[发明专利]伽马射线成像能谱仪

说明书

技术领域

本发明属于γ射线辐射测量技术领域，具体涉及一种伽马射线成像能谱仪。

背景技术

伽马射线是由原子核内部状态变化产生的，即原子核从激发态跃迁到较低能级过程中发射出来的光，因而伽马光谱可以反映原子核的部分特征；不同元素所发射的伽马射线不同，可以通过放射元素衰变发出的伽马射线特征谱来辨别不同元素。通过对不同伽马射线的诊断，可以获得伽马射线源的图像和能谱数据，进而获得伽马射线源的种类及位置等信息。伽马射线的成像和能谱诊断对于物理实验和辐射材料检验具有重要的意义。

通常用于伽马射线能谱诊断的方法有滤片法，活化法，多道测量方法等等，其中滤片法涉及到复杂的解谱计算及高能伽马射线的次级效应；活化法对伽马射线能量有最低要求，主要用来判断高能伽马辐射；多道测量也需要涉及到解谱计算。以上的方法对于伽马射线能谱的诊断精度均不是太理想，而且需要花费大量的时间进行后续数据处理，无法很快给出伽马射线能谱数据。在其获取伽马射线能谱的同时，不能给出相应伽马射线的图像，更不用说对于伽马射线位置的测量。

早期的伽马射线成像系统采用扫描方法来成像。这种系统通过采用一个闪烁型伽马射线探测器配合一个可以在选定的坐标方向连续移动，即以平行扫描的方式动作的聚焦准直器对多检测的区域进行扫描。这些早期成像系统的缺点是获得伽马射线源图像所需的曝光时间较长，此外，它难以实现动态研究。

现有技术中另一种类型的放射检测系统利用 “Anger”型伽马闪烁照相机来测定伽马射线图像；在其基础上，又发展了单光子发射计算机断层照相SPECT(Single Photon Emission Computerized Tomography)；最近，Anger照相机被用于正电子发射层析成像系统PET(Positron Emission Computerized Tomography,简称PECT或PET)，它主要用于得到人体的解剖图像和功能图像，提高对疾病的诊断能力。Anger型照相机的局限性来源于将闪烁光子转换成电信号的过程。干扰因素包括：（1）光电倍增管的作用角度与发生闪烁事件点的距离的变化；（2）由于折射率不匹配造成的光折射和光导向传播；（3）光电倍增管之间无法避免的盲区；（4）远距离光电倍增管的有效密度；（5）各个光电倍增管的不一致的空间灵敏度；（6）从一个光电倍增管到另一个光电倍增管灵敏度的变化；（7）光电倍增管灵敏度的瞬时变化。其它误差则来源于光电倍增管的不稳定性以及闪烁晶体的易碎性和吸湿性。

传统的γ射线成像装置前端设计了单针孔准直器，用于针孔成像，存在着通光量小、性噪比低等不足，需要长时间曝光才能完成对待测目标的成像。

中国专利文献数据库公开了一种发明名称为γ射线成像装置（专利申请公布号CN101718875A）的专利申请技术，在该发明专利申请中，公开的γ射线成像装置只能用于γ射线成像测量，而不能用于γ射线能谱测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种伽玛射线成像能谱仪，它既能用于伽玛射线成像，又能用于伽玛射线能谱测量。

本发明的伽马射线成像能谱仪，含有均匀冗余阵列编码板、探测模块、前端信号处理模块、A/D模块、控制模块、数据接口模块、电源模块、铅屏蔽层；在最外层的铅屏蔽层中，探测模块与前端信号处理模块连接；A/D模块与前端信号处理模块接口连接后，再通过双排插针与控制模块接连；控制模块通过排线插座与数据接口模块连接；数据接口模块通过以太网输给上位PC机；电源模块对系统输入低压直流电源进行处理后分别供给各模块；其特点是：所述的能谱仪在探测模块的前端还设置有均匀冗余阵列编码板。

本发明中的均匀冗余阵列编码板设计为r×s矩阵，其中r、s为素数，且r-s=2，孔径为3mm×3mm方孔或圆孔，均匀冗余阵列编码板采用金属钨制成。

本发明中的探测模块由1024道H9500位置灵敏光电倍增管阵列与闪烁晶体阵列组成。

本发明中的探测模块中的闪烁晶体可采用硅酸钇镥或锗酸铋或钨酸锗。

本发明中的均匀冗余阵列编码板能克服单针孔成像技术存在的通光量小、性噪比低等不足，具有非常高的光通量，总面积的50%通光，且自相关函数为平旁瓣，有效抑制了固有噪声，用其构造的成像系统的分辨率等于其最小孔径，同时还具有一定的层析能力。