光子计数探测器的能量标定复合靶制造技术

本实用新型专利技术公开了一种光子计数探测器的能量标定复合靶，其能量标定复合靶包括基底层和靶材层，所述基底层上表面中心设有一圆形凹槽，靶材层设置于凹槽内，所述靶材层由M个共顶点的扇形靶材拼接成圆形，且圆形的外壁与凹槽内壁匹配贴合，M≥4，每个扇形靶材的材质单一，且不同扇形靶材的材料不同，为能被X射线光源激发产生X射线荧光的材料；每个扇形靶材的面积比满足单位时间内探测到的荧光强度相同。基于本实用新型专利技术的结构和方法，能实现光子计数探测器对粒子的能量分辨，对已有能量分辨功能但能量漂移的探测器重新校正，标定精准。实验室光源配合电动位移台系统实现远程精确控制，提高安全性。复合靶帮助节约标定的时间、提高标定效率。定效率。定效率。

【技术实现步骤摘要】
光子计数探测器的能量标定复合靶


[0001]本技术涉及一种能量标定复合靶，尤其涉及一种光子计数探测器的能量标定复合靶。

技术介绍

[0002]光子计数作为最先端的探测技术，不仅可以对单光子计数，还可同时记录光子与探测材料所沉积的能量，甚至每次相互作用的时间信息，被广泛应用于元素识别成像、粒子追踪、辐射探测等多种领域。
[0003]对于需要获取粒子能量信息的应用，首先需要对光子计数探测器进行能量标定。因为沉积的粒子能量在探测材料中转换为电子
‑
空穴对，被电极收集后形成时钟数字信号。能量标定就是要将数字信号进一步转换为其代表的能量值，实现粒子的能量识别。
[0004]有能量分辨功能探测器的供应商会在出厂时进行标定，但很多都只是全局标定，对于高能量分辨率要求的应用，则需要进行单像素的能量标定。并且，随着光子计数探测器的使用时间的增加，探测材料和电子学部件都可能发生变化导致能量探测不准，需要重新标定。
[0005]现有的标定方法主要是用光子计数探测器探测数种已知能量(波长)的射线，建立能量和探测值之间的函数关系。提供特定能量射线的射线源主要有同步辐射光源、放射性核素及X射线源激发靶材产生的荧光。同步辐射机时有限，预约困难，很难惠及广大科研工作者。由于时间效率问题，能用于能量标定的放射性核素往往都是高放射性活度的非豁免源，存在操作人员的安全性问题。
[0006]除此之外，有人提出用不同材料做滤片，通过扫描光子计数探测器的阈值，找到材料的吸收边来进行标定。这个方法存在实验谱图上吸收边定位不确定度大，导致结果的标准偏差大等问题，没有被广泛应用推广。
[0007]对于实验室条件，利用X射线源激发靶材产生荧光的方式，可能是最现实又安全的方法。具体方法实施上，用X射线源分批激发不同靶材。由于光谱对不同材料激发效率不同，荧光产率不同，并且探测器对不同靶材荧光的响应效率不同等因素影响，每次换靶材都需要重新调整几何位置，来获取探测面被均匀辐照，同时单光子条件下光子尽量多命中靶面的情况，如果能同时激发各种靶材则可解决上述问题，容易想到把靶材叠放在一起，但是由于不同材料的荧光产额不同，以及叠放造成下层材料的荧光被上层吸收衰减的问题也会导致荧光产额的差异。要同时获取单光子谱，类似木桶效应，就得以单位时间命中探测器光子数最少的靶材荧光垒谱时间为准，使得本来就耗时的实验，效率更低。

技术实现思路

[0008]本技术的目的就在于提供一种解决上述问题，能节约标定的时间、提高标定效率光子计数探测器的能量标定复合靶，且标定精准的能量标定复合靶及标定方法。
[0009]为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是这样的：一种光子计数探测器
的能量标定复合靶，包括基底层和靶材层，所述基底层上表面中心设有一圆形凹槽，靶材层设置于凹槽内，所述靶材层由M个共顶点的扇形靶材拼接成圆形，且圆形的外壁与凹槽内壁匹配贴合，M≥4，每个扇形靶材的材质单一，且不同扇形靶材的材料不同，为能被X射线光源激发产生X射线荧光的材料；
[0010]所述扇形靶材分别标记为第一个到第M个，每个扇形靶材的面积比满足单位时间内探测到的荧光强度相同。
[0011]作为优选：所述基座采用PMMA材料制成正方形，边长是40mm
‑
50mm，厚度4
‑
6mm；圆形凹槽深度为1mm，直径为20mm
‑
30mm，靶材层厚度为0.3mm
‑
1mm。
[0012]作为优选：每个扇形靶材的面积比满足单位时间内探测到的荧光强度相同，具体为，第i个扇形靶材的面积为S
i
，则所有扇形靶材的面积满足下式：
[0013][0014]式中，i＝1～M，且i为正整数，
[0015]Q
i
为光子计数探测器对第i个扇形靶材的Kα荧光的探测效率，I(E)为单位时间光源发射的能量为E的光强；
[0016]δ
i
(E)表示第i个扇形靶材在E激发能下的Kα线荧光截面。
[0017]一种光子计数探测器的能量标定复合靶的标定方法，包括以下步骤；
[0018](1)构建一光子计数探测器的能量标定复合靶，准备一X射线光源和一光子计数探测器，所述探测面总像素数为N；
[0019](2)光轴定位：
[0020]复色X光束经准直后形成主光束，在其光轴的垂直面设置二维电动位移台，二维电动位移台能带动物体在光轴的垂直面上移动；
[0021]将光子计数探测器安装在二维电动位移台上，探测面垂直于光轴，调节二维电动位移台直到主光束在探测面上形成完整光斑，监测光斑的形状和通量，记录光斑中心位置的像素坐标；
[0022](3)光学对准：
[0023]取下光子计数探测器，将能量标定复合靶安装在二维电动位移台上，调节二维电动位移台，使能量标定复合靶的中心对准光斑中心，能量标定复合靶被主光束激发产生X射线荧光；
[0024](4)调节光子计数探测器位置；
[0025]将光子计数探测器置于与主光束出射矢量方向成120
°‑
170
°
的区域内，调整光子计数探测器的位置使其不遮挡主光束，荧光均匀命中其探测面，且每种荧光在单帧曝光时间t内，命中探测面的光子数n≤0.1N；
[0026](5)在采集时长T内，采用光子计数探测器进行测量，对每个扇形靶材，取其荧光峰能量对应的探测器计数值，其中，
[0027][0028](6)将所有荧光峰能量和探测器计数值通过下式进行拟合，得到四个常数a、b、c、t的值，和f(x)与x的函数关系；
[0029][0030]式中，x是扇形靶材的荧光峰能量，f(x)是对应的光子计数探测器计数值。
[0031]作为优选：所述复色X光束经X射线光源发出，并经准直器准直。
[0032]作为优选：步骤(4)调节光子计数探测器位置时，将光子计数探测器置于电动三维电动位移台上，通过电动三维电动位移台进行调节。
[0033]关于扇形靶材的荧光材料：是指能被光源激发产生x射线荧光的材料，对于一般实验室光源可选Fe、Cu、Zr、Mo、Cd、In、Pb等，选取在光子计数探测器效应范围内且荧光峰位跨度相对均匀的几种即可。
[0034]关于步骤(4)中光子计数探测器位置的设置，光子计数探测器探测到的荧光，是经过扇形靶材的吸收衰减，能量分布比较宽，所以一般会将光子计数探测器放置在靶面前侧的角度收集，一般是与主光束出射矢量方向成120
°‑
170
°
的区域；同时荧光是很弱的，所以距离上尽量接近扇形靶材，由此我们可以确定光子计数探测器的大致位置，另外，单光子条件要求探测面探测到的单光子数在10％像素数以下，另外要求探测器不干涉主光束，并且探测面光子相对均匀，所以再基于以上要求对光子计数探测器进行微调。
[0035]关于本技术的应用：步骤(6)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光子计数探测器的能量标定复合靶，包括基底层和靶材层，所述基底层上表面中心设有一圆形凹槽，靶材层设置于凹槽内，其特征在于：所述靶材层由M个共顶点的扇形靶材拼接成圆形，且圆形的外壁与凹槽内壁匹配贴合，M≥4，每个扇形靶材的材质单一，且不同扇形靶材的材料不同，为能被X射线光源激发产生X射线荧光的材料；所述扇形靶材分别标记为第一个到第M个，每个扇形靶材的面积比满足单位时间内...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉琪，李朝阳，李智伟，
申请(专利权)人：艾格斯瑞成都仪器设备有限公司，
类型：新型
国别省市：