Способ визуализации излучения из съемочного плана и устройство для его осуществления

 

Использование: для визуализации γ- излучения, в частности в медицине для визуализации излучений изотопного индикатора, введенного пациенту. Сущность изобретения: изображение формируют путем одновременного приема отдельных компонентов съемочного плана. Осуществляют избирательное блокирование гамма-излучения блокирующим объектом. Формируют двумерное изображение γ-излучения путем сравнения сигналов от отдельных компонентов съемочного плана с блокирующим объектом и без него. Предмет, блокирующий γ-излучение, расположен с возможностью его перемещения в поле зрения детектора, что позволяет поочередно блокировать γ-излучение из различных областей съемочного плана. Детектор содержит слой материала сцинтиллятора, связанный с фотоэлектрическим детектором. Технический результат заключается в обеспечении возможности формирования двумерного изображения съемочного плана без перемещения детектора. 2 с. и 20 з.п. ф-лы, 6 ил.

Настоящее изобретение относится к системам камеры гамма-излучения.

Системы камеры гамма-излучения нашли применение в медицине для визуализации излучения, выделяемого радиоактивным источником изотопного индикатора, впрыскиваемого пациенту. Изотопные индикаторы предназначены для того, чтобы быть поглощенными специальными частями тела, которые делают радиоактивными введение такого вещества, как, например, технеций 99. Радиоактивность имеет короткий срок жизни и обычно малую энергию излучения, как правило, 100 кэВ. Когда изотопный индикатор поглощается, гамма-лучевая камера может дать картину ткани, о которой идет речь, извне тела, в качестве вспомогательного средства диагностики.

Такие известные системы камеры обычно включают в себя коллиматор, который выполняет функцию объектива в оптических камерах путем выбора лучей, которые будут формировать полезное изображение. Коллиматор обеспечивается с помощью слоя материала, поглощающего гамма-излучение, например свинца, как правило, толщиной 1 см, имеющего множество, например 40000, сквозных параллельных отверстий. Таким образом, поле зрения камеры ограничивается для наблюдения гамма-лучей, параллельных отверстиям.

Как указано выше, энергии детектируемых в медицине гамма-лучей относительно малы, например, 100 кэВ или менее. Однако в других случаях применения, когда требуется детектировать гамма-лучи, например, в ядерной промышленности для исследования излучения, выделяемого радиоактивно загрязненными конструкциями, эти лучи могут иметь гораздо более высокие энергии, например, в диапазоне 500 - 1500 кэВ, и требуется более высокая энергия коллиматора с более широким расходящимся полем зрения. Когда способность коллиматора расширяется до более высоких энергий, требуется, чтобы он стал толще и, следовательно, тяжелее. Отверстий становится меньше, а диаметр их увеличивается. Результирующая пространственная разрешающая способность ухудшается и сборка затрудняется в отношении монтажа и регулирования. Например, коллиматор, для работы на энергиях до 60 кэВ, будет весить, как правило, 250 кг, не принимая во внимание веса какой-либо фоновой экранирующей оболочки для задней и боковых сторон детектора. Коллиматор для визуализации излучения энергией 1332 кэВ из кобальта-60 будет настолько велик и тяжел, что потребует собственной отдельной опоры.

Коллиматор с параллельными отверстиями формирует изображение, которое не имеет оптического эквивалента. Как указано выше, изображение будет образовываться только в узком поле зрения, отображая только лучи, проходящие параллельно отверстиями коллиматора, в то время как все обычные оптические системы являются рассеивающими и поле зрения может быть изменено.

Имеется два установленных способа получения расходящегося поля зрения в камерах гамма-излучения, известных на предшествующем уровне техники. Первый - обеспечивается коллиматором, имеющим множество расходящихся отверстий. В этом случае может быть получено фиксированное поле зрения, но может быть выполнено реверсирование для получения сходящегося поля. Это устройство будет столь тяжелым, как правило, 250 кг, что будет пригодно для применения только в стационарной установке.

Второй способ обеспечивается так называемым гамма-коллиматором "микроотверстия". Это устройство является аналогичным оптической камере-обскуре. Оно содержит кожух вокруг детектора или плоскости изображения, при этом камера имеет отверстие между обозреваемым съемочным планом и детектором. И в этом случае проблема заключается в экранировании. Кожух камеры должен быть массивным для экранирования плоскости изображения от нежелательного излучения, таким образом, делая камеру массивной и громоздкой. Кожух должен быть достаточно длинным, чтобы обеспечивать целесообразное поле зрения, дополнительно увеличивая вес используемого экранирования. Как правило, требуется экранирующий кожух, весящий несколько тонн. Толщина экранирующей оболочки также означает, что отверстие должно быть большого диаметра и специальной формы так, чтобы смещенные от оси объекты съемочного плана еще освещали плоскость изображения. Большое отверстие приводит к плохой пространственной разрешающей способности.

Способ визуализации гамма-лучей с помощью "микроотверстия" имеет несколько преимуществ перед коллиматором с множеством отверстий. Поле зрения камеры-обскуры может изменяться путем изменения расстояния отверстия от плоскости изображения. Камера также может обеспечивать панорамирование от одной стороны до другой или сверху донизу путем перемещения положения отверстия параллельно плоскости формирования изображения, а не перемещения всей камеры. Однако не просто изменить или отрегулировать положение отверстия. Кроме того, коллиматор с микроотверстием является менее чувствительным, чем коллиматор с множеством отверстий, поскольку через одно отверстие плоскость изображения достигает меньше излучения, чем через много отверстий коллиматора с множеством отверстий.

Настоящее изобретение касается применения принципа антиколлимации для облегчения обеспечения системы камеры гамма-излучения, в которой преодолеваются вышеупомянутые проблемы. Устройство обнаружения гамма-лучей, в котором используется этот принцип, предлагается в патенте предшествующего уровня техники GB 2154732A. Однако такое устройство обнаружения используется для измерения потока гамма лучей в небольшом телесном угле и поэтому непригодно для использования в качестве системы камеры для формирования изображения двухмерного гамма-излучающего съемочного плана.

В основу настоящего изобретения положена задача создать систему камер гамма-излучения, в которой бы вышеперечисленные недостатки отсутствовали.

Поставленная задача решается тем, что в системе камеры гамма-излучения, которая включает детекторное средство для детектирования гамма-излучения, принимаемого из данного съемочного плана, согласно изобретению содержатся предмет, блокирующий гамма-излучение, расположенный с возможностью удаления в поле зрения детекторного средства, причем предмет, когда находится в поле зрения, действует как антиколлиматор для гамма-излучения из съемочного плана, и процессор сигналов для обработки выходных сигналов детекторного средства, в которой детекторное средство необходимо, для формирования двухмерного изображения гамма-излучения из двухмерного съемочного плана, причем отдельные компоненты детектируемого двухмерного изображения принимаются одновременно и представляют отдельные компоненты съемочного плана, и в которой детекторное средство обеспечивает выходной сигнал, содержащий считывание компонентов детектируемого изображения, а процессор сигналов, например, определяет разность между компонентами первого выходного сигнала, полученного, когда указанный предмет находится в указанном поле зрения, и компонентами второго выходного сигнала, полученного, когда указанный предмет не находится в указанном поле зрения.

Если гамма-излучение выделяется из данного источника в пределах изображаемого съемочного плана, местоположение объекта, блокирующего гамма излучение, между источником и детекторным средством позволяет источнику быть детектируемым с помощью антиколлимации. При формировании изображения съемочного плана при наличии блокирующего предмета излучение из указанного источника будет, по существу, блокироваться и не детектироваться детекторным средством. При формировании изображения съемочного плана при отсутствии блокирующего предмета указанный источник будет детектироваться детекторным средством. Таким образом, вычитание указанного первого выходного сигнала из указанного второго выходного сигнала детекторного средства, которые соответственно представляют изображения с и без имеющегося блокирующего предмета, представляет результирующее номинальное гамма-излучение из данного источника.

На практике детектируемый съемочный план может содержать множество областей, выделяющих или ретранслирующих излучение из сторонних источников гамма-излучения, и эти области могут быть названы точечными, или диффузными, или распределенными источниками (соответственно). Желательно, чтобы блокирующий предмет мог располагаться в различных положениях в пределах поля зрения детекторного средства, посредством чего гамма-излучение из различных областей в съемочном плане может быть селективно блокировано по очереди, причем изображения антиколлимации сняты для каждого положения и результирующие изображения сформированы для каждого по очередным вычитаниям из соответствующего изображения для съемочного плана, наблюдаемого без предмета, блокирующего гамма-излучение. Как показано ниже, изменение положения блокирующего предмета (a) вдоль оси, перпендикулярной детекторному средству; и (b) вбок относительно этой оси; соответственно, аналогично трансофокаторному и панорамному устройствам, получаемым с помощью обычной оптической камеры. Кроме того, использование блокирующего предмета в двух различных положениях на противоположных сторонах указанной оси может обеспечить стереоскопическое изображение выделяющего или транслирующего гамма-излучение съемочного плана.

Указанное детекторное средство может содержать известный детектор гамма-излучения вместе с соединенным устройством для получения электронного выходного сигнала чувствительного к детектору гамма-излучения, формирующему выходной сигнал. Например, детектор гамма-излучения может содержать слой сцинтиллирующего материала, например иодида натрия, а соединенное устройство может содержать фотоэлектрический детектор, способный детектировать сцинтилляции этого сцинтиллирующего материала. Световоды, например оптические волокна, внедренные известным способом в пластину, выполненную из стекла или пластмассы, могут быть использованы для передачи сцинтилляций от сцинтиллирующего материала фотоэлектрическому детектору. Фотоэлектрический детектор, который может содержать множество устройств, например фотодиодов, может быть меньшей площади, чем сцинтиллирующий материал, и, чтобы гарантировать, что весь активный свет, излучаемый поверхностью сцинтиллирующего материала, оптически соединен с фотодетектором, световоды могут быть выполнены в форме сходящихся направляющих, например, в виде пластины, имеющей форму усеченного конуса.

Желательно, чтобы детекторное средство было способно производить выходные сигналы, которые дают информацию о положении на съемочном плане одного или более источников (первичных источников или ретранслирующих областей) гамма-излучения. Например, детекторное средство может содержать сцинтиллятор и связанный фотодетектор, в котором фотодетектор может быть выполнен, например, в виде матричной периодической структуры, или электронно сканируется известным способом, например, как в детекторе обычной оптической видеокамеры, так что компоненты выходного сигнала соответствуют пикселям в пределах изображения детектируемого съемочного плана. Информация, соответствующая этим пикселям, может быть получена в цифровой форме путем преобразования аналогового сигнала, полученного в качестве выходного сигнала, с помощью детекторного средства известным способом в ряд цифровых величин в указанном процессоре до определения разности между указанными первым и вторым выходными сигналами детекторного средства. При формировании результирующего изображения получением разности между указанными первым и вторым сигналами эту процедуру выполняют в указанном процессоре путем сравнения этих двух сигналов пиксель за пикселем.

Предпочтительно, чтобы детекторное средство было способным параллельно обеспечивать компоненты выходного сигнала, представляющие отдельные пиксели так, чтобы было сведено к минимуму время сбора данных. Это может быть достигнуто с помощью матрицы фотодетекторов, связанных со сцинтиллятором, посредством чего сигналы, производимые отдельными фотодетекторами, связанными с областями сцинтиллятора, представляют отдельные пиксели. Например, фотодетекторы могут быть в виде единичной матрицы 64 х 64.

Указанный процессор может обеспечить для каждой области материала сцинтиллятора три адресованные последовательно выходных цифровых величины, которые могут соответственно представлять две пространственные координаты области материала сцинтиллятора и измерение энергии взаимодействия, вызванной каким-либо гамма-лучом, который подействовал на материал сцинтиллятора в этой области.

Указанный процессор может содержать электронный блок для формирования указанных величин и компьютер для обработки сигналов, содержащих указанные величины. Компьютер может иметь свой собственный выходной дисплей, например, обычный дисплей для отображения визуального изображения или пикселей детектируемого съемочного плана. Этот дисплей может быть любым известным видом дисплея для отображения двухмерных визуальных изображений детектируемого съемочного плана, например, видеомонитором (VDU), или матричным адресным электрооптическим дисплеем, включающим в себя жидкокристаллическую, электролюминесцентную, плазменную индикаторную панель, электрохромную, электрофоретическую или другую известную электрооптическую дисплейную среду и/или средство для получения отдельных фотографических отпечатков детектируемого изображения.

Желательно, чтобы система дополнительно включала в себя камеру для детектирования видимого и/или инфракрасного излучения, например, оптическую видеокамеру, причем камеру располагают в определенном месте для детектирования видимого и/или инфракрасного изображения из того же съемочного плана, как и детектируемое гамма-изображение. Желательно, чтобы оптическую камеру располагали с фокусом, по существу, в том же положении, которое занимал блокирующий предмет, когда находился в системе визуализации гамма-излучения. Указанный процессор желательно включает в себя средство для совмещения сигнала, представляющего результирующие изображения гамма-излучения (с и без предмета, блокирующего гамма-излучение), с сигналом, представляющим видимое и/или инфракрасное изображение, посредством чего может быть сформировано комбинированное изображение, показывающее размещение гамма-источников в съемочном плане. Сигнал, представляющий такое изображение, может быть подан и отображен на указанном дисплее. Детектируемый участок (участки) источника гамма-излучения в гамма-съемочном плане может быть обозначен, например, одним или более цветами яркостного выделения на визуальном дисплее.

Фоновое оптическое изображение может быть обеспечено на дисплее однокрасочным изображением, а изображения детектируемых гамма-излучающих или транслирующих областей могут быть представлены в цвете. Для указания источников гамма-излучения различных энергий, следовательно, могут быть использованы различные цвета.

Детекторное средство гамма-излучения способно действовать как спектрометр, а также как устройство измерения интенсивности. Таким образом, излучение может быть детектировано как находящееся в данной энергетической области, например, в пределах данного фотопика гамма-излучения, с помощью сравнения в процессоре, например, компьютером, с известными сигналами, хранимыми в нем, представителей различных энергетических уровней. Когда отделяют сигналы, представляющие лучи в пределах данного фотопика, изображение этого одного фотопика может быть отделено от изображений другого гамма фотопика и обработано отдельно. В этом случае выходные сигналы из процессора могут быть обеспечены в форме характерного типа детектируемого фотопика, посредством чего различные детектируемые фотопики могут отображаться на дисплее каждый в отличающейся форме, например, в различных цветах. С помощью этой технологии выделения различных фотопиков может быть детектировано и идентифицировано излучение от различных гамма-излучающих изотопов. В соответствии с выбранной шкалой темноты в данном цвете могут быть отображены различные детектируемые интенсивности в пределах выбранного энергетического фотопика или диапазона или для всех энергетических диапазонов. Например, слабая интенсивность может быть отображена на дисплее темно-красным цветом, а большая интенсивность может быть отображена светло-красным цветом.

Желательно, чтобы предмет, блокирующий гамма-излучение, используемый в системе камеры настоящего изобретения, представлял круглую блокирующую оболочку для падающих гамма-лучей. Желательно, чтобы этот предмет был сферой, хотя это может быть диск, или цилиндр, или полусфера, или сфероид. Желательно, чтобы это тело было выполнено из относительно тяжелого материала, поглощающего гамма-излучение, предпочтительно из такого, который гасит, по меньшей мере, 95% энергии падающего излучения. Этот предмет может быть из известного гамма-металла поглощающего гамма-излучение, например из свинца или вольфрама, или из композиции, содержащей один из этих металлов, например, вольфрамовые или свинцовые частицы или гранулы, внедренные в матрицу органической смолы. Вместо этого может быть использован более плотный, но более дорогой металл, например серебро, золото, осмий или уран. Размер предмета определяет пространственную разрешающую способность изображения, сформированного с помощью системы камеры. Желательно, чтобы диаметр предмета находился в диапазоне 1 - 100 мм, например, 2 - 20 мм. В любом случае для формирования приемлемого изображения желательно, чтобы размер предмета был значительно меньше среднего диаметра поверхности детектора, измеренного перпендикулярно его оси, например, менее одной десятой среднего диаметра.

Предмет, блокирующий гамма-излучение, желательно монтировать на подвижном рычаге, который позволяет телу размещаться и удаляться, как требуется, в поле зрения детекторного средства, например, с помощью механизма с пневматическим приводом. Среднее положение тела, расположенного в поле зрения детекторного средства, находится на нормали к детекторному средству и на оси симметрии детекторного средства, хотя различные изображения могут быть сформированы путем размещения тела в различных положениях вбок от этой оси, а также в различных положениях вдоль этой оси.

Настоящее изобретение имеет указанные выше преимущества камеры гамма-излучения обскура в том, что поле зрения является сходящимся, так что размер обозреваемого съемочного плана не ограничивается, как в случае с коллиматором с параллельными отверстиями. Однако полученное разрешение много лучше, чем в случае камеры излучения обскура. Так же как в случае камеры гамма-излучения обскура, камера настоящего изобретения позволяет получать изменение масштаба изображения, панорамирование и стереоизображения, но более простым способом, дающим большую степень гибкости и регулирования выбора поля зрения. Кроме того, количество материала, блокирующего гамма-излучение, используемого для обеспечения гамма-антиколлимационного тела, много меньше, чем то, которое требуется для экранирующего излучения кожуха камеры гамма-излучения обскура или для коллиматора камеры гамма-излучения коллимационного типа. Выгодным является то, что система в соответствии с настоящим изобретением может быть сделана много легче и может дать много более хорошие изображения, чем системы камеры гамма-излучения предшествующего уровня техники, которые были бы предназначены для использования при тех же уровнях энергии гамма-излучения.

Как отмечено выше, детектор предшествующего уровня техники, описанный в патенте GB 2154732A, не пригоден для использования в стационарной двухмерной системе камеры гамма-излучения. Устройство предыдущего уровня техники является формирователем нулевого изображения. Т.е. оно позволяет производить измерения сразу только в одном направлении. Настоящее изобретение является формирователем двухмерного изображения. Все изображение формируется сразу. Это уменьшает время экспонирования устройства в N, число пикселей в изображении по сравнению с устройством предыдущего уровня техники. Это число N может быть равно сотням или тысячам.

Когда антиколлиматор или блокирующий предмет виден задней панелью изображения из широкого диапазона углов, должно быть желательно иметь подобное поперечное сечение из всех этих точек зрения, так чтобы оно имело форму пикселя, которая постоянна по всему изображению. Длинный цилиндр, на который указывается в описании патента GB 2154732A, не пригоден. В настоящем изобретении желательно использовать сферу. Когда антиколлиматор не может быть длинным, он должен иметь очень большую плотность, чтобы поглощать достаточно излучения. Вольфрам, уран или золото использовать предпочтительнее, чем свинец, как описано в патенте GB 2154732A, иначе сфера получается слишком большой и диаметр пикселя слишком велик.

В настоящем изобретении может быть использован сцинтиллятор для детектора и, таким образом, для каждого пикселя в изображении может быть получен спектр гамма-излучения. Это позволяет отобразить в изображении распределение изотопа, как ниже поясняется примером. Такая гамма-спектрометрия в системе камеры гамма-излучения не описывается на предшествующем уровне техники.

Система камеры гамма-излучения в соответствии с настоящим изобретением может быть использована на стационарном участке применения, например, в камере, выложенной бетоном, для исследования материалов отбросов и отходов, получаемых при монтаже, ремонте или при выводе из эксплуатации атомных станций или установок. В альтернативных случаях применения, поскольку система камеры может быть получена в виде конструкции относительно малого веса, она может быть смонтирована на транспортируемой конструкции, например на тележке, и транспортироваться на участок применения, например, на выводимую из эксплуатации атомную станцию или установку.

В особенно предпочтительном варианте воплощения системы камеры в соответствии с настоящим изобретением система включает в себя фронтальную сторону детекторного средства, т.е. между детекторным средством и отображаемым съемочным планом, лист материала, блокирующего гамма-излучение, имеющий прозрачную для гамма-излучения область, например, отверстие, способное быть блокированным с помощью предмета, блокирующего гамма-излучение, например сферы, размещаемой в положении поля зрения детекторного средства. Такой лист помогает уменьшить влияние поступающего извне излучения, падающего на детекторное средство и, таким образом, позволяет изображению, сформированному с помощью системы камеры, быть более высокого качества путем увеличения отношения сигнал/помеха. Этот лист частично обеспечивает такой же эффект, как непропускающий излучение кожух камеры гамма-излучения обскура. Однако для получения увеличения качества изображения нет необходимости обеспечивать полную конструкцию кожуха или толстую экранирующую оболочку (как требуется в известной камере гамма-излучения обскура) и, следовательно, может быть сведен к минимальной величине дополнительный вес, вызванный применением дополнительного материала, блокирующего гамма-излучение. Материал листа, блокирующего гамма-излучение, может содержать один материал, поглощающий гамма-излучение, имеющий толщину 5 мм или менее, например 3 мм, но можно удобно использовать композитную структуру материалов, например, трехслойную структуру материала, содержащего свинец или вольфрам вместе с более легким материалом, например алюминием и/или органической смолой или полимерным материалом, для поглощения внешнего гамма-излучения различных энергий, включающих в себя гамма-излучение низкого уровня, получаемое в листе с помощью протонов первичного излучения с частицами атомов материала листа.

В дальнейшем изобретение поясняется конкретными вариантами его выполнения, со ссылкой на сопровождающие чертежи, в которых: фиг. 1, 2 и 3 изображают схемы хода лучей, поясняющие принцип формирования изображения с помощью антиколлимации в соответствии с настоящим изобретением; фиг. 4 - вид сбоку системы камеры гамма-излучения; фиг. 5 - вид сбоку визуального изображения съемочного плана на дисплее системы, показанной на фиг. 4; фиг. 6 - вид сбоку модифицированной системы камеры гамма-излучения.

На фиг. 1 иллюстрируется принцип применения антиколлимации в соответствии с настоящим изобретением. Детекторное средство D оставляют не защищенным от воздействия съемочного плана, который содержит источник гамма-излучения S и посредством которого формируется первое электронное изображение, содержащее множество пикселей, представляющих съемочный план. После этого небольшая экранирующая оболочка или антиколлиматор A устанавливается на оси X, которая является осью симметрии и перпендикулярной детекторному средству D, между детекторным средством и источником S и с помощью детекторного средства D формируется второе электронное изображение. На второе изображение источник S не оказывает влияния, если антиколлиматор A является эффективным вследствие, того, что излучение из источника S блокируется антиколлиматором A. Влияние источника S на съемочный план может после этого быть установлено путем вычитания второго изображения из первого изображения пиксель за пикселем для формирования результирующего изображения. Пределы расходящегося поля зрения детектора D от антиколлиматора A иллюстрируются с помощью лучей R из съемного плана. На фиг. 2 поясняется, как с помощью устройства, иллюстрируемого на фиг. 1, может быть достигнуто трансфокаторное устройство. Путем смещения антиколлиматора A на оси X в положении A' изменяется угол дивергенции лучей R.

На фиг. 3 поясняется, как с помощью устройства, иллюстрируемого на фиг. 1, может быть достигнуто панорамирование и стереоскопический эффект. Смещением антиколлиматора A вбок от оси X, например, в первое положение A1, а затем во второе положение A2, поле зрения изменяется от положения поля зрения, представленного лучами R1, до положения, представленного лучами R2. Стереоскопические результирующие изображения формируются путем отдельного вычитания изображений, полученных с помощью детекторного средства D с антиколлиматором, соответственно, в положении A1 и A2 из изображения, сформированного с помощью детекторного средства D без антиколлиматора A.

Система, показанная на фиг. 4, является транспортабельной системой, которая работает по принципу, описанному выше со ссылкой на фиг. 1. Систему монтируют на тележке 1, имеющей колеса 3 и рукоять 5. Эта система содержит детекторное средство 7, содержащее детекторный кристалл сцинтиллятора 9, матрицу фотодиодов 11 и конические пластины оптоволоконных светопроводов 13 между кристаллом 9 и фотодиодами 11, дающие возможность сцинтилляциям из данной области кристалла 9 детектироваться данным связанным с ним фотодиодом 11. Фотодиоды 11 имеют меньшую площадь, чем кристалл 9, и показаны с необязательными зазорами между ними. Материал оболочки, экранирующей от гамма-излучения, 15 пригоняют вокруг основания детекторного средства 7 так, чтобы гамма-излучение падало на кристалл 9 только из области перед кристаллом 9, т. е. , как показано, диагонально над кристаллом 9. Сферу антиколлиматора 17 диаметром 16 мм и весом 35 г, выполненную из вольфрама, монтируют на подвижном рычаге 18, при этом сфера может быть размещена, как требуется, на оси X, которая является осью симметрии, перпендикулярной детекторному средству 7.

Выходные сигналы от фотодиодов 11 направляются через вывод 19 электронному блоку 20, который преобразует выходные сигналы от фотодиодов 11 в форму, приемлемую для дальнейшей обработки с помощью компьютера 21. Сигналы из электронного блока 20 содержат три цифровые, например, восьми - разрядные, величины. Первые две величины представляют пространственные координаты взаимодействия лучей гамма-излучения с кристаллом 9, а третья - представляет энергию взаимодействия. Компьютер 21 принимает их, например, с помощью параллельной платы вход/выход и хранит их в памяти и затем переводит их в изображение описанным выше способом с помощью стандартной технологии обработки цифрового сигнала. Для формирования изображения на связанном с ним дисплее 23 компьютер 21 обеспечивает выходной сигнал.

Детекторное средство 7 и соединенный с ним рычаг 18 шарнирно крепятся к опоре 22 на тележке 1, посредством чего детекторное средство может регулироваться, чтобы быть обращенным к отображаемой данной мишени или съемочному плану, как показано стрелками на фиг. 4.

При использовании изображение целевого съемочного плана формируется без сферы 17 спереди кристалла 9, а затем другое изображение съемочного плана формируется при наличии сферы 17 в положении спереди кристалла 9. Выходные сигналы от фотодиодов 11, которые содержат сигналы, соответствующие этим двум различным изображениям, поступают по очереди на входы компьютера 21, который хранит их, а затем выполняет вычитание пиксель за пикселем одного из другого для формирования результирующего изображения.

После формирования изображения гамма-излучения с помощью сферы 17, указанным выше способом, оптическое изображение того же съемочного объекта формируется также с помощью обычной оптической видеокамеры 24, указанной на фиг. 4 пунктирной линией, которую размещают в положении, предварительно занимаемом сферой 17, посредством чего видеокамера 24 формирует изображение предварительно детектированного съемочного плана гамма-излучения. Сигнал, представляющий оптическое изображение, подается как дополнительный входной сигнал в компьютере 21, где результат вычитания накладывается на этот сигнал с помощью известных процедур обработки сигналов, нашедших применение при обработке сигналов телевизионного изображения. Затем комбинированный сигнал, являющийся результатом этого наложения, подается как входной видеосигнал на дисплей 23. Таким образом, дисплей 23 обеспечивает визуальное изображение детектируемого съемочного плана с местоположением источников гамма-излучения, указываемых на изображении с помощью яркостного выделения. Такие местоположения могут быть, например, представлены как скопления пикселей в пределах изображения и такие пиксели могут быть яркостно выделены цветом дисплея, отличающимся от остального изображения. Фон оптического изображения может быть представлен в виде однокрасочного изображения, а изображения детектируемых источников гамма-излучения могут быть представлены в цвете. Различные цвета могут быть использованы для указания источников гамма-излучения различных энергий, а различные оттенки - для указания различных интенсивностей гамма-излучений.

На фиг. 5 приведен пример изображения, полученного на дисплее 23. Это изображение содержит картину внутренних стен 31 исследуемого здания, выводимой из эксплуатации АЭС. На стенах 31 имеется два источника гамма-излучения 33, 35, детектируемые с помощью описанной выше процедуры визуализации гамма-излучения. Эти источники 33, 35 содержат различные радиоактивные изотопы и яркостно выделяются на дисплее 23 двумя различными цветами, контрастирующими с однокрасочным изображением фона, полученным с помощью оптической видеокамеры 24.

Показанная на фиг. 6 модифицированная система камеры содержит подобные компоненты, показанные на фиг. 4, причем подобные пункты указаны подобными ссылочными номерами, а также включает в себя лист 25 оболочки, экранирующей от гамма-излучения, толщиной 3 мм, расположенный перед кристаллом 9 в параллельной ему плоскости. Лист 25 содержит небольшое отверстие 27 на оси X. Когда сфера 17 перемещается в положение, она способна блокировать отверстие 27.

При использовании системы, показанной на фиг. 6, первое изображение гамма-излучения съемочного плана образуется с находящимся в положении листом 25, но без сферы 17. После этого второе изображение формируется со сферой 17, блокирующей отверстие 27. Результирующее изображение в компьютере 21 формируется путем вычитания пиксель за пикселем сигнала, представляющего второе изображение, из сигнала, представляющего первое изображение, и результирующее изображение затем накладывается на сигнал, представляющий оптическое изображение, полученное с помощью камеры 24, того же съемочного плана, совмещенное изображение отображается на дисплее 23, например, в системе, показанной на фиг. 4. Лист 25 способствует, описанным выше образом, уменьшению отношения сигнал/помеха детектируемого изображения гамма-излучения.

Формула изобретения

1. Способ визуализации излучения из съемочного плана, содержащего один или более радиационно-эмиссионных изотопов, при котором осуществляют детектирование гамма-излучения из съемочного плана с помощью средства детектора гамма-лучей, избирательное блокирование гамма-излучения от съемочного плана блокирующим объектом, формируют выходной сигнал из средства детектора и определяют с помощью процессора сигналов первого выходного сигнала из средства детектора, когда блокирующий объект находится в поле видимости, и второго выходного сигнала, когда блокирующий объект находится вне поля видимости, отличающийся тем, что первый и второй выходные сигналы из детектора содержат множество частей, причем каждая часть соответствует местонахождению в детекторном средстве и формируют ее одновременным приемом отдельных компонентов съемочного плана, в результате чего двумерную визуализацию гамма-излучения формируют путем сравнения частей выходного сигнала при блокирующем объекте и без такового.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждое местонахождение в детекторном средстве обработано как элемент и связано с соответствующим элементом изображения, а первую и вторую части выходного сигнала для каждого элемента поочередно сравнивают на основе элемент за элементом.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что формирование результирующего изображения осуществляют путем получения разности между первым и вторым выходными сигналами в процессоре, сравнивая элемент за элементом двух выходных сигналов.

4. Устройство визуализации излучения из съемного плана, содержащее средство детектирования гамма-излучения, полученного из съемочного плана, предмет, блокирующий гамма-излучение, расположенный с возможностью удаления в поле зрения детекторного средства, причем предмет, когда он расположен в поле зрения, имеет возможность действовать как антиколлиматор гамма-излучения, процессор сигналов для обработки выходных сигналов детекторного средства, причем детекторное средство содержит детектор гамма-излучения, связанное с ним устройство для получения выходного сигнала в ответ на выходной сигнал детектора, отличающееся тем, что гамма-детектор содержит слой сцинтиллирующего материала, получающего гамма-излучение от отдельных компонентов съемочного плана одновременно в двумерном изображении, а связанное с ним устройство содержит фотоэлектрический детектор с возможностью множественного детектирования сцинтилляции этого материала, посредством чего двумерное электронное изображение формируется фотоэлектронным детектором детектируемого съемочного плана и сигнал процессора адаптируется для определения разницы между соответствующими компонентами электронного изображения, сформированного фотоэлектронным детектором с или без блокирующего объекта в поле видимости.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что для передачи сцинтилляций от материала сцинтиллятора фотоэлектрическому детектору используют световоды.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что световоды выполнены в виде сходящихся направляющих.

7. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что процессор включает в себя компьютер, имеющий выход, соединенный с дисплеем для обеспечения визуального или пикториального изображения детектируемого съемочного плана.

8. Устройство по любому из пп.4 - 7, отличающееся тем, что содержит дополнительную оптическую камеру для детектирования видимого и/или инфракрасного излучения, причем такую камеру располагают для детектирования видимого и/или инфракрасного излучения из того же съемочного плана как и детектированное изображение гамма-излучения.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что указанный процессор включает в себя средство для наложения сигнала, представляющего указанный результирующий сигнал изображений гамма-излучения детектированного съемочного плана, на сигнал, представляющий его видимое и/или инфракрасное изображение, посредством чего может быть сформировано комбинированное изображение, показывающее местоположение источника гамма-излучения на съемочном плане.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что дисплей выполнен с возможностью отражения на нем комбинированного изображения, причем детектируемый участок (участки) источника гамма-излучения на съемочном плане гамма-излучения в отображаемом изображении указывается яркостным выделением цвета в пределах отображаемого изображения.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что фон оптического изображения обеспечивается на дисплее в однокрасочном изображении, а изображения детектированных областей, выделяющих или пропускающих гамма-излучение, обеспечиваются в цвете.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что для указания источников гамма-излучения различных энергий используются различные цвета.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что дисплей выполнен с возможностью указания источников гамма-излучения одинаковых энергий, но различных интенсивностей различными оттенками цвета.

14. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что предмет, блокирующий гамма-излучение, представляет собой круглую оболочку, блокирующую падающие лучи гамма-излучения.

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что предмет, блокирующий гамма-излучение, содержит сферу, диск, цилиндр, полусферу или сфероид.

16. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что предмет, блокирующий гамма-излучение, содержит материал, поглощающий гамма-излучение, который ослабляет, по меньшей мере, 95% энергии падающего излучения.

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что предмет, блокирующий гамма-излучение, содержит материал, который содержит один или более материалов, выбранных из группы, состоящей из свинца, вольфрама, серебра, золота и осьмия.

18. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что предмет, блокирующий гамма-излучение, имеет средний размер в диапазоне 1 - 100 мм.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что предмет, блокирующий гамма-излучение, имеет средний диаметр в диапазоне 2 - 20 мм.

20. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что предмет, блокирующий гамма-излучение, монтируется на подвижном рычаге, который выполнен с возможностью перемещения тела по требованию в поле зрения детекторного средства.

21. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что система смонтирована на транспортабельной конструкции.

22. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что содержит лист материала, блокирующего гамма-излучение, расположенный между детекторным средством и изображаемым съемочным планом, причем лист имеет область, прозрачную для гамма-излучения, способную блокироваться указанным предметом, блокирующим гамма-излучение, когда предмет размещается в положении в поле зрения детекторного средства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6

PC4A - Регистрация договора об уступке патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:БНФЛ (ИП) ЛИМИТЕД (GB)

(73) Патентообладатель:БИ-АЙ-ЭЛ Солюшнз Лимитед (GB)

Договор № РД0034479 зарегистрирован 27.03.2008

Извещение опубликовано: 10.05.2008        БИ: 13/2008

RH4A - Выдача дубликата патента Российской Федерации на изобретение

Дата выдачи дубликата: 30.01.2009

Наименование лица, которому выдан дубликат:БИ-АЙ-ЭЛ Солюшнз Лимитед (GB)

Извещение опубликовано: 20.03.2009        БИ: 08/2009

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 22.01.2011

Дата публикации: 10.12.2011

---