Получение рентгеновских и гамма изображений протяженных источников с использованием кодирующих апертур

• Автор: Иванов, Олег Петрович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 229 с. : ил.

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ,

ЕДИНИЦ ИЗМЕРЕНИЯ

КА - кодирующая апертура

FOV - (field of view) поле зрения

ПХ - пинхольный

ПЧД - позиционно-чувствительный детектор

ЭОП - электронно оптический преобразователь

МКП -микроканальная пластина ПЗС - прибор с зарядовой связью

осш - отношение сигнал шум

URA - (uniformly redundant array) равномерно избыточный массив

MURA - (modified uniformly redundant array) модифицированный равномерно

избыточный массив ЕРН - естественные радионуклиды
ОЯТ - отработавшее ядерное топливо
ТВЭЛ - тепловыделяющий элемент ОТВС - отработавшая тепловыделяющая сборка ВХРАО - временное хранилище радиоактивных отходов МИА - минимальная измеряемая активность
Ки - 1 Ки=3,7 1010 Бк — единица измерения активности
Гр/ч - (1 Гр/ч=100 рад/ч) единица мощности экспозиционной дозы
Зв/ч - (1 Зв/ч=95 Р/ч) единица мощности эквивалентной дозы

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
Цель и задачи исследования.
Объекты и методы исследования
Методологический подход.
Научная новизна работы и теоретический вклад 1 о
Защищаемые положения. 1
Личный вклад. '
Практическая ценность работы
Научные программы, в рамках которых были получены результаты диссертации.
Апробация работы.
Публикации.
Структура и объем диссертации.
ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ ПРОТЯЖЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЖЕСТКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПОРТАТИВНЫМИ ПРИБОРАМИ: РАЗЛИЧНЫЕ ПОДХОДЫ
1.1. Получение гамма-изображений для решения прикладных задач
Пннхольная камера. 1 ч
Повышение чувствительности: гамма-камеры с кодирующими апертурами.
1.2. Применение КА. Угол зрения и угловое разрешение прибора
1.3. Моделирование получения изображений в системах с КА
1.3.1. Угловое разрешение при использовании кодирующих апертур
1.3.2. Методы восстановления изображений и пространственное разрешение
1.3.4. Результаты моделирования и аналитические оценки
1.3.5. Сравнение чувствительности систем с КА и пинхолом
1.4. Об использовании комптоновской камеры
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТАННЫЕ СИСТЕМЫ С КА, ИХ ДЕТЕКТОРЫ И ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМ
2.1. Камера КИ - САИК [461
2.1.1. Описание и принцип управления камеры КИ-САИК
2.1.2. Лабораторные эксперименты и параметры системы
2.1.3. Получение теневых картин, методы и фильтры
2.1.4. Система гамма-микроскоп

2.1.5. Параметры системы КИ-САИК
2.2. Камера с кодирующей апертурой на основе сцинтиллиционного позицпонно-чувствительної о детектора КАРТОГАМ [61,104]
2.2.1. Конструкция компактной камеры КАРТОГАМ
2.2.2. Параметры камеры с детектором КАРТОГАМ и КА
2.2.3. Зависимость чувствительности от угла
2.2.4. Поле зрения системы (РоУ)
2.2.5. Угловое разрешение
2.2.6. Уменьшение влияния фона
2.3. Камера КИ-НУКЕМ
2.3.1. Особенности конструкции и работы
2.4. Камера КІІ-МКП
2.5. Системы с полупроводниковым ПЧД
2.5.1. Система счиїьівания Мейіріх2
2.5.2. Получение изображений с платой Месііріх2 и КА [67, 105]
2.5.3. Портативная система с платой Мсйіріх2
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕНЕВЫХ КАРТИН И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ РАЗРАБОТАННЫХ СИСТЕМ
3.1. Алгоритмы получения достоверной теневой картины
3.2. Алгоритм учета дрейфа параметров детектора
3.3. Декодирование теневой картины.
3.4. Программное обеспечение
Восстановление изображений.
Получение предварительных данных
Подготовительные кадры
Восстановление изображений в реальном времени.
Процедура быстрой оценки шума.
Представление декодированных изображений. '
Хранение и обработка данных.
Программа работы с прибором и получения теневых изображений
3.3. Выводы к главе З
ГЛАВА 4. ИЗМЕРЕНИЯ НА РАДИАЦИОННЫХ ОБЪЕКТАХ И ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА ПОЛУЧЕННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

и= (1-г)/к/(1 + т);
е= 1 -ехр(-/г3-//5) — средняя доля поглощенных в детекторе квантов;
г = ехр(-Лт'/4п) - прозрачность маски;
р3 и рт полные линейные коэффициенты ослабления для материала сцинтиллятора и маски. Для толщины маски (материал - У) 1тП1= 12 мм, сцинтиллятора (Сз1(Т1)) -Ь5-3.2 мм получаем параметры, приведенные в таблице 1.1.
Таблица 1.
Е, МэВ Нуклид £ т у-2=(1+т)/(1 -т)2 X =г/’2 А* (8ЫК=4) Ар Ь=1000 см (§N11=5)
0.662, Сэ-137 0.1 0.85 1.59 15.9 1.25-109 2
1.26, Со-60 0.077 0.68 2.85 37 2.9-109 4
Минимальная детектируемая величина для Се-137 соответствует экспозиции 4 109 квантов из источника, и она больше, чем ее аналитическая оценка 1.25 10° (ОСШ=4) или 2 109 (ОСШ=5). Это различие связано с разбросом выделяемой квантами в сцинтилляторе энергии в одном взаимодействии. Отдельное моделирование дисперсии выделенной энергии в сцинтилляторе из Сз1(Т1) толщиной Змм дает коэффициент 1.85. С учетом этого фактора моделирование и аналитическая оценка дают очень близкие результаты.
Значения минимальных детектируемых величин для Ся-137 - 4-109 и для Со-60 - 14-109 различаются между собой больше, чем аналитические оценки величин лСо /Хс% = 2,3. Это, возможно, также связано с большей дисперсией выделенной энергии в сцинтилляторе энергии при взаимодействии квантов Со-60.
Реализация оцененной чувствительности системы получения изображений с кодирующей апертурой в реальном устройстве будет зависеть от работы процедуры декодирования. Разделение площади детектора на области, которым соответствуют пиксели узора маски с высокой точностью, не вызывает не сомнений, так как эти области будут достаточно большими ~ 30 х 30 пикселей ПЗС матрицы. Шум ПЗС и