一种硅光倍增管的动态增益补偿方法技术

本发明专利技术涉及一种硅光倍增管的动态增益补偿方法，所述动态增益补偿方法在PET系统所有单元探测器的第一状态时获取增益补偿信息，并在所有单元探测器的第二状态的单举事件中在线修正，方法包括：FPGA判断所述单元探测器是否处于第一状态，若是，则根据增益获取模式获取增益补偿信息的增益补偿参数，或者根据已知的增益补偿信息实时更新已知增益补偿信息中的增益补偿参数；在单元探测器处于第二状态时，FPGA根据最新的增益补偿参数对第二状态的单举事件中的数据进行修正，以基于修正的数据获取用于重建PET图像的探测数据。上述方法解决了实时采温补偿占用系统资源，减少系统死时间，保持PET系统探测器硅光倍增管增益的稳定性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种硅光倍增管的动态增益补偿方法


[0001]本专利技术涉及核辐射探测器
，特别涉及一种硅光倍增管的动态增益补偿方法。

技术介绍

[0002]硅光电倍增管正被广泛的研究用于正电子发射型计算机断层显像(PET)，与使用传统光电转化元件光电倍增管(PMT)的PET相比，由硅光倍增管作为光电转化元件的PET，系统工作电压低，且对磁场不敏感，因而可以与核磁共振仪MRI成像共同使用，获得更好的人体成像信息。但是硅光倍增管的性能对温度较为敏感，其增益，击穿电压及暗计数均与温度相关，因而限制了其应用。在相同温度波动环境中，硅光倍增管的增益变化范围大于传统PMT。PET系统通过固定能量窗口对所有采集到的事件进行筛选，筛出有效事件，屏蔽无效事件，硅光倍增管的增益游动，实际上会造成能窗的游动，从而使部分有效事件被能量窗口拦截，放入部分无效事件，造成PET系统灵敏度和稳定性变差。
[0003]典型的硅光倍增管的温度补偿会使用温度传感器检测硅光倍增管所处的环境温度变化，然后经模数转换电路、微控制器、数模转换电路、开关升压电路等，通过实时调节硅光倍增管的偏置电压，从而稳定硅光倍增管的增益。一般应用场景该方式对硅光倍增管温度增益补偿是足够，但是在PET领域，在高活度采集数据高速传输处理，实时获取温度，判断温度，根据温度调整电压改变增益的过程会占用大量数据传递处理时间，PET系统处于等待的死时间，也会降低PET系统的灵敏度。鉴于此，亟需一种用于提高PET系统灵敏度的硅光倍增管动态增益补偿方法。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种硅光倍增管的动态增益补偿方法。
[0006](二)技术方案
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0008]第一方面，本专利技术实施例提供一种硅光倍增管的动态增益补偿方法，所述动态增益补偿方法在PET系统所有单元探测器的第一状态时获取增益补偿信息，并在所有单元探测器的第二状态的单举事件中在线修正，所述方法包括：
[0009]FPGA判断所述单元探测器是否处于第一状态，若是，则根据增益获取模式获取增益补偿信息的增益补偿参数，或者根据已知的增益补偿信息实时更新已知增益补偿信息中的增益补偿参数；
[0010]在所述单元探测器处于第二状态时，所述FPGA根据最新的增益补偿参数对第二状态的单举事件中的数据进行修正，以基于修正的数据获取用于重建PET图像的探测数据；
[0011]第一状态为所述单元探测器的非采集状态，所述第二状态为所述单元探测器的采
集状态，所述FPGA为所述PET系统中所有单元探测器所属的FPGA。
[0012]可选地，FPGA判断所述单元探测器是否处于第一状态，包括：
[0013]所述FPGA判断是否接收到数据采集指令，若接收到，则确定所述单元探测器处于第二状态，否则，处于第一状态。
[0014]可选地，根据增益获取模式获取增益补偿信息的增益补偿参数，包括：
[0015]A01、通过刻度测量方式获取每一单元探测器的工作温度与增益的第一曲线；
[0016]A02、获取每一单元探测器的工作温度随时间变化的第二曲线；
[0017]A03、对所有单元探测器的第二曲线进行近似线性拟合，获得用于计算增益补偿参数的中间参数；
[0018]A04、根据所述第一曲线和所述中间参数，获取增益随时间变化的增益补偿参数。
[0019]可选地，A01、通过刻度测量方式获取每一单元探测器的工作温度与增益的第一曲线，包括：
[0020]A011、借助于每一个单元探测器的温度传感器读取该单元探测器的工作温度；
[0021]A012、在Ge桶放置在所有单元探测器中间位置时，在一个周期内记录单晶能谱在511KeV处产生的能量峰，得到每一个单晶条的工作温度与峰位变化点，
[0022]A013、将单元探测器的所有单晶峰位平均值表征该单元探测器的峰位，得到该单元探测器的工作温度与增益变化的第一曲线；
[0023]使用第一函数G
增益
(Temp)＝a
增益
*Temp+b
增益
；公式(m1)。
[0024]可选地，A02中第二曲线的线性关系表示为：
[0025]Temp
降
＝a
降
t+b
降
；公式(m2)
[0026]Temp
升
＝a
升
t+b
升
；
[0027]A02中的第二曲线为采用在线实时刻度方式获取的，在线刻度过程中需要输入起始周期上升时间T
0上升
和下降时间T
0下降
，起始温度最大值Temp
0max
和起始温度最小值Temp
0min
，
[0028]FPGA基于第一个周期范围(T
0上升
+T
0下降
)获取第一个周期内的温度最大值Temp
1max
和温度最大值时的时间t
1max
，和第一个周期温度最小值Temp
1min
和t
1min
；ΔT＝t
1min
‑
t
1max
时间差值大于0，则ΔT作为新的下降周期用T
1下降
表示；ΔT差值小于0，则ΔT作为新的下降周期用T
1上升
表示；
[0029]t
1max
时刻作为新周期起始点，在选择新周期的延伸时间内确定新的最小值Temp
2min
和时间t
2min
，和最大值Temp
2max
和时间t
2max
，T
2下降
[0030]＝t
2min
‑
t
1max
，T
2上升
＝t
2max
‑
t
2min
，t
2max
时刻作为新周期起始点，依次遍历方式得到5组第二曲线的数据；
[0031]其中，5组第二曲线的数据均包括：周期起始时刻t
star
，下降时间T
下降
和上升时间T
上升
，周期内温度最大值Temp
max
和最小值Temp
min
。
[0032]可选地，A03、对所有单元探测器的第二曲线进行近似线性拟合，获得用于计算增益补偿参数的中间参数，包括：
[0033]t
star
＝t
max(上组)
，起始时刻是对应刻度时刻最后一个完整周期温度最大值Temp
max
对应的时间t
max
；
[0034]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅光倍增管的动态增益补偿方法，其特征在于，所述动态增益补偿方法在PET系统所有单元探测器的第一状态时获取增益补偿信息，在所有单元探测器的第二状态的单举事件中在线修正，所述方法包括：FPGA判断所述单元探测器是否处于第一状态，若是，则根据增益获取模式获取增益补偿信息的增益补偿参数，或者根据已知的增益补偿信息实时更新已知增益补偿信息中的增益补偿参数；在所述单元探测器处于第二状态时，所述FPGA根据最新的增益补偿参数对第二状态的单举事件中的数据进行修正，以基于修正的数据获取用于重建PET图像的探测数据；第一状态为所述单元探测器的非采集状态，所述第二状态为所述单元探测器的采集状态，所述FPGA为所述PET系统中所有单元探测器所属的FPGA。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，FPGA判断所述单元探测器是否处于第一状态，包括：所述FPGA判断是否接收到数据采集指令，若接收到，则确定所述单元探测器处于第二状态，否则，处于第一状态。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据增益获取模式获取增益补偿信息的增益补偿参数，包括：A01、通过刻度测量方式获取每一单元探测器的工作温度与增益的第一曲线；A02、获取每一单元探测器的工作温度随时间变化的第二曲线；A03、对所有单元探测器的第二曲线进行近似线性拟合，获得用于计算增益补偿参数的中间参数；A04、根据所述第一曲线和所述中间参数，获取增益随时间变化的增益补偿参数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，A01、通过刻度测量方式获取每一单元探测器的工作温度与增益的第一曲线，包括：A011、借助于每一个单元探测器的温度传感器读取该单元探测器的工作温度；A012、在Ge桶放置在所有单元探测器中间位置时，在一个周期内记录单晶能谱在511KeV处产生的能量峰，得到每一个单晶条的工作温度与峰位变化点，A013、将单元探测器的所有单晶峰位平均值表征该单元探测器的峰位，得到该单元探测器的工作温度与增益变化的第一曲线；使用第一函数表示：G
增益
(Temp)＝a
增益
*Temp+b
增益
；公式(m1)通过线性拟合方式得到系数a
增益
和b
增益
，Temp为工作温度，G
增益
(Temp)随工作温度变化的增益。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，A02中第二曲线的线性关系表示为：Temp
降
＝a
降
t+b
降
；Temp
升
＝a
升
t+b
升
；公式(m2)A02中的第二曲线为采用在线实时刻度方式获取的，使用离线分析的平均周期和平均温度极值方式或上一次刻度完成后留下的记录结果，确定起始周期上升时间T
0上升
和下降时间T
0下降
，起始温度最大值Temp
0max
和起始温度最小值Temp
0min
，FPGA基于第一个周期范围(T
0上升
+T
0下降
)获取第一个周期内的温度最大值Temp
1max
和温度最大值时的时间t
1max
，和第一个周期温度最小值Temp
1min
和t
1min
；ΔT＝t
1min
‑
t
1max
时间差值大于0，则ΔT作为新的下降周期用T
1下降
表示；ΔT差值小于0，则ΔT作为新的下降周期用T
1上升
表
示；t
1max
时刻作为新周期起始点，在选择新周期的延伸时间内确定新的最小值Temp
2min
和时间t
2min
，和最大值Temp
2max
和时间t
2max
，T
2下降
＝t
2min
‑
t
1max
，T
2上升
＝t
2max
‑
t
2min
，t
2max
时刻作为新周期起始点，依次遍历方式得到5组第二曲线的数据；其中，5组第二曲线的数据均包括：周期起始时刻t
star
，下降时间T
下降
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王毅，吕绮雯，
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：