[發(fā)明專利]一種γ光子散射符合恢復(fù)成真符合的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811024536.1
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109115809A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭瑞鵬;趙敏;姚敏;徐君;劉兼唐
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 唐紹焜

本發(fā)明公開了γ光子散射符合恢復(fù)成真符合的方法，包括步驟：步驟一：對探測裝置檢測得到的單次散射響應(yīng)線進行分類；步驟二：對于單次散射響應(yīng)線，通過探測器檢測到的γ光子能量和散射角之間的關(guān)系，并根據(jù)探測器對的位置計算出各單次散射響應(yīng)線中γ光子發(fā)生散射的實際位置；步驟三：得到檢測到γ光子能量為511KeV的探測器與γ光子發(fā)生散射的實際位置的連線的延長線所經(jīng)過的探測器，并將兩個探測器的連線作為真符合線；步驟四：重復(fù)步驟二和步驟三，將一對探測器上所有的單次散射響應(yīng)線恢復(fù)成真符合線。步驟五：重復(fù)步驟四，把探測器環(huán)所有的單次散射都恢復(fù)成真符合響應(yīng)線。本發(fā)明在消除散射的同時不減少響應(yīng)線的數(shù)量。從而得到了更好的圖像重建質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種γ光子散射符合恢復(fù)成真符合的方法，屬于正電子圖像重建技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在無損檢測領(lǐng)域，現(xiàn)在采用的超聲波檢測、電磁超聲檢測、激光超聲無損檢測、聲表面波無損檢測等等都取得了很好的進展，已經(jīng)有許多成熟的產(chǎn)品，不過在一些特殊的應(yīng)用場合，還需要新的無損檢測方案的出現(xiàn)。例如一些致密材料(包括金屬材料)內(nèi)部液體的狀態(tài)，流體的流動形態(tài)，增材制造中的在線檢測等領(lǐng)域，還需要有更好的無損檢測方法。以發(fā)動機為例，如果要在位檢測發(fā)動機滑油系統(tǒng)的供油情況就是一個難點，發(fā)動機滑油系統(tǒng)管路是金屬的，內(nèi)部的滑油在發(fā)動機工作時處在較高的溫度、一定的壓力的狀態(tài)下，并且還可能被其他部件遮擋，現(xiàn)有的一般方法難以檢測，但是利用正電子湮滅技術(shù)，將滑油用合適的核素進行標記，就有可能采用正電子三維成像技術(shù)進行檢測。

今天人們已經(jīng)可以通過回旋加速器加速得到缺中子的放射性核素作為正電子源，核素在衰變過程中會發(fā)射出帶正電荷的正電子，正電子遇到電子后立即發(fā)生湮滅，并產(chǎn)生能量為511KeV、方向相反的γ光子對。因此檢測到能量為511KeV的γ光子對是判斷是否發(fā)生了正電子湮滅的重要標志。γ光子的特點是呈電中性，γ光子的飛行不會受到溫度、壓力、電磁場等因素的影響，也不會受到其他腐蝕、放射材料的影響。γ光子還有一個重要特點就是有很好的穿透能力，即使對于金屬材料，γ光子也能穿過相當?shù)暮穸取＿@就是利用正電子湮滅技術(shù)檢測工業(yè)材料內(nèi)部狀態(tài)的重要依據(jù)。

實際上正電子湮滅技術(shù)已經(jīng)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用。不過，要在工業(yè)領(lǐng)域使用正電子湮滅技術(shù)進行無損檢測，或者探測致密材料內(nèi)部的流體狀態(tài)，還有許多技術(shù)問題需要解決。其中問題之一就是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，被檢測的對象是有機體，它們的密度比較低，γ光子穿透這些材料時受到的阻擋很弱。工業(yè)材料密度要比有機體高得多，γ光子穿越這些材料時，會因為康普頓效應(yīng)而發(fā)生散射，所接收的γ光子對可能是發(fā)生了折射以后才被一對探測器接收并記錄下來，這就是散射符合事件。散射符合事件中正電子湮滅沒有發(fā)生在響應(yīng)線上，但探測系統(tǒng)卻把它記錄成一個符合事件，顯然會帶來誤差。在工業(yè)材料中記錄到的γ光子散射符合事件的比例約占總γ光子符合事件的30％～70％，如果不進行校正，將會大大降低重建的圖像質(zhì)量。

目前γ光子散射校正方法主要有：

1)通過多個能量窗口，將能量為400KeV-511KeV的γ光子記為未發(fā)生散射事件，其它能量范圍的γ光子則記為發(fā)生散射事件然后進行剔除；

2)圖像重建后，將圖像中的低頻部分所對應(yīng)的γ光子數(shù)據(jù)作為散射符合事件予以剔除，再進行重建；

3)將標準點/線源測得的峰值數(shù)據(jù)作為卷積核，利用卷積或反卷積方法估計散射γ光子的分布，然后將得到的散射光子分布從采集數(shù)據(jù)中減掉來實現(xiàn)散射校正；

4)將實驗中無法直接測量到的散射γ光子信息通過設(shè)置嚴格的Monte Carlo模擬過程估計出來，據(jù)此篩選出散射的γ光子數(shù)據(jù)予以剔除。

上述γ光子散射校正方法都是估算出γ光子散射數(shù)據(jù)后在原有的采樣數(shù)據(jù)中予以剔除，雖然能夠校正散射誤差，但是減少了采樣數(shù)據(jù)的數(shù)量，從而造成信息丟失。這種信息的丟失只能通過增加采樣時間或者提高核素的活度來彌補，并不利于工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容