一种双编码板结合的放射源定位系统及定位方法技术方案

本发明专利技术公开了一种双编码板结合的放射源定位系统及定位方法，该系统包括第一编码板、第二编码板、多个第一屏蔽层、多个第二屏蔽层和伽马成像探测器；其中，多个第一屏蔽层组成第一筒状结构，多个第二屏蔽层组成第二筒状结构，第二编码板和伽马成像探测器分别位于第二筒状结构两端；第一编码板设置在第一筒状结构的一端，第一筒状结构的另一端与第二编码板连接；经两个编码板入射的伽马射线最终入射至伽马成像探测器；伽马成像探测器根据放射源经两个编码板的投影信息确定放射源方位。本发明专利技术能避免盲目搜索，可实现大视野范围内放射源的精确快速定位且制作成本低廉，定位过程简单快速。速。速。

【技术实现步骤摘要】
一种双编码板结合的放射源定位系统及定位方法


[0001]本专利技术涉及核辐射探测
，特别涉及一种双编码板结合的放射源定位系统及定位方法。

技术介绍

[0002]随着核工业与核技术应用深入到社会经济发展的各个领域，核技术在造福人类的同时，也对人类的生存环境具有潜在的威胁，公众对核辐射安全的关注达到了前所未有的高度。因此迅速而精确的定位放射性物质对核安全和安保至关重要，核辐射探测技术也得到巨大的发展。
[0003]目前，编码孔径成像系统已经广泛应用于核安全、核探测领域。编码孔径成像是一种通过编码孔径来改善成像系统的传递函数，从而实现一定方式的像元组合技术。它是为了提高成像系统的信噪比，从而在单针孔基础上发展起来的一种多孔成像技术。其中编码板准直器的引入，不仅解决了单针孔准直器的集光率较低的问题，而且增强了探测器的成像距离和空间分辨能力。
[0004]视场与空间分辨率是衡量编码孔径成像系统的两个重要指标。在编码板和探测器几何大小一定的情况下，系统的视场由编码板到探测器的距离(即焦距)决定，改变焦距的大小，可以改变系统的视场，随着焦距的增大，系统分辨率逐渐变好，而视场逐渐变小；系统空间分辨率则是由成像系统几何分辨率和探测器固有分辨率共同决定的，而成像系统几何分辨率与对应的单针孔几何分辨率一致，编码板单元小孔大小选取过大，成像系统的分辨率变差，选取过小，系统灵敏度和恢复图像的信噪比降低；因此分辨率、视场和灵敏度等在设计中需要折中考虑。在以往编码板成像系统设计的过程中，往往需要牺牲一种性能指标满足其他性能的优越性，或者增加设备成本和大小，但这些方法没有从根本解决性能指标难以两全问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种双编码板结合的放射源定位系统及定位方法，以解决现有放射源定位系统的分辨率、视场和灵敏度难以两全的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：
[0007]一方面，本专利技术提供了一种双编码板结合的放射源定位系统，包括：第一编码板、第二编码板、多个第一屏蔽层、多个第二屏蔽层以及伽马成像探测器；
[0008]所述多个第一屏蔽层组成第一筒状结构，所述多个第二屏蔽层组成第二筒状结构，所述第二编码板和所述伽马成像探测器分别设置在所述第二筒状结构的两端，且所述第二编码板中心上设置有正方形的通孔，通孔大小与所述第一编码板大小相同；所述第一编码板设置在所述第一筒状结构的一端，所述第一筒状结构的另一端与所述第二编码板连接，且所述第一编码板的中心、所述通孔的中心及所述伽马成像探测器的中心位于同一轴线上；
[0009]经所述第一编码板入射的伽马射线，依次经过所述第一筒状结构内的通道和所述第二筒状结构内的通道，入射至所述伽马成像探测器；经所述第二编码板入射的伽马射线，经所述第二筒状结构内的通道入射至所述伽马成像探测器；
[0010]所述伽马成像探测器用于根据放射源经过所述第一编码板和所述第二编码板后的投影信息，确定伽马射线入射角度和位置，以确定放射源的方位信息。
[0011]进一步地，所述第一编码板的单元孔径小于所述第二编码板的单元孔径。
[0012]可选地，所述第一筒状结构和所述第二筒状结构均为长方体结构；
[0013]所述第一编码板的端面为正方形，所述第二编码板的端面为“回”字型。
[0014]进一步地，所述第一屏蔽层和所述第二屏蔽层的材质均为密度不小于7g/cm3的材料。
[0015]进一步地，所述第一编码板与所述第二编码板的编码方式一致；
[0016]且所述第一编码板和所述第二编码板的编码方式为随机阵列、非冗余阵列、均匀冗余阵列以及修正均匀冗余阵列中的任意一种。
[0017]可选地，所述伽马成像探测器为闪烁探测器或半导体探测器。
[0018]进一步地，所述伽马成像探测器具体用于：
[0019]检测放射源通过所述第一编码板和所述第二编码板的投影信息，并通过预设迭代重建算法，对获得的放射源通过所述第一编码板和第二编码板的投影信息进行联合重建，确定伽马射线入射角度和位置，以确定放射源的方位信息。
[0020]可选地，所述预设迭代重建算法为最小二乘迭代算法、最大似然迭代算法以及期望最大化迭代算法中的任意一种。
[0021]另一方面，本专利技术还提供了一种利用上述的双编码板结合的放射源定位系统实现的定位方法，该定位方法包括：
[0022]将所述放射源定位系统对准需要搜索的方向，使得放射源通过所述第一编码板和所述第二编码板在所述伽马成像探测器内形成投影信息；
[0023]所述伽马成像探测器根据放射源经过所述第一编码板和所述第二编码板后的投影信息，确定伽马射线入射角度和位置，以确定放射源的方位信息。
[0024]进一步地，所述伽马成像探测器根据放射源经过所述第一编码板和所述第二编码板后的投影信息，确定伽马射线入射角度和位置，以确定放射源的方位信息，包括：
[0025]当放射源经所述第一编码板和所述第二编码板在伽马成像探测器上成像且成像效果满足预设要求时，所述伽马成像探测器获得放射源经所述第二编码板和所述第一编码板的投影信息，通过预设迭代算法对投影信息进行重建，得到放射源的方位信息；
[0026]当放射源经所述第一编码板和所述第二编码板在伽马成像探测器上成像且成像效果不满足预设要求时，所述伽马成像探测器根据初步的成像结果确定放射源所在的空间范围，并根据所确定的空间范围调整放射源定位系统的角度，使得所述第一编码板向放射源靠近，然后通过所述伽马成像探测器联合所述第二编码板和第一编码板的投影信息，再通过预设迭代算法对投影信息进行重建，得到放射源的方位信息。
[0027]本专利技术提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
[0028]1、本专利技术的成像视野范围大，能避免盲目搜索。
[0029]2、本专利技术采用两种规格编码板结合的方法，利用第二编码板增大了成像系统的视
野范围并且提高了探测器的灵敏度，利用第一编码板提高了空间分辨率，探测器模块利用了两种规格编码板的投影信息联合重建放射源的方位信息，从而实现了在大视场范围内检测放射源的同时能够更加精确快速定位。
[0030]3、本专利技术制作成本低廉，相较传统的编码板定位系统，在不用增加编码板和探测器尺寸的条件下，实现了放射源大视野内精确定位。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1是本专利技术实施例提供的双编码板结合的放射源定位系统的结构示意图；
[0033]图2是本专利技术实施例提供的双编码板结合的放射源定位系统的端面示意图；
[0034]图3是本专利技术实施例提供的双编码板结合的放射源定位系统的探测放射源效果的示意图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双编码板结合的放射源定位系统，其特征在于，包括：第一编码板、第二编码板、多个第一屏蔽层、多个第二屏蔽层以及伽马成像探测器；其中，所述多个第一屏蔽层组成第一筒状结构，所述多个第二屏蔽层组成第二筒状结构，所述第二编码板和所述伽马成像探测器分别设置在所述第二筒状结构的两端，且所述第二编码板中心上设置有正方形的通孔，通孔大小与所述第一编码板大小相同；所述第一编码板设置在所述第一筒状结构的一端，所述第一筒状结构的另一端与所述第二编码板连接，且所述第一编码板的中心、所述通孔的中心及所述伽马成像探测器的中心位于同一轴线上；经所述第一编码板入射的伽马射线，依次经过所述第一筒状结构内的通道和所述第二筒状结构内的通道，入射至所述伽马成像探测器；经所述第二编码板入射的伽马射线，经所述第二筒状结构内的通道入射至所述伽马成像探测器；所述伽马成像探测器用于根据放射源经过所述第一编码板和所述第二编码板后的投影信息，确定伽马射线入射角度和位置，以确定放射源的方位信息。2.如权利要求1所述的双编码板结合的放射源定位系统，其特征在于，所述第一编码板的单元孔径尺寸小于所述第二编码板的单元孔径尺寸。3.如权利要求1所述的双编码板结合的放射源定位系统，其特征在于，所述第一筒状结构和所述第二筒状结构均为长方体结构；所述第一编码板的端面为正方形，所述第二编码板的端面为“回”字型。4.如权利要求1所述的双编码板结合的放射源定位系统，其特征在于，所述第一屏蔽层和所述第二屏蔽层的材质均为密度不小于7g/cm3的材料。5.如权利要求1所述的双编码板结合的放射源定位系统，其特征在于，所述第一编码板与所述第二编码板的编码方式一致；且所述第一编码板和所述第二编码板的编码方式为随机阵列、非冗余阵列、均匀冗余阵列以及修正均匀冗余阵列中的任意一种。6.如权利要求1所述的双编码板结合的放射源定位系统，其特征在于，所述伽马成像探测器为闪烁探测器或半导体探测器。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏清阳，刘鑫垚，张朝晖，戴甜甜，邓智瀚，张宏历，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：