Спиральный скеннер

У ОП ИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ)М. Кл,0 1 Т присоединением заявки3) Приоритет ооударстненныи нонитеСонета Министров СССРоо делан изооретенийи открытий 539,1,07(5 ень 47 12.76,Бю 43) Опубликовано 245) Дата опублнк ания описания 19.01,77 2) Авторы изобрете, И, Мухин и Г. А. Федоров Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-физический институт 1) Заявитель 54) СПИРАЛЬНЫИ СКЕНН Изобретение относится к области экспериментальных методов ядерной физики (прихпадной ядерной спектроСкопии, дозиметрии)Областью применения спирального скеннераможет быть исследование распределений радиоактивных нуклидов в трехмерных объектах внешней среды, спектрометрия излучений человека при определении доз от инкорпорированных нуклидов, решение прикладных задач изотопной интроскопии,Известны скеннеры, состоящие из подвижного измерительного преобразователя,коплимирующего и регистрирующего устройств и системы механического перемещения, которые позволяют получать двумерное распределение активности, Преимущества спиральных скеннеров, несмотря наболее сложную систему механического перемещения детекторов, заключается в возможности детального анализа трехмерного распределения активности по скеннограммевыходящего из объекта излученияИзвестен прибор, позволяющий определять распределение гамма-излучающих нукиидов в протяженных объемных объектах при использовании геометрии спирального сканирования, Прибор состоит из измерительного преобразователя, которым явл ется сцинтилляционный кристалл, сочлененный с фотоэлектронными умножителями (ФЭУ) и снабженный коплиматором, системы механического перемещения измерительного преобразователя по винтообразной траектории вокруг исследуемого объек та, регистрирующей системы с. заданнойпрограммой режима измерений и блока, управляющим перемещением измерительного преобразователя.При проведении измерений известным 15 устройством необходимо осуществлять перемещение измерительного преобразователя, что может приводить к изменению характеристик этого преобразователя (например, иза влияния магнитных попей на коэффи циент электронного умножения ФЭУ), во:-.никновению помех (шумов) при перемещ нии кабеля системы коммуникаций измерительного преобразователя и флуктуациям фона при изменении позиции преобразова55 Для известного устройства характерны высокая погрешность результатов при низких уровнях активности, обуслоьпенная фпуктуациями фонового излучения, а также высокая погрешность результатов или даже невозможность их получения при анализе пространственного распределения низкоэнергетичных гамма-излучающих нуклидов из-за шумов в измерительном преобразователе и регистрирующем устройстве,Целью предлагаемого устройства яьцяется повышение точности результатов, получаейых при спиральном сканировании радиоактивных объектов при наличии высоких уровней фонового изпучения или помех.Цель достигается тем, что коллимированный измерительный преобразователь, чувствительная поверхность которого не меньше, чем сканируемая область (или часть этой области), остается неподвижным, а подвижное коллимируюшее устройство обеспечивает кодирование регистрируемой полезной информации, благодаря заданному распапожению каналов коплимирующего устройства и его винтообразному движению. При этом, сканируемый объект располагается внутри коллимируюшего устройства. Неподвижность измерительного преобразователя, которым может быть сцинтилляционный детектор с органическим (например, жидким) или неорганическим сцинтиллятором большой плошади, обеснечиваег стабильность работы прибора в условиях меняющихся магнитных полей и фонового излучения в пространстве, окружающем сканируемый объект, Кодирование измеряемой информации при помощи коллимирующего устройства существенно уменьшает погрешность результатов, обусловленную флуктуациями импульсов фонаи шумов.Спиральное расположение каналов на поверхности коллимируюшего устройства математически описывается вектором, состоящим из 1 и О, соответствующих наличию или отсутствию каналов в данном месте коллимирующего устройства, Последовательность 1 и 0 такова, что образует трансортогональный код, который присвоих циклических перестановкахН -1перестановка при коде, содержащемК+1Х единиц и2нулей) образует невырожденную квадратную матрицу. Н; размеромМй, близкую по свойствам к ортогональной: Е НН=(Й+)(4 (Е+ 3, к 1 К 11,К,1,1=1,2 Н где: 1 - матрица, состоящая из едины,.а 1; - единичная диагональная матрица.Например, при Й =15 код имеет вид110001003.3.0101 1,1, а положение Хканалов задается вектором длиной (2 Й -1):10001001101011110001001101011.Так как с помощью предлагаемого устройства при каждом измерении просматривается участок исследуемого объек 7та, то в среднем оегистрируется примернов - раз больше полезной информации,2чем при использовании известного устройства, при том же уровне фона и шумов.Это обстоятельство обеспечивает уменьшение величины дисперсии результатов, декодированных с помо:цью матрицы Я, . вй 11- разеНа фиг, 1 изображено предлагаемое устройство; на. фиг. 2 - развертка боковойповерхности цилиндрического коллимируюшего устройства,Устройство содержит радиоактивную об"ласть 1, подвижное цилиндрическое коллимируюшее устройство 2, измерительныйпреобразователь 3 и 4, регистрирующееустройство 5 с системой управления перемещением коллимируюшего устройства,Примером может служить: 3. - объемс неизвестным пространственным распределением гамма-излучающего нуклида, 2 -пустотелый цилиндр (многогранная при:-ьма) с набором коллимирующих каналов,выполненный из поглощающего материала,3 и 4 - сцинтилляционный детектор с органическим кристаллом (набором кристаллов), 5 - счетчик импульсов с задаваемым временем счета, вырабатывающий импульс управления системой винтового перемещения коллимируюшего устройства 6,состоящей, например, из шагового электродвигателя и винтовой передачи. Каналына поверхности цилиндра коллимируюшегоустройства располш аются по винтовой линии (см, фиг, 2),В, качеств примера выбрано коллимируюшее устройство, предназначенное для спирального сканирования поверхности исследуемого тела в 3.5 участках Предлагает, ое .устройство работает следуюцим образомПеред началом измерений коллимируюшоо устройство 2 устанавливают таким образом, чтобы над исследуемой областью 1 находилась первая (втэрая) половина цилиндрического качлимирующего устройства. Затем включают регистрирующее устройство 5, которое послезаданного времени набора информации выключается и вырабатывает импульс, поступающий в систему 6 механического перемешения коплимирующего устройства, каторое поворачивает коллимирующее устройство вокруг своей оси и сдвигает вдольоси таким образом, чтобы осуществилосьвинтовое движение на один шаг, соответ фствующее винтовому расположению коллимируюших каналов. После этого процедураповторяется, Необходимое число смешенийколлимирующего устройства равно Я -1,а рабочих позиций М,Предлагаемое устройство имеет следукщие преимущества:1, Неподвижное измеряющее устройство,обеспечивающее стабильность получаемых1 Ьрезультатов,2, Простую систему механического винтового перемещения коллимируюшего устройства.3. Результаты измерений, получаемые20при помощи предлагаемого устройства, имеют дисперсию примерно в - раза меньй4ше, чем при измерениях известным устройством, если уровень помех значительнопревосходит регистриуемый полезный эффект,Предлагаемое устройство, подавляя вклад фонового излучения, шумов измерительного преобразователя и дрейфа регистрирующей аппаратуры в регистрируемый З 0 эффект, позволяет сократить необходимое время измерений в раз, при сохранении заданной точности результатов, обеопечивает возможность регистрации пространственного распределения нуклидов с ф низкими энергиями, соизмеримыми с энергетическим эквивалентном шумов измерительного преобразователя, позволяетуменьшить величину активности вводимыхрадионуклидов при интроскопических исследованиях, расширяя возможности радисизотопной диагностики. Поскольку информация о выходящем излучении, получаемаяпри сканировании объекта, часто используется для количественного нахожденияраспределения в трехмерном объеме с помощью обработки результатов на ЭВМ,существенное повышение точности результатов является необходимым условиемполучения решения, отвечающего реальнойфизической ситуации. Формула изобретенияСпиральный скеннер, состоящий из и мерительного преобразователя, коллимируюшего и регистрирующего устройств, системы механического перемещения, о т - личающийся тем,что,сцелью повышения точности результатов сканирования, измерительный преобразователь выполнен неподвижным, а коллимирующее устройство связано с системой механического геремещения и имеет каналы, расположенные по спирали, определяющей траекторию его перемещения, число которых равно числу сканируемых участковМ, причем расположение каналов соответствует положению 1 в векторе длиной 2 й -1, образованном циклическими перестановками трансортогонального кода длиной Й.Составитель Ю. АлександровРедактор Р, Киселева Техред О. Луговая Корректор И, ГоксичЗаказ 5655/293 Тираж 690 Подписное БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4