康普頓相機(jī)成像技術(shù)進(jìn)展

武傳鵬李 亮

1（清華大學(xué)工程物理系 北京100084）

2（粒子技術(shù)與輻射成像教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（清華大學(xué)）北京100084）

康普頓相機(jī)是一種無(wú)需使用機(jī)械準(zhǔn)直的新型γ 射線成像模式，它基于康普頓散射的原理進(jìn)行三維空間內(nèi)射線的定位和成像。本文綜述了康普頓相機(jī)的發(fā)展歷史，以及近年在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，并重點(diǎn)關(guān)注了康普頓相機(jī)在醫(yī)學(xué)成像和環(huán)境輻射監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)前沿課題。本文第一節(jié)對(duì)康普頓相機(jī)的基本情況進(jìn)行了簡(jiǎn)介，簡(jiǎn)述了其工作機(jī)理及在多種領(lǐng)域中的應(yīng)用，并對(duì)其主要的結(jié)構(gòu)演變歷程進(jìn)行了梳理；文章第二節(jié)主要對(duì)康普頓相機(jī)的成像物理基礎(chǔ)、原理以及相關(guān)重建算法進(jìn)行了詳細(xì)描述；第三節(jié)主要敘述了康普頓相機(jī)的幾種性能指標(biāo)及其影響因素；第四節(jié)主要介紹了幾種康普頓相機(jī)的最新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并對(duì)該領(lǐng)域的最新研究成果進(jìn)行了匯總和對(duì)比介紹。

1 康普頓相機(jī)技術(shù)介紹

γ光子有著穿透性好、可以攜帶物質(zhì)信息的優(yōu)良特性，然而它無(wú)法被輕易聚焦，這給使用γ射線成像帶來(lái)了困難。獲取γ光子方向信息的最常見(jiàn)方式是使用準(zhǔn)直器，如使用機(jī)械準(zhǔn)直的Anger相機(jī)結(jié)構(gòu)［1?2］、編碼孔成像技術(shù)［3］等。然而，在使用機(jī)械準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)的成像模式中，如單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)（Single Photon Emission Computed Tomography，SPECT）［4］等，不得不在探測(cè)效率（靈敏度）與空間分辨率之間做取舍：為了取得更高的空間分辨率，必須要采用較小的準(zhǔn)直孔徑，這卻使得通過(guò)小孔被收集的光子變少，探測(cè)效率變低［5］。……