[发明专利]操作耐辐射摄像机的方法

说明书

本申请是申请日为2010年3月30日，申请号为201080012546.9，发明名称为“耐辐射摄像机”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及耐辐射摄像机，其包括具有电子图像传感器的摄像机模块和辐射屏蔽外壳，所述外壳具有允许光进入图像传感器中的开口。摄像机形成为主要用于在有强烈的电离辐射——主要是中子和γ辐射——的环境中的监控目的。在核能工业中，它可用在反应堆和封隔监视系统、燃料池检查和退役检查“任务”中。它也可以被用在放疗行业中，例如用于在放疗期间的患者监控。本发明目的特别在于在中子辐射环境中操作。

现有技术

在现今的许多应用中，管摄像机被用在上面提到的环境中，因为它们与设置有CCD或CMOS图像传感器的摄像机相比更耐辐射。使任何所需的电子控制单元从放射性环境隔离并且因此避免或限制一些严重的辐射效应通常是可能的。然而，使用其他类型的摄像机特别是数码摄像机的条件是不同的。

电离辐射影响并最终破坏电子设备，特别是低电压且更紧凑的电路和有高空间分辨率的电路。电离辐射主要造成临时损害——所谓的软错误或单事件损害，以及永久损害——所谓的原子移位。

现今的市售设备遭受这些影响，并且产生质量不断恶化的图像。摄像机和相关的控制逻辑只在上述苛刻环境中的短期使用时期后将被破坏或有下降的性能水平。仍然需要可以用数字图像传感器获得的更好的图像质量，并且也需要在这样的环境中寿命将更长的摄像机。

发明概述

根据本发明，具有电子图像传感器的数字摄像机模块由辐射屏蔽外壳包围。在外壳中的开口将允许光进入图像传感器中。该外壳是由具有低质量核的材料制成的。在这样的材料中，中子可通过碰撞将其大量能量转移给轻核。在很多实施方案中，硼被添加到外壳材料以便捕获从碰撞产生的热中子。

在一种实施方案中，完整的外壳可以在各种操作位置和静止位置之间枢轴转动或倾斜，在各种操作位置，开口是未遮盖的并且指向被观测物体，在静止位置，开口指向辐射屏蔽材料的护罩。外壳的背侧将由在操作位置上的护罩有效地保护。

外壳的开口优选地覆盖有透明的前盖，允许光的透射，并允许图像被图像传感器采集。透明前盖的大小足以提供期望的视角。优选地，前盖也是由具有低质量核的材料制成的。

为了进一步改善预防辐射效应的屏蔽，摄像机模块被热连接到吸热冷却元件，其将促进和改善来自摄像机模块的热的消散。冷却元件可以包括热电冷却模块，例如使用珀尔帖效应的模块。冷却模块的冷却能力可以由从冷却元件延伸到外壳的外部的散热装置进一步提高。在一种实施方案中，散热装置包括热管。通过将摄像机模块冷却到比较低的温度，例如零上几度，或大约2℃到5℃，来自摄像机模块的图像质量将被显著改善。

外壳可以具有几厘米的平均厚度，例如大约5厘米。在这样的厚度处，材料将提供足够的中子辐射衰减。

在各种实施方案中，摄像机模块包括标准的摄像机，其包括传感器和安装在绝缘且密封的壳体内的相关的电子设备。在各种实施方案中，壳体包括防潮层，以便确保壳体内的湿气含量维持在低水平。由铅、钨或具有类似的屏蔽和结构特性的另一材料制成的另一辐射屏蔽层可以被布置成保护摄像机模块免受其他辐射，如γ辐射。

根据本发明的一个方面，提供了一种耐辐射摄像机，包括具有电子图像传感器的摄像机模块，特征在于：所述摄像机模块布置在辐射屏蔽外壳中，所述外壳具有允许光进入所述图像传感器的开口，所述摄像机模块连接到消散来自所述摄像机模块的热的吸热冷却元件，以及带有包括镜头组件的所述摄像机模块的所述外壳被布置成在第一可调位置和第二位置之间枢轴转动，在所述第一可调位置，所述开口是未遮盖的，在所述第二位置，所述开口指向辐射屏蔽材料的护罩。

所述吸热冷却元件可以热连接到冷却设备。

所述冷却设备可以包括热电冷却模块。

所述耐辐射摄像机可以设置有热管，以将来自所述吸热冷却元件的热消散到所述外壳外面的位置。

所述热管可以实质上水平地延伸。

所述热管可以连接到安装在所述外壳的外壁上的散热器。

所述外壳可以由包括烃类塑料的材料制成。

所述外壳可以由包括硼的材料制成。

所述外壳可以具有3-10cm的平均厚度。

所述外壳可以具有大约5cm的平均厚度。

所述开口可以被透明的前面板遮盖。

所述摄像机模块可以布置在绝缘且防潮的主体内。

所述摄像机模块可以封闭在壳体内。

所述壳体可以包括中子辐射屏蔽材料。