CN212008953U - 一种实现三维位置放射性检测的立体编码结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种实现三维位置放射性检测的立体编码结构，包括由填充材料所构成的三维编码体，在所述三维编码体中设置有若干个辐射探测器，所述三维编码体的内部和/或表层中设置有不规则的孔或缺口。本实用新型将辐射探测器进行多组合的结构设计，再经算法处理，能够在满足高探测效率和快速反应的基础上，同时实现射线源在被监测环境中的三维定位功能，并提供剂量和放射性核素识别信息，同时实现高探测效率和射线源三维定位的应用需求。

Description

一种实现三维位置放射性检测的立体编码结构

技术领域

本实用新型涉及辐射探测及辐射成像技术领域，具体涉及射线源探测和定向定位的检测组件，特别是涉及一种实现三维位置放射性检测的立体编码结构。

背景技术

在核电、核医疗、核材料的全流程处置等领域，都需要对放射性材料进行探测，需要测试被监测环境中的放射性剂量，识别放射性核素的种类名称，进行核素的能谱探测因此，就需要更进一步的了解放射性核素在上述环境中的三维分布信息。

在剂量与核素识别的基础上，能够提供放射性核素分布信息的系统，常用的有基于NaI闪烁体的伽马相机。

伽马相机采用的系统结构是编码版，加闪烁体板耦合面阵列的PD或SiPM阵列，这样的系统优势是可以给出射线源在约40度锥束角度内的射线源分布信息，但缺点是只能提供约40度角内的射线源分布，而如果实际需求是360度的全景分布，此时就需要多个伽马相机拼接，或在两个维度进行旋转，才能获取全景射线源分布信息，除此之外伽马相机另一个缺点是，射线能量最高只能到1.5Mev，不能达到常规的3Mev探测范围。

另一种提供射线源三维信息的设备，是基于CdZnTe探测器器的康普顿相机。康普顿相机在提供剂量与核素识别信息外，利用CZT探测器本身的三维位置灵敏功能及康普顿散射原理，不需要旋转和拼接，该系统可以给出360度全景范围内的射线源分布信息。该系统的缺点是CZT晶体昂贵，探测系统复杂，数据处理繁复，使得通常的CZT系统都是小体积的，探测效率低，实时监测的反应速度受到限制。

实用新型内容

本实用新型的目的是要提供一种实现三维位置放射性检测的立体编码结构，能够实现射线源在被监测环境中的三维定位功能，并提供剂量和放射性核素识别信息，探测效率高，反应灵敏快速。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提供了一种实现三维位置放射性检测的立体编码结构，包括由填充材料所构成的三维编码体，在所述三维编码体中设置有若干个辐射探测器，所述三维编码体的内部和/或表层中设置有不规则的孔或缺口。

对于上述技术方案，申请人还有进一步的优化措施

可选地，所述三维编码体为柱形、环形、球形或其他多面体形状。

可选地，所述若干个辐射探测器按照一定的规律排列，构成单平面或者多平面相平行的排列结构。

可选地，所述若干个辐射探测器呈水平环状排列，或倾斜一定角度的环状排列。

可选地，所述若干个辐射探测器分层进行排列，每层由多个辐射探测器呈水平环状排列构成或者或倾斜一定角度的环状排列构成。

可选地，所述若干个辐射探测器整体呈球面均匀排列。

可选地，所述若干个辐射探测器整体呈柱状排列。

进一步地，所述填充材料采用的是对辐射射线具有阻挡作用的材料。

更进一步地，所述填充材料为铅、钨、铁、铝或铜中的一种或者多种所构成的合金，当然也可以为其他能够对辐射射线具有阻挡作用的材料。

进一步地，所述辐射探测器为闪烁探测器、CZT探测器、锗探测器、TlBr探测器或者HgI2探测器中的一种。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型中的立体编码结构可基于价格较为便宜的辐射探测器进行设计，将辐射探测器进行多组合的结构设计，再经算法处理，能够在满足高探测效率和快速反应的基础上，同时实现射线源在被监测环境中的三维定位功能，并提供剂量和放射性核素识别信息，同时实现高探测效率和射线源三维定位的应用需求。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的立体编码结构的结构示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的立体编码结构的结构示意图；

图3是根据本实用新型一个实施例的立体编码结构的结构示意图；

图4是根据本实用新型一个实施例的立体编码结构的结构示意图；

图5是根据本实用新型一个实施例的立体编码结构的结构示意图；

图6是根据本实用新型一个实施例的立体编码结构的结构示意图；

图7是根据本实用新型一个实施例的立体编码结构的结构示意图；

图8是根据本实用新型一个实施例的立体编码结构的结构示意图；

图9是本实用新型实施例中辐射探测器与构成三维编码体的填充材料间的位置关系示意图。

其中：

1、三维编码体，2、辐射探测器，3、三维编码体中的开孔和缺口。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例描述了一种实现三维位置放射性检测的立体编码结构，包括由填充材料所构成的三维编码体1，在所述三维编码体1中均匀或者不均匀地设置有若干个辐射探测器2，所述三维编码体1的内部和/或表层中设置有不规则的孔或缺口，在填充材料所构成的三维编码体1内部及表层，做出不同直径、不同形状、不同深度的孔或缺口，使得整个填充材料成为一个三维结构，同样数量的射线从不同方向进入系统，从而在三维编码体1中各探测器内部产生的辐射响应不同，计数率不同，沉积能量不同，从而确定射线的进入方向。

本实施例所描述的立体编码结构破坏结构的对称性能，使得射线从不同方向进入三维编码体1后，然后根据排列在不同位置上的辐射探测器2内部产生的能量沉积不同，计数率不同，三维编码体1叠加各辐射探测器2彼此之间对辐射射线的遮挡作用，共同实现了射线源的定位功能，同时每个单独的探测器都可提供被检测射线源的剂量及核素识别。如此，能够在满足高探测效率和快速反应的基础上，同时实现射线源在被监测环境中的三维定位功能，并提供剂量和放射性核素识别信息，同时实现高探测效率和射线源三维定位的应用需求。

本实施例中，所述填充材料采用的是对辐射射线具有阻挡作用的材料，通常为铅、钨、铁、铝或铜中的一种或者多种所构成的合金，也可以为其它可以阻挡射线的材料。所述辐射探测器2为闪烁探测器、CZT探测器、锗探测器、TlBr探测器或者HgI2探测器中的一种，优选采用的是价格相对合理的闪烁探测器。

在一个实施例中，如图1所示，三维编码体1的柱体形状为由填充材料所构成的立方体或者长方体，多个辐射探测器2按照一定的规律排列，排列在立方体或长方体的6个面上，本实施例是采用的每个面上分别设置一个辐射探测器2。另外，也可以采用的是辐射探测器2排列在其他形式结构的多面体的不同面上。

在一个实施例中，如图2所示，三维编码体1的柱体形状为由填充材料所构成的球形，多个辐射探测器2按照一定的规律排列，排列在一个球面上，可以是均匀排列在一个球面上，也可以是非均匀的排列。在如图8所示的进一步实施例中，在球形的三维编码体1内做出不同直径、不同形状、不同深度的孔或缺口3，如圆形、三角形、矩形、不同形状的多边形等等，从而使得整个填充材料成为一个三维结构，如此，同样数量的射线从不同方向进入系统，从而在三维编码体1中各探测器内部产生的辐射响应不同，计数率不同，沉积能量不同，从而更为有效地确定射线的进入方向。

在一个实施例中，如图3所示，多个辐射探测器2排列成一个圆环，圆环为水平的，在辐射探测器2的外侧填充有填充材料，填充材料同样构成的是环形，当然也可以是其他形状。在一更优化的实施例中，还可以在三维编码体1的中心处排列一个或者多个辐射探测器2，辐射探测器2尺寸可以与圆环上的辐射探测器2相同，也可以不同。

在一进一步的实施例中，如图7所示，呈圆环状水平排列的辐射探测器2可以是单层的，也可以多层叠加，如此能够同时提高方向识别的精度和探测效率。

在另一个实施例中，如图4所示，多个辐射探测器2排列成一个圆环，辐射探测器2的朝向有一个倾斜角度的，因此所构成圆环类似于王冠状，在辐射探测器2的外侧填充有填充材料。在一更优化的实施例中，还可以在三维编码体1的中心处排列一个或者多个辐射探测器2，进而提高探测精度，辐射探测器2尺寸可以与圆环上的辐射探测器2相同，也可以不同。

在一进一步的实施例中，如图6所示，呈圆环状倾斜排列的辐射探测器2可以是单层的，也可以多层叠加，如此能够同时提高方向识别的精度和探测效率。

在一实施例中，如图5所示，多个辐射探测器2的排列也可以是非球面，非圆环的非规律立体排列，辐射探测器2形状大小可以相同或不同。由辐射探测器2自身的排列组合，形成一个立体的编码系统，如非等边的多边形排列。

除此之外，辐射探测器2的尺寸和形状，可以是相同的，也可以是不同的，探测器的尺寸选择，依赖于实际应用对整个探测系统的探测效率及实时响应时间的需求。在三维编码体1中排列的探测器个数，可以多，可以少，取决于探测效率的需求，位置分辨的精度要求，探测速度的高低要求，需要定位的角度范围。

而且，如图9所示的辐射探测器2与构成三维编码体1的填充材料间的相对位置关系，探测器可以是被屏蔽填充材料包裹，也可以是完全突出在填充材料之外，也可以是部分突出在填充材料之外，已能够实现辐射探测为限。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种实现三维位置放射性检测的立体编码结构，其特征在于，包括由填充材料所构成的三维编码体，在所述三维编码体中设置有若干个辐射探测器，所述三维编码体的内部和/或表层中设置有孔或缺口。

2.根据权利要求1所述的立体编码结构，其特征在于，所述三维编码体为柱形、环形、球形或多面体形状。

3.根据权利要求1所述的立体编码结构，其特征在于，所述若干个辐射探测器规律排列，构成单平面或者多平面相平行的排列结构。

4.根据权利要求3所述的立体编码结构，其特征在于，所述若干个辐射探测器呈水平环状排列，或倾斜一定角度的环状排列。

5.根据权利要求4所述的立体编码结构，其特征在于，所述若干个辐射探测器分层进行排列，每层由多个辐射探测器呈水平环状排列构成或者或倾斜一定角度的环状排列构成。

6.根据权利要求3所述的立体编码结构，其特征在于，所述若干个辐射探测器整体呈球面均匀排列。

7.根据权利要求3所述的立体编码结构，其特征在于，所述若干个辐射探测器整体呈柱状排列。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的立体编码结构，其特征在于，所述填充材料采用的是对辐射射线具有阻挡作用的材料。

9.根据权利要求8所述的立体编码结构，其特征在于，所述填充材料为铅、钨、铁、铝或铜中的一种。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的立体编码结构，其特征在于，所述辐射探测器为闪烁探测器、CZT探测器、锗探测器、TlBr探测器或者HgI₂探测器中的一种。

Images