一种闪烁体阵列发光衰减时间测试方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及辐射探测器技术领域，尤其涉及一种闪烁体阵列发光衰减时间测试方法及装置。本发明专利技术的一种闪烁体阵列发光衰减时间测试方法为光电探测阵列接受被测闪烁体阵列发出的闪烁光并转化成电脉冲信号；将得到的电脉冲信号传输到电阻网络中，整合成四路输出，四路输出的电脉冲信号分别经由4个前置放大器传送到脉冲形状分析系统得到四路脉冲形状信息；对得到的四路脉冲形状信息进行计算处理得到每个闪烁体发光事件的坐标位置和校正前闪烁体的发光衰减时间分布；对发光衰减时间校正，即得被测闪烁体阵列每条闪烁体的发光衰减时间分布。该方法可用于闪烁体阵列的光产额及时间性能评估，并大幅提高闪烁体光产额和发光衰减时间的测试挑选效率。

A Method and Device for Measuring Luminescence Attenuation Time of Scintillator Array

The invention relates to the technical field of radiation detectors, in particular to a method and device for measuring the luminous attenuation time of scintillator array. A method for measuring the decay time of scintillator array luminescence is that the photoelectric detection array receives the scintillation light emitted by the scintillator array under test and converts it into electrical pulse signal; the obtained electrical pulse signal is transmitted to the resistance network and integrated into four output channels, and the four output electrical pulse signals are transmitted to the pulse shape analysis system through four preamplifiers to obtain four pulses respectively. Shape information; the coordinate position of each scintillator's luminous event and the luminous attenuation time distribution of each scintillator before correction are obtained by calculating and processing the obtained four-channel pulse shape information; and the luminous attenuation time distribution of each scintillator in the measured scintillator array is obtained by correcting the luminous attenuation time. This method can be used to evaluate the optical yield and time performance of scintillator arrays, and greatly improve the efficiency of testing and selecting scintillator optical yield and light attenuation time.

【技术实现步骤摘要】
一种闪烁体阵列发光衰减时间测试方法及装置
本专利技术涉及辐射探测器
，尤其涉及一种闪烁体阵列发光衰减时间测试方法及装置。
技术介绍
在辐射探测器领域，闪烁体探测器广泛应用于γ射线、X射线、β射线、中子、宇宙线等探测领域。尤其是在核医疗仪器中，目前主流的SPECT和PET探测器都使用的是闪烁体探测器。作为闪烁体探测器的核心组成部分，闪烁体自身的光产额、发光衰减时间(decaytime)等性能对探测器最终的能谱特性和时间特性有着根本性的影响。对于单个闪烁体，已经有很多成熟的方法来评价这些特性。但是在现代辐射成像探测器，尤其是PET探测器中，常常要用到的是几十上百闪烁体拼成的闪烁体阵列。并且，TOF-PET探测器用到的闪烁体材料往往要用到掺杂激活剂的工艺，这样会导致即使是同一闪烁体棒料上切出来的闪烁体也会因为激活剂浓度不同或晶格缺陷等问题而出现光产额或发光衰减时间的差异。这些差异会导致探测器阵列不同位置上的能量分辨和时间分辨的分布与预期不符。现代TOF-PET探测器的时间分辨(CRT)已经达到了200ps左右的精度，需要更精准的控制闪烁体阵列中每个闪烁体的基本性能。按照每个探测器用196条闪烁体，每台PET用192个探测器算，一台PET要用到用37632条闪烁体。这种应用场合下，在闪烁体阵列制造过程中用传统的闪烁体性能测试方法测每个闪烁体显然效率太低了，而在阵列性能的最终检测时传统的单个闪烁体性能测试方法又不能分辨每个闪烁体的性能，所以需要有更高效准确的方法解决这个问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种高效率的能够同时测量闪烁体阵列中每个闪烁体的相对光产额及发光衰减时间的闪烁体阵列发光衰减时间的测试方法及装置。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：本专利技术提供一种闪烁体阵列发光衰减时间的测试方法，包括以下步骤：步骤S1：被测闪烁体阵列发出的闪烁光被相应设置的光电探测阵列接受，并转化成电脉冲信号；步骤S2：将步骤S1中得到的电脉冲信号传输到电阻网络中，所述电阻网络将电脉冲信号整合成四路输出的电脉冲信号，四路输出的电脉冲信号分别经由4个前置放大器传送到脉冲形状分析系统得到四路脉冲形状信息；步骤S3：将步骤S2得到的四路脉冲形状信息分别进行第一次校正，得到校正后的四路脉冲形状信息；步骤S4：对得到的第一次校正后的四路脉冲形状信息进行面积计算，得到每个闪烁体发光事件的坐标位置，并对四路脉冲形状信息加和，得到加和脉冲，对加和脉冲的后沿做曲线拟合，得到闪烁体一次事件的发光衰减时间，通过对多次事件积累获得闪烁体发光衰减时间分布；步骤S5：对步骤S4得到的闪烁体发光衰减时间分布进行闪烁体阵列测量精度的第二次校正，得到还原测量精度的闪烁体阵列发光衰减时间分布，根据得到的还原测量精度的闪烁体阵列发光衰减时间分布判断闪烁体阵列中是否有不合格的闪烁体。进一步地，假定所述电阻网络的四路脉冲信号输出分别为A、B、C和D四路脉冲信号输出，电阻网络的A和C两个输出端相连，B和D两个输出端相连，假定有N×N路信号输入，则所述电阻网络设置有N×N路信号输入端，则电阻网络的A和C两个输出端之间串联N+1个电阻，B和D两个输出端之间串联N+1个电阻，在AC上每两个相邻电阻之间与BD上每两个相邻电阻之间对应并联N条线路，所述并联N条线路的每条线路上设置有N路信号输入端，并且所述并联N条线路的每条线路上串联有N+1个电阻，每一路信号输入端设置在所述并联N条线路的每条线路上相邻两个电阻之间。进一步地，步骤S3中对步骤S2得到的四路脉冲形状信息进行面积计算时，假定辐射发光事件的位置坐标用(X，Y)来表示，则A、B、C和D四路脉冲信号的面积或脉冲高度与辐射发光事件的位置坐标的关系用下式(1)表示：对得到的第二次校正后的四路脉冲形状信息中的脉冲信号的面积进行如式(1)的计算，即能够得到每个闪烁体发光事件的坐标位置。进一步地，步骤S3中通过变形校正函数FA,B,C,D(X，Y，t)进行第一次校正，变形校正函数FA,B,C,D(X，Y，t)通过理论模拟手段得到或通过同一个闪烁体在不同位置测试结果与自身本征发光衰减时间做对比得到，其中X，Y为辐射发光事件的位置坐标，t为时间；步骤S5中第二次校正根据刻度曲线的关系式进行校正，所述刻度曲线通过不同发光衰减时间的晶体在单晶体和快PMT上测试结果与闪烁体阵列测试结果比对得到。进一步地，步骤S1中在光电探测阵列与晶体阵列间设置光导以用来使闪烁体阵列中各个闪烁体的坐标容易区分开，设置光导和加工光导时要根据被测闪烁体阵列与光电探测器之间的有效面积关系、像素大小关系以及相对位置来设置。进一步地，步骤S1中设置γ放射源，通过γ放射源在闪烁体阵列产生辐射发光事件。本专利技术提供一种闪烁体阵列发光衰减时间的测试装置，该装置包括依次连接的光电探测阵列、电阻网络、前置放大器和脉冲形状分析系统；光电探测阵列包括多个光电探测器，光电探测器与被测闪烁体阵列的单个闪烁体对应设置，将被测闪烁体辐射发光转换为电脉冲信号；电阻网络将多个光电探测器的电脉冲信号输出整合为四路输出后输入前置放大网络；前置放大器将放大后进入脉冲形状分析系统，前置放大器要保证对信号做有效放大而无失真，且不需要进行整形处理，前置放大器的放大倍数要匹配后端脉冲分析系统的测试量程；脉冲形状分析系统主要用于获取电阻网络四路输出脉冲信号的脉冲形状信息，通过分析校正后四路输出脉冲面积和得到闪烁体的相对光产额，通过分析校正后脉冲后沿的时间特征得到闪烁体的发光衰减时间。进一步地，假定所述电阻网络的四路输出为A、B、C和D四个输出端，A和C两个输出端相连，B和D两个输出端相连，假定有N×N路信号输入，则所述电阻网络设置有N×N路信号输入端，则电阻网络的A和C两个输出端之间串联N+1个电阻，B和D两个输出端之间串联N+1个电阻，且所述电阻网络的AC与BD之间并联设置N条线路，所述并联设置的N条线路的每条线路上分别设置有N路信号输入端，并且所述并联设置的N条线路的每条线路上串联有N+1个电阻，每一路信号输入端设置在所述并联N条线路的每条线路上相邻两个电阻之间。进一步地，如上所述的装置还包括γ放射源，γ放射源在闪烁体阵列上产生辐射发光事件。进一步地，如上所述的装置中的光电探测阵列还包括光导，根据被测闪烁体阵列与光电探测器之间的有效面积关系及像素大小关系来选取光导，光电探测器阵列和所述光导的能使闪烁体阵列中各个闪烁体的坐标区分开，光电探测阵列由多个光电探测器组成阵列或者直接用阵列型光电探测器构成。(三)有益效果本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的闪烁体阵列发光衰减时间的测试方法及装置，能够同时测量闪烁体阵列中每个闪烁体的相对光产额及发光衰减时间，提升了测试效率，能够用于闪烁体的批量挑选。2、本专利技术的一种闪烁体阵列发光衰减时间的测试装置能够同时测量闪烁体阵列中每个闪烁体的相对光产额及发光衰减时间，并通过设置电阻网络将多路光电探测器的输出整合成四路输出，对四路输出的电脉冲信号进行面积计算，就能够得到闪烁体阵列中每个闪烁体的位置。附图说明图1为本专利技术的装置功能框图；图2为本专利技术的4×4路电阻网络示意图；图3为本专利技术的15×15闪烁体阵列本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种闪烁体阵列发光衰减时间测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：被测闪烁体阵列发出的闪烁光被相应设置的光电探测阵列接受，并转化成电脉冲信号；步骤S2：将步骤S1中得到的电脉冲信号传输到电阻网络中，所述电阻网络将输入的电脉冲信号整合成四路输出的电脉冲信号，四路输出的电脉冲信号分别经由4个前置放大器传送到脉冲形状分析系统得到四路脉冲形状信息；步骤S3：对步骤S2得到的四路脉冲形状信息分别进行第一次校正，得到第一次校正后的四路脉冲形状信息；步骤S4：对得到的第一次校正后的四路脉冲形状信息进行面积计算得到每个闪烁体发光事件的坐标位置，并对四路脉冲形状信息加和，得到加和脉冲，对加和脉冲的后沿做曲线拟合，得到闪烁体一次事件的发光衰减时间，通过对多次事件积累获得闪烁体发光衰减时间分布；步骤S5：对步骤S4得到的闪烁体发光衰减时间分布进行闪烁体阵列测量精度的第二次校正，得到还原测量精度的闪烁体阵列发光衰减时间分布，根据得到的还原测量精度的闪烁体阵列发光衰减时间分布判断闪烁体阵列中是否有不合格的闪烁体。

【技术特征摘要】
1.一种闪烁体阵列发光衰减时间测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：被测闪烁体阵列发出的闪烁光被相应设置的光电探测阵列接受，并转化成电脉冲信号；步骤S2：将步骤S1中得到的电脉冲信号传输到电阻网络中，所述电阻网络将输入的电脉冲信号整合成四路输出的电脉冲信号，四路输出的电脉冲信号分别经由4个前置放大器传送到脉冲形状分析系统得到四路脉冲形状信息；步骤S3：对步骤S2得到的四路脉冲形状信息分别进行第一次校正，得到第一次校正后的四路脉冲形状信息；步骤S4：对得到的第一次校正后的四路脉冲形状信息进行面积计算得到每个闪烁体发光事件的坐标位置，并对四路脉冲形状信息加和，得到加和脉冲，对加和脉冲的后沿做曲线拟合，得到闪烁体一次事件的发光衰减时间，通过对多次事件积累获得闪烁体发光衰减时间分布；步骤S5：对步骤S4得到的闪烁体发光衰减时间分布进行闪烁体阵列测量精度的第二次校正，得到还原测量精度的闪烁体阵列发光衰减时间分布，根据得到的还原测量精度的闪烁体阵列发光衰减时间分布判断闪烁体阵列中是否有不合格的闪烁体。2.根据权利要求1所述的闪烁体阵列发光衰减时间测试方法，其特征在于，假定所述电阻网络的四路脉冲信号输出分别为A、B、C和D四路脉冲信号输出，电阻网络的A和C两个输出端相连，B和D两个输出端相连，假定有N×N路信号输入，则所述电阻网络设置有N×N路信号输入端，则电阻网络的A和C两个输出端之间串联N+1个电阻，B和D两个输出端之间串联N+1个电阻，在AC上每两个相邻电阻之间与BD上每两个相邻电阻之间对应并联N条线路，所述并联N条线路的每条线路上设置有N路信号输入端，并且所述并联N条线路的每条线路上串联有N+1个电阻，每一路信号输入端设置在所述并联N条线路的每条线路上相邻两个电阻之间。3.根据权利要求2所述的闪烁体阵列发光衰减时间测试方法，其特征在于，步骤S3中对步骤S2得到的第一次校正后的四路脉冲形状信息进行面积计算时，假定辐射发光事件的位置坐标用(X，Y)来表示，则A、B、C和D四路脉冲信号的面积或脉冲高度与辐射发光事件的位置坐标的关系用下式(1)表示：对得到的第一次校正后的四路脉冲形状信息中的脉冲信号的面积进行如式(1)的计算，即能够得到每个闪烁体发光事件的坐标位置。4.根据权利要求1所述的闪烁体阵列发光衰减时间测试方法，其特征在于，步骤S3中通过变形校正函数FA,B,C,D(X，Y，t)进行第一次校正，所述变形校正函数FA,B,C,D(X，Y，t)通过理论模拟手段得到或通过同一个闪烁体在不同位置测试结果与该闪烁体自身本征发光衰减时间做对比得到，其中X，Y为辐射发光事件的位置坐标，t为时间；步骤S5中第二次校正根据刻度曲线的关系式进行校正，所述刻度曲线...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴和宇，郭维新，
申请(专利权)人：江苏赛诺格兰医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32