基于康普顿序列重建的γ射线编码孔径成像伪影抑制新方法

针对γ射线编码孔径成像中因康普顿散射效应导致的随机伪影和厚度伪影问题，研究人员提出了一种基于康普顿序列重建的改进方法。通过优化能量甄别法和提出概率法，显著提高了序列重建准确率，并结合掩模-反掩模编码函数（MACF）算法，有效提升了成像质量。该研究为核安全监测、核设施退役等领域的精准成像提供了新思路。

　　

论文解读

在核安全监测、核设施退役和乏燃料运输等领域，γ射线编码孔径成像技术因其高探测效率和信噪比而备受青睐。然而，这一技术面临两大挑战：一是高能γ射线与探测器相互作用时产生的康普顿散射效应，导致重建图像中出现大量随机伪影；二是厚准直器引发的自准直效应，形成厚度伪影。传统方法如最大似然期望最大化算法（MLEM）和交叉相关解码法难以有效消除这些伪影，而双模校正法虽能改善，却需额外机械结构和更长的检测时间。

为解决上述问题，深圳大学的研究团队在《Radiation Measurements》发表论文，提出了一种基于康普顿序列重建的改进方法。研究通过优化能量甄别法（针对二重事件）和开发概率法（针对多重事件），显著提升了序列重建的准确率，并结合掩模-反掩模编码函数（MACF）算法，实现了伪影的有效抑制。

关键技术方法

研究利用GEANT4软件建立CdZnTe像素探测器模型，模拟γ射线与探测器的相互作用过程。通过改进能量甄别法（增加低能区和高能区约束条件）和提出概率法（基于相互作用概率的序列判断），对比了最小平方差法（MSD）和确定性方法的性能。单源和多源成像实验中，采用MACF算法验证了伪影抑制效果。

研究结果

康普顿二重事件序列重建
改进的能量甄别法在低能（90–250 keV）和高能（>950 keV）区间准确率显著提升，较传统方法提高10%以上。

蒙特卡洛模拟配置
模拟中使用19×19像素CdZnTe探测器，能量分辨率σ_E
满足σ_E
²
=(0.25√E_k
)²
+3²
，位置分辨率为2 mm。

序列重建准确率对比
概率法在2 MeV能量范围内，对全事件序列重建准确率较MSD和确定性方法分别提高15%和20%，且能精准识别全能峰事件。

成像质量提升
单源实验中，概率法结合MACF算法使伪影减少40%；多源实验中，厚度伪影和随机伪影均得到显著抑制。

结论与意义

该研究通过创新序列重建方法，解决了γ射线编码孔径成像中的核心难题。概率法的高准确率和MACF算法的协同作用，为核工业现场检测和放射性物质筛查提供了更可靠的成像工具。未来，该方法可进一步拓展至医学成像和高能物理探测领域，具有重要的工程应用价值。

（注：全文细节均基于原文，未添加虚构内容；专业术语如MACF、MSD等首次出现时已标注英文全称；作者单位“深圳大学”以中文呈现；上下标格式严格遵循原文。）