基于γ相機圖像的放射源三維分布重構技術研究.pdf

1、隨著近年來我國核工業(yè)的快速發(fā)展，核設施以及放射源等的應用已經(jīng)越來越廣泛。目前，舊的原有的核設施部分已經(jīng)開始退役而更多的正面臨著退役，新的許多核設施還在陸續(xù)建設中，以取代舊的核設施，在未來的幾十年內(nèi)我國都將會不斷有核設施需要退役，因此開展研究與核設施的退役相關的源項調(diào)查技術是刻不容緩的。
　　核設施退役中的源項調(diào)查過程的重點是確定污染核素類型、估算放射性物質滯留量和殘留量以及確定污染區(qū)域的邊界等。放射性物質滯留量和殘留量的估算通常使

2、用γ譜無損分析方法來測定。而γ相機作為一種常用γ射線成像設備，是一種能夠快速在遠距離條件下，以最直觀可視的方式得到放射源位置分布以及污染區(qū)的劑量分布的顯像設備，目前被廣泛用于各種核設施的輻射防護、退役去污、核事故響應、屏蔽評估、環(huán)境保護、核廢物分類測量及國土安全等領域。
　　通過γ譜法對滯留量和殘留量進行比較準確的估算，需要計算或測量得到準確的放射源探測效率，而其中的關鍵技術之一是獲取放射源的三維分布。但γ相機只能得到放射源的二維

3、圖像，而只有得到放射源的三維分布，才能實現(xiàn)對滯留量和殘留量進行比較準確的估算。因此如果能通過γ相機得到的二維圖像重構放射源的三維分布將會是非常有意義的。
　　本研究在對γ相機成像機理的研究基礎上，提出了根據(jù)γ相機圖像進行放射源三維分布重構的思路。在深入調(diào)研現(xiàn)有可實現(xiàn)三維分成成像方式之后，設計了以CT圖像重建算法中統(tǒng)計重建為基礎的放射源三維分布重建技術路線。采用將三維分布重構分解成將厚針孔圖像還原為理想針孔圖像和理想針孔圖像重建兩步

4、的方法，將整個過程劃分為圖像去噪、圖像復原和圖像重建三個模塊。圖像復原選用適用于厚針孔空間移變系統(tǒng)的Richardson迭代復原算法，圖像重建算法采用統(tǒng)計重建算法中的ML-EM重建算法。據(jù)此技術方案，實施了相應的具體物理和數(shù)學模型構建及程序算法編寫。其中圖像復原中設計了模擬和實驗下的點擴散函數(shù)模型，并編寫了γ相機數(shù)據(jù)讀取、圖像旋轉、圖像復原及γ相機圖像查看程序;圖像重建中設計了平行束和小孔成像重建物理模型，采用了任意角度、任意位置多幅圖

5、像聯(lián)合進行重建的方式，以期在實際有最大的適用性，據(jù)此編制了三維分布重構程序，定義了三維分布數(shù)據(jù)輸出格式并編制了三維分布數(shù)據(jù)的切片和3D查看程序。使用蒙卡程序建立了γ相機模擬模型并進行多種成像模擬，并用模擬數(shù)據(jù)對設計方案和程序進行檢驗調(diào)試。最后，本研究對γ相機進行了刻度和調(diào)節(jié)，使其能夠得到較為真實地實驗放射源圖像。使用γ相機實驗數(shù)據(jù)進行三維分布重構。從模擬和實驗數(shù)據(jù)的重建結果來看，本文提出的方案是可行的，統(tǒng)計重建算法可以在少量圖片情況下對