Развитие физических методов и приборов для получения гамма-изображений источников радиоактивных излучений тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.08 ВАК РФ

о? РОССИЙСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР

^ "КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ"

чг-

На правах рукописи СТЕПАНОВ Вячеслав Евгеньевич

УДК 621.039+535.23

РАЗВИТИЕ ФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ II ПРИБОРОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГАММА ИЗОБРАЖЕНИЙ ИСТОЧНИКОВ РАД ИО А КТ И В Н ЫХ ИЗЛУЧЕН И Й.

/01.04.08. - Физика и химия плазмы. 01.04.01 - Техника физического эксперимента, физика приборов, автоматизация физических исследовании/

Автореферат

диссертации па соискание ученой степени кандидата физнко-матем атт 1ческ1 IX паук.

Москва - 1997

Работа выполнена в РНЦ "Курчатовский институт".

Научные руководители:

Официальные оппоненты: паук

Ведущая организация: ИБРАЭ

Академик РАЕН, профессор, доктор физико - матсматпчекнх наук Рудаков Л.И. кандидат фпзш<о - матсматпчекнх наук Иванов О.П.

доктор фпзнко-математнчекпх наук Веденов A.A.

кандидат фшнко - матсматпчекнх Попов Д.А.

Защита состоится "_"_1997г. в_часов па

заседании диссертационного совета Д-034.04.01 РНЦ "Курчатовский институт".

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РНЦ "Курчатовский Институт".

Автореферат разослан "_"_1997г.

Ученый секретарь совета

Л.И. Елизаров.

Актуальность исследований. Наибольшее развитие и применение методы получения изображений радиоактивных п излучающих объектов нашли физике плазмы, медицине, радиационной дефектоскопии н гамма-астрономии. В последние 4 десятилетня, в связи с развитием атомной энергетики, предпринимаются попытки применения разработанных методов получения изображении радиоактивных источников в этой области. Производство ядерного горючего и радиоизотопов, их использование, переработка и хранение, работа атомных электростанций, исследовательских и промышленных реакторов и т.п. приводит к радиоактивному загрязнению используемого оборудования, помещении, зданий п территории. Вероятность таких загрязнении возрастает в связи с возможностью аварий на атомных стапцпях н ядерноопасных объектах, угрозой ядерного терроризма, несанкционированной продажи и перемещения ядерного горючего и радиоактивных изотопов.

В настоящее время большое число промышленных п исследовательских реакторов выработали свой ресурс и выводятся из эксплуатации. В процессе их работы происходило накопление загрязнения оборудования, например, трубопроводов охлаждающих контуров. Подготовка реакторов к разборке требут проведения дезактивацнонпых работ и, в первую очередь, выявления наиболее загрязненных частей оборудования. Мощность экспозиционной дозы в помещениях первых контуров охлаждения реакторов создаётся как прямым излучением закрязпенпых внутренних поверхностей трубопроводов, так и рассеянным излучением от степ помещении и размещенного в нем оборудования. Поэтому обнаружение наиболее активных источников излучения обычными методами, например, интегральными дозиметрами может оказаться малоэффективным и дорогостоящим сточки зрения дозовой нагрузки па персонал.

Исследовательская активность в этой области обусловлена возможностью применения существующих методов получения изображений для идентификации источников излучения и направлена па создание портативных, приборов для получения этих изображений. Сравнительно малые размеры и вес приборов позволят использовать их не только в нсследователышх лабораториях, по н в насыщенных оборудованием помещениях с сильным радиоактивным загрязнением. Управляемые компьютером измерительные системы могут работать в автоматическом режиме без присутствия персонала непосредственно

в загрязненных помещениях. Дистанционная визуализация пространственного распределения гамма-излучающих

радиоактивных веществ в реальных условиях может быть эффективно используема для решения перечисленных задач.

Целью данной работы является развитие и применение существующих методов получения гамма-изображений для визуализации радиоактивных источников для объектов атомной промышленности; разработка и создание необходимых для этого методик, алгоритмов, новых детекторов и приборов и метематического обеспечения; экспериментальных исследовании по проверки разработанных алгоритмов и приборов; применение их для получения изображений радиоактивных объектов в реальных условиях.

Научная новизна работы.

1. Получены гамма-изображения радиоактивных объектов в сложных радиационных полях;

2. На основе проведенных экспериментальных исследовании разработан и испытан высокочувтвитсльныи позпционно-чувствптельный детектор для получения гамм а-изображений;

3. Разработана и создана новая автоматизированная система для дистанционного обнаружения и визуализации радиоактивных источников излучения - гаммавизор;

4. Проведены эксперименты по идентификации источников гамма-излучения в реальных условиях;

5. Впервые разработана и создана портативная система для получения гамма-изображенпй с помощью апертур па основе кодирующих масок;

6. Экспериментально исследовано влияние параметров применяемого позицнонно-чувствительного детектора на качество изображения, получаемого методом кодирующий апертур.

Результаты проведенных исследований можно применять для создания портативных автоматизированных систем получения X и гамма-изображений радиоактивных источников. Предложенный впервые, для систем с кодирующими апертурами, позпциоино-чувствнтельнып детектор, разработанные алгоритмы обработки и восстановления изображений, результаты экспериментов по получению и восстановленшо изображений сложных объектов,

занимающих значительную часть поля зрения системы, могут найти применение для создания иопых приборов для медицины, дефектоскопии, гамма-астрономнп и т.д.

Защищаемые положения.

1. Разработанные системы получения гамма-изображений могут применяться для визуализации распределенных источников радиоактивного излучения в сильных радиационных полях.

2. Применение предложенных конструкцих кодирующих масок с большим числом элементов позволяет получать изображения радиоактивных источников излучения с опершей до 1.5МэВ без изменения полного угла зрения системы.

3. Предложенные алгоритмы восстановления изображении понижают статистический шум, увеличивают чувствительность метода.

4. Возможность разбиения площади познцнонно чувствительного детектора на отдельные домены позволяет повысить разрешение получаемых изображении.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и выводов, содержит 34 рисунка, включает 6n6raioqia(l)ino нз 99 наименовании. Полный объем диссертации 121 страница машинописного текста.

Содержание диссертации.

Во введении обоснована актуальность выполненных исследований, посвященных развитию физических методов и приборов для получения гамма-изображений радиоактивных объектов. Показана научная новизна и практнчекая ценность полученных результатов. Сформулирована цель работы и защищаемые положения, описывается распределение материала по главам.

Глава 1 состоит из 3 параграфов, в которых дастся обзор теоретических и экспериментальных работ, посвященных методам и приборам для получения изображений радиоактивных объектов. Обсуждаются методы получения изображений на основе камер-обскура, многодырчатых коллиматоров и кодирующих апертур. Описаны их преимущества н недостатки. Показано, что исследовательский интерес в этой области в настоящее время обусловлен возможностью применения методов получения

изображений дня идентификации источников излучения, визуализации радиоактивных загрязнении оборудования п помещении и направлен на создание портативных приборов для получения этих изображении.

Глава 2 посвящена разработанным портативным системам для визуализации радиоактивных источников и состоит из 6 параграфов.

В первом параграфе описана конструкция первого варианта прибора для поиска н идентификации источников гамма-излучения -гаммавизора. При создании гаммавизора был использован принцип камеры-обскура. Для конвертирования гамма-излучения в световое использовался матричный сцинтнллятор, представляющий собой массив светонзолнрованпых ячеек, изготовленных из С51(Т1). Оптимизация контрастности и световыхода в сцинтнлляторс проводилась численным моделированием рассеяния и поглощения гамма-квантов в трехмерной среде методом Монте-Карло. Для увеличения яркости наблюдаемой световой картины использовался электронно-оптический преобразователь (ЭОП). Визуальное наблюдение производилось через толстое вннцовое стекло. При необходимости делалась видеозапись, которая анализировалась в лабораторых условиях. Детектор помещался в свинцовую защиту толщиной от 2см до 8см, в зависимости от условии применения прибора.

Прибор использовался при ликвидации последствии аварии па Чернобыльской АЭС, где он показал свою работоспособность и эффективность при поиске источников гамма-излучения. С его помощью удалось отыскать мощные источники излучении, в частности, куски ТВЭЛов на отм.43 и около машинного зала станции. Интересным оказалось применение прибора в ходе дезактивацнонпых работ для определения наиболее сильно загрязненных графитовых блоков. Просматривая скопление графитовых блоков, удавалось с безопасного расстояния определить наиболее мощные источники, извлечение которых снижало мощность дозы в опасных местах в десятки раз. Тем самым была продемонстрирована применимость гаммавизора при определеннии последовательности дезактивацнонпых работ. В результате работ был получен обширный фото и видео материал. В качестве примера, на рнс.1 приведено оптическое и гамма-изображения реактора, полученное помощью гаммавизора, установленного на вертолете. Анализ таких изображении позволил построить карту распределения активности по поверхности реактора.

В параграфе 2.2 проводится анализ факторов, влияющих на чувствительность, угловое разрешение и весогабаритные характеристики гаммавизора. Опыт работ при ЛПА на ЧАЭС инициировали проведение работ по улучшению параметров прибора п позволили выработать требования к новой версии гаммавизора и выбрать его конструктивные элементы. Показано, что применение для считывания изображения с выходного экрана ЭОПа познционно-чувствнтельных фотоприемников - приборов с зарядовой связью (ПЗС), способных накапливать и анализировать оптпческое изображение, позволяет существенно повысить

чувствительность прибора.

В параграфе 2.3 описана конструкция современной версии гаммавизора. На рнс.2 приведен внешний вид прибора. Гаммавнзор состоит пз следующих основных частей : измерительной головки для получения гамма-изображении объекта (1); телекамеры для получения видимого изображения объекта; заглушки, которая автоматически открывает и закрывает входное отверстие измерительной головки (расположены в блоке 2); поворотного механизма для дистанционного выбора направления наблюдения (3) и бортового компьютера для считывания п предварительной обработки оптических и гамма-изображении и управления системами прибора (4). Для формирования на детекторе гамма-изображения объекта используется камера-обскура, выполненная в виде двухконусного коллиматора пз тантала. Минимальный диаметр отверстия коллиматора равен 1.5 мм. Детектором служит плоский сцннтилляционныи кристалл СбЦЛ) диаметром 40мм и толщиной Змм. Световое изображение объекта, получаемое па сцпнтнлляторс при поглощении им гамма-квантов, усиливается ЭОПом и передается на фотоприемник.

Рис. 1. Изображение реактора, полученное с помощью вертолетного варианта гаммавизора. Слева оптическое изображение, справа - гамма-изображенне.

В данном приборе используется ЭОП типа ЛД-А-0.2 с коэффициентом усиления по свету ~ 10 раз и уменьшением изображения в 5 раз, что позволяет согласовать

геометрические размеры

сцинтиллятора и фотоприемника. Фотопрнемннком служит

ннзкошумящая ПЗС-матрица с терм оэлсктр11ЧССКИМ холодильником, работающая на эффекте Пельтье. Размер чувствительной области матрицы составляет 8мм х 8мм, количество элементов изображения 512 х 512. Управление прибором

осуществляется с помощью персонального компьютера

оператора, соединенного кабелем с бортовым компьютером прибора. Время экспозиции одного кадра может меняться от 1 до 60 секунд. Для уменьшения количества гамма-квантов, попадающих на детектор помимо коллиматора, используется свинцовая защита толщиной 25мм.

Параграф 2.4 посвящен описанию алгоритмов получения и обработки гамма-изображений. Разработанные алгоритмы позволяют учитывать влияние тепловых шумов ПЗС-матрицы и шумов электроники на чувствительность прибора, учитывать дреф параметров детектора, прямое взаимодействие гамма-квантов с ПЗС-матрпцей, а также неоднородность чувствительности детектора по площади изображения. Так, при увеличении времени накопления изображения до нескольких десятков минут дреф параметров ПЗС-камеры приводит к искажению изображения. Для борьбы с этим эффектом разработана определенная последовательность получения информационного (коллиматор открыт) и темпового (коллиматор закрыт) кадров. Процесс накопления состоит из нескольких серий, вклад которых в суммарное изображение имеет различные знаки, что позволяет полностью компенсировать дрейф камеры. Проведенные исследования позволили создать алгоритмы, улучшающие качество изображения гаммавизора, как на этапе получения исходной информации, так и на этапе её обработки.

В параграф 2.5 приведены описание лабораторного стенда п результаты экспериментов по определение основных параметров прибора. В результате лабораторных испытаний были получены изображения точечных н протяженных радиоактивных источников, показана правильность выбранных алгоритмов получения и обработки изображений. Выявление и изучение факторов, влияющих на качество изобра -кения и создание методов, минимизирующих их роль, позволили разработать и изготовить гаммавпзор со следующими параметрами: минимальное угловое разрешение - 1° (при полном угле зрения прибора - 20 град); минимальная регистрируемая активность в пересчете на точечный источник Се-137 с расстояния 10 м за время измерения 1 час - 7.4x108 Бк;

В параграфе 2.6 представлены результаты применения гаммавизора для обследования оборудования, загрязненного радиоактнвннымн веществами, в помещениях исследовательских атомных реакторов.

В результате обследования были получены изображения наиболее активных источников и распределение активности по трубопроводам. Сравнение изображений распределения активности с имеющимися ранее данными измерений обычными методами показало, что новый прибор более полно п наглядно демонстрирует эти распределения. Например, несмотя па то, что в этих помещениях были проведены обследования с помощью интегральных дозиметров, были найдены неизвестные ранее источники излучения. Так, на рнс.З визуализирован радиоактивный объект, не известный до проведения измерений и обнаруженный с помощью гаммавизора. Все полученные изображения занесены в баше данных и в любой момент могут использованы для работы. Знание распределения радиоактивного загрязнения оборудования позволяет выбрать наиболее оптимальные пути его дезактивации.

В Главе 3 приводятся экспериментальные результаты по оптимизации параметров высокочувствительного познционно-чувствптелыюго детектора. Описывается прототип прибора, созданного на основе этого детектора и эксперименты по тестнровншо прибора в лабораторных уловнях.

|100 ■ 75 ¡50 ¡25 а 0

Рис. 3. Изображение радиоактивного загрязнения помещения.

Опыт применения гаммавизора для визуализации распределения радиоактивного загрязнения показал, что возникают ситуации, когда необходим бодее чувствительный прибор шп требуется хорошее пространственное (угловое) разрешение.

В параграфе 3.1 обосновывается выбор основных элементе! детектора п приводятся экспериментальные результаты пс оптимизации его параметров. Один из путей повышенш чувствительности прибора - повышение коэффициента уснлеиш ЭОПа по свету.

Эксперименты по изучение зависимостей темпового тока I коэффициента усиления от напряжения для различных конструкций I экземпляров ЭОПов позволили сделать следующие выводы Коэффициент усиления зависит от конструкции ЭОПа (формг электродов, типы фотокатода и шоминисцентого экрана и т.д.), не слабо изменяется от экземпляра к экземпляру ЭОПа одной н той же серии. Темповой ток, напротив, зависит от технологии изготовленш ЭОПа и может сильно изменяться от экземпляра к экземпляру:

Полученные результаты испытаний ЭОПов позволил] предположить, что для достижения максимальной чувствительиосп детектора следует использовать сборку из двух ЭОПов. Быт испытаны несколько пар ЭОПов. В процессе эксперимент? варьировалось суммарное высоковольтное напряжение на дву> ЭОПах и отношение напряжений на первом и втором ЭОПах.

В таблице I приведены значения результирующего шума N (среднеквадратичное отклонение отсчетов ПЗС-камеры, обусловленное шумами ПЗС-камеры и темповым током ЭОПов), полезного отклика ПЗС-камеры S (для фиксированной интенсивности гамма-излучения) и отношение сигнала к шуму S/N в зависимости от напряжения U. Приведенные в таблице данные соответствуют системе лучшей из пар ЭОПов - ЭПВ+ХХ1310.

Таблица 1.

N S S/N

0 41 _ .

9.2 60 400 6.7

10.8 72 1 970 27.3

12.6 89 5 360 60.2

14.2 143 11 620 81.3

15.0 231 13980 60.5

Таким образом, для указанных системы ЭОПов и отношения напряжений £/|/£/2 наибольшая чувствительность детектора соответствует 14.2кВ.

В параграфе 3.2 описана конструкция прототипа высокочувствительного прибора и схема лабораторного стенда для определения его параметров. Детектор прибора состоит из плоского сциитнлляционного кристалла Сз1(Т1), двух ЭОПов н охлаждаемой ПЗС-камеры и помещен в свинцовую защиту толщиной 2см. Перед измерительной головкой расположена свинцовая заслонка. Управление прибором осуществлялось от персонального компьютера. Для получения изображений источников излучений и управления прибором использовалось програмное обеспечение, разработанное для гаммавизора.

Параграф 3.3 посвящен экспериментальным исследованиям параметров модернизированного прибора. Для определения предельной чувствительности использовался радиоактивный источник Се-137 (1^=661кэВ) активностью 7.4МБк. Измерения показали, что прибор может зарегистрировать этот источник с расстояния 2м за время измерения 1 час. Таким образом, чувтвптельность нового детектора повысилась в -10 раз. Более того, время детектирования этого источника, помещенного не расстояние

1м от прибора уменьшилось с 1часа (гаммавизор) до 2мпнут.

Для улучшения углового разрешения использовался коллиматор с диаметром отверстия 0,8мм - и плоский сцинтилляционный кристалл CsI(Tl) толщиной 1,5мм. В качестве источника излучения использовался радиоактивный изотоп Ат-241 (Е7=60кэВ). Уменьшение диаметра коллиматора и толщины сцннтнллятора в 2 раза реально улучшило угловое резрешеипе прибора в 2 раза (от 1° до 0,5° при постоянном угле зрения прибора 20°). Улучшение углового разрешения позволяет получать более детальную информацию о визуализированном объекте.

Глава 4. посвящена получению изображений радиоактивных источников с помощью разработанного прибора с апертурами на основе кодирующих масок.

В параграфе 4.1 теоретически рассматривается процесс кодировки и декоднровки изображений с помощью кодирующих апертур.

Один из путей повышения чувствительности таких приборов -использование вместо камеры обскура апертур на основе кодирующих масок. При получении изображении с помощью кодирующих апертур, апертура используется для модулирования потока излучения от неизвестного распределенного источника. Интенсивность модулированного потока измеряется плоским пространственно-чувствительным детектором. Информация детектора в этом случае записывается как ряд дискретных чисел, которые пропорционально соответствуют количеству фотонов, провзаимодействовавшнх в каждом элементе разрешения детектора за время измерения. Записанные таким образом данные можно представить в виде двумерной матрицы D(x,y), где Dx.y - количество взаимодействий, зарегистрированных в (х,у)-элементе детектора. Апертуру также можно представить как двумерную матрицу А(х,у) с элементами Ах,у, которые принимают значения 1, если (х,у)-элемент апертуры прозрачен к внешнему нзлучеишо (отверстие апертуры) и 0, если он непрозрачен.

Представляя распределение источника излучения как матрицу S(x,y), состоящую из колличества фотонов, вылетающих из области источника, имеющего размеры ДаД(3 радиан с центром iAajAp, где Да и Др -углы, противолежащие детектору через отдельные элементы апертуры в вертикальном и горизонтальном направлениях, пространственное распределение модулированного потока можно

описать следующим образом:

D(x,y)= S(x,y) - А(х,у)+В(х,у)

где - - оператор корреляции, термин В(х,у) - есть матрица рапределеиия всех шумов, немодулированных апертурой.

Обычный метод воетановлеиия состоит в том, чтобы сделать свертку (конволгоцшо) записанных данных с декодирующей матрицей G(x,y), которая является обратной матрицей к матрице апертуры А(х,у) (за исключением масштабирующего фактора). Поэтому обозначая восстановленный нсточшгк как S'(x,y) мы получим:

S,(x,y)=S(x,y)-[A(x,y)-G(x,y)]+B(x,y).G(x,y),

где символ ' - используется для обозначения того, чтобы указать, что величина S(x,y) есть приблизительная (оценка). Для того, чтобы изображение восстанавливалось как можно точнее A(x,y)-G(x,y) должно быть дельта функцией. В этом случае уравнение уменьшается до вида:

S'(x,y)=S(x,y)+B(x,y)-G(x,y),

Из этого уравнения видно, что восстановленное изображение S'(x,y) есть просто S(x,y) если игнорировать эффект шума, который во многих практических случаях незначителен. От выбора типа кодирующих апертур зависит качество восстановленных изображений.

Параграф 4.2 посвящен выбору и рассчету параметров кодирующих апертур. В качестве кодирующих апертур для прибора для визуализации изображений радиоактивных источников излучений были выбраны гексагональные URA-маскн (HURA), которые обладают наилучшими свойствами и наиболее полно используют площадь входного окна детектора, имеющего круглую форму.

Кодирующая маска представляет собой определенный узор прозрачных п непрозрачных для гамма-нзлучення элементов. Прозрачные элементы изготавливаются в виде цилиндрических отверстий в плоской металлической пластине. Увеличение толщины маски для визуализации высокоэ1^)гетичных иточннков без изменения ранга, диаметра отверстий апертуры и сё расположения приводит к уменьшению угла зрения системы. Для сохранения угла зрения впервые была предложена новая конструкция толстой маски. Прозрачные элементы в этой маске выполнены в виде двуконусных

отверстий. Такая маска обладает всеми параметрами тонкой маски, но имеет гораздо меньший коэффициент пропускания излучения. Применение таких масок позволяет создавать портативные приборы для визуализации изображений радиоактивных источников с высокой энергией излучения.

Проведенный анализ требований к кодирующим апертурам позволил выбрать следующие ранги масок и углы зрения прибора, материал масок, определить их толщины и расстояния от сцинтнллятора до маски.

В параграфе 4.3 описаны конструкция и основные характеристики разработанного портативного прибора. На рнс.4

1 2 3 4 5 6 7 8

Рис. 4. Схема измерительной головки. 1 - корпус, 2 - ПЗС-матрпца, 3,6 - ЭОПы, 4 - защита, 5 - корпус детектора, 7 - ецшггнллятор, 8 - кодирующая маска.

приведен чертеж измерительной головки. Детектор, состоящий из двух ЭОПов, плоского ецннтилляцнонного кристалла и низкошумящей охлаждаемой ПЗС-матрицы с расположенным рядом с ней предусплитслем, выполнен в виде отдельного блока. Детектор располагается внутри свинцового защитного корпуса, передняя часть которого сделана в виде расходящегося конуса, в котором крепятся кодирующие маски. Перед измерительной головкой находится корпус блока заслонки в котором расположен механизм перемещения свинцовой заглушки, часть электроники для управления сё перемещением и безкорпусная цветная видеокамера. Заглушка представлят из себя цилиндр из свинца толщиной 30 мм и диаметром

100мм. Первая и вторая маски выполнены в виде круглых пластин из латуни (6 ранг) и тантала (9 ранга) диаметром 79 мм с топкими цилиндрическими отверстиями с диаметрами 2 мм и 1.3 мм. Для получения изображений источников гамма излучения с энергиями до 1.5 МэВ изготовлена танталовая маска 6-го ранга толщиной 11.5 мм.

В параграфе 4.4 рассмотрены алгоритмы разработанных программ, позволяющих существенно увеличить чувствительность используемого метода и качество получаемых изображений.

Алгоритм получения и восстановления изображений можно разбить на две стадии: подготовительную стадию и стадию получения н восстановления изображений (рис.5).

Подготовительная стадия

Декодировка тображеннй

Получение единичного кадра

Получение изображения тени используемой маски

Нахождение карты разбиения кадра на домены соответствующие одделънам областям маски с учетом _днсторсип_

Восстановление изображении стандартным методом

Фильтрация шумов в восстановленном изображении

Разбиение теневой картины для улучшения углового разрешения

Рнс.5. Блок-схема алгоритмов получения и восстановления изображении.

Описанные алгоритмы позволяют учитывать и использовать параметры разработанного детектора, заметно повысить угловое разрешение системы без потерн ее чувствительности.

В параграфе 4.5 приводятся и обсуждаются результаты экспериментальных псследованнх по получению и восстановлению изображений с помощью апертур на основе кодирующих масок, Экспериментально показано, что применение разработанных алгоритмов позволяет существенно улучшить качество полученных изображений. Впервые продемонстрировано применение кодирующих апертур для получения изображении распределенных

источников излучения. На рис.6 показано одно из таких изображений. В ходе экспериментов определены основные характеристики прибора: чувствительность и угловое разрешение.

; ......ниш .........——? ? ч,

"""""" '_Со190'>Ч (УСчпог !> 21

"""""'""1Ш

О

Рис. б. Гамма изображение кольцевого объекта.

Справа - закодированное изображение объекта, слева - восстановленное

В параграфе 4.6 описываются эксперименты по сравнению чувствительности приборов на основе камеры-обскура и кодирующих масок. Показано, что применение кодирующих апертур вместо камеры-обскура позволило повысить чувствительность таких систем в 5 раз, что близко к теоретическому пределу.

Выводы.

1. Впервые получены гамма-пзображения радиоактивных источников излучения в сложных радиационных полях. Получение изображении в этих условиях другими методами практически невозможно.

2. Разработана и создана новая автоматизированная система для дистанционного обнаружения и визуализации радиоактивных источников излучения - гаммавпзор.

3. Эксперименты, проведенные на реальных объектах показали, что применение таких систем позволяет получать более детальную информацию о распределении радиоактивного загрязнения и прогнозировать проведение дезактивационпых работ.

4. Впервые разработана и создана портативная система для получения гамма-изображений помощью апертур на основе кодирующих масок.

5. Впервые предложена конструкция маски, позволяющая получать изображения радиоактивных источников с энергией излучения до 1.5МэВ без изменения угла зрения системы.

6. Разработаны алгоритмы восстановления изображений, позволяющие учитывать особенности детектора, понижающие статистический шум, повышающие чувствительность метода и разрешение прибора.

7. Впервые методом кодирующих апертур получены изображения распределенных радиоактивных источников сложной формы.

8. Применение кодирующих апертур вместо камеры-обскура позволило повысить чувствительность таких систем в 5 раз, что близко к теоретическому пределу.

Основные результаты исследований, отраженные в диссертации, опубл!гкованы в работах:

1. Волков В.Г., Волковнч А.Г., Никсонов В.И., Степанов В.Е. и др. / Устройство для обнаружения и определения местоположения источников гамма-излучения. - A.C. N1412479.

2. Волков В.Г., Волковнч А.Г., Никсонов В.И., Степанов В.Е. и др. / Прибор для поиска и идентификации источшгков гамма-

излучения и получения гамма-изображении (гамма-визор). - Атомная энергия, т.71, вып.6, стр.578, 1991г.

3. V.G.Volkovich, O.P.Ivanov, V.E.Stepanov, A.N.Sudarkin et al. / Gamma-Vision Camera for Real-Time System for Creation of Gamma-Radioactive Object. - IEEE Int. Conf. on System, Man and Cybernetics, v.3, p. 1-6, France, Oct. 17-20, 1993.

4. A.V. Chesnocov, V.I.Liksonov, V.E.Stepanov, S.V.Sminiov et al. / Radiometry Remote Methods Application at Chernobyl Nuclear Power Plant. - Conf. Rec. of "Spectrum-94", Atlanta, USA, Aug.14-18, 1994.

5. A.N.Sudarkin, O.P.Ivanov, V.E.Stqianov et al. / The Improvement of Image and Noise Redaction Scheme of HERV and Results of Gamma-Imaging. - Conf. Rec. of IEEE NSS/MIC, San Francisco, CA, 1995.

6. Волкович А.Г., Иванов О.П., Степанов В.Е., Сударкпн А.Н. п др. / Применение гаммавизора для обследования реакторов. -Атомная энергия, т.79, вып.5, стр.367, 1996г.

7. Волкович А.Г., Данилович А.С., Иванов О.П., Степанов В.Е., п др. / Гаммавнзор - автоматизированная система для получения изображений радиоактивных объектов. - ПТЭ, N3, стр. 131,1996г.

8. A.N.Sudarkin, O.P.Ivanov, V.E.Stepanov et. at. / Hight-Energy Radiation Visualizer (HERV). A New System for Imaging in X-Ray and Gamma-Ray Emission Regions. - IEEE Trans, on Nuc.Sci. v.43, N4, p.2427, 1996.

9. A.N.Sudarkin, O.P.Ivanov, V.E.Stepanov et al. / Possiblity of HERV Using for Radioactive Contamination Mapping before Decomissoning Rcseach Reactor. - Proceeding of Annual Meeting on Nuclear Technology,96., Germany, Mannheim, may 1996, p.654.