具有放射源核素识别功能的伽马相机及核素识别方法，属于核辐射探测技术领域，包括依次相连接的探头单元、信号处理单元、数据采集单元和数据处理及显示单元，探头单元包括针孔准直器、主探测器、反符合探测器及屏蔽罩，屏蔽罩为四面及后侧的侧壁围绕而成具有前侧开口的罩体，屏蔽罩内为用于放置主探测器及反符合探测器的容腔屏蔽罩的前端设有针孔准直器，针孔准直器与主探测器、反符合探测器隔有一定距离，反符合探测器围绕在主探测器的四面及后侧，主探测器包括闪烁体阵列及位置灵敏光电倍增管，位置灵敏光电倍增管设置在闪烁体阵列后表面，针孔准直器与闪烁体阵列及位置灵敏光电倍增管同轴设置；使用方便，准确率高；适用于进行识别核素操作。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于核辐射探测
，涉及一种用于进行放射源核素识别的伽马相机及放射源核素识别方法，尤其是涉及一种基于全吸收判断机制放射源核素识别的伽马相机及利用该相机进行核素识别的方法。
技术介绍
放射性源项调查是核设施退役工程中必不可少的基础性工作，其目的是确定场所中放射性核素的数量、种类以及空间分布，为退役方案的制定提供参考和依据。在环境核辐射监测、核事故应急以及核反恐等领域中，也需要快速确定放射性物质的核素种类和位置分布。Y相机(伽马相机)是一种伽马(Y)射线成像装置，它可以快速获取Y辐射源的空间位置分布，因此在核设施退役去污、环境核辐射监测以及核事故应急等领域发挥着重要作用。放射性源项调查的常规流程一般是先通过伽马相机得到场所中放射性污染物质的总体空间分布，再通过伽马(Y)谱仪确定污染物所包含的具体核素种类。然而，该方法却无法得到具体的某一种核素的位置分布情况。如果伽马相机可以同时实现Y射线成像和核素识别功能，那么只需利用伽马相机就可以准确地知道场所中放射性核素的种类和每一种核素的空间分布；放射性源项调查过程将变得更加的简单、快捷，所获得的源项数据也将会更加的准确、完整。因此，为了实现高效的放射性源项调查目的，需要具备能够准确识别核素功能的伽马相机。 目前,大部分伽马相机如CARTOGAM、Ga_aVisor以及Ga_aCam等都只能得到Y放射源的二维强度分布信息，不具有核素识别功能。2003年，美国RMD公司专利技术了一种称为“DataCube”数据处理方法，并将其应用于RadCam2000TM伽马相机上。其基本思想是把Y射线的位置信息和能量信息结合起来进行存储，通过选定“能窗”，可以对特定核素的位置分布进行显示；通过选择“位置窗”则可对选定区域的Y能谱进行显示。英国的RadScan和中国原子能科学研究院研制的伽马相机也是在获取Y能谱的基础上通过“能窗”选择来得到不同核素的位置分布信息。2013年报道的法国CAE和CANBERRA公司合作研制的新一代伽马相机Medipix2仅通过设定不同阈值对Y射线在探测器产生的信号大小进行甄别，由此来实现简单的核素识别功能。总体上，当前具有核素识别功能的伽马相机本质上都是利用单个探测器测量得到Y射线的能量，再通过能窗的设定实现核素识别。 然而，由于Y射线与闪烁晶体的相互作用包括光电效应、康普顿散射以及电子对效应三种可能过程。对于单个Y射线来说，如果发生康普顿散射或电子对效应的，那么Y射线在探测器中沉积的能量将不是Y射线本身的能量。反映在Y能谱上，则表现为能谱中不仅包括全能峰、还存在康普顿坪和逃逸峰。对于存在混合Y源的场所，能量较低的Y射线的全能峰必然是和高能Y射线的康普顿坪重叠在一起的。因此，通过设定“能窗”选取低能Y射线来进行位置显示时不可避免地会包含高能Y射线的康普顿散射本底，这种情况下得到的位置分布就不是所选定核素的真实位置分布。即，单纯通过能窗选取的方法不能有效地进行核素识别。因此，亟需一种能够快捷准确的进行放射源核素识别的伽马相机及核素识别方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有伽马相机及其核素识别方法进行核素识别时准确率低且使用便利性差的缺点，提供一种。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:具有放射源核素识别功能的伽马相机，包括依次相连接的探头单元、信号处理单元、数据采集单元和数据处理及显示单元，所述探头单元包括针孔准直器、主探测器、反符合探测器及屏蔽罩，所述屏蔽罩为四面及后侧的侧壁围绕而成具有前侧开口的罩体，屏蔽罩内为用于放置主探测器及反符合探测器的容腔屏蔽罩的前端设有针孔准直器，使得放射源的伽马射线仅能通过针孔准直器进入容腔中，针孔准直器与主探测器、反符合探测器隔有一定距离，所述反符合探测器围绕在主探测器的四面及后侧，所述主探测器包括闪烁体阵列及位置灵敏光电倍增管，位置灵敏光电倍增管设置在闪烁体阵列的后表面，针孔准直器与闪烁体阵列及位置灵敏光电倍增管同轴设置，以便使得光束通过针孔准直器直接全部入射到闪烁体阵列上； 信号处理单元包括依次连接的前置放大电路、增益调节电路、A/D采样电路及微处理器，用于对主探测器及反符合探测器的输出信号进行放大、滤波成形及A/D转换处理，并将处理之后的信号传递给数据采集单元； 数据采集单元用于接收信号处理单元传递的信号，并依据信号计算出并储存放射源的伽马射线的位置信息及能量信息，并将该信息传输给数据处理单元，同时依据信号对主探测器和反符合探测器同时有输出信号的情况进行标记和筛选，并将标记和筛选的结果传递给数据处理单元； 数据处理及显示单元读取数据采集单元传递的位置信息及能量信息，并利用标记和筛选的结果判断放射源的伽马射线是否发生全吸收，并进行特定核素成像。 具体的，所述反符合探测器的探测介质为BGO晶体。 具体的，所述闪烁体阵列为NaI或CsI或LaBr3或LaC13闪烁体阵列。 进一步的，所述闪烁体阵列和位置灵敏光电倍增管之间涂敷有硅脂。 具体的，所述闪烁体阵列为总面积50mmX 50臟，单元横截面尺寸为Imm的CsI闪烁烁体阵列，所述位置灵敏光电倍增管的型号为Hamamastu R2486-02。 本专利技术解决其技术问题所采用的另一技术方案是: 核素识别方法，其特征在于，包括以下步骤: 第一步.利用上述具有放射源核素识别功能的伽马相机获取主探测器的四路输出信号，以及反符合探测器的一路输出信号； 第二步.对五路信号进行处理； 第三步.基于第二步处理后的信号，进行计算，得到放射源的伽马射线的位置及能量结果，并存储结果，同时判断位置主探测器的输出信号和反符合探测器的输出信号是否为同时出现，对输出信号的情况进行标记和筛选； 第四步.读取放射源的伽马射线的位置及能量结果，并利用标记和筛选的输出信号情况判断放射源的伽马射线是否发生全吸收，并进行特定核素成像。 具体的，第二步具体为对五路信号进行放大、滤波成形及A/D转换，并通过FPGA产生时钟基准来控制模数变换器ADC的采样频率。 进一步的，第二步中在对五路信号进行放大之前，需要通过极-零相消电路对五路信号进行处理，而后将五路信号通过滑动变阻器分压，进行信号放大。 具体的，第三步中，得到放射源的伽马射线的位置及能量结果后需要将结果滤波后，依次进行脉冲成形、基线估计、堆积判弃、幅度提取后存储结果。 本专利技术的有益效果是:在常规的基于闪烁晶体阵列一PSPMT的伽马射线位置测量系统基础上，通过设置一组外围探测器对闪烁晶体阵列上发生全吸收或康普顿散射的事例进行判别；利用反符合技术对在主晶体上发生全吸收的事例进行筛选，使测量得到的伽马射线能量与其实际能量相对应。将由伽马探测器得到的每一个伽马射线的测量位置和测量能量(即X、Y坐标和输出信号总大小)作为一个数据组来进行存储以便于进行数据处理，最终实现根据伽马射线能量对不同核素的位置分布进行分别显示的功能。该方法能够使得利用Y相机进行测量时能直接获得各种特定放射性核素的位置分布信息，使用方便，准确率高。本专利技术适用于进行识别核素操作。 【附图说明】 图1是本专利技术的伽马相机的结构框图； 图2是本专利技术伽马相机的探头单元的结构示意图； 图3本文档来自技高网...
【技术保护点】
具有放射源核素识别功能的伽马相机，其特征在于，包括依次相连接的探头单元、信号处理单元、数据采集单元和数据处理及显示单元；所述探头单元包括针孔准直器(1)、主探测器、反符合探测器(4)及屏蔽罩(5)，所述屏蔽罩(5)为四面及后侧的侧壁围绕而成具有前侧开口的罩体，屏蔽罩(5)内为用于放置主探测器及反符合探测器(4)的容腔，屏蔽罩的前端设有针孔准直器，使得放射源的伽马射线仅能通过针孔准直器(1)进入容腔中，针孔准直器(1)与主探测器、反符合探测器(4)隔有一定距离，所述反符合探测器(4)围绕在主探测器的四面及后侧，所述主探测器包括闪烁体阵列(2)及位置灵敏光电倍增管(3)，位置灵敏光电倍增管(3)设置在闪烁体阵列(2)的后表面，针孔准直器与闪烁体阵列(2)及位置灵敏光电倍增管(3)同轴设置，以便使得光束通过针孔准直器直接全部入射到闪烁体阵列(2)上；信号处理单元包括依次连接的前置放大电路、增益调节电路、A/D采样电路及微处理器，用于对主探测器及反符合探测器(4)的输出信号进行放大、滤波成形及A/D转换处理，并将处理之后的信号传递给数据采集单元；数据采集单元用于接收信号处理单元传递的信号，并依据信号计算出并储存放射源的伽马射线的位置信息及能量信息，并将该信息传输给数据处理单元，同时依据信号对主探测器和反符合探测器(4)同时有输出信号的情况进行标记和筛选，并将标记和筛选的结果传递给数据处理单元；数据处理及显示单元读取数据采集单元传递的位置信息及能量信息，并利用标记和筛选的结果判断放射源的伽马射线是否发生全吸收，并进行特定核素成像。...
【技术特征摘要】
1.具有放射源核素识别功能的伽马相机，其特征在于，包括依次相连接的探头单元、信号处理单元、数据采集单元和数据处理及显示单元； 所述探头单元包括针孔准直器(1)、主探测器、反符合探测器(4)及屏蔽罩(5)，所述屏蔽罩(5)为四面及后侧的侧壁围绕而成具有前侧开口的罩体，屏蔽罩(5)内为用于放置主探测器及反符合探测器(4)的容腔，屏蔽罩的前端设有针孔准直器，使得放射源的伽马射线仅能通过针孔准直器(1)进入容腔中，针孔准直器(1)与主探测器、反符合探测器(4)隔有一定距离，所述反符合探测器(4)围绕在主探测器的四面及后侧，所述主探测器包括闪烁体阵列(2)及位置灵敏光电倍增管(3),位置灵敏光电倍增管(3)设置在闪烁体阵列(2)的后表面，针孔准直器与闪烁体阵列⑵及位置灵敏光电倍增管⑶同轴设置，以便使得光束通过针孔准直器直接全部入射到闪烁体阵列(2)上； 信号处理单元包括依次连接的前置放大电路、增益调节电路、八/0采样电路及微处理器，用于对主探测器及反符合探测器(4)的输出信号进行放大、滤波成形及八/0转换处理，并将处理之后的信号传递给数据采集单元； 数据采集单元用于接收信号处理单元传递的信号，并依据信号计算出并储存放射源的伽马射线的位置信息及能量信息，并将该信息传输给数据处理单元，同时依据信号对主探测器和反符合探测器(4)同时有输出信号的情况进行标记和筛选，并将标记和筛选的结果传递给数据处理单元； 数据处理及显示单元读取数据采集单元传递的位置信息及能量信息，并利用标记和筛选的结果判断放射源的伽马射线是否发生全吸收，并进行特定核素成像。2.如权利要求1所述的具有放射源核素识别功能的伽马相机，其特征在于，所述反符合探测器的探测介质为8(^0晶体。3.如权利要求1所述的具有放射源核素识别功能的伽马相机，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：王小胡，霍建文，李磊民，张华，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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