Спиральный скеннер Советский патент 1976 года по МПК G01T1/20 

(54) СПИРАЛЬНЫЙ СКЕННЕР

1

Изобретение относится к области экспериментальных методов ящерной физики (призладной ядерной спектроскопии, дозиметрии) Областью применения спирального скеннера может быть исследование распределений радиоактинных нуклидов в трехмерных объектах внешней среды, спектрометрия излучений человека при определении доз от инксфпорированных нуклидов, решение прикладных задач изотопной интроскопии.

Известны скеннеры, состоящие из подвижного измерительного преобразователя, коплимирующе о и регистрирующего устройств и системы механического перемещения, котфые позволяют получать двумерное распределение активности. Преимуществ во спиральных скеннеров, несмотря на более сложную систему механического перемещения детекторов, заключается в возможности детального анализа трехмерного распределения активности по скеннограмме всходящего из объекта изпучения.

Известен прибор, позволяющий опред& пять распределение гамма-излучающих нукяядов в 1фотяженных объемных объектах

при использовании геометрии спирального сканирования. Прибор состоит из измерительного преобразователя, которым является сцинтилляционный кристалл, сочлененный с фотоэлектронными умножителями (ФЗУ) и снабженный коллиматором, системы механического перемещения измерительного преобразователя по винтообразр ной траектории вокруг исследуемого объекта, регистрирующей системы с заданной программой режима измерений и блока, упраигяющим перемещением измерительного преобразователя,

При проведении измерений известным устройством необходимо осуществлять перемещение измерительного преобразователя что может приводить к изменению характеристик этого преобразователя (например, из-за влияния магнитных попей на коэффициент электронного умножения ФЭУ), возникновению помех (шумов) при перемещении кабеля системы коммушскаций. измерительного преобразователя и фпуктуациям фона при изменении позиции преобразователя. Для известного устройства характерны высокая погрешность результатов при ниэких уровнях активности, обусловленная фпуктуациями фонового излучения, а также высокая погрешность результатов или даже невозможность их получения при анали зе пространственного распределения низко энергетичных гамма-излучающих нуклидов иэ-за шумов в измерительном преобразователе и регистрирующем устройстве. Целью предлагаемого устройства является повышение точности результатов, палучае1йых при спиральном сканировании радиоактивных объектов при наличии высо ких уровней фонового излучения или помех Цель 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 регистриру мой полезной информации, благодаря задан ному р асположению каналов коллимирующего устройства и его винтообразному движению. При этом,сканируемый объект располагается внутри коллимирующего устрой ства. Неподвижность измерительного преобразователя, которым, может быть сцинтилляционный детектор с органическим (например, жидким) или неорганическим сцинтиллятором большой штощади, обеспечивает стабильность работы прибора в условиях меняющихся магнитных полей и фонового излучения в пространстве, окружающем сканируемый объект. Кодирование измеряемой информации при помощи коллимирующего устройства существенно уменьшает погрешность результатов, обус ловленную фпуктуациями импульсов фона и шумов. Спиральное расположение каналов на поверхности коллимирующего устройства математически описывается вектором, сос тоящим из 1 и О, соответствующих наличию или отсутствию каналов в данном месте коллимирующего устройства. После довательность 1 и О такова, что образует трансортогональный код, который при своих циклических перестановках ( N -1 перестановка при коде,содержащем . единиц и -- нулей) образует невырожденную квадратную матрицу Н | размеро N ( N , близкую по свойствам к ортогонал ной: 2H.H,.(N-vO/4 E...I..l. ,K,i.(,2,...,N , матрица, состоящая из единщ единичная диагональная матрица, N 15 код имеет вид апример, при 0001001101011.1, а положение N аналов задается вектором длиной (2 N -1): 10001001101011110001001101011. ак -как с помодшю предлагаемого устройтва нри каждом измерении просматривается Jii- участок исследуемого объекта, то в среднем регистрируется примерно в -у- раз больше полезной информации, чем при использовании известного устройства, при том же уровне фона и шумов. Это обстоятельство обеспечивает уменьшение величины дисперсии результатов, декодированных с помощью матрицы Н7. в 1 раз. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на.фиГв 2 - развертка боковой поверхности цилиндрического коплимируютего устройства. Устройство содержит радиоактивную о& пасть 1, подвижное цилиндрическое кодлимирующее устройство 2, измерительный преобразователь 3 и 4, регистрирующее устройство 5 с системой управления перемещением коллимирующего устройства. Примером может служить: 1 - объем с неизвестнь1М пространственным распределением гамма-излучающего нуклида, 2 пустотелый цилиндр (много. ранная призма) с набором коляимирующих каналов, выполненный из поглощающего материала, 3 и 4 - сцинтШ1Ляционлый детектор с органическим кристаллом (набором кристаллов). 5 счетчик им.пульсов с задаваемым временем счета, вырабатывающий км пульс управления системой винтового перемещения коллимирующего устройства 6, состоящей, например, из шагового электродвигателя и винтовой передачи. Каналы на поверхности цилиндра коллимирующего устройства располшаются по винтовой лиНИИ (см„ фиг, 2) В, качестве примера выбрано каплимиру- ющее устройство, предназначенное для спирального сканирования поверхности исследуемого тела в 15 участках., 11редлагаек;ое .устройство работает следующим образом. Перед началом измерений коллимирую1део устройство 2 устанавливают таким образом, чтобы над исследуемой областью 1 находилась первая (вторая) половина цилиндрического когшими- рующего устройства. Затем включают регистрирующее устройство 5, которое после заданного времени набора информации выхшючается и вырабатывает импульс, поступающий в систему 6 механического перемещеиля кодпимирующего устройства, которое поворачивает коплимирующее устройство вокруг своей оси и сдвигает вдоль оси таккм образом, чтобы осуществилось винтовое движение на один шаг, соответствующее винтовому расположению коллимирующих каналов. После этого процедура повторяется. Необходимое число смешений коллимирующего устройства равно N -1 а рабочих позиций Предлагаемое устройство имеет следующие преимущества: 1,Неподвижное измеряющее устройство обеспечивающее стабильность получаемых результатов, 2,Простую систему механического винтового перемещения коллимирующего устро ства, 3,Результаты измерений, получаемые при помощи предлагаемого устройства, име ют дисперсию примерно в -j- раза меньще, чем при измерениях известным устройством, если уровень помех значительно превосходит регистриуемый полезный эффект. Предлагаемое устройство, подавляя вклад, фонового излучения, щумов измерительного преобразователя и щ)ейфа регистрирующей аппаратуры в регистрируемый эффект, позволяет сократить необходимое время измерений в - раз, при сохранении заданной точности результатов, обес печивает возможность регистрации пространственного распределения нуклидов с низкими энергиями, соизмеримыми с энер- гетическим эквивалентном шумов измерительного преобразователя, позволяет уменьшить величину активности вводимых радионуклидов при интроскопических исследованиях, расширяя возможности радиоизотопной диагностики. Поскольку информация о выходящем излучении, получаемая при сканировании объекта, часто используется для количественного нахождения распределения в трехмерном объеме с помощью обработки результатов на ЭВМ, существенное повышение точности результатов является необходимым условием получения решения, отвечающего реальной физической ситуации. Формула изобретения Спиральный скеннер, состоящий из измерительного преобразователя, коллимирующего и регистрирующего устройств, системы механического перемещения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности результатов сканирования, измерительный преобразователь выполнен неподвижным, а коллимирующее устройство связано с системой механического перемещения и имеет каналы, расположенные по спирали, определяющей траекторию его перемещения, число которых равно числу сканируемых участков N , причем расположение каналов соответствует положению 1 в векторе длиной 2 N -1, образованном циклическими перестановками трансортогонального кода длиной NФиг.Г