ARI-MA: Electron Tracking for Advanced Gamma-Ray Imaging Applications in Homeland Security
ARI-MA:国土安全中先进伽马射线成像应用的电子跟踪
基本信息
- 批准号:1140069
- 负责人:
- 金额:$ 37.94万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2011
- 资助国家:美国
- 起止时间:2011-09-15 至 2012-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The goal of this project is to enhance the recently demonstrated concept of electron-tracking based Compton imaging of gamma radiation. This concept promises to increase the detection, localization, and characterization capabilities for nuclear security but also in other areas such as biomedical imaging or astrophysics. Our approach is based on high-resolution Si-based charge-coupled device (CCD) sensors which provides sufficient resolution to determine the initial direction of the electron that was scattered by means of the Compton scattering process. This enables the reconstruction of incident gamma rays on event-by-event basis without using a sensitivity-limiting collimator. The combination of Si and a pixel size of 10 um enables both sufficient position resolution to determine the incident direction and efficiency to induce the Compton scattering process. This project specifically aims at systematically evaluate and enhance the current implementation in terms of hardware and software. Preliminary algorithms to track the electron and to perform image reconstruction have been developed which can be improved by taking into account more details of the features that can be observed and by correlating the electron and gamma-ray information. The slow frame rate of the CCD approach is currently limiting the event-to-event reconstruction. We will implement the strip readout of the CCD to enable the event-to-event reconstruction of the electron track and the associated gamma ray and demonstrate electron-tracking-based Compton imaging in real time.The goal of this project is the demonstration of a new concept in radiation detection that enables potentially significant increased capabilities in the detection, localization, and characterization of nuclear materials. Recent and ongoing developments of very-high-resolution Si sensors can be used to measure details of interaction processes that can be used to gain more information to reconstruct gamma radiation. Applications can be envisioned in homeland security, nuclear non-proliferation and international safeguards, biomedical imaging as well as astrophysics and nuclear physics. The project will provide the excellent training of young scientists.
该项目的目标是加强最近演示的基于电子跟踪的伽马辐射康普顿成像的概念。这一概念有望提高核安全的探测、定位和表征能力,但也将在生物医学成像或天体物理等其他领域实现。我们的方法是基于高分辨率的硅基电荷耦合器件(CCD)传感器,它提供了足够的分辨率来确定通过康普顿散射过程散射的电子的初始方向。这使得能够在逐个事件的基础上重建入射伽马射线,而无需使用灵敏度限制的准直器。Si和像素大小为10微米的组合使足够的位置分辨率能够确定入射方向和诱导康普顿散射过程的效率。该项目的具体目的是从硬件和软件两个方面系统地评估和加强目前的执行情况。已经开发了跟踪电子和进行图像重建的初步算法,可以通过考虑到可以观察到的特征的更多细节以及将电子和伽马射线信息相互关联来改进这些算法。目前,CCD方法的低帧速率限制了事件到事件的重建。我们将实施条带读出的电荷耦合器件,以实现电子轨迹和相关伽马射线的逐个事件重建,并实时演示基于电子跟踪的康普顿成像。该项目的目标是展示辐射探测的新概念,使核材料的探测、定位和表征能力有可能显著提高。最近和正在进行的极高分辨率硅传感器的发展可以用来测量相互作用过程的细节,这些过程可以用来获得更多信息来重建伽马辐射。可以设想在国土安全、核不扩散和国际保障、生物医学成像以及天体物理和核物理方面的应用。该项目将为青年科学家提供优秀的培训。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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