[發明專利]連續晶體伽馬探測器的三維位置刻度方法、裝置及設備

有效

• 申請號: 202010586856.7
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111736203B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 范鵬;夏彥;楊曉寧;馬天予;劉亞強
• 申請（專利權）人: 北京衛星環境工程研究所
• 主分類號: G01T1/202
• 分類號: G01T1/202
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 成丹

本發明公開了一種連續晶體伽馬探測器的三維位置刻度方法、裝置及設備，該方法包括：采集非準直源照射條件下每個伽馬事件的探測器輸出信號；基于非準直源照射條件，確定伽馬事件在探測器內的真實三維作用位置分布；根據每個伽馬事件的探測器輸出信號，對所有伽馬事件進行初始分區；根據所有伽馬事件的分區結果，確定對應每個分區的伽馬事件的初始探測器輸出響應；根據當前探測器輸出響應及伽馬事件在探測器內的三維作用位置分布，構建用于優化探測器輸出響應的代價函數；對代價函數進行極小值迭代優化求解，更新每個三維位置分區的探測器輸出響應，完成探測器的三維位置刻度。該方法簡化了三維位置刻度流程，提高了位置刻度的精確性。

技術領域

本發明一般涉及輻射探測器領域，具體涉及一種連續晶體伽馬探測器的三維位置刻度方法、裝置及設備。

背景技術

當前，核技術已經滲透到了人類生產生活的各個領域，在工業、農業、環境和醫學中得到了廣泛的應用。伽馬光子是核技術應用中主要的信使粒子之一，對其能量、位置和時間等信息進行精準有效地探測是定量了解核輻射的類型、強度和分布進而獲取核信息的關鍵。因此，伽馬探測器對于核技術的有效利用具有不可或缺的作用。

連續晶體伽馬探測器是近些年來逐漸興起的一種新的探測器設計。與傳統的分立晶體探測器設計中將晶體切割成一根根小單元進行組裝的方式不同，它將一整塊晶體耦合到光電器件陣列上，通過后端的光電器件陣列的讀出信號來實現伽馬光子與探測器作用的位置、時間和能量信息的獲取。相比于傳統分立晶體探測器設計，它具有更高的探測效率，更低的加工和組裝成本，更優越的時間和能量測量性能以及直接的三維位置信息獲取能力，在輻射探測和成像領域具有重大的應用前景。

對連續晶體伽馬探測器進行位置刻度，特別是三維位置刻度，即獲取伽馬射線作用于探測器內不同三維位置時探測器的輸出響應，是連續晶體伽馬探測器進行伽馬事件作用位置定位的基礎。傳統位置刻度方法常采用準直源進行刻度。其基本思想是利用筆形準直束，伽馬射線與探測器的作用位置精確可控可知，從而能獲取伽馬射線作用于探測器內不同已知位置時探測器的輸出響應，進而實現探測器的位置刻度。這種方式由于引入了準直源，因此繁瑣耗時，在系統級應用中難以執行。另一方面，利用準直伽馬源只能精確控制射線與探測器的二維作用位置，因此難以直接獲取射線作用于不同三維位置時的探測器響應。第三，準直源的應用容易引入準直位置偏差，導致系統誤差，影響刻度精度。一些方法在此基礎對準直源刻度流程進行簡化，提出了基于扇形準直束的刻度方法，可在一定程度上降低刻度時間消耗，但仍然存在引入準直偏差導致刻度精度下降的問題，而且在系統級應用中仍不實用。

為了剔除準直源的使用進而簡化探測刻度流程，常用方法之一是利用蒙特卡羅模擬對探測器內的閃爍光輸運過程進行模擬，從而獲取不同三維位置處的探測器的響應。這種方法不需要進行實驗測量，流程簡化，易操作和執行。但探測器內的光輸運過程，特別是閃爍光子在晶體表面的行為往往難以精確建模，模擬結果和實際結果之間通常存在偏差，影響刻度精度，另一方面，這種方法也沒法考慮在實際應用中不同探測器之間的個體差異。

目前也有一些利用非準直源的連續晶體探測器刻度方法，其基本思想是利用放射源接近均勻地照射探測器，記錄每一個粒子事件的探測器輸出，利用自組織映射(self-organizing map)對探測器輸出數據進行學習，從而獲得不同位置的探測器輸出響應。但其獲得的探測器輸出響應后期往往需要進行復雜的畸變校正，容易引入系統誤差，另一方面，該方法目前只能應用二維位置刻度，在拓展到三維位置刻度時會因為計算量過大而不實用。

發明內容

鑒于現有技術中的上述缺陷或不足，期望提供一種連續晶體伽馬探測器的三維位置刻度方法、裝置、設備及存儲介質。

第一方面，本發明提供一種連續晶體伽馬探測器的三維位置刻度方法，包括：

采集非準直源照射條件下每個伽馬事件的探測器輸出信號，并且記錄相應的非準直源照射條件；

基于非準直源照射條件，確定伽馬事件在探測器內的真實三維作用位置分布；