[發明專利]一種基于硅光電倍增器(SiPM)的正電子湮沒壽命譜儀

有效

• 申請號: 201910354382.0
• 申請日: 2019-04-29
• 公開（公告）號: CN110082368B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 王海波;葉邦角
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01N23/00
• 分類號: G01N23/00;G01T1/36
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

1.一種基于硅光電倍增器(SiPM)的正電子湮沒壽命譜儀，其特征在于：包括SiPM探測器模塊，模擬信號處理模塊，定時和甄別電路模塊，數字化采集電路模塊，符合單元，低壓供電模塊；其中：

SiPM探測器模塊由一個或多個硅光電倍增器(SiPM)和一個或多個閃爍晶體構成，SiPM探測器模塊接收放射源衰變和正電子湮沒所產生的γ光子，并沉積能量產生閃爍光，并將其轉換為電信號；SiPM探測器模塊數量有兩個或兩個以上；

模擬信號處理模塊：針對探測器模塊的信號根據需要進行相關的濾波、成形、放大、極零相消和信號匹配處理，實現將SiPM的輸出快信號的快速讀出，滿足高帶寬和低噪聲的要求；

定時和甄別電路模塊：包括定時模塊和甄別模塊，定時模塊實現高精度的信號觸發定時，以此觸發的定時來作為γ光子沉積產生的時刻；甄別模塊實現γ光子沉積的能量的判斷，通過幅度或者電荷量的判斷來甄別1.28MeV和511keV的γ光子；

SiPM探測器模塊，模擬信號處理模塊，定時和甄別電路模塊分別都有起始單元和停止單元，起始單元探測1.28MeV的γ光子和停止單元探測511keV的γ光子；

數字化采集電路模塊：將定時和甄別信號模塊產生的數字脈沖信號進行采集，分析和處理光子的位置信息，能量信息和時間信息；再利用符合單元對光子的位置，能量和時間進行篩選，得到符合事件，將數據發送給計算機終端；

符合單元：提供時間窗，完成符合事件的篩選，符合事件為相繼發生的時間間隔小于符合分辨時間的事件，提高真符合效率，降低偶然符合計數率；

計算機終端：終端中的上位機軟件接收數據，并對數據處理得到時間譜，再通過軟件解譜，得到樣品的壽命；

SiPM探測器模塊包括硅光電倍增器件和閃爍晶體，其中硅光電倍增器件包括硅光電倍增器(SiPM)或者SiPM陣列或者APD陣列；閃爍晶體包括LYSO，LSO，LFS-3閃爍晶體，閃爍晶體通過光學硅油耦合在硅光電倍增器件上組成SiPM探測器模塊，用于γ光子的探測；

模擬信號處理模塊包括模擬信號的讀出電路，放大電路，濾波電路，極零相消電路及匹配電路，用于脈沖信號的快速放大和成形；

定時和甄別電路模塊包括前沿定時電路或者恒比定時電路和單閾或者多閾甄別電路，用于脈沖信號的定時和幅度(即電荷量)甄別。

2.根據權利要求1所述的一種基于硅光電倍增器(SiPM)的正電子湮沒壽命譜儀，其特征在于：數字化采集電路模塊包括可編程邏輯器件(FPGA)及其相關的周邊電路，用于整個系統的位置信息，能量信息和時間信息的數據采集。

3.根據權利要求1所述的一種基于硅光電倍增器(SiPM)的正電子湮沒壽命譜儀，其特征在于：計算機終端包括計算機及軟件，軟件包括上位機軟件和分析時間譜的解譜軟件，上位機軟件用于與整個數字采集電路模塊的參數控制和數據存儲控制，解譜軟件包括用于壽命譜解譜的一些軟件，包括PATFIT或LT9.0。