JP7107974B2

JP7107974B2 - 放射性環境における分布のボリュームおよび同位体の識別のためのシステムおよび方法

Info

Publication number: JP7107974B2
Application number: JP2019565065A
Authority: JP
Inventors: ホルヘ・アグラムント・ロス; フランシスコ・アルビオル・コロメル; アルベルト・コルビ・ベリョト; ルイス・カバリェロ・オンタナヤ; セサル・ドミンゴ・パルド; アルベルト・アルビオル・コロメル
Original assignee: Empresa Nacional De Residuos Radioactivos SA Enresa; Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC; Universitat de Valencia
Current assignee: Empresa Nacional De Residuos Radioactivos SA Enresa; Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC; Universitat de Valencia
Priority date: 2017-02-10
Filing date: 2018-02-01
Publication date: 2022-07-27
Anticipated expiration: 2038-02-01
Also published as: ES2681094A1; US20200003915A1; WO2018146358A1; ES2681094B1; EP3581969A4; JP2020512565A; US11022705B2; EP3581969A1

Description

本発明の目的は、放射性環境における点または広範囲の放射線源からの電離放射線の空間分布のボリュームおよび同位体の識別のためのシステムおよび方法に関する。

より具体的には、このシステムおよび方法は、放射性環境にある視覚的基準に対する放射源の絶対位置を検出する。それはまた、その放射能および言及された放射線源の同位体の組成を決定する。

現在、エネルギを生産したり、材料を管理および監視したりするための特定の産業活動により、放射性物質によって汚染される可能性のある環境がある。この汚染は通常、放射線源からの放射性物質の制御されない漏れによるものである。

一方、原子力施設の安全性に関しては、その中にある材料の輸送中や制御手段が実施されている場合など、積極的かつ予防的な監視タスクを実行する必要がある。

これらすべてのシナリオで、情報は、どの放射性同位体がその材料に存在するか、その量、およびその空間分布は何かについて取得する必要がある。

通常、ガンマ放射線検出器は、放射線を検出するために使用され、電離放射線によって刺激されると電気信号を生成するトランスデューサを備えている。この電気信号は放射のエネルギに比例し、各同位体に固有である。これは、そこに存在する波長に依存するためである。検出器で最大のエネルギ蓄積が発生する波長（コンプトン放射がない場合）は、フォトピークと呼ばれる。

これらのフォトピークを決定することにより、環境の汚染要素を特性化し、１つまたは複数の放射線源の同位体の組成を知ることができる。

放射線で汚染された区域を検査するには、ガンマ放射線検出器が必要である。オペレータは通常、存在する電離放射線に必然的に曝されて危険な領域を特定するために、これらの検出器を手動で移動する必要がある。このタイプのサンプリングは、汚染された空間のマッピングに役立つ。これらの悪影響を回避するために、以下に要約された、放射線源の２次元マッピングを実行できる様々な解決策がある。

この解決策の例は、特許文献１に記載されており、２次元で放射能源の強度および位置を決定するための異なる方法および装置が記載されている。この位置決めは、座標が既知である異なる場所に配置された少なくとも３つのガンマ放射線検出器のマトリックスを備えるデバイスによって実行される。ガンマ放射線検出器の動作領域、または視野は、部分的に重ねる必要がある。このデバイスは、危険な放射線源を検出すると、その強度と位置に応じて信号を生成する。このデバイスは、ガンマ放射線検出器からの座標を、それらによって生成された信号と相関させるアルゴリズムを利用する。これらの利点にもかかわらず、前述の文献では、検出器の位置と向きの指定方法については説明していない。さらに、検出および位置特定機能は、検出器が最初に確立された位置に最適化されている。最後に、システムを再配置する場合、移動するように設計されていないため、多大な努力をする必要がある。

特許文献２は、視覚化システムに接続された３次元放射線検出システムを記載している。このシステムは、垂直回転機構と水平回転機構に結合された放射線センサと画像センサを備えている。さらに、３次元放射線検出および可視化方法についても説明する。最後に、画像、検出された放射線、３Ｄ位置は互いに関連している。しかしながら、説明されている方法は、両方の検出器によって連続的に提供される画像の目視検査に基づいている。放射線源の実際の位置の正確な識別は確立されていないため、放射線源と検出器との間の実際の距離を測定するために追加の要素（レーザなど）が必要である。

ビデオを放射線検出器に関連付ける別の例は、特許文献３に記載されている。これは、放射線源を正確に特定する方法と装置を説明している。この装置は、視野のすべてまたは一部を共有するような方向に向けられた一対の可視光カメラを備える。装置はまた、ガンマ放射線検出器を備える。複数の可視光カメラを使用すると、最初の三角測量により３次元の識別が可能になる。装置を移動した後、２回目の三角測量により、放射線源の位置が特定される。さらに、この解決策では、写真測量ソフトウェアを使用して計算を実行する。

この解決策の欠点は、可視光カメラとガンマ放射線検出器の正しいセンタリングが必要なことである。一方、この方法は、角度分解能が優れている光と、本質的に角度分解能がはるかに低いガンマ線との間の測定値の実際の違いを考慮していないため、効果的ではない。別の重大な欠点は、良好な検出を保証するために、一般に、低強度の放射線源に常に焦点を合わせる必要があることである。最後に、ガンマ検出器で取得された各シーンは前のシーンから独立しているため、スイープ動作を実行できず、特定の場所で偽陰性が発生する。

最後に、特許文献４は、環境の放射強度の分布を測定できる放射線センサを備えた移動車両について説明している。この強度の空間分布が得られると、放射線源の位置が導出される。しかしながら、このシステムは、放射線源の位置を特定する手段がなく、被災地や大量の材料の堆積物などのオープンスペースの一般的な検査に完全に焦点を当てているため、閉鎖空間では使用できない。

要約すると、前述の解決策には、同じフレームワークで可視画像とガンマ検出をマージするデバイスと方法が含まれる。しかしながら、現実と完全に一致する結果を得ることができない。これは主に、ガンマ線検出器デバイスとそれらに結合または接続された可視光カメラとの間の幾何学的相互関係が不十分であるためである。

国際公開第２００５／０２２１９７号欧州特許出願公開第２９６６４７８号明細書米国特許第６７８２１２３号明細書欧州特許出願公開第２７９６８９８号明細書

本発明の第１の目的は、放射性環境内の１つまたはいくつかの点または広範囲の放射線源からの少なくとも１つの電離放射線の空間分布のボリュームおよび同位体の識別のためのシステムを提供することである。

前記システムは、
・電離放射線のエネルギに比例する電気信号を生成し、放射性環境から方向情報を取得することを目的としたコリメーション機構を備えるガンマ線検出器と、
・放射性環境の画像をキャプチャするためのガンマ放射線検出器に接続された光学トランスデューサと、を備える。

より具体的には、

前記システムは、
・ガンマ放射線検出器を光学トランスデューサにリンクする制御ユニットを備え、
前記制御ユニットは、
・マイクロプロセッサと、
・前記マイクロプロセッサにリンクされたメモリと、を備え、
前記メモリは、
・前記光学トランスデューサによってキャプチャされた前記放射性環境の初期画像を定義し、
・前記初期画像で少なくとも１つの視覚的基準を検出し、
・前記視覚的基準に対する前記ガンマ放射線検出器の初期方向を決定し、
・前記初期画像の後の後続の画像から開始して、一連の位置で前記初期画像の前記視覚的基準に対するシステムの絶対位置を検出し、
・前記放射性環境内の各位置の前記ガンマ放射線検出器の方向を決定するための、
位置決め手順を含み、
・前記放射性環境内のシステムの各位置で、前記ガンマ放射線検出器を使用して前記電離放射線の測定を実行し、
・これらの測定値を、前記位置決め手順により取得した前記絶対位置に関連付け、
・前記放射性環境におけるその空間分布を確立し、各サブボリューム領域がその放射線の強度に比例する値を備えるサブボリュームの形状をもつ３次元行列を形成し、
・前記電離放射線を、フォトピークに応じて前記トランスデューサによって生成される電気信号の値に従って特徴付け、その同位体組成を決定するための、
測定手順を含む
システム。

コリメーション機構は、システムの各位置の放射線源からの電離放射線の方向を検出するためのセグメンタを有する構造を備えている。さらに、電離放射線の方向を検出するために、制御ユニットにはコリメーション技術やコンプトン技術など、入射放射線の軌道を計算するための手順が組み込まれている。

より具体的には、セグメンタおよび／またはコリメーション技術有する構造は、ガンマ線検出器からの情報から開始する電離放射線の３次元の円錐形の測定フィールドを得るために、制御装置を可能にする。ガンマ放射線検出器が光学トランスデューサに結合されると、制御ユニットは、ガンマ放射線検出器の測定フィールドを光学トランスデューサの視野に関連付けることができる。このようにして、それは、ガンマ放射線検出器デバイスと光学トランスデューサとの間の不均衡に関連する従来技術の前述の問題のいくつかを、それらの間の解像度および較正の形態まで解決する。

様々な位置でガンマ線検出器によって行われた測定から始めて、放射能の空間分布が取得される。

この放射能はガンマ線検出器の強度係数とみなされ、既知の各エネルギの各フォトピークを許容値と関連付けるガンマ線検出器の能力によって決定される。さらに、距離と放射線源の強度の関係（距離の２乗で減少する）により、放射線源の強度を評価し、その絶対位置をシステムまたは視覚的基準に対して決定できる。

光学トランスデューサは、可視光カメラ、または深度カメラまたは輪郭カメラである。

制御ユニットは、光学式トランスデューサの射影機能、つまりその式および関連するパラメータ備え、その較正を実行できるようにする。この式を取得する通常の方法は、２つの行列を使用することである。第１の行列は、レンズの開口の内部機能と光学センサのサイズに対応し、レンズまたは焦点が変更されない限り、固定される。第２の行列は、内部トランスレーションに対応している。この較正では、光学トランスデューサの方程式を取得する。この方程式により、空間内でラインを画像内のポイントと接続できる。この視覚技術は、投影イメージングとしても知られている。

前記制御ユニットは、光学トランスデューサの放射性環境における視覚的基準の画像を通じて、ガンマ放射線検出器によって行われる各測定において、システムの以前の位置に対するシステムの相対位置を取得することを可能にし、放射線源の（未知の）位置を、システムのその後の測定または移動を通じて識別することができる。

好ましくは、視覚的基準は、事前に設定された寸法またはサイズを有する基準マークであり、ユーザが光学トランスデューサの視野内の放射性環境内に配置し、後者が初期画像をとる場合、基準マークが初期画像に含まれるようにする。一連の位置、したがって、測定中、この基準マークは別の位置に配置されたり、他の基準マークと重ねたりできることに注意されたい。このように、同じ放射性環境で複数の基準マークを使用できるため、これらの基準マークのいずれかに関して、またはそれらのいくつかに関してさえも、制御ユニットがシステムまたは放射線源の絶対位置を検出できる。

したがって、光学トランスデューサが可視光カメラである場合、メモリに含まれ、マイクロコントローラによって実行される位置決め手順を使用して、システムと基準マークとの間の距離を決定できるように、制御ユニットに基準マークの寸法またはサイズの値を導入する必要がある。

この場合、基準マークの位置を変更するために、制御ユニットは、そのメモリに画像を記録し、基準マークは、光学トランスデューサの視野の限界の１つに位置し、それを基準マークが見えるすべての以前の画像に関連付ける。続いて、システムの位置を維持しながら、基準マークは、例えば、ユーザによって、光学トランスデューサの視野の反対側の限界に移される。制御ユニットは、この位置を前の位置に不可欠な位置と見なす。つまり、システムの位置と連続しているため、連続して測定を行うことができる。

代わりに、光学トランスデューサが輪郭カメラである場合、投影距離を提供するため、基準マークの寸法を知る必要はない。各ショット間の３次元輪郭の後続のトランスレーションの動きを取得することができる。

この場合、光学トランスデューサが輪郭カメラである場合、視覚的基準は、放射性環境内の認識可能な物体である。このようにして、制御ユニットは、システムの動きのために、光学トランスデューサの視野の限界に位置する第１の認識可能な物体を確立し、光学トランスデューサの視野の反対側の限界に位置する第２の認識可能な物体に置き換えられる。この操作により、システムは継続的に測定を続行できる。

さらに、制御ユニットのメモリは、次に示すサブボリュームを決定する第1のサブ手順を含んでいる。

ここで、
・Ｘ，Ｙ，Ｚ：ＬＯＣ＿Ｘと呼ばれる各サブボリューム（ｃｍ）の空間座標である。
・ｉ，ｊ，ｋ：ボクセル（３次元の点）の位置を識別する整数値である。
・Ｄｘ，Ｄｙ，Ｄｚ：ボクセルと次のボクセルとの間の空間座標間の距離を表す整数値である。
・Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ：空間座標、ボクセルの初期座標（ｃｍ）である。

同様に、制御ユニットのメモリは、次の式に従って各サブボリュームの放射線を測定する測定手順に第２のサブ手順を含んでいる。

ここで、
・Ｅはエネルギ係数（Ｋｅ）である。
・Ｉは、検出器で測定された信号の値（Ｖ）である。
・ＣＡＬ＿Ｅは、検出器からの信号をエネルギ（Ｋｅ／Ｖ）に関連付けるスケール係数である。
・Ｅｏは、検出器からの信号が０（Ｋｅ）のときのエネルギの値である。

また、制御ユニットのメモリは、次の式を使用して、各サブボリュームの放射強度係数（ＦＩ）を取得するために、サブボリュームをエネルギ係数に関連付ける測定命令の第３のサブ手順を含んでいる。

ＦＩ＝Ｅ（ＬＯＣ＿Ｘ，ＰＯＳＥ＿Ｄ（ｔ））・Ｅ（（ＰＯＳＥ＿Ｄ（ｔ）－ＬＯＣ＿Ｘ）^２）・ＥＦＦ＿Ｃ（Ｅ）・ＦＣ

ここで、
・Ｅ（ＬＯＣ＿Ｘ，ＰＯＳＥ＿Ｄ（ｔ））は、ガンマ検出器の既知の効率係数であり、この場合、ガンマ放射線検出器の方向とその構造に依存する。

・Ｅ（（ＰＯＳＥ＿Ｄ（ｔ）－ＬＯＣ＿Ｘ）^２）は、放射線源の位置と測定の各サブボリュームとの相対的な距離を関連付ける距離に対する効率係数である。
・ＥＦＦ＿Ｃ（Ｅ）は、特定のエネルギの各フォトピークの信号を取得するガンマ放射線検出器の効率を決定する係数である。
・ＦＣは、較正によって取得されたガンマ検出器に関する追加の係数である。

本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様に記載されたシステムにより、放射性環境内の点（または広範囲）放射線源からの電離放射線の空間分布のボリュームおよび同位体の識別のための方法を記載する。

より具体的には、

前記方法は、
ａ）放射性環境におけるシステムの初期位置を決定するステップと、
ｂ）少なくとも視覚的基準を含むように、放射性環境内の光学トランスデューサの視野内に測定領域を確立するステップと、
ｃ）位置決め手順により、放射性環境の測定領域の初期画像を光学トランスデューサにより取得し、ガンマ放射線検出器の初期方向を取得するステップと、
ｄ）位置決め手順により、視覚的基準に対するシステムの初期絶対位置を決定するステップと、
ｅ）システムの位置を、少なくとも１回、変更し、初期位置の後の一連の位置毎に次の手順を実行するステップと、を含み、
前記次の手順は、
Ｉ．光トランスデューサと位置決め手順により、初期画像に続く一連の画像を取得するステップと、
ＩＩ．測定手順とガンマ放射線検出器により、放射性環境の放射線測定を実行するステップと、
ＩＩＩ．サブボリュームを生成することにより放射線測定値を投影するための画像内の測定ボリュームを、制御ユニットにより、生成するステップと、
ＩＶ．サブボリュームを決定する３次元座標を決定し、それらを制御ユニットによって放射性環境の測定値に関連付けるステップと、
Ｖ．測定手順により、各サブボリュームに対してゼロより大きい値を確立し、各一連の位置で増加し（各サブボリュームに対して）、放射強度が検出され、減少し（再び、各サブボリュームで）、放射能強度が検出されない、ステップと、
ＶＩ．フォトピークに従ってトランスデューサによって生成された電気信号の値に従って電離放射線を特徴付け、その同位体組成を決定するステップと、を含む方法。

放射性環境におけるシステムの位置の解析は、光学トランスデューサからの方程式とパラメータによって実行される。

より具体的には、放射性環境の測定領域は、光学トランスデューサの視野に含まれる。

ガンマ放射線検出器の向きが光トランスデューサの視野内にある場合、本発明の目的は、センサの正確な位置により品質で放射性環境を定量化することができるが、制御ユニットは、両方の情報セットを融合することに留意すべきである。

ガンマ線検出器の検出フィールドも投影画像によって定義される。これは、ガンマ放射線検出器からの画像の各点が、ガンマ放射線検出器を画像に接続するすべての可能な点を含む線上にあることを意味する。これらの円錐または想像線は、エピポーラ領域によって決定される汚染領域または幾何学的態様を指すかどうかに応じて、エピポーラまたは“アクティビティコーン”として知られている。このように、ガンマ線検出器の検出フィールドは、カメラの動きと向きを含むマッピングによって測定ボリュームに変換される。この空間の位置は、ＰＯＳＥ（ｔ）と呼ばれ、位置は時間とともに変化するため、時間に依存する。ＰＯＳＥ（ｔ）は、システムの位置を含むＰＯＳＥ＿Ｘ（ｔ）と、ガンマ線検出器の方向を含むＰＯＳＥ＿Ｄ（ｔ）も含むことに注意されたい。

このように、制御ユニットは、放射能源が存在する可能性のある放射性環境の空間の領域のように測定ボリュームを考慮し、それをピクセル化、ボクセル化、または離散化して、検出コーンに含まれるサブボリュームの形で３次元マトリックスを形成し、制御ユニットは、各サブボリュームに０より大きい初期値を与え、これは、その後、放射強度が検出される各サブボリュームで増加し、各サブボリュームで減少する。放射強度は検出されず、放射線源からの電離放射線の空間分布を迅速かつ直接的な方法でボリューム的に識別できる。

つまり、システムが移動して一連の測定を行うと、測定ボリューム内で放射能の発生率が高いサブボリュームの値は、徐々に増加し、動的な方法でリアルタイムに放射線源の検出が容易になる。

より具体的には、前記ボクセル化を実行するために、制御ユニットは、サブボリュームを決定する次の３次元座標を適用する。

ここで：
・Ｘ，Ｙ，Ｚ：ＬＯＣ＿Ｘと呼ばれる各サブボリューム（ｃｍ）の空間座標である。
・ｉ，ｊ，ｋ：ボクセルの位置を識別する整数値である。
・Ｄｘ，Ｄｙ，Ｄｚ：ボクセルと次のボクセルとの間の空間座標間の距離を表す整数値である。
・Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ：空間座標、ボクセルの初期座標（ｃｍ）である。

具体的には、これらの座標は、制御ユニットのメモリの測定手順の第１のサブ手順に含まれている。

このようにして、制御ユニットは、ガンマ放射線検出器によって生成されたコーンの各サブボリュームの放射線を測定し、コーンの各サブボリュームの各座標に放射線を関連付ける。このようにして、制御ユニットは、放射線を一般に次の式に依存するエネルギ係数と見なす。

ここで、
・Ｅは、エネルギ係数（Ｋｅ）である。
・Ｉは、検出器で測定された信号の値（Ｖ）である。
・ＣＡＬ＿Ｅは、検出器からの信号をエネルギ（Ｋｅ／Ｖ）に関連付けるスケール係数である。
・Ｅｏは、検出器からの信号が０（Ｋｅ）のときのエネルギの値である。

具体的には、このエネルギ方程式は、制御ユニットのメモリの測定手順の第２のサブ手順に含まれている。

最後に、制御ユニットは、サブボリュームをエネルギ係数に関連付けて、次の式を使用して各サブボリュームの放射強度係数（ＦＩ）を取得する。

ここで、
・Ｅ（ＬＯＣ＿Ｘ，ＰＯＳＥ＿Ｄ（ｔ））は、ガンマ検出器の既知の効率係数であり、この場合、ガンマ放射線検出器の向きとその構造に依存する。
・Ｅ（（ＰＯＳＥ＿Ｄ（ｔ）－ＬＯＣ＿Ｘ）^２）は、放射線源の位置と測定の各サブボリュームとの相対距離を関連付ける距離に対する効率係数である。
・ＥＦＦ＿Ｃ（Ｅ）は、特定のエネルギの各フォトピークの信号を取得する際のガンマ線検出器の効率を決定する係数である。
・ＦＣは、較正によって取得されたガンマ検出器に関する追加の係数である。

本発明は放射性環境で説明されているが、このシステムおよび方法は、医療および同位体の作成、材料の誤用の監視、セキュリティ監視の産業分野など、他の目的に使用される放射線源の強度の正確な測定が必要なあらゆる解析に適用できることに留意されたい。

このシステムと方法の主な利点は、システムの連続的な移動を可能にし、放射能の各測定中にこれを考慮できることである。システムの初期位置の情報を組み込み、各測定のガンマ放射線検出器の向きに関するリアルタイムのメカニズムを持つことにより、放射性環境の解析の解決策に統合することが可能であり、リアルタイムでのデータの継続的な集約を促進する。

さらに、測定値の取得中、システムは、制御ユニットに含まれる通信ポートを使用して、放射性環境を２次元または３次元で再現できる視覚化デバイスにリンクし、リアルタイムで放射線の分布を検出しながら、関心のある最も興味深い領域のサンプリングおよび探索を可能にする。このように、システムは、ユーザが手動または自動で表示デバイスで再現された以前の放射レベルに基づいてシステムの後続の位置を選択できるため、より高品質の測定値を取得できる。

さらに、このシステムは、放射性環境の準備が特徴付けられる限りにおいて、事前に較正されたセンサを組み込むための追加の人員による最小限の介入を必要とする限り、利点を有する。

本明細書で提供される説明を補完するものとして、本発明の特徴をより容易に理解できるようにする目的で、その好ましい実用的例示的実施形態に従って、前記説明には、限定ではなく例示として、一組の図面が添付されている。

第１の好ましい実施形態の概略図を示す。第２の好ましい実施形態の概略図を示す。

本発明の第１の好ましい実施形態は、図１に示されるように、放射性環境内の点または広範囲の放射線源（３）のボリュームおよび同位体の識別のためのシステム（１０）である。

このシステム（１０）は、
・放射線源からの電離放射線のエネルギに比例する電気信号を生成するためのガンマ放射線検出器（２）であって、放射性環境（３）から方向情報を取得するためのコリメーション機構を備える、ガンマ放射線検出器（２）と、
・放射性環境の画像またはビデオを取得するための、ガンマ放射線検出器（２）に接続された可視光カメラなどの光学トランスデューサ（１）と、を備える。

より具体的には、

このシステム（１０）は、
・ガンマ放射線検出器（２）と、マイクロプロセッサとメモリを備える光学トランスデューサ（１）にリンクされた制御ユニットであって、マイクロプロセッサはメモリにリンクされ、メモリは、放射性環境の画像から開始して、固定位置および可視光カメラに配置された基準マーク（４）などの少なくとも１つの視覚的基準を検出し、電離放射線の強度を定量化する後続の測定によって電離放射線の原点方向を決定するための位置決め手順および測定手順を含む、制御ユニットを備える。

具体的には、この基準マーク（４）のおかげで、システム（１０）の移動中に、制御ユニットは、放射性環境に対するシステム（１０）の位置と方向を取得する。

好ましくは、システム（１０）は、異なる位置に配置され、その座標は、前記位置決め手順によって定義される。光トランスデューサ（１）の次の位置は、同じ基準マーク（４）に対する位置と方向の変動を測定することによって計算される。この位置の変化は、可視光カメラ（１）に結合されているため、ガンマ放射線検出器（２）に厳密に転送される。新しい方向は、放射線源（３）を正確に決定する。その後、放射性環境は、システム（１０）の動きによって測定可能である。

ガンマ放射線検出器（２）によって得られた測定値は、放射線源（３）の強度に関する情報を提供する。これは、制御ユニットによって、ガンマ放射線検出器（２）の距離と固有エネルギ効率が分かっているためである。さらに、放射能の強度は、放射線源（３）からの距離の２乗に反比例するため、制御ユニットを使用して、システム（１０）と放射線源（３）との間の距離を計算することができる。

このようにして、制御ユニットは、２つの異なる位置から得られた少なくとも２つの位置で、制御ユニットのメモリに含まれる位置決め手順により、基準マーク（４）に対する放射線源（３）の３次元位置を検出する。

前記制御ユニットは、ガンマ放射線検出器（２）および光学トランスデューサ（１）から得られたこのデータのおかげで、電離放射線の空間分布を示す３次元画像を再構成できる。

本発明の第２の好ましい実施形態では、図２に示すように、システム（１０）は、ガンマ放射線検出器（２）に結合された深度カメラまたは輪郭カメラである光学トランスデューサ（１）を備え、それらは両方とも制御ユニットにリンクされている。このように、第１の好ましい実施形態と第２の好ましい実施形態との違いは、光学トランスデューサ（１）のタイプである。

この深度カメラまたは輪郭カメラは、近くの物体の輪郭を取得し、隣接する物体または輪郭カメラの動作フィールド内の物体の表面に関する３次元情報を取得できる。異なる位置を取得する複雑さは、事前に製造された基準マーク（４）を必要としないことで補われる。周囲の輪郭は、固定の空間基準として機能するものである。

この第２の好ましい実施形態では、システム（１０）の動きが異なる物体を識別することによって再計算できるため、深度カメラまたは輪郭カメラによって検出されたまさに輪郭が視覚的基準として使用される。さらに、この輪郭からの情報をガンマカメラからの情報（２）と組み合わせて、制御ユニットのメモリに含まれる位置決め手順によって放射線源（３）までの距離とシステム（１０）に対するその位置を再度決定することが可能となる。

Claims

放射性環境内の少なくとも１点または広範囲の放射線源（３）からの電離放射線の空間分布のボリュームおよび同位体の識別のためのシステム（１０）であって、
前記システム（１０）は、
・前記電離放射線のエネルギに比例する電気信号を生成し、前記放射性環境から方向情報を取得するためのコリメーション機構を備えている、ガンマ放射線検出器（２）と、
・前記放射性環境の画像をキャプチャするための前記ガンマ放射線検出器（２）にリンクされた光学トランスデューサ（１）と、を備え、
前記システム（１０）は、前記ガンマ放射線検出器（２）が前記光学トランスデューサ（１）に結合され、前記システム（１０）が制御ユニットを備えることを特徴とし、
前記制御ユニットは、
・マイクロプロセッサと、
・前記マイクロプロセッサにリンクされたメモリと、を備え、
前記メモリは、
・前記光学トランスデューサ（１）によってキャプチャされた前記放射性環境の初期画像を定義し、
・前記初期画像で少なくとも１つの視覚的基準を検出し、
・前記視覚的基準に対する前記ガンマ放射線検出器（２）の初期方向を決定し、
・前記初期画像の後の後続の画像から開始して、一連の位置で前記初期画像の前記視覚的基準に対する前記システム（１０）の絶対位置を検出し、
・前記放射性環境内の各位置の前記ガンマ放射線検出器（２）の方向を決定するための、
位置決め手順を含み、
・前記放射性環境内の前記システム（１０）の各位置で、前記ガンマ放射線検出器（２）を使用して前記電離放射線の測定を実行し、
・これらの測定値を、前記位置決め手順により取得した前記絶対位置に関連付け、
・前記放射性環境におけるその空間分布を確立し、各サブボリューム領域がその放射線の強度に比例する値を備えるサブボリュームの形状をもつ３次元行列を形成し、
・前記電離放射線を、フォトピークに応じて前記トランスデューサによって生成される電気信号の値に従って特徴付け、その同位体組成を決定するための、
測定手順を含む
システム。
前記コリメーション機構は、前記システム（１０）の各位置における前記放射線源（３）からの前記電離放射線の方向を検出するためセグメンタを有する構造を備えることを特徴とする請求項１に記載のシステム（１０）。
前記制御ユニットは、前記システム（１０）の各位置において、前記放射線源（３）からの前記電離放射線の方向を検出するためのコンプトン技術などのコリメーション技術を含むメモリの検出手順を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム（１０）。
前記光学トランスデューサ（１）は、可視光カメラであることを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載のシステム（１０）。
前記視覚的基準は、前記放射性環境においてユーザによって位置決めされた基準マーク（４）であることを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載のシステム（１０）。
前記光学トランスデューサ（１）は、深さカメラまたは輪郭カメラであることを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載のシステム（１０）。
前記視覚的基準は、事前に設定された寸法またはサイズの物体であり、前記放射性環境内で、その初期位置における深度カメラの視野内に配置されることを特徴とする請求項６に記載のシステム（１０）。
前記制御ユニットのメモリは、次の前記サブボリュームを決定する第１のサブ手順を含む
Ｘ，Ｙ，Ｚ＝Ｄｘ・ｉ＋Ｘｏ，Ｄｙ・ｊ＋Ｙｏ，Ｄｚ・ｋ＋Ｚｏ
ここで、
・Ｘ，Ｙ，Ｚ：ＬＯＣ＿Ｘと呼ばれる各サブボリューム（ｃｍ）の空間座標である。
・ｉ，ｊ，ｋ：ボクセルの位置を識別する整数値である。
・Ｄｘ，Ｄｙ，Ｄｚ：ボクセルと次のボクセルとの間の空間座標間の距離を表す整数値である。
・Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ：空間座標、ボクセルの初期座標（ｃｍ）である。
ことを特徴とする請求項１ないし７のうちいずれか１項に記載のシステム（１０）。
前記制御ユニットのメモリは、次式に従って各サブボリュームの放射を測定する前記測定手順における第２のサブ手順含む
Ｅ＝Ｉ・ＣＡＬ＿Ｅ＋Ｅｏ
ここで、
・Ｅは、エネルギ係数（Ｋｅ）である。
・Ｉは、検出器で測定された信号の値（Ｖ）である。
・ＣＡＬ＿Ｅは、検出器からの信号をエネルギ（Ｋｅ／Ｖ）に関連付けるスケール係数である。
・Ｅｏは、検出器からの信号が０（Ｋｅ）のときのエネルギの値である。
ことを特徴とする請求項８に記載のシステム（１０）。
前記制御ユニットのメモリは、前記サブボリュームを前記エネルギ係数に関連付ける前記測定手順における第３のサブ手順を含み、次の式により、各サブボリュームの放射強度係数（ＦＩ）を取得する
ＦＩ＝Ｅ（ＬＯＣ＿Ｘ，ＰＯＳＥ＿Ｄ（ｔ））・Ｅ（（ＰＯＳＥ＿Ｄ（ｔ）－ＬＯＣ＿Ｘ）^２）・ＥＦＦ＿Ｃ（Ｅ）・ＦＣ
ここで、
・Ｅ（ＬＯＣ＿Ｘ，ＰＯＳＥ＿Ｄ（ｔ））は、ガンマ検出器の既知の効率係数であり、この場合、ガンマ放射線検出器（２）の向きとその構造に依存する。
・Ｅ（（ＰＯＳＥ＿Ｄ（ｔ）－ＬＯＣ＿Ｘ）^２）は、放射線源（３）の位置と測定の各サブボリュームとの相対距離を関連付ける距離に対する効率係数である。
・ＥＦＦ＿Ｃ（Ｅ）は、各フォトピークエネルギの信号を取得する際のガンマ線検出器（２）の効率を決定する係数である。
・ＦＣは、較正によって取得されたガンマ検出器に関する追加の係数である。
ことを特徴とする請求項９に記載のシステム（１０）。
請求項１ないし１０のうちいずれか１項に記載のシステム（１０）を使用する、放射性環境内の放射性点、または広範囲、１つの放射線源または複数の放射線源（３）からの電離放射線の空間分布の同位体の識別および特性評価のための方法であって、
前記方法は、
ａ）前記放射性環境における前記システム（１０）の初期位置を決定するステップと、
ｂ）少なくとも視覚的基準を含むように、前記放射性環境内の前記光学トランスデューサの視野内に測定領域を確立するステップと、
ｃ）前記位置決め手順により、前記放射性環境の測定領域の初期画像を前記光学トランスデューサ（１）により取得し、前記ガンマ放射線検出器（２）の初期方向を取得するステップと、
ｄ）前記位置決め手順により、前記視覚的基準に対する前記システム（１０）の初期絶対位置を決定するステップと、
ｅ）前記システム（１０）の位置を、少なくとも１回、変更し、前記初期位置の後の一連の位置毎に次の手順を実行するステップと、を含み、
前記次の手順は、
ｉ．前記光学トランスデューサ（１）と前記位置決め手順により、前記初期画像に続く一連の画像を取得するステップと、
ｉｉ．前記測定手順と前記ガンマ放射線検出器（２）により、前記放射性環境の放射線測定を実行するステップと、
ｉｉｉ．サブボリュームを生成することにより前記放射線測定値を投影するための画像内の測定ボリュームを、制御ユニットにより、生成するステップと、
ｉＶ．前記サブボリュームを決定する３次元座標を決定し、それらを前記制御ユニットによって前記放射性環境の測定値に関連付けるステップと、
Ｖ．前記測定手順により、各サブボリュームに対してゼロより大きい値を確立し、各一連の位置で各サブボリュームに対して増加し、放射強度が検出され、各サブボリュームで減少し、放射能強度が検出されない、ステップと、
Ｖｉ．フォトピークに従って前記トランスデューサによって生成された電気信号の値に従って前記電離放射線を特徴付け、その同位体組成を決定するステップと、を含むことを特徴とする方法。
前記制御ユニットのメモリは、次の前記サブボリュームを決定する第１のサブ手順を含む
Ｘ，Ｙ，Ｚ＝Ｄｘ・ｉ＋Ｘｏ，Ｄｙ・ｊ＋Ｙｏ，Ｄｚ・ｋ＋Ｚｏ
ここで、
・Ｘ，Ｙ，Ｚ：ＬＯＣ＿Ｘと呼ばれる各サブボリューム（ｃｍ）の空間座標である。
・ｉ，ｊ，ｋ：ボクセルの位置を識別する整数値である。
・Ｄｘ，Ｄｙ，Ｄｚ：ボクセルと次のボクセルとの間の空間座標間の距離を表す整数値である。
・Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ：空間座標、ボクセルの初期座標（ｃｍ）である。
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
前記制御ユニットのメモリは、次式に従って各サブボリュームの放射を測定する前記測定手順における第２のサブ手順を含む
Ｅ＝Ｉ・ＣＡＬ＿Ｅ＋Ｅｏ
ここで、
・Ｅは、エネルギ係数（Ｋｅ）
・Ｉは、検出器で測定された信号の値（Ｖ）である。
・ＣＡＬ＿Ｅは、検出器からの信号をエネルギ（Ｋｅ／Ｖ）に関連付けるスケール係数である。
・Ｅｏは、検出器からの信号が０（Ｋｅ）のときのエネルギの値である。
ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の方法。
前記制御ユニットのメモリは、前記サブボリュームを前記エネルギ係数に関連付ける前記測定手順における第３のサブ手順を含み、次の式により、各サブボリュームの放射強度係数（ＦＩ）を取得する
ＦＩ＝Ｅ（ＬＯＣ＿Ｘ，ＰＯＳＥ＿Ｄ（ｔ））・Ｅ（（ＰＯＳＥ＿Ｄ（ｔ）－ＬＯＣ＿Ｘ）^２）・ＥＦＦ＿Ｃ（Ｅ）・ＦＣ
ここで、
・Ｅ（ＬＯＣ＿Ｘ，ＰＯＳＥ＿Ｄ（ｔ））は、ガンマ検出器の既知の効率係数であり、この場合、ガンマ放射線検出器（２）の向きとその構造に依存する。
・Ｅ（（ＰＯＳＥ＿Ｄ（ｔ）－ＬＯＣ＿Ｘ）^２）は、放射線源（３）の位置と測定の各サブボリュームとの相対距離を関連付ける距離に対する効率係数である。
・ＥＦＦ＿Ｃ（Ｅ）は、特定のエネルギの各フォトピークの信号を取得する際のガンマ線検出器（２）の効率を決定する係数である。
・ＦＣは、較正によって取得されたガンマ検出器に関する追加の係数である。
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。