CN107356953A - 放射性物质成像监控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种放射性物质成像监控装置，监控装置包括至少一个位置灵敏探测器和成像组件，其中，至少一个位置灵敏探测器用于获取接收到放射源发出的入射射线的位置信息；成像组件用于根据位置信息在预设时间的累积计数分布得到在空间的预设范围内任意放射源的空间分布图像，以根据空间分布图像对放射性物质进行成像监控。该装置可以对空间内一定范围内任意方向放射源进行成像，得到放射源分布图像，并通过放射源分布图像进行放射源监控，提高监控的准确性和可靠性，有效保证公共安全，简单易实现。

Description

放射性物质成像监控装置

技术领域

本发明涉及射线探测技术领域，特别涉及一种放射性物质成像监控装置。

背景技术

放射性物质广泛存在于自然界并应用于工业、农业、医疗卫生等行业中。通过探测放射性物质发出的射线，从而对放射性物质进行监控，对于保证放射性物质在规定场所正常存储和应用，防止意外泄露、遗失或违规转移，防止放射性物质被用于恐怖袭击和危害公共安全有重要意义。

相关技术中，盖革计数器仅有计数强度信息，不能获得放射源的方位。利用带平行孔、针孔或编码板准直器的伽马相机可以对放射性物质进行成像，但是其准直器采用重金属制成，设备笨重、昂贵，而且成像视野有限，不利于大规模应用普及，从而难以用于开放场景和移动式应用。康普顿相机对探测器的能量分辨率要求很高，但是对于低能放射源不适用。采用2X2块探测器前后遮挡，使晶体上的计数与放射源方向相关，可以进行放射源定位，但是只适用于单个点状放射源的方向估计，无法进行成像，导致监控不够准确和可靠，无法与有效保证公共安全，有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种放射性物质成像监控装置，该装置可以提高监控的准确性和可靠性，有效保证公共安全，简单易实现。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种放射性物质成像监控装置，监控装置包括至少一个位置灵敏探测器和成像组件，其中，所述至少一个位置灵敏探测器用于获取接收到放射源发出的入射射线的位置信息；所述成像组件用于根据所述位置信息在预设时间的累积计数分布得到在空间的预设范围内任意放射源的空间分布图像，以根据所述空间分布图像对放射性物质进行成像监控。

本发明实施例的放射性物质成像监控装置，通过采用位置灵敏探测器测量从放射源入射到探测器中的累积计数分布，利用累积计数分布与放射源分布的相关性，采用图像重建算法获得放射源分布图像，从而实现放射源成像监控，而且具有便携特性，能够实现4π全景视野的放射源分布成像，同时对于单点源、多点源、不同形状放射源以及存在放射本底等不同场景中的放射性物质分布均能进行具有较高精度和较好空间分辨率的放射性物质的定位监控，提高监控的准确性和可靠性，有效保证公共安全，简单易实现。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述放射性物质包括单点源、多点源、不同形状放射源及存放在不同场景中的一种或多种。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述位置信息的累积计数分布根据所述入射射线的射线强度和/或入射方向。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述至少一个位置灵敏探测器在需要进行成像监控的方向维度上设置至少三个位置灵敏探测器，以通过所述至少三个位置灵敏探测器组成的多个探测器单元阵列和/或所述至少三个位置灵敏探测器输出的与位置相关的输出信号，得到所述位置信息。

可选地，在本发明的一个实施例中，位置灵敏探测器可以由闪烁体耦合光电器件组成。

可选地，在本发明的一个实施例中，位置灵敏探测器可以为碲锌镉探测器阵列或碲化镉探测器阵列。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述至少一个位置灵敏探测器中任意一个位置灵敏探测器相对所述放射源移动或静止。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述空间分布图像为在任意一个空间区域内每个空间位置上的放射源强度分布或任意一个方位范围的放射源强度分布。

进一步地，在本发明的一个实施例中，通过图像重建算法得到所述空间分布图像。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述图像重建算法为利用图像频域信息的解析重建算法，或求解方程组的代数重建算法，或进行统计估计的统计重建算法，或进行迭代估计的迭代重建算法。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的放射性物质成像监控装置的结构示意图；

图2为根据本发明一个实施例的位置灵敏探测器的原理示意图；

图3为根据本发明一个实施例的单点源情形位置灵敏探测器截面晶体单元的累积计数示意图；

图4为根据本发明一个实施例的双点源情形位置灵敏探测器截面晶体单元的累积计数示意图；以及

图5为根据本发明一个具体实施例的位置灵敏探测器的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的放射性物质成像监控装置。

图1为根据本发明实施例的放射性物质成像监控装置的结构示意图。

如图1所示，该放射性物质成像监控装置10包括：至少一个位置灵敏探测器100和成像组件200。

其中，至少一个位置灵敏探测器100用于获取接收到放射源发出的入射射线的位置信息。成像组件200用于根据位置信息在预设时间的累积计数分布得到在空间的预设范围内任意放射源的空间分布图像，以根据空间分布图像对放射性物质进行成像监控。本发明实施例的装置10可以对空间内一定范围内任意方向放射源进行成像，得到放射源分布图像，并通过放射源分布图像进行放射源监控，提高监控的准确性和可靠性，有效保证公共安全，简单易实现。

其中，在本发明的一个实施例中，放射性物质包括单点源、多点源、不同形状放射源及存放在不同场景中的一种或多种，在此不做具体限定。

可以理解的是，本发明实施例的监控装置10用于进行无准直器的放射性物质成像监控，尤其是对单点源、多点源、不同形状放射源及存在放射本底等不同场景中的放射性物质分布，均能进行放射性物质的成像监控。

进一步地，在本发明的一个实施例中，空间分布图像为在任意一个空间区域内每个空间位置上的放射源强度分布或任意一个方位范围的放射源强度分布。

举例而言，针对盖革计数器无方向定位信息，带准直器的伽马相机设备本笨重，视野受限，康普顿相机成像空间分辨率低，对低能放射源不适用以及2X2块探测器前后遮挡摆放定位只适用于单点源的问题，本发明实施例在进行具有便携特性放射性物质成像监控，实现4π全景视野，并且对于单点源、多点源、不同形状放射源以及存在放射本底等不同场景中的放射性物质分布均能进行具有较高精度和较好空间分辨率的放射性物质的定位监控，下面进行详细描述。

进一步地，在本发明的一个实施例中，位置信息的累积计数分布根据入射射线的射线强度和/或入射方向得到。

举例而言，位置灵敏探测器能够测量入射射线被探测器接收到的位置信息，经过一定时间的计数累积，探测器内某一位置上获得的累积计数，取决于入射到探测器的射线强度，也取决于射线入射探测器的方向。如图2至图4所示，带箭头线条代表不同方向入射伽马射线探测器颜色分布表征探测到的伽马事件数，颜色越深代表位置信息的累积计数越多。

进一步地，在本发明的一个实施例中，至少一个位置灵敏探测器100在需要进行成像监控的方向维度上设置至少三个位置灵敏探测器，以通过至少三个位置灵敏探测器组成的多个探测器单元阵列和/或至少三个位置灵敏探测器输出的与位置相关的输出信号，得到位置信息。

可以理解的是，在需要进行放射源成像监控的方向维度上，应具有三个或三个以上的位置灵敏探测器单元。本发明实施例的装置10可以通过将多个探测器单元阵列拼接成位置灵敏探测器组成，也可以使探测器输出与位置相关的输出信号，利用这些输出信号求得入射事件的位置信息来实现位置灵敏探测。

可选地，在本发明的一个实施例中，位置灵敏探测器可以由闪烁体耦合光电器件组成。

其中，闪烁体可以为NaI、CsI、LSO、LYSO和BGO中的一种或几种组成，而光电器件也可以为光电倍增管(例如，PMT)或硅光电倍增器件(例如，MPPC或SiPM)等，在此不做具体限定。

可选地，位置灵敏探测器可以为碲锌镉探测器阵列或碲化镉探测器阵列。

例如，如图5所示，位置灵敏探测器可以为切割晶体阵列耦合光电倍增管，或联系晶体耦合硅光电倍增器件，或碲化镉探测器阵列，为减少冗余，在此不做详细赘述。

进一步地，在本发明的一个实施例中，至少一个位置灵敏探测器100中任意一个位置灵敏探测器相对放射源移动或静止。

可以理解的是，本发明实施例的监控装置10可以在空间中放置多个探测器来实现，但是至少有一个为上述的位置灵敏探测器，其中，多个探测器中的任意一个可以相对放射源静止，也可以相对放射源进行移动。

进一步地，在本发明的一个实施例中，通过图像重建算法得到空间分布图像。

可以理解的是，利用图像重建算法，求解已知探测器内部探测光子累积计数分布条件下的放射源空间分布图像，即可进行放射源的成像监控。重建算法所依据的测量数据是探测器或探测器组的累积计数分布，所求解得到的图像为放射源在探测器周围空间的强度分布。

其中，在本发明的一个实施例中，图像重建算法为利用图像频域信息的解析重建算法，或求解方程组的代数重建算法，或进行统计估计的统计重建算法，或进行迭代估计的迭代重建算法。也就是说，本发明实施例所采用的图像重建算法可以为任一种图像重建算法，为减少冗余，在此不做具体限定。

根据本发明实施例的放射性物质成像监控装置，通过采用位置灵敏探测器测量从放射源入射到探测器中的累积计数分布，利用累积计数分布与放射源分布的相关性，采用图像重建算法获得放射源分布图像，从而实现放射源成像监控，而且具有便携特性，能够实现4π全景视野的放射源分布成像，同时对于单点源、多点源、不同形状放射源以及存在放射本底等不同场景中的放射性物质分布均能进行具有较高精度和较好空间分辨率的放射性物质的定位监控，提高监控的准确性和可靠性，有效保证公共安全，简单易实现。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种放射性物质成像监控装置，其特征在于，监控装置包括至少一个位置灵敏探测器和成像组件，其中，

所述至少一个位置灵敏探测器用于获取接收到放射源发出的入射射线的位置信息；

所述成像组件用于根据所述位置信息在预设时间的累积计数分布得到在空间的预设范围内任意放射源的空间分布图像，以根据所述空间分布图像对放射性物质进行成像监控。

2.根据权利要求1所述的放射性物质成像监控装置，其特征在于，所述放射性物质包括单点源、多点源、不同形状放射源及存放在不同场景中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的放射性物质成像监控装置，其特征在于，所述位置信息的累积计数分布根据所述入射射线的射线强度和/或入射方向得到。

4.根据权利要求1所述的放射性物质成像监控装置，其特征在于，所述至少一个位置灵敏探测器在需要进行成像监控的方向维度上设置至少三个位置灵敏探测器，以通过所述至少三个位置灵敏探测器组成的多个探测器单元阵列和/或所述至少三个位置灵敏探测器输出的与位置相关的输出信号，得到所述位置信息。

5.根据权利要求1所述的放射性物质成像监控装置，其特征在于，位置灵敏探测器由闪烁体耦合光电器件组成。

6.根据权利要求1所述的放射状物质成像监控装置，其特征在于，位置灵敏探测器为碲锌镉探测器阵列或碲化镉探测器阵列。

7.根据权利要求1所述的放射状物质成像监控装置，其特征在于，所述至少一个位置灵敏探测器中任意一个位置灵敏探测器相对所述放射源移动或静止。

8.根据权利要求1所述的放射状物质成像监控装置，其特征在于，所述空间分布图像为在任意一个空间区域内每个空间位置上的放射源强度分布或任意一个方位范围的放射源强度分布。

9.根据权利要求1-8任一项所述的放射状物质成像监控装置，其特征在于，通过图像重建算法得到所述空间分布图像。

10.根据权利要求9所述的放射状物质成像监控装置，其特征在于，所述图像重建算法为利用图像频域信息的解析重建算法，或求解方程组的代数重建算法，或进行统计估计的统计重建算法，或进行迭代估计的迭代重建算法。