[發(fā)明專利]使用行和列求和的中子照相機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380013799.1
• 申請(qǐng)日: 2013-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN104246536A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: L.G.科隆茨;Y.迪亞瓦拉;小柯內(nèi)利爾斯.多納休;C.A.蒙特卡姆;R.A.里德爾;T.韋斯切
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: UT-巴特勒有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01T3/06
• 分類號(hào): G01T3/06
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 呂曉章

關(guān)于聯(lián)邦資助研究或開發(fā)的聲明

本發(fā)明是在根據(jù)美國能源部授予的合同號(hào)DE-AC05-00OR22725的政府支持下做出的。政府對(duì)本發(fā)明具有一定權(quán)利。

相關(guān)申請(qǐng)

本申請(qǐng)要求于2012年1月31日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)61/592,785的優(yōu)先權(quán)權(quán)益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到中子檢測器，并且具體地涉及一種使用行和列求和算法進(jìn)行事件位置識(shí)別的中子照相機(jī)以及操作該照相機(jī)的方法。

背景技術(shù)

安杰照相機(jī)(Anger?camera)是一種中子照相機(jī)。安杰照相機(jī)的“頭部”包括被光耦合到光電倍增管(PMT)陣列的扁平閃爍體板。該頭部被安裝在框架上。前端和后端電子裝置被安裝在PMT的后面，并且被連接到控制照相機(jī)的操作以及獲取和存儲(chǔ)所獲取的圖像的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

安杰照相機(jī)分析閃爍材料中的光分布圖案，從而確定在閃爍體中捕獲的粒子的位置。光由該閃爍體發(fā)出。晶體后面的光電倍增管(PMT)檢測熒光閃光(事件)。計(jì)算機(jī)計(jì)數(shù)事件的數(shù)量。該檢測系統(tǒng)也被廣泛地稱為伽瑪照相機(jī)，因?yàn)樵缙趹?yīng)用主要是用于伽瑪檢測。

發(fā)明內(nèi)容

對(duì)于安杰照相機(jī)中的每個(gè)光電倍增管，提供預(yù)放大器(preamplifier)的R×S陣列來檢測在光電倍增管內(nèi)產(chǎn)生的電子。對(duì)預(yù)放大器的輸出進(jìn)行數(shù)字化以測量來自每個(gè)預(yù)放大器的信號(hào)的量級(jí)。對(duì)于每個(gè)光電倍增管，包括R個(gè)行求和電路以及S個(gè)列求和電路的對(duì)應(yīng)的求和電路對(duì)每行和每列將來自預(yù)放大器的信號(hào)的量級(jí)在數(shù)值上相加以產(chǎn)生直方圖。對(duì)于光電倍增管的P×Q陣列，P×Q個(gè)求和電路產(chǎn)生包括R個(gè)項(xiàng)目的P×Q個(gè)行直方圖以及包括S個(gè)項(xiàng)目的P×Q個(gè)列直方圖。直方圖的總集包括P×Q×(R+S)個(gè)項(xiàng)目，可以通過位置計(jì)算電路對(duì)其進(jìn)行分析以確定事件的位置(對(duì)中子的檢測)。

根據(jù)本公開的一方面，提供了一種中子照相機(jī)。該中子照相機(jī)包括閃爍體板和至少一個(gè)檢測器單元。所述至少一個(gè)檢測器單元中的每個(gè)包括位于所述閃爍體板的背面并包括輸出的R×S矩陣的光電倍增管。R和S是大于1的整數(shù)。所述至少一個(gè)檢測器單元中的每個(gè)還包括被配置為放大來自輸出的R×S矩陣的每個(gè)輸出并產(chǎn)生R×S個(gè)放大信號(hào)的預(yù)放大器的R×S陣列，以及被配置為根據(jù)R×S個(gè)放大信號(hào)產(chǎn)生R個(gè)行求和信號(hào)的集合以及S個(gè)列求和信號(hào)的集合的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路。該中子照相機(jī)還包括：位置計(jì)算單元，被配置為分析從R個(gè)行求和信號(hào)的至少一個(gè)集合得到的第一時(shí)間積分(time-integrated)和分布以及從S個(gè)列求和信號(hào)的至少一個(gè)集合得到的第二時(shí)間積分和分布，從而識(shí)別中子引發(fā)閃爍的至少一個(gè)閃爍體板中的事件位置。

根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種操作中子照相機(jī)的方法。提供了一種包括閃爍體板和至少一個(gè)檢測器單元的中子照相機(jī)。所述至少一個(gè)檢測器單元中的每個(gè)包括位于所述閃爍體板的背面并包括輸出的R×S矩陣的光電倍增管，以及被配置為放大來自輸出的R×S矩陣的每個(gè)輸出并產(chǎn)生R×S個(gè)放大信號(hào)的預(yù)放大器的R×S陣列。R和S是大于1的整數(shù)。對(duì)于所述至少一個(gè)檢測器單元中的每個(gè)，產(chǎn)生R個(gè)行求和信號(hào)的行信號(hào)直方圖以及S個(gè)列求和信號(hào)的列信號(hào)直方圖。行求和信號(hào)中的每個(gè)與來自輸出的R×S矩陣內(nèi)的對(duì)應(yīng)行的所有輸出的和成比例，并且S個(gè)列求和信號(hào)中的每個(gè)與來自輸出的R×S矩陣內(nèi)的對(duì)應(yīng)列的所有輸出的和成比例。通過分析所述至少一個(gè)行信號(hào)直方圖中的每個(gè)的時(shí)間積分和以及所述至少一個(gè)列信號(hào)直方圖中的每個(gè)的時(shí)間積分和，可以確定中子引發(fā)閃爍的至少一個(gè)閃爍體板中的事件位置。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本公開實(shí)施例的完整的安杰照相機(jī)組合件。

圖2是根據(jù)本公開實(shí)施例的安杰照相機(jī)的信號(hào)流示意圖。

圖3是根據(jù)本公開實(shí)施例的安杰照相機(jī)的光學(xué)封裝的剖視圖。

圖4是例示根據(jù)本公開實(shí)施例的來自A/D轉(zhuǎn)換單元的P×Q陣列的輸出的示意圖。

圖5是根據(jù)本公開實(shí)施例的包括光電倍增管的P×Q陣列的安杰照相機(jī)的位置計(jì)算的示意圖。

圖6是根據(jù)本公開實(shí)施例的位置計(jì)算的示意圖。

具體實(shí)施方式

如上所述，本發(fā)明涉及一種使用行和列求和算法進(jìn)行事件位置識(shí)別的中子照相機(jī)以及操作該照相機(jī)的方法，現(xiàn)在使用附圖詳細(xì)地進(jìn)行描述。相似和對(duì)應(yīng)的元件用相似的標(biāo)號(hào)來標(biāo)記。沒有按比例地繪制附圖中的各種元件的比例，以使得能夠清楚地圖示相對(duì)于具有較大尺寸的其他元素的具有較小尺寸的元件。