的紫外线敏感。例如，闪烁体12.1可以由下述材料制成：发射约220nm与310nm之间的紫外线的氟化钡BaF₂、发射约475nm的紫外线的钨酸镉CdWO₄、发射约550nm的紫外线的碘化铯CsI、发射约480nm的紫外线的锗酸铋BGO。标记为12.2的第二元件为准直器。准直器12.2相对于伽玛辐射的传播来说位于上游，当拍摄图像时面向待拍摄的所观察场景。在图2A中，准直器12.2为针孔准直器。在图2B中，准直器12.2为编码掩模准直器。伽玛头部12的正面标记为12.4。在具有针孔类型准直器的替选的实施例中，该正面基本上是圆锥形的，在具有编码掩模准直器的替选的实施例中，该正面基本上是平的。具有针孔类型准直器12.2的替选的实施例使得能够获得无限的景深，不论拍摄图片时定向的伽玛辐照源相对于图像拍摄设备100的距离有多远，该伽玛辐照源都将会清楚地出现，而不需要特别对焦。具有编码掩模准直器12.2的替选的实施例相比于具有针孔准直器12.2的替选的实施例而言具有更高的灵敏度。

阿尔法头部11也是围绕观察轴11.3构建的。结合图1来参照图3。阿尔法头部11主要包括物镜11.1，该物镜11.1包括至少一个镜头。该物镜11.1对空气中的氮被阿尔法粒子的通过激发时所发射的紫外线辐射是透明的。将穿过物镜11.1的紫外线光子具有小于约390nm的波长。可以在物镜11.1的上游、在待观察的场景一侧设置有利于使背景可见光噪声衰减的紫外带通滤波器11.2。

此外，根据本发明的主题的图像拍摄设备100还包括耦接装置20，该耦接装置20用于将头部11或者头部12一次一个地耦接至主体1从而耦接至图像增强管2。

实际上，当伽玛头部12耦接至图像增强管2时，可以拍摄所观察到的场景的伽玛图像，以便检测伽玛辐照源的存在。

当阿尔法头部11耦接至图像增强管2时，可以拍摄所观察到的场景的阿尔法图像，以便检测阿尔法污染源的存在。

在连续拍摄伽玛图像和阿尔法图像期间，图像拍摄设备100的主体1不移动位置。只是对应于希望获取的场景的图像的类型而将头部11或者头部12耦接至主体1。

为了能够定位阿尔法污染源和/或伽玛辐照源，优选的是拍摄待观察场景的可见图像并且将该可见图像与用伽玛头部12拍摄的伽玛图像和/或用阿尔法头部11拍摄的阿尔法图像叠加，以获得可用的最终可见图像。两幅图像的叠加或者三幅图像的叠加是由采集和处理装置101来执行的。当阿尔法头部11耦接至主体1时或者当伽玛头部12耦接至主体1时，可以容易地通过图像拍摄设备100来拍摄该可见图像。因此，可以用图像拍摄序列期间首先耦接至图像增强管2的头部11或者头部12来拍摄可见图像。通过根据本发明的主题的图像拍摄设备，无论所拍摄的图像是可见图像、阿尔法图像还是伽玛图像，实际上都将会拍摄相同的场景。采集和处理装置101可以包括能够获取图像的特定的软件。该软件使得能够实时地或者几乎实时地或者回顾性地获得最终图像。这使得能够特别根据用图8中描述的相关的附加元件所进行的测量来执行附加的计算。

此外，伽玛头部12包括快门12.5，当拍摄伽玛图像时该快门是关闭的，当拍摄可见图像时该快门是打开的。仅在图2A中在伽玛头部12的前面标记了该快门，以免使图上标记过多。阿尔法头部中不需要快门。

参照图4A、图4B。在该实施例中，两个头部11、12可以转动并且可以手动地从主体1拆除。在该实施例中，外壳9包括与底部9.1相对的开口端9.2。

耦接装置20是机械且手动的，这些耦接装置20包括用于通过旋拧到主体1进行紧固的设备。该紧固设备分解成阴螺纹20.1(内螺纹)和阳螺纹20.2(或者外螺纹)。阴螺纹20.1由外壳9承载，更准确地说由其内壁在其开口端9.2的边缘处承载。阳螺纹20.2(或外螺纹)由每个头部12、11承载。外螺纹20.2由每个头部12、11的外周表面承载。该阳螺纹20.2优选位于伽玛头部12的准直器12.2上。闪烁体12.1没有螺纹，并且一旦两个螺纹20.1、20.2拧在一起，闪烁体12.1被容纳在由这两个螺纹横向地、由准直器12.2上游以及由图像增强管2下游所限定的空间内。图4A中示出了具有伽玛头部12的版本，图4B中示出了具有阿尔法头部11的版本。对于阿尔法头部11，阳螺纹20.2由物镜11.1承载。带通滤波器未示出。

不论头部是伽玛头部还是阿尔法头部，只要当头部12、11被紧固到主体1时，该头部的观察轴12.3、11.3就与图像增强管2的光轴XX'重合。通过将两个头部11或12中的一个且仅一个头部旋拧到图像拍摄设备100的主体1来手动地确保头部11或12之一的紧固。

还可以设想使用机械耦接装置20，但是该机械耦接装置可能是自动的而不是手动的。参照图5，图5为图像拍摄设备的前视图。伽玛头部12为具有针孔类型准直器的头部。耦接装置20还包括用于将头部11或者头部12紧固到主体1处的紧固设备20.4、20.5。此外，耦接装置包括用于头部11、12的支架20.3、用于旋转地和/或平移地置换支架20.3的装置20.6，该装置20.6诸如为一个或多个马达。两个头部11、12与所述能够被旋转地和/或平移地置换的支架20.3为一整体。支架20.3与图像拍摄设备为一整体。

在支架20.3的置换期间，头部11、12之一通过将头部11、12自身固定在可以紧固到主体1的位置来完成。紧固设备20.4、20.5可以是卡口紧固，包括头部11、12上的至少两个凸耳20.4以及外壳9处的主体1上的至少两个插槽20.5。在这种机械及自动化耦接装置20的配置中还可以设想通过螺纹拧紧进行紧固。还可以在手动的耦接装置中使用卡口紧固设备。同样，在该配置中，紧固到主体1的头部11、12的观察轴11.3、12.3与图像增强管2的光轴XX'重合。在该图5中，轴局限于点。

图像拍摄频率显然取决于头部之一的移除速度以及另一个头部的放置好的速度。用自动化机械耦接装置可以达到更高的频率。

为了在周围的伽玛辐照很强的情况下可以使用成像设备，优选地，设定图像拍摄设备的主体1被屏蔽于背景辐照。如果图像拍摄设备的外壳9是由具有令人满意的辐射阻挡能力的材料制成，则该外壳9可以用作屏蔽壳。这些材料是具有高密度的材料，比如铅、钨或其合金，特别是已知为Dénal(注册商标)的钨合金。该实施例在图8中可见。在替选的实施例中，外壳9可以被可移除的外部包层13所包围，该包层13用作屏蔽层，如图6A、图6B中所示。因此，可以根据辐照源的更重要或次重要的活动来选择、设置不同厚度的多个包层13。

在辐照环境中，屏蔽壳13用来保护主体1的诸如图像增强管2及伽玛辐照图像传感器3之类的电子组件。该屏蔽壳使所使用的头部11或12的视场以外到达图像拍摄设备的伽玛辐射衰减。优选地，如图6A中所示，当伽玛头部12耦接至主体1时，也在伽玛头部12的闪烁体12.1处保护伽玛头部12使其免受伽玛辐射。因此，伽玛模式中的视场被限制并且位于伽玛头部12的视场外的寄生伽玛源的影响减小。当伽玛头部12耦接至主体1时，屏蔽壳13包围闪烁体12.1。例如，在每个头部12、11必须分别拧紧到主体1的版本中，屏蔽壳13可以延伸至围绕主体1的阴螺纹20.1。图6B示出了下述图像拍摄设备100，该图像拍摄设备具有屏蔽壳13和耦接至主体1处的阿尔法头部11。在替选的实施例中，屏蔽壳13可以是模块化的，具有围绕主体1的主要部分13.1和设置在头部的一部分周围的附加的冠状部分13.2，该头部的一部分尤其是当伽玛头部12耦接至主体1时伽玛头部的闪烁体12.1。

当双成像设备位于其中的环境是非辐照环境时，尤其是如果成像设备用于获取阿尔法污染源的图像，则主体1周围可以不使用屏蔽壳(图7B)。在没有屏蔽壳的情况下双成像设备更轻并且更易于操作。然而，在检测伽玛辐照源的应用中，在没有背景辐照的情况下，可以设置成在闪烁体12.1周围放置屏蔽冠13.2，如图7A中所示，以便仅考虑伽玛头部的视场中的伽玛辐射。

此外，根据本发明的主题的双成像设备可以配备有准直伽玛能谱检测器30，该准直伽玛能谱检测器30直接或间接地与主体1成一整体。准直伽玛能谱检测器30具有围绕轴32延伸的视场，该轴32与图像增强管2的光轴XX'平行。这样的准直伽玛能谱检测器30可以与同一申请人的专利申请FR 2 879 304中所描述的准直伽玛能谱检测器类似。

伽玛能谱准直器31由致密材料所制，该致密材料的密度将大于钢的密度。该材料可以例如基于铅和/或钨和/或铜。准直器31与图像拍摄设备的主体1为一整体。

如上述专利申请中所描述的那样，根据本发明的主题的双成像设备还可以配备有激光指示器33。该激光指示器33耦接有准直伽玛能谱检测器30。该激光指示器33直接或间接地与图像拍摄设备的主体1为一整体。可以将该激光指示器33放置在伽玛能谱准直器31的里面或者外面。

激光指示器33具有与图像增强管2的光轴XX'平行的观察轴34，并且指向待成像的场景。

如上所述，当头部11或12中的一个耦接到主体1时，由图像拍摄设备100所拍摄的可见图像是单色图像，这导致显示设备102处的黑白图像。可以提供根据本发明的主题的下述双成像设备，该双成像设备具有直接或间接地与图像拍摄设备的主体1成一体的、用于拍摄彩色摄像机类型的辅助图像拍摄设备35。可以将图像拍摄设备认定为主要图像拍摄设备。该彩色摄像机35具有与图像增强管2的光轴XX'平行的观察轴36，其指向观察到的待成像的场景400。该彩色摄像机35可以与上述专利申请中描述的彩色摄像机类似。

由彩色摄像机35所拍摄的图像以及由主要图像拍摄设备100(无论是配备有伽玛头部12还是阿尔法头部11)所拍摄的伽玛类型或阿尔法类型的图像可以是基本上同时的。

然后，将由彩色照相机35拍摄的可见图像与由设置有伽玛头部12或阿尔法头部11之一的图像拍摄设备100拍摄的伽玛类型或阿尔法类型的图像以及潜在地与由设置有另一阿尔法头部11或伽玛头部12的图像拍摄设备100拍摄的阿尔法类型或伽玛类型的图像叠加。由此获得所观察场景400的彩色图像，在该彩色图像上以可见和精确的方式出现伽玛辐照源410和/或阿尔法污染源420。

此外，可以提供根据本发明的主题的下述成像设备，该成像设备在其外围处具有非准直放射量率测量设备37。该设备37主要包括：探针支架38、由探针支架38所承载的探针39以及外部测量装置40，该探针支架38直接或间接地与双成像设备的主体1为一整体，该探针39用于测量放射量率，该外部测量装置40通过电导体连接到放射量率测量探针39。

还可以提供根据本发明的主题的下述双成像设备，该双成像设备具有可定向的激光遥测计42，以确定所观察场景的每个伽玛辐照源或每个阿尔法污染源离双成像设备的距离。每个源距离双成像设备的距离信息用于确定这些源的活动。激光遥测计42的激光束被定向到位于由显示设备所显示的图像上的源上且同时跟随该源显示在显示设备上。该激光束被辐照源或污染源反射，然后激光遥测计42提供其距离。在此距离上，可以确定辐照源或污染源的活动。

现在将参照图1、图8和图9来描述本发明的主题的成像设备的操作模式。首先，用双成像设备捕获所观察场景的可见图像。该图像被传送到101，该图像被存储在该采集和处理设备中。

可以由辅助成像设备(即彩色摄像机35)或者替代地由主要图像拍摄设备100来拍摄该图像，只要该主要图像拍摄设备配备有其头部11或头部12中的一个即可。

通过图像拍摄设备100来捕获所观察场景的伽玛图像或阿尔法图像，伽玛头部12或阿尔法头部11耦接到主体1并因此耦接到图像增强管2。所述伽玛图像或阿尔法图像被传送到采集和处理设备101，在采集和处理设备处被处理并被存储。该处理导致所观察场景中存在的伽玛辐照源或阿尔法污染源的再现。处理可以是滤波。如果仅需要定位伽玛辐照源或阿尔法污染源，则将可见图像叠加在伽玛图像或阿尔法图像上。将这两个图像互相应用，使它们重合以便获得显示伽玛辐照源或阿尔法污染源的最终可见图像。在采集和处理设备101中执行这种叠加。最终可见图像显示在显示设备102中。如果可见图像已由彩色摄像机35拍摄，则在叠加期间执行视差校正，因为彩色摄像机35具有相对于图像拍摄设备100的参考观察轴XX'平行但偏移的观察轴36。

如果需要获得同时显示伽玛辐照源和阿尔法污染源两者的最终可见图像，则将伽玛头部12从主体1去耦接并且换成阿尔法头部11，或者将阿尔法头部11从主体1去耦接并且换成伽玛头部12。通过图像拍摄设备100来捕获所观察场景的阿尔法图像或伽玛图像。该阿尔法图像或伽玛图像被传送到采集和处理设备101，在采集和处理设备处被处理并被存储。该处理导致在所观察场景中发现的阿尔法污染源或伽玛辐照源的再现。该处理可以是滤波。

然后将可见图像与首先拍摄的伽玛图像以及与第二次拍摄的阿尔法图像叠加，或者将可见图像与首先拍摄的阿尔法图像以及与第二次拍摄的伽玛图像叠加。将三张图像彼此应用，使它们重合以获得显示伽玛辐照源和阿尔法污染源的最终可见图像。在采集和处理设备101中执行这种叠加。最终可见图像显示在显示设备102上。如果可见图像已经由彩色摄像机35拍摄，则也在可见图像上执行视差校正。

在图9中，以示意性方式示出了双成像设备的操作模式的概要。从可见图像Iv的获取(块200)开始示出了第一路径V1，该第一路径V1对应于：获取阿尔法图像Ia(块201)、将阿尔法图像Ia叠加到可见图像Iv上以获得最终的可见阿尔法图像IFva(块202)以及显示最终的可见阿尔法图像IFva(块203)。还示出了第二路径V2，该第二路径V2对应于：获取伽玛图像Ig(块204)、将伽玛图像Ig叠加到可见图像Iv上以获得最终的可见伽玛图像IFvg(块205)以及显示最终的可见伽玛图像IFvg(块206)。从块200、201和204开始示出了另一路径V3：将伽玛图像Ig和阿尔法图像Ia叠加在可见图像Iv上以获得最终的可见伽玛阿尔法图像IFvga(块207)。最后的块208示出了下述步骤：显示最终的可见伽玛阿尔法图像IFvga。

Claims

1.一种图像拍摄设备(100)，该图像拍摄设备具有主体(1)，该主体(1)包括图像增强管(2)，该图像增强管(2)具有光轴(XX')并且与图像传感器(3)交互，

其特征在于，所述图像拍摄设备还包括：

可互换的两个头部(11，12)的组合(10)，这两个头部(11，12)中的每个头部具有围绕观察轴(11.3，12.3)限定的视场，所述组合包括：

一个伽玛头部(12)，所述伽玛头部(12)包括准直器(12.2)和闪烁体(12.1)，所述闪烁体(12.1)用于将来自场景(400)中存在的伽玛辐射源(410)且透入到所述准直器(12.2)中的伽玛射线转换成传输到所述图像增强管(2)的紫外线；以及

一个阿尔法头部(11)，所述阿尔法头部(11)包括对紫外线辐射透明的物镜(11.1)，所述物镜(11.1)用于将由来自所述场景(400)中存在的阿尔法污染源(420)的阿尔法射线所生成的紫外线传输到所述图像增强管(2)，所述图像增强管(2)对来自所述阿尔法头部(11)和所述伽玛头部(12)两者的紫外线辐射敏感；以及

耦接装置(20)，所述耦接装置用于一次一个地将所述组合(10)的两个头部耦接到所述主体(1)，则被耦接的头部(11或12)具有与所述图像增强管(2)的所述光轴(XX')重合的观察轴(11.3或12.3)，以便使得：对于所述伽玛头部(12)，来自所述闪烁体(12.1)的紫外线辐射能够到达所述图像增强管(2)，以及对于所述阿尔法头部(11)，已经穿过所述阿尔法头部(11)的紫外线辐射能够到达所述图像增强管(2)。

2.根据权利要求1所述的图像拍摄设备，其中，所述耦接装置(20)是机械的。

3.根据权利要求2所述的图像拍摄设备，其中，所述耦接装置(20)是螺丝接合装置或卡口式耦接装置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的图像拍摄设备，其中，所述头部(11，12)的更换是手动的。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的图像拍摄设备，其中，头部(11，12)的更换是自动的，所述两个头部(11，12)安装在与所述图像拍摄设备为一整体的同一支架(20.3)上并且能够被旋转地和/或平移地置换。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的图像拍摄设备，其中，所述图像增强管(2)为来自太阳的紫外线无法穿过的图像增强管。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的图像拍摄设备，其中，所述伽玛头部(12)的所述闪烁体(12.1)是由氟化钡BaF₂、钨酸镉CdWO₄、碘化铯CsI或锗酸铋BGO制成的。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的图像拍摄设备，其中，所述伽玛头部(12)具有编码掩模类型或针孔类型的准直器(12.2)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的图像拍摄设备，其中，所述阿尔法头部(11)包括相对于所述场景在所述物镜(11.1)的上游的紫外带通滤波器(11.2)。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的图像拍摄设备，其中，所述主体(1)配备有对抗在所述头部(11，12)的所述视场以外到达所述主体(1)的伽玛辐射的保护性的屏蔽壳(13)，所述头部(11,12)耦接到所述主体(1)。

11.根据权利要求10所述的图像拍摄设备，其中，当所述伽玛头部(12)耦接到所述主体(1)时，所述屏蔽壳(13)还保护所述伽玛头部(12)的所述闪烁体(12.1)免受在所述伽玛头部的视场以外到达所述伽玛头部的伽玛辐射的影响。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的图像拍摄设备，还包括直接或间接地与所述主体(1)为一整体的至少一个元件，所述元件选自：准直伽玛能谱检测器(30)、激光指示器(33)、彩色摄像机(35)、非准直放射量率测量设备(39)、可定向的激光遥测计(42)。

13.一种成像设备，包括根据权利要求1至12中任一项所述的图像拍摄设备，并且还包括：连接到所述图像传感器(3)处的采集和处理设备(101)以及连接到所述采集和处理设备(101)处的显示设备(102)，所述采集和处理设备(101)用于获取图像，所述显示设备(102)用于显示所述场景(400)的可见图像以及将所述可见图像中存在的一个或多个伽玛辐射源(410)和/或一个或多个阿尔法污染源(420)高亮。

14.一种用于使用根据权利要求13所述的成像设备来检测并定位伽玛辐射源或阿尔法污染源的方法，其中：

通过所述成像设备捕获所观察场景的可见图像(Iv)，

将所述可见图像(Iv)传送到所述采集和处理设备，所述可见图像(Iv)被存储在所述采集和处理设备处，

通过所述图像拍摄设备来捕获所观察场景的伽玛图像或阿尔法图像(Ig或Ia)，所述伽玛头部或所述阿尔法头部耦接到所述图像拍摄设备的所述主体，

将所观察场景的所述伽玛图像或阿尔法图像(Ig或Ia)传送到所述采集和处理设备，所述伽玛图像或阿尔法图像(Ig或Ia)被存储在所述采集和处理设备处，

将所述伽玛图像或阿尔法图像(Ig或Ia)叠加到所述可见图像(Iv)上以获得最终的可见图像(IFga或IFva)。

15.一种用于检测并定位伽玛辐射源和阿尔法污染源的方法，其中：

执行根据权利要求14所述的除了叠加之外的方法，在捕获所观察场景的伽玛图像或阿尔法图像(Ig或Ia)的步骤之后，

将所述伽玛头部或者所述阿尔法头部从所述主体去耦接，

将所述阿尔法头部或者所述伽玛头部耦接到所述主体，

通过所述图像拍摄设备来捕获所观察场景的阿尔法图像或伽玛图像(Ia或Ig)，

将所观察场景的所述阿尔法图像或伽玛图像(Ia或Ig)传送到所述采集和处理设备，所述阿尔法图像或伽玛图像(Ia或Ig)被存储在所述采集和处理设备处，

将所述伽玛图像或阿尔法图像(Ig或Ia)以及所述阿尔法图像或伽玛图像(Ia或Ig)叠加到所述可见图像(Iv)上以获得所述最终的可见图像(IFvga)。

16.根据权利要求14或15所述的用于检测并定位伽玛辐射源和/或阿尔法污染源的方法，其中，所述可见图像(Iv)是用设置有所述伽玛头部或所述阿尔法头部的所述图像拍摄设备捕获的，或者所述可见图像(Iv)是用所述彩色摄像机捕获的。