[发明专利]一种多头康普顿探测方法及系统

说明书

本发明提供了一种多头康普顿探测方法及系统，通过在单个CZT晶体内获取康普顿散射事件，由三维位置算法精确计算出康普顿相互作用位置及沉积能量；分布式探测能够实时优化确定康普顿相机的探测位置，并快速定位放射热点位置；通过接受多头康普顿相机的探测数据，为用户实时显示放射热区的能谱、放射热区活度等高线图、实时三维立体成像图等信息。以分布式探测的方式，克服了康普顿相机在轴向上的分辨率差、探测效率低的不足，实现了对未知辐射场的高轴向分辨率实时全三维立体成像。

技术领域

本发明涉及核辐射探测及应用领域，具体而言，涉及一种多头康普顿探测方法及系统。

背景技术

康普顿成像(康普顿相机)是利用康普顿运动学规律，在不需要任何准直器的情况下能够对放射性同位素进行三维图像反演的成像技术。由于其具有在较宽(几十keV至几MeV)的能带上对多种放射性核素进行三维成像的能力，在核医学领域能够实现对放射性药物的定位、粒子治疗(包括质子治疗、重离子治疗、硼中子俘获治疗)中治疗剂量分布的监测；在安全保障领域能够用于因人为或自然灾难造成的核污染热点地区的定位及监测该地区的剂量分布。

使用康普顿相机的主要目的在于确定入射光子与电子的非相干散射的入射方向。传统康普顿相机利用双层或多层探测结构获取了入射光子在康普顿相机内的相互作用位置及相应的沉积能量。利用康普顿散射公式，反演出放射热点的三维立体图像。因此，为精确获取放射热点的实时全三维立体图像信息，康普顿相机则需要优秀的能量分辨率、精确的相互作用位置、更高探测效率以及快速读出系统。

由于半导体材料的原子序数低和禁带宽度窄，能够使其尺寸最小化，同时提供非常好的能量分辨率，因此常被选择作为康普顿相机的材料。目前，便携式康普顿相机已有成熟应用，如Fulcrum and GeGl7，Polaris-H8，ASTROCAM 7000HS9和NuVISION10等。由于较小尺寸的康普顿相机具有易于携带与使用的优点，常用于获得确定热点位置和获取热点位置的剂量图。但是，其也存在较低探测效率的固有限制，且只能提供2D的方向图像。对于距离1米的¹³⁷Cs源，便携式康普顿相机的探测效率约为10^-7～10^-6；同时，当距离远大于探测器尺寸时(即远场)，所有的康普顿反演锥面将在一个方向上重叠，产生一条指向热点的方向直线，导致三维图像在深度方向上存在较差的分辨率。

因此，如何提供一种三维立体成像的探测方法，是目前亟待解决的问题。

发明内容

为了改善上述问题，本发明提供了一种多头康普顿探测方法及系统。

本发明实施例的第一方面，提供了一种多头康普顿探测方法，所述方法包括：

采用单个CZT康普顿相机对放射热点区域进行强度探测，获取康普顿散射符合事件信号；

优化CZT康普顿相机的探测位置，定位出放射区域内高活度热点的位置；

对于放射强度较高的区域，使用多个CZT康普顿相机在特定位置上进行强度探测；

获取放射热点区域的活度等高线图、能谱测量；

进行放射热点区域的实时三维立体成像。

可选地，所述采用单个CZT康普顿相机对放射热点区域进行强度探测，获取康普顿散射符合事件信号的步骤，包括：

通过高速波形采样系统获取信号，进行预处理；

计算康普顿散射位置、沉积能量，得到一对符合事件。

可选地，所述通过高速波形采样系统获取信号，进行预处理的步骤，具体包括：

当入射光子与CZT晶体相互作用产生信号脉冲时，每路信号脉冲依次通过电荷灵敏前置放大器、滤波放大电路，并利用高速波形采样系统进行同步数据采集；