量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法技术

本发明专利技术提供一种量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法，通过在制备X射线探测器之前建立一个数学模型来模拟X射线从发射到探测的整个过程，当在指定射线源以及高低能透射率阈值的条件下，建立一个高能闪烁体、低能闪烁体及滤波片的厚度数据库，然后以此数据库为依据通过改变高能闪烁体、低能闪烁体及滤波片的厚度求取分离度的离散型数据，最终对比查找出分离度达到最大值时对应的高能闪烁体、低能闪烁体及滤波片的厚度即为X射线探测器结构中高能闪烁体、低能闪烁体及滤波片的最优厚度。采用本发明专利技术的方法可以在设计探测器前对高低能闪烁体以及滤波片厚度做出预判断选择，从而增加了后期探测器设计开发的可靠性，节约了实验成本及开发周期。

Quantitative selection of filter and scintillator thickness

【技术实现步骤摘要】
量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法
本专利技术涉及单源双能成像系统中的X射线探测器，特别是涉及一种量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法。
技术介绍
X射线成像系统按数据获取的射线源能量可分为单能和双能系统。单能系统也称为标准X射线扫描系统，就是指一个射线源，一套X射线探测器及数据采集传输系统，X射线成扇形透射过被检物体，由一列探测器收集X射线穿过被扫描的物体衰减后的射线强度信号，经过处理形成图像，所成的图像只有灰度信息。图像的形成依赖于被检物体的密度和被检物体与X射线的方向。由于此种设备缺乏高级计算机模式识别技术，基本上只能根据图像中物品的形状进行判别，故对操作人员的要求较高，所有操作人员必须经过特别训练。由于单能方式所得到的图像信息有限，所以目前研究主要集中在双能系统。双能系统按X射线源的数目又可以分为单源和双源方式。使用一个X射线源，两套不同响应的探测器，一套响应X射线的高能频谱，一套响应低能频谱，此种成像系统称为单源双能成像系统。目前单源双能成像系统中两套不同响应的探测器主要由低能闪烁体，滤波片，高能闪烁体以及发光二极管(简称PD)模组组成，其中低能闪烁体主要吸收轫致辐射(bremsstrahlung)中的低能X射线，并经过相应的PD模组转化为电子信号，然后经过滤波片过滤后，高能X射线由高能闪烁体吸收并经过相应的PD模组转化为电子信号。而现有的单源双能成像系统中的X射线探测器的滤波片、低能闪烁体及高能闪烁体的厚度选择并没有一个量化的方法，一般根据实践经验值来进行制备，探测器制备完成之后，通过测试才能评估其性能，浪费财力人力，且周期较长。因此，有必要提出一种量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法，用于设计X射线探测器前对高低能闪烁体以及滤光片厚度做出预判断选择，以提高后期X射线探测器设计开发的可靠性，节约实验成本。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法，用于解决现有技术中X射线探测器的滤波片、低能闪烁体及高能闪烁体的厚度选择由于没有一个量化的方法，一般根据实践经验值来进行制备，探测器制备完成之后，通过测试才能评估其性能，浪费财力人力，且周期较长等的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法，用于单源双能成像系统中的X射线探测器中，其特征在于，所述方法至少包括：1)设定被检测物体的材料有效原子序数Zt以及被检测物体的厚度ht的范围，满足条件{Zt，ht；Zmin<＝Zt<＝Zmax，hmin<＝ht<＝hmax}，其中Zmin为被检测物体的材料有效原子序数的最小值，Zmax为被检测物体的材料有效原子序数的最大值，hmin为被检测物体的厚度的最小值，hmax为被检测物体的厚度的最大值；2)在步骤1)设定的范围内选取两种被检测物体Zt1及Zt2，其中，Zt1及Zt2分别为两种所述被检测物的材料有效原子序数；3)设定射线源的最大能量E0；4)设定接收低能信号的探测器在放入被检测物体后的透射率的最小值TLmin及最大值TLmax，及设定接收高能信号的探测器在放入被检测物体后的透射率的最小值THmin及最大值THmax；5)根据步骤2)、步骤3)及步骤4)选定的条件分别设定低能闪烁体的厚度hdet1的取值范围、滤波片的厚度hf的取值范围及高能闪烁体的厚度hdet2的取值范围，使其满足条件{hdet1，hf，hdet2；TLmin<＝TL(E0，Zmax，hmax，hdet1)，TL(E0，Zmin，hmin，hdet1)<＝TLmax，THmin<＝TH(E0，Zmax，hmax，hdet1，hf，hdet2)，TH(E0，Zmin，hmin，hdet1，hf，hdet2)<＝THmax}，其中，TL(E0，Zt，ht，hdet1)为接收低能信号的探测器在放入被检测物体后的透射率，TH(E0，Zt，ht，hdet1，hf，hdet2)为接收高能信号的探测器在放入被检测物体后的透射率；6)在步骤4)中的取值范围内取步骤5)中的离散型数据并分别计算步骤2)中设定的两种所述被检测物体的TL(E0，Zt，ht，hdet1)、TH(E0，Zt，ht，hdet1，hf，hdet2)及R(E0,Zt,ht,hdet1,hf,hdet2)，并依据两种所述被检测物体的所述R(E0,Zt,ht,hdet1,hf,hdet2)值计算两种所述被检测物体的分离度D，其中，7)检索步骤6)中的所述分离度的最大值，选取该最大值对应的低能闪烁体的厚度、滤波片的厚度及高能闪烁体的厚度。可选地，步骤2)中两种所述被检测物体Zt1及Zt2的厚度关系满足在相同的射线源的情况下，两种所述被检测物体对射线源发出的射线能量的吸收量相同。进一步地，两种所述被检测物体Zt1及Zt2为铁和钛。进一步地，步骤3)中所述射线源的最大能量E0介于140KeV～160KeV。可选地，两种所述被检测物体Zt1及Zt2为钛和铝或碳和玻璃。可选地，所述滤波片包括铜片或铝片。可选地，步骤5)中，接收低能信号的探测器在放入被检测物体后的透射率TL(E0，Zt，ht，hdet1)由以下公式获得：接收高能信号的探测器在放入被检测物体后的透射率TH(E0，Zt，ht，hdet1，hf，hdet2)由以下公式获得：其中，IL为放入所述被检测物体后探测器接收到的低能信号，IL0为没有放入所述被检测物体后探测器接收到的低能信号，IH为放入所述被检测物体后探测器接收到的高能信号，IH0为没有放入所述被检测物体后探测器接收到的高能信号，f(E,E0)为射线源发出的X射线能谱，μ(E,Zx)为材料Zx的X射线衰减系数函数，为低能闪烁体的平均吸收X射线能量函数，ε1(E,hdet1)为低能闪烁体的有效探测率函数，为高能闪烁体的平均吸收X射线能量函数，ε2(E,hdet2)为高能闪烁体的有效探测率函数，Zf为滤波片的材料有效原子序数进一步地，步骤6)中，两种所述被检测物体的分离度D由以下公式获得：其中，ht1及ht2分别为两种所述被检测物的厚度。可选地，步骤6)中，两种所述被检测物体的分离度D由以下公式获得：其中，ht1及ht2分别为两种所述被检测物的厚度。本专利技术还提供一种X射线探测器的制造方法，所述X射线探测器包括低能闪烁体、滤波片、高能闪烁体以及发光二极管模组，所述低能闪烁体、滤波片及高能闪烁体的厚度基于上述所述任意一种的量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法量化选取。如上所述，本专利技术的量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法通过在制备X射线探测器之前建立一个数学模型来模拟X射线从发射到探测的整个过程，当在指定射线源以及高低能透射率阈值的条件下，建立一个高能闪烁体的厚度、低能闪烁体的厚度及滤波片的厚度的数据库，然后以此数据库为依据通过改变高能闪烁体的厚度、低能闪烁体的厚度及滤波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法，用于单源双能成像系统中的X射线探测器中，其特征在于，所述方法至少包括：/n1)设定被检测物体的材料有效原子序数Z

【技术特征摘要】
1.一种量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法，用于单源双能成像系统中的X射线探测器中，其特征在于，所述方法至少包括：
1)设定被检测物体的材料有效原子序数Zt以及被检测物体的厚度ht的范围，满足条件{Zt，ht；Zmin<＝Zt<＝Zmax，hmin<＝ht<＝hmax}，其中Zmin为被检测物体的材料有效原子序数的最小值，Zmax为被检测物体的材料有效原子序数的最大值，hmin为被检测物体的厚度的最小值，hmax为被检测物体的厚度的最大值；
2)在步骤1)设定的范围内选取两种被检测物体Zt1及Zt2，其中，Zt1及Zt2分别为两种所述被检测物的材料有效原子序数；
3)设定射线源的最大能量E0；
4)设定接收低能信号的探测器在放入被检测物体后的透射率的最小值TLmin及最大值TLmax，及设定接收高能信号的探测器在放入被检测物体后的透射率的最小值THmin及最大值THmax；
5)根据步骤2)、步骤3)及步骤4)选定的条件分别设定低能闪烁体的厚度hdet1的取值范围、滤波片的厚度hf的取值范围及高能闪烁体的厚度hdet2的取值范围，使其满足条件{hdet1，hf，hdet2；TLmin<＝TL(E0，Zmax，hmax，hdet1)，TL(E0，Zmin，hmin，hdet1)<＝TLmax，THmin<＝TH(E0，Zmax，hmax，hdet1，hf，hdet2)，TH(E0，Zmin，hmin，hdet1，hf，hdet2)<＝THmax}，其中，TL(E0，Zt，ht，hdet1)为接收低能信号的探测器在放入被检测物体后的透射率，TH(E0，Zt，ht，hdet1，hf，hdet2)为接收高能信号的探测器在放入被检测物体后的透射率；
6)在步骤4)中的取值范围内取步骤5)中的离散型数据并分别计算步骤2)中设定的两种所述被检测物体的TL(E0，Zt，ht，hdet1)、TH(E0，Zt，ht，hdet1，hf，hdet2)及R(E0,Zt,ht,hdet1,hf,hdet2)，并依据两种所述被检测物体的所述R(E0,Zt,ht,hdet1,hf,hdet2)值计算两种所述被检测物体的分离度D，其中，



7)检索步骤6)中的所述分离度的最大值，选取该最大值对应的低能闪烁体的厚度、滤波片的厚度及高能闪烁体的厚度。


2.根据权利要求1所述的量化选取滤光片及闪烁体厚度的方法，其特征在于：步骤2)中两种所述被检测物体Zt1及Zt2的厚度关系满足在相同的射线...

【专利技术属性】
技术研发人员：王召，苏晓芳，
申请(专利权)人：上海奕瑞光电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31