Устройство локализации в реальном времени источников радиации

 

Устройство содержит камеру с небольшим отверстием в одной из ее стенок наподобие камеры-обскуры, коллиматор, средства для перекрытия отверстия этой камеры, люминесцентный экран, светочувствительную камеру, оптически связанную с упомянутым экраном. Коллиматор содержит два полуколлиматора, подвижных по вращательному движению относительно общей оси вращения, причем каждый из полуколлиматоров содержит большое и малое отверстия, центрированные по общей оси вращения обоих полуколлиматоров, проточку в виде дуги окружности, палец, выполненный с возможностью входа в дугообразную проточку другого полуколлиматора. Средства обтюрации, или перекрытия имеют форму пластины, расположенной между двумя плоскими поверхностями. Технический результат - возможность перехода от наблюдения в видимом свете к области гамма-излучения. 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение касается совокупности коллиматора и обтюратора /затвора/, в частности, для камер контроля гамма-излучения /гамма-камер/.

Известно устройство локализации в реальном времени источников радиации, описанное в заявке на европейский патент, поданной на имя заявителя настоящей заявки и опубликованной под номером EP-A- 0425333 /US-5204538/.

Устройство, описанное в упомянутой выше заявке на патент, схематически представлено на фиг. 1.

Это устройство предназначено для локализации или уточнения фактического местоположения источников радиации или излучения 2, в частности источников гамма-излучения, которые могут находиться в данном помещении. Это устройство содержит камеру 4 с небольшим отверстием в одной из ее стенок, что делает ее подобной камере-обскуре. Эта камера 4 разметена в корпусе 6, который образует бронированный экран, защищающий эту камеру 4 от проникновения в нее гамма-излучения. Этот корпус 6 может быть выполнен из подходящего по своим характеристикам сплава на основе вольфрама типа сплава, известного под названием "DENAL".

Корпус 6 может содержать съемную периферийную часть 8, в которую вставляется остальная часть этого корпуса 10. Такое конструктивное решение позволяет выбрать бронированный периферийный экран большей или меньшей толщины в зависимости от более или менее высокой активности присутствующих в данном помещении источников 2 гамма-излучения.

Обозначенные на фиг. 1 средства 12 схематично показывают ориентируемый в пространстве кронштейн корпуса 6, а следовательно, и всего устройства.

Остальная часть 10 корпуса 6 устройства в соответствии с упомянутым выше патентом содержит коллиматор 14, размещенный против камеры 4. Стенки или поверхность коллиматора 14 образованы двумя конусами с одним и тем же углом раскрыва, расположенными друг против друга своими вершинами. Общая вершина этих состыкованных вершинами конусов просверлена с образованием небольшого отверстия 16, характерного для камеры-обскуры.

Коллиматор 14 может содержать в зоне вокруг упомянутого выше отверстия 16 участок 18, непроницаемый для видимого света, исходящего из контролируемой зоны пространства, но прозрачный для гамма-излучения. Такое конструктивное решение позволяет учесть возможную недостаточность активности источников 2 гамма-излучения, которые требуется локализовать с использованием данного устройства /в данном случае применяется камера-обскура с двойной диафрагмой/.

Кроме того, коллиматор 14 может быть выполнен взаимозаменяемым, что позволяет без особенных затруднений заменять коллиматор с одинарной диафрагмой на коллиматор с двойной диафрагмой с раскрытием, адаптированным к предполагаемой активности источников 2 гамма-излучения, которые необходимо локализовать или определить их местоположение.

Данное устройство содержит, кроме того, механический затвор 20, предусмотренный для того, чтобы помешать проникновению в камеру 4 видимого света из контролируемой зоны пространства при пропускании гамма-излучения. Этот затвор представляет собой ирисовую диафрагму типа обычно используемой в фотоаппаратах или, например, может быть выполнен в виде убираемой и выдвигаемой металлической пластины, которая размещена перпендикулярно оси 22 корпуса 6 в непосредственной близости от отверстия 16 камеры-обскуры со стороны камеры 4. Перемещениями пластины, образующей затвор 20, можно управлять дистанционно при помощи специальных электромеханических средств, которые в свою очередь управляются при помощи блока дистанционного управления 26. Этот блок управления в случае необходимости может быть расположен на достаточно большом расстоянии от данного устройства.

Устройство в соответствии с предлагаемым изобретением содержит также люминесцентный экран 28, размещенный в камере 4 напротив отверстия 16 камеры-обскуры и опирающийся на внутренний кольцевой выступ, выполненный в корпусе 6 на уровне основания конической стенки или поверхности коллиматора 14.

Позади люминесцентного экрана 28 расположена камера 30, связанная со средствами 40 обработки в реальном времени и визуализации электрических сигналов, а также со средствами запоминания 42.

Когда затвор 20 закрыт, по истечении некоторого промежутка времени /длительность этого промежутка составляет несколько секунд, например 10 с/ формируется изображение имеющихся в контролируемой зоне источников гамма-излучения. Это изображение запоминается в первой ячейке памяти устройства 40.

Затем, после подачи соответствующей команды и открытия затвора 20, квази-мгновенным образом формируется изображение в видимом свете упомянутой выше контролируемой зоны, в которой присутствуют источники 2 гамма-излучения. Это второе изображение также запоминается второй ячейкой памяти устройства 40, отличной от упомянутой выше первой ячейки памяти этого устройства.

Устройство, схематически представленное на фиг. 1, может содержать также убираемые или выдвигаемые средства ослабления 44 гамма-излучения перед тем, как это излучение достигнет люминесцентного экрана 28. Эти средства 44 могут быть выполнены, например, в виде экрана, изготовленного из вольфрама. Толщина такого экрана может иметь величину от 1 до 3 мм. Экран ослабления размещен перпендикулярно оси 22 устройства, в непосредственной близости от отверстия 16 камеры-обскуры со стороны конуса коллиматора 14.

Экран ослабления из вольфрама и пластина 20 затвора могут быть выполнены подвижными в соответствующих гнездах в корпусе 6 или могут располагаться на входе коллиматора.

Электромеханические средства 46 предусмотрены в корпусе 6 для управления выдвижением экрана 44. Управление средствами 46 обеспечивается посредством блока 26 дистанционного управления.

Экран ослабления 44 позволяет оценить энергию фотонов гамма-излучения путем передачи, причем интенсивность пятна, сформированного некоторым источником гамма-излучения на изображении имеющихся в контролируемой зоне источников этого излучения, будет пониженной в случае, когда вольфрамовый экран 44 перекрывает коллиматор 14, по сравнению со случаем, когда этот экран убран, в частности, при достаточно малой энергии излучения.

Описанное выше устройство, хотя оно и является вполне удовлетворительным в некоторых отношениях, ставит тем не менее определенные проблемы. Действительно, используемая в описанном устройстве система обтюрации позволяет обеспечить взаимозаменяемость коллиматоров 14 /это дает возможность выбрать коллиматор с отверстием, размеры которого адаптированы к предполагаемой активности источников гамма-излучения 2, локализуемых в каждом конкретном случае/, а также выполнить обтюрацию по типу "все или ничего" для обеспечения перехода от видимого спектра излучения к области гамма-излучения. Однако, применяемая здесь система обтюрации не позволяет обеспечить регулировку выдвижения коллиматора.

Данное изобретение предполагает разрешить эту проблему. Задача, решаемая изобретением, состоит в создании устройства локализации в реальном времени источников радиации с коллиматором, обеспечивающего выполнение трех следующих функций: достаточно простую и удобную взаимозаменяемость коллиматоров; возможность перехода от наблюдения в видимом свете к наблюдению в области гамма-излучения /обтюрация/; регулировку выдвижения используемого коллиматора.

Кроме того, с учетом условий, в которых осуществляются наблюдения, осуществление функций обтюрации и регулировки выдвижения коллиматора должно обеспечиваться на расстоянии и непосредственно в процессе наблюдения.

Таким образом, объектом изобретения является устройство локализации в реальном времени источников излучения или радиации, которые могут находиться в некоторой зоне пространства, причем это устройство содержит камеру с небольшим отверстием наподобие камеры-обскуры, стенки которой образуют бронированный экран, не пропускающий излучение от упомянутых источников, коллиматор, средства обтюрации или перекрытия упомянутого отверстия в камере типа камеры-обскуры, люминесцентный экран, прозрачный для видимого света и способный преобразовывать радиацию или гамма-излучение от локализуемых данным устройством источников в световое излучение в видимой области, средства обтюрации, или перекрытия входного отверстия камеры, которые, с одной стороны, являются прозрачными для излучения от локализуемых источников, а с другой стороны, способны воспрепятствовать видимому свету из контролируемой зоны достигнуть упомянутого выше экрана, светочувствительную камеру, которая оптически связана с упомянутым экраном и предназначена для формирования в виде электрических сигналов изображения источников радиации благодаря световому излучению в видимой области спектра, которое эта камера получает от экрана, и изображения контролируемой зоны благодаря свету, который эта камера получает из упомянутой зоны сквозь экран в том случае, когда упомянутые выше средства обтюрации или перекрытия отверстия камеры-обскуры открыты, причем световая чувствительность упомянутой выше камеры является достаточной для того, чтобы получить вполне приемлемое для обнаружения радиации изображение источников радиации при заданной эффективности упомянутого люминесцентного экрана, причем получаемые при помощи этой камеры изображения могут быть наложены одно на другое и являются видимыми благодаря специальным средствам обработки и визуализации упомянутых электрических сигналов.

При этом предлагаемое устройство отличается тем, что упомянутый выше коллиматор содержит два полуколлиматора, имеющих возможность поворота вокруг некоторой общей для них оси вращения, и каждый из этих полуколлиматоров содержит одно большое и одно малое отверстия, причем эти отверстия центрированы на упомянутой общей оси вращения полуколлиматоров и упомянутое малое отверстие располагается в плоской поверхности /P,P'/, перпендикулярной к этой общей оси вращения; проточку в виде дуги окружности с углом раствора α, центрированную на общей оси вращения полуколлиматоров и открытую на поверхности, содержащей упомянутое выше малое отверстие каждого из полуколлиматоров; палец или выступ, который может быть введен в упомянутую проточку в виде дуги окружности, принадлежащую другому полуколлиматору данного устройства, а также тем, что упомянутые средства обтюрации или перекрытия отверстия камеры-обскуры имеют вид пластины, расположенной между двумя плоскими упомянутыми выше поверхностями и проходящей от одного пальца или выступа до другого, причем каждый из упомянутых пальцев или выступов проходит сквозь соответствующее отверстие упомянутой пластины, а сама эта пластина имеет ширину, достаточную для полного перекрытия обоих малых отверстий полуколлиматоров.

При использовании такой системы обеспечивается выполнение двух функций, поскольку, когда приводится во вращательное движение только один из двух полуколлиматоров вокруг общей оси вращения, обтюратор или затвор прежде всего приводится во вращательное движение вокруг пальца, закрепленного на другом полуколлиматоре, для переведения в положение перекрытия обоих малых отверстий; когда палец полуколлиматора, приводимого во вращательное движение, доходит до упора в край дугообразной проточки неподвижного до этого момента полуколлиматора, этот последний приводится в движение вместе с полуколлиматором, первоначально приведенным во вращательное движение.

Затем можно легко скомбинировать это движение, представляющее собой общее вращательное движение, с поступательным движением полуколлиматора.

Так, один из полуколлиматоров может иметь наружную поверхность цилиндрической формы, ось симметрии которой совпадает с общей осью вращения двух полуколлиматоров. При этом на наружной цилиндрической поверхности этого полуколлиматора выполнена винтовая нарезка и эта нарезная часть полуколлиматора входит в зацепление с винтовой нарезкой, выполненной на стенке камеры с отверстием типа камеры-обскуры.

Таким образом, когда второй полуколлиматор приводится во вращательное движение, его вращение преобразуется в поступательное движение.

Вращательное движение первого полуколлиматора может быть обеспечено, например, в результате того, что этот первый полуколлиматор жестко связан с внешним цилиндрическим зубчатым венцом или венцом с насечками.

Таким образом, обе упомянутые выше функции, а именно функция перекрытия отверстия камеры-обскуры и функция регулировки выдвижения коллиматора, могут быть обеспечены на расстоянии непосредственно в процессе выполнения проверки наличия и локализации источников радиации.

Кроме того, всего лишь одна команда или управляющее воздействие позволяют обеспечить выполнение обеих этих функций, поскольку выполнение одной из этих функций /обтюрация или перекрытие отверстия камеры/ обеспечивается на первом этапе, а выполнение другой функции обеспечивается на последующем этапе одной и той же операции.

Объектив данного устройства может быть приведен во вращательное движение при помощи двигателя, расположенного на конце камеры, и средств, предназначенных для передачи движения от этого двигателя к упомянутому объективу.

Средства детектирования или обнаружения могут содержать люминесцентный экран, светочувствительную камеру, оптически связанную с упомянутыми экраном, а также средства обработки и визуализации информационных сигналов, поступающих от упомянутой камеры.

Упомянутая выше светочувствительная камера может быть установлена либо во внутренней камере устройства в соответствии с данным изобретением, либо вне этой камеры. В этом последнем случае светочувствительная камера оптически связывается c люминесцентным экраном при помощи пучка оптических волокон, служащих световодами.

И наконец, вся система в совокупности может быть помещена в кожух, обеспечивающий ее механическую защиту.

Отличительные признаки и преимущества предлагаемого изобретения будут пояснены в приведенном ниже описании примеров практической реализации предлагаемого изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показано следующее: фиг.12 - схематическое представление описанного выше устройства локализации источников радиации, известного из предшествующего уровня техники: фиг. 2 - схематическое представление в разрезе общего вида устройства локализации источников радиации, выполненного в соответствии с изобретением: фиг. 3 - вид в разрезе профиля коллиматора, используемого в устройстве локализации источников радиации в соответствии с данным изобретением, в двух различных положениях относительно корпуса этого устройства; фиг. 4 - схематическое представление вида в перспективе двух полуколлиматоров и пластины, образующей обтюратор или затвор; фиг. 5а - 5с - схематическое представление различных положений пластины, выполняющей роль обтюратора или затвора и встроенной в коллиматор, используемый в устройстве локализации источников радиации в соответствии с предлагаемым изобретением.

На фиг. 2 схематически представлен вид в разрезе устройства локализации источников радиации в соответствии с предлагаемым изобретением. На этой фигуре показаны наружный корпус 52 или оболочка, предназначенные для обеспечения механической и радиологической защиты оборудования светочувствительной камеры.

Эта конструкция, обеспечивающая защиту в основном от механических повреждений устройства, содержит внутри вторую оболочку или защитный экран 54, который предназначен для защиты электронных или оптоэлектронных компонентов данного устройства, которые могут оказаться чувствительными к гамма-излучению, в тех случаях, когда это устройство помещается в среду, где имеются источники гамма-излучения.

Защитная оболочка или экран 54 содержит в своей внутренней полости камеру с небольшим отверстием в одной из стенок наподобие камеры-обскуры и имеет фронтальное отверстие 56, предназначенное для размещения объектива 58 /см. фиг. 2/.

Этот коллиматор, который также более подробно представлен на фиг. 3 и 4, содержит две части /60, 62/, каждая из которых имеет большое отверстие /64, 66/ и малое отверстие /68, 70/. Обе эти части коллиматора имеют возможность поворота относительно общей оси вращения AA'. В последующем изложении часть 60 коллиматора будет называться передним полуколлиматором, а его часть 62 - задним полуколлиматором.

Большое и малое отверстия каждого из полуколлиматоров вписаны в тело вращения в виде усеченного конуса, ось симметрии которого совпадает с общей осью вращения обоих полуколлиматоров. Угол при вершине упомянутого выше конуса может иметь величину в диапазоне, например, от 25 до 90^o и выбирается тем большим, чем меньшей является энергия излучения локализуемых источников радиации.

На практике были изготовлены два комплекта полуколлиматоров, один из которых имел угол при вершине конуса 38^o, а другой - 52^o.

Большое и малое отверстия каждого из полуколлиматоров центрированы на общей оси вращения полуколлиматоров AA' и каждое из этих отверстий расположено в плоскости, перпендикулярной этой общей оси AA'. Для малого отверстия эта плоская поверхность обозначена на фиг. 4 позициями P и P' соответственно для одного и для другого полуколлиматора.

В каждом из полуколлиматоров предусмотрена глухая проточка 72, 74 в виде дуги окружности с угловой протяженностью α, открытая в плоскости P или P', соответствующей данному полуколлиматору, и центрированная на общей оси вращения AA' обоих полуколлиматоров. В предпочтительном варианте практической реализации предлагаемого изобретения величина упомянутого выше угла α составляет 90^o.

Дугообразные проточки 72 и 74 отчетливо показаны на фиг. 5a - 5c, где схематически представлено сечение по линии CC, показанной на фиг. 2, а также на фиг. 4.

Кроме того, каждый из полуколлиматоров объектива данного устройства содержит палец 76, 78, предназначенный для вхождения в упомянутую выше дугообразную проточку, принадлежащую другому полуколлиматору.

Эти пальцы каждого из полуколлиматоров проходят также сквозь специальные отверстия, расположенные на концах пластины 80, размещенной между двумя плоскими поверхностями P и P'. Эта пластина выполняет роль обтюратора или затвора в том случае, когда она проходит между двумя малыми отверстиями 70 и 68.

Для пояснения принципа функционирования коллиматора устройства, выполненного в соответствии с предлагаемым изобретением, будет прежде всего использована фиг. 5а, на которой показано положение, где два пальца 76 и 78 находятся на упорах в дугообразных проточках 72 и 74.

В том случае, когда передний полуколлиматор 60 принудительно приводится во вращательное движение вокруг общей оси вращения AA' двух полуколлиматоров, символизируемое стрелкой 82 и на фиг. 5а, дугообразная проточка 74, принадлежащая переднему полуколлиматору 60, и палец 76, также принадлежащий к этому переднему полуколлиматору 60, тоже принимают участие в этом вращательном движении вокруг той же оси вращения AA'. Таким образом, верхний конец пластины 80 также принимает участие во вращательном движении, которое в данном случае осуществляется вокруг пальца 78, который остается неподвижным на данном этапе, поскольку он жестко связан с задним полуколлиматором 62 или принадлежит ему. Отверстие в пластине 80, сквозь которое проходит палец 76, имеет продолговатую форму, вследствие чего упомянутое вращательное движение пластины 80 может быть осуществлено в соответствии с законами механики. Таким образом, на середине своего хода пластина 80 занимает вертикальное положение, в котором она перекрывает малые отверстия 68 и 70 двух полуколлиматоров, как это показано на фиг. 5б.

В том случае, когда данная камера представляет собой гамма-камеру, лучи видимого света, излучаемые внешними источниками излучения такого света, перекрываются этой пластиной 80 и не распространяются дальше в направлении элементов обнаружения или детектирования излучения, располагающихся внутри корпуса 54. В то же время гамма-лучи могут проникать сквозь эту пластину 80 и в этом случае имеется возможность получить при помощи средств, которые более подробно будут описаны ниже, изображение распределения в контролируемой зоне пространства источников, излучающих гамма-лучи в направлении упомянутой выше камеры.

Если вращательное движение переднего полуколлиматора продолжается в том же самом направлении /то есть, по стрелке 84, показанной на фиг. 5б/, дугообразная проточка 74 и палец 76 так же соответственно продолжают свой ход. В конце этого хода упомянутые выше элементы приводятся в положение, при котором пластина 80 занимает положение, показанное на фиг. 5 с, то есть положение, при котором малые отверстия 68 и 70 двух полуколлиматоров снова освобождены или открыты. В этом случае наблюдение контролируемой зоны пространства в видимом свете снова становится возможным.

Необходимо подчеркнуть, что в процессе упомянутого выше вращения переднего полуколлиматора 60, схематически представленного поэтапно на фиг. 5а - 5с, задний полуколлиматор 62 ни в какой из моментов этого процесса не приводится во вращательное движение. Кроме того, следует отметить, что передний полуколлиматор направляется в своем вращательном движении шариковым подшипником 77, внутреннее 81 и наружное 83 кольца которого опираются соответственно на наружную поверхность переднего полуколлиматора 60 и на внутреннюю поверхность венца 75, который представляет собой продолжение заднего полуколлиматора 62 в переднем направлении таким образом, чтобы охватить передний полуколлиматор 60.

Только в том случае, когда вращательное движение переднего полуколлиматора 60 продолжается и дальше от его положения, показанного на фиг. 5с /показанная пунктиром стрелка 86/, этот задний полуколлиматор 62 также приводится во вращательное движение вследствие упора пальца 76 в край дугообразной проточки 72. При этом пластина 80 остается в том же самом положении по отношению к обоим полуколлиматорам 60 и 62 и все три элемента 60, 72, 62 совершают одно и то же вращательное движение.

Если вращательное движение переднего полуколлиматора 60 изменяет свое направление на противоположное начиная с положения, показанного на фиг. 5с /стрелка 88, показанная штрихпунктирной линией/, пластина 80 и передний полуколлиматор 60 переходит в положение, показанное на фиг. 5б, причем задний полуколлиматор 62 остается неподвижным.

Таким образом, эта система последовательно обеспечивает реализацию двух функций: на первом этапе обеспечивается обтюрация или перекрытие, а затем повторное открытие малых отверстий 70 и 68 обоих полуколлиматоров без изменения положения заднего полуколлиматора 62 и без изменения степени выдвижения; на втором этапе происходит вращательное движение совокупности двух полуколлиматоров, причем пластина 80 находится в положении, в котором она не перекрывает малые отверстия 70 и 68 полуколлиматоров. При этом наблюдатель может видеть контролируемую зону пространства в видимом свете.

Можно предусмотреть специальный механизм или средства, обеспечивающие комбинацию вращательного движения заднего полуколлиматора 62 с его поступательным движением. Таким образом, если этот задний полуколлиматор 62 имеет цилиндрическую наружную поверхность 90 /см. фиг. 3 и 4/ и если эта цилиндрическая наружная поверхность имеет винтовую нарезку, то полуколлиматор 62 может быть введен в зацепление с винтовой нарезкой 92, выполненной на корпусе защитного экрана 54. В этом случае приведение заднего полуколлиматора 62 во вращательное движение автоматически повлечет за собой его поступательное перемещение, например, в направлении задней части устройства и заставит перейти из своего переднего положения 1, показанного на фиг. 3, в заднее положение 11, также показанное на этой фиг. 3. Итак, из сказанного выше видно, что винтовая нарезка 90 должна быть предусмотрена на длине, достаточной для обеспечения перемещения коллиматора между двумя его крайними положениями. Эта винтовая нарезка может продолжаться по всей наружной поверхности передней части 75 заднего полуколлиматора.

Сегменты 85 и 87, закрепленные соответственно на переднем полуколлиматоре 60 и на заднем полуколлиматоре 62, позволяют в комбинации с кольцами 81 и 83 шарикового подшипника привести в движение передний полуколлиматор вслед за задним полуколлиматором, в частности, перемещая его в направлении задней части устройства /направление 1 ---> 11, показанное на /фиг. 3 /.

В устройстве в соответствии с предлагаемым изобретением, которое было изготовлено заявителем, расстояние между двумя упомянутыми выше крайними положениями коллиматора составляет 50 мм.

Деталь 94 в форме обода, жестко связанная с передним полуколлиматором 60 и располагающаяся снаружи по отношению к нему, позволяет привести этот полуколлиматор во вращательное движение. Как показано на фиг. 3 и 4, эта деталь в форме обода имеет зубчатую внутреннюю поверхность 96, в зацепление с которой входит шестерня 98. Эта шестерня при помощи вала 100 передает ободу вращательное движение от приводного двигателя 102, показанного на фиг. 2. Для того, чтобы обеспечить центрирование и лучшее управление упомянутым выше ободом, он может опираться на другие шестерни, жестко связанные с защитным экраном 54, в частности, в выдвинутом положении коллиматора /см., например, позицию 104 на фиг. 3/.

Скорость и направление вращения приводного двигателя 100 могут быть объектом управления извне по отношению к корпусу 52 устройства при помощи специальных средств, не показанных на приведенных здесь фигурах.

Для обеспечения максимального выдвижения коллиматора на величину 50 мм при условии, что приводной двигатель обеспечивает скорость поступательного перемещения подвижной части устройства на уровне 1 мм/с, на весь ход этой подвижной части затрачивается 50 секунд.

Таким образом, в устройстве в соответствии с данным изобретением одна единственная система управления позволяет управлять двумя функциями объектива: с одной стороны, переходом из области наблюдения в видимом свете к области наблюдения в гамма-лучах /функция обтюрации/, а с другой стороны, регулировкой выдвижения или втягивания объектива.

В процессе выполнения любой операции выдвижения или втягивания пластина 80 обтюратора находится в положении, когда она не перекрывает малые отверстия 70 и 68. При этом пользователь может наблюдать в видимом свете картину контролируемой зоны пространства. В любой момент, например тогда, когда выдвижение коллиматора надлежащим образом отрегулировано, пользователь имеет возможность прекратить выдвижение или втягивание и перейти к наблюдению контролируемой зоны в гамма-лучах. Для этого достаточно изменить направление вращения переднего полуколлиматора 60 и повернуть его на угол α/2, в результате чего пластина 80 переходит в положение перекрытия малых отверстий 70 и 68.

Эта система позволяет, кроме того, обеспечить полное соответствие контролируемых зон пространства, наблюдаемых в видимом свете и в гамма-лучах. Действительно, в процессе перехода из положения перекрытия отверстий 68 и 70 пластиной обтюратора 80 /фиг. 5б/ в положение, когда эти отверстия полностью открыты / фиг. 5а или 5с/, передний полуколлиматор 60 не приводит во вращательное движение задний полуколлиматор 62, вследствие чего полностью отсутствует какое-либо изменение выдвижения коллиматора.

По существу, начиная с положения, в котором малые отверстия полуколлиматоров полностью открыты /наблюдение контролируемой зоны пространства в видимом свете/, только одно изменение направления вращения приводного двигателя позволяет осуществить выбор между двумя функциями обтюрации или перекрытия малых отверстий и регулировкой выдвижения коллиматора.

В устройстве в соответствии с данным изобретением должны быть предусмотрены различные средства, позволяющие обеспечить наблюдение излучения, исходящего от источников 2.

В качестве таких средств могут быть использованы средства, описанные, например, в американском патенте US - 5204533, от 20 апреля 1993 г, упомянутом выше в связи с описанием устройства, схематически представленного на фиг. 1 и характеризующего предшествующий уровень техники.

Эти средства имеют в своем составе люминесцентный экран 28, располагающийся позади описанного выше объектива и показанный на фиг. 2 и 3; светочувствительную камеру 30, оптически связанную с люминисцентным экраном 28 и представленную на фиг. 2; средства 40 приема в реальном времени, соответствующей обработки и визуализации электрических сигналов, выдаваемых светочувствительной камерой 30; запоминающее устройство 42.

Таким образом, люминесцентный экран 28 может быть, с одной стороны, прозрачным в области видимого света, а с другой стороны, способным преобразовывать гамма-излучение источников 2 в излучение, воспринимаемое в видимом свете камерой 30.

Для изготовления упомянутого выше экрана должен быть выбран предпочтительно плотный и имеющий хорошую световую отдачу материал. В предпочтительном варианте практической реализации этот экран должен быть тонким /толщиной порядка нескольких миллиметров/ для того, чтобы иметь хорошую пространственную разрешающую способность.

В предпочтительном варианте практической реализации устройства по данному изобретению светочувствительная камера 30 должна иметь очень высокую чувствительность для того, чтобы иметь возможность использовать тонкий люминесцентный экран, выполненный из прозрачного для видимого света люминесцентного материала, имеющего хорошую чувствительность выявления гамма-излучения. Предпочтительным является также и то, чтобы упомянутая выше светочувствительная камера 30 была устойчивой к воздействию гамма-излучения и обладала высокой надежностью.

Например, входное окно светочувствительной камеры 30 может располагаться против экрана 28, причем этот экран помещен между объективом устройства и камерой 30.

Может быть также предусмотрен вариант конструкции устройства в соответствии с предлагаемым изобретением, в котором светочувствительная камера располагается вне корпуса 54 устройства и на некотором удалении от него. В этом случае может быть использован жгут оптических волокон, способных передавать на расстояние поток видимого света от люминесцентного экрана, облученного источниками гамма-излучения, и поток видимого света, испускаемого контролируемой зоной. Этот жгут оптических волокон связывает люминесцентный экран с камерой 30, проходя сквозь защитный корпус 54 устройства. Один из концов жгута оптических волокон обычно примыкает к люминесцентному экрану и полностью перекрывает его поверхность. Другой конец этого жгута подходит обычно к входному окну светочувствительной камеры и полностью перекрывает его сечение.

Механизм регулирования выдвижения объектива или коллиматора камеры уже был достаточно подробно описан выше.

В процессе использования устройства в соответствии с данным изобретением в тех случаях, когда обтюратор или затвор 80 закрывает малые отверстия полуколлиматоров, по истечении некоторого времени /обычно продолжительность этого промежутка времени составляет несколько секунд, например, 10 секунд/ на люминесцентном экране появляется изображение имеющихся в контролируемой зоне пространства источников гамма-излучения. Это изображение после соответствующей обработки запоминается в первой ячейке памяти устройства 40.

Затем, после поступления специальной команды на открытие малых отверстий полуколлиматоров путем изменения положения пластины обтюратора или затвора 80, получают квазимгновенным образом изображение той же контролируемой зоны, но уже в видимом свете, где были зарегистрированы источники 2 гамма-излучения. Это второе изображение после соответствующей обработки также запоминается во второй ячейке памяти устройства 40, не совпадающей с упомянутой выше первой ячейкой памяти этого устройства.

После обработки изображений /в частности, возможного расцвечения "пятен" на люминесцентном экране/ осуществляется полная привязка к изображению зарегистрированных источников гамма-излучения путем наложения изображения, полученного в гамма-лучах и характеризующего местоположение этих источников в пространстве, на изображение контролируемой зоны пространства в видимом свете, связанное с активностью упомянутых источников 2 гамма-излучения, с тем, чтобы уверенно локализовать эти источники и отличить их светимость в области гамма-излучения от светимости в видимом свете объектов, которые располагаются в контролируемой зоне пространства, но не излучают гамма-лучей. При этом наложенные друг на друга первое и второе изображения индицируются на экране упомянутых выше средств 40, что позволяет надежно локализовать, то есть определить пространственное положение источников гамма-излучения.

Для осуществления измерений фактической активности имеющихся источников гамма-излучения в контролируемой зоне пространства 2 в предпочтительном варианте практической реализации устройства в соответствии с предлагаемым изобретением используется светочувствительная камера в комбинации с дистанционным лазерным измерителем в соответствии с методом, описанным в патенте США 5204533.

Следует отметить, что описанное выше устройство, выполненное в соответствии с изобретением, позволяет не только выполнить две функции, состоящие в регулировке степени выдвижения коллиматора и в переходе от наблюдения контролируемой зоны пространства в видимом свете к наблюдению этой же зоны в гамма-лучаях, но и позволяет также обеспечить достаточно быстрый демонтаж объектива данного устройства, поскольку для этого достаточно вывинтить его из корпуса устройства и заменить, например, на другой объектив с другими параметрами отверстия.

Формула изобретения

1. Устройство локализации в реальном времени источников радиации, находящихся в контролируемой зоне пространства, содержащее камеру с небольшим отверстием в одной из ее стенок наподобие камеры-обскуры (55), стенка которой образует бронированный экран, защищающий от излучения упомянутые выше источники, коллиматор (60,62) и специальные средства (80) обтюрации, или перекрытия отверстия упомянутой камеры, подобной камере-обскуре, люминесцентный экран-преобразователь (28), прозрачный для видимого света и предназначенный для преобразования гамма-излучения в световое излучение, причем средства обтюрации, или перекрытия являются прозрачными для излучения источников радиации, препятствуют проникновению видимого света из контролируемой зоны пространства внутрь камеры и попаданию на экран, светочувствительную камеру (30), оптически связанную с экраном и предназначенную для формирования в виде электрических сигналов изображения источников гамма-излучения благодаря излучению в области видимого света, получаемому от упомянутого люминесцентного экрана, а также изображения контролируемой зоны пространства, получаемого посредством светового потока от этой зоны, проходящего сквозь люминесцентный экран в том случае, когда средства обтюрации, не перекрывают отверстие коллиматора, причем чувствительность камеры достаточна для получения приемлемого по качеству изображения источников гамма-излучения при заданной эффективности светоотдачи люминесцентного экрана в отношении обнаружения контролируемого радиационного излучения, а также средства (40) обработки и визуализации электрических сигналов, поступающих от упомянутой светочувствительной камеры, предназначенные для наложения полученных их визуализаций, отличающееся тем, что коллиматор содержит два полуколлиматора (60,62), имеющих возможность поворота относительно общей оси вращения (АА'), причем каждый из этих полуколлиматоров содержит большое (64,66) и малое (68,70) отверстия, центрированные на общей оси вращения этих полуколлиматоров, причем малое отверстие расположено в плоскости (P,P'), перпендикулярной этой общей оси вращения упомянутых полуколлиматоров; глухую проточку (72,74) в форме дуги окружности с углом раскрытия α, центрированную по общей оси вращения полуколлиматоров (АА') и открывающуюся на поверхности, содержащей упомянутое малое отверстие; палец (76,78), имеющий возможность введения в упомянутую дугообразную проточку другого полуколлиматора, при этом упомянутые средства обтюрации или перекрытия выполнены в виде пластины (80), расположенной между двумя плоскими поверхностями полуколлиматоров и проходящей от одного упомянутого пальца до другого, каждый из этих пальцев проходит сквозь соответствующее отверстие в упомянутой пластине, а сама эта пластина имеет ширину, достаточную для полного перекрытия обоих малых отверстий (68,70) полуколлиматоров.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что большое и малое отверстия каждого из двух полуколлиматоров вписано в конус, представляющий собой тело вращения, ось симметрии которого совпадает с общей осью вращения двух полуколлиматоров.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что угол при вершине конуса имеет величину 25 - 90^o.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что угол имеет величину 90^o.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что одно из отверстий пластины (80) имеет продолговатую форму.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит средства (90,92) для комбинирования вращательного движения полуколлиматоров с их поступательным движением.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что один из двух полуколлиматоров имеет наружную поверхность цилиндрической формы (90), ось симметрии которой совпадает с общей осью вращения двух полуколлиматоров и которая снабжена винтовой нарезкой на своей наружной части, причем эта нарезная часть полуколлиматора входит в зацепление с винтовой нарезкой (92), выполненной на внутренней стенке корпуса (54).

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что другой полуколлиматор (60) жестко связан с цилиндрической деталью в форме обода, наружной по отношению к этому полуколлиматору и оснащенной зубьями (94).

9. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что коллиматор приводится во вращательное движение при помощи двигателя (102), расположенного в конце камеры (54) устройства, и средств (98,100), предназначенных для передачи движения от двигателя к коллиматору.

10. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что светочувствительная камера (30) установлена в камере (54) устройства.

11. Устройство по любому из пп.1 - 9, отличающееся тем, что светочувствительная камера размещена вне камеры (54) устройства и оптически связана с люминесцентным экраном при помощи жгута оптических волокон, причем концы этих оптических волокон расположены внутри камеры (54) устройства.

12. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что оно содержит кожух (52), предназначенный для обеспечения механической защиты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5