伽马射线成像制造技术

本申请提供用于伽马射线的编码掩模设备。所述设备使用嵌套式掩模，所述嵌套式掩模中的至少一个相对于另一个旋转。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】伽马射线成像
本专利技术涉及辐射检测，且更具体地说，涉及一种使用单个检测器和编码掩模的压缩传感伽马射线或中子成像装置。
技术介绍
伽马射线成像是能够提供伽马射线放射性核素的位置和标识的重要辐射检测能力。伽马射线成像能够用于许多应用中，包含但不限于：退役、去污、环境监测(即，现场勘测、矿山测量)、医学成像(SPECT)、天文学和国家安全应用(即，非法放射性物质和核材料的搜索)。传统的伽马射线成像技术依赖于将图像聚焦在非常昂贵的检测器阵列上或跨越图像平面缓慢地光栅扫描单个检测器。像素化检测器阵列的代价或光栅扫描系统的慢速通常具有抑制性。与易于聚焦的光学光子不同，伽马射线光子的高穿透性使其非常难聚焦。使用像素化检测器阵列的伽马射线成像系统通常使用单针孔、多针孔或平面编码孔径光学器件。这些系统用于在检测器阵列上形成图像或编码图像。针孔和编码孔径光学器件已在天文学和医学应用中使用了数十年。这些类型的成像系统的视场在水平或垂直方向上大约为30°至40°。首先由默茨(Mertz)在1967年引入的旋转调制准直器(RMC)通常使用具有在掩模的整个长度上延伸的平行缝的两个掩模。当掩模旋转时，前掩模的投影相对于源显现为围绕后掩模轨道运动。掩模的旋转在检测器处产生取决于源的数目、源强度、位置和大小的调制计数图案。RMC具有多个缺点，包含：单个RMC难以成像扩展源、单个RMC具有小的视场，当使用单个RMC时，无法区分旋转中心轴上的源。参看B.R.科沃西(B.R.Kowash)2008年的博士论文，“ARotatingModulationImagerfortheOrphanSourceSearchProblem(用于失控源搜索问题的旋转调制成像器)”。待成像在多个伽马射线成像应用中的场景本质上稀疏，并且通常需要检测一个或更多个点源。对于将取样成16×16图像的单个点源的简单情况，并且假设背景为零，将提供1个非零像素和255个零像素。代替进行N次(在这种情况下256次)测量(大多数测量将为零)，直观地说，更明智的策略应能够以远少于N次的测量确定非零像素的位置。最近已通过开发称为压缩传感的新信号处理理论来证实此直觉。压缩传感实现图像形成的新方法。压缩传感方法能够产生具有一部分测量的图像(当与传统成像技术相比时)并且使得能够实现低成本(单个检测器)系统选择。最近已针对光学、红外线和THz波长开发基于压缩传感的单像素成像系统。参看R.G.巴拉尼克(R.G.Baraniuk)等人的2012年的美国专利8,199,244B2，“MethodandApparatusforCompressiveImagingDevice(用于压缩成像装置的方法和设备)”。例如，已知太赫兹成像系统使用与一系列随机掩模组合的单像素检测器来实现高速图像获取。W.L.陈(W.L.Chan)等人的“ASingle-PixelTerahertzImagingSystemBasedonCompressedSensing(基于压缩传感的单像素太赫兹成像系统)”，《应用物理学学报(AppliedPhysicsLetters)》，第93卷，2008年。这些单像素成像系统都使用某种透镜来聚焦图像并且随后使用随机压缩测量来对图像平面进行取样。然而，当对场景平面进行取样，而不是形成图像且随后取样时，应能够执行压缩测量。黄(Huang)等人已采用此方法并且描述不需要透镜的单像素光学成像系统。他们使用孔径组合件(assembly)来随机地对场景进行取样，并且在任何阶段形成“传统”图像。G.黄(G.Huang)等人2013年的“LenslessImagingbyCompressiveSensing(通过压缩传感的无透镜成像)”。本专利技术通过设计围绕压缩传感原理的系统而克服现有伽马射线成像方法的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供一种与现有伽马射线成像技术相比进行较少测量的伽马射线成像装置。能够产生具有少于图像中的像素数目的测量的场景的图像。本专利技术的另一目标是提供一种与现有基于孔径的伽马射线成像技术相比具有较大视场的伽马射线成像装置。本专利技术的目标是提供一种能够随机地对伽马射线的场景进行取样的掩模设备。场景的这些随机投影能够用于重构图像。因此，提供一种包括由一个或更多个旋转掩模环绕的单个检测器的成像设备。在优选实施例中，掩模是圆柱形、半球形或球体段，或球体。附图说明为了更佳地理解本专利技术，现在参考以下附图，其中：图1是单个检测器、掩模和270°屏蔽物的示意图。图2是图1的单个检测器、掩模和屏蔽物的示意图，其示出额外的顶部和底部屏蔽物。图3是单个检测器和两个嵌套式旋转圆柱形掩模的示意图。图4是示出孔径的对准和逐渐变细的单个检测器和两个同心掩模的示意图。图5是将移动槽示为孔径系统的两个同心掩模的示意图。图6是具有结合到衬底的浮动元件的掩模的示意图。图7是公共平面上方的单个检测器和两个同心半球形掩模的示意图。图8和9是嵌套式球形掩模的示意图。图10是说明本专利技术的操作方法的流程图。图11是具有单独的伽马射线和中子阻挡元件的编码掩模的示意图。具体实施方式成像器布局和传感如图1和2中所示，单个伽马射线检测器10位于环绕或包围检测器10的掩模11的中心处。检测器位于(一个或更多个)掩模的中心，优选地检测器占据掩模11的中心或旋转轴线。可以使用圆柱形或球形掩模11。尽管能够使用非中心的检测器位置，但是这将具有略微不同的视场。能够使用多于一个检测器12、13，并且这些额外的检测器能够处于不同位置。使用多个检测器能够减少成像时间。任选的圆柱形或其它辐射屏蔽物14可以具有弧形开口15，用于将视场限制到由开口15限定的圆弧。掩模11可以通过步进电动机驱动的转台19或直接齿轮传动式步进电动机20或以其它方式转位或旋转，以适合采用的编码掩模或光学方法。通过使用步进电动机20、传动装置21和具有(例如)用于根据收集和处理的数据产生图像的显示和打印能力的控制计算机22，掩模的数据收集和协调运动/旋转能够自动化。掩模的运动可以处于离散步骤中或处于连续运动中。如图2中所示，当使用圆柱形掩模11时，顶部和底部通常需要用屏蔽物16、17覆盖，使得仅到达检测器的辐射穿过不以其他方式屏蔽的掩模11的开孔18。压缩传感伽马射线成像器可以与任何伽马射线敏感传感器10、12、13结合使用。可以使用基于以下材料的典型伽马射线检测器系统：碘化钠(NaI)、碘化铯(CsI)、锗酸铋(BGO)、碲化镉(CdTe)、碲锌镉(CZT)、高纯锗(HPGe)、碘化锶(SrI2)和CLYC。确定每个测量光子的能量的光谱检测器能够用于标识正在成像的放射性核素。仅记录总计数的非光谱检测器将提供关于辐射热点的一般信息。例如剂量率测量计的其它辐射检测设备可以用作传感器并且在这种情况下将映射视场中的剂量。优选实施例使用测量检测到的每个伽马射线光子的能量的光谱检测器。来自任何特定能量舱或能量舱范围的光子计数值能够用作从一组测量观察到的数据。假设存在放射性核素，则针对感兴趣的给定峰值区(如，60keV的241Am线)的观察到的光子计数数据的重构将提供241Am的位置。对于感兴趣的额外区的观察到的光子数据的重构能够提供额外放射性核素的位置。压缩传感中子成像器可以与任何(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于感测进入的伽马辐射的掩模设备，其包括：两个嵌套式编码掩模，每一个掩模具有由调制所述进入的伽马辐射的强度的材料形成的主体；每一个掩模具有不调制伽马辐射的多个掩模孔径区；至少一个掩模相对于另一个旋转。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.22 AU 20149019051.一种用于感测进入的伽马辐射的掩模设备，其包括：两个嵌套式编码掩模，每一个掩模具有由调制所述进入的伽马辐射的强度的材料形成的主体；每一个掩模具有不调制伽马辐射的多个掩模孔径区；至少一个掩模相对于另一个旋转。2.根据权利要求1所述的掩模设备，其中：所述掩模都是圆柱形的。3.根据权利要求2所述的掩模设备，其中：所述掩模各自具有用伽马射线辐射屏蔽物覆盖的顶部和底部。4.根据权利要求1所述的掩模设备，其中：所述掩模都是半球形的。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·博德曼，A·萨布特，A·弗林，D·普罗科波维奇，
申请(专利权)人：澳大利亚核科学和技术组织，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU