一种契连柯夫事例脉冲数字化方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种契连柯夫事例脉冲数字化方法与装置，属于事例脉冲检测系统、光电信号处理和核探测领域，一种契连柯夫事例脉冲数字化方法包括步骤S1：获得契连柯夫事件发射光子的数据集，S2：获得背景光的数据集，S3：计算每个时间段的契连柯夫事件发射光子的数据集的联合似然概率函数或后验概率函数，且计算每个时间段的背景光的数据集的联合似然概率函数或后验概率函数，S4：判断每个时间段的数据集是背景光的数据集还是契连柯夫事件发射光子的数据集。一种契连柯夫事例脉冲数字化装置包括契连柯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、独立光子关联器模块、以及事件分类器模块。本发明专利技术图像信噪比和空间分辨率高。

A Method and Device for Cherenkov Case Pulse Digitization

The invention discloses a Cherenkov case pulse digitization method and device, which belongs to the field of case pulse detection system, photoelectric signal processing and nuclear detection. A Cherenkov case pulse digitization method includes: acquiring the data set of photons emitted by Cherenkov event, S2: acquiring the data set of background light, and S3: calculating the Cherenkov event emission in each time period. Joint likelihood probability function or posterior probability function of photon data set, and joint likelihood probability function or posterior probability function of background light data set in each time period are calculated. S4: Determine whether the data set in each time period is the data set of background light or the data set of photons emitted by Cherenkov event. A Cherenkov case pulse digitization device includes Cherenkov event emission photon data set acquisition module, background photon data set acquisition module, independent photon correlator module and event classifier module. The image of the invention has high signal-to-noise ratio and spatial resolution.

【技术实现步骤摘要】
一种契连柯夫事例脉冲数字化方法与装置
本专利技术属于事例脉冲检测系统、光电信号处理和核探测领域，尤其涉及一种契连柯夫事例脉冲数字化方法与装置。
技术介绍
日本采用契连柯夫计数器来探测释热元件的破裂情况。从反应堆活性区取出的水样利用契连柯夫辐射进行分析，这种辐射是由短寿命裂变碎片放出的高能β粒子通过水中时放出的。同目前所采用的γ能谱仪或缓发中子探测器比较起采，契连柯夫计算器更能保证分析的速度和灵敏度。泽见和山田对释热元件破裂所时行的一些实验的结果表明，当水中裂变产物的浓度低于600微微居里/厘米～3时，信号计数同本底计数之比可达到10:1。对一般的反应堆系统来说，这一浓度相当于1厘米～2的核燃料表面的放射性。应用契连柯夫计数器的最大优点是:在含有衰变的裂变产物的水样中，光信号本身加强。得益于多电压阈值数字化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、SiPM、APD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。目前生物组织的自发光现象容易影响成像信噪比，降低成像信噪比，且系统造价高昂。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题在于提出一种契连柯夫事例脉冲数字化方法与装置，提高成像系统的时间分辨率，剔除更多的随机噪声干扰，提升成像信噪比，优化系统空间分辨率。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供的一种契连柯夫事例脉冲数字化方法，包括步骤：S1：将契连柯夫脉冲输入给恒比甄别器，并通过门控时间片段获得契连柯夫事件发射光子的数据集，S2：系统空转获得背景光的数据集，S3：计算每个时间段的契连柯夫事件发射光子的数据集的联合似然概率函数或后验概率函数，且计算每个时间段的背景光的数据集的联合似然概率函数或后验概率函数，S4：通过最大似然准则或者最大后验概率准则判断每个时间段的数据集是背景光的数据集还是契连柯夫事件发射光子的数据集。本专利技术优选地技术方案在于，最大似然准则是指求似然的最大值，即：本专利技术优选地技术方案在于，最大后验概率准则是指求后验概率的最大值，即：本专利技术还提供一种契连柯夫事例脉冲数字化装置，包括契连柯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、独立光子关联器模块、以及事件分类器模块，契连柯夫事件发射光子数据集获得模块将信息传递至独立光子关联器模块，背景光子数据集获得模块将信息传递至独立光子关联器模块，独立光子关联器模块将信息传递至事件分类器模块。本专利技术优选地技术方案在于，契连柯夫事件发射光子数据集获得模块包括放射性同位素送药模块，用于将放射性药物送入生物体，放射性药物在生物体内发生湮灭产生伽马光子对，光子探测器模块，用于对伽马光子对运行超光速时产生的契连柯夫光子进行符合探测，生物体传动模块，用于控制生物体送入和送出成像腔室，以及光密闭模块，用于对成像腔室进行避光封装，保证成像腔在成像时没有额外的外部可见光射入。本专利技术优选地技术方案在于，背景光子数据集获得模块包括暗计数模块，用于在没有光照的情况下检测光电转换器件的暗计数事件，空腔检测模块，用于对光电转换器件的背景光进行能量吸收与电信号转化，前端电子学模块，用于对空腔检测模块输出的电信号进行前置放大处理，并进行模数转换，形成数字化的闪烁脉冲，以及在体检测模块，用于接收数字化的闪烁脉冲，并判断得到的数字化的闪烁脉冲是否来自体内发生的湮灭事件。本专利技术优选地技术方案在于，独立光子关联器模块包括光子相关检测器模块，用于根据计算联合似然概率函数或后验概率判断两个事件是否相关，并生成判断结果，符合计数模块，用于根据时间、能量信息进行符合判断，剔除不符合事件，并输出属于符合事件的契连柯夫事件，以及契连柯夫事件属性封装电路模块，用于对契连柯夫事件的属性进行封装。本专利技术优选地技术方案在于，事件分类器模块包括多事例定时开窗电路模块，用于对每个伽马事件和契连柯夫事件进行定时开窗，逻辑与门电路模块，用于接收多事例定时开窗电路模块输出的信号，并通过与门电路对多个事例进行与逻辑判选，总事件定时开窗模块，用于接收逻辑与门电路模块的与门判选信号，并从接收到的信号开始以固定的时间窗置1输出，符合事件封装模块，用于接收总事件定时开窗模块的信号，将从多事例定时开窗电路模块接收到的各个事件属性封装成二进制的比特流，以及数字显示模块，用于统计属于背景光事件或契连柯夫事件的脉冲数。本专利技术优选地技术方案在于，生物体传动模块包括推送装置、及支撑板，支撑板用于盛放生物体，推送装置用于在成像前将支撑板与生物体送入成像腔室，在成像完成后将支撑板与生物体送出成像腔室。本专利技术优选地技术方案在于，还包括电源模块，电源模块与契连柯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、独立光子关联器模块、以及事件分类器模块电性连接。本专利技术的有益效果为：(1)提高成像系统的时间分辨率，可以剔除更多的随机噪声，成像信噪比高。(2)对可见光进行探测与对伽马光进行符合探测相比具有较好的吸收能力，光子事件利用率高，因而具有更加出色的空间分辨率。附图说明图1是本专利技术契连柯夫事例脉冲数字化方法的流程图；图2是本专利技术契连柯夫事例脉冲数字化装置的框图。图中：100、契连柯夫事件发射光子数据集获得模块；110、放射性同位素送药模块；120、光子探测器模块；130、生物体传动模块；140、光密闭模块；200、背景光子数据集获得模块；210、暗计数模块；220、空腔检测模块；230、前端电子学模块；240、在体检测模块；300、独立光子关联器模块；310、光子相关检测器模块；320、符合计数模块；330、契连柯夫事件属性封装电路模块；400、事件分类器模块；410、多事例定时开窗电路模块；420、逻辑与门电路模块；430、总事件定时开窗模块；440、符合事件封装模块；450、数字显示模块；500、电源模块。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。如图1所示，本专利技术提供的契连柯夫事例脉冲数字化方法，具体为单光子时间分辨的契连柯夫事例脉冲数字化方法，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契连柯夫事件的位置，其中，时间符合是指至少5个单光子事件在很短的时间内发生，例如在5ns内发生，即认为这多个单光子事件属于同一次契连柯夫事件，具体的方法步骤为：S1：将契连柯夫脉冲输入给恒比甄别器，并通过门控时间片段获得契连柯夫事件发射光子的数据集，其中，契连柯夫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契连柯夫效应，单光子事件是指生物体通过自发光或者契连柯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，契连柯夫事件发射光子的数据集包括时间、位置、波长、脉冲高度、脉冲形状的一种或者几种。S2：系统空转获得背景光的数据集，其中背景光的数据集包括时间、位置、波长、脉冲高度、脉冲形状的一种或者几种，背景光是在无光照条件下光电转换器件内由于背景漏光等造成的暗计数。S3：计算每个时间段的契连柯夫事件发射光子的数据集的联合似然概率函数或后验概率函数，且计算每个时间段的背景光的数据集的联合似然概率函数或后验概率函数。S4：通过最大似然准则或者最大后验概率准则判断每个时间段的数据集是背本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种契连柯夫事例脉冲数字化方法，其特征在于，包括步骤：S1：将契连柯夫脉冲输入给恒比甄别器，并通过门控时间片段获得契连柯夫事件发射光子的数据集；S2：系统空转获得背景光的数据集；S3：计算所述每个时间段的契连柯夫事件发射光子的数据集的联合似然概率函数或后验概率函数，同时计算所述每个时间段的背景光的数据集的联合似然概率函数或后验概率函数；S4：通过最大似然准则或者最大后验概率准则判断每个时间段的数据集是所述背景光的数据集还是所述契连柯夫事件发射光子的数据集。

【技术特征摘要】
1.一种契连柯夫事例脉冲数字化方法，其特征在于，包括步骤：S1：将契连柯夫脉冲输入给恒比甄别器，并通过门控时间片段获得契连柯夫事件发射光子的数据集；S2：系统空转获得背景光的数据集；S3：计算所述每个时间段的契连柯夫事件发射光子的数据集的联合似然概率函数或后验概率函数，同时计算所述每个时间段的背景光的数据集的联合似然概率函数或后验概率函数；S4：通过最大似然准则或者最大后验概率准则判断每个时间段的数据集是所述背景光的数据集还是所述契连柯夫事件发射光子的数据集。2.根据权利要求1所述的契连柯夫事例脉冲数字化方法，其特征在于，所述最大似然准则是指求似然的最大值，即：3.根据权利要求1所述的契连柯夫事例脉冲数字化方法，其特征在于，所述最大后验概率准则是指求后验概率的最大值，即：4.一种契连柯夫事例脉冲数字化装置，其特征在于，包括契连柯夫事件发射光子数据集获得模块(100)、背景光子数据集获得模块(200)、独立光子关联器模块(300)、以及事件分类器模块(400)；所述契连柯夫事件发射光子数据集获得模块(100)将信息传递至所述独立光子关联器模块(300)；所述背景光子数据集获得模块(200)将信息传递至所述独立光子关联器模块(300)；所述独立光子关联器模块(300)将信息传递至所述事件分类器模块(400)。5.根据权利要求4所述的契连柯夫事例脉冲数字化装置，其特征在于，所述契连柯夫事件发射光子数据集获得模块(100)包括放射性同位素送药模块(110)，用于将放射性药物送入生物体，放射性药物在生物体内发生湮灭产生伽马光子对；光子探测器模块(120)，用于对所述伽马光子对运行超光速时产生的契连柯夫光子进行符合探测；生物体传动模块(130)，用于控制生物体送入和送出成像腔室；以及光密闭模块(140)，用于对所述成像腔室进行避光封装，保证成所述像腔在成像时没有额外的外部可见光射入。6.根据权利要求4所述的契连柯夫事例脉冲数字化装置，其特征在于，背景光子数据集获得模块(200)包括暗计数模块(210)，用于在没有光照的情况下检测光电转换器件的暗计数事件；空腔检测模块(220)，用于对所述光电转换器件的背景光进行能量吸收与电信...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓贞宙，赖文升，陈冠东，刘志涛，段志文，韩春雷，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西,36