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Dose reconstruction with Compton camera during proton therapy via subset-driven origin ensemble and double evolutionary algorithm 被引量:2
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作者 Zhi-Yang Yao Yong-Shun Xiao Ji-Zhong Zhao 《Nuclear Science and Techniques》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第4期135-148,共14页
Compton camera-based prompt gamma(PG) imaging has been proposed for range verification during proton therapy. However, a deviation between the PG and dose distributions, as well as the difference between the reconstru... Compton camera-based prompt gamma(PG) imaging has been proposed for range verification during proton therapy. However, a deviation between the PG and dose distributions, as well as the difference between the reconstructed PG and exact values, limit the effectiveness of the approach in accurate range monitoring during clinical applications. The aim of the study was to realize a PG-based dose reconstruction with a Compton camera, thereby further improving the prediction accuracy of in vivo range verification and providing a novel method for beam monitoring during proton therapy. In this paper, we present an approach based on a subset-driven origin ensemble with resolution recovery and a double evolutionary algorithm to reconstruct the dose depth profile(DDP) from the gamma events obtained by a cadmium-zinc-telluride Compton camera with limited position and energy resolution. Simulations of proton pencil beams with clinical particle rate irradiating phantoms made of different materials and the CT-based thoracic phantom were used to evaluate the feasibility of the proposed method. The results show that for the monoenergetic proton pencil beam irradiating homogeneous-material box phantom,the accuracy of the reconstructed DDP was within 0.3 mm for range prediction and within 5.2% for dose prediction. In particular, for 1.6-Gy irradiation in the therapy simulation of thoracic tumors, the range deviation of the reconstructed spreadout Bragg peak was within 0.8 mm, and the relative dose deviation in the peak area was less than 7% compared to the exact values. The results demonstrate the potential and feasibility of the proposed method in future Compton-based accurate dose reconstruction and range verification during proton therapy. 展开更多
关键词 Prompt gamma imaging Dose reconstruction Range verification Origin ensemble compton camera Evolutionary algorithm
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GPU-accelerated three-dimensional reconstruction method of the Compton camera and its application in radionuclide imaging 被引量:1
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作者 Ren-Yao Wu Chang-Ran Geng +6 位作者 Feng Tian Zhi-Yang Yao Chun-Hui Gong Hao-Nan Han Jian-Feng Xu Yong-Shun Xiao Xiao-Bin Tang 《Nuclear Science and Techniques》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第4期54-68,共15页
A novel and fast three-dimensional reconstruction method for a Compton camera and its performance in radionuclide imaging is proposed and analyzed in this study. The conical surface sampling back-projection method wit... A novel and fast three-dimensional reconstruction method for a Compton camera and its performance in radionuclide imaging is proposed and analyzed in this study. The conical surface sampling back-projection method with scattering angle correction(CSS-BP-SC) can quickly perform the back-projection process of the Compton cone and can be used to precompute the list-mode maximum likelihood expectation maximization(LM-MLEM). A dedicated parallel architecture was designed for the graphics processing unit acceleration of the back-projection and iteration stage of the CSS-BP-SC-based LM-MLEM. The imaging results of the two-point source Monte Carlo(MC) simulation demonstrate that by analyzing the full width at half maximum along the three coordinate axes, the CSS-BP-SC-based LM-MLEM can obtain imaging results comparable to those of the traditional reconstruction algorithm, that is, the simple back-projection-based LM-MLEM. The imaging results of the mouse phantom MC simulation and experiment demonstrate that the reconstruction results obtained by the proposed method sufficiently coincide with the set radioactivity distribution, and the speed increased by more than 664 times compared to the traditional reconstruction algorithm in the mouse phantom experiment. The proposed method will further advance the imaging applications of Compton cameras. 展开更多
关键词 compton camera Three-dimensional reconstruction Radionuclide imaging GPU
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Development and preliminary results of a large-pixel two-layer LaBr_(3) Compton camera prototype
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作者 Ming-Hao Dong Zhi-Yang Yao Yong-Shun Xiao 《Nuclear Science and Techniques》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第8期100-114,共15页
Lanthanum bromide(LaBr_(3))crystal has a high energy resolution and time resolution and has been used in Compton cameras(CCs)over the past few decades.However,LaBr_(3) crystal arrays are difficult to process because L... Lanthanum bromide(LaBr_(3))crystal has a high energy resolution and time resolution and has been used in Compton cameras(CCs)over the past few decades.However,LaBr_(3) crystal arrays are difficult to process because LaBr_(3) is easy to crack and break;thus,few LaBr_(3)-based CC prototypes have been built.In this study,we designed and fabricated a large-pixel LaBr_(3) CC prototype and evaluated its performance with regard to position,energy,and angular resolution.We used two 10×10 LaBr_(3) crystal arrays with a pixel size of 5 mm×5 mm,silicon photomultipliers(SiPMs),and corresponding decoding circuits to construct our prototype.Additionally,a framework based on a Voronoi diagram and a lookup table was developed for list-mode projection data acquisition.Monte Carlo(MC)simulations based on Geant4 and experiments were conducted to evaluate the performance of our CC prototype.The lateral position resolution was 5 mm,and the maximum deviation in the depth direction was 2.5 and 5 mm for the scatterer and absorber,respectively.The corresponding measured energy resolu-tions were 7.65%and 8.44%,respectively,at 511 keV.The experimental results of ^(137)Cs point-like sources were consistent with the MC simulation results with regard to the spatial positions and full widths at half maximum(FWHMs).The angular resolution of the fabricated prototype was approximately 6°when a point-like ^(137)Cs source was centrally placed at a distance of 5 cm from the scatterer.We proposed and investigated a large-pixel LaBr_(3) CC for the first time and verified its feasibility for use in accurate spatial positioning of radiative sources with a high angular resolution.The proposed CC can satisfy the requirements of radiative source imaging and positioning in the nuclear industry and medical applications. 展开更多
关键词 compton camera Large pixel Gamma camera LaBr_(3)detector Prototype evaluation
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Prototype of an array SiPM-based scintillator Compton camera for radioactive materials detection 被引量:1
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作者 Ji‑Peng Zhang Xiu‑zuo Liang +8 位作者 Jia‑le Cai Yi Liu Xian‑chao Huang Dao‑wu Li Xiong Xiao Xiao‑yu Pang Zhi‑ming Zhang Long Wei Lei Shuai 《Radiation Detection Technology and Methods》 CSCD 2019年第3期1-12,共12页
Purpose The Compton camera,which visualizes the distribution of gamma-ray sources based on the kinematics of Compton scattering,has advantage of wide field of view,broad range of energy and compact structure.Methods I... Purpose The Compton camera,which visualizes the distribution of gamma-ray sources based on the kinematics of Compton scattering,has advantage of wide field of view,broad range of energy and compact structure.Methods In this study,we proposed a prototype of Compton camera,which included array silicon photomultiplier(SiPM)-based position-sensitive detectors,data acquisition(DAQ)system and image reconstruction system.The detectors were composed of Ce-doped Gd_(3)Al_(2)Ga_(3)O_(12) scintillator arrays and pixel Si-PM arrays.In DAQ system,symmetric charge division circuit,impedance bridge circuit and the delay coincidence algorithm were designed to record coincidence events.Simple back-projection algorithm and list-mode maximum likelihood expectation maximization algorithm were adopted for image reconstruction.The coordinate of longitude and latitude was used for image fusion.Results The performance of this Compton camera prototype system was evaluated.The results indicated that this system was able to locate a ^(137)Cs point source within 20 s with the corresponding radiation dose of~1.0μSv/h.The angular resolution of point source was~7°(FWHM),and the total energy resolution of 662 keV was 7.2%.Furthermore,we succeeded in separating two point sources of different energy[^(22)Na(511 keV),^(137)Cs(662 keV)]in laboratory test.Conclusions This prototype of scintillator Compton camera offers capabilities for applications like source term investigation and radioactive materials detection. 展开更多
关键词 compton imaging Scintillator compton camera Silicon photomultipliers Image reconstruction
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双层分离式康普顿相机研制及其性能研究
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作者 王薇 李兴隆 +2 位作者 吴建华 庞洪超 骆志平 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期42-51,共10页
康普顿成像技术是近年新兴的一种辐射热点定位技术,其无需准直,视野广,效率高,应用前景广阔。针对核设施热点定位需求,采用两块像素型碲锌镉(Cadmium Zinc Telluride,CZT)探测器,基于专用读出芯片(Application Specific Integrated Circ... 康普顿成像技术是近年新兴的一种辐射热点定位技术,其无需准直,视野广,效率高,应用前景广阔。针对核设施热点定位需求,采用两块像素型碲锌镉(Cadmium Zinc Telluride,CZT)探测器,基于专用读出芯片(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)的读出电子学系统,结合列表模式期望最大化极大似然(Listmode Maximum Likelihood Expectation Maximization,LM-MLEM)图像重建算法研制了一套双层分离式康普顿相机。采用^(137)Cs点源对该系统的成像性能开展了实验测试,并对探测器层间距、吸收层面积等成像性能影响参数展开了优化研究,最后通过移动探测器的测量位置实现了对放射源的远场三维成像功能测试。该系统优势在于其结构可调性,探测器成本低,读出电子学相对简单,成像视野范围宽于传统γ相机,测试结果表明:系统的能量分辨率约为3%(FWHM@662 keV),能确定5 m外的^(137)Cs点源三维位置信息,优化后的系统前锥角θ和侧向方位角φ的角分辨率约为10°。 展开更多
关键词 康普顿相机 热点成像 碲锌镉探测器
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用于提高康普顿相机探测效率的新型环状吸收体几何设计
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作者 杨皓 袁子泉 +1 位作者 薛东阳 江建勇 《北京师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期230-237,共8页
康普顿相机成像技术在许多领域都有重要应用.通过Geant4蒙特卡罗模拟和实验,本文提出了一种新型高灵敏度环状吸收体结构康普顿相机,并对比了该结构康普顿相机与传统双层面结构康普顿相机的探测效率和角度分辨率.模拟中,双层面结构康普... 康普顿相机成像技术在许多领域都有重要应用.通过Geant4蒙特卡罗模拟和实验,本文提出了一种新型高灵敏度环状吸收体结构康普顿相机,并对比了该结构康普顿相机与传统双层面结构康普顿相机的探测效率和角度分辨率.模拟中,双层面结构康普顿相机散射体和吸收体均包含8×8的Ce:Gd_(3)(Al,Ga)_(5)O_(12)(GAGG)闪烁体探测器.散射体探测器单元尺寸为10 mm×10 mm×5 mm,吸收体探测单元尺寸为10 mm×10 mm×10 mm.新型环状吸收体结构康普顿相机散射体与双层面结构康普顿相机散射体相同,吸收体探测器单元分布在一个内半径51.5 mm、外半径约73.9 mm的环状结构上,总探测单元数与双层面结构康普顿相机吸收体探测器数相同,每个探测器单元尺寸为10 mm×10 mm×10 mm.模拟和实验结果显示,在角度分辨率相当甚至更优的情况下,新型环状吸收体结构康普顿相机的探测效率显著优于双层面结构康普顿相机,当散射体和吸收体距离>114 mm时,探测效率提高幅度超过1倍. 展开更多
关键词 康普顿相机 滤波反投影 Geant4模拟 蒙特卡罗模拟
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康普顿相机的成像分辨分析与模拟 被引量:3
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作者 宋张勇 于得洋 蔡晓红 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期269-277,共9页
相较于传统的γ射线的成像系统,康普顿相机的高效率优势使其在重离子放疗的实时监测中极具潜力.中科院近代物理研究所已经建成一座具有完全知识产权的重离子治癌示范装置,且正在进行全国范围的推广.鉴于重离子治癌的广阔前景,本工作对... 相较于传统的γ射线的成像系统,康普顿相机的高效率优势使其在重离子放疗的实时监测中极具潜力.中科院近代物理研究所已经建成一座具有完全知识产权的重离子治癌示范装置,且正在进行全国范围的推广.鉴于重离子治癌的广阔前景,本工作对康普顿相机的成像分辨本领进行了分析和Geant 4模拟,并根据反投影算法进行了图像重建.分析及模拟结果显示,当探测单元的位置分辨为2 mm,其导致的成像分辨与能量分辨为5%时导致的成像分辨相差约10%.对于几百keV的γ射线,探测器的相对能量分辨很容易好于1.0%.因此,相较于能量分辨,探测晶体单元的位置分辨本领对重建图像的质量起主导作用. 展开更多
关键词 康普顿相机 重离子治癌 GEANT 4模拟 反投影成像
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掺铈钆铝镓石榴石闪烁晶体的研究进展及应用 被引量:4
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作者 丁雨憧 何杰 +4 位作者 胡少勤 王强 屈菁菁 白彦君 邱海莲 《压电与声光》 CAS 北大核心 2021年第2期281-289,共9页
掺铈钆铝镓石榴石(Ce∶GAGG)是一种新型的无机闪烁晶体材料,在核医学成像、环境辐照剂量监测、空间探测、国土安全及地质勘探等领域有广阔的应用前景。该文总结了Ce∶GAGG闪烁晶体在国内外的最新研究进展,综述了Ce∶GAGG闪烁体探测器在... 掺铈钆铝镓石榴石(Ce∶GAGG)是一种新型的无机闪烁晶体材料,在核医学成像、环境辐照剂量监测、空间探测、国土安全及地质勘探等领域有广阔的应用前景。该文总结了Ce∶GAGG闪烁晶体在国内外的最新研究进展,综述了Ce∶GAGG闪烁体探测器在地基、空基和天基搭载平台上的应用,最后展望了Ce∶GAGG晶体材料及其应用的发展方向。 展开更多
关键词 掺铈钆铝镓石榴石(Ce∶GAGG)闪烁晶体 闪烁体探测器 辐射监测 Γ相机 康普顿相机 正电子发射断层扫描(PET)
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一个用于多重示踪技术的康普顿成像装置 被引量:2
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作者 杨永峰 Y.Gono +2 位作者 S.Motomura S.Enomoto Y.Yano 《同位素》 CAS 2001年第3期155-160,共6页
提出了一个由位置灵敏高纯锗探测器组成、用于多重示踪技术的康普顿成像装置。简要介绍了康普顿成像系统的工作原理以及影响其空间分辨率的各种因素。用蒙特卡洛方法模拟了所提出的康普顿成像装置对处于不同位置、发射不同能量γ射线的... 提出了一个由位置灵敏高纯锗探测器组成、用于多重示踪技术的康普顿成像装置。简要介绍了康普顿成像系统的工作原理以及影响其空间分辨率的各种因素。用蒙特卡洛方法模拟了所提出的康普顿成像装置对处于不同位置、发射不同能量γ射线的点源可达到的效率和空间分辨率。用现有的 2个多单元高纯锗探测器进行了三个点源成像实验 。 展开更多
关键词 多重示踪技术 康普顿成像装置 蒙特卡洛模拟 锗探测器 成像方法
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康普顿相机的GEANT4模拟与反投影图像重建 被引量:7
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作者 丁长骥 毛本将 +2 位作者 袁永刚 姜志刚 杨朝文 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第11期57-62,共6页
模拟构建了双层康普顿相机,利用康普顿散射原理,获取γ光子在两层探测器发生散射前后沉积的能量和位置信息,通过一定算法进行图像重建,获得放射源位置信息。该相机具有灵敏度高、体积小、应用范围广等优点。通过蒙特卡罗方法模拟了具有... 模拟构建了双层康普顿相机,利用康普顿散射原理,获取γ光子在两层探测器发生散射前后沉积的能量和位置信息,通过一定算法进行图像重建,获得放射源位置信息。该相机具有灵敏度高、体积小、应用范围广等优点。通过蒙特卡罗方法模拟了具有双层条状结构位置灵敏探测器(散射探测器、吸收探测器)组成的康普顿相机,其两层探测器分别由Si和Ge材料构成。利用反投影图像重建算法实现了放射源图像重建,当单点源与探测器距离为40 mm时,成像的效率为0.38%,位置分辨率达到8.0 mm,角分辨率达到3°。对于不同位置和不同个数点源的情况下,检验了反投影重建算法在康普顿相机放射源空间重建中的效果。 展开更多
关键词 康普顿相机 蒙特卡罗模拟 反投影图像重建算法
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阵列式康普顿相机GEANT4模拟与图像重建及优化 被引量:2
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作者 丁长骥 袁永刚 +1 位作者 毛本将 杨朝文 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期162-167,共6页
出于对放射性核素各种应用和安全的考虑,需要性能良好的康普顿γ相机。通过蒙特卡罗方法模拟了双层阵列式康普顿相机,散射探测器材料为Si,吸收探测器材料为CZT(碲锌镉)。利用反投影图像重建算法进行了图像重建,采用极大似然法对重建结... 出于对放射性核素各种应用和安全的考虑,需要性能良好的康普顿γ相机。通过蒙特卡罗方法模拟了双层阵列式康普顿相机,散射探测器材料为Si,吸收探测器材料为CZT(碲锌镉)。利用反投影图像重建算法进行了图像重建,采用极大似然法对重建结果进行优化,有效地提高了重建图像的分辨率。当放射源与探测器距离100mm时,经过10次极大似然法迭代计算,位置分辨率与角分辨率分别达到5.1mm与7.3°。检验了极大似然法对于康普顿相机放射源图像重建的优化作用。 展开更多
关键词 康普顿相机 蒙特卡罗模拟 极大似然法 图像重建
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康普顿相机成像技术进展 被引量:4
12
作者 武传鹏 李亮 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期43-54,共12页
康普顿相机是一种新型的γ射线成像模式,由于没有机械准直结构,它在探测效率等方面有着其它γ射线成像模式所不具备的独特优势。由于这些优势,康普顿相机系统在天文观测、医学成像、环境辐射监测、质子治疗等多个领域得到很好的应用。... 康普顿相机是一种新型的γ射线成像模式,由于没有机械准直结构,它在探测效率等方面有着其它γ射线成像模式所不具备的独特优势。由于这些优势,康普顿相机系统在天文观测、医学成像、环境辐射监测、质子治疗等多个领域得到很好的应用。随着探测器技术和电子学技术的发展,从闪烁体探测器到性能更佳的半导体探测器,康普顿相机系统不断被优化。此外,除了传统的双层探测器结构康普顿相机,各种新型的结构如“分离式”结构、“一体式结构”也不断被提出。本文从康普顿相机的成像原理、重建算法和影响其性能指标的关键因素等方面进行了调研和综述,并总结了康普顿相机技术的最新进展和最高水平的性能指标。 展开更多
关键词 康普顿相机 医学成像 角分辨率
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新型康普顿γ相机模拟设计
13
作者 张雨 张国光 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2021年第6期1085-1092,共8页
设计了一种具有两种工作模式的三层康普顿相机,两种工作模式分别利用了一次和两次康普顿散射,提高系统探测效率和能够同时探测不同能量的γ源的效果。利用Geant4和python对系统进行了物理层面和电子学层面的模拟,获取一个事件中每层探... 设计了一种具有两种工作模式的三层康普顿相机,两种工作模式分别利用了一次和两次康普顿散射,提高系统探测效率和能够同时探测不同能量的γ源的效果。利用Geant4和python对系统进行了物理层面和电子学层面的模拟,获取一个事件中每层探测器的位置和沉积能量信息。利用模拟数据和成像算法,得到了不同位置,不同能量γ源的成像效果图。模拟结果说明,成像系统最佳角分辨能够达到6.5°左右,能够通过一次测量,对不同能量的源进行同时成像;系统相较于仅利用一次散射原理的成像方法,相同条件下本征探测效率有31.2%的提升。 展开更多
关键词 康普顿相机 多能量成像 MC模拟
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基于GAGG闪烁体探测器康普顿相机角分辨率误差来源分析
14
作者 薛东阳 袁子泉 +1 位作者 杨皓 江建勇 《北京师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期703-707,共5页
基于Geant4模拟平台搭建了一个由2层6×6位置灵敏的cerium-doped gadolinium aluminum gallium garnet(GAGG(Ce))闪烁体探测器阵列组成的康普顿相机;从理论上分析了探测器的几何因素、能量分辨率和材料多普勒效应对康普顿相机角分... 基于Geant4模拟平台搭建了一个由2层6×6位置灵敏的cerium-doped gadolinium aluminum gallium garnet(GAGG(Ce))闪烁体探测器阵列组成的康普顿相机;从理论上分析了探测器的几何因素、能量分辨率和材料多普勒效应对康普顿相机角分辨率的影响;散射角为5°~90°时,角分辨率<10°.模拟条件:采集了仅考虑几何因素、能量分辨率与多普勒效应,以及综合考虑这3种误差来源等情况的符合数据,并用滤波反投影算法进行图像重建.当2层探测器距离为6.0~16.0 cm时,几何因素是影响角分辨率的主要误差来源,能量分辨率次之,多普勒效应贡献最小. 展开更多
关键词 康普顿相机 角分辨率 蒙特卡罗模拟
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宽能域γ射线成像系统研制与初步测试
15
作者 张济鹏 陈晔 +1 位作者 张斌 李京伦 《防化研究》 2024年第5期10-18,共9页
本文设计了一套测量能量范围为0.3~7 MeV的三层探测器宽能域γ成像系统,每层探测器由硅光电倍增管阵列和像素化掺铈钆铝镓石榴石(Gd_(3)Al_(2)Ga_(3)O_(12):Ce)阵列耦合组成。基于三层探测器记录的两点作用事例,由列表模式极大似然最大... 本文设计了一套测量能量范围为0.3~7 MeV的三层探测器宽能域γ成像系统,每层探测器由硅光电倍增管阵列和像素化掺铈钆铝镓石榴石(Gd_(3)Al_(2)Ga_(3)O_(12):Ce)阵列耦合组成。基于三层探测器记录的两点作用事例,由列表模式极大似然最大期望值法迭代实现了γ射线源的初始能量和空间分布联合重建。经实验测试,成功重建了^(133)Ba、^(137)Cs和^(60)Co点源的图像,并与基于Geant4蒙特卡罗仿真得到的模拟结果进行了比较。测试结果表明,该系统的有效事例率约为2%,对^(133)Ba、^(137)Cs和^(60)Co点源的10次迭代角分辨率分别为8.7°、6.0°和7.3°,且能够同时分辨三个不同方位的^(133)Ba、^(137)Cs和^(60)Co点源;进一步使用14.1MeV中子与水散射产生的3.1MeV、3.7MeV、6.13 MeV和7.12 MeVγ射线数据进行模拟,经初步验证,该系统具有对几兆电子伏特高能γ射线的成像能力。 展开更多
关键词 康普顿相机 宽能域 γ射线成像系统 闪烁探测器 图像重建
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康普顿相机图像重建中的快速滤波反投影算法 被引量:3
16
作者 严小松 杨建伦 羊奕伟 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期153-162,共10页
提出一个由CZT像素探测器与NaI闪烁体阵列组成的康普顿相机,计算探测器系统的几何参数、散射体探测器的能量分辨率及多普勒展宽等因素对相机空间分辨率的影响.相机的总体角分辨率为5.1°~5.6°,主要影响因素为探测器系统的几何... 提出一个由CZT像素探测器与NaI闪烁体阵列组成的康普顿相机,计算探测器系统的几何参数、散射体探测器的能量分辨率及多普勒展宽等因素对相机空间分辨率的影响.相机的总体角分辨率为5.1°~5.6°,主要影响因素为探测器系统的几何参数.首先用解析方法研究图像重建中的滤波反投影算法,不考虑展宽影响时点源重建图像的角分辨率可达1.7°,考虑展宽影响时角分辨率可达4.2°;然后利用Geant4程序进行模拟,用实际应用方法对模拟数据进行重建,不考虑展宽影响时的角分辨率为1.7°,考虑展宽影响时角分辨率可达5.1°.采用滤波反投影算法进行图像重建时,在OpenCL框架下利用GPU实现并行加速,加速比为79倍. 展开更多
关键词 康普顿相机 滤波反投影算法 Geant4模拟 OpenCL并行计算
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用于康普顿相机的成像探测系统研制 被引量:2
17
作者 李兴隆 王薇 +4 位作者 吴建华 李传龙 骆志平 庞洪超 刘阳 《中国辐射卫生》 2020年第5期519-523,529,共6页
目的针对核设施热点成像应用设计康普顿相机的探测器和读出电子学系统。方法采用两块像素型碲锌镉探测器分别作为康普顿相机的散射层和吸收层,利用SRE4002模块、信号处理电路、模数转换电路和主控板等构成读出电子学系统,并针对康普顿... 目的针对核设施热点成像应用设计康普顿相机的探测器和读出电子学系统。方法采用两块像素型碲锌镉探测器分别作为康普顿相机的散射层和吸收层,利用SRE4002模块、信号处理电路、模数转换电路和主控板等构成读出电子学系统,并针对康普顿相机应用设计了数据采集逻辑和控制程序,可对探测器每个像素的能量响应进行实际校准测试。结果测试发现该探测系统的位置分辨与像素设计一致;校准后662 keV处总能量分辨和平均能量分辨约为3%。结论该系统的位置分辨和能量分辨符合康普顿相机研究需求,单像素能量校准有效改善了能量分辨,可为康普顿散射成像研究提供硬件支持,并对其他γ成像系统设计具有借鉴意义。 展开更多
关键词 康普顿相机 碲锌镉 像素 读出电子学
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多普勒展宽效应对康普顿相机成像分辨的影响
18
作者 宋张勇 张秉章 于得洋 《原子核物理评论》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期215-220,共6页
在重离子癌症治疗中,康普顿相机是一种非常有应用前景的在线监测离子射程的技术。由于康普顿相机使用晶体探测器来确定伽马射线的位置和沉积能量,因此对这些物理量的测量误差会影响康普顿相机的成像分辨率。除了这些测量误差,多普勒展... 在重离子癌症治疗中,康普顿相机是一种非常有应用前景的在线监测离子射程的技术。由于康普顿相机使用晶体探测器来确定伽马射线的位置和沉积能量,因此对这些物理量的测量误差会影响康普顿相机的成像分辨率。除了这些测量误差,多普勒展宽效应也会对相机的成像分辨率产生影响。本文使用开源Geant4软件包分别对150和511 keV的伽马射线在几种晶体材料中产生的多普勒展宽效应进行了角分辨模拟。通过对反投影算法的优化和对成像空间中体素的细化,使得康普顿相机的成像分辨率能够达到1.0 mm以上。本工作还基于角分辨标度,推导了一个可快速估计康普顿相机成像分辨率的近似公式。 展开更多
关键词 重离子治癌 多普勒展宽 康普顿相机 Geant4模拟
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面向核退役场景的阵列式康普顿相机成像系统研制 被引量:1
19
作者 刘鑫 冯鹏 +7 位作者 姚志阳 张颂 钱易坤 刘易鑫 吴健 袁永刚 瞿金辉 白彦君 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第24期123-131,共9页
基于23×23阵列GAGG(Ce)探测器以及行/列读出电路设计并研制了适用于核退役场景的康普顿相机系统,探测器由阵列式掺铈钆铝镓石榴石[GAGG(Ce)]耦合硅光电倍增管(Si-PM)而成;开发了基于GPU加速的SOE(subsetdriven origin ensemble ite... 基于23×23阵列GAGG(Ce)探测器以及行/列读出电路设计并研制了适用于核退役场景的康普顿相机系统,探测器由阵列式掺铈钆铝镓石榴石[GAGG(Ce)]耦合硅光电倍增管(Si-PM)而成;开发了基于GPU加速的SOE(subsetdriven origin ensemble iteration)算法,用于加速重建过程。完成研制后,评估了探测器及系统性能:探测器性能方面,所研制相机的能量分辨率为6%±0.6%@662 keV(半峰全宽),位置分辨率为2.2 mm,探测器能量线性度良好(线性拟合优度R2=0.991);成像性能方面,对于活度为1.11×10^(7)Bq的^(137)Cs点源,将其放置在成像系统正前方3.4 m处的初步成像时间仅需20 s,成像系统角分辨率为7°@JND(just noticeable difference)。最后针对应用场景进行了模拟,结果表明:本文研制的康普顿相机可在π视场范围内同时对多个放射源进行成像定位,可用于核退役放射性测量过程,减少作业人员受照剂量。 展开更多
关键词 成像系统 核退役 放射性测量 康普顿相机 掺铈钆铝镓石榴石
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