专利名称：γ射线成像装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于Y射线辐射测量领域，具体涉及一种Y射线成像装置。
背景技术：
大量核设施或其部分建筑、设备在运行服役时期是具有强放射活性的。如反应堆 主回路系统、乏燃料储存池、后处理工艺管线、手套箱热室等核设施、设备或个别组件，在运 行服务时期会受到放射性活化作用或表面沾污，而具有极强的放射活性。致使核设施退役 现场辐射场较强，人员难以靠近，给源项调查现场定量测量和污染“热点”定位测量工作造 成极大困难。为了确定退役核设施的放射性状态，包括确定重要放射源位置，核素种类、污 染对象和污染范围，并估算放射性盘存量，为制定和实施退役方案以及估算退役经费提供 依据，为污染物件的去污提供指导。研制某些装置代替工作人员进入强辐射场进行现场测 量，对于保证核设施退役中放射性源项调查以及污染“热点”调查工作的顺利开展，减少工 作人员所受剂量，保护工作人员的健康和安全，具有重大意义。作为用于强辐射场的核设施放射性污染核素测量的成像装置，一般有下列基本要 求体积重量不宜太大，要适合机器人等工具进行载带，以便对操作人员无法进入的场所进 行遥控监测；对装置本身可能受到的表面污染要易于清除；数据易于保存读取，除提供放 射性核素及“热点”的分布信息，还需要二次开发应用提供原始数据；实时提供“热点”分布 fn息ο现有技术中，已有的Y射线成像装置有两类，一类是通过扫描的方式，获取感兴 趣区逐点数据，列表存储，再通过特定数据处理算法，可以获取等值图像。以颜色代表数据 值所示物理量的分布状况，可以清晰的获取“热点”信息。另一类是用微通道板增强影像，通 过纤维光锥将微通道板输出影像与小尺寸CXD耦合，可以实现图像读出。第一类成像装置 局限在小的扫描范围内，对于较大空间的“热点”分布区域图采集困难，第二类成像装置一 般要依赖于高性能元器件(微通道板、纤维光锥、半导体C⑶等)，才能实现，造价昂贵。另 夕卜，上述成像装置的准直器以及闪烁晶体的具体尺寸尚未公开。
实用新型内容(一)实用新型目的本实用新型提供的Y射线成像装置能够对大面积的核设施退役现场进行测量， 并给出“热点”区域分布图，该装置不依赖于高性能元器件。( 二 )技术方案一种Y射线成像装置，它包括Y相机和数据采集处理系统，其中，Y相机包括 针孔准直器、闪烁晶体、位置灵敏光电倍增管、电阻网格，整个Y相机由三段螺纹连接的圆 柱体构成，第一段圆柱体位于Y相机前端，由针孔准直器与Y相机的外壳通过螺钉连接； 第二段圆柱体位于Y相机中间部位，依次安装了闪烁晶体、位置灵敏光电倍增管和电阻网 格；第三段圆柱体位于Y相机末端，作为Y相机后盖，并引出电阻网格的输出信号；由电阻网格输出的电信号输入到位于Y相机外部的数据采集处理系统，所述的闪烁晶体是像素化闪烁晶体，由闪烁晶体阵列组成，单个闪烁晶体呈长方体形，它的端面呈正方形，边长L 是2mm 3mm，单个闪烁晶体的厚度S是6mm 16mm，所述的闪烁晶体是CsI (Na)或NaI (Tl) 或CsI (Tl)；所述的针孔准直器的锥张角α是15° 50°，针孔直径d是2mm 5mm，针 孔孔道深度h是4mm 8mm，所述针孔准直器的孔道中心与闪烁晶体之间的距离是70mm IOOmm0(三)技术效果根据本实用新型的技术方案制作出的Y射线成像装置能够对大面积的核设施退 役现场进行实时测量，得到“热点”的区域分布图，包括核素定位、核素识别以及核素剂量。 分辨率达到4m处测量137Cs源，距离中心偏差不超过5cm。本实用新型提供的Y射线成像 装置结构简单，不依赖于高性能元器件。利用像素化闪烁晶体组成晶体阵列，来提高荧光重 心位置与入射点之间的线性对应。该装置还能应用于核设施放射性核素泄漏点的定位、遗 失散落放射源的寻找、核电的换料大修、乏燃料储存池监测、后处理的就地测量以及核燃料 循环中其它许多场所的放射性沾污监测等。
图1 Y射线成像装置示意图1准直器，2闪烁晶体，3位置灵敏光电倍增管，4电阻网格。图2针孔准直器示意图α锥张角，d针孔直径，h针孔孔道深度，ζ屏蔽材料厚度。图3单个闪烁晶体示意图S厚度，L边长。图4光电倍增管多阳极丝简化电路
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明实施例1如图1所示，本实用新型所提供的Y射线成像装置，包括Y相机和数据采集处理 系统，其中，Y相机包括针孔准直器1、闪烁晶体2、位置灵敏光电倍增管3、电阻网格4，整 个Y相机由三段螺纹连接的圆柱体构成，第一段圆柱体位于Y相机前端，由针孔准直器1 与Y相机的外壳通过螺钉连接，以便于测量不同的放射源时更换不同的针孔准直器1;第 二段圆柱体位于Y相机中间部位，依次安装了闪烁晶体2、位置灵敏光电倍增管3和电阻网 格4 ；第三段圆柱体位于γ相机末端，作为Y相机后盖，并引出电阻网格的输出信号；由位 置灵敏光电倍增管输出的16X+16Y，共32路电信号通过图4中的光电倍增管多阳极丝简化 电路，即电阻网格，简化为四路信号，分别是XA、XB、YA、Yb,再利用重心法计算公式获取重心， 即光子作用位置。X = (Xa-Xb)/(XA+XB)，Y = (Ya-Yb)/(YA+YB)，位置信息由(X，Y)表示。也 可以对四路求和获取光子能量信息，以便于分辨核素。E = Xa+Xb+Ya+Yb。由电阻网格输出的 电信号输入到位于Y相机外部的数据采集处理系统，通过软件实现人机对话。可以达到图 像重建的目的。[0021]所述的闪烁晶体是像素化闪烁晶体，由闪烁晶体阵列组成，如图3所示，单个闪烁 晶体呈长方体形，它的端面呈正方形。当闪烁晶体采用的是CsI (Na)时，针孔准直器尺寸是α = 25°，h = 6mm, d = 3mm, ζ = 8cm，针孔准直器材料是钨镍合金，闪烁晶体尺寸是L = 2. 5mm，S = 8mm。针孔准直器 的孔道中心与闪烁晶体之间的距离是90mm。当闪烁晶体采用的是CsI (Tl)时，针孔准直器尺寸是α = 50°，h = 8mm, d = 5mm, ζ = 8cm，针孔准直器材料是钨镍合金，闪烁晶体尺寸是L = 3mm, S = 16mm。针孔准直器的 孔道中心与闪烁晶体之间的距离是100mm。当闪烁晶体采用的是NaI (Tl)时，针孔准直器尺寸是α =15°，h = 4mm，d = 2 mm, ζ = 8cm，针孔准直器材料是钨镍合金，闪烁晶体尺寸是L = 2mm，S = 6mm。针孔准直 器的孔道中心与闪烁晶体之间的距离是70mm。所述的闪烁晶体的单个闪烁晶体的厚度S与边长L的比是3 1 4 1。本实用新型提供的Y射线成像装置工作原理是，由源项发射出的Y射线发出的 Y光子经过针孔准直器准直后投射到闪烁晶体上并发射出荧光，该荧光经过位置灵敏光电 倍增管放大后输出的电信号，经过电阻网格简化电路后，再经过数据采集系统采集并还原 图像。对核设施相对高能的Y射线，如137Cs、6°Co放射性核素的γ射线进行热点定位测 量。利用光学相机获取核设施现场物理图像，并将本实用新型提供的Y相机所获取的辐射 图像叠加同一区域的物理图像上，提供直观的放射源分布区域及“热点”信息。直观给出放 射性核素污染区域的分布、核设施放射性核素泄露点的定位、遗失散落放射源寻找等功能。
权利要求一种γ射线成像装置，它包括γ相机和数据采集处理系统，其中，γ相机包括针孔准直器、闪烁晶体、位置灵敏光电倍增管、电阻网格，整个γ相机由三段螺纹连接的圆柱体构成，第一段圆柱体位于γ相机前端，由针孔准直器与γ相机的外壳通过螺钉连接；第二段圆柱体位于γ相机中间部位，依次安装了闪烁晶体、位置灵敏光电倍增管和电阻网格；第三段圆柱体位于γ相机末端，作为γ相机后盖，并引出电阻网格的输出信号；由电阻网格输出的电信号输入到位于γ相机外部的数据采集处理系统，其特征在于，所述的闪烁晶体是像素化闪烁晶体，由闪烁晶体阵列组成，单个闪烁晶体呈长方体形，它的端面呈正方形，边长L是2mm～3mm，单个闪烁晶体的厚度S是6mm～16mm；所述的针孔准直器的锥张角α是15°～50°，针孔直径d是2mm～5mm，针孔孔道深度h是4mm～8mm，所述针孔准直器的孔道中心与闪烁晶体之间的距离是70mm～100mm。
2.根据权利要求1所述的、射线成像装置，其特征在于，所述的闪烁晶体是CsI(Na) 或 NaI (Tl)或 CsI (Tl)。
3.根据权利要求1所述的Y射线成像装置，其特征在于，所述的闪烁晶体的单个闪烁 晶体的厚度S与边长L的比是3 1 4 1。
专利摘要本实用新型属于γ射线辐射测量领域，具体涉及一种γ射线成像装置。它包括γ相机和数据采集处理系统，其中，γ相机包括针孔准直器、闪烁晶体、位置灵敏光电倍增管、电阻网格，由电阻网格输出的电信号输入到位于γ相机外部的数据采集处理系统。根据本实用新型的技术方案制作出的γ射线成像装置能够对大面积的核设施退役现场进行实时测量，得到“热点”的区域分布图，包括核素定位、核素识别以及核素剂量。
文档编号G01T1/202GK201637854SQ200920292540
公开日2010年11月17日 申请日期2009年12月11日 优先权日2009年12月11日
发明者刘瑞瑞, 肖文慧, 肖雪夫, 袁观俊, 陈凌, 韩永超, 马吉增 申请人:中国原子能科学研究院