[發明專利]基于微通道板位敏陽極光子計數成像探測器的優化方法

在審

• 申請號: 202110550172.6
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN115371806A
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 邢妍;馬俊林;姜洋;蔡盛
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01J1/42
• 分類號: G01J1/42
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 魏毅宏

1.基于微通道板位敏陽極光子計數成像探測器的優化方法，其特征在于，包括步驟：

S1、將基于微通道板位敏陽極光子計數成像探測器內的空間電荷行為情況分解為微通道板內電荷分布情況、微通道板與感應層薄膜間電荷分布情況、感應層薄膜上電荷分布情況、位敏陽極電荷分布情況，并基于所述微通道板內電荷分布情況、所述微通道板與感應層薄膜間電荷分布情況、所述感應層薄膜上電荷分布情況、所述位敏陽極電荷分布情況，構建由微通道板內空間電荷行為模型、微通道板出射端與感應層薄膜間空間電荷行為模型、感應層薄膜內空間電荷擴散行為模型以及電荷分割型陽極極間串擾模型串聯構成的基于微通道板位敏陽極光子計數成像探測器的一體化仿真模型；

S2、統計位敏陽極面板上的電荷量，將位敏陽極收集的電荷量代入質心解碼算法，獲得模擬仿真圖像；

S3、比較輸入圖像與仿真圖像的圖像分辨率與圖像非線性，判斷輸入圖像是否滿足設置精度；以及

S4、當輸入圖像不滿足設置精度時，迭代優化基于微通道板位敏陽極光子計數成像探測器的一體化仿真模型參數。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S1包括步驟：

S11、構建微通道板內空間電荷行為模型；

S12、以微通道板內空間電荷行為模型的空間電荷分布情況結果作為輸入，構建微通道板出射端與感應層薄膜間空間電荷行為模型；

S13、以微通道板出射端與感應層薄膜間空間電荷行為模型的空間電荷分布情況結果作為輸入，構建感應層薄膜內空間電荷擴散行為模型；以及

S14、以感應層薄膜內空間電荷擴散行為模型的空間電荷分布情況結果作為輸入，構建電荷分割型陽極極間串擾模型。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟S11包括步驟：

S111、構建基于微通道板位敏陽極光子計數成像探測器的三維模型與設定基于微通道板位敏陽極光子計數成像探測器的空間電荷行為的初始環境；和

S112、構建微通道板內二次電子倍增模型，獲得微通道板內二次電子倍增模型出射電荷軌跡情況結果。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步驟S111中，利用COMSOLMultiphysics軟件參數化建模模塊，構建基于微通道板位敏陽極光子計數成像探測器的三維模型，并選擇COMSOL Multiphysics軟件中的靜電場分析模塊，對微通道板入射面、微通道板出射面、真空室壁及位敏陽極進行邊界條件設定，還原基于微通道板位敏陽極光子計數成像探測器的三維模型處于初始狀態時每點空間電荷的電勢值。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步驟S112中，選擇COMSOLMultiphysics軟件中的帶電粒子追跡模塊，根據二次電子發射原理，利用Monte-Carlo方法模擬空間電荷在微通道板中的運動過程或者查閱微通道板二次電子發射系數曲線，將二次電子發射系數嵌入到COMSOL Multiphysics軟件中，設定空間電荷碰撞微通道板通道壁時的邊界條件，在設定的模擬時間步長△t內，模型內所有空間電荷的速度v(x,y,z)及位移s(x,y,z)，COMSOL Multiphysics軟件根據空間電荷運動學方程公式(1)和(2)，計算出空間任一點(x,y,z)的運動狀態，完成微通道板內二次電子倍增的追跡過程，獲得微通道板內二次電子倍增模型出射電荷軌跡情況結果：

其中，公式(1)和(2)中，m為粒子質量，q為電荷量，E(x,y,z)為空間任意一點電場強度。