[发明专利]一种基于偶数阶编码阵列的编码孔伽马相机及其设计方法

说明书

本发明公开了一种基于偶数阶编码阵列的编码孔伽马相机及其设计方法，属于射线成像领域，能够设计得到偶数阶编码阵列对应的嵌套阵列及编码孔伽马相机，所设计得到的编码孔伽马相机具有对称视野范围。本发明包括：对阶数为2n（n为大于1的整数）的偶数阶编码阵列进行循环嵌套排列得到大小为4n的循环阵列；去除所述循环阵列边缘的任意一行及一列得到大小为4n‑1的变形阵列；计算所述偶数阶编码阵列的自相关函数以及所述变形阵列与偶数阶编码阵列的互相关函数，筛选出嵌套阵列；按照所述嵌套阵列的孔径排列方式设计制作编码孔准直器；将所述编码孔准直器和2n阶阵列探测器按照几何中心平行对齐放置构造得到编码孔伽马相机。

技术领域

本发明属于射线成像领域，尤其涉及一种基于偶数阶编码阵列的编码孔伽马相机及其设计方法。

背景技术

编码孔伽马相机可以直接获取放射性物质的空间分布及核素种类，能够有效提升工作效率，降低工作人员受照风险，在放射源监管、核事故应急处置、环境辐射监测、公共安全等领域具有极大应用价值。编码孔伽马相机由编码孔准直器、屏蔽结构和阵列探测器组成，其中编码孔准直器为具有良好伽马射线屏蔽能力的多孔平板，用于调制入射伽马射线；阵列探测器为具有二维位置分辨能力的半导体或闪烁体探测器，用于经调制后的射线在探测器平面上形成的编码图像；屏蔽结构为伽马射线屏蔽体，用于阻挡来自除编码孔准直器方向之外的伽马射线。伽马射线从不同的角度入射通过准直器后，在探测器上形成不同的编码图像，对编码图像进行重建即可实现放射性物质定位。

编码孔准直器由具有良好自相关性的编码阵列得到。主流的编码阵列设计方法有非冗余阵列和修正非冗余阵列设计方法，但是它们只可以获得质数行列的编码阵列。实际使用中，编码孔准直器上小孔的位置按照编码阵列的嵌套阵列上0和1位置排布。传统的嵌套阵列设计方法如图2所示，若编码阵列的行列数为m(m为大于2的质数)，将9个编码阵列(201、202、203、204、205、206、207、208、209)拼接在一起，嵌套阵列210则为拼接后的阵列正中间的2m-1阶阵列。从该嵌套阵列中取出的任意m阶阵列均互不相同，且该嵌套阵列正中间的m阶阵列与编码阵列205相同。编码孔准直器的小孔大小和阵列探测器单元大小相同，因此编码孔准直器的长宽大于阵列探测器长宽，使得编码孔伽马相机具有较宽的视场范围。由于嵌套阵列正中间的m阶阵列与编码阵列205相同，因此阵列探测器和编码孔准直器平行且中心对齐时，编码孔准直器的小孔与阵列探测器的单元对齐，使得编码孔伽马相机具有对称的视场范围。

然而，当编码阵列数为偶数时，由于偶数阶阵列不存在中心行列，上述方法无法获得与偶数阶编码阵列对应的嵌套阵列，这导致很多偶数阶阵列探测器无法用于设计制作宽视场的编码孔伽马相机；如果采用编码孔准直器与阵列探测器单元一一对应的方式设计编码孔伽马相机，将使得阵列探测器与编码孔准直器无法匹配，导致编码孔伽马相机无法具有对称视野，所获得的放射源位置有所偏差，影响实际使用。

发明内容

本发明提供了一种基于偶数阶编码阵列的编码孔伽马相机及其设计方法，能够设计得到偶数阶编码阵列对应的嵌套阵列及编码孔伽马相机，所设计得到的编码孔伽马相机具有对称视野范围。

为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于偶数阶编码阵列的编码孔伽马相机设计方法，包括以下步骤：

(1)对阶数为2n的偶数阶编码阵列进行循环嵌套排列得到大小为4n的循环阵列，其中n为大于1的整数；

(2)去除所述循环阵列边缘的任意一行及一列得到大小为4n-1的变形阵列；

(3)计算所述偶数阶编码阵列的自相关函数以及所述变形阵列与偶数阶编码阵列的互相关函数，筛选出嵌套阵列；

(4)按照所述嵌套阵列的孔径排列方式设计制作编码孔准直器；

(5)将编码孔准直器和2n阶阵列探测器按照几何中心平行对齐获得编码孔伽马相机。