ES2205174T3 - Sistema de imagenes de apertura codificada en red cuadrada asimetrica uniformemente redundante. - Google Patents

Abstract

UNA ABERTURA CODIFICADA EN SERIE UNIFORMEMENTE REDUNDANTE, ANTISIMETRICA Y CUADRADA INCLUYE ELEMENTOS TRANSPARENTES Y OPACOS, Y MUESTRA UNA CONFIGURACION DE MASCARA NORMAL EN UNA PRIMERA POSICION Y UNA CONFIGURACION DE MASCARA COMPLEMENTARIA CUANDO SE GIRA A UNA SEGUNDA POSICION DESVIADA EN ROTACION EN 90° RESPECTO A LA PRIMERA POSICION. LA ABERTURA CODIFICADA SE USA EN UN SISTEMA PARA LA OBTENCION DE IMAGENES DE UNA FUENTE DE RADIACION NO ENFOCABLE, TALES COMO RAYOS GAMMA O RAYOS X. EL SISTEMA DE OBTENCION DE IMAGENES INCLUYE LA ABERTURA CODIFICADA (22) PARA RECIBIR LA RADIACION (20) EMITIDA POR LA FUENTE Y GENERAR SOMBRAS CODIFICADAS A PARTIR DE LA MISMA EN DOS POSICIONES, UNA PLATAFORMA GIRATORIA (24) Y UN MOTOR (30) PARA HACER GIRAR LA ABERTURA CODIFICADA ENTRE LAS DOS POSICIONES, GENERANDO UN DETECTOR (10) SENSIBLE A LA POSICION SEÑALES OPTICAS CODIFICADAS DE LAS SOMBRAS QUE INCIDEN SECUENCIALMENTE SOBRE EL MISMO, Y GENERANDO UN CONVERTIDOR (34) DE SEÑALES OPTICAS SEÑALES ELECTRICAS CODIFICADAS DE LAS SEÑALES OPTICAS, Y DECODIFICANDO UN PROCESADOR DE SEÑAL (14) LAS SEÑALES ELECTRICAS, Y GENERANDO UNA SEÑAL DE IMAGEN DE LA FUENTE DE RADIACION NO ENFOCABLE.

Description

Sistema de imágenes de apertura codificada en red cuadrada asimétrica uniformemente redundante.

Antecedentes de la invención Campo de la invención

La presente invención esta relacionada con un sistema de imágenes de apertura codificada, y más particularmente relacionada con un sistema de imágenes de apertura codificada mediante la generación y proyección de una señal visual que es representativa de una imagen procedente de una fuente de radiación no enfocable, la cual puede ser una fuente emisora de rayos gamma o de rayos X. Más particularmente, la invención se relaciona con una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante usada en un sistema de imágenes de apertura codificada, y un método para producir dicha apertura codificada.

Descripción del estado de la técnica

Las fuentes de radiación no enfocable, como es el caso de las fuentes emisoras de rayos gamma o las de rayos X, se encuentran generalmente en centrales nucleares, laboratorios médico- radiológicos, y otro tipo de instalaciones en las cuales exista un manejo de material nuclear. Por tanto, la supervisión rutinaria de áreas con un potencial radiactivo alto se debe de asegurar durante las operaciones dentro de las centrales nucleares. La restauración medioambiental y el control de residuos en zonas afectadas por contaminación radiactiva también requiere de una detección y localización de los contaminantes en cuestión para asegurar la recuperación medioambiental hasta llegar a unos niveles seguros. De forma adicional, y con el fin de ejecutar las labores de mantenimiento y reparación dentro de las centrales nucleares, el área en la cual se va a trabajar, debe de ser examinada por el personal de protección radiológica para determinar el nivel de exposición a la radiación con la que los trabajadores se encontrarán a la hora de realizar sus correspondientes trabajos. La exposición a la radiación de los trabajadores se supervisa minuciosamente a través de un aparato de dosimetría transportado por el individuo, y a aquellos que hayan superado el límite de exposición radiactiva establecido por el gobierno, se les aleja de dicha exposición y dejan de realizar sus trabajos durante un período de tiempo determinado. Por tanto, es sumamente beneficioso, y es el objetivo de todas las compañías que dirigen centrales nucleares, el minimizar la exposición personal a la radiación, para que no se sobrepasen ciertos límites.

El personal de protección radiológica responsable de comprobar un área potencialmente muy contaminada, a menudo usa ropa protectora y un respirador que los protege contra las radiaciones transportadas por el aire. El examen de zonas supuestamente contaminadas con altos niveles de radiación que se lleva acabo con un conocido dispositivo llamado contador de Geiger- Mueller, es necesario para localizar las fuentes de la radiación existente. Los contadores Geiger- Mueller son relativamente pequeños, y son transportados por los mismos trabajadores encargados del proceso de comprobación. En algunos casos, el contador Geiger- Mueller se sujeta a una barra o mástil para así permitir que el trabajador se mantenga a una distancia lo suficientemente segura del equipo radiactivo a la hora de la comprobación. El trabajador examina de forma manual todo el área para determinar los "puntos calientes" o zonas en las que existe una alta radiación.

Una vez acabado el proceso de comprobación de la zona, el trabajador realiza un mapa con los puntos con peligro por radiación que han sido identificados durante dicho proceso mediante el uso del contador Geiger- Mueller. En dichas zonas, y con el fin de proteger al resto de los trabajadores, se colocan los mecanismos de protección necesarios. Basándose en los resultados del proceso de comprobación, a los trabajadores que se encuentren trabajando en ese área, se les informa convenientemente de cuánto tiempo pueden permanecer allí, y del tipo de equipos que deben evitar, debido al alto grado de emisión de radiaciones. Además, para realizar el proceso de comprobación se emplea mucho tiempo debido a que la velocidad de barrido, velocidad a la que el contador Geiger- Mueller se desplaza a lo largo de la fuente de la radiación, es relativamente pequeña. En algunos casos, el trabajador debe de aproximarse a la fuente emisora de rayos gamma para obtener unas lecturas y resultados apropiados, ya que los contadores Geiger- Mueller no son demasiado sensibles.

Los dos factores mas importantes a la hora de limitar la exposición a la radiación, son el tiempo de exposición, y la distancia desde la fuente de radiación. Las técnicas de comprobación disponibles actualmente usando el contador Geiger- Mueller, son incapaces tanto de minimizar el tiempo de exposición a la radiación, como de incrementar la distancia a la fuente de esta. Además, el proceso de comprobación usando un contador Geiger- Mueller, nos da como resultado, unos "puntos calientes" muy poco aproximados.

Algunos diseños de sistemas, utilizando el sistema de imágenes de apertura codificada han intentado superar y mejorar los inconvenientes de este pionero sistema de escaneado. Un ejemplo de ello es el número de serie US- A-4 370 750. Generalmente, por el hecho de contar con un sistema que genera una representación visual de una fuente de radiación no enfocable, los sistemas de imágenes de apertura codificada permiten la detección y localización de tales fuentes, mediante el minimizado o incluso la eliminación de la peligrosa exposición del personal. En particular, la apertura codificada de imágenes, además de proporcionar la ventaja anteriormente citada, también produce imágenes precisas de las fuentes de radiación no enfocable. La apertura codificada de imágenes supone ella misma una conocida técnica que representa el uso de una apertura compuesta por células transparentes y opacas. Una sombra se proyecta a través de estas células en una detector sensible con respecto de la posición como respuesta a la exposición de la apertura a las fuentes de radiación de rayos X o de rayos gamma. Una imagen de la fuente se reconstruye a partir de la información obtenida durante el proceso de exposición.

Sin embargo, y de forma histórica, dichos estados de la técnica de los sistemas de imágenes de apertura codificada han mostrado varias limitaciones serias. Por ejemplo, muy a menudo, los detectores sensibles con respecto de la posición de los sistemas de imágenes de apertura codificada están llenos de ruido instrumental. Además, los sistemas a menudo funcionan en ambientes con un alto nivel de radiación, y los fotones cargados con una gran cantidad de energía que emanan desde el campo de vista instrumental son detectados por el detector sensible con respecto de la posición sin tener que pasar primero a través de la apertura codificada, o ser modulados por ella. Por lo tanto, los fotones detectados, no modulados por la apertura codificada, y el ruido instrumental, no modulado de forma inherente, degradan la proporción de respuesta al ruido del instrumento, conllevando una baja calidad de imagen y una baja sensibilidad.

Algunos estados de la técnica de sistemas de imágenes de apertura codificada utilizan una técnica de protección activa para minimizar el efecto perjudicial de los fotones no modulados. Bajo este planteamiento, si el flujo entrante de fotones cargados con altos niveles de energía es lo suficientemente bajo como para permitir que el instrumento logre contabilizar la llegada individual de cada uno de los fotones, se puede usar una protección activa y una apertura codificada también activa para proporcionar un medio de identificación coincidente/ no- coincidente. Por lo tanto, los fotones no modulados se pueden identificar de forma individual para después excluirlos, o vetarlos, durante la reconstrucción de la imagen. Sin embargo, si el flujo de fotones se incrementa de tal manera que muchos fotones llegan al detector al mismo tiempo, no se puede establecer un tiempo de llegada preciso para cada uno de ellos, haciendo por tanto muy difícil la separación entre los fotones no modulados y los modulados.

Otros estados de la técnica de sistemas de imágenes de apertura codificada han superado estos inconvenientes o limitaciones mediante el uso de una propuesta de un sistema de apertura codificada normal/ complementaria. Bajo este enfoque, la fuente de radiación es modulada primeramente por un sistema de apertura codificada, llamada apertura normal, para ser modulada seguidamente por el complemento de la apertura codificada, conocida como apertura complementaria. La apertura complementaria se crea a través del intercambio de posición de las células en la apertura normal. En otras palabras, todas las células que resultaban ser transparentes en la apertura normal, son opacas en la apertura complementaria, y todas las células que eran opacas en la apertura normal, resultan ser transparentes en la apertura complementaria. Si se expone cada apertura a la fuente durante el mismo tiempo, y se efectúa un proceso de cancelación entre las imágenes moduladas por cada apertura, los efectos perjudiciales de los fotones no modulados, y el ruido instrumental de fondo se pueden reducir de una forma considerable. Este resultado puede incluso obtenerse en presencia de un flujo de fotones cargados con altos niveles de energía. Los sistemas de imágenes de apertura codificada que usan este planteamiento anterior, han utilizado aperturas codificadas formadas por redes rectangulares o hexagonales, ambas uniformemente redundantes (URA).

Las aperturas codificadas rectangulares URA, como aquellas dadas a conocer en las patentes estadounidenses con números 4.209.780 y 5.036.546, por Fenimore et al. y por Gottesman et al., respectivamente, han sido usadas en los sistemas de imágenes de apertura codificada. Sin embargo, el uso de este tipo de aperturas requiere de la puesta en funcionamiento física de dos aperturas separadas, una funcionando como la apertura normal, y la otra como la apertura complementaria. Los sistemas que usan las URAs rectangulares deben de incluir medios para el intercambio de funciones entre ambas aperturas a lo largo del proceso. Este proceso de cambio de funciones puede acarrear una serie de imprecisiones al sistema. Además, si este intercambio se realiza de forma manual, uno de los mayores beneficios que un sistema de imágenes de apertura codificada tiene frente a un contador Geiger- Muller, que es la protección al personal frente a la exposición a la radicación, desaparece por completo. Aparte, el intercambio manual de aperturas consume mucho tiempo y resta valor al beneficio adicional de identificar y contener rápidamente las fuentes de radiación.

Posteriormente se desarrolló una URA hexagonal , con el fin de superar la necesidad de dos aperturas separadas, como lo pusieron en conocimiento M. H. Finger y T. A Prince, en el artículo titulado "Redes hexagonales uniformemente redundantes para sistemas de imágenes de apertura codificada", resultado de la decimonovena conferencia internacional del Rayo cósmico, apartado OG 9.2-1, páginas 295-298 (1985). Un sistema de apertura codificada URA (KURA) hexagonal simple, que es prácticamente asimétrica con respecto a su eje hexagonal, puede realizar las funciones tanto de una apertura normal, como de una apertura complementaria al rotar 60º. Una apertura codificada HURA resulta conveniente utilizarla en un detector sensible con respecto de la posición hexagonal o circular. Sin embargo, existe un serio inconveniente en el uso de dicha apertura con un detector sensible con respecto de la posición configurado con geometría cartesiana. Debido a que el ajuste de la geometría hexagonal de la apertura con la geometría cartesiana del detector requiere una importante manipulación geométrica, el sistema de imágenes debe de realizar un formateado de datos bastante considerable. Ya que la mayor parte de los estados de la técnica de los detectores poseen una configuración cartesiana, el uso de la apertura codificada HURA es limitado.

Por consiguiente, existe la necesidad de un sistema de imágenes de apertura codificada portátil y fiable que pueda de una forma automática localizar los "puntos calientes" en el área de seguimiento. Además, supondría una ventaja el tener un aparato que pudiera montarse en un área para proporcionar un mapa de los niveles de radiación en el ambiente desde otro área sin exposición a la radiación para el ser humano. Y lo que es más, existe también la necesidad de un sistema de imágenes que incorpore una red de apertura codificada uniformemente redundante, teniendo una propiedad automáticamente complementaria, que se pueda conectar fácilmente a un detector sensible con respecto de la posición configurado con geometría cartesiana (ya sea rectangular o cuadrado).

Objetivos y resumen de la invención

Es un objetivo de la presente invención el proporcionar un sistema codificado de apertura automática que pueda proyectar una representación de la imagen a partir de una imagen proveniente de una fuente emisora de rayos gamma.

Es también otro objetivo de la presente invención el proporcionar un dispositivo fiable que pueda montarse permanentemente en un área para suministrar una proyección de una representación de una imagen a partir de una imagen proveniente de una fuente emisora de rayos gamma.

Es además otro objetivo de la presente invención el proporcionar un dispositivo que localice los "puntos calientes" de radiación, siempre minimizando los riesgos de exposición humana a la radiación.

Es también un nuevo objetivo de la presente invención el proporcionar una vigilancia a tiempo real a las zonas con peligro por radiación.

Es además otro objetivo de la presente invención el proporcionar una máquina portátil para vigilar y localizar posibles fuentes de radiación peligrosas y material en la industria nuclear, y velar por la seguridad y la salud del personal que trabaja en la industria y de la población que reside en las áreas circundantes.

Es también un nuevo objetivo de la presente invención el proporcionar un sistema de imágenes de apertura codificada para su uso en los puntos de seguridad y detectar así el transporte y retirada ilegales de material nuclear.

Es además otro objetivo de la presente invención el proporcionar un sistema de imágenes de apertura codificada que sea asequible económicamente, resistente, fiable, y de fácil uso.

Es también un nuevo objetivo de la presente invención el proporcionar un sistema de imágenes para proyectar las fuentes emisoras tanto de rayos gamma como de rayos X desde una distancia lo suficientemente segura.

Es además otro objetivo de la presente invención el proporcionar un sistema de imágenes de apertura codificada para realizar una tomografía de los rayos X.

Es también un nuevo objetivo de la presente invención el proporcionar una apertura codificada para el mejorado sistema de imágenes de apertura codificada.

Es además otro objetivo de la presente invención el proporcionar una apertura codificada que pueda funcionar tanto como una apertura normal, como para una apertura complementaria en un sistema de imágenes usando un detector sensible con respecto de la posición configurado con geometría cartesiana.

Es también un nuevo objetivo de la presente invención el proporcionar una apertura codificada que posea un rendimiento cercano al 50%.

Es además otro objetivo de la presente invención el proporcionar una apertura codificada que sea asimétrica al rotar 90º, con la única excepción a esta asimetría de una célula central.

Es también un nuevo objetivo de la presente invención el desarrollar un método para producir una apertura codificada para el mejorado sistema de imágenes de apertura codificada.

Es además otro objetivo de la presente invención el desarrollar un método para producir una apertura codificada que pueda funcionar como una apertura normal, pero también como una apertura complementaria en un sistema de imágenes utilizando un detector sensible con respecto de la posición configurado con geometría cartesiana.

Es también un nuevo objetivo de la presente invención el proporcionar un sistema de imágenes de apertura codificada que utilice una apertura codificada capaz de funcionar como una apertura normal, pero también como una apertura complementaria, y que también utilice un detector sensible con respecto de la posición configurado con geometría cartesiana.

De acuerdo con una de las premisas de la presente invención, un sistema de imágenes de apertura codificada, con el fin de proporcionar una imagen de una fuente de emisión de rayos gamma, incluye una apertura codificada, un detector sensible con respecto de la posición, dispositivos de carga acoplados y un procesador de señales. El procesador sensible con respecto de la posición puede consistir en un detector de radiación de una alta resolución espacial. Como posible alternativa , y en lugar de la red de dispositivos de carga acoplados, se puede utilizar una red de fotodiodos semiconductores. La red de fotodiodos funciona de una manera similar a la red de dispositivos de carga acoplados. Debe de tenerse en cuenta que se debieran emplear otros tipos de ensamblajes de sistemas de imágenes ópticos sensibles con respecto a bajos niveles de ruido que además sean conocidos por personas con destreza demostrada en esta técnica.

La apertura codificada se usa para modular de forma espacial los rayos gamma emitidos por una fuente. La apertura codificada genera una sombra codificada como respuesta a los rayos gamma recibidos por la apertura. El detector sensible con respecto de la posición esta situado en relación a la apertura codificada con el fin de permitir a la sombra codificada generada por la apertura el incidir en el detector. El detector sensible con respecto de la posición configurado con geometría cartesiana genera una señal óptica codificada como respuesta a la sombra codificada incidente en el detector sensible con respecto de la posición configurado. La red de dispositivos de carga acoplados recibe la señal óptica codificada, y genera una señal eléctrica codificada a partir de la señal óptica. El procesador de señales recibe la señal eléctrica codificada y decodifica la señal eléctrica codificada y genera una señal de imagen a partir de ella. La señal de imagen recibe una imagen de una fuente emisora de rayos gamma.

El sistema de imágenes de apertura codificada puede también incluir otro tipo de medios receptivos de la señal de imagen para proyectar una imagen representativa de una fuente emisora de rayos gamma. Los medios receptores de la señal de imagen pueden ser o bien un tubo de rayos catódicos, o bien un panel de proyección lo suficientemente sólido, similar a un monitor usado en una televisión o en un ordenador. Además, el sistema de imágenes de apertura codificada puede incluir medios para transferir la señal óptica codificada desde el detector sensible con respecto de la posición hasta la red de dispositivos de carga acoplados. Los medios de transferencia pueden ser o bien una red de ahusamientos ópticos, o bien una bastidores ópticos, o similares.

El sistema de imágenes de apertura codificada de la presente invención puede además incluir un intensificador de imágenes. intensificador de imágenes se le interpone entre el detector sensible con respecto de la posición y la red de dispositivos de carga acoplados. El intensificador de imágenes amplifica e intensifica la señal óptica codificada para así dotar al sistema de una mayor sensibilidad . El intensificador de imágenes puede venir representado como un tubo intensificador de la imagen o por un intensificador del micro canal de la imagen.

La apertura codificada del sistema de imágenes de apertura codificada incluye zonas con transparencia y opacidad a la radiación no centrada. La apertura codificada puede venir representada como una red uniformemente redundante o cualquier otro tipo de red codificada, pero es preferible que venga representada como una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante, ya que será descrita con más detalle.

El detector sensible con respecto de la posición del sistema de imágenes de apertura codificada puede ser un escintilador de vidrio o un escintilador de fibra de vidrio. El escintilador de fibra de vidrio incluye una serie de fibras de vidrio diferentes y las fibras de vidrio preferiblemente incluyen un revestimiento absorbente externo sobre las fibras de vidrio para minimizar las interferencias entre las fibras. Aparte de los planteamientos expuestos, otra alternativa a la composición del detector sensible con respecto de la posición sería un escintilador de fibra de plástico o un escintilador de vidrio.

El sistema de imágenes de apertura codificada de la presente invención está diseñado de una forma óptima para proporcionar tanto un máximo campo de vista del área controlada como una buena resolución espacial. El buen campo de vista espacial se tiene que lograr a través de un escintilador recubierto de fibra de un revestimiento absorbente externo en el sistema de imágenes de apertura codificada. Para potenciar al máximo el campo de vista, la apertura codificada incluye un área transversal que es aproximadamente dos veces el área transversal del detector sensible con respecto a la posición. El campo de vista oscila de forma aproximada entre el grado y los 45 grados.

El sistema de imágenes previamente descrito puede ser también usado para proporcionar una imagen de una fuente emisora de rayos X. Por tanto, y de acuerdo con esto último, el sistema de imágenes puede ser útil en el campo de la medicina nuclear, y de una forma más específica en el campo de la tomografía de los rayos X o en el de la radiografía nuclear.

La presente invención también pone en conocimiento un método que permite el generar una imagen representativa de una fuente emisora de rayos gamma. El método incluye los pasos para proporcionar un sistema de imágenes de apertura codificada incluyendo una apertura codificada, un detector sensible con respecto de la posición, una red de dispositivos de carga acoplados y un procesador de señales, funcionando cada uno de ellos como se ha explicado previamente, situando el sistema de imágenes de apertura codificada de tal manera que la fuente emisora de rayos gamma quede dentro del campo de vista del sistema, y proyectando una señal de imagen generada por el procesador de señales, siendo la imagen proyectada representativa de una imagen de la fuente emisora de rayos gamma.

El método puede incluir además la creación de una representación visual en el campo de vista del sistema y la proyección de la señal de imagen de manera conjunta con la representación visual del área. De este modo, la imagen de los rayos gamma se superpone a una representación pictórica del área, de tal manera que los "puntos calientes" se pueden determinar muy fácilmente. El método descrito anteriormente puede también usarse para una proyección de imágenes en una fuente de emisión de rayos X.

Una realización alternativa al sistema de imágenes de apertura codificada incluye una apertura codificada , un detector sensible con respecto de la posición y un procesador de señales. La apertura codificada recibe los rayos gamma emitidos por una fuente y genera una sombra codificada. El detector sensible con respecto de la posición se sitúa con respecto a la apertura codificada de tal manera que la sombra codificada pueda incidir en ella. El detector sensible con respecto de la posición incluye una red de detectores de rayos gamma semiconductores que genera una señal eléctrica codificada en respuesta a la sombra codificada incidente. El procesador de señales se encarga de recibir la señal eléctrica codificada y decodifica la señal eléctrica codificada para generar una señal visual que sea representativa de una imagen proveniente de la fuente emisora de rayos gamma.

Una realización preferente, propuesta en la presente invención, incluye una apertura codificada en forma de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante. Una apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante tiene la ventaja de tener un rendimiento cercano al 50%, y en donde casi la mitad del área de apertura es transparente, permitiendo de ese modo el paso libre de la radiación no centrada. Además, dicha apertura es asimétrica, o complementaria, al rotar 90º, exceptuando la célula central. Por lo tanto, un sistema que utilice una apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante da como resultado una mejor reconstrucción de la imagen, a través de minimizar el efecto de los fotones no modulados y del ruido de fondo instrumental, reduciendo al mismo tiempo los costes al utilizar únicamente una apertura codificada para el procesado de imágenes. Aparte, ya que la mayoría de los detectores sensibles con respecto de la posición de los estados de la técnica están configurados en base a una geometría cartesiana, un sistema que use una apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante debe de emplear dichos detectores para así evitar la pesada labor del formateado de datos, tal y como se debería de hacer sin más remedio en los sistemas que usen aperturas y detectores con características geométricas diferentes.

Por consiguiente, la presente invención pone en conocimiento una apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante que incluye células transparentes y opacas y muestra una modelo de máscara normal y cuadrada en una primera posición, y un modelo de máscara complementaria y cuadrada, la cual, cuando pasa a una segunda posición, la segunda posición es compensada por medio de la rotación de 90º por parte de la primera posición.

La presente invención además pone en conocimiento un sistema de imágenes de apertura codificada, usando una apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante. Dicho sistema de imágenes incluye una apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante para recibir la radiación emitida por una fuente y generando una primera sombra codificada desde allí en la primera posición y una segunda sombra codificada desde allí en la segunda posición, medios de rotación para rotar la apertura codificada entre la primera y la segunda posición, un detector de posición sensible con respecto de la posición situado con respecto de la apertura codificada de tal manera que tanto a la primera como a la segunda sombra codificada el incidir sobre el detector de forma secuencial, generando respectivamente el detector una primera señal óptica codificada y una segunda señal óptica codificada en respuesta hacia allí, medios de transformación que reciben a la primera y a la segunda señal óptica codificada y generan respectivamente como respuesta hacia allí una primera señal eléctrica codificada y una segunda señal eléctrica también codificada y un procesador de señales que recibe a la primera y a la segunda señales eléctricas codificadas y decodifica las señales eléctricas codificadas para generar una señal visual que representa a la imagen de la fuente de radiación no centrada. Se entiende que el detector de posición sensible con respecto de la posición puede del mismo modo incluir de forma integral los medios de transformación.

El sistema de imágenes de apertura codificada que utiliza la apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante puede también incluir medios de rotación, los cuales incluyen de forma intrínseca una plataforma de retención de la apertura para retener la apertura codificada en al menos una primera posición y al menos una segunda posición, un codificador de posición receptor de la posición de la plataforma para generar una señal de posición en respuesta hacia allí, una unidad de dirección receptora de la señal de posición para generar una señal de dirección como respuesta hacia allí, y una unidad de impulsos responsable de la señal de dirección para girar la plataforma entre al menos la primera y al menos la segunda posición.

El sistema de imágenes de apertura codificada que usa la apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante puede también incluir una proyección, incluyendo dicha proyección una representación visual de un área en el campo de vista del sistema de imágenes y en donde la representación de la imagen de la fuente de radiación no centrada que recibe la señal de la imagen se superpone a la representación visual.

El sistema de apertura codificada que utiliza la apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante puede también incluir una unidad de almacenamiento de datos, estando esta unidad de almacenamiento de datos acoplada a al procesador de señales, de tal manera que e procesador de señales genera los datos, y la unidad de almacenamiento de datos almacena los datos a partir del procesador de señales.

El sistema de apertura codificada que utiliza la apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante puede también incluir medios para el ajuste de una distancia de separación entre la apertura codificada y el detector sensible con respecto de la posición. Los medios de ajuste pueden estar acoplados de forma operativa a la apertura codificada o al detector sensible con respecto de la posición, o bien a ambos. Por consiguiente, los medios de ajuste pueden mover tanto la apertura como el detector, o incluso ambos, uno con respecto del otro, ajustando por lo tanto la distancia de separación.

El sistema de apertura codificada que utiliza la apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante puede también incluir productos electrónicos capaces de procesar señales. Los productos electrónicos capaces de procesar señales pueden procesar la señal eléctrica codificada para generar una imagen de las fuentes de rayos X o de rayos gamma desde la radiación codificada de rayos X o de rayos gamma detectada. Además, los productos electrónicos capaces de procesar señales pueden también funcionar como un procesador de imágenes para mejorar la calidad de las imágenes de los rayos X y los rayos gamma. Aparte, los productos electrónicos capaces de procesar señales también pueden controlar la rotación y la traslación de la apertura codificada de la red cuadrada asimétrica uniformemente redundante. Los productos electrónicos capaces de procesar señales pueden también proporcionar una serie de medios para el almacenamiento de los datos de imágenes visuales, superponer la imagen de los rayos gamma o de los rayos X con la imagen visual y proyectarlas en la pantalla.

La realización preferente del sistema de imágenes de apertura codificada, del mismo modo que otros planeamientos, objetivos, características y ventajas de esta invención, se harán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada, la cual debe de consultarse de forma paralela a los ilustraciones acompañantes.

Breve descripción de las ilustraciones

La Figura número 1 es una vista en perspectiva de la cara de una porción de un sistema de imágenes de apertura codificada construida de acuerdo con la presente invención.

La Figura número 2 representa un diagrama en bloque de un sistema de imágenes de apertura codificada construido de acuerdo con la presente invención.

La Figura número 2a es una vista simplificada de una cara y un diagrama en bloque de una propuesta , construidos de acuerdo con la presente invención , para ajustar la distancia de separación entre la apertura codificada y el detector sensible con respecto de la posición.

La Figura número 3 es una vista en perspectiva que ilustra la organización de la apertura codificada con respecto del detector sensible con respecto de la posición.

La Figura número 4 es una vista en perspectiva simplificada de una apertura codificada , sombra codificada e imagen de una fuente de rayos gamma recuperada por un procesador de señales, y decodificada de acuerdo con la presente invención.

La Figura número 5 es una representación esquemática de una apertura codificada contando con una red uniformemente redundante de 17x19 construida de acuerdo con la presente invención.

La Figura número 6 es una representación esquemática de un modelo de máscara primitivo de orden 19, construido de acuerdo con uno de los planteamientos de la presente invención.

La Figura número 7 es una representación esquemática de una modelo de máscara primitivo de orden 31, construido de acuerdo con uno de los planteamientos de la presente invención.

La Figura número 8a es una representación esquemática de los cuadrantes asociados a una modelo de máscara primitivo de una apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante, construida de acuerdo con la presente invención.

La Figura número 8b es una representación esquemática de los cuadrantes asociados a un modelo de máscara completo de una apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante, construida de acuerdo con la presente invención.

La Figura número 9 es una representación esquemática de un modelo de máscara completo de una apertura codificada de orden 19 de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante, construida de acuerdo con otro planteamiento de la presente invención.

La Figura número 10 es una representación esquemática de un full modelo de máscara de una apertura codificada de orden 31 de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante, construida de acuerdo con otro planteamiento de la presente invención.

La Figura número 11 es una representación esquemática de una apertura codificada de orden 7 de una red cuadrada simétrica uniformemente redundante , construida de acuerdo con un tercer planteamiento de la presente invención.

La Figura número 12 es una representación esquemática de la apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante que aparece en la figura número 10 , girada 90º.

La Figura número 13 es una vista en perspectiva simplificada y un diagrama en bloque de un sistema de imágenes de apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante, construida de acuerdo con la presente invención.

Descripción detallada de las realizaciones preferentes

Un sistema de imágenes de apertura codificada construido de acuerdo con la presente invención ofrece un sistema único que aumenta la seguridad y la salud, y reduce los peligros potenciales asociados a las fuentes emisoras de rayos gamma, de forma especial en las centrales nucleares y en las operaciones de restauración de zonas contaminadas con residuos nucleares. Las técnicas de seguimiento y localización de zonas potencialmente peligrosas por contaminación radiactiva existentes en la actualidad son ineficientes, consumen demasiado tiempo, y obligan a los trabajadores a una exposición a la radiación totalmente innecesaria. Las técnicas actuales de escaneado implican el uso de un contador Geiger- Muller para escanear una zona y localizar los llamados "puntos calientes" o lo que es lo mismo, las fuente emisoras de grandes dosis de radiaciones gamma. El sistema de imágenes de apertura codificada de la presente invención es muchísimo más eficiente que el método convencional de escaneado manual con el contador Geiger- Mueller para la localización de radiaciones peligrosas y fuentes emisoras de rayos gamma.

El sistema de imágenes de apertura codificada proporciona un dispositivo que se puede instalar de forma permanente para un seguimiento continuo, o que puede también desplegarse en forma de unidad portátil según las necesidades de cada momento. El sistema de imágenes de apertura codificada de la presente invención soluciona los problemas asociados al escaneado manual realizado por los trabajadores y permite una vigilancia real en el tiempo de los "puntos calientes" o áreas altamente radiactivas. En una sola aplicación, el sistema de imágenes de apertura codificada se puede instalar de forma estratégica en una cámara de contención de una central nuclear para producir una imagen de rayos gamma que se puede superponer a una imagen visual de la zona para así ubicar con exactitud peligros potenciales de radiación.

Por lo tanto, las estructuras potencialmente contaminadas por radiación, se pueden identificar a tiempo real, pudiéndose por tanto tomar de forma inmediata las medidas de corrección necesarias. De forma adicional, los sistemas de imágenes de apertura codificada instalados de forma permanente construidos de acuerdo con la presente invención, pueden eliminar los peligros derivados de la exposición a la radiación de los trabajadores efectuando inspecciones rutinarias en zonas potencialmente peligrosas.

El sistema de imágenes de apertura codificada construido a partir de la presente invención puede ser útil en las centrales nucleares, en las industrias encargadas de la producción y el procesado de material nuclear, en el manejo de residuos nucleares, el desmantelamiento de reactores nucleares, en buques impulsados con energía nuclear, en instalaciones científicas, e incluso en aplicaciones relacionadas con la medicina nuclear, como es el caso de la radiología nuclear. El sistema de imágenes de la presente invención se puede usar del mismo modo en los puntos de seguridad para detectar así el contrabando de material nuclear. En realidad, las posibles aplicaciones del sistema de imágenes de la presente invención son enormemente amplias.

El sistema de imágenes de apertura codificada construido de acuerdo con la presente invención proporciona un sistema de imágenes resistente y a tiempo real que resulta asequible, portátil y fácil de usar para un seguimiento efectivo de las zonas con radiación peligrosa, incluyendo tanto los rayos gamma como los rayos X. El mencionado sistema no se encuentra actualmente en el mercado. Los sistemas de imágenes construidos con el fin de la observación astronómica de cuerpos celestes que emiten una alta cantidad de energía, se han desarrollado con éxito por la NASA; sin embargo, estos sistemas son caros, demasiado grandes y poco manejables, usándose únicamente para observaciones astronómicas. Estos sistemas no son útiles para el seguimiento de radiaciones presentes en el ambiente debido principalmente a su gran tamaño, coste, peso y complejidad operativa.

Refiriéndonos a la Figura número 1, un sistema de imágenes de apertura codificada construido de acuerdo con la presente invención usualmente incluye una funda o una caja protectora 2, la cual lleva una apertura codificada 4, un detector sensible con respecto de la posición y una red de dispositivos de carga acoplados. Como planteamiento alternativo, se puede usar una red de fotodiodos semiconductores en lugar de la red de dispositivos de carga acoplados; sin embargo, la realización preferente resulta ser aquella que usa la red de dispositivos de carga acoplados. La caja protectora puede incluir un asa 6 para así transportar el dispositivo. Un cable 8 se encuentra acoplado por una parte a la red de dispositivos de carga acoplados, y por el lado opuesto a una zona remota de procesado de imágenes.

La Figura número 2 representa un diagrama funcional en bloque de un sistema de imágenes de apertura codificada construido de acuerdo con la presente invención el sistema de imágenes de apertura codificada generalmente incluye una apertura codificada 4, un detector sensible con respecto de la posición 10, un enfoque óptico 13, un intensificador de imagen 11, una red de dispositivos de carga acoplados 12, y un procesador de señales/ decodificador 14. La apertura codificada 4 proporciona aproximadamente un 50% de la transparencia a los rayos gamma emitidos por una fuente y recibidos por la apertura. El detector sensible con respecto de la posición 10 está situado con respecto a la apertura codificada 4 de tal manera que permite a la sombra codificada generada por la apertura el incidir en el detector sensible con respecto de la posición. El detector sensible con respecto de la posición 10 genera una señal óptica codificada como respuesta a la sombra codificada incidente en el detector. El enfoque óptico 13 acopla de forma óptica el detector sensible con respecto de la posición a la red de dispositivos de carga acoplados 12 que se encargan de recibir la señal óptica codificada generada con el detector sensible con respecto a la posición y genera la señal eléctrica codificada. La señal eléctrica codificada es recibida por el procesador de señales 14 que procesa y decodifica la señal eléctrica codificada y genera una señal de imagen a partir de ella. La señal visual recibe una imagen procedente de la fuente emisora de rayos gamma y puede proyectarse sobre un tubo de rayos catódicos 16 o similares. La propuesta que queda ilustrada en la figura número 2 incluye también una serie de controles electrónicos 18 que se utilizarían para controlar la red de dispositivos de carga acoplados.

En una realización alternativa, el detector sensible con respecto de la posición 10 incluye una red de detectores de rayos gamma semiconductores. La red de detectores de rayos gamma se adapta para recibir la sombra codificada y generar una señal eléctrica codificada como respuesta a la sombra codificada incidente. La red de detectores de rayos gamma construida de acuerdo con la presente invención incluye un dispositivo integral semiconductor, el cual posee una serie de propiedades intrínsecas de un material escintilador y una red de dispositivos de carga acoplados para transformar la sombra codificada en una señal eléctrica codificada.

La apertura codificada 4 puede ser una apertura cuya construcción se base en una red uniformemente redundante o en otro tipo de red codificada, pero es preferible el que se base en una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante construida de acuerdo con la presente invención, como será descrita más adelante con un mayor detalle. En una realización particular de la presente invención, la apertura codificada 4 se basa en un diseño de una red uniformemente redundante. Este tipo de apertura ofrece una relativamente alta transparencia (alrededor del 50%), y un alto porcentaje de respuesta al ruido en forma de señal. La apertura codificada 4 está fabricada con plomo o con otro tipo de material que posea una alta densidad, y puede estar formada por un mosaico de 2x2 de la red codificada principal. La relación de la apertura 4 con respecto del detector sensible con respecto de la posición 10 se muestra en la Figura 3.

El campo de vista del sistema de imágenes de apertura codificada es dependiente de la relación existente entre la apertura 4 y el detector sensible con respecto de la posición 10. Por ejemplo, el campo de vista más amplio se consigue con la separación entre apertura y detector sensible con respecto de la posición más pequeña. El mejor planteamiento del sistema de imágenes de apertura codificada incluye una serie de medios para el ajuste de distancia de separación entre la apertura codificada y el detector sensible con respecto de la posición, como puede ser un sistema de rieles (no viene representado) por el cual la apertura codificada (o el detector sensible con respecto de la posición) se desliza sobre un riel.

Refiriéndonos ahora a la Figura 2a, en ella viene ilustrado un planteamiento que se desprende de la presente invención para el ajuste de esta mencionada distancia de separación. Una unidad lineal a motor 9 se compone de un motor de salto 15 y de un tornillo de plomo 17. La apertura codificada 4 se monta de forma operativa sobre el tornillo de plomo 17 de tal manera que cuando el motor de salto 15 rote sobre el tornillo de plomo 17, la apertura codificada 4 se mueva en una dirección hacia o en sentido contrario del protector sensible con respecto de la posición 10, variando por tanto la distancia de separación d, entre la apertura codificada 4 y el detector sensible con respecto de la posición 10. Se debe de tener en cuenta que como realización alternativa, el detector sensible con respecto de la posición 10 se monta de forma operativa sobre un tornillo de plomo 17, mientras que la apertura codificada 4 se queda en una posición fija. Además, se sobreentiende que los medios de ajuste descritos previamente, pueden estar incluidos en la caja protectora 2 representada en la figura número 1.

Por tanto, al ajustar la distancia de separación, el dispositivo puede también incluir un zoom, de por ejemplo 1,5 aumentos. Para conseguir el zoom apropiado, la distancia de separación entre la apertura codificada 4 y el detector sensible con respecto de la posición 10 debe de incrementarse una cifra determinada, la cual dependerá de los aumentos del zoom que se quieran conseguir.

Como se muestra en la Figura 3, la apertura codificada 4 incluye dos ciclos de una red codificada básica que ocupa aproximadamente el doble de la sección transversal del detector sensible con respecto de la posición 10 para así maximizar el campo de vista completamente codificado. Como se ha mencionado previamente, el campo de vista completamente codificado va en función del tamaño de la apertura y de la distancia de separación entre la apertura codificada 4 y el detector sensible con respecto de la posición 10. El campo de vista preferentemente varía entre unos cuantos grados y los 45 grados.

Ya que la apertura codificada 4 está hecha a partir de un material con una alta densidad, es preferible el limitar el tamaño y el espesor de la apertura por cuestiones de peso. El alto grado de opacidad requerido para la zona opaca de la apertura codificada requiere el uso de una apertura muy gruesa. Una realización del sistema de imágenes de apertura codificada puede incluir una apertura codificada teniendo una red uniformemente redundante en la forma de una configuración de red básica de 17x 19 en un mosaico de 2 x 2. Como mero ejemplo, la apertura puede tener aproximadamente 10,16 x 15,24 cm (4 pulgadas x 6 pulgadas), y un espesor que puede variar desde 1 hasta 1,5 cm. La apertura descrita tiene un opacidad de apertura que puede variar desde 0,5 hasta 0,8 a 1,3 Mev. Es recomendable que la opacidad sea lo más cercana a la unidad posible.

La apertura codificada, que consiste en una red de células transparentes opacas, se sitúa entre las fuentes emisoras y el plano del detector sensible con respecto de la posición. Cada uno de los elementos emisores de rayos gamma dentro del campo de vista, proyecta una sombra de la apertura sobre el plano de detección o sobre el detector sensible con respecto de la posición.

La Figura número 4 se corresponde con una vista en perspectiva simplificada de un diseño de una apertura codificada y de la sombra codificada formada en el detector sensible con respecto de la posición 10. La apertura codificada da lugar a múltiples sombras de imagen sobre el detector sensible con respecto de la posición 10. El detector sensible con respecto de la posición 10 genera una señal óptica como respuesta a las múltiples sombras de imagen, y la señal óptica codificada es transformada posteriormente en una señal eléctrica codificada que es decodificada para proporcionar una señal de imagen decodificada representativa de los primeros rayos recibidos por la apertura codificada 4. Tal y como se describió anteriormente, la apertura 4 puede incluir dos ciclos de la red básica codificada y el detector sensible con respecto de la posición 10 representa aproximadamente la mitad del total de la apertura. Esta configuración proporciona una sensibilidad uniforme a lo largo de todo el campo de vista completamente codificado ya que la transparencia total del área de trabajo dentro del campo de vista totalmente codificado es constante.

La Figura número 5 representa un ejemplo de una codificación básica de una red uniformemente redundante de 17 x 19. Las partes más oscuras de la apertura que se muestran en la Figura 5, y en las siguientes Figuras también, representan las zonas opacas, mientras que las partes más claras representan las zonas en donde existe transparencia. La apertura codificada que se muestra en la Figura, consiste en un mosaico de 2 x 2 de una red codificada básica, con una línea y una columna excluidas para evitar ambigüedades intrínsecas. Fenimore et al. desarrollaron la codificación de una red uniformemente redundante (URA), y la describieron en las patentes estadounidenses de números 4.209.780 y 4.360.797 respectivamente, titulándose ambas "Sistemas de imágenes de apertura codificada con redes uniformemente redundantes". Sin embargo, como se apuntó previamente, las URAs propuestas por Fenimore e ilustradas en la Figura número 5 deben de incluir medios para el cambio entre las aperturas normal y complementaria a lo largo del proceso. Dicho cambio puede llevar a una serie de imprecisiones del mismo modo que también puede producir una exposición a la radiación del personal.

De forma general, una URA consiste en una serie de grupos matemáticos basados en una diferencia cíclica. Un grupo de variación cíclica \Delta(\nu, \kappa, \lambda) de orden \nu es una secuencia de \kappa residuos, de módulo \nu, de tal manera que para cualquier residuo \rho \neq0 (módulo \nu), la afirmación:

\delta_{i} - \delta_{j} = \rho (módulo

 \ 

\nu)

admite \lambda pares de soluciones (\delta_{i}, \delta_{j}), con \delta_{i} y \delta_{j} dentro de \Delta. Es posible el asociar a cada uno de los grupos diferenciales, un binario (\alpha_{j}), de longitud \nu, en donde \alpha_{j} toma el valor 1 si j pertenece al grupo de variación cíclica \Delta, tomando 0 como valor en cualquier otro caso. Dentro de estos grupos, \kappa de ellos son cerrados (0) y un número de ellos \nu-\kappa son abiertos (1). La función de autocorrelación de esta secuencia binaria es un único máximo enmarcado dentro de un fondo perfectamente plano. Una URA se genera metiendo estas secuencias unidimensionales en redes bidimensionales cuyas funciones de autocorrelación poseen la misma característica. Se debe de tener en cuenta que el espaciado ente los casos que toman el valor 1 (por ejemplo un espacio, dos espacios,.....) tendrá un valor constante \lambda para todos los URAs.

Un grupo Hadamard viene caracterizado por los parámetros \nu = 4n-1, \kappa = 2n-1 y \lambda = n-1 para algunos números enteros. El nombre de este tipo de grupos, se deriva de su conexión con las matrices Hadamard. Los conocidos grupos Hadamard se pueden clasificar además de por su orden \nu, por su método de construcción. La construcción de los grupos Hadamard de variación cíclica usada en esta invención, está basada en residuos cuadráticos B de orden \nu. Si el orden \nu es un número principal, el grupo B es generado por los residuos (módulo \nu) de los cuadrados de los primeros (\nu - 1)/2 números enteros. El elemento Bi es 1 si es un residuo cuadrático y 0 si no es un residuo, e i iguala 1 a \nu.

Los grupos de sesgo de variación cíclica Hadamard son asimétricos y son un subconjunto de los grupos de variación Hadamard y de primer orden \nu = 3 (módulo 4). También pueden generarse a partir de los residuos cuadrados (módulo \nu) como se ha detallado anteriormente.

Las redes uniformemente redundantes (URA's) de sesgo Hadamard son subconjuntos de las URA's Hadamard y son prácticamente asimétricas. Todas las URA's de sesgo Hadamard tienen un grupo cíclico \Delta y por tanto pueden construirse a partir de los grupos de variación cíclica de sesgo Hadamard. De esta definición, puede verse que la URA de sesgo Hadamard tiene una transparencia, o un rendimiento, de casi el 50%.

Por lo tanto, y teniendo en cuenta la realización preferente, la apertura codificada es una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante, y la construcción de la apertura codificada de la red cuadrada asimétrica uniformemente redundante sigue el procedimiento aquí descrito.

La apertura codificada de la red cuadrada asimétrica uniformemente redundante está compuesta por células opacas y transparentes independientes e interconectadas entre sí. Debe de tenerse en cuenta que el material que compone las células opacas y transparentes es elegido según su capacidad para, o bien permitir la transmisión de la radiación a través de él, en el caso de células transparentes, o bien evitar la transmisión de la radiación a través de él, en el caso de que se trate de células opacas. La apertura codificada de la presente invención, muestra un modelo completo de máscara de acuerdo con el posicionamiento de las células transparentes y opacas. El modelo completo de máscara se puede plantear como una serie de elementos, representando estos elementos a un valor determinado cada uno. Los valores de estos elementos se pueden escoger de entre dos posibles valores binarios, que pueden ser o 1 ó 0. La apertura se construye mediante la asignación de uno de los dos valores a las células transparentes, y la asignación del otro valor a las células opacas.

El modelo completo de máscara, él mismo, es generado a partir de un modelo de máscara primitivo basado en una serie de relaciones matemáticas descritas más abajo. La tabla 1 nos muestra los números de primer orden de los grupos de variación de sesgo Hadamard y sus secuencias cuadráticas residuales, B. Los valores de los elementos anteriormente mencionados se generan a partir de estas secuencias.

TABLA 1

1

Con el fin de ilustrar la característica asimétrica de las secuencias, las secuencias cuadráticas están giradas de forma circular hasta que el primer residuo esté en el centro de la secuencia como muestra la Tabla I. El modelo primitivo de máscara, que es un modelo bidimensional de orden \nu se genera a partir de unas secuencias cuadráticas de residuos unidimensionales de sesgo Hadamard, de cuerdo con la siguiente relación:

Aij = 0	si i = 0
Aij = 1	si j = 0 e i \neq 0
Aij = 1	si Bi = Bj
Aij = 0	en el resto de los casos posibles.

en donde A representa la función de codificación de una red uniformemente redundante.

Como mero ejemplo de modelo de máscara primitivo generado de esta forma, la Figura número 6 muestra un modelo de máscara primitivo de orden 19. Este modelo de máscara primitivo posee elementos negros y elementos blancos, los cuales representan la opacidad y la transparencia respectivamente, en una apertura codificada. Las líneas discontinuas en la Figura número 6 representan los límites de los cuadrantes, teniendo el modelo de máscara primitivo un primer cuadrante 40, un segundo cuadrante 42, un tercer cuadrante 44, y un cuarto cuadrante 46. Como se puede observar, los modelos en el primer cuadrante 40 y el tercer cuadrante 44 son complementarios de los modelos del segundo cuadrante 42 y del cuarto cuadrante 46. Por lo tanto, el modelo de máscara primitivo es prácticamente asimétrico si no llega a ser por un elemento central del modelo primitivo y las repeticiones de dicho elemento central. Las repeticiones del elemento central se corresponden con los elementos individuales situados entre los cuadrantes.

La Figura número 7 nos proporciona otro ejemplo del modelo de máscara primitivo que, según esta propuesta, es un modelo de máscara primitivo de orden 31. En este modelo existe la misma relación de complementariedad que existe entre los cuadrantes tal y como se muestra en la Figura número 6. Se debe de tener en cuenta también que, mientras que las Figuras número 6 y número 7 muestran dos ejemplos de propósitos ilustrativos, el orden del modelo de máscara primitivo cualquier número principal que pertenezca al grupo de sesgo Hadamard.

Por consiguiente, una vez habiendo generado el modelo de máscara primitivo, el modelo de máscara completo de la presente invención se genera por medio de la repetición de forma diagonal y hacia el exterior desde el centro del modelo de máscara primitivo. El modelo de máscara resultante incluye (2\cdot \nu - 1) \times (2\cdot \nu - 1) elementos. Las Figuras número 8a y 8b ilustran por medio de un diagrama el proceso de repetición del modelo de máscara primitivo con el fin de formar el modelo de máscara completo. La Figura número 8a muestra una representación de los cuadrantes asociados al modelo de máscara primitivo, numerándose de la forma que se ha descrito anteriormente. La Figura número 8b muestra la representación de los cuadrantes asociados a un modelo de máscara completo generado a partir del proceso de repetición. Se debe de tener en cuenta que, en la Figura número 8b, el contorno del modelo de máscara primitivo, localizado en el centro del modelo de máscara completo, está resaltado con el fin de ilustrar de una forma más clara su relación de posición. Por lo tanto, en la Figura número 8b, las posiciones resultantes de los cuadrantes generados a partir del proceso de repetición. Con el fin de que no haya ningún tipo de duda, es conveniente el aclarar que los espacios entre los cuadrantes para el elemento central y las repeticiones del elemento central, no se muestran en las Figuras número 8a y 8b. Por lo tanto, los modelos de máscara completos de ordenes 19 y 31, construidos de la forma descrita anteriormente, se pueden consultar en forma de ejemplo en las Figuras número 9 y numero 10, respectivamente.

Por consiguiente, la apertura codificada de una red asimétrica cuadrada uniformemente redundante de la presente invención, está formada por medio de la asignación de células opacas y transparentes a los elementos correspondientes del modelo de máscara completo. Tal apertura codificada generada según lo explicado anteriormente, posee la peculiar característica de contar con un modelo de máscara en una primera posición, y de un segundo modelo de máscara en una segunda posición, complemento del primero, estando la segunda posición compensada de forma rotacional 90º con respecto de la primera posición. El primer y el segundo modelo de máscara se corresponden con un modelo de máscara normal y con un modelo de máscara complementario, respectivamente.

La peculiar asimetría de la apertura codificada construida de acuerdo con la presente invención, puede verse ilustrada en las Figuras número 11 y número 12. Refiriéndonos ahora a la Figura número 11, en ella podemos ver representada una apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante de orden 7 en primera posición, mostrando un modelo de máscara normal. Refiriéndonos ahora en este caso a la Figura número 12, y habiéndose realizado una rotación de 90º sobre la apertura mostrada en la Figura número 11, sorprendentemente esta apertura muestra un modelo de máscara complementario por el cual todas las células transparentes intercambian posiciones con todas las células opacas, con la excepción de una célula central. La célula central se queda en la misma posición constante, si la apertura codificada muestra está mostrando en ese momento el modelo de máscara normal o el complementario. De nuevo, se debe de tener en cuenta que la apertura codificada de orden 7 es meramente ilustrativa de la novedosa característica descrita, y una apertura codificada de cualquier orden principal que posea también tal peculiar asimetría, puede estar formada de acuerdo con la presente invención.

Una apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante construida de acuerdo con la presente invención, puede medir aproximadamente 10,16 cm x 15,24 cm (4 pulgadas x 6 pulgadas), y tener un espesor que puede variar aproximadamente de 1 cm a 1,5 cm. Además, la apertura codificada puede tener una opacidad de apertura que puede variar aproximadamente desde los 0,5 cm hasta los 0,8 cm a 1,3 Mev.

Las ventajas de la presente invención pueden apreciarse aún más a la hora de ilustrar el uso de una apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante construida de acuerdo con la presente invención en un sistema de imágenes de apertura codificada. Por lo tanto, la realización preferente de dicho sistema de imágenes de apertura codificada viene mostrada en la Figura número 13.

Refiriéndonos a la Figura número 13, una apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante 22 está montada en la zona central de una apertura giratoria sosteniendo a la plataforma 24. La plataforma 24 tiene forma de disco, con una superficie externa con forma de circunferencia. Un codificador de posición 26, colocado muy cerca de la apertura giratoria sosteniendo a la plataforma 24, codifica una posición angular de la plataforma y por tanto genera una señal de posición. El codificador 26, en una de sus formas, lee de forma óptica los indicios (no mostrados) situado de forma circunferencial sobre la plataforma, y codifica la posición angular de la plataforma a partir de allí. El codificador 26, en otra de sus formas, incluye un potenciómetro seno/ coseno (no mostrado), acoplado de forma mecánica a la plataforma, siendo dicho potenciómetro capaz de codificar la posición angular de la plataforma. En la realización preferente, el codificador de posición 26 es un interruptor electromecánico (o también magnético), que es capaz de detectar la posición de la apertura giratoria que sostiene a la plataforma 24 y genera la señal de posición. Además, hay que tener también en cuenta que se debe de emplear cualquier medio de codificación conocido para generar la señal de posición.

Una unidad de control de mando 28 se encuentra acoplada de forma eléctrica al codificador de posición 26 y al procesador de señales 14, recibiendo dicha unidad la respuesta de la señal de posición. La unidad de control de mando 28 genera una señal de control de mando. El motor de salto 30 está acoplado de forma eléctrica a la unidad de control de mando 28 y se encarga de recibir la señal de control de mando. El motor de salto 30 proporciona una fuerza rotacional de mando a través de los medios de acoplamiento 32 para girar la plataforma 24. En una de sus formas, los medios de acoplamiento 32 incluyen un conjunto de engranajes rectos, correspondiéndose el engranaje de la marcha con los piñones dispuestos de forma circunferencial sobre la plataforma. Los medios de acoplamiento 32 pueden incluir de forma alternativa una rueda de fricción, la cual posee una superficie circunferencial que esta en contacto con la superficie circunferencial de la plataforma. En la realización preferente, los medios de acoplamiento 32 incluyen un cinturón (no mostrado en ninguna de las Figuras) y un dispositivo de polea por medio del cual la rotación de la polea traslada movimiento rotacional a la plataforma. De nuevo, se debe de tener en cuenta que deben de emplearse cualquier tipo de medios de acoplamiento conocidos para trasladar la fuerza de control rotacional del motor de salto a la plataforma. Además, una unidad de salto debe de proporcionar totalmente las funciones al motor de salto 30 y a los medios de acoplamiento 32. Según la realización preferente de la presente invención, los medios de rotación descritos anteriormente hacen rotar a la plataforma 24, y pasando también por tanto la apertura codificada de la red cuadrada uniformemente redundante 22 de la primera posición a las segunda posición, estando la segunda posición desfasada 90º con respecto de la primera. Se debe de tener en cuenta que el control del tiempo a la hora de girar la apertura entre las dos posiciones, debe de realizarse o bien a través de la unidad de control 28, o bien a través del procesador de señales.

Aparte, y ahora refriéndonos a la Figura número 13, un detector sensible con respecto de la posición 10, preferiblemente configurado con geometría cartesiana, se sitúa en relación a la apertura codificada 22, de tal manera que la radiación no centrada que proviene de la fuente emisora de rayos gamma o de rayos X, la codifica la apertura codificada. De acuerdo con la presente invención, la apertura codificada 22 está colocada en primera posición mostrando a partir de allí un modelo de máscara normal. La radiación no centrada 20 se transmite a través de la apertura codificada 22, durante una duración de tiempo determinada. Como respuesta, la apertura codificada 22 genera una primera sombra codificada, la cual incide sobre el detector 10. Los medios de rotación en ese momento empiezan a hacer girar la apertura codificada 22 hacia la segunda posición, mostrando a partir de allí la apertura codificada 22 un modelo de máscara complementario. La radiación no centrada 20 se transmite de nuevo a través de la apertura codificada 22, durante un tiempo de duración aproximadamente similar. Como repuesta, la apertura codificada 22 genera una segunda sombra codificada, por medio de la cual la segunda sombra codificada incide sobre el detector 10. El detector 10, el cual recibe la primera y la segunda sombra codificada, genera una primera y una segunda señal óptica, respectivamente.

Los medios de conversión 34 que se encargan de transformar la señal óptica en señal eléctrica, están acoplados de forma eléctrica a detector sensible con respecto de la posición. Los medios de conversión 34 pueden ser, o bien los descritos en esta invención, o bien cualquiera conocido y con unos buenos resultados a la hora de realizar este tipo de labores. Como ejemplo de medios de conversión, nos podemos encontrar los que pueden ser una red de dispositivos de carga acoplados. Los medios de conversión 34, recibiendo la respuesta del detector 10, generan una primera y una segunda señal eléctrica respectivamente como respuesta a la primera y segunda señales ópticas. El procesador de señales 14 está acoplado de forma eléctrica a los medios de conversión 34, del mismo modo que la unidad de control 28. El procesador de señales 14 recibe la respuesta de la primera y segunda señal eléctrica codificadas y la señal de posición, a la cual se le ha dotado del procesador 14 desde el codificador de posición 26, a través de la unidad de control 28. El procesador de señales 14 procesa estas señales y genera una señal de imagen la cual representa una imagen de la fuente emisora de radiación no centrada. Esta imagen y otro tipo de información procesada por el procesador de señales 14, como pueden ser el nivel de flujo de fotones, el tiempo de exposición, y las condiciones de medición, se pueden proyectar en el proyector 16. Una unidad de almacenamiento de datos 36, acoplada de forma eléctrica al procesador de señales 14 y/ o al proyector 16, es capaz d almacenar la señal de imagen y la otra información procesada por el procesador de señales 14 mencionado anteriormente.

Se debe de tener en cuenta que el sistema de imágenes de apertura codificada, como se puede comprobar en la Figura 13, puede también incluir medios para ajustar la distancia de separación entre la apertura codificada 22 y el detector sensible con respecto de la posición 10 similares a los medios de ajuste representados en la Figura 2a.

Se debe de tener también en cuenta que el proceso de imágenes llevado a cabo por el sistema de imágenes de apertura codificada utilizando una apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante, se realiza de la siguiente manera. La primera y segunda señales eléctricas codificadas generadas por los medios de conversión 34 se expresan a través de la correlación de una distribución de la fuente de radiación no centrada y una función de codificación asociada a la apertura codificada de una red cuadrada uniformemente redundante. Por lo tanto, cuando la apertura codificada está en la primera posición (y por consiguiente mostrando el modelo de máscara normal), la primera señal eléctrica codificada se puede describir como:

On = s* An + bn

En donde * representa un operador de correlación, s representa una función de fuente distribuida, bn representa el ruido de fondo, incluyendo todas las contribuciones al detector no modulado por parte de modelo de máscara normal de la apertura codificada, y An representa una función normal de codificación asociada al modelo de máscara normal de la apertura codificada. Por consiguiente, cuando la apertura codificada gira 90º desde la primera posición a la segunda posición (por tanto mostrando el modelo de máscara complementario), la segunda señal eléctrica codificada se puede describir de la siguiente manera:

Oc = s* Ac + bc

En donde bc representa el ruido de fondo, incluyendo todas las contribuciones realizadas por el modelo de máscara complementario de la apertura codificada al detector no modulado, y Ac representa una función de codificación complementaria asociada al modelo de máscara complementaria de la apertura codificada. La resta de las señales arriba representadas nos da como resultado la siguiente señal:

Qt = s* (An - Ac) + (bn - bc)

Para la apertura codificada de la presente invención, el valor absoluto de An, la función de codificación normal es prácticamente la misma que Ac, la función de codificación complementaria, ya que las dos funciones son prácticamente asimétricas exceptuando la célula central. Además, cuando el flujo de fotones es grande, lo más probable es que bn sea equivalente a bc. Por lo tanto, una señal resultante media se puede representar de la siguiente forma:

<Qt> = <s>* (An - Ac) + <bn - bc>

en donde <> representa un conjunto medio. Por lo tanto, la media de la resta del ruido de fondo, es sustancialmente cercana a cero.

La ventaja de un sistema de imágenes de apertura codificada en el cual se está usando una apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante, se puede ver claramente ilustrada en la ecuación anterior. Dicho sistema de imágenes proporciona una serie de ventajas sobre todos los sistemas de imágenes existentes actualmente, por el hecho de que la apertura codificada de la presente invención, al mismo tiempo que presenta una geometría cuadrada, también elimina los efectos negativos de los fotones no modulados y del ruido instrumental de fondo.

\newpage

Aparte, debido a la asimetría de la apertura codificada de la presente invención, una función de codificación por medio de diferenciación, An - Ac, es casi unimodular y se puede expresar de acuerdo con las siguientes reglas:

(An - Ac)i = 0 si i = j = 0

(An - Ac)i = 1 si (An)ij = 1, y (i + j) \neq 0

Una estimación de una distribución reconstruida de la fuente de radiación no centrada se puede representar de la siguiente manera:

<s> = <Qt>* G = (<s>* (An - ac) + <bn - bc>* G

en donde ^ representa una estimación de la variable sobre la cual se sitúa y en donde G, una función decodificadora y una correlación unimodular inversa de Aij, se puede definir de la siguiente manera:

Gij = 1 si i = j = 0

Gij = 1 si Aij = 1, y (i + j) \neq 0

Gij = -1 si Aij = 0, y (i + j) \neq 0

La función de codificación, G, es elegida de tal manera que la estimación de la fuente decodificada sea idéntica a la fuente con artefactos sin importancia. Por tanto, la relación entre la función codificadora, a, y la función decodificadora, G, se puede expresar de la siguiente manera:

A* g = (\nu2/ 2 - 1) \cdot \deltak

en donde \deltak es una función delta de Kronecker.

Por consiguiente, y tal y como se ha demostrado anteriormente, el nivel medio de ruido de fondo de un sistema de imágenes se reduce de una forma considerable cuando el sistema utiliza un esquema de supresión de fondo mediante la realización de una resta normal/ complementaria. Sin embargo, nos encontramos con la ventaja de que el porcentaje de respuesta al ruido de un sistema de imágenes de apertura codificada equipado con una apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante no cambia de forma importante ya se aplique el esquema de supresión de fondo normal/ complementario o no, siempre y cuando el tiempo de exposición total entre el modelo de máscara normal y el complementario sea el mismo.

Anteriormente, los estados de la técnica de los sistemas de imágenes, con el fin de intentar eliminar los efectos del ruido de fondo y de los fotones no modulados a través de un intento de acercamiento a una apertura normal/ complementaria, requerían de intercambios de apertura físicos para así poder conseguir los resultados de un procesado normal/ complementario. Los inconvenientes, tales como el tiempo de inactividad del sistema, las imprecisiones en la alineación, y la exposición potencial a la radiación por parte del personal, todos ellos sirvieron para limitar la efectividad de dichos estados de la técnica. Además, incluso los estados de la técnica que utilizaban una única apertura hexagonal codificada , capaz de realizar un procesado normal/ complementario, mostraban la importante limitación de ser eficientes únicamente cuando estaban equipadas con detectores sensibles con respecto de la posición con geometría ya fuera hexagonal o circular. Ya que la mayoría de los detectores sensibles con respecto de la posición de los estados de la técnica están configurados con una geometría cartesiana, la apertura codificada de la presente invención satisface la necesidad de una única apertura codificada que proporciona un procesado normal/ complementario que puede usarse ampliamente en la mayoría de los sistemas de imágenes de apertura codificada. Aparte, y debido a la naturaleza normal/ complementaria de la apertura codificada de la presente invención, y de la precisión de la capacidad de rotación que le proporciona el sistema de imágenes acompañante, el tiempo de inactividad del sistema, las imprecisiones en la alineación y el riesgo del personal, quedan así eliminados. Por lo tanto, la apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante, y un sistema de imágenes de apertura codificada que use la novedosa apertura mencionada anteriormente, es capaz de superar todas las limitaciones de los estados de la técnica descritos.

Refiriéndonos ahora a la descripción de otros componentes del sistema de imágenes de apertura codificada, el detector sensible con respecto de la posición 10 de la presente invención puede estar formado por un escintilador de cristal, por un escintilador de fibra de plástico, por un escintilador de vidrio, o bien por uno de fibra de vidrio. Si tenemos en cuenta la realización preferente, el detector sensible con respecto de la posición debe de estar formado por un escintilador de fibra de vidrio. En la patente de los Estados Unidos número 5.122.671, de Buchanan et al., y titulada "Clases de silicato luminiscente activadas a partir de terbio para el uso en la conversión de radiación de rayos X en radiación visible" se describe un escintilador de fibra de vidrio con su adecuada alta densidad correspondiente para el uso en el sistema de imágenes de la presente invención.

El escintilador de fibra de vidrio de alta densidad emite luz en la zona del espectro verde a 534 nm. El escintilador de vidrio puede estar en forma de, o bien una masa sólida, o bien en forma de material de vidrio escintilante, o también en forma de otro tipo de fibras de vidrio. Según la realización preferente, el escintilador de vidrio incluye un cierto número de fibras y las fibras de vidrio incluyen un revestimiento absorbente externo para minimizar las interferencias entre las fibras. El grupo de fibras de vidrio escintilantes forman el detector sensible con respecto de la posición en el sistema de imágenes de apertura codificada de la presente invención.

El escintilador de fibra de vidrio es más económico y mucho más resistente que los escintiladores de cristal comúnmente conocidos y usados en el pasado. El rendimiento de luz de un escintilador de vidrio de 12 mm de espesor ronda los 0,2 pies- Lambert por Roentgen por segundo para fotones de 1,3 Mev. Según la mejor propuesta, cada fibra de vidrio escintilante tiene aproximadamente 15\mum de diámetro de fibra y el ensamblaje de fibra de vidrio tiene aproximadamente de 5,08 cm a 7,62 cm( 2 pulgadas x 3 pulgadas) de diámetro. El intervalo más común de espesor óptimo del escintilador de fibra de vidrio va desde los 1,5 mm hasta los 12 mm.

Las ventajas de utilizar un escintilador de fibra de vidrio como detector sensible con respecto de la posición en un sistema de imágenes de apertura codificada son la mejora del porcentaje de respuesta al ruido, la resolución espacial y el intervalo dinámico. Más concretamente, la mejora del porcentaje de respuesta al ruido se consiguió ya que, mediante el uso de una gran cantidad de energía, los escintiladores de vidrio han respondido con una mejora del porcentaje de respuesta al ruido, acercándose a un factor de dos, si las comparamos con las pantallas de oxisulfuro de fósforo. Aparte, los escintiladores de vidrio han mejorado la atenuación de los rayos X que supone una mayor utilización de los fotones de rayos X. Con respecto a la resolución espacial, los escintiladores de fibra de vidrio muestran una resolución espacial de 25 pares de líneas/ mm (lp/ mm) o incluso mejores a bajos niveles de energía de rayos X. En comparación, una pantalla de fósforo de alta resolución, proyectará de 12 a 14 lp/ mm en circunstancias similares. La gran capacidad de señal, y la reducida dispersión dentro del detector sensible con respecto de la posición formado a partir de un escintilador de fibra de vidrio, son ambos los factores que llevan al detector a amplia capacidad de intervalo dinámico. Los tests realizados al sistema con unas cámaras de dispositivos de carga acoplados de alto rendimiento han mostrado un intervalo dinámico de 3000 o incluso más. Esto también se traduce en una excelente sensibilidad al contraste para las aplicaciones utilizadas en la inspección de rayos X.

En la realización preferente, mostrada en la Figura número 2, el sistema de imágenes de apertura codificada incluye un conjunto de dispositivos ópticos o bien los medios para transferir la señal óptica codificada a la red de dispositivos de carga acoplados. Como también se muestra en la Figura número 2, la realización preferente también incluye un intensificador de imagen 11 que se coloca entre el detector sensible con respecto de la posición 10, y la red de dispositivos de carga 12. De forma más específica, el detector sensible con respecto de la posición 10 tiene el lado situado de forma opuesta a la apertura codificada y acoplado a los medios de transferencia de la señal óptica codificada 13. La otra parte de los medios de transferencia está acoplada a un intensificador de imágenes 11 que amplifica e intensifica la señal óptica codificada. La señal óptica codificada y amplificada entra dentro de la red de dispositivos de carga acoplados 12 que genera una señal eléctrica codificada como respuesta a la señal óptica codificada.

Los dispositivos ópticos 13 o los medios de transferencia para la señal óptica codificada pueden ser, o bien una red de ahusamientos ópticos de fibra, o bien bastidores ópticos. Los ahusamientos ópticos de fibra se usan a menudo para interrelacionar o bien unir dos aperturas ópticas de tamaño diferente, como el detector sensible con respecto de la posición 10 y el intensificador de imágenes 11 o red de dispositivos de carga acoplados 12. Los ahusamientos ópticos de fibra poseen generalmente una parte final con una sección más grande que la otra parte de la fibra óptica. La configuración alternativa del sistema de imágenes de apertura codificada usa bastidores ópticos para proyectar la superficie de rendimiento del escintilador de fibra de vidrio al intensificador de imágenes o a la red de dispositivos de carga acoplados 12. Tanto los ahusamientos ópticos de fibra como los bastidores ópticos son productos que se encuentran disponibles en el mercado bajo pedido. Por ejemplo, los ahusamientos ópticos de fibra adecuados incluyen ópticos de fibra especiales disponibles bajo pedido, y realizados por Schott Fiber Optics, Inc.

Como se ha mencionado anteriormente, el intensificador de imágenes 11 amplifica e intensifica la señal óptica codificada. La red de dispositivos de carga acoplados 12 recibe como respuesta la señal óptica codificada amplificada y genera una señal eléctrica codificada y análoga como respuesta a la señal óptica codificada. El intensificador de imágenes puede ser perfectamente cualquiera de los productos disponibles en el mercado, como puede ser un tubo intensificador de imágenes fabricado por Haamamatsu Photonics K. K, que es el modelo número V33347U. De forma alternativa, la función del intensificador de imágenes la puede llevar a cabo una red de fotodiodos semiconductores como los fabricados por Hamamtsu Photonics K.K, con el modelo número S2461.

En el sistema de imágenes de apertura codificada, la red de dispositivos de carga acoplados 12 convierte la señal óptica codificada amplificada en una señal óptica análoga múltiple. La señal eléctrica análoga codificada se puede procesar de forma interna por un procesador/ decodificador de señales o en una localización remota, tal y como se muestra en la Figura número 1. Por lo tanto, un dispositivo que pueda transportarse de forma manual, y que incluya al menos la apertura codificada 4, el detector sensible con respecto de la posición 10, y la red de dispositivos de carga acoplados 12, debe de poder guardarse dentro de una funda protectora portátil 2. Un cable 8, que tenga una parte acoplada a la red de dispositivos de carga acoplados 12, y la otra acoplada a un procesador de imágenes remoto completa el sistema de imágenes de apertura codificada. La señal eléctrica análoga codificada se transmite a través del cable 8 al procesador de señales que digitaliza, formatea y decodifica la señal eléctrica análoga codificada y genera una señal de imagen que es representativa de una imagen de una fuente emisora de rayos gamma.

Como se ha mencionado anteriormente, una realización alternativa de la presente invención incluye una red de fotodiodos semiconductores que reciben la respuesta de la señal óptica codificada. La red de fotodiodos semiconductores genera una señal eléctrica codificada como respuesta a la señal óptica codificada. Además, la red de fotodiodos realiza la función del intensificador de imágenes la señal óptica antes de convertir la señal óptica en señal eléctrica. Por lo tanto, el sistema de funciona de una manera similar a la anteriormente descrita.

La sensibilidad o el nivel de detección de un sistema de imágenes de apertura codificada depende del escintilador de fibra de vidrio, del intensificador de imágenes, de la red de dispositivos de carga acoplados y del diseño de la apertura. Ya que la apertura numérica del escintilador de fibra de vidrio es menor que las mayormente usadas fibras ópticas incluyendo los ahusamientos ópticos de fibra, la luz emitida por el escintilador se acopla a los ahusamientos ópticos de fibra no existiendo reflexión alguna. Si se usa un intensificador de imágenes de 3,81 cm (1,5 pulgadas) de diámetro del tubo intensificador de la imagen, se puede usar un ahusamiento óptico de fibra con dos aumentos para unir el escintilador de fibra de vidrio de dos aumentos al tubo intensificador de la imagen. Suponiendo una transmisión óptica del 80%, la transmisión a través de un ahusamiento óptico de fibra de vidrio de dos aumentos se reducirá a aproximadamente el 50% debido al excesivo número de aumentos y a las pérdidas de propagación en los ahusamientos ópticos de fibra. Por lo tanto, y suponiendo una respuesta típica actual de 0,04 A/W para la entrada de fósforo, una ganancia de 10.000, y un rendimiento de fósforo P20 para un tubo intensificador de la imagen, la recepción del detector del sistema de imágenes de apertura codificada que posee un escintilador de fibra de vidrio de 7,62 cm (3 pulgadas), un ahusamiento óptico de fibra 2x y un tubo intensificador de la imagen de 3,81 cm (1,5 pulgadas) es de 1 x 10*(-3) w- sec/ cm*2- roentgen.

En la realización preferente utilizando una red de dispositivos de carga acoplados, el ruido equivalente a la irradiación de la red de dispositivos de carga acoplados se puede reducir mediante el enfriamiento de la red con un refrigerador termoeléctrico de dos tiempos. Generalmente, las redes usadas de dispositivos de carga acoplados que funcionan a 16 líneas por segundo tienen una radiación de ruido equivalente de alrededor de 2,5 x 10* (-9) w- cm* (-2). Mediante el enfriamiento de la red de dispositivos de carga acoplados, la radiación de ruido equivalente se reduce a alrededor de 6,5 x 10* (-2) w- cm* (-2). Si se consigue un 80% de eficiencia de acoplamiento entre el tubo intensificador de imágenes y la red de dispositivos de carga acoplados, la sensibilidad del sistema de imágenes de apertura codificada para los fotones de 1, 3 Mev es de aproximadamente 3 \muroentgen/ segundo o 10 mr/ hr cuando se opera a 16 líneas/ segundo. La sensibilidad se reduce a alrededor de 5 nr/ segundo o 10 \mur cuando se trabaja a 1 línea por segundo. La red de dispositivos de carga acoplados está disponible en el mercado por varios fabricantes. Una adecuadared de dispositivos de carga acoplados que se podría usar en la presente invención la fabrica la compañía Eastman Kodak y tiene el modelo número KAI- 0370.

Además, la sensibilidad de del sistema de imágenes de apertura codificada, se puede mejorar incluso aún más a través de varios medios incluyendo el uso de tubos intensificadores de imagen de varias fases o redes de fotodiodos con alta ganancia de silicona, o incluso multiplexando con varios ahusamientos ópticos de fibra o tubos intensificadores de imagen que mejorarían la sensibilidad en uno o dos aumentos. La aplicación de una red lineal de una avalancha de fotodiodos puede también proporcionar una mejor sensibilidad gracias al aumento del tiempo de integración y de la estructura.

El procesador de señales 14 usado para decodificar la señal eléctrica codificada y generar una señal de imagen, debe de ser preferiblemente un procesador de señales digital. El procesador de señales digitaliza, formatea y decodifica la señal eléctrica análoga multiplexada generada por la red de dispositivos de carga acoplados y genera una señal de imagen a partir de allí. El algoritmo que se encarga de decodificar formado de forma previa por el procesador de señales, depende de la configuración de apertura. En la realización preferente, el procesador de señales es parte de un módulo de procesador de señales digital resistente a la radiación. El módulo de procesador de señales digital resistente a la radiación incluye un procesador de señales digital completo módulo Versa de tamaño Europa (6U) de doble cara. El módulo de procesador de señales digital resistente a la radiación ejecuta una alta velocidad circulante y problemas aritméticos de punto fijo a la vez que actúa como un controlador del sistema. Un procesador de señales digital resistente a la radiación adecuado, se basa en el procesador de señales resistente Ada de los instrumentos Texas (HASP) como el procesador de señales digital central.

El módulo de procesador de señales digital resistente a la radiación proporciona una memoria reprogramable EEPROM de 32K x 32, de los que 4 de ellos están reservados para realizar cargas rutinarias. El procesador además incluye una memoria RAM con un total de 384K x 32 que se divide en dos secciones. Los primeros 128K x 32 son un estado de espera cero. Los restantes 256K x 32 necesitan un estado de espera. Las memorias son accesibles a través de un bus primario de 32 bits. Los medios de comunicación entre los módulos de procesadores múltiples vienen a ser proporcionados a través de un "buzón de correo" de un puerto de memoria dual de 32 bits de ancho sobre el bus de expansión de cada módulo. Usando un protocolo tipo amo/ esclavo, el amo tiene todo el control sobre el "buzón de correo". El amo es capaz de emitir un mensaje a uno o a todos los esclavos al mismo tiempo. Los esclavos únicamente escriben y leen a partir y desde sus propios buzones de correo e indican al amo cuando se han recibido y recogido los mensajes. Además, puede existir una capacidad de envoltura para fines de auto evaluación, la cual puede ser usada por el amo para controlar los mensajes salientes. Todas las señales de entrada/ salida de los módulos son retenidas de una manera tal que el módulo puede desconectarse sin tener ningún tipo de efecto negativo para el sistema.

Como se ha expuesto a lo largo de la descripción detallada, el sistema de imágenes de apertura codificada construido de acuerdo con la presente invención puede usar una amplia gama de dispositivos que están actualmente a la venta en el mercado dependiendo de las necesidades del sistema. El sistema de imágenes de apertura codificada puede optimizarse según el uso específico que se le pretenda dar., lo que puede conllevar a una amplia gama de campos de radiación. Por ejemplo, los rangos pueden variar según si se quiere proyectar pequeñas cantidades de radiación, como puede ser el caso de residuos ambientales o bien los rangos cuando se está trabajando después de haber ocurrido un accidente, los cuales pueden ser bastante más grandes que los extremos de los rangos operacionales. Además, el sistema de imágenes de apertura codificada de la presente invención proporciona las siguientes ventajas: (1) facilidad a la hora de ser transportado de forma manual; (2) un gran campo de vista; (3) una capacidad de zoom sin pérdidas de resolución para la detallada localización en los mapas; (4) alta sensibilidad y un gran rango dinámico; (5) operación a tiempo real; (6) operación y proyección de imágenes y resultados en localizaciones remotas.

Aunque las realizaciones alternativas de la presente invención han sido descritas haciendo referencia a los dibujos acompañantes, se entiende que la invención no está limitada a dichas realizaciones en concreto, y que pueden darse otra serie de cambios y modificaciones por alguien con habilidades en esta técnica sin necesidad de partir del campo de la invención, lo que estaría limitado por el contenido de las reivindicaciones anexas.

Claims (9)

1. Una apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante para la proyección de una fuente de radiación no centrada, el sistema de apertura codificada que incluye células transparentes y opacas, pudiéndose situar en una primera posición y una segunda posición caracterizada en que esta segunda posición está compensada 90º con especto de la primera, la apertura codificada muestra un modelo de máscara normal en la primera posición y la apertura codificada muestra en la segunda posición un modelo de máscara complementario cuadrado por el cual la mayor parte de las células opacas cambian posiciones con la mayor parte de las células transparentes.

2. Una apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante para la proyección de una fuente de radiación no centrada de acuerdo con la reivindicación número 1, las células transparentes y las células opacas muestran un modelo de máscara completo, el cual posee dos elementos, los cuales tienen valores incluyendo un primer y un segundo valor, asignándoseles a dichas células transparentes y opacas unas posiciones determinadas dependiendo del primer valor y del segundo valor, habiéndose generado el modelo de máscara completo a partir de un modelo de máscara primitivo de orden \nu, el cual tiene un centro, y viene definido por la siguiente relación:

Aij = 0 si i = 0

Aij = 1 si j = 0 e i \neq 0

Aij = 1 si Bi = Bj

Aij = 0 en cualquier otro caso

en donde A es una función de codificación de una red uniformemente redundante b es una secuencia residual cuadrática de sesgo Hadamard, habiéndose construido el modelo de máscara completo a través de la repetición del modelo de máscara primitivo desplazado hacia afuera de forma diagonal del centro del modelo de máscara primitivo por el cual el modelo de máscara completo incluye un total de (2\cdot \nu - 1) x (2\cdot \nu - 1) elementos.

3. Un método de construcción de una apertura codificada de una red cuadrada asimétrica uniformemente redundante para la proyección de una fuente de radiación no centrada, teniendo la apertura codificada células transparentes y opacas, puede estar compuesto de los siguientes pasos:

generación un modelo de máscara primitivo de orden \nu, el cual debe de poseer un centro, y debe de estar definido por la relación:

Aij = 0 si i = 0

Aij = 1 si j = 0 e i \neq 0

Aij = 1 si Bi = Bj

Aij = 0 en cualquier otro caso

en donde A es un función de codificación de una red uniformemente redundante y B resulta ser una secuencia residual cuadrática de sesgo Hadamard; generando un modelo de máscara completo teniendo elementos, teniendo estos elementos valores incluyendo un primer valor y un segundo valor, siendo generado el modelo de máscara completo a través de la repetición del modelo de máscara primitivo desplazado hacia el exterior de forma diagonal del centro del modelo de máscara primitivo por el cual el modelo de máscara completo incluye un total de (2\cdot \nu - 1) x (2\cdot \nu - 1) elementos; y

Asignación a las células transparentes y opacas, respectivamente, de los elementos del modelo de máscara completo teniendo el primer valor y el segundo valor.

4. Un sistema de apertura codificada para la proyección de una fuente de radiación no centrada, debe de incluir:

una apertura codificada de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2;

medios para rotar la apertura codificada entre le primera posición y la segunda posición, generando la apertura codificada una primera sombra codificada como respuesta a la radiación recibida cuando la apertura codificada está en la segunda posición;

un detector sensible con respecto de la posición con respecto a la apertura codificada para permitir a la primera sombra codificada y a la segunda sombra codificada el incidir de forma secuencial sobre él, generando el detector sensible con respecto de la posición una primera señal óptica codificada y una segunda señal óptica codificada como repuesta a la primera sombra codificada y a la segunda sombra codificada incidentes;

medios para poder transformar la señal óptica en una señal eléctrica, recibiendo dichos medios la primera señal óptica codificada y la segunda señal óptica codificada y generando respectivamente una primera señal eléctrica codificada y una segunda señal eléctrica codificada como respuesta; y

un procesador de señales el cual debe de recibir la primera señal eléctrica codificada y la segunda señal eléctrica codificada y decodificar la primera señal eléctrica codificada y la segunda señal eléctrica codificada, generando una señal de imagen a partir de ahí, la cual debe de ser representativa de una imagen de la fuente de radiación no centrada.

5. Un sistema de imágenes de apertura codificada, tal y como se describe en la reivindicación número 4, en donde los medios de rotación comprenden:

Una plataforma de retención de apertura, la cual se debe de colocar en al menos una primera posición y al menos una segunda posición, estando montada la apertura codificada sobre la plataforma;

Un decodificador de posición, estando acoplado de forma operativa a la plataforma, recibiendo la posición rotacional de la plataforma y generando una señal de posición como repuesta a partir de allí, la cual indica si la plataforma está en la al menos primera posición o en la al menos segunda posición;

Una unidad de control de mando la cual está acoplada eléctricamente al decodificador de posición, y la cual recibe la señal de posición y genera una señal de control de mando como respuesta a partir de allí; y una unidad de salto, la cual está eléctricamente acoplada a la unidad de control y mecánicamente acoplada a la plataforma, recibiendo la señal de control de mando y rotando la plataforma entre la al menos primera posición y la al menos segunda posición en respuesta a partir de allí.

6. Un sistema de apertura codificada tal y como se describe en la reivindicación número 5, en donde el decodificador de posición está eléctricamente acoplado al procesador de señales, el cual recibe la señal de posición del decodificador de posición, procesando el procesador de señales la señal de posición, la primera señal eléctrica codificada y la segunda señal eléctrica codificada generando a partir de allí la señal de imagen.

7. Un sistema de imágenes de apertura codificada tal y como se define en la reivindicación número 4, puede también disponer de un proyector, el cual está eléctricamente acoplado al procesador de señales, y el cual incluye una representación visual de un área en el campo de vista del sistema de imágenes y en donde la imagen representativa de la fuente de radiación no centrada la cual recibe la señal de imagen, se superpone a una representación visual.

8. Un sistema de imágenes de apertura codificada tal y como viene definido en la reivindicación número 4, además posee una unidad de almacenamiento de datos, la cual está eléctricamente acoplada al procesador de señales, generando dicho procesador de señales, señales de datos, y almacenando dicha unidad de almacenaje, las señales del procesador de señales.

9. Un sistema de imágenes de apertura codificada tal y como viene definido en la reivindicación número 4, además puede incluir medios para el ajuste de la separación entre la apertura codificada y el detector sensible con respecto de la posición , estando estos medios operativamente acoplados a al menos una de las aperturas codificadas y al detector sensible con respecto de la posición, moviéndose dichos medios de ajuste a al menos una de las aperturas codificadas y el detector sensible con respecto de la posición con respecto a la otra y ajustándose de este modo la distancia de separación.