DE69001117T2

DE69001117T2 - Geraet zur echtzeitlokalisierung der bestrahlungsquelle.

Info

Publication number: DE69001117T2
Application number: DE9090402803T
Authority: DE
Inventors: Genevieve Simonet
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1989-10-11
Filing date: 1990-10-09
Publication date: 1993-09-02
Anticipated expiration: 2010-10-10
Also published as: JPH03134585A; FR2652909B1; JP2953772B2; CA2027286A1; CA2027286C; EP0425333A1; FR2652909A1; EP0425333B1; DE69001117D1; US5204533A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Echtzeitlokalisierung von Strahlungsquellen. Sie bezieht sich insbesondere auf die Lokalisierung von geeigneten Strahlungsquellen, die in einem Ort enthalten sind, wie zum Beispiel einer Strehlenschutzzelle, oder wider Erwarten in einem Raum anwesend sind.
Die Erfindung ist eine Vervollkommnung des Geräts, wie es in der französischen Patentanmeldung Nr. 8500088 vom 4. Januar 1985 beschrieben ist (siehe ebenso die Patantanmeldung US-A-4797701).
Das Gerät, das in der oben erwähnten Patentanmeldung beschrieben ist, verwendet, für die Lokalisierung von Strahlungsquellen, eine Lochkamera, in welcher ein für die Strahlung sensibler Film und ein für sichtbares Licht sensibler Film angebracht sind, in dem Gebiet, das geeignet ist, daß sich darin die Strahlungsquellen befinden; die Blende, dessen Öffnung die Aufnahme mit sichtbarem Licht ermöglicht, ist für die Strahlung der Quellen durchlässig.
Nach Entwicklung dieser Filme und Überlagerung dieser Letzteren, kann man die Strahlungsquellen in ihrer Umgebung lokalisieren.
Das Gerät, das in der oben erwähnten Patentanmeldung beschrieben ist, weist den Nachteil auf, daß es keine Echtzeitlokalisierung von Strahlungsquellen ermöglicht; es bedingt also blind zu arbeiten, was die detektierten Strahlungsquellen und die nötige Dauer der Aufnahme betrifft, und es erfordert eine Verzögerung durch die Entwicklung bevor man die Ergebnisse erhält.
Außerdem ist ein Herausnehmen des Apparats aus dem Arbeitsbereich und ein Wiedereinlegen von Filmen erforderlich, um eine zweite Aufnahme zu erhalten. Dies kann eine große Verzögerung erfordern, besonders um eine stereoskopische Sicht der Quellen zu erhalten.
Andererseits kann es, ohne stereoskopische Sicht der Quellen, in bestimmten Fällen eine Zweideutigkeit über ihre Positionen geben: sind sie vor oder hinter solchen sichtbaren Objekten, und in welchem Abstand zu diesen? Die quantitative Bestimmung der Ebene dieser Quellen, die man untersucht, kann unbestimmbar sein, weil man von ihnen nur die Richtung und die Strahlung an der Stelle des Meßapparats kennt, ohne von ihnen die exakte Position zu kennen.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, diese Nachteile zu beheben.
Zu diesem Zweck verwendet die vorliegende Erfindung nicht mehr zwei Filme, sondern einen Leuchtschirm, der die Strahlung der Quellen in eine Lichtstrahlung umwandelt, und der für das Licht des beobachteten Gebiets durchlässig ist, sowie eine Kamera, die mit dem Schirm optisch gekoppelt ist, und die es ermöglicht, in Form von optischen Signalen, ein Bild des Gebiets und ein Bild der Quellen zu erhalten.
Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung ein Gerät zur Lokalisierung von Strahlungsquellen, die geeignet sind, sich in einem Bereich zu befinden, und dieses Gerät umfaßt eine Lochkamera, deren Wände eine Abschirmung gegenüber der Strahlung der Quellen bilden, und Hilfsmittel zum Verschließen der Lochkamera, wobei diese Verschlußmittel für die Strahlung der Quellen durchlässig sind, wobei dieses Gerät dadurch gekennzeichnet ist, daß es außerdem in der Lochkamera, gegenüber dieser Lochblende,einen Leuchtschirm umfaßt, der im Lichtbereich durchlässig ist und zur Umwandlung der Stahlung der Quellen in Lichtstrahlen geeignet ist, daß die Verschlußmittel außerdem dazu fähig sind, um zu verhindern, daß das Licht des Gebiets auf den Schirm trifft, und daß das Gerät außerdem eine Kamera umfaßt, die optisch mit dem Schirm gekoppelt ist, und die dazu fähig ist, in Form von elektrischen Signalen, ein Bild der Quellen, aufgrund der Lichtstrahlung, die sie von dem Schirm erhält, und ein Bild von dem Gebiet zu liefern, aufgrund des Lichts, das sie von diesem Gebiet durch den Schirm erhält, während die Verschlußmittel offen sind, wobei die Empfindlichkeit der Kamera ausreichend ist, um von ihm ein akzeptables Bild der Quellen zu erhalten, für einen gegebenen Wirkungsgrad des Schirms, was die Detektion der Strahlung betrifft, wobei die Bilder überlagerbar und sichtbar sind, aufgrund der Hilfsmittel zur Verarbeitung und Anzeige der elektrischen Signale.
Gemäß einer ersten besonderen Ausführungsweise des Geräts, das Gegenstand der Erfindung ist, ist die Kamera in der Lochkamera angeordnet und umfaßt ein Eingangsfenster, welches gegen den Schirm gerichtet ist.
Gemäß einer zweiten besonderen Ausführungsweise ist die Kamera außerhalb der Lochkamera angeordnet und optisch mit dem Schirm gekoppelt, durch Zwischenschaltung eines Bündels von Lichtleitfasern, deren eines Ende in der Lochkamera gegenüber dem Schirm angeordnet ist.
In einer besonderen Ausführung der Erfindung umfaßt die Lochkamera einen Kollimator, der durch eine konische Wand beschränkt wird, deren am weitesten entfernter Teil die Lochblende bildet.
Die Lochkamera kann einen Kollimator umfassen, der durch eine Wand in doppelt konischer Form beschränkt wird, die durch zwei Kegel derselben Öffnung, gegenüberliegend an der Spitze, gebildet wird, wobei diese letztere die Lochblende bildet.
Die Lochblende kann aus einer Doppelblende gebildet werden, nämlich einer kleinen Blende, die den Durchgang von radioaktiver Strahlung und von Lichtstrahlung ermöglicht und einer großen Blende, die nur den Durchgang radioaktiver Strahlung ermöglicht.
Die Kamera ist vorzugsweise eine Kamera vom Typ der Ladungsübertragung mit doppelter Verstärkungsstufe.
Eine solche Kamera ist an die vorliegende Erfindung besonders angepaßt. Und zwar ist ein Leuchtschirm, der außerdem noch im sichtbaren Bereich durchlässig ist, allgemein wenig wirksam gegenüber einer Strahlung wie der Gammastrahlung, was erfordert, ihn mit einer sehr empfindlichen Kamera zu verbinden.
Das Gerät, welches Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, kann außerdem einklappbare Hilfsmittel zur Dämpfung umfassen, wobei diese Hilfsmittel zur Dämpfung dazu vorgesehen sind, um die Strahlung der Quellen zu dämpfen, ehe diese den Schirm erreichen.
Diese Hilfsmittel zur Dämpfung ermöglichen es, die Strahlungsenergie einer Quelle, die man lokalisiert hat, zu bestimmen, durch Vergleich des Bildes der Quelle (bezüglich der von ihr emittierten Strahlung), während die Hilfsmittel zur Dämpfung eingeklappt sind, mit dem Bild der Quelle, während die Hilfsmittel zur Dämpfung nicht eingeklappt sind.
Das Gerät, welches Gegenstand der Erfindung ist, kann auch einen ausrichtbaren Entfernungsmesser umfassen, der in der Nähe der Lochkamera angeordnet ist, und zur Bestimmung des Abstands jeder Strahlungsquelle vom Gerät fähig ist.
Es kann dann außerdem eine ausrichtbare Lichtquelle umfassen, die aus einem Stück mit dem Entfernungsmesser und dazu vorgesehen ist, um jede Strahlungsquelle, von der der Entfernungsmesser den Abstand messen muß, zu beleuchten; vorzugsweise gehört das entsprechende Licht zum Empfindlichkeitsbereich der Kamera.
In einer besonders interessanten Ausführung verwendet man einen Entfernungsmesser, der einen Laser umfaßt, welcher gleichzeitig die Rolle der Lichtquelle zur Beleuchtung spielt. Die Informationen über den Abstand jeder Strahlungsquelle zum Gerät werden zur Bestimmung der Aktivität dieser Quellen verwendet.
Schließlich wird in einer besonderen Ausführung des Geräts, welches Gegenstand der Erfindung ist, durch eine mobile Stütze getragen, deren Position in jedem Moment vollständig bekannt ist und die es ermöglicht, vollständige Aufnahmen, sowohl symmetrische als auch distanzierte oder nahe in präziser Weise zu machen, und die Hilfsmittel zur Verarbeitung und zur Anzeige sind vorgesehen, um eine stereoskopische Ansicht, die Berechnung des Abstandes der Quellen bezüglich der Aufnahmeebene und die Berechnung der Strahlungsintensität bei Berührung der Quellen zu ermöglichen.
Die Strahlung der Quellen kann eine Gammastrahlung sein.
Die vorliegende Erfindung wird besser bei Lektüre der folgenden Beschreibung umfaßt, die Ausführungsbeispiele werden insofern nur anzeigend und keineswegs beschränkend, bezüglich den angefügten Zeichnungen gegeben, auf welchen:
- Figur 1 eine schematische Sicht einer besonderen Ausführungsweise des Geräts ist, welches Gegenstand der Erfindung ist, welche eine in der Lochkamera angeordnete Kamera umfaßt,
- Figur 2 eine schematische Sicht einer anderen besonderen Ausführungsweise des Geräts ist, welches Gegenstand der Erfindung ist, und eine außerhalb der Lochkamera angeordnete Kamera umfaßt, und
- Figur 3 schematisch eine beweglich Stütze darstellt, die zum Tragen des Geräts gemäß der Erfindung bestimmt ist.
Das Gerät gemäß der Erfindung, welches schematisch in Figur 1 dargestellt ist, ist zum Beispiel für die Lokalisierung von Gammastrahlungsquellen 2 bestimmt, welche geeignet sind, sich in einem Gebiet, wie einem Raum, zu befinden.
Wie in dem Anspruch, der weiter oben erwähnt ist und auf welchen man sich bezieht, umfaßt das in Figur 1 dargestellte Gerät eine Lochkamera 4, die in einem Körper 6 gebildet wird, welcher eine Abschirmung der Kammer 4 gegenüber Gammastrahlung bildet. Dieser Körper 6 kann aus einer passenden Legierung, basierend auf Wolfram, gemacht sein, wie der Legierung, die unter dem Namen "DENAL" bekannt ist. Die erhöhte Dichte dieser Legierung verleiht ihr ein gutes Dämpfungsvermögen von Strahlungen; die Verwendung dieses Materials ermöglicht es also, die Dicke der Abschirmung zu verringern und, und daraus folgernd, den Platzbedarf des Geräts und sein Gewicht.
Der Körper 6 kann einen abhebbaren oberflächlichen Teil 8 umfassen, in welchem der Rest 10 des Körpers eingesetzt ist, was die Wahl einer oberflächlichen Abschirmung 8 von mehr oder weniger großer Dicke ermöglicht, je nachdem, ob die Aktivität der Quellen 2 in der Umgebung mehr oder weniger hoch ist.
In Figur 1 sieht man ebenso Hilfsmittel, welche die Bezugsnummer 12 tragen, die eine ausrichtbare Stütze des Körpers 6 und somit des Geräts symbolisieren.
Der Rest 10 des Körpers 6 umfaßt einen Kollimator 14 gegenüber der Kammer 4. Die Wand des Kollimators 14 wird von zwei Kegeln mit demselben Öffnungswinkel gebildet, welche entgegengesetzt sind durch ihre gemeinsame Spitze, die gelocht ist, um die Lochblende 16 zu formen.
Wie in dem weiter oben erwähnten Anspruch, kann der Kollimator 14 in der Ebene und rund um die Lochblende 16 einen, für das (sichtbare) Licht undurchlässigen, Teil 18 umfassen, welches von dem untersuchten Gebiet stammt, aber durchlässig für die Gammastrahlung ist, um eine eventuell ungenügende Aktivität der Quelle 2 der Gammastrahlung, die man lokalisieren will, zu berücksichtigen (Lochblende mit Doppelblende).
Außerdem kann der Kollimator 14 auswechselbar sein, was es ermöglicht, zwischen einem Kollimator mit einfacher oder mit Doppelblende zu wählen, mit angepaßter Öffnung an die angenommene Aktivität der Gammaquellen 2, die man lokalisieren will.
Das Gerät umfaßt außerdem einen mechanischen Verschluß 20, um zu verhindern, daß das sichtbare Licht des Gebiets in die Kammer 4 eindringt, während die Gammastrahlung durchgelassen wird. Dieser Verschluß 20 ist eine Irisblende vom Typ eines Photoapparats, oder zum Beispiel eine metallische Platte, die senkrecht zur Achse 22 des Körpers 6 steht, und in der Nähe der Lochblende 16, an der Seite der Kammer 4, angebracht und versenkbar ist. Die Bewegungen der Platte, welche den Verschluß 20 bildet, sind durch elektromechanische Hilfsmittel 24 ferngesteuert, welche selbst durch ein Fernsteuerungsgerät 26 gesteuert werden. Dieses letztere kann in großer Entfernung vom Gerät angeordnet sein, wenn die Aktivität der Quellen hoch ist.
Das Gerät umfaßt außerdem in der Kammer 4, gegenüber der Lochblende 16, einen Leuchtschirm 28, welcher gegen einen kreisförmigen internen Vorsprung des Körpers 6 lehnt, in der Ebene der Basis der konischen Wand des Kollimators 14, der Wand, die sich gegen die Kammer 4 ausbreitet.
Der Leuchtschirm 28 ist für den sichtbaren Bereich durchlässig und zur Umwandlung der Gammastrahlung der Quellen 2, die zu ihm gelangt nach durchlaufen des Kollimators 14, in eine sichtbare Strahlung fähig, durch eine Kamera 30, welche das Gerät ebenfalls in der Kammer 4 umfaßt, und die vorgesehen ist, um in Form elektrischer Signale ein Bild der Anordnung zu liefern, das diese Kamera nach durchlaufen der Lochblende 16 (während der Verschluß 20 offen ist) beobachtet. Das Eingangsfenster 32 der Kamera 30 ist gegen den Schirm 28 plattiert, wobei dieser letztere folglich zwischen der Lcohblende 16 und der Kamera 30 angebracht ist.
Der Schirm 28 ermöglicht es, durch jede beobachtete Quelle 2 emittierte Gamaphotonen zu detektieren. Die Wechselwirkung der Gammaphotonen mit dem Schirm findet mit Aussenden sichtbaren Lichts statt, welches normalerweise auf das Eingangsfenster der Kamera fällt. Die Intensität dieses sichtbaren Lichts hängt natürlich von der Aktivität der Quelle und vom Abstand dieser zum Gerät, aber ebenso von der Wirksamkeit des Leuchtschirms 28 gegenüber Gammastrahlung ab.
Um eine große Wahrscheinlichkeit der Wechselwirkung zwischen den Gammaphotonen und dem szintillierenden Material zu haben, aus dem der Schirm gebildet ist, ist dieses Material vorzugsweise dicht und hat einen guten Lichtertrag. Außerdem ist es vorzuziehen, daß der Schirm dünn ist (einige mm dick), damit man eine gute räumliche Auflösung erhält.
Bevorzugterweise ist die Kamera 30 sehr empfindlich, um die Verwendung eines dünnen Schirms zu ermöglichen, der aus einem für den sichtbaren Bereich durchlässigen, szintillierenden Material gemacht ist, und hat eine gute Empfindlichkeit für die Detektion von Gammastrahlung in Entfernung. Es ist ebenso vorzuziehen, daß die Kamera 30 eine gute Widerstandsfähigkeit in einer Gama- Umgebung und eine gute Zuverlässigkeit besitzt, was quantitative Messungen ermöglicht.
Die Wahl des Materials des Schirms hängt von der Aktivität der zu lokalisierenden Quellen ab. Wenn die Aktivität sehr gering ist, kann man einen Schirm aus NaI verwenden; wenn sie nicht zu stark ist, kann man einen Schirm aus Wismutgermanat (BGO) verwenden, und wenn sie stark ist, kann man einen Schirm aus szintillierendem Plastikmaterial verwenden, was ausreichend ist, um Röntgen-, Beta-Strahlungen ... zu detektieren.
Ebenso kann man, mit einem Schirm aus BGO von 3 mm Dicke, in 10 Sekunden das Bild der Gammastrahlungsquelle von &sup6;&sup0;Co mit 2 Ci erhalten, die 3 m von dem Gerät angeordnet ist, mit einer Kamera des Typs der Ladungsumwandlungen (CCD) mit doppelter Verstärkerstufe.
Insofern rein als anzeigendes und keineswegs beschränkendes Beispiel verwendet man eine Kamera 30 von der Art wie diejenige, die von der LHESA Gesellschaft vertrieben wird, deren Empfindlichkeit 10&supmin;&sup7; Lux beträgt und die ein Eingangsfenster 32 umfaßt, welches Endstücke der Lichtleitfasern umfaßt, wobei diesem Fenster ein Bildverstärker der ersten Generation 34 folgt, dem selbst eine Kamera der Ladungsumwandlung LH 5038 folgt, die in der Figur 1 die Referenznummer 36 trägt. Hilfsmittel zur Kupplung der Endstücke der Lichtleitfasern 38 verbinden die Kamera 36 mit dem Verstärker 34.
Eine solche Kamera 30, die durch die Elemente 32 und 38 gebildet und durch die Abschirmung, welche den Körper 6 bildet, vor der Gammastrahlung geschützt wird, ist für das abgeschirmte Gerät, in welchem sie sich befindet, ausreichend klein,, sowie tragbar und kann in klassische Öffnungen ("Kanäle") der Strahlenschutzzellen (Durchgangsöffnungen des Telemanipulators von zum Beispiel 170 mm Durchmesser) eingeführt werden.
Das Gehäuse 26 ist ebenso vorgesehen, um die Kamera 30 zu steuern und besonders, um die Leistung dieser Kamera auf Nulll zurückzusetzen, wenn der Verschluß 20 sich öffnet, unter Berücksichtigung der hohen Empfindlichkeit der Kamera (dieses Zurücksetzen auf Null kann auch durch eine automatische Sicherung gesichert werden).
Das in Figur 1 dargestellte Gerät ist mit Hilfsmitteln 40 zurEchtzeiterfassung, zur Verarbeitung und zur Anzeige der elektrischen Signale, die von der Kamera 30 geliefert werden, verbunden. Diese Hilfsmittel 40 zur Erfassung, zur Verarbeitung und zur Anzeige sind zum Beispiel von der Art, wie diejenigen, die von der Gesellschaft ICAP unter dem Namen VISICAP vertrieben werden.
Man kann sie mit Hilfsmitteln 42 verbinden, zum Wiederabschreiben des Schirms, den sie umfassen, an den Enden zur Archivierung des angezeigten Bildes; solche Dokumente sind auf Baustellen, zur Darstellung von Berichten, ... verwendbar.
Während der Verschluß 20 geschlossen ist, erhält man zu Beginn einer bestimmten Zeit (einige Sekunden, zum Beispiel 10s) das Bild der Gammastrahlungsquellen. Dieses Bild wird in einem ersten Speicherbereich des Hilfsmittels 40 gespeichert.
Anschließend, durch Steuerung der Öffnung des Verschlußes 20 während eines Bruchteils einer Sekunde, erhält man, in quasimomentaner Weise, ein Bild (aus sichtbarem Licht) von dem beobachteten Gebiet, in welchem die Quellen 2 sind. Dieses zweite Bild wird ebendfalls in einem zweiten Speicherbereich des Hilfsmittels 40 gespeichert, abgetrennt von dem ersten Speicherbereich.
Nach Verarbeitung des Bildes und besonders Kolorierung der "Flecken" aufgrund der Aktivität der Quellen 2, um diese Quellen gut lokalisieren und ihre "Gamma-Leuchtkraft" von der Leuchtkraft (in sichtbarem Licht) der Objekte, die in dem beobachteten Gebiet anwesend sind, aber keinerlei Gammastrahlung emittieren, unterscheiden zu können, werden das erste und das zweite Bild auf dem Bildschirm der Hilfsmittel 40 überlagert angezeigt, was die Lokalisierung der Gammastrahlenquellen ermöglicht.
Das in Figur 1 dargestellte Bild kann außerdem einklappbare Hilfsmittel 44 zur Dämpfung der Gammastrahlung umfassen, ehe diese den Schirm 28 erreicht. Die Hilfsmittel 44 werden zum Beispiel aus einem Schirm aus Wolram gebildet, dessen Dicke in der Größenordnung von 1 bis 3 mm betragen kann und der senkrecht zur Achse 22 des Geräts steht und in der Nähe der Lochblende 16 , an der Seite des Kegels des Kollimators 14, angeordnet ist, des Kegels, der gegen das Äußere des Geräts geöffnet ist.
Der Schirm aus Wolfram und die Platte 20 können mobil in einer geeigneten Aufnahme, die in dem Körper 6 vorgesehen ist, oder am Eingang des Kollimaotrs angeordnet sein.
Elektromechanische Hilfsmittel 46 sind im Körper 6 vorgesehen, um das Einklappen und das Anordnen des Schirms 44 zu steuern. Diese Hilfsmittel 46 werden selbst ausgehend von dem Gehäuse 26 gesteuert, das zu diesem Zweck vorgesehen ist.
Der Schirm 44 ermöglicht die Abschätzung der Energie der Gammaphotonen durch Umwandlung, wobei die Intensität des Flecks, bezüglich einer Gammastrahlungsquelle, auf dem Bild der Quellen, schwächer ist, während der Schirm 44 aus Wolfram den Kollimator 14 abschließt, als während er eingeklappt ist, und dies umso mehr, als die Energie der Strahlung gering ist.
Man kann ebenso das Gerät verwenden, wenn man Messungen zur Aktivität der Quellen 2 zu machen wünscht. Um die Berechnung zu vereinfachen und zu automatisieren, stattet man das Gerät mit einem ausrichtbaren Laser-Entfernungsmesser 48 aus, dessen Ausrichtung durch Hilfsmittel des zu diesem Zweck vorgesehenen Gehäuses 50 ferngesteuert wird. Ein solcher Entfernungsmesser wird von der Gesellschaft ARIES vertrieben.
Der Laser-Entfernungsmesser 48 wird zur Messung der Entfernung jeder Quelle vom Gerät verwendet. Sein aussendender Bereich ist zum Beispiel in derselben Ebene angeordnet, wie der Leuchtschirm 28, wobei letzterer ebenso in der Art ausgewählt wird, um die Strahlung, die durch den Laser emittiert wird und die von den verschiedenen Objekten, die in dem Gebiet anwesend sind und besonders den Quellen 2 (zum Beispiel radioaktiven metallischen Hindernissen) reflektiert wird, in für die Kamera sichtbare Strahlung umwandeln zu können.
Ebenso ist ein Schirm aus BGO für einen Infrarot- Laserstrahl empfindlich.
Die Quellen 2 werden aufgrund des Geräts lokalisiert und aufgrund der Hilfsmittel 40 angezeigt, und man regelt die Leistung der Kamera 30 auf eine sehr geringes Niveau und verschiebt den Laserstrahl des Entfernugnsmessers 48, bis dieser Strahl auf eine der Quellen fällt, von denen man die Aktivität berechnen will (die erhaltene Aktivität variiert in reziproker Abhängigkeit vom Quadrat des Abstands, in welchem man sich von der Quelle befindet), wobei die Verschiebung des reflektierten Strahls auf dem Schirm des Hilfsmittels 40 verfolgt wird.
Die Einheit VISICAP, die mit einer speziellen Karte ausgestattet ist und mit dem Laser-Entfernungsmesser verbunden ist, liefert also den gesuchten Abstand und man kann daraus also die Aktivität der Quelle bestimmen.
Zu diesem Zweck führt man vorher eine Kalibrierung mit Kalibrierquellen durch, von denen man die Aktivität kennt und von denen man die Leuchtintensität mit der Kamera bei einem gegebenen Abstand und einer gegebenen Einstellung mißt.
Das Gerät gemäß der Erfindung, welches schematisch und teilweise in Figur 2 dargestellt ist, unterscheidet sich von dem, das in Figur 1 dargestellt ist, durch die Tatsache, daß die Kamera 30 nicht mehr in der Kammer 4, sondern außerhalb des Körpers 6 ist, von dem sie sehr weit entfernt sein kann, was es ermöglicht, sie außerhalb des zu kontrollierenden Raums, zum Beispiel der Strahlenschutzzelle, anzubringen. Ein Bündel von Lcihtleitfasern 52, die fähig sind, die durch den Schirm emittierte sichtbare Strahlung und das sichtbare Licht des Gebiets zu leiten, verbindet den Schirm 28 mit der Kamera 30, indem es den Körper 6 durchquert. Ein Ende des Faserbündels führt normalerweise zu dem Schirm und erreicht wieder dessen Oberfläche.
Das andere Ende des Bündels führt normalerweise zum Eingangsfenster 32 der Kamera und erreicht wieder dieses Fenster.
Das Gerät, welches Gegenstand der Erfindung ist, kann von einer robotisierten oder mindestens frei beweglichen und ineinanderschiebbaren Halterung getragen werden, die sich in bis zu 6 Freiheitsgraden in der Bewegung bewegen kann und deren Position in jedem Moment vollständig bekannt ist, was es ermöglicht, Gesamtansichten, sowohl symmetrische (stereoskopische Sicht), als auch nahe und distanziertere, präzise aufzunehmen. Die Hilfsmittel 40 zur Verarbeitung der Signale sind also vorgesehen, um die stereoskopische Sicht mit kleinen Abweichungen, auf einem oder zwei Schirmen mit angepaßten Perspektiven, tragbar oder nicht, die Berechnung des Abstands der Quellen bezüglich der Aufnahmeebene, und schließlich eine Berechnung der Intensität der Strahlung bei Berührung der Quellen zu ermöglichen.
Die Aufnahme zweier, um einige Dezimeter versetzter Ansichten in derselben Ebene, ermöglicht es vorteilhafterweise, von der Tatsache zu profitieren, daß die Quellen im Allgemeinen wenig beweglich sind, oder sich im Verhältnis zur Bilderfassung sehr langsam verschieben, um zwei streng vergleichbare Bilder anzulegen, die zueinander so nah sind, daß sie die Anordnung unter zwei verschiedenen Winkeln darstellen. Dieser Unterschied wird durch einen Computer und die angepaßten Hilfsmittel zur Anzeige ausgewertet, um dem Ausführenden eine stereoskopische Sicht der Anordnung zu liefern, was jede Zweideutigkeit über die exakte Position der Quellen beseitigt. Ein vervollständigender Vorteil ist es, daß dieselbe Arbeit es ermöglicht, Zugang zum Abstand zu haben, der jede Quelle von dem Aufnahmegerät trennt, und dieser Abstand ist unentbehrlich, um die Strahlung bei Berührung der Quelle zu berechnen, eine Berechnung, die sich praktisch immer zu machen stellt.
Die Aufnahme von zweien, voneinander versetzten, Ansichten, wobei aber eine näher an den Quellen und die andere weiter entfernt ist, ermöglicht vorteilhafterweise, durch eine angemessene Verarbeitung aus den Bildern und der Intensität von jedem Pixel, unter Berücksichtigung der Tatsache, daß eine Punktquellesich bezüglich ihrer Strahlung abschwächt, wie der Kehrbruch des Quadrats des Abstands, mittels einer Computerberechnung auf die Strahlung bei Berührung der radioaktiven Quellen wieder zurückzuschließen.
Die Tatsache, über eine solche Stütze zu verfügen, ermöglicht es vorteilhafterweise, zur Einheit dieser Informationen in sehr kurzer Zeit Zugang zu haben, aufgrund der Einfachheit, der Schnelligkeit und der Genauigkeit der Bewegungen dieser Stütze.
Ein Gerät gemäß der Erfindung, zum Beispiel von der Art wie dem, das in Figur 1 dargestellt ist, kann von einer frei beweglichen und ineinanderschiebbaren Stütze 58 getragen werden, wie es Figur 3 in einer von der Erfindung bevorzugten Weise darstellt, wobei diese Stütze bezüglich ihrer Hauptachse 60 exzentrisch gelagert sein kann. Sobald die erste Ansicht ausgeführt und im Speicher des Hilfsmittels 62 von der Art des Hilfsmittels 40, das weiter oben angeführt wurde, gespeichert ist, führt man eine zweite Ansicht neben der ersten aus, zum Beispiel: man läßt die Hauptachse 60 der Stütze 58 um 180º drehen und nimmt wieder eine zweite Ansicht von der Szene im sichtbaren Bild und im radioaktiven Bild auf, bei einem Abstand D, der zwei Mal die Länge des gedrehten Hebels der Stütze ist, das heißt, bei einem Abstand, der absolut bekannt ist. Die Verarbeitung dieser um einige Dezimeter versetzten Bilder, und ihre anschließende Projektion auf den Kathodenschirm ermöglicht es, für einen mit angepaßter Brille, zum Beispiel einer Brille mit polarisiertem Glas oder einer binokularen Brille oder einer Brille mit synchronisiertem Verschluß, also schon bekannten Systemen, ausgestatteten Beobachter, die stereoskopische Sicht wiederzubilden. (Die Verarbeitung dieser versetzten Bilder umfaßt, für die zweite Ansicht, eine Verarbeitung der Rotation der gespeicherten Ebene, um diese zweite Sicht wieder zu berichtigen. Als Variante dieser Berichtigung führt man keine Rotationsverarbeitung durch, sondern läßt das Gerät auf der Stütze 58 drehen, während sich diese dreht.)
Somit hat der Beobachter eine stereoskopische Sicht der Quellen, obgleich in leichter Verschiebung, und kann diese vorteilhafterweise eindeutig ohne Zweideutigkeit lokalisieren.
Die Stütze 58 kann ineinanderschiebbar sein, um näher oder weiter von der Ebene der zu beobachtenden Quellen zu sein, um eine andere Sicht zu erhalten. Die Verarbeitung dieser letzten Sicht im Vergleich mit der ersten, ermöglicht, durch den Intensitätsunterschied der Pixel, mittels Computerberechnung auf die Strahlung bei Berührung der Quellen zurückzuschließen.
Schließlich können die nummerierten Aufnahmen der stereoskopischen Ansichten von einem Computer verarbeitet werden und ermöglichen mit Genauigkeit die Berechnung der Abstände, die die verschiedenen Elemente der Anordnung voneinander und von dem Gerät, das Gegenstand der Erfindung ist, trennen, zum Beispiel, indem man sich mit der Verschiebung eines Cursors auf dem Bildschirm behilft, der mit einer "Maus" verbunden ist, indem man sie mit der "Maus" "anklickt"; diese Information hilft auch bei der Berechnung der Strahlung bei Berührung der Quellen.
Die vorhergehende Beschreibung betrifft die Anzeige von Gammaquellen und führt eine klassische Kamera an, die für sichtbare Strahlung empfindlich ist.
Die Erfindung ist nicht auf den Fall der Figur beschränkt und vereinigt besonders die Detektion von Röntgen- und Beta-Quellen (mit Hilfe eines Schirms zum Beispiel aus szintillierendem Plastikmaterial, wie man schon auf Seite 8 der vorliegenden Erfindung gesehen hat), sowie der Verwendung einer Infrarot-Kamera, welche ein Infrarotbild der Umgebung aufzeichnet.
Außer seiner Anwendung in der Untersuchung radioaktiver Quellen, die zufällig in einem Raum anwesend sind und das es ermöglicht, sie ohne Schaden für den Beobachter wiederzufinden, vereinfacht das Gerät der Erfindung beträchtlich die Vorgänge der Zwischenwirkung in den Strahlenschutzzellen. Es ermöglicht tatsächlich, die aktiven Gegenstände zu identifizieren, umabhängig, ob man sie verschieben kann, die festen Gegenstände, die man abschirmen oder ausschneiden muß, die kontaminierten Bereiche, die man säubern muß. Man könnte also das Personal vor Einwirkungen schützen und den weiteren Verlauf als an die Verpackung der radioaktiven Abfälle zu geben definieren.
Die Erfindung wendet sich auch an die Erkennung von Ansammlungen an spaltbarem Material, nicht nur durch Anzeige (es ist von anderer Seite schon bekannt, eine soche Anzeige mithilfe einer Kamera und einer Verarbeitung mit Korrelationsprogrammen durchzuführen), aber noch durch die Detektion der Aktivität, welche die Erkennnung der Ansammlungen beträchtlich vereinfacht; diese gegebene Aktivität ist andererseits besonders genau vor dem Aussetzen der Ansammlung in ein Wiederaufarbeitungszentrum.

Claims

1. Gerät zur Lokalisierung von Bestrahlungsquellen (2), welche geeignet sind, sich in einer Zone zu befinden, beinhaltet eine Kammer (4) mit Lochblende, deren Wandungen eine Abschirmung gegenüber der Bestrahlung der Quellen bilden, und Verschlußmittel (20) für die Kammer mit Lochblende, welche für die Bestrahlung der Quellen durchlässig sind,

dadurch gekennzeichnet,

daß es außerdem in der Kammer mit Lochblende, bezüglich der Lochblende (16), einen im leuchtenden Bereich durchlässigen und zur Umwandlung der Bestrahlung der Quellen in Lichtstrahlung geeigneten Leuchtschirm (28) umfaßt, daß die Verschlußmittel außerdem geeignet sind zu verhindern, daß das Licht der Zone den Schirm erreicht, und daß ds Gerät auch eine Kamera (30) umfaßt, die optisch mit dem Schirm gekoppelt ist und die dazu geeignet ist, in Form elektrischer Signale aufgrund der Lichtstrahlung, die sie vom Schirm empfängt, ein Bild der Quellen und aufgrund des Lichts, das sie von dieser Zone beim Überstreichen des Schirms erhält, wenn die Verschlußmittel geöffnet sind, ein Bild der Zone zu liefern, wobei die Sensibilität der Kamera außreichend ist, so daß man für eine gegebene Leistung des Schirms, was die Detektion der Strahlung betrifft, ein akzeptables Bild von der Quelle erhält und die Bilder übereinanderlegbar und aufgrund der Mittel (40) zur Verarbeitung und zur Anzeige von elektrischen Signalen sichtbar sind.

2. Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (30) in der Kammer mit Lochblende angeordnet ist und eine Eingangsöffnung (32) enthält, welche gegenüber dem Schirm (28) angeordnet ist.

3. Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (30) außerhalb der Kammer mit Lochblende angeordnet ist und durch ein dazwischengeschaltetes Bündel optischer Fasern (52), deren eines Ende in der Kammer mit Lochblende gegenüber dem Schirm (28) angeordnet ist, optisch mit dem Schirm (28) gekoppelt ist.

4. Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer mit Lochblende (4) einen, durch eine Wandung in vorm eines Konus begrenzten Kollimator (14) umfaßt, dessen engste Stelle die Lochblende (16) bildet.

5. Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer mit Lochblende (4) einen Kollimator (14) umfaßt, der durch eine Wandung in Form eines Doppelkonus begrenzt wird, welcher aus zwei Konen derselben Öffnung gebildet wird, die im Scheitelpunkt gegenübergesetzt sind, wobei letzterer die Lochblende (16) bildet.

6. Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochblende (16) ein Doppeldiaphragma bildet, nämlich ein kleines Diaphragma, welches den Durchtritt von radioaktiver Strahlung und von Licht erlaubt, und ein großes Diaphragma, welches nur den Durchtritt von radioaktiver Strahlung erlaubt.

7. Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (30) eine Kamera vom Typ der Ladungsübertragung mit doppelter Verstärkerstufe ist.

8. Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem einziehbare Dämpfungsmittel (44) umfaßt, welche vorgesehen sind zur Dämpfung der Strahlung der Quellen (2), bevor diese auf den Schirm (28) treffen.

9. Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es von einer mobilen Stütze (58) getragen wird, deren Position zu jedem Zeitpunkt vollständig bekannt ist und die es erlaubt, sowohl symmetrische, als auch vergrößerte oder in präziser Weise nähergebrachte Ergänzungsansichten aufzunehmen und daß die Mittel zur Verarbeitung und Anzeige (40) dazu vorgesehen sind, um eine stereokope Ansicht zu erlauben, die Berechnung des Abstands der Quellen (2) bezüglich der Aufnahmeebene und die Berechnung der Strahlungsintensität im Kontakt der Quellen.

10. Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem einen einstellbaren Abstandsmesser (48) umfaßt welcher in der Nähe der Kammer (4) mit Lochblende angebracht ist und dazu dient, den Abstand jeder Strahlungsquelle vom Gerät zu bestimmen.

11. Gerät gemäß dem Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es eine einstellbare Lichtquelle umfaßt, welche mit dem Abstandsmesser verbunden und dazu vorgesehen ist, jede Strahlungsquelle, deren Entfernung der Abstandsmesser messen muß, zu beleuchten.

12. Gerät gemäß den Ansprüchen 10 und 11 dadurch gekennzeichnet, daß besagter Abstandsmesser einen Laser umfasst, welcher gleichzeitig die Rolle der Quelle zur Beleuchtung der Strahlungsquellen spielt.

13. Gerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung der Quellen Gammmastrahlung ist.