JP7107974B2 - 放射性環境における分布のボリュームおよび同位体の識別のためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
・電離放射線のエネルギに比例する電気信号を生成し、放射性環境から方向情報を取得することを目的としたコリメーション機構を備えるガンマ線検出器と、
・放射性環境の画像をキャプチャするためのガンマ放射線検出器に接続された光学トランスデューサと、を備える。
・ガンマ放射線検出器を光学トランスデューサにリンクする制御ユニットを備え、
前記制御ユニットは、
・マイクロプロセッサと、
・前記マイクロプロセッサにリンクされたメモリと、を備え、
前記メモリは、
・前記光学トランスデューサによってキャプチャされた前記放射性環境の初期画像を定義し、
・前記初期画像で少なくとも1つの視覚的基準を検出し、
・前記視覚的基準に対する前記ガンマ放射線検出器の初期方向を決定し、
・前記初期画像の後の後続の画像から開始して、一連の位置で前記初期画像の前記視覚的基準に対するシステムの絶対位置を検出し、
・前記放射性環境内の各位置の前記ガンマ放射線検出器の方向を決定するための、
位置決め手順を含み、
・前記放射性環境内のシステムの各位置で、前記ガンマ放射線検出器を使用して前記電離放射線の測定を実行し、
・これらの測定値を、前記位置決め手順により取得した前記絶対位置に関連付け、
・前記放射性環境におけるその空間分布を確立し、各サブボリューム領域がその放射線の強度に比例する値を備えるサブボリュームの形状をもつ3次元行列を形成し、
・前記電離放射線を、フォトピークに応じて前記トランスデューサによって生成される電気信号の値に従って特徴付け、その同位体組成を決定するための、
測定手順を含む
システム。
・X,Y,Z:LOC_Xと呼ばれる各サブボリューム(cm)の空間座標である。
・i,j,k:ボクセル(3次元の点)の位置を識別する整数値である。
・Dx,Dy,Dz:ボクセルと次のボクセルとの間の空間座標間の距離を表す整数値である。
・Xo,Yo,Zo:空間座標、ボクセルの初期座標(cm)である。
・Eはエネルギ係数(Ke)である。
・Iは、検出器で測定された信号の値(V)である。
・CAL_Eは、検出器からの信号をエネルギ(Ke/V)に関連付けるスケール係数である。
・Eoは、検出器からの信号が0(Ke)のときのエネルギの値である。
・E(LOC_X,POSE_D(t))は、ガンマ検出器の既知の効率係数であり、この場合、ガンマ放射線検出器の方向とその構造に依存する。
・E((POSE_D(t)-LOC_X)2)は、放射線源の位置と測定の各サブボリュームとの相対的な距離を関連付ける距離に対する効率係数である。
・EFF_C(E)は、特定のエネルギの各フォトピークの信号を取得するガンマ放射線検出器の効率を決定する係数である。
・FCは、較正によって取得されたガンマ検出器に関する追加の係数である。
a)放射性環境におけるシステムの初期位置を決定するステップと、
b)少なくとも視覚的基準を含むように、放射性環境内の光学トランスデューサの視野内に測定領域を確立するステップと、
c)位置決め手順により、放射性環境の測定領域の初期画像を光学トランスデューサにより取得し、ガンマ放射線検出器の初期方向を取得するステップと、
d)位置決め手順により、視覚的基準に対するシステムの初期絶対位置を決定するステップと、
e)システムの位置を、少なくとも1回、変更し、初期位置の後の一連の位置毎に次の手順を実行するステップと、を含み、
前記次の手順は、
I.光トランスデューサと位置決め手順により、初期画像に続く一連の画像を取得するステップと、
II.測定手順とガンマ放射線検出器により、放射性環境の放射線測定を実行するステップと、
III.サブボリュームを生成することにより放射線測定値を投影するための画像内の測定ボリュームを、制御ユニットにより、生成するステップと、
IV.サブボリュームを決定する3次元座標を決定し、それらを制御ユニットによって放射性環境の測定値に関連付けるステップと、
V.測定手順により、各サブボリュームに対してゼロより大きい値を確立し、各一連の位置で増加し(各サブボリュームに対して)、放射強度が検出され、減少し(再び、各サブボリュームで)、放射能強度が検出されない、ステップと、
VI.フォトピークに従ってトランスデューサによって生成された電気信号の値に従って電離放射線を特徴付け、その同位体組成を決定するステップと、を含む方法。
・X,Y,Z:LOC_Xと呼ばれる各サブボリューム(cm)の空間座標である。
・i,j,k:ボクセルの位置を識別する整数値である。
・Dx,Dy,Dz:ボクセルと次のボクセルとの間の空間座標間の距離を表す整数値である。
・Xo,Yo,Zo:空間座標、ボクセルの初期座標(cm)である。
・Eは、エネルギ係数(Ke)である。
・Iは、検出器で測定された信号の値(V)である。
・CAL_Eは、検出器からの信号をエネルギ(Ke/V)に関連付けるスケール係数である。
・Eoは、検出器からの信号が0(Ke)のときのエネルギの値である。
・E(LOC_X,POSE_D(t))は、ガンマ検出器の既知の効率係数であり、この場合、ガンマ放射線検出器の向きとその構造に依存する。
・E((POSE_D(t)-LOC_X)2)は、放射線源の位置と測定の各サブボリュームとの相対距離を関連付ける距離に対する効率係数である。
・EFF_C(E)は、特定のエネルギの各フォトピークの信号を取得する際のガンマ線検出器の効率を決定する係数である。
・FCは、較正によって取得されたガンマ検出器に関する追加の係数である。
・放射線源からの電離放射線のエネルギに比例する電気信号を生成するためのガンマ放射線検出器(2)であって、放射性環境(3)から方向情報を取得するためのコリメーション機構を備える、ガンマ放射線検出器(2)と、
・放射性環境の画像またはビデオを取得するための、ガンマ放射線検出器(2)に接続された可視光カメラなどの光学トランスデューサ(1)と、を備える。
・ガンマ放射線検出器(2)と、マイクロプロセッサとメモリを備える光学トランスデューサ(1)にリンクされた制御ユニットであって、マイクロプロセッサはメモリにリンクされ、メモリは、放射性環境の画像から開始して、固定位置および可視光カメラに配置された基準マーク(4)などの少なくとも1つの視覚的基準を検出し、電離放射線の強度を定量化する後続の測定によって電離放射線の原点方向を決定するための位置決め手順および測定手順を含む、制御ユニットを備える。
Claims (14)
- 放射性環境内の少なくとも1点または広範囲の放射線源(3)からの電離放射線の空間分布のボリュームおよび同位体の識別のためのシステム(10)であって、
前記システム(10)は、
・前記電離放射線のエネルギに比例する電気信号を生成し、前記放射性環境から方向情報を取得するためのコリメーション機構を備えている、ガンマ放射線検出器(2)と、
・前記放射性環境の画像をキャプチャするための前記ガンマ放射線検出器(2)にリンクされた光学トランスデューサ(1)と、を備え、
前記システム(10)は、前記ガンマ放射線検出器(2)が前記光学トランスデューサ(1)に結合され、前記システム(10)が制御ユニットを備えることを特徴とし、
前記制御ユニットは、
・マイクロプロセッサと、
・前記マイクロプロセッサにリンクされたメモリと、を備え、
前記メモリは、
・前記光学トランスデューサ(1)によってキャプチャされた前記放射性環境の初期画像を定義し、
・前記初期画像で少なくとも1つの視覚的基準を検出し、
・前記視覚的基準に対する前記ガンマ放射線検出器(2)の初期方向を決定し、
・前記初期画像の後の後続の画像から開始して、一連の位置で前記初期画像の前記視覚的基準に対する前記システム(10)の絶対位置を検出し、
・前記放射性環境内の各位置の前記ガンマ放射線検出器(2)の方向を決定するための、
位置決め手順を含み、
・前記放射性環境内の前記システム(10)の各位置で、前記ガンマ放射線検出器(2)を使用して前記電離放射線の測定を実行し、
・これらの測定値を、前記位置決め手順により取得した前記絶対位置に関連付け、
・前記放射性環境におけるその空間分布を確立し、各サブボリューム領域がその放射線の強度に比例する値を備えるサブボリュームの形状をもつ3次元行列を形成し、
・前記電離放射線を、フォトピークに応じて前記トランスデューサによって生成される電気信号の値に従って特徴付け、その同位体組成を決定するための、
測定手順を含む
システム。 - 前記コリメーション機構は、前記システム(10)の各位置における前記放射線源(3)からの前記電離放射線の方向を検出するためセグメンタを有する構造を備えることを特徴とする請求項1に記載のシステム(10)。
- 前記制御ユニットは、前記システム(10)の各位置において、前記放射線源(3)からの前記電離放射線の方向を検出するためのコンプトン技術などのコリメーション技術を含むメモリの検出手順を含むことを特徴とする請求項1に記載のシステム(10)。
- 前記光学トランスデューサ(1)は、可視光カメラであることを特徴とする請求項1ないし3のうちいずれか1項に記載のシステム(10)。
- 前記視覚的基準は、前記放射性環境においてユーザによって位置決めされた基準マーク(4)であることを特徴とする請求項1ないし4のうちいずれか1項に記載のシステム(10)。
- 前記光学トランスデューサ(1)は、深さカメラまたは輪郭カメラであることを特徴とする請求項1ないし3のうちいずれか1項に記載のシステム(10)。
- 前記視覚的基準は、事前に設定された寸法またはサイズの物体であり、前記放射性環境内で、その初期位置における深度カメラの視野内に配置されることを特徴とする請求項6に記載のシステム(10)。
- 前記制御ユニットのメモリは、次の前記サブボリュームを決定する第1のサブ手順を含む
X,Y,Z=Dx・i+Xo,Dy・j+Yo,Dz・k+Zo
ここで、
・X,Y,Z:LOC_Xと呼ばれる各サブボリューム(cm)の空間座標である。
・i,j,k:ボクセルの位置を識別する整数値である。
・Dx,Dy,Dz:ボクセルと次のボクセルとの間の空間座標間の距離を表す整数値である。
・Xo,Yo,Zo:空間座標、ボクセルの初期座標(cm)である。
ことを特徴とする請求項1ないし7のうちいずれか1項に記載のシステム(10)。 - 前記制御ユニットのメモリは、次式に従って各サブボリュームの放射を測定する前記測定手順における第2のサブ手順含む
E=I・CAL_E+Eo
ここで、
・Eは、エネルギ係数(Ke)である。
・Iは、検出器で測定された信号の値(V)である。
・CAL_Eは、検出器からの信号をエネルギ(Ke/V)に関連付けるスケール係数である。
・Eoは、検出器からの信号が0(Ke)のときのエネルギの値である。
ことを特徴とする請求項8に記載のシステム(10)。 - 前記制御ユニットのメモリは、前記サブボリュームを前記エネルギ係数に関連付ける前記測定手順における第3のサブ手順を含み、次の式により、各サブボリュームの放射強度係数(FI)を取得する
FI=E(LOC_X,POSE_D(t))・E((POSE_D(t)-LOC_X)2)・EFF_C(E)・FC
ここで、
・E(LOC_X,POSE_D(t))は、ガンマ検出器の既知の効率係数であり、この場合、ガンマ放射線検出器(2)の向きとその構造に依存する。
・E((POSE_D(t)-LOC_X)2)は、放射線源(3)の位置と測定の各サブボリュームとの相対距離を関連付ける距離に対する効率係数である。
・EFF_C(E)は、各フォトピークエネルギの信号を取得する際のガンマ線検出器(2)の効率を決定する係数である。
・FCは、較正によって取得されたガンマ検出器に関する追加の係数である。
ことを特徴とする請求項9に記載のシステム(10)。 - 請求項1ないし10のうちいずれか1項に記載のシステム(10)を使用する、放射性環境内の放射性点、または広範囲、1つの放射線源または複数の放射線源(3)からの電離放射線の空間分布の同位体の識別および特性評価のための方法であって、
前記方法は、
a)前記放射性環境における前記システム(10)の初期位置を決定するステップと、
b)少なくとも視覚的基準を含むように、前記放射性環境内の前記光学トランスデューサの視野内に測定領域を確立するステップと、
c)前記位置決め手順により、前記放射性環境の測定領域の初期画像を前記光学トランスデューサ(1)により取得し、前記ガンマ放射線検出器(2)の初期方向を取得するステップと、
d)前記位置決め手順により、前記視覚的基準に対する前記システム(10)の初期絶対位置を決定するステップと、
e)前記システム(10)の位置を、少なくとも1回、変更し、前記初期位置の後の一連の位置毎に次の手順を実行するステップと、を含み、
前記次の手順は、
i.前記光学トランスデューサ(1)と前記位置決め手順により、前記初期画像に続く一連の画像を取得するステップと、
ii.前記測定手順と前記ガンマ放射線検出器(2)により、前記放射性環境の放射線測定を実行するステップと、
iii.サブボリュームを生成することにより前記放射線測定値を投影するための画像内の測定ボリュームを、制御ユニットにより、生成するステップと、
iV.前記サブボリュームを決定する3次元座標を決定し、それらを前記制御ユニットによって前記放射性環境の測定値に関連付けるステップと、
V.前記測定手順により、各サブボリュームに対してゼロより大きい値を確立し、各一連の位置で各サブボリュームに対して増加し、放射強度が検出され、各サブボリュームで減少し、放射能強度が検出されない、ステップと、
Vi.フォトピークに従って前記トランスデューサによって生成された電気信号の値に従って前記電離放射線を特徴付け、その同位体組成を決定するステップと、を含むことを特徴とする方法。 - 前記制御ユニットのメモリは、次の前記サブボリュームを決定する第1のサブ手順を含む
X,Y,Z=Dx・i+Xo,Dy・j+Yo,Dz・k+Zo
ここで、
・X,Y,Z:LOC_Xと呼ばれる各サブボリューム(cm)の空間座標である。
・i,j,k:ボクセルの位置を識別する整数値である。
・Dx,Dy,Dz:ボクセルと次のボクセルとの間の空間座標間の距離を表す整数値である。
・Xo,Yo,Zo:空間座標、ボクセルの初期座標(cm)である。
ことを特徴とする請求項11に記載の方法。 - 前記制御ユニットのメモリは、次式に従って各サブボリュームの放射を測定する前記測定手順における第2のサブ手順を含む
E=I・CAL_E+Eo
ここで、
・Eは、エネルギ係数(Ke)
・Iは、検出器で測定された信号の値(V)である。
・CAL_Eは、検出器からの信号をエネルギ(Ke/V)に関連付けるスケール係数である。
・Eoは、検出器からの信号が0(Ke)のときのエネルギの値である。
ことを特徴とする請求項11または12に記載の方法。 - 前記制御ユニットのメモリは、前記サブボリュームを前記エネルギ係数に関連付ける前記測定手順における第3のサブ手順を含み、次の式により、各サブボリュームの放射強度係数(FI)を取得する
FI=E(LOC_X,POSE_D(t))・E((POSE_D(t)-LOC_X)2)・EFF_C(E)・FC
ここで、
・E(LOC_X,POSE_D(t))は、ガンマ検出器の既知の効率係数であり、この場合、ガンマ放射線検出器(2)の向きとその構造に依存する。
・E((POSE_D(t)-LOC_X)2)は、放射線源(3)の位置と測定の各サブボリュームとの相対距離を関連付ける距離に対する効率係数である。
・EFF_C(E)は、特定のエネルギの各フォトピークの信号を取得する際のガンマ線検出器(2)の効率を決定する係数である。
・FCは、較正によって取得されたガンマ検出器に関する追加の係数である。
ことを特徴とする請求項13に記載の方法。
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