武传鹏李 亮

1（清华大学工程物理系 北京100084）

2（粒子技术与辐射成像教育部重点实验室（清华大学）北京100084）

康普顿相机是一种无需使用机械准直的新型γ 射线成像模式，它基于康普顿散射的原理进行三维空间内射线的定位和成像。本文综述了康普顿相机的发展历史，以及近年在各个应用领域的最新研究进展，并重点关注了康普顿相机在医学成像和环境辐射监测领域的学术前沿课题。本文第一节对康普顿相机的基本情况进行了简介，简述了其工作机理及在多种领域中的应用，并对其主要的结构演变历程进行了梳理；文章第二节主要对康普顿相机的成像物理基础、原理以及相关重建算法进行了详细描述；第三节主要叙述了康普顿相机的几种性能指标及其影响因素；第四节主要介绍了几种康普顿相机的最新型系统结构，并对该领域的最新研究成果进行了汇总和对比介绍。

1 康普顿相机技术介绍

γ光子有着穿透性好、可以携带物质信息的优良特性，然而它无法被轻易聚焦，这给使用γ射线成像带来了困难。获取γ光子方向信息的最常见方式是使用准直器，如使用机械准直的Anger相机结构［1−2］、编码孔成像技术［3］等。然而，在使用机械准直结构的成像模式中，如单光子发射计算机断层成像技术（Single Photon Emission Computed Tomography，SPECT）［4］等，不得不在探测效率（灵敏度）与空间分辨率之间做取舍：为了取得更高的空间分辨率，必须要采用较小的准直孔径，这却使得通过小孔被收集的光子变少，探测效率变低［5］。……