專利名稱：基于具有輻射記憶功能的光致發(fā)光圖像板的輻射成像系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于輻射測量技術領域，具體涉及一種基于具有輻射記憶功能的光致發(fā)光 圖像板的輻射成像系統(tǒng)。
背景技術：
醫(yī)院核醫(yī)學科可以通過分析放射性核素在人體器官內(nèi)的分布圖像，診斷病人心腦 血管疾病、腫瘤等各種器官疾病。用于X射線或者伽瑪射線的射線源分布測量的輻射成像 測量系統(tǒng)，通常叫做伽瑪相機，首先在核醫(yī)學領域發(fā)展起來。目前為止已經(jīng)有很多醫(yī)療器械公司開發(fā)出了用于人體X射線或者伽瑪射線分布 測量的伽瑪相機系統(tǒng)。這些伽瑪相機主要由準直器，閃爍晶體板，以及位置靈敏光探測器件 組成。準直器的材料一般為原子序數(shù)很大，對X射線或者伽瑪射線阻擋效果非常好的金 屬材料，比如鉛，鎢等。準直器種類主要有平行孔準直器，針孔準直器，發(fā)散型準直器，匯聚 型準直器；用于限制進入伽瑪相機視野的入射射線的方向以及范圍。射線經(jīng)過準直器后到達閃爍晶體板。閃爍晶體的材料主要為NaI (Tl)晶體，也可 以是CsI或BGO等。射線在閃爍晶體中發(fā)生能量沉積，沉積的能量又以熒光的方式在能量 沉積的位置釋放出來。閃爍晶體板后面的位置靈敏光探測器件，可以測量出熒光釋放的位置以及強度， 從而達到成像的目的。位置靈敏光探測器件可以是單個的位置靈敏光電倍增管，或者位置 靈敏光電倍增管陣列。位置靈敏光電倍增管的入射窗通過光導貼近閃爍晶體板，達到測量 目的。位置靈敏光探測器件也可以是電荷耦合器件(CCD)或者CMOS。目前發(fā)展起來的這類伽瑪相機系統(tǒng)，可以用于X射線輻射場或者伽瑪輻射場的實 時成像測量。核醫(yī)學應用中，由于人體內(nèi)的放射性水平通常較高，可以利用這類伽瑪相機系 統(tǒng)方便的得到核素在體內(nèi)靜態(tài)以及動態(tài)連續(xù)的分布圖像。但是，將這類伽瑪相機系統(tǒng)用于 核工業(yè)領域的放射性分布測量，比如某個場所的放射性污染分布圖像測量時，則經(jīng)常會遇 到困難。比如待測量場所或者對象的輻射水平很低，低于現(xiàn)有的這類伽瑪相機系統(tǒng)的最低 探測下限時，那么，將測量不到放射源的分布圖像。在現(xiàn)有的這類系統(tǒng)下，通過延長測量時 間的方法，也不會有明顯的效用，因為這并不能提高測量的信噪比。

發(fā)明內(nèi)容
(一)發(fā)明目的本發(fā)明目的在于解決現(xiàn)有技術中伽馬相機系統(tǒng)無法探測微弱輻射信號的問題。(二)技術方案為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案一種基于具有輻射記憶功能的光致發(fā)光圖像板的輻射成像系統(tǒng)，包括遮光框體、 針孔準直器、位置靈敏光探測模塊、控制和圖像處理模塊，所述針孔準直器位于遮光框體前端，位置靈敏光探測模塊置于遮光框體后端并且其光探測面正對針孔準直器，控制和圖像 處理模塊與位置靈敏光探測模塊相連，關鍵在于在所述針孔準直器和位置靈敏光探測模 塊之間還置有由具有輻射記憶功能的光致發(fā)光材料制成的圖像板；在所述遮光框體的后端 置有與所述光致發(fā)光材料相對應的激發(fā)光源；在所述遮光框體后端置有快門。所述針孔準直器的針孔處還置有遮光片，所述遮光片由易于透過X射線和伽瑪射 線的材料制成。制作圖像板所用的具有輻射記憶功能的光致發(fā)光材料是A1203:C。所述圖像板靠近針孔準直器的一側涂有避光材料或者覆蓋有一層鋁箔。所述圖像板可以在遮光框體內(nèi)沿著輻射測量系統(tǒng)中心軸方向前后移動。所述激發(fā)光源呈圓狀均勻分布在位置靈敏光探測模塊的周圍。所述位置靈敏光探測模塊包括遮光外壁和置于其中的光電探測器，面向圖像板的 一端置有能夠過濾激發(fā)光的濾光片，其靠近控制和圖像處理模塊的一端置有電源接口和數(shù) 據(jù)接口 ；所述光電探測器是位置靈敏光電倍增管。所述位置靈敏光探測模塊包括遮光外壁和置于其中的光電探測器，面向圖像板的 一端置有能夠過濾激發(fā)光的濾光片，其靠近控制和圖像處理模塊的一端置有電源接口和數(shù) 據(jù)接口 ；所述光電探測器是CXD或者CMOS，并且在所述濾光片和CXD或者CMOS之間置有錐 形光纖成像束。所述位置靈敏光探測模塊包括遮光外壁和置于其中的光電探測器，面向圖像板的 一端置有能夠過濾激發(fā)光的濾光片，其靠近控制和圖像處理模塊的一端置有電源接口和數(shù) 據(jù)接口 ；所述光電探測器是CXD或者CMOS，并且在所述濾光片和CXD或者CMOS之間置有成 像透鏡組，所述CXD或者CMOS的感光芯片位于成像透鏡組的像平面上。(三)有益效果由于所述具有輻射記憶功能的光致發(fā)光材料做成的圖像板可以將入射X射線或 者伽瑪射線的沉積能量存儲為熒光中心進行長時間的累積，該信號累積的過程中，由于位 置靈敏光探測模塊處于關閉狀態(tài)，不會增加電子學噪聲，是一個可以顯著提高信噪比的過 程，因此本發(fā)明所提供的輻射成像系統(tǒng)能夠對強度極低的X射線或者伽瑪射線進行測量， 可以廣泛應用于低輻射場所的輻射強度與分布測量。


圖1為基于具有輻射記憶功能的光致發(fā)光圖像板的輻射成像系統(tǒng)的結構圖；圖2為圖1中位置靈敏光測量器件的第一具體實例；圖3為圖1中位置靈敏光測量器件的第二具體實例；圖4為圖1中位置靈敏光測量器件的第三具體實例；圖5為位置靈敏光測量器件進行數(shù)據(jù)讀取時的系統(tǒng)內(nèi)部構造具體實施例方式下面結合具體的實施例對本發(fā)明做進一步說明。實施例一本實施例提供的基于具有輻射記憶功能的光致發(fā)光圖像板的輻射成像系統(tǒng)，如圖1所示，包括遮光框體5、針孔準直器1、位置靈敏光探測模塊2、控制和圖像處理模塊9等。 所述針孔準直器1位于遮光框體5前端，位置靈敏光探測模塊2置于遮光框體5后端并且 其光探測面正對針孔準直器1，控制和圖像處理模塊9與位置靈敏光探測模塊2相連，關鍵 在于，在所述針孔準直器1和位置靈敏光探測模塊2之間還置有由具有輻射記憶功能的光 致發(fā)光材料做成的圖像板7 ；在所述遮光框體5的后端置有與所述光致發(fā)光材料相對應的 激發(fā)光源3 ；在所述遮光框體5后端還置有快門4。被測量的X射線或者伽瑪射線放射源發(fā)出的射線，通過針孔準直器1的針孔，進入 測量系統(tǒng)。所述針孔準直器1具有視野大、成像小的特點，針孔準直器1采用可以屏蔽輻射 的原子序數(shù)很大的金屬材料制成，如鉛、鎢等。針孔準直器1的針孔處還置有很薄的遮光 片，所述遮光片由遮光并且易于透過X射線和伽瑪射線的材料制成，比如鋁箔等。從針孔準直器1的針孔入射的X射線或者伽瑪射線由圖像板7進行記錄，圖像板 7由固定架6安裝在遮光框體5內(nèi)。所述圖像板7由能夠把入射X射線或者伽瑪射線轉換 成熒光信號的具有輻射記憶功能的光致發(fā)光(Optical Stimulated Luminescence,0SL)材 料制成，上述材料組分優(yōu)選為A1203:C，或者也可以選擇其它類型的具有輻射記憶功能的光 致發(fā)光材料。上述具有輻射記憶功能的光致發(fā)光材料能在入射點處將入射X射線或者伽瑪 射線的沉積能量轉換成熒光中心進行累積，沉積能量越大，產(chǎn)生的熒光中心就越多。在輻射 水平很低的場合下，可以增大該輻射成像測量系統(tǒng)的測量時間，使光致發(fā)光材料中沉積足 夠多的能量，存儲足夠多的熒光中心，以準備之后用位置靈敏光探測模塊2讀取。在圖像板7上靠近針孔準直器1的一側涂有避光材料或者覆蓋有一層鋁箔。這是 因為輻射成像測量系統(tǒng)內(nèi)部使用的光致發(fā)光材料對可見光是敏感的，可見光的照射會導致 光致發(fā)光材料記錄到的入射射線能量信號的衰減。而且對于后面的位置靈敏光探測模塊， 使用的位置靈敏光電倍增管或者電荷耦合器件，也是需要避光的。激發(fā)光源3置于遮光框體5的后端，呈圓狀均勻分布在位置靈敏光探測模塊2的 周圍。針對本實施例中制作圖像板7所采用的A1203:C，采用波長為500nm左右的發(fā)光二極 管陣列作為激發(fā)光源。在圖像板7被電離輻射曝光一定時間后，開啟該發(fā)光二極管，對圖像 板7上存儲的熒光中心進行激發(fā)，使圖像板7產(chǎn)生波長為420nm左右的熒光，被位置靈敏光 探測模塊2讀取。通過調(diào)整發(fā)光二極管陣列中發(fā)光二極管發(fā)光的強度分布，以及周圍的反 射條件，可以保證照射到圖像板7表面的光是均勻分布的。所述位置靈敏光探測模塊2包括遮光外壁、電源接口 15、數(shù)據(jù)接口 16和光電探測 器，面向圖像板7的一端置有能夠過濾激發(fā)光的濾光片8，其靠近控制和圖像處理模塊9的 一端置有電源接口 15和數(shù)據(jù)接口 16。本實施例中所采用的光電探測器是位置靈敏光電倍 增管14，如圖2所示，利用位置靈敏光電倍增管14測量圖像板7上的退激熒光信號時，將 圖像板7盡量貼近激發(fā)光濾光片8進行測量。用于過濾激發(fā)光的濾光片8位于圖像板7與 位置靈敏光電倍增管14之間并緊貼位置靈敏光電倍增管14的探測面。針對波長為500nm 左右的激發(fā)光源3和熒光波長范圍在420nm左右的圖像板7，本實施例中所采用的濾光片 8是截止波長為440nm的短波通濾光片，只允許光致發(fā)光材料退激時發(fā)出的熒光透過，而使 激發(fā)光源3發(fā)出的激發(fā)光無法到達位置靈敏光電倍增管14。位置靈敏光探測模塊2與遮光框體5的接口處、電源接口 15和數(shù)據(jù)接口 16處均 進行密閉遮光處理。針孔準直器1、遮光框體5和圖像板7上覆蓋的鋁箔一起實現(xiàn)對整個測
5量系統(tǒng)的避光?？刂颇K主要用于對輻射成像測量系統(tǒng)內(nèi)部一些機械機構，以及開關電路的控 制?？刂颇K負責對激發(fā)光源3的開關的控制?？刂颇K還控制光致發(fā)光材料圖像板7沿 輻射成像測量系統(tǒng)軸方向的位移，達到控制測量視野，以及將圖像板7盡量貼近位置靈敏 光測量器件的目的?？刂颇K還需要控制安裝在圖像板7和激發(fā)光濾光片8之間的遮光快 門4，在位置靈敏光測量器件沒有進行讀數(shù)測量時，需要始終將這個遮光快門4關閉，以實 現(xiàn)對位置靈敏光測量器件的遮光狀態(tài)。圖像處理模塊用于分析從位置靈敏光探測模塊2得 到的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)最終的對放射源分布的成像功能。圖像處理模塊通常要和控制模塊聯(lián)合配 合運行，以達到最佳成像效果。在利用上述輻射成像系統(tǒng)進行X射線或者伽瑪輻射場的輻射成像測量時，首先根 據(jù)需要測量視野的大小，通過控制模塊調(diào)整好固定架6離針孔準直器1的距離，激發(fā)光源3 和快門4均處于關閉狀態(tài)。經(jīng)過一定的時間照射后，圖像板7通過X射線或者伽瑪射線的 沉積能量，存儲了輻射源強度分布的圖像信息。然后通過控制模塊打開避光門4，并將固定 架6向右移動至貼近位置靈敏光探測模塊2，如圖5所示。此時打開激發(fā)光源3，圖像板7 上存儲的熒光中心受激發(fā)射出的熒光信號被位置靈敏光探測模塊2測量，并通過后面的圖 像處理模塊，得到放射源分布的圖像。輻射成像測量完成后，通過控制模塊關閉激發(fā)光源3 和快門4。在進行下一次測量之前，需要將先一次測量剩余的信號消除。信號消除也采用光 致激發(fā)的方法，所采用的信號消除光源也為該發(fā)光二極管陣列，不同的是，當該發(fā)光二極管 陣列作為激發(fā)光源時，開啟的數(shù)量比較少，開啟的時間也比較短；而當該發(fā)光二極管陣列作 為信號消除光源時，則全部開啟，而且開啟時間較長，可以對圖像板進行高強度長時間的照射。輻射成像測量完成后，通過控制模塊關閉激發(fā)光源3，關閉避光門4。如果需要進 行下次測量，則通過控制模塊打開所有發(fā)光二極管，照射光致發(fā)光材料圖像板7 —段較長 的時間后，關閉光源，之后即可進行下一次測量。本實施例提供的的輻射成像測量系統(tǒng)，可以根據(jù)輻射場的強弱，調(diào)節(jié)單次讀取光 致發(fā)光材料上存儲的分布圖像信號的時間間隔，從而在保證成像質量的同時，實現(xiàn)連續(xù)的 成像測量。實施例二其他技術方案不變，與實施例一的區(qū)別在于本實施例中所采用的光電探測器是電荷耦合器件(CCD)或者CMOS 12，并且在所 述濾光片8和(XD/CM0S 12之間置有錐形光纖成像束10，如圖3所示。圖像板7受激發(fā)出 的熒光信號通過錐形光纖成像束10耦合到(XD/CM0S 12的表面并被測量，同時保留了位置 信息以及強度信息。實施例三其他技術方案不變，與實施例一的區(qū)別在于本實施例中所采用的光電探測器是電荷耦合器件(CCD)或者CMOS 12，在所述濾 光片8和(XD/CM0S 12之間置有成像透鏡組13，所述(XD/CM0S 12的感光芯片位于成像透 鏡組13的像平面上，如圖4所示。圖像板7受激發(fā)出的熒光信號通過錐形成像透鏡組13成像到CCD/CMOS 12的表面并被測量，同時保留了位置信息以及強度信息。
以上內(nèi)容是結合優(yōu)選的實施例對本發(fā)明所做的具體說明，不能認定本發(fā)明的具體 實施方式僅限于這些說明。對本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明 構思的前提下，還可以做出若干簡單推演和變換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
一種基于具有輻射記憶功能的光致發(fā)光圖像板的輻射成像系統(tǒng)，包括遮光框體(5)、針孔準直器(1)、位置靈敏光探測模塊(2)、控制和圖像處理模塊(9)，所述針孔準直器(1)位于遮光框體(5)前端，位置靈敏光探測模塊(2)置于遮光框體(5)后端并且其光探測面正對針孔準直器(1)，控制和圖像處理模塊(9)與位置靈敏光探測模塊(2)相連，其特征在于在所述針孔準直器(1)和位置靈敏光探測模塊(2)之間還置有由具有輻射記憶功能的光致發(fā)光材料制成的圖像板(7)；在所述遮光框體(5)的后端置有與所述光致發(fā)光材料相對應的激發(fā)光源(3)；在所述遮光框體(5)后端置有快門(4)。
2.根據(jù)權利要求1所述的輻射成像系統(tǒng)，其特征在于所述針孔準直器(1)的針孔處 還置有遮光片，所述遮光片由易于透過X射線和伽瑪射線的材料制成。
3.根據(jù)權利要求1所述的輻射成像系統(tǒng)，其特征在于制作圖像板(7)所用的具有輻 射記憶功能的光致發(fā)光材料是Al2O3 C。
4.根據(jù)權利要求1所述的輻射成像系統(tǒng)，其特征在于所述圖像板(7)靠近針孔準直 器(1)的一側涂有避光材料或者覆蓋有一層鋁箔。
5.根據(jù)權利要求1所述的輻射成像系統(tǒng)，其特征在于所述圖像板(7)可以在遮光框 體(5)內(nèi)沿著輻射測量系統(tǒng)中心軸方向前后移動。
6.根據(jù)權利要求1所述的輻射成像系統(tǒng)，其特征在于所述激發(fā)光源(3)呈圓狀均勻 分布在位置靈敏光探測模塊(2)的周圍。
7.根據(jù)權利要求1 6所述的輻射成像系統(tǒng)，其特征在于所述位置靈敏光探測模 塊(2)包括遮光外壁和置于其中的光電探測器，面向圖像板(7)的一端置有能夠過濾激發(fā) 光的濾光片(8)，其靠近控制和圖像處理模塊(9)的一端置有電源接口(15)和數(shù)據(jù)接口 (16)；所述光電探測器是位置靈敏光電倍增管(14)。
8.根據(jù)權利要求1 6所述的輻射成像系統(tǒng)，其特征在于所述位置靈敏光探測模 塊(2)包括遮光外壁和置于其中的光電探測器，面向圖像板(7)的一端置有能夠過濾激發(fā) 光的濾光片(8)，其靠近控制和圖像處理模塊(9)的一端置有電源接口(15)和數(shù)據(jù)接口 (16)；所述光電探測器是CCD或者CMOS (12)，并且在所述濾光片(8)和CCD或者CMOS (12) 之間置有錐形光纖成像束(10)。
9.根據(jù)權利要求1 6所述的輻射成像系統(tǒng)，其特征在于所述位置靈敏光探測模 塊⑵包括遮光外壁和置于其中的光電探測器，面向圖像板(7)的一端置有能夠過濾激發(fā) 光的濾光片(8)，其靠近控制和圖像處理模塊(9)的一端置有電源接口(15)和數(shù)據(jù)接口 (16)；所述光電探測器是CCD或者CMOS (12)，并且在所述濾光片(8)和CCD或者CMOS (12) 之間置有成像透鏡組(13)，所述C⑶或者CMOS (12)的感光芯片位于成像透鏡組(13)的像 平面上。
全文摘要
本發(fā)明屬于輻射測量技術領域，具體涉及一種基于具有輻射記憶功能的光致發(fā)光圖像板的輻射成像系統(tǒng)，包括遮光框體、針孔準直器、位置靈敏光探測模塊、控制和圖像處理模塊，所述針孔準直器位于遮光框體前端，位置靈敏光探測模塊置于遮光框體后端并且其光探測面正對針孔準直器，控制和圖像處理模塊與位置靈敏光探測模塊相連。在所述針孔準直器和位置靈敏光探測模塊之間還置有由具有輻射記憶功能的光致發(fā)光材料制成的圖像板；在所述遮光框體的后端置有與所述光致發(fā)光材料相對應的激發(fā)光源；在所述遮光框體后端置有快門。本發(fā)明所提供的輻射成像系統(tǒng)能夠對強度極低的X射線或者伽瑪射線進行測量，可以廣泛應用于低輻射場所的輻射強度與分布測量。
文檔編號G01T1/16GK101968545SQ20101028193
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月14日 優(yōu)先權日2010年9月14日
發(fā)明者王瑩, 馬吉增, 駱志平 申請人:中國原子能科學研究院