بررسی تأثیر پارامترهای رتبه و زاویه در کیفیت تصویر دوربین گاما در فواصل دور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، مرکز علم و فناوری فیزیک، دانشکده و پژوهشکده علوم پایه (شهید فخری‌زاده)، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

2 مرکز علم و فناوری فیزیک، دانشکده و پژوهشکده علوم پایه (شهید فخری‌زاده)، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

چکیده

تصویربرداری پرتو گاما مهم‌ترین راه برای شناسایی چشمه‌های گاما در موارد امنیتی و ایمنی هسته‌ای، مانند جلوگیری از تروریسم هسته‌ای است. پارامترهای مربوط به ماسک در یک دوربین گاما با حفره کدگذاری شده در هنگام بهینه‌سازی عملکرد آن از ویژگی‌های حیاتی به شمار می‌آیند؛ لذا در این مقاله با استفاده از کد مونت‌کارلو گیت (Gate) اثر رتبه ماسک در کیفیت تصویر یک دوربین گاما به همراه حفره‌های کدگذاری شده MURA با ساختار موزاییکی مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور یک دوربین گاما با ساختار موردنظر شبیه‌سازی شد و برای ثبت تصویر در فاصله m 3 از سامانه یک چشمه سزیم-137 با فعالیت mCi 02/0 قرار داده شد. همچنین جنس ماسک سرب در نظر گرفته شد و به منظور مطالعه اثر رتبه ماسک در کیفیت تصویر نهایی، ماسک با سه رتبه 5، 11 و 19 شبیه‌سازی شد. بعلاوه جهت ارزیابی کارایی دوربین گاما طراحی شده در میدان دید وسیع، اثر سه رتبه موردنظر در زاویه‌های 0، 25 و 45 درجه مورد بررسی قرار گرفت. تصاویر پس از فرایند رمزگشایی، با اعمال الگوریتم MLEM بازسازی شدند. همچنین کمیت‌های کیفیت تصویر میزان سیگنال به نوفه و خطای زاویه‌ای تصاویر ثبت شده در شرایط مختلف به‌عنوان تابعی از رتبه و زاویه دید مورد مطالعه قرار گرفتند. به‌منظور پیدا کردن مناسب‌ترین فاصله بین ماسک و آشکارساز در عملکرد بهینه‌ سامانه تصویربرداری دوربین گاما، فاصله ماسک با آشکارساز در سه فاصله 3، 6 و 12 سانتی‌متری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد ماسک MURA با رتبه 19 که در فاصله 3 سانتی‌متری از آشکارساز قرار دارد، در زاویه‌های مورد بررسی دارای نسبت سیگنال به نوفه بیشتر و خطای زاویه‌ای کمتر نسبت به ماسک‌ها با رتبه‌های 5 و 11 می‌باشد و لذا برای کاربرد در دوربین‌های گاما با کاربری امنیتی مناسب‌تر می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating the effect of rank and angle parameters on the image quality of the gamma camera at long distances

نویسندگان [English]

  • Hamidreza Shakur 1
  • mohammadreza hosseinisafa 2
  • Seyyed Mohammadreza Hashemi 2
1 Assistant professor, science and technology center of physics, faculty of basic science, Imam Hossein university, Tehran, Iran
2 Science and technology center of physics, Faculty of basic science, Imam Hossein comprehensive university, Tehran, Iran
چکیده [English]

Gamma-ray imaging is the most essential way to identify unknown gamma-ray emitting objects in nuclear security and safety, such as preventing nuclear terrorism. The mask parameters of a coded aperture are critical design features when optimizing the performance of a gamma-ray camera. This paper presents the results of the effect of the mask rank on the image quality of a lead-based coded-aperture imaging (CAI) with a mosaic-modified uniformly redundant array (MURA) mask using the Monte Carlo Gate code. The impact of three ranks of 5, 11, and 19 on the image quality is quantified. The imaging of a surface cesium-137 source with an activity of 0.02 mCi sitting at a distance of 3 m from the system at the three angles of 0, 25, and 45 degrees was demonstrated using maximum likelihood expectation maximization (MLEM) method. To evaluate the quality of the reconstructed images, the peak signal-to-noise ratio (SNR) of the captured gamma camera images was evaluated as a function of the mask rank and viewing angle. In order to find the most appropriate distance between the mask and the detector in the optimal performance of the gamma camera imaging system, the distance between the mask and the detector was investigated at three distances of 3, 6 and 12 cm. The results showed that the MURA mask with rank 19, which is located at a distance of 3 cm from the detector, has a higher signal-to-noise ratio and lower angular error than masks with ranks 5 and 11, and therefore it is suitable for use in gamma cameras with security application.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gamma camera
  • nuclear imaging
  • coded aperture
  • GATE software
  • تاریخ دریافت: 15 بهمن 1402
  • تاریخ بازنگری: 18 شهریور 1403
  • تاریخ پذیرش: 22 اردیبهشت 1403
  • تاریخ انتشار: 01 بهمن 1402