[發(fā)明專利]一種閃爍探測器的增益校正裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710614096.4
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107247284B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜浩;邢明俊;朱玉珍;謝慶國
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州瑞派寧科技有限公司
• 主分類號: G01T1/202
• 分類號: G01T1/202;G01T7/00
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本發(fā)明提供一種閃爍探測器的增益校正裝置和方法，該裝置包括校準(zhǔn)射源和至少兩路比較器、計數(shù)模塊、溫度傳感器和單片微型計算機，每一路比較器均與光電器件通信連接以將不同能量段的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖信號；計數(shù)模塊分別與每一路比較器通信連接并同時測量數(shù)字脈沖信號的計數(shù)率；溫度傳感器實測閃爍探測器表面溫度數(shù)據(jù)；單片微型計算機與計數(shù)模塊通信連接并根據(jù)計數(shù)率和實測溫度數(shù)據(jù)計算目標(biāo)增益以及校正電壓；高壓電源與單片微型計算機連接以接收校正電壓，高壓電源還與光電器件連接以根據(jù)校正電壓實現(xiàn)光電器件的增益校正。本發(fā)明可根據(jù)溫度直接調(diào)整增益，可避免信息缺失，加快了校準(zhǔn)速度，提高了增益校正的效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域以及電離輻射測量領(lǐng)域中的一種信號校正裝置和方法，更具體地涉及一種閃爍探測器的增益校正裝置和方法。

背景技術(shù)

閃爍探測器廣泛應(yīng)用于核醫(yī)學(xué)成像和電離輻射測量領(lǐng)域，是實現(xiàn)成像或輻射測量的核心器件。閃爍探測器包括相互耦合的閃爍晶體和光電器件，閃爍晶體用以將電離輻射射線(包括X射線、伽馬光子、中子、α光子和β光子等)轉(zhuǎn)換為光信號，光電器件用以將該光信號轉(zhuǎn)換為電信號，通過相應(yīng)的電子學(xué)設(shè)計處理該電信號后可以獲取到對應(yīng)的到達時間、到達位置以及伽馬光子的能量等信息。目前常用的閃爍晶體包括碘化鈉(NaI)晶體、硅酸釔镥(LYSO)晶體、硅酸镥(LSO)晶體、硅酸釔(YSO)晶體和碘化銫(CsI)晶體等，常用的光電器件有光電二極管(APD)，光電倍增管(PMT)以及新興的硅光電倍增器(SiPM)等。

由于閃爍探測器是實現(xiàn)成像或輻射測量的核心器件，其增益參數(shù)將直接影響輻射測量的準(zhǔn)確性。然而，由于閃爍晶體的個體光輸出(光輸出是指閃爍晶體吸收單位能量的電離射線轉(zhuǎn)換為光子的數(shù)量)之間存在差異，這種差異將會引起閃爍探測器的增益變化，尤其是以硅光電倍增器為光電器件的閃爍探測器，其增益對溫度極度敏感，在-20～50℃溫度范圍下增益可相差56％以上，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。因此，實際使用中需要對閃爍探測器的增益進行校正。

目前，對閃爍探測器的增益進行校正的方法多為在閃爍探測器后端增加放大器，并采用多道分析設(shè)備測量閃爍探測器的能譜，從而獲取測試射源的光電峰位置，再以光電峰位置作為閃爍探測器的增益，通過調(diào)整放大器的增益以彌補閃爍探測器增益變化造成的影響，使光電峰位置保持不變以實現(xiàn)增益的校準(zhǔn)。

雖然現(xiàn)有技術(shù)可通過在閃爍探測器后端增加放大器，將輸出的信號進行二次放大以實現(xiàn)增益校正，但是，由于采用硅光電倍增器的閃爍探測器自身具有幅值相對固定的本底噪聲信號，當(dāng)硅光電倍增器的增益下降時，部分輸出的信號將淹沒于本底噪聲信號中，即使在后端增加放大器，其信噪比也并不會提高，最終導(dǎo)致?lián)p失信號信息。其次，采用放大器后，需要測量校準(zhǔn)射源的完整的能譜，并獲取其光電峰位置以實現(xiàn)校準(zhǔn)，通常其數(shù)據(jù)獲取量不低于5000個事件，這將造成系統(tǒng)校準(zhǔn)速度慢，硬件成本增大。再次，采用放大器后，當(dāng)溫度變化時需要重復(fù)校準(zhǔn)測量流程，校準(zhǔn)效率降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種閃爍探測器的增益校正裝置和方法，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中閃爍探測器的增益校正速度慢、校準(zhǔn)效率低且成本較高的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種閃爍探測器的增益校正裝置和方法，閃爍探測器的增益G、溫度t和電壓x之間滿足增益溫度電壓方程G(x,t)＝at+bx+c，其中參數(shù)a、b、c為常數(shù)；所述增益校正方法包括以下步驟：

第一步，確定標(biāo)準(zhǔn)閃爍探測器的增益溫度電壓方程，具體步驟為：

步驟S1：取一標(biāo)準(zhǔn)閃爍探測器，在溫度T₀和電壓X₀固定的情況下測量所述標(biāo)準(zhǔn)閃爍探測器的增益G₀，將所述標(biāo)準(zhǔn)閃爍探測器的增益G₀作為待測閃爍探測器的目標(biāo)增益；