基于旋转调制的中子-伽马同时成像技术研究

Non-contact imaging technique is widely used in the field of radioactive waste assay, radiation contamination measurements and orientation, and special nuclear materials identification. Most of the current technologies are single-ray type imaging, and are based on coded imaging technique. These imaging technologies are difficult to meet the neutron-gamma simultaneous imaging demand in the field of radiation monitoring and nuclear safety. A new idea, which combines rotating modulation and pulse shape discrimination technique, is proposed to solve this difficulty. This new technology will be capable of imaging for neutron and gamma simultaneously with some specific image reconstruction algorithm. The development of this technology can be more broadly applied to mixed radiation field such as source identification and orientation，and has importance significance in the field of nuclear safety and radiation monitoring.

非接触式成像技术在放射性废物监测检测、放射源沾染与定位、特殊核材料确认等方面具有广泛应用，目前的研究较多地关注单一射线类型成像，大多是基于空间编码的成像技术，这些技术难以满足核辐射监测和核安全领域所需的中子-伽马同时成像的需求。针对这一困难，本项目首次提出了一种新的基于旋转调制方法的中子-伽马同时成像技术，该技术结合天文观测中的旋转调制方法与探测器的脉冲形状甄别技术，配合特定的图像重建算法，将使系统具有源区中子-伽马同时成像功能，能更广泛地适用于混合辐射场的材料鉴别与定位需求，对核辐射监测、核安全等领域具有重要意义。

针对放射源定位、特殊核材料确认等混合辐射场下的应用需求，本项目探索了一种新的中子伽马同时成像技术，从理论与实验两方面开展了成像过程的研究，建立了原理样机并掌握了关键技术。取得的主要进展和结论为：（1）建立了旋转调制成像系统性能理论评估方法，发现了在近场成像情况下图像质量的退化因素，针对性地改进了系统成像模型，改进后的算法能够较好地解决近场射线旋转调制成像的质量退化问题；（2）研究了影响系统成像效果的物理因素，在此基础上优化了成像设计，完成了系统角分辨能力评估；（3）建立了全数字化波形甄别能力与多路多参数高速电子学获取能力，完成了基于放射源的成像原理实验。研究表明，该技术在不需要高成本位置灵敏探测器的情况下具备较高的角分辨能力，对混合辐射场内的热点成像与定位具有潜在的应用价值。