[發(fā)明專利]一種閃爍體性能測試裝置及其一致性校正方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610044913.2
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN106997058B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊明潔;王英杰;章志明;李道武;周魏;唐浩輝;朱美玲;魏龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院高能物理研究所
• 主分類號: G01T7/00
• 分類號: G01T7/00
• 代理公司: 北京君尚知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11200
• 代理人: 司立彬

本發(fā)明公開了一種閃爍體性能測試裝置及其一致性校正方法。本裝置包括陣列探測器、溫度補(bǔ)償系統(tǒng)、前置放大系統(tǒng)、多通道數(shù)據(jù)采集板和用于放置待測閃爍體的測試盒；其中測試盒中的閃爍體放置位置與陣列探測器中每一光探測器件對應(yīng)；前置放大系統(tǒng)，用于將陣列探測器輸出的每一路信號進(jìn)行放大成形、差分輸出；多通道數(shù)據(jù)采集板用于對接收的多路差分模擬信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，之后對每路數(shù)字信號實(shí)時(shí)尋峰并完成每路數(shù)字化信號積分；最后將每路信號的積分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；并對每一個(gè)光探測單元所得到的能譜按特定方法進(jìn)行溫度補(bǔ)償校正、光輸出結(jié)果校正和能量分辨率校正。本裝置可同時(shí)獨(dú)立測試多根閃爍體且不相互干擾，提高了測量結(jié)果精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于核輻射探測器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種閃爍體性能測試裝置及其一致性校正方法。

背景技術(shù)

高能物理領(lǐng)域中的粒子或輻射無法被直接觀測，只有通過與物質(zhì)相互作用轉(zhuǎn)換成人類熟知的光信號或電信號才能被間接探測。核輻射探測器就是利用該原理來探測高能粒子或核輻射事件的裝置，目前已被廣泛應(yīng)用于核物理實(shí)驗(yàn)、核安全、核醫(yī)學(xué)、地質(zhì)探測和工業(yè)探傷等領(lǐng)域。作為應(yīng)用最廣泛的核輻射探測器之一，閃爍體探測器一般由閃爍體、光探測器件和電子學(xué)部分組成；它利用閃爍體與輻射粒子相互作用產(chǎn)生熒光的原理，將熒光輸入到光探測器件進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換和信號放大，最后通過對電信號進(jìn)行電子學(xué)處理得到輻射事例信息。因此在研制閃爍體探測器時(shí)，測量、篩選出光輸出性能優(yōu)良的閃爍體是保證閃爍體探測器工作性能的第一步。在某些應(yīng)用領(lǐng)域(如核醫(yī)學(xué)成像裝置)，往往一臺設(shè)備需要成千上萬根閃爍體，因此閃爍體的性能測試變成了一項(xiàng)繁重的任務(wù)。

關(guān)于閃爍體的性能測試，國內(nèi)外的技術(shù)方案主要集中于測量某種閃爍體的某種性能，例如用單光電子法測量閃爍體的絕對光輸出；這類技術(shù)方案測量結(jié)果可靠、測量方法精密，但是測量操作過程繁瑣、測量設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜；不僅使用環(huán)境有限，而且測量效率低，難以勝任大批量閃爍體性能的測量工作。在國家發(fā)明專利CN102353976A中公開了一種閃爍體性能測量裝置，能夠單次完成大量閃爍體性能的測量。但是該專利所涉及的光探測器件會(huì)受到某些環(huán)境因素(如溫度、電壓)的影響而造成閃爍體性能測量結(jié)果的不穩(wěn)定性；同時(shí)單次測量大量閃爍體時(shí)，由于一條閃爍體的閃爍光是由多個(gè)光探測單元探測到，然后將多個(gè)光探測單元的信號進(jìn)行加和而得到對應(yīng)于這條閃爍體光輸出的信號幅度，而且有部分全能峰的信號是伽瑪光子發(fā)生康普頓散射后，在兩條或兩條以上不同的閃爍體內(nèi)沉積能量所形成，所以，對應(yīng)于一條閃爍體的能譜因?yàn)槭艿焦馓綔y單元增益的不一致性以及在不同的閃爍體中發(fā)生的康普頓散射的影響，全能峰峰位的精度就會(huì)受到限制，一般情況下，約為±5％，最好條件下也只能達(dá)到±3％，另外，由于各個(gè)光探測單元的增益不一致性以及康普頓散射的影響，所測閃爍體能譜的全能峰能量分辨也不準(zhǔn)確，無法真實(shí)反映這條閃爍體對某個(gè)能量伽瑪射線的能量分辨率，所以專利CN102353976A中公開的裝置并沒有集成能量分辨率測試這一功能模塊。

發(fā)明內(nèi)容

針對發(fā)明專利CN102353976A中公開的裝置存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種性能穩(wěn)定的閃爍體性能測試裝置及其一致性校正方法。本閃爍體性能測量裝置使用基本光探測器件靈活設(shè)計(jì)陣列探測器，獨(dú)立讀出、處理陣列探測器中分立光探測器件的輸出信號，再結(jié)合閃爍體測試盒的靈活應(yīng)用，能夠同時(shí)獨(dú)立測試多根多種規(guī)格的閃爍體，且不受光串?dāng)_影響，能夠給出閃爍體精確的光輸出測量結(jié)果和能量分辨率測量結(jié)果，測試結(jié)果更為精確；溫度補(bǔ)償技術(shù)的引入使本測量裝置工作性能不受環(huán)境溫度變化的影響，測試結(jié)果更加穩(wěn)定；通過對陣列探測器進(jìn)行一致性校正，實(shí)現(xiàn)了陣列探測器中每一個(gè)測量單元在光輸出測量結(jié)果以及能量分辨率測量結(jié)果上的均勻性；采用低壓穩(wěn)壓電源系統(tǒng)、降低電源紋波，本測量裝置不僅不受市電不穩(wěn)的干擾，同時(shí)操作安全簡單、開關(guān)機(jī)方便快捷，大大提升了閃爍體測試效率。

技術(shù)方案：

本閃爍體性能測量裝置包括機(jī)械箱體、電源系統(tǒng)、M*N陣列探測器、前置放大系統(tǒng)、M*N通道數(shù)據(jù)采集板卡、溫度監(jiān)控系統(tǒng)和閃爍體測試盒。其中：

機(jī)械箱體用于裝載各部件；