Спиральный скеннер
У
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскик
Социалистииескик
Республик (11) 497930 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3аявлено09.07.74 (21) 2042140/26-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано25.12,76,Бюллетень №47 (45) Дата опубликования описания 19.01.77 (51) N. Кл.е
5 01 Т 1/20
Гооударстаеннь и ноннтет
Соната Мнннотроа СССР оо делан изооретеннй и открытий (53) УДК 539,1.075 (088 8) (72) Авторы изобретения
В, И. Мухин и Г. А, Федоров (71) Заявитель Московски Рдена РУдового КРасного а инженерно-физический институт (54) СПИРАЛЬНЫЙ СКЕННЕР
Изобретение относится к обпасти экспериментальных методов ядерной физики (прикладной ядерной спектроскопии, дозиметрии).
Областью применения спирапьного скеннера может быть исследование распределений радиоактивных нуклидов в трехмерных объектах внешней среды, спектрометрия излучений человека при определении доз от инкорпорированных нуклидов, решение прикладных задач изотопной интроскопии, 10
Известны скеннеры, состоящие из подвижного измерительного преобразователя, коплимирующего и регистрирующего устройств и системы механического перемещения, которые позволяют получать двумер- 15 нм распределение активности, Преимущества спиральных скеннеров, несмотря на более сложную систему механического перемещения детекторов, заключается в возможности детального анализа трехмерного рас g0
I пределения активности по скеннограмме выходящего из объекта излучения., Известен прибор, позволяющий определять распределение гамма-излучающих нукиидов в протяженных объемных объектах при использовании геометрии спирального сканирования. Прибор состоит из измерительного преобразователя, которым явл ется сцинтилляционный кристалл, сочлененный с фотоэлектронными умножителями (ФЭУ) и снабженный каплиматором, системы механического перемещения измерительного преобразователя IIo винтообразной траектории вокруг исследуемого объекта, регистрирующей системы с. заданной программой режима измерений и блока, управляющим перемещением измерительного преобразователя.
При проведении измерений известным устройством необходимо осуществлять перемещение измерительного преобразователя, что может приводить к изменению характеристик этого преобразователя (например, и за влияния магнитных пацей на коэффициент электронного умножения ФЭУ), во=- никновению помех (шумов) при перемеш нии кабеля системы коммуникаций измерительного преобразователя и флуктуациям фона при изменении позиции преобразова. теля
497930
Для известного устройства характерны высокая погрешность результатов при низких уровнях активности, обусловленная флуктуациями фонового излучения, а также высокая погрешность результатов или даже невозможность их получения при анализе пространственного распределения низкоэнергетичных гамма-излучающих нуклидов из-за шумов в измерительном преобразователе и регистрирующем устройстве.
Ыелью предлагаемого устройства является повышение точности результатов, получаемых при спиральном сканировании радиоактивных объектов при наличии высоких уровней фонового излучения или помех.
11ель достигается тем, что коллимированный измерительный преобразователь, чувствительная поверхность которого не меньше, чем сканируемая область (или часть этой области), остается неподвижным, а подвижное коллимируюшее устройство обеспечивает кодирование регистрируемой полезной информации, благодаря заданному распаложению каналов коллимирующего устройства и его винтообразному движению. При этом, сканируемый объект располагается внутри коллимируюшего устройства. Неподвижность измерительного преобразователя, которым может быть сцинтилляционный детектор с органическим (например, жидким) или неорганическим сцинтиллятором большой плошади, обеснечивае г стабильность работы прибора в условиях меняющихся магнитных полей и фонового излучения в пространстве, окружающем сканируемый объект, Кодирование измеряемой информации при помощи коллимируюшего устройства существенно уменьшает погрешность результатов, обусловленную флуктуациями импульсов фона и шумов.
Спиральное расположение каналов на поверхности коллимируюшего устройства математически описывается вектором, состоящимм из 1 и О, соответствующих наличию или отсутствию каналов в данном месте коллимирующего устройства. Последовательность 1 и О такова, что образует трансортогональный код, который при своих циклических перестановк:x (N --1 перестановка при коде,содержащем
К+)
N-3 2. единиц и
2 нулей) образует невырожденную квадратную матрицу- Я; размером
N N, близкую по свойствам к ортогональной:
Е Н ° Н ° =(N+4) l4 (Е ° .+! .3, к 11 11 ,К,, ) =1,2,-, N где. — матрица, состоящая из едины.
re 11 а I; — единичная диагональная матрица.
Например, при Й =15 код имеет вид
1 1
10001001101011.1, а положение Х каналов задается вектором длиной (2 < -1):
10001001101011110001001101011.
Так .как с помощью предлагаемого устройства при каждом измерении просматривается участок исследуемого объек2 та, то в среднем регистрируется примерно в — раз больше полезной информации, 2 чем при использовании известного устройства, при том же уровне фона и шумов.
Это обстоятельство обеспечивает уменьшение величины дисперсии результатов, де-( кодированных с помощью матрицы Я.. в и 1i разе
4.
На фиг. 1 изображено предлагаемое уотройство; на. фиг. 2 - развертка боковой поверхности цилиндрического коллимируюшего устройства.
Устройство содержит радиоактивную об" ласть 1, подвижное цилиндрическое коллимируюшее устройство 2, измерительный преобразователь 3 и 4, регистрирующее устройство 5 с системой управления перемещением коллимируюшего устройства
Примером может служить: 1 — объем с неизвестным пространственным распределением гамма-излучающего нуклида, 2— пустотелый цилиндр (много.".ранная при:-ьма) с набором коллимирующих каналов, выполненный из поглошающего материала, 3 H 4 - сцинтилляционный geTc.. KTop c 0p ганическим кристаллом (набором кристаллов), 5 — счетчик импульсов с задаваемым временем счета, вырабатывающий импульс управления системой винтового перемещения коллимируюшего устройства 6, состоящей, например, из шагового электродвигателя и винтовой передачи. Каналы на поверхности цилиндра коллимируюшего устройства распалш аются по винтовой линии (см, фиг. 2).
В, качеств» примера выбрано коллимируюшее устройство, предназначенное для спирального сканирования поверхности исследуемого тела в 15 участках
Предлагает, ое устройство работает следующим образом. Перед началом измере..ний коллимируюше» у< тройство 2 устанавливают таким обре:.îì, чтобы над исследуемой областью 1 находилась первая (втэрая) половина цилиндрического ксалимируюшего устройства. Затем включают регистрирующее устройство 5, которое после заданного времени набора информации выключается и вырабатывает импульс, постулающий в систему 6 механического пере497930 мещения коплимируюшего устройства, ко» торое поворачивает коллимируюшее устройство вокруг своей оси и сдвигает вдоль оси таким образом, чтобы осушествилось винтовое движение на один шаг, соответ ф ствуюшее винтовому расположению коллимируюших каналов. После этого процедура повторяется, Необходимое число смешений коллимируюшего устройства равно N -l, а рабочих позиций N, Предлагаемое устройство имеет следук шие преимушества:
1. Неподвижное измеряюшее устройство, обеслечиваюшее стабильность получаемых
LS результатовф
2, Простую систему механического винтового перемешения коллимируюшего устройства.
3. Результаты измерений, получаемые
20 при помоши предлагаемого устройства, имеют дисперсию примерно в — раза меньй
4 ше, чем при измерениях известным устройством, если уровень помех значительно превосходит регистриуемый полезный эффект.
Предлагаемое устройство, подавляя вклад. фонового излучения, шумов измерительного преобразователя и дрейфа регистрируюшей аппаратуры в регистрируемый З0 эффект, позволяет сократить необходимое время измерений в раз, при сохранении заданной точности результатов, обеопечивает возможность регистрации пространственного распределения нуклидов с низкими энергиями, соизмеримыми с энергетическим эквивалентном шумов измерительного преобразователя, позволяет уменьшить величину активности вводимых радионуклидов при интроскопических исследованиях, расширяя возможности радис изотопной диагностики. Поскольку информация о выходящем излучении, получаемая при сканировании объекта, часто используется для количественного нахождения распределения в трехмерном объеме с помошью обработки результатов на ЭВМ, сушественное повышение точности результатов является необходимым условием получения решения, отвечаюшего реальной физической ситуации.
Формула изобретения
Спиральный скеннер, состоящий из и мерительного преобразователя, коллимируюшего и регистрирующего устройств, системы механического перемешения, о т— личаюшийся тем,что,сцелью повышения точности результатов сканирования, измерительный преобразователь выполнен неподвижным, а коллимируюшее устройство связано с системой механического геремешения и имеет каналы, расположенные по спирали, определяюшей траекторию его перемешения, число которых равно числу сканируемых участков
М, причем расположение каналов соответствует положению 1 в векторе длиной
2 hl --1, образованном циклическими перестановками трансортогонального кода длиной N497930
Составитель Ю. Александров
Редактор Р, Киселева Техред О. Луговая Корректор И. рокс ич
Заказ 5655/293 Тираж 690 Подписное
БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4
