一种全景三维辐射成像探测器的制作方法

本申请涉及辐射，尤其是涉及一种全景三维辐射成像探测器。

背景技术：

1、当前辐射定位成像技术主要由编码孔成像和康普顿成像。编码孔成像的核心思想是在伽马探测器的前端放置具有特定结构的编码板准直器，在视野内的不同方向入射的伽马射线在探测器上就会形成特定的投影模式且不同方向入射的伽马射线形成的投影模式不同，这样就可以根据探测器上的投影模式“解码”伽马射线的入射方向。但是这种方式的缺点是成像视野小，通常小于40°，成像的能量范围一般小于1.5mev。康普顿成像是利用射线与物质作用的康普顿效应，进行反演成像，目前有主流的有两种方案，一种是对伽马光子的探测由两级探测器构成，伽马光子在第一级探测器中发生散射，散射光子在第二级探测器被光电吸收，通过两级探测器中伽马光子发生作用的位置和沉积能量信息即可计算放射伽马光子的放射源的方向信息。但是康普顿成像的缺点是角分辨率较差，不适用低能伽马射线能量的测量，通常探测能量要大于250kev。所以，如何实现辐射成像与位置信息的融合显示成为了不容小觑的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请的目的在于提供一种全景三维辐射成像探测器，通过物理成像模块、三维辐射成像模块以及电子学模块能够实现对核环境中放射源的伽马射线粒子的三维位置与三维图像进行融合显示。

2、本申请实施例提供了一种全景三维辐射成像探测器，所述全景三维辐射成像探测器包括物理成像模块、三维辐射成像模块以及电子学模块，所述物理成像模块、所述三维辐射成像模块均与所述电子学模块通信连接；其中，

3、所述物理成像模块，用于采集核环境中放射源的伽马射线粒子的三维图像，并依据关联信息，将放射源的伽马射线粒子的三维位置信息与所述三维图像进行融合，生成所述伽马射线粒子的射线辐射成像；

4、所述三维辐射成像模块，用于接收所述核环境中放射源的伽马射线粒的平行光束射入，产生伽马事件计数的三维分布，将所述伽马事件计数的三维分布发送至所述电子学模块；

5、所述电子学模块，用于基于所述伽马事件计数的三维分布，确定出所述伽马射线粒子在所述核环境中的三维位置信息以及剂量率，将所述三维图像与所述三维位置信息进行关联，将关联信息发送给所述物理成像模块。

6、在一种可能的实施方式中，所述三维辐射成像模块包括光电探测器件，所述光电探测器件包括多个硅光电倍增管以及连续闪烁晶体；其中，

7、多个所述硅光电倍增管采用六面覆盖的方式在所述连续闪烁晶体上进行耦合排列；

8、所述光电探测器件，用于在所述伽马射线粒的平行光束射入之后，产生所述伽马事件计数的三维分布。

9、在一种可能的实施方式中，所述电子学模块包括现场可编程门阵列控制芯片以及专用集成电路，所述现场可编程门阵列控制芯片与所述专用集成电路通信连接；其中，

10、所述专用集成电路，用于接收所述伽马射线粒子的平行光束射入光电探测器件的各个面的硅光电倍增管输出信号，各个面的所述硅光电倍增管输出信号进行放大，确定出放大后的所述硅光电倍增管输出信号，将所述放大后的所述硅光电倍增管输出信号发送至所述现场可编程门阵列控制芯片之中；

11、所述现场可编程门阵列控制芯片，用于基于所述各个面的放大后的所述硅光电倍增管输出信号，确定出在所述核环境中所述伽马射线粒子的三维位置信息以及剂量率。

12、在一种可能的实施方式中，所述基于所述各个面的放大后的所述硅光电倍增管输出信号，确定出在所述核环境中所述伽马射线粒子的三维位置信息以及剂量率，包括：

13、对放大后的所述硅光电倍增管输出信号进行处理，确定出所述伽马射线粒子在所述光电探测器件中的伽马事件计数的三维分布；

14、对所述伽马事件计数的三维分布进行数学方法反演计算，确定出所述伽马射线粒子的三维位置信息以及剂量率。

15、在一种可能的实施方式中，所述物理成像模块包括三维相机模块；其中，

16、所述三维相机模块，用于拍摄所述伽马射线粒子的三维图像。

17、在一种可能的实施方式中，所述物理成像模块还包括存储模块，所述三维相机模块与所述存储模块以接口的方式进行连接；其中，

18、所述存储模块，用于响应于用户定义的在视野范围内不同方向入射的伽马射线粒子在光电探测器件上的投影模式，将所述投影模式以及所述三维相机模块拍摄的三维图像进行存储。

19、在一种可能的实施方式中，所述硅光电倍增管的型号为fj60035。

20、在一种可能的实施方式中，所述连续闪烁晶体的尺寸为50*50*50。

21、在一种可能的实施方式中，所述专用集成电路的输入通道数量为64个。

22、在一种可能的实施方式中，所述硅光电倍增管在所述连续闪烁晶体的每面上以8*8的阵列进行耦合排列。

23、本申请实施例提供的一种全景三维辐射成像探测器，所述全景三维辐射成像探测器包括物理成像模块、三维辐射成像模块以及电子学模块，所述物理成像模块、所述三维辐射成像模块均与所述电子学模块通信连接；其中，所述物理成像模块，用于采集核环境中放射源的伽马射线粒子的三维图像，并依据关联信息，将放射源的伽马射线粒子的三维位置信息与所述三维图像进行融合，生成所述伽马射线粒子的射线辐射成像；所述三维辐射成像模块，用于接收所述核环境中放射源的伽马射线粒的平行光束射入，产生伽马事件计数的三维分布，将所述伽马事件计数的三维分布发送至所述电子学模块；所述电子学模块，用于基于所述伽马事件计数的三维分布，确定出所述伽马射线粒子在所述核环境中的三维位置信息以及剂量率，将所述三维图像与所述三维位置信息进行关联，将关联信息发送给所述物理成像模块。通过物理成像模块、三维辐射成像模块以及电子学模块能够实现对核环境中放射源的伽马射线粒子的三维位置与三维图像进行融合显示。

24、为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种全景三维辐射成像探测器，其特征在于，所述全景三维辐射成像探测器包括物理成像模块、三维辐射成像模块以及电子学模块，所述物理成像模块、所述三维辐射成像模块均与所述电子学模块通信连接；其中，

2.根据权利要求1所述的全景三维辐射成像探测器，其特征在于，所述三维辐射成像模块包括光电探测器件，所述光电探测器件包括多个硅光电倍增管以及连续闪烁晶体；其中，

3.根据权利要求1所述的全景三维辐射成像探测器，其特征在于，所述电子学模块包括现场可编程门阵列控制芯片以及专用集成电路，所述现场可编程门阵列控制芯片与所述专用集成电路通信连接；其中，

4.根据权利要求3所述的全景三维辐射成像探测器，其特征在于，所述基于所述各个面的放大后的所述硅光电倍增管输出信号，确定出在所述核环境中所述伽马射线粒子的三维位置信息以及剂量率，包括：

5.根据权利要求1所述的全景三维辐射成像探测器，其特征在于，所述物理成像模块包括三维相机模块；其中，

6.根据权利要求5所述的全景三维辐射成像探测器，其特征在于，所述物理成像模块还包括存储模块，所述三维相机模块与所述存储模块以接口的方式进行连接；其中，

7.根据权利要求2所述的全景三维辐射成像探测器，其特征在于，所述硅光电倍增管的型号为fj60035。

8.根据权利要求2所述的全景三维辐射成像探测器，其特征在于，所述连续闪烁晶体的尺寸为50*50*50。

9.根据权利要求3所述的全景三维辐射成像探测器，其特征在于，所述专用集成电路的输入通道数量为64个。

10.根据权利要求2所述的全景三维辐射成像探测器，其特征在于，所述硅光电倍增管在所述连续闪烁晶体的每面上以8*8的阵列进行耦合排列。

技术总结
本申请提供了一种全景三维辐射成像探测器，物理成像模块，用于采集核环境中放射源的伽马射线粒子的三维图像，并依据关联信息，将放射源的伽马射线粒子的三维位置信息与三维图像进行融合，生成伽马射线粒子的射线辐射成像；三维辐射成像模块，用于接收核环境中放射源的伽马射线粒的平行光束射入，产生伽马事件计数的三维分布，将伽马事件计数的三维分布发送至电子学模块；电子学模块，用于基于伽马事件计数的三维分布，确定出伽马射线粒子在核环境中的三维位置信息以及剂量率，将三维图像与三维位置信息进行关联，将关联信息发送给物理成像模块，实现对核环境中放射源的伽马射线粒子的三维位置与三维图像进行融合显示。

技术研发人员：申双喜,王光祺,杨庆坤
受保护的技术使用者：北京风末光电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13