一种切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化方法与装置制造方法及图纸

一种切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化方法，其包括步骤：获得切伦科夫事件发射光子的脉冲数据集；获得背景光的脉冲数据集；计算每个时间段数据集对背景光和切伦科夫光的联合似然概率函数；判断该时间段的数据集是背景光还是切伦科夫光。一种切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化装置，其中包括切伦科夫事件发射光子数据集获得模块、背景光子数据集获得模块、时间段样本的似然概率函数或者后验概率函数计算模块、事件分类器模块。通过采用本发明专利技术的切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化方法与装置，能有效提高探测衰变事件的分辨率、装置灵敏度和成像信噪比，特别适合于切伦科夫效应在生物医学成像和透明介质无损检测上的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字信号处理、光电信号处理和核探测领域，尤其涉及一种单光子时间分辨的切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化方法与装置。
技术介绍
切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化是对发生切伦科夫事件的物体进行切伦科夫事件探测时，需要对探测到的各种事件进行分类，以期滤除其他类型的事件。而使探测到的切伦科夫事件可以和物体的某种生物生化分布联系在一起，实现针对放射性核素的成像或者定量检测。针对上述技术问题，有必要针对能够获取的单光子时间信息，提供一种新的切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化方法与装置。基于单光子的切伦科夫事件采样方法，能够在最早阶段对切伦科夫事件进行数字化，保留切伦科夫事件最为原始的信息，进而可以最大程度地与其他类型的事件分离开来，特别是生物体内存在的自发光事件。得益于高速信号处理方法与超大规模集成电路的发展，捕获单个光子已经不再是不可逾越的技术难题。通过PMT（PhotomultiplierTube）、SiPM(SiliconPhotomultiplier)、APD（AvalanchePhotoDetector）等光电器件，可以实现对单光子信号的精确捕获，并输出波形、时间和能量等信息。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化方法与装置，该方法与装置能有效地读出一个切伦科夫事件的多个光子的电信号样本，通过多光子时间符合与光子数选通窗口，剔除自发光事件，增大重构图像信噪比，避免基线漂移对读出信号的影响。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化方法，其包括步骤：S1：获得切伦科夫事件发射光子的脉冲数据集（时间、位置、波长、脉冲高度、脉冲形状的一种或者几种）；S2：获得背景光的脉冲数据集（时间、位置、波长、脉冲高度、脉冲形状的一种或者几种）；S3：计算每个时间段数据集对背景光和切伦科夫光的联合似然概率函数；S4：通过最大似然准则或者最大后验概率准则判断该时间段的数据集是背景光还是切伦科夫光。优选地，在上述的切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化方法中，所述切伦科夫单事件是指单个放射性同位素原子核发射带电粒子在介质中发生切伦科夫效应。优选地，在上述的切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化方法中，所述的单光子事件是指生物体通过自发光或者切伦科夫事件发出的单个可见光或软紫外光光子击中光电器件被吸收的事件。优选地，在上述的切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化方法中，所述时间符合是指多个单光子（不少于5个）事件在很短的时间内（例如5ns）发生，即认为这多个单光子事件属于同一次切伦科夫单事件。优选地，在上述的切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化方法中，所述光子在孔内的相对位置是指光子在探测器模组孔内的相对位置，这个相对位置和射线入射角度有直接的关系。优选地，在上述的切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化方法中，所述切伦科夫事件发生的位置是指核素发射带电粒子时核素在生物体中的位置，不同位置射入探测器的感光孔的相对位置不同。一种切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化装置，其中包括切伦科夫事件发射光子数据集获得模块、背景光子数据集获得模块、时间段样本的似然概率函数或者后验概率函数计算模块、事件分类器模块，其中，切伦科夫事件发射光子数据集获得模块，用于获得切伦科夫事件发射光子的脉冲数据集（时间、位置、波长、脉冲高度、脉冲形状的一种或者几种）；背景光子数据集获得模块，用于获得背景光的脉冲数据集（时间、位置、波长、脉冲高度、脉冲形状的一种或者几种）；时间段样本的似然概率函数或者后验概率函数计算模块，用于计算每个时间段数据集对背景光和切伦科夫光的联合似然概率函数；事件分类器模块，通过最大似然准则或者最大后验概率准则判断该时间段的数据集是背景光还是切伦科夫光。从上述技术方案可以看出，通过采用本专利技术的切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化方法与装置，能有效提高装置的成像信噪比，抵御生物组织自发光影响，特别适合于小动物等成像深度要求不高的活体成像。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）抵御背景光和生物体自发光的时间符合设计，有利于降低成像的背景噪声；（2）全事件读出设计可以全面的读出切伦科夫事件丰富的多维信息：角度（2-D）、时间(1-D)、位置(3-D)、能量(1-D)。具体为以事件的形式记录光电器件的电信号。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的有关本专利技术的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术单光子时间分辨的切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化方法的流程图。图2为本专利技术单光子时间分辨的切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化装置的装置结构图。图3为本专利技术的切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化装置的探测器模块。图4为本专利技术的切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化的双指数脉冲模型。图5为本专利技术的切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化的三指数脉冲模型。图6为本专利技术的切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化的朗道脉冲模型。图7为本专利技术的切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化的直线-指数脉冲模型。图8为本专利技术典型的双变量脉冲分类示意图。图9为本专利技术典型的双变量脉冲分类强度示意图。图10为本专利技术的时间变量脉冲分类强度示意图。具体实施方式本专利技术公开了一种单光子时间分辨的切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化方法与装置，该方法与装置能有效地实现事件到达时间的标记，提升模块及装置的时间分辨率。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术公开的单光子时间分辨的切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化方法与装置通过以事件的数据形式采集单光子信号，再利用时间符合和估计理论甄别出切伦科夫事件的位置，具体的方法步骤为：S1：获得切伦科夫事件发射光子的脉冲数据集（时间、位置、波长、脉冲高度、脉冲形状的一种或者几种）；S2：获得背景光的脉冲数据集（时间、位置、波长、脉冲高度、脉冲形状的一种或者几种）；S3：计算每个时间段数据集对背景光和切伦科夫光的联合似然概率函数；S4：通过最大似然准则或者最大后验概率准则判断该时间段的数据集是背景光还是切伦科夫光。以上单光子时间分辨的切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化装置中，所述切伦科夫单事件是指单个放射性同位素原子核发射带电粒子在介质中发生切伦科夫效应。。以上单光子时间分辨的切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化装置中，所述的单光子事件是指生物体通过自发光或者切伦科夫事件发出的单个可见光或软紫外光光子击中光电器件被吸收的事件。以上单光子时间分辨的切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化装置中，所述时间符合是指多个单光子（不少于5个）事件在很短的时间内（例如5ns）发生，即认为这多个单光子事件属于同一次切伦科夫单事件。以上单光子时间分辨的切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化装置中，所述光子在孔内的相对位置是指光子在探测器模组孔内的相对位置，这个相对位置和射线入射角度有直接的关系。以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化方法，其特征在于：包括步骤：S1：获得切伦科夫事件发射光子的脉冲数据集（时间、位置、波长、脉冲高度、脉冲形状的一种或者几种）； S2：获得背景光的脉冲数据集（时间、位置、波长、脉冲高度、脉冲形状的一种或者几种）； S3： 计算每个时间段数据集对背景光和切伦科夫光的联合似然概率函数；S4：通过最大似然准则或者最大后验概率准则判断该时间段的数据集是背景光还是切伦科夫光。

【技术特征摘要】
1.一种切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化方法，其特征在于：包括步骤：S1：获得切伦科夫事件发射光子的脉冲数据集（时间、位置、波长、脉冲高度、脉冲形状的一种或者几种）；S2：获得背景光的脉冲数据集（时间、位置、波长、脉冲高度、脉冲形状的一种或者几种）；S3：计算每个时间段数据集对背景光和切伦科夫光的联合似然概率函数；S4：通过最大似然准则或者最大后验概率准则判断该时间段的数据集是背景光还是切伦科夫光。2.根据权利要求1所述的一种切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化方法，其特征在于：获得切伦科夫事件发射光子的脉冲数据集（时间、位置、波长、脉冲高度、脉冲形状的一种或者几种）。3.根据权利要求1所述的一种切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化方法，其特征在于：获得背景光的脉冲数据集（时间、位置、波长、脉冲高度、脉冲形状的一种或者几种）。4.根据权利要求1所述的切伦科夫事件诱导光电脉冲数字化方法，其特征在于：计算每个时间段数据集对背景...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓贞宙，谢庆国，
申请(专利权)人：南京瑞派宁信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32