一种硅光倍增管偏压调节增益补偿方法技术

本发明专利技术涉及一种硅光倍增管偏压调节增益补偿方法，方法包括：针对PET系统中每一单元探测器，FPGA基于单元探测器的工作状态确定是否需要对该单元探测器的偏压值和增益进行修正；若所述单元探测器处于空闲状态，则FPGA获取用于调整该单元探测器的偏压值参数，以及基于偏压值参数和该单元探测器的工作温度随时间变化的曲线，获得偏压值与工作温度对应的增益补偿信息；FPGA基于所述增益补偿信息，在单元探测器的使用状态中对过程数据进行增益补偿，以获取修正的探测数据作为用于重建PET图像的原始数据。上述方法不增加系统采温等待判断的系统等待死时间，不影响数据采集，保持PET系统探测器硅光倍增管增益的稳定性。测器硅光倍增管增益的稳定性。测器硅光倍增管增益的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种硅光倍增管偏压调节增益补偿方法


[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偏压调节增益补偿方法。

技术介绍

[0002]典型的硅光电倍增管的温度补偿会使用温度传感器检测硅光电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，通过实时调节硅光电倍增管的偏置电压，从而稳定硅光电倍增管的增益。一般应用场景该方式对硅光电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。
[0003]在采集过程对通过触发阈后，对经过积分的信号进行动态增益补偿，是一种方法，但是这种补偿只能降低过能窗之后带来的影响。由于温度产生变化过触发高阈的计数率也会产生较大波动，作为定时的低阈也会由于信号本身增益变化，对定时产生影响，从而影响PET的时间分辨。从PET结构原理上想要减少高活度下系统死时间的方式，要让触发的高阈近可能接近能量窗口下限，但不会高于能窗下限，这样可以尽量减少无效过阈的信号占用资源进行采样积分计算和后续分析处理过程。而温度波动产生的信号波动则可能会让部分有效事件被高阈拦截，也会放入更多的无效事件对增益。
[0004]针对以上情况，为了解决实时采温补偿占用系统资源，减少系统死时间，且要保持PET系统探测器硅光电倍增管在一些相对极端条件下也能保持增益稳定，计数率稳定，时间分辨稳定，需要一种非实时温度采集，通过预测偏压变化补偿硅光电倍增管增益的方法。

技术实现思路

[0005](一)要解决的技术问题
[0006]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偏压调节增益补偿方法。
[0007](二)技术方案
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0009]第一方面，本专利技术实施例提供一种硅光倍增管偏压调节增益补偿方法，包括：
[0010]S10、针对PET系统中每一单元探测器，FPGA基于单元探测器的工作状态确定是否需要对该单元探测器的偏压值进行修正；
[0011]S20、若所述单元探测器处于空闲状态，则FPGA获取用于调整该单元探测器的偏压值参数，以及基于偏压值参数和该单元探测器的工作温度随时间变化的曲线，获得偏压值与工作温度对应的增益补偿信息；
[0012]S30、所述FPGA基于所述增益补偿信息，在单元探测器的使用状态中对过程数据进行增益补偿，以获取修正的探测数据作为用于重建PET图像的原始数据。
[0013]可选地，所述S20包括：
[0014]S21、所述FPGA基于第一预设时间段获取单元探测器的工作温度与增益变化的第一曲线；
[0015]S22、所述FPGA基于第二预设时间段获取单元探测器增益随偏压变化的第二曲线；
[0016]S23、所述FPGA基于第三预设时间段获取单元探测器的工作温度随时间变化的第三曲线，并以近似线性拟合方式处理，获得结果；
[0017]S24、基于第一曲线、第二曲线、近似线性拟合处理的结果，获取用于让增益保持稳定的偏压随时间变化的信息，得到增益补偿信息；
[0018]所述第一预设时间段大于第二预设时间段，大于第三预设时间段，且第二预设时间段与第一预设时间段不同。
[0019]可选地，所述S21包括：
[0020]S211、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]S212、在放射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]S213、调整单元探测器的工作温度，获取多个峰位变化信息并归一化处理，将单元探测器的所有单晶条的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]第一曲线表示为：G
增益
(Temp)＝a
增益
×
Temp+b
增益
；
ꢀꢀ
公式(k1)；
[0024]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。
[0025]可选地，所述S22包括：
[0026]在PET系统的探测器中间区域放置放射源，并固定单元探测器的工作温度，FPGA调整单元探测器的偏压值，对应每一偏压值，基于整数倍周期统计单举事件数据；
[0027]基于标准状态下增益和对应电压的信息，获取单举事件数据变化值与偏压压差关系的信息作为增益倍数差随偏压变化的第二曲线；
[0028]第二曲线表示为：ΔG＝a
偏压
×
ΔV+b
偏压
， 公式(k2)
[0029]通过线性拟合方式得到系数a
偏压
和b
偏压
，ΔV为偏压压差，ΔG为增益倍数差。
[0030]可选地，S23包括：
[0031]测量单元探测器的工作温度随时间变化的第三曲线；
[0032]第三曲线表示为：Temp
降
＝a
降
t+b
降
；Temp
升
＝a
升
t+b
升
；公式(k3)
[0033]实时刻度保留5组记录值，每一组记录值包括：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
；
[0034]近似线性拟合方式处理包括：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
；
[0035]T
下降
＝t
min
‑
t
star
；T
上升
＝t
max
‑
t
min
；
[0036]每获得一个新值都按1/16与原值的15/16相加更新为当前值，剩余4组值T
下降
、T
上升
、Temp
max
和Temp
min
都按该方法滚动平均；
[0037]即：当前值＝新值*1/16+旧值*15/16；
[0038]令：t＝t
当前
‑
t
star
；基于5组值获得公式系数a
降
、b
降
、a本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅光倍增管偏压调节增益补偿方法，其特征在于，包括：S10、针对PET系统中每一单元探测器，FPGA基于单元探测器的工作状态确定是否需要对该单元探测器的偏压值进行修正；S20、若所述单元探测器处于空闲状态，则FPGA获取用于调整该单元探测器的偏压值参数，以及基于偏压值参数和该单元探测器的工作温度随时间变化的曲线，获得偏压值与工作温度对应的增益补偿信息；S30、所述FPGA基于所述增益补偿信息，在单元探测器的使用状态中对过程数据进行增益补偿，以获取修正的探测数据作为用于重建PET图像的原始数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S20包括：S21、所述FPGA基于第一预设时间段获取单元探测器的工作温度与增益变化的第一曲线；S22、所述FPGA基于第二预设时间段获取单元探测器增益随偏压变化的第二曲线；S23、所述FPGA基于第三预设时间段获取单元探测器的工作温度随时间变化的第三曲线，并以近似线性拟合方式处理，获得结果；S24、基于第一曲线、第二曲线、近似线性拟合处理的结果，获取用于让增益保持稳定的偏压随时间变化的信息，得到增益补偿信息；所述第一预设时间段大于第二预设时间段，大于第三预设时间段，且第二预设时间段与第一预设时间段不同。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S21包括：S211、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；S212、在放射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，S213、调整单元探测器的工作温度，获取多个峰位变化信息并归一化处理，将单元探测器的所有单晶条的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；第一曲线表示为：G
增益
(Temp)＝a
增益
×
Temp+b
增益
；
ꢀꢀ
公式(k1)；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。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S22包括：在PET系统的探测器中间区域放置放射源，并固定单元探测器的工作温度，FPGA调整单元探测器的偏压值，对应每一偏压值，基于整数倍周期统计单举事件数据；基于标准状态下增益和对应电压的信息，获取单举事件数据变化值与偏压压差关系的信息作为增益倍数差随偏压变化的第二曲线；第二曲线表示为：ΔG＝a
偏压
×
ΔV+b
偏压
，公式(k2)；通过线性拟合方式得到系数a
偏压
和b
偏压
，ΔV为偏压压差，ΔG为增益倍数差。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，S23包括：测量单元探测器的工作温度随时间变化的第三曲线；第三曲线表示为：Temp
降
＝a
降
t+b
降
；Temp
升
＝a
升
t+b
升
；公式(k3)实时刻度保留5组记录值，每一组记录值包括：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
；近似线性拟合方式处理包括：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
；T
下降
＝t
min
‑
t
star
；T
上升
＝t
max
‑
t
min
；每获得一个新值都按1/16与原值的15/16相加更新为当前值，剩余4组值T
下降
、T
上升
、Temp
max
和Temp
min
都按该方法滚动平均；即：当前值＝新值*1/16+旧值*15/16；令：t＝t
当前
‑
t
star
；基于5组值获得公式系数a
降
、b
降
、a
升
、b
升
；a
降
＝(Temp
min
‑
Temp
max
)/T
下降
；b
降
＝Temp
max
；a
升
＝(Temp
max
‑
Temp
min
)/T
...

【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：