[发明专利]一种利用康普顿散射事例统计进行放射性核素识别的方法

权利要求书

1.一种利用康普顿散射事例统计进行放射性核素识别的方法，其步骤包括：

1)利用目标设备所确定的康普顿散射事例统计数组的特征，测量生成该目标设备的待识别核素库；所述目标设备为能够获取康普顿散射事例的设备；其中，测量生成该目标设备的待识别核素库的方法为：11)在本底情况下测量康普顿散射事例统计数组的各数组元素计数率，记第i数组元素计数率为本底计数率b_i；12)分别测量在每一所述数组元素单独存在情况下，康普顿散射事例统计数组的各数组元素计数率，记每种数组元素单独存在情况下第i数组元素计数率为n_i；13)对于每种待识别核素，将步骤12)中的n_i分别除以步骤11)中的b_i，并经归一化运算，得到康普顿散射事例统计数组中每一元素i计数率相对于本底情况的倍数的概率密度；14)将步骤13)的运算结果表示为系统响应矩阵，即得到该目标设备的待识别核素库；其中系统响应矩阵中的元素t_ij为在第j种核素单独存在时康普顿散射事例统计数组第i元素的概率密度；i＝{0,1,2,…,S-2}，j＝{0,1,2,…,S-1}，所述待识别核素库中可识别核素的个数为S；S个可识别核素包含本底以及康普顿散射事例统计数组中的各数组元素；

2)利用该目标设备对包含在该待识别核素库中的未知核素进行测试，得到待测康普顿散射事例统计数组；

3)计算待测康普顿散射事例统计数组中每一元素i计数率相对于本底情况的倍数的概率密度v_i；

4)依据极大似然期望最大化法得到待测核素的种类及量化组分率，其方法为：21)根据该目标设备可识别核素的个数S初始化核素组分数组；核素组分数组中的数组元素λ_j表示第j种核素在核素组分数组中的含量占比；λ_j初始值为1/S，j＝{0,1,2,…,S-1}；22)计算期望过程，即计算核素组分数组与待识别核素库的前投影卷积，前投影卷积的元素表示为23)将待测康普顿散射事例统计数组每一元素的概率密度v_i分别除以前投影卷积每一元素后，计算与待识别核素库的反投影卷积，反投影卷积的元素表示为24)计算期望的最大化过程，即计算当前核素组分数组与反投影卷积的点乘结果，得到此次迭代更新的核素组分数组，表示为λ_j^new＝λ_j^old·p_j，其中λ_j^new为迭代更新的核素组分数组的第j元素，λ_j^old为当前核素组分数组的第j元素，j＝{0,1,2,…,S-1}；25)循环执行步骤22)至24)，当前投影卷积与以概率密度表示的待测康普顿散射事例统计数组的差别小于限定值时，停止循环迭代，此时输出的核素组分数组中λ_j^new作为第j种核素占总核素组分的概率，根据该概率确定待测核素的种类及量化组分率。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述康普顿散射事例统计数组中每个数组元素表示一种待识别核素的康普顿散射事例计数率；所述特征包括可识别放射性核素的种类、各核素的判断条件。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标设备为康普顿相机。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，依据康普顿相机的能量分辨率、散射能谱范围、以及成像架构确定所述康普顿散射事例统计数组的特征。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述康普顿相机为双层探测器架构康普顿相机，其包括吸收层探测器和散射层探测器。