基于嵌入式旋转平板探测装置的正电子发射断层扫描仪用于航空发动机密闭内腔成像的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种成本低、成像质量好的基于嵌入式旋转平板探测装置的正电子发射断层扫描仪用于航空发动机密闭内腔成像的方法，该正电子发射断层扫描仪的γ光子探测机构包括嵌入式旋转平板探测装置以及环形探测装置，环形探测装置包括筒形安装架，筒形安装架内壁布满第二γ光子探测晶体；嵌入式旋转平板探测装置包括安装平板及驱动其绕环形探测装置中轴线转动的驱动装置，安装平板上设有若干第一γ光子探测晶体；第一探测晶体阵列的第一γ光子探测晶体部分对应的筒形安装架圆心角为60

【技术实现步骤摘要】
基于嵌入式旋转平板探测装置的正电子发射断层扫描仪用于航空发动机密闭内腔成像的方法


[0001]本专利技术涉及正电子发射断层成像装置领域和图像重建领域，尤其涉及一种基于嵌入式旋转平板探测装置的正电子发射断层扫描仪用于航空发动机密闭内腔成像的方法。

技术介绍

[0002]正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography,PET)，是利用正电子湮灭时所产生的高能γ光子对物体内部状态进行成像刻画的技术。正电子湮灭产生的γ光子对具有稳定的方向和能量特性，不受电场、磁场、温度等外界环境变化的影响，能穿透密度较大的金属及其它材料，这使得PET技术在工业无损检测方面呈现出独特的优势。利用正电子的湮灭现象，正电子湮灭技术已经成为研究金属、半导体、高温超导体、高聚物等材料物质结构(材料表面及内部缺陷)和电子状态(电子动量分布)的无损伤探测分析手段。
[0003]现有的PET设备由于呈筒状大量设置γ光子探测晶体，但是γ光子探测晶体的价格随着其分辨率的提高会大幅上升，为了合理控制成本，PET设备难以大量配备高分辨率的γ光子探测晶体，使得现有的PET设备用于航空工业无损检测时，受探测晶体固有分辨率较低、以及航空发动机内腔环境复杂的影响，密闭内腔成像时分辨率较低。

技术实现思路

[0004]针对
技术介绍
中提出的问题，本专利技术旨在提供一种成本低、成像质量高的基于嵌入式旋转平板探测装置的正电子发射断层扫描仪用于航空发动机密闭内腔成像的方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种基于嵌入式旋转平板探测装置的正电子发射断层扫描仪用于航空发动机密闭内腔成像的方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1：制备具有放射性的核素，使放射性核素与航空煤油充分混合；
[0007]步骤2：将放射性的核素与航空煤油的混合物注入航空发动机密闭内腔中；
[0008]步骤3：灌注放射性的核素与航空煤油混合物后的航空发动机放置在正电子发射断层扫描仪中心的固定检测台上；
[0009]该正电子发射断层扫描仪的γ光子探测机构包括嵌入式旋转平板探测装置以及环形探测装置，环形探测装置包括设置在扫描仪机架中固定检测台外围的筒形安装架，筒形安装架内壁布满第二γ光子探测晶体；嵌入式旋转平板探测装置包括安装座，安装座上活动设有安装平板，安装平板位于筒形安装架内侧与固定检测台外周之间，安装平板沿筒形安装架径向位置可调，安装座上设有驱动安装平板绕环形探测装置中轴线转动的驱动装置，安装平板上平布设有若干第一γ光子探测晶体；安装平板上设置的第一γ光子探测晶体总长与筒形安装架内壁设置的第二γ光子探测晶体总长相等；且第一γ光子探测晶体分辨率高于第二γ光子探测晶体；
[0010]固定在安装平板上的第一γ光子平板探测晶体组成第一探测晶体阵列、环形探测装置的第二γ光子探测晶体组成第二探测晶体阵列；第一探测晶体阵列的第一γ光子探测
晶体部分对应的筒形安装架圆心角为60
°‑
90
°
；且第二探测晶体阵列的直径是第一探测晶体阵列与环形探测装置中轴线距离的1.6
‑
2.6倍；
[0011]步骤4：启动伺服驱动电机以及正电子发射断层扫描仪，随环形导轨旋转的第一平板探测晶体阵列和第二探测晶体阵列对核素标记后的航空煤油混合物在航空发动机密闭内腔中发生湮灭产生的γ光子对进行实时的任意角度的数据采集；
[0012]步骤5：对第一探测晶体阵列和第二探测晶体阵列探测到的γ光子锥束数据进行三维图像重建，得到航空发动机密闭内腔的高分辨率成像。
[0013]作为一种优选的方案，所述第一γ光子探测晶体分辨率比第二γ光子探测晶体分辨率高出20％以上。
[0014]作为一种优选的方案，所述嵌入式旋转平板探测装置包括一对环形导轨，环形导轨内活动设有至少一对滑轮，所有滑轮都与安装座固定连接，安装座上设有所述安装平板。
[0015]作为一种优选的方案，所述一对环形导轨分别设置在筒形安装架两端外侧。
[0016]作为一种优选的方案，所述驱动装置包括设置在一个所述环形导轨上的环形驱动齿条、设置在安装座上的伺服驱动电机，伺服驱动电机的出力轴上设有与驱动齿条相配合的驱动齿轮。
[0017]作为一种优选的方案，所述安装座上设有沿筒形安装架径向布置的丝杠机构以及驱动丝杠机构的伺服调节电机和传动装置，所述安装平板活动设置在安装座上并与丝杠机构的活动块相连接。
[0018]作为一种优选的方案，所述步骤5中对任意角度采集到的γ光子锥束数据基于迭代算法重建图像，
[0019]探测到的数据服从泊松分布，得到的相应的似然函数为：
[0020][0021]其中，A
ij
为分别探测湮灭产生的γ光子对的第i对第一γ光子探测晶体与第二γ光子探测晶体组合探测到的第j个体素的概率，p
j
表示第j个像素的像素值，y
i
表示投影值。
[0022]一组锥束探测数据为D
ij
与该数据对应的似然函数为：
[0023][0024]已知当前图像为p
k
对上式两边求对数后，求ln(L(p))的期望
[0025][0026]对上式求最大值，并求一阶偏导数，得到迭代重建公式：
[0027][0028]本专利技术的有益效果是：由于γ光子探测机构包括嵌入式旋转平板探测装置以及环
形探测装置，环形探测装置包括设置在扫描仪机架中固定检测台外围的筒形安装架，筒形安装架内壁布满第二γ光子探测晶体；嵌入式旋转平板探测装置包括安装座，安装座上活动设有安装平板，安装平板位于筒形安装架内侧与固定检测台外周之间，安装平板沿筒形安装架径向位置可调，安装座上设有驱动安装平板绕环形探测装置中轴线转动的驱动装置，安装平板上平布设有若干第一γ光子探测晶体；安装平板上设置的第一γ光子探测晶体总长与筒形安装架内壁设置的第二γ光子探测晶体总长相等；且第一γ光子探测晶体分辨率高于第二γ光子探测晶体；只需配备少量高分辨率的第一γ光子探测晶体，即可大大提高了伽马光子的检测率，降低了光子非共线性引起的数据缺失，从而使得γ光子的数据采样率更高，提高了成像质量。旋转中的第一探测器阵列和第二探测器阵列对核素标记后的航空煤油混合物在航空发动机密闭内腔中发生湮灭产生的γ光子对进行实时的任意角度的数据采集；对第一探测器阵列和第二探测器阵列探测到的γ光子锥束数据进行三维图像重建，得到航空发动机密闭内腔的高分辨率成像。
附图说明
[0029]图1是本专利技术的γ光子探测机构的结构示意图。
[0030]图2是本专利技术的正电子发射断层扫描仪的结构示意图。
[0031]图3是本专利技术的γ光子探测机构与固定检测台及待检测航空发动机的位置关系示意图。
[0032]图4是本专利技术的嵌入式旋转平板探测装置的侧视示意图。
[0033]图中：1第一探测晶体阵列，2第二探测晶体阵列，3待检测航空发动机，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于嵌入式旋转平板探测装置的正电子发射断层扫描仪用于航空发动机密闭内腔成像的方法，包括以下步骤:步骤1：制备具有放射性的核素，使放射性核素与航空煤油充分混合；步骤2：将放射性的核素与航空煤油的混合物注入航空发动机密闭内腔中；步骤3：灌注放射性的核素与航空煤油混合物后的航空发动机放置在正电子发射断层扫描仪中心的固定检测台上；该正电子发射断层扫描仪的γ光子探测机构包括嵌入式旋转平板探测装置以及环形探测装置，环形探测装置包括设置在扫描仪机架中固定检测台外围的筒形安装架，筒形安装架内壁布满第二γ光子探测晶体；嵌入式旋转平板探测装置包括安装座，安装座上活动设有安装平板，安装平板位于筒形安装架内侧与固定检测台外周之间，安装平板沿筒形安装架径向位置可调，安装座上设有驱动安装平板绕环形探测装置中轴线转动的驱动装置，安装平板上平布设有若干第一γ光子探测晶体；安装平板上设置的第一γ光子探测晶体总长与筒形安装架内壁设置的第二γ光子探测晶体总长相等；且第一γ光子探测晶体分辨率高于第二γ光子探测晶体；固定在安装平板上的第一γ光子平板探测晶体组成第一探测晶体阵列、环形探测装置的第二γ光子探测晶体组成第二探测晶体阵列；第一探测晶体阵列的第一γ光子探测晶体部分对应的筒形安装架圆心角为60
°‑
90
°
；且第二探测晶体阵列的直径是第一探测晶体阵列与环形探测装置中轴线距离的1.6
‑
2.6倍；步骤4：启动伺服驱动电机以及正电子发射断层扫描仪，随环形导轨旋转的第一平板探测晶体阵列和第二探测晶体阵列对核素标记后的航空煤油混合物在航空发动机密闭内腔中发生湮灭产生的γ光子对进行实时的任意角度的数据采集；步骤5：对第一探测晶体阵列和第二探测晶体阵列探测到的γ光子锥束数据进行三维图像重建，得到航空发动机密闭内腔的高分辨率成像。2.根据权利要求1所述的基于嵌入式旋转平板探测装置的正电子发射断层扫描仪用于航空发动机密闭内腔成像的方法，其特征在于，所述第一γ光子探测晶体分辨率比第...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖辉，阎昶澍，王明，
申请(专利权)人：南京航空航天大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：