基于伽玛射线编码孔径成像的新方法研究

Research on radiation orientation technique based on coded aperture imaging will be carried out. The mainly research tasks focus on resolve shortges of available technology. Following the principle of coded aperture imaging, new method will be developed to coding the radioactive source, and corresponding iterative reconstruction will be developed to achieve self identifying of convergence. The research targets are reduce the artifacts in the case of near-field reconstruction, increase the flexibility of the coding pattern, increase the quality of the imaging, at the same time, keep advantages of the available technology at high detection efficiency and high sensitivity. The cutting edge technology of radiation imaging in this project has an extensive application prospect in fields like radiological safety monitor and radiation security.

针对放射源监测应用需求，深入开展编码孔径成像技术研究。重点是针对现有MURA编码存在的不足，提出一种有效外延收缩、结构简单的放射源投影新编码方法，并将迭代重建优化算法应用于新编码方式的图像重建，实现自识别迭代收敛控制。在保持高探测效率、高灵敏度的同时，降低近场畸变效应、提高编码的灵活性和适应性、提高重建图像质量。本项目的顺利实施可为放射性成像监测技术的发展做出贡献，在辐射安全监测、放射性安保等领域具有良好的应用前景。

本项目提出了一种新颖的正方形编码方式，编码数应满足(4N+1)×(4N+1)，通过构建正方形编码函数及相应的解码函数，实现对简单形状开孔进行高分辨率图像重建，突破了传统小孔成像中开孔越大分辨率越差的观念，探测器口径的开孔率增加为25%，在量级上提高了探测效率。与目前常用的MURA编码方式相比，具有特有的准直器循环延拓方式，在满足相同视野情况下准直器面积比MURA编码可减小至约56%，简洁性的改进显著，大大降低了准直器的加工难度，有利于系统整体集成度的提高。此外为提高正方形编码图像信噪比，开展了基于极大似然-期望最大化的迭代方法研究，搭建了实验平台，设计了有效面积为45.9mm×45.9mm、采样像素为17×17的伽玛探测器，研制了不同厚度的系列化编码准直器，通过实验验证，对于28.8μCi Cs-137点源置于1米物距处，可在100秒内给出对比度很高的热点重建图像，该条件下Cs-137点源在探测器处产生的剂量率约为0.1μSv/h，与环境本底辐射水平相当，这验证了正方形编码方式满足了实际应用中对放射源快速成像的性能要求，达到了本项目的研究目标，为新编码成像方式的发展提供了经验和数据。