申请/专利权人：中国医学科学院放射医学研究所;天津华放科技有限责任公司;烟台哈尔滨工程大学研究院;天津市生态环境监测中心

申请日：2023-09-04

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN116858214B

主分类号：G01C21/00

分类号：G01C21/00;G01C21/20;G01T1/02;G01T1/18;G01T1/29;G01T1/36;H04L67/12;G06T11/00;B64U101/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2024.04.23#著录事项变更;2023.10.27#实质审查的生效;2023.10.10#公开

摘要：本发明涉及放射性核素分布绘图系统。包括搭载有γ谱仪的无人机，还包括路径规划模块、γ谱仪测量模块、反演绘图模块和可视化与通信模块。本发明还涉及绘图方法。包括以下步骤：步骤1，操作人员根据要测量的区域规划无人机的航线，向无人机注入测量航点信息；步骤2，无人机沿着设定的航线飞行，到达设定的测量航点位置时搭载的γ谱仪进行放射性检测，获取检测数据；步骤3，根据获取的检测数据进行构建能谱并计算得到全能峰计数率数据、活度数据和剂量率数据，并估计放射性核素的类别；步骤4，根据获取的计算数据进行反演绘图，得到放射性核素特征信息的分布地图。本发明提高了绘图的精度，扩展了应用范围并降低了绘图成本，减少了应急响应所需时间。

主权项：1.一种放射性核素分布绘图方法，其特征是：包括以下步骤，步骤1，操作人员根据要测量的区域规划无人机的航线，向无人机注入测量航点信息；本步骤中，输入绘图初始化参数，初始化参数包括地图像素大小T、放射性核素测量次数R、放射性核素能量E、放射性核素计数率N和探测器几何因素w；创建测量次数变量i、像素矩阵Cr和Cr’以及观测像素矩阵Cvis，观测像素矩阵Cvis＝CrCr’；步骤2，无人机沿着设定的航线飞行，到达设定的测量航点位置时搭载的γ谱仪进行放射性检测，获取检测数据；步骤3，根据获取的检测数据进行构建能谱并计算得到全能峰计数率数据、活度数据和剂量率数据，并估计放射性核素的类别；本步骤中，首先分析探测器与放射源的几何关系得到本征探测效率εin的函数表达，再结合能谱数据推导出源峰探测效率εsp与本征探测效率εin的关系式，源峰探测效率εsp与探测角度θ相关，最后根据活度计算公式，结合源峰探测效率εsp和放射性核素类别信息得到放射性核素活度Ai或峰源探测效率εsp随探测角度θ变化的概率密度函数Ai∝εsp∝θ；本步骤中，根据几何关系图推导出本征探测效率的数值表达式， 其中，h为点源与晶体的距离，μ为衰减系数，r为圆柱形晶体的半径，t1为圆柱形晶体的厚度，θ为点源射线射入晶体的入射角，θ1为射线与探测器下表面所呈的最大夹角，θ2为射线与探测器上表面所呈的最大夹角；结合能谱数据推导出源峰探测效率与本征探测效率的关系式， 其中，本征探测效率为εin，立体角为Ω，峰总比为R1和探测器几何因素为w；已知能谱信息和源峰探测效率，通过下式计算出放射性核素的活度以及最小探测限，再由剂量率转换因子H将活度转换为剂量率， 其中，Ai是指放射性核素的活度，I是指γ射线所占分支比，εsp是指源峰探测效率，Ni是指全能峰面积，μm是指穿透材料m的能量线性衰减，Zm是指材料m的厚度，t是指采样时间；步骤4，根据获取的计算数据进行反演绘图，得到放射性核素特征信息的分布地图；本步骤中，结合能谱信息和位置信息首先利用矢量叠加运算法得到放射源的近似位置，再利用蒙特卡洛计算工具计算得到探测角度与源峰探测效率之间的函数关系曲线，接着运用梯形计算法结合活度与源峰探测效率和探测角度之间的函数关系计算活度或剂量率相关矩阵Mp，矩阵Mp被定义为一个像素矩阵，梯形计算法提高矩阵Mp的计算精度，随着探测器的运动，放射源近似点的活度分布在测量点探测器上投影的结果各不相同，放射源附近的矩阵Mp是由测量点附近的矩阵Mp反投影得到，反投影函数结合了探测角度与源峰探测效率函数，为了提高计算机计算速度采用了滤波反投影算法，最后将放射源附近的矩阵Mp结合测量次数相关矩阵Mu得到放射源附近真实的活度分布图；采用多测量航点的矩阵Mp和Mu对像素矩阵Cr和Cr’进行多次迭代，像素矩阵Cr被不同坐标下的矩阵Mp拼接而成，Cr＝Cr+Mp，Cr’＝Cr’+Mu；本步骤中，活度动态绘图模块和剂量率动态绘图模块中利用滤波反投影法对像素矩阵Cr和Cr’进行处理，重构出放射性核素观测像素矩阵Cvis，滤波反投影函数利用二维离散傅里叶反变换运算， 其中，fx,y为绘制的放射性核素分布图像，Pω,θ为投影得到的与角度相关的活度概率分布函数，|w|为窗函数；剂量率D由活度A经过转换因子H得到，关系为D＝H·A。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国医学科学院放射医学研究所;天津华放科技有限责任公司;烟台哈尔滨工程大学研究院;天津市生态环境监测中心 一种放射性核素分布绘图系统及绘图方法

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