CN112130190A - 一种基于塑料闪烁体的伽马探测器及其正电子成像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于塑料闪烁体的伽马探测器及其正电子成像方法,该系统包括:PET探测器系统模块和计算机系统模块。PET探测器系统模块包括电源模块、输入模块、中间模块和输出模块；计算机系统模块包括探测器配置模块和信息处理模块。利用了塑料闪烁体当作探测器的闪烁体，具有良好的时间响应特性，对中子敏感，对γ的探测效率高，光传输性好，透明度高并且物化性能稳定，可加工成任意所需求的形状和尺寸。
Description
技术领域
本发明实施例涉及正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography),PET技术领域，尤其涉及一种基于塑料闪烁体的伽马探测器及其正电子成像方法。
背景技术
伽马探测器具有时间响应快和探测效率高的特点，有利于增加计数率。本论文设计的探测器应用于空间环境，主要目的是为了探测并鉴别空间中子和γ射线，结合探测目的和材料的安全稳定性，最终选用了闪烁探测器来进行实验。伽马探测器的构成主要分为三个部分：闪烁体、光电转换器件以及对应的电子仪器。而闪烁体材料对探测器的探测效率有很大影响。
闪烁体是一种能够吸收能量，并能在非常短的时间内将所吸收的部分能量以光的形式再发射出来的物质。根据化学性质的不同，可以将闪烁体划分为两种类型，一种类型是无机闪烁晶体，另一类型是有机闪烁体。
目前应用于辐射探测器的无机闪烁晶体主要有：碘化钠(NaI:TI)，锗酸铋(Bi4Ge3O12,BGO)，含氧正硅酸钆(Gd2SiO5,GSO)，硅酸钇镥(LYSO)等。近年来，LYSO晶体因其闪烁性能十分优异，受到了研究人员的关注。LYSO晶体全名为硅酸钇镥闪烁晶体，化学式为Lu1.8Y0.2SiO5，综合性能比较优异，其密度和有效原子序数比较大，衰减时间短、光产额高，具有能量分辨率好、非线性响应均匀和空间分辨率高等优点，对γ射线敏感并且物化性质稳定、不潮解，可用作小型的γ射线探测器，在γ射线探测方面有很广泛的应用前景，是适合运用于空间辐射探测的无机闪烁晶体材料。
有机闪烁体可以分为三种：塑料闪烁体、有机晶体闪烁体以及有机液体闪烁体。它们的成分主要以环碳氢化合物为主。有机晶体闪烁体通常指蒽和芪等有机晶体，它们有良好的发光特性、含氢量高且原子序数低等优点，但是它们制备困难并且价格昂贵，物化性质不稳定，在中子探测方面并不常用；液体闪烁体具有衰减时间短、成本低和透明度好等优点，但是液体闪烁体需要密封盛装来隔绝空气，并且具有一定的毒性，使用不方便；而塑料闪烁体在核物理实验中运用较广，是本论文重点研究对象，因为它具有良好的时间响应特性，对中子敏感，对γ的探测效率高，光传输性好，透明度高并且物化性能稳定，可加工成任意所需求的形状和尺寸。因此它被广泛用于伽马探测器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提出一种基于塑料闪烁体的伽马探测器及其正电子成像方法。解决了现有技术的问题，提供一种可以改善分辨率和灵敏度的探测仪器以及方法。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种基于塑料闪烁体的伽马探测器：包括PET探测器系统模块100和计算机系统模块200。
其中，PET探测器系统模块100包括电源模块110，输入模块120，中间模块130，输出模块140；
电源模块110包括电源111，输入模块120包括交换机模块121，中间模130块包括探测器131，输出模块140包括时钟模块141；
计算机系统模块200包括探测器配置模块210信息处理模块220；
信息处理模块220包括成像信息获取模块221、脉冲信息分析和处理模块222、符合事件甄别模块223；
PET探测器系统模块100中的交换机141的输出端与计算机系统模块200中的成像信息获取模块221的输入端相连，计算机系统模块200中的探测器配置模块210的输出端与PET探测器系统模块100中的探测器131的输入端相连。
更具体地,PET探测器系统模块100中的电源111的输出端分别与交换机141、探测器131以及时钟模块121的输入端电连接以分别对交换机141、探测器131、时钟模块121进行供电；
时钟模块121的输出端通过时钟线与探测器131的输入端道信连接以控制所有探测器131的时钟同步运行；
探测器131的输出端通过千兆网线与交换机141的输入端通信连接，探测器131用于探测并沉积伽马光子,同时将伽马光子转换成电信号,这些电信号即成像信息数据,探测器131进一步将采集到的成像信息数据通过千兆网线传递至交换机141中；
交换机141的输出端进一步与成像信息获取模块221的输入端通信连接以将上述成像信息数据传递至计算机系统模块200中；
计算机系统模块200中的探测器配置模块210的输出端通过配置线与探测器131的输入端通信连接以用于探测器131的参数配置；
成像信息获取模块221的输入端通过千兆网线或光纤与交换机141的输出端通信连接以接收成像信息数据，成像信息获取模块221可采用网卡接收成像信息数据；
脉冲信息分析和处理模块222的输入端与成像信息获取模块221的输出端通信连接以接收成像信息数据并将成像信息数据转换为脉冲时间、能量和位置信息；
脉冲信息分析和处理模块222的输出端与符合事件甄别模块223的输入端通信连接以向符合事件甄别模块223传递脉冲时间、能量和位置信息，脉冲信息分析和处理模块222通过闪烁脉冲先验信息分析,选择合适的模型对脉冲形状进行拟合，获取脉冲的到达时间、能量、位置等相关信息；
符合事件甄别模块223通过设置时间窗、能量窗将上述脉冲到达时间、能量和位置信息转换为符合事件对信息；
本发明提供了一种伽马射线测量方法：
假如伽马射线与闪烁体作用后，塑料闪烁体产生N0个荧光光子。停止探测器对荧光光子的总探测效率为ε，则停止探测器平均探测到的荧光数目为N0ε，记m＝N0ε。闪烁体的发光衰减归一化曲线为f(t)，f(t)从0到无穷的积分值为1。F(t)等于f(t)从0到t的积分。那么，在[0,t]区间停止探测器探测到0个光子的概率为：exp(-N0F(t)ε)，在[t,t+dt]区间探测到非零个光子的概率为：N0f(t)εdt。
伽玛射线与塑料闪烁体作用一次，荧光光子被多道记录在[t,t+dt]区间的概率为：
式中，1-e-m为归一化系数；g(t)为多道归一化谱。
假设G(t)等于g(t)从0到t的积分，则式(1)两边积分整理得：
对式(2)两边求导，可得：
对式(3)的e-m进行泰勒级数展开得到：
由式(4)可知，当m较小时，f(t)趋向于g(t)，即由多道统计的归一化谱g(t)就可以近似表征为闪烁体的发光衰减谱f(t)。
伽玛与闪烁体作用后产生的光子数N0服从一定的分布。
假设闪烁的荧光光子服从一个已知的单指数分布f(t)，采用蒙特卡罗方法对探测过程进行模拟，得到不同m值时，多道统计谱g(t)与f(t)之间的关系。
当m≥0.5时，归一化的多道统计谱g(t)与闪烁体发光衰减曲线f(t)有较明显的差别。当m≤0.1时，多道统计谱g(t)与闪烁体发光衰减曲线f(t)比较接近，可以采用归一化后的多道统计谱g(t)来表征闪烁体发光衰减曲线f(t)。
本发明提供了一种基于塑料闪烁体的伽马探测器探测校正方法：
步骤1：接收伽马射线，该射线具有由晶体的视场所限制的角度范围之内的入射角；
步骤2：探测一个闪烁事件；
步骤3：对所述闪烁事件的一个坐标值进行定位；
步骤4：产生一个校正值以校正所述坐标值的一个晶体内的平面位移；
步骤5：把所述校正值与所述坐标值进行合并以确定所述伽马射线进入所述晶体的一个实际进入点。
步骤6：记录并计算所得点的数据。
附图说明
图1示出在伽马探测器中的采集计算机的方框图；
图2为本发明实施例一提供的一种符合判断方法的流程图；
图3是本发明实施例二提供的一种符合判断装置的结构示意图；
图4为本发明实施例三提供的一种设备的结构示意图；
图5为本发明实施例五伽马探测器装置的结构示意图；
图6为本发明的一种基于塑料闪烁体的伽马探测器方法步骤
具体实施方案
图2为本发明提供的一种符合判断方法的流程图.实施例可适用于对探测器输出的单事件或连续事件进行符合判断的情况，该方法可以由种符合装置来执行。参见图2,本实施例提供的符合判断方法包括:
步骤1：获取待符合判断的信号对，其中信号对是由对探测器输出的两路时间脉冲信号。
步骤2：所述信号对中的一个信号中,获取发生时刻的间隔时间小于等于设定时间阈值的至少一个单事件.作为第一事件,并从所述信号对中的另一信号中,获取发生时刻的间隔时间小于等于设定时间阈值的至少一个单事件，作为第二事件。
步骤3：基于所述第一事件和所述第二事件之间的相对位置关系，结合预设编码规则,将所述第一事件中的一个单事件与所述第二事件中的一个单事件确定为一个事件对，对所述事件对进行位置编码,生成位置码。
步骤4：根据所述事件对的位置码和所述事件对中的两个单事件的发生时刻相对于其所在时钟周期的位置,对所述事件对进行符合关系的判断。
为方便理解需要说明的是，在此之前还包括:已被标记的化学示踪剂(正电子放射性核素)被注射入人体内,这些示踪剂通过血液的流动被运载到器官或病变区域参与人体的生理或代谢过程。例如，人体注入正电子的放射性核素F18后,注入人体的放射性核素发生R衰变产生正电子,正电子在体内移动大约(1至3)mm后与组织中的负电子结合发生湮灭辐射，产生两个具有511keV、飞行方向相反的γ光子。
步骤1中，探测器由闪烁晶体和光电倍增管组成。晶体将高能y光子转换为可见光，晶体后的光电倍增管将光信号转换成电信号,电信号再被转换成时间脉冲信号。该信号即为上述信号对中的一路时间脉冲信号。
步骤1中，探测器每检测到一个光子表示一个单事件，单事件在上述时间脉冲上就会呈现一高电平或低电平。当探测器检测到连续的多个光子时，在上述时间脉冲上就会呈现间隔时间短暂的多个高电平或低电平。
步骤2中，发生时刻的间隔时间小于等于设定时间阈值的至少一个单事件，表示连续发生的至少一个单事件,进而表示第一事件和第二事件中分别包括连续发生的至少一个单事件。例如，第一事件中包括一个单事件,第二事件中包括连续发生的两个单事件。
步骤2中，设定时间阈值可以根据需要进行设定。典型的，基于现有探测器检测技术,探测器检测到的连续事件中两个单事件的间隔时间至少为一个时钟周期，则可以将设定时间阈值设置为至少一个时钟周期。随着技术的发展,相信日后探测器检测到的连续事件中两个单事件的间隔时间会更短,因此设定时间阈值也可以设置的更短,本实施例对此并不进行限定
步骤2中，第一事件和第二事件的确定可以描述为:利用设定时间的时间窗在信号对中的每个信号上进行滑动:将位于同一时间窗内的至少一个单事件作为第一事件或第二事件。
步骤2中，第一事件和第二事件的确定还可以描述为:将所述信号对中的单个事件所在时钟周期的信号段进行第电平的设置:按照设定方向,将与所述单个事件所在时钟周期相邻的，设定个数的时钟周期的信号段进行第一电平的设置:通过检测信号对中的连续信号段，确定第一事件和第二事件。
步骤2中，第一电平可以是高电平，也可以是低电平，也可以根据需要进行设置。可以理解的是经过上述步骤，可以达到这样的效果:由至少一个单事件构成的连续事件,会呈现一个连续第一电平的信号段通过对连续第电平的信号段的检测，实现对第一事件和第二事件的确定。
示例性的，若信号对中一个信号的第一时钟周期和第三时钟周期分别有一个单事件，则将个两单事件所在时钟周期的信号段(即第一时钟周期和第三时钟周期)的电平值设置为第一电平:将第一时钟周期后的第二时钟周期，以及第三时钟周期后的第四时钟周期的信号段,进行第一电平的设置；通过对第一时钟周期、第二时钟周期、第三时钟周期和第四时钟周期构成的连续第电平信号段的检测，从而将连续发生的两单个事件确定为第一事件或第二事件。
具体的，所述第一事件和所述第二事件之间的相对位置关系的确定可以包括，第一事件中单事件的发生所在时钟周期，与第二事件中单事件的发生所在时钟周期，位于相同时钟周期:或多个单事件中的部分单事件的发生所在时钟周期，位于相同时钟周期。上述相对位置关系可以通过，对第一事件或第二事件对应信号段中的高电平(假设单个事件用高电平表示)的检测实现。
若所述第一事件所在时钟周期和所述第二事件所在时钟周期存在全部或部分重合，则判断所述第一事件所在时钟周期和所述第二事件所在时钟周期的相对位置关系:
可选的，还可以对所述第一事件和所述第二事件对应的信号段进行其他操作或变换，基于变换后结果与上述相对位置关系之间的联系，对上述相对位置关系进行确定。
步骤3中，预设编码规则，为提高编码效率,对可能存在符合关系的事件进行筛选，基于所述第一事件和所述第二事件之间的相对位置关系,结合预没编码规则将所述第一事件中的一个单事件与所述第二事件中的一个单事件确定为一个事件对,对所述事件对进行位置编码,可以包括:
根据所述第一事件和所述第二事件之间的相对位置关系，将所述第一事件中的一个单事件与所述第一事件中的一个单事件确定为一对事件,并对所述事件对进行位置编码，生成位置码，从而实现对所述第一事件和第二事件中至少一个事件对的位置编码。
步骤4中，根据所述事件对的位置编码和所述事件对中的两单个事件的发生时刻相对于其所在时钟周期的位置，对所述事件对进行符合关系的判断可以包括:
若所述发生时间关系为同周期,且两所述单个事件的TDC值的差小于设定第一TDC阈值，则判断两所述单个事件有符合关系:
若所述发生时间关系为相邻周期，且两所述单个事件中先发生的单个事件的TDC值与后发生的单个事件的所述TDC值的差大于设定第二TDC阈值，则判断两所述单个事件有符合关系，其中所述TDC值是所述单个事件的发生时刻相对于其所在时钟周期的位置的数值表示。
其中,所述位置码与发生时间关系的映射关系需要提前设定，例如，若位置码为11，则表示事件对中的两单个事件的发生时间关系为同周期。发生时间关系也即所述事件对中两单个事件的发生时刻，相对时钟信号的位置关系。发生时间关系包括同周期和相邻周期。相邻周期又包括，事件对中两个单个事件中属于第一事件的单个事件先于属于第二事件的单个事件发生的情况，和两个单个事件中属于第二事件的单个事件先于属于第一事件的单个事件发生的情况。
第一TDC阈值可以根据探测器的视场探测范围确定，视场探测范围大则第一TDC阙值也设置的稍大些；视场探测范围小，则第一TDC阈值也设置的稍小些。
可以理解的是，若TDC的精度为8bit,则单事件的TDC值可能是二进制00000000至11111111(也即十进制0至255)中的任一值,发生时刻位于相同时钟周期的两单个事件的TDC值越接近(也即差值越小),表示二者相对其所在时钟周期的位置越近，也即发生时刻越近，从而越可能是符合事件对。
示例性的，事件对中的一个单事件的TDC值为0,表示该事件的发生时刻位于其所在时钟周期的开始位置；事件对中的另一个单事件的TDC值为0,表示该事件的发生时刻位于其所在时钟周期的开始位置。又因为是相邻时钟周期,所以两单个事件的绝对位置差对应的TDC值应为255。
事件对中的第一个单事件的TDC值为255，表示该事件的发生时刻位于其所在时钟周期的结束位置；事件对中的第二个单事件的TDC值为0,表示该事件的发生时刻位于其所在时钟周期的开始位置。又因为是相邻时钟周期，且第一个单事件所在时钟周期早于第二个单事件所在时钟周期，所以两个单事件的绝对位置差对应的TDC值应为0。即虽然第一个单事件与第二个单事件位于相邻的两个时钟周期内,但实际两者是相邻的，一个在其时钟周期的末尾，另一个在其时钟周期的开始。
由此可知，发生时刻位于相邻时钟周期的两个单事件对应的TDC值相差越大，表示其在时间上的绝对位置越近，也即发生时刻越近，从而越可能是符合事件对。
本发明实施例的技术方案，通过根据发生时刻的间隔时间小于等于双定时间阈值的一个或多个单事件，确定第一事件和第二事件基于所述第一事件和所述第二事件之间的相对位置关系对所述第一事件和第二事件中的事件对进行位置编码。根据所述事件对的位置码和所述事件对中的两个单事件的发生时刻相对于其所在时钟周期的位置，对所述事件对进行符合关系的判断。从而实现对由一个单事件构成的单事件和由多个单事件构成的连续事件的符合判断。
图3是本发明实施例二提供的一种符合判断装置的结构示意图。参见图3,本实施例提供的符合判断装置包括获取模块10、事件模块20、编码模块30和判断模块40。
其中，获取模块10,用于获取待符合判断的信号对:
事件模块20,用于从所述信号对中的信号中，获取发生时刻的间隔时间小于等于设定时间阈值的至少一个单事件，作为第一事件，并从所述信号对中的另信号中，获取发生时刻的间隔时间小于等于设定时间阈值的至少一个单事件，作为第二事件:
编码模块30,用于基于所述第一事件和所述第二事件之间的相对位置关系,结合预设编码规则,将所述第一事件中的一个单事件与所述第二事件中的一个单事件确定为一个事件对，对所述事件对进行位置编码，生成位置码:
判断模块40,用于根据所述事件对的位置码和所述事件对中的两单个事件的发生时刻相对于其所在时钟周期的位置，对所述事件对进行符合关系的判断。
本发明实施例的技术方案，通过根据发生时刻的间隔时间小于等于设定时间阈值的一个或多个单个事件，确定第一事件和第二事件。基于所述第一事件和所述第二事件之间的相对位置关系，对所述第一事件和第二事件中的事件对进行位置编码。根据所述事件一对的位置码和所述事件对中的两单个事件的发生时刻相对于其所在时钟周期的位置，对所述事件对进行符合关系的判断，从而实现对由一个单事件构成的单事件和由多个单个事件构成的连续事件的符合判断。
进一步地，所述编码模块30包括:位置关系单元和编码单元。
其中,位置关系单元，用于若所述第一事件所在时钟周期和所述第二事件所在时钟周期存在全部或部分重合,则判断所述第一事件所在时钟周期和所述第二事件所在时钟周期的相对位置关系:
编码单元，用于根据所述相对位置关系和预设编码规则,将所述第一事件中的一个单事件与所述第一事件中的单个事件确定为一个事件对，对所述事件对进行位置编码。
进一步地,所述判断模块10包括:时间关系单元、第一判断单元和第二判断单元。
其中时间关系单元，用于通过所述位置码，基于预设的所述位置码与发生时间关系的映射关系，判断所述位置码对应的事件对所包括的两单个事件的所述发生时间关系:
第一判断单元，用于若所述发生时间关系为同周期，且两所述单个事件的时间数字转换TDC值的差小于设定第一TDC阈值，则判断两所述单个事件有符合关系:
第一判断单元，用于若所述发生时间关系为相邻周期，且两所述单个事件中先发生的单个事件的TDC值与后发生的单个事件的所述TDC值的差大于设定第二TDC阈值，则判断两所述单个事件有符合关系，其中所述TDC值是所述单个事件的发生时刻相对于其所在时钟周期的位置的数值表示。
进一步地，事件模块20包括:第一电平设置单元、第二电平设置单元、第一事件单元和第二事件单元。
其中，第一电平设置单元,用于将所述信号对中的单个事件所在时钟周期的信号段进行第一电平的设置，其中单个事件在所述信号段所在时钟周期中对应时刻的第一电平:
第二电平设置单元,用于按照设定方向，将与所述单个事件所在时钟周期相邻的，设定个数的时钟周期的信号段进行第一电平的设置:
第一事件单元,用于从所述信号对中的一个信号中获取事件，作为第一事件，其中所述事件对应连续为第一电平的信号段；
第二事件单元,用于从所述信号对中另一信号中获取一个所述事件，作为第二事件。
进一步地，编码模块30包括:与逻辑单元和位置编码单元。
其中，与逻辑单元,用于将所述第一事件和所述第二事件对应的信号段进行与逻辑操作；
位置编码单元,用于根据与逻辑操作结果，按照预设编码规则，将所述第一事件中的一个单事件与所述第二事件中的一个单事件确定为一个事件对，对所述事件对进行位置编码。
进一步地，位置编码单元包括:位置关系子单元和位置编码子单元。
其中，位置关系子单元，用于若所述信号段中的所述第电平为1,其余电平为0，且与逻辑操作结果为非零，则判断所述第一事件和所述第二事件的相对位置关系:
位置编码子单元，用于根据所述相对位置关系和预设编码规则，将所述第一事件中的一个单事件与所述第二事件中的一个单事件确定为一个事件对，对所述事件对进行位置编码。
进一步地，判断所述第一事件和所述第二事件的相对位置关系包括:
根据将所述与逻辑操作结果中的非零部分信号段对应的时钟周期作为参考时钟周期:
在所述第一事件的信号段中,以所述参考时钟周期为中心，获取其相邻时钟周期的电平值:
在所述第二事件的信号段中，以所述参考时钟周期为中心，获取其相邻时钟周期的电平值:
根据所述获取的电平值，确定所述第一事件和所述第二事件的相对位置关系。
图4为本发明实施例四提供的一种设备装置的结构示意图，如图4所示，
值得注意的是，上述符合判断装置的实施例中,所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分,只要能够实现相应的功能即可:另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分,并不用于限制本发明的保护范围。
本发明中获取能谱和设置能量窗的方法包括以下步骤：
步骤S1：将DAC4的阈值设置为En并将计数器清零；
步骤S2：利用计数器3记录T时间段内闪烁脉冲1的幅值超过En的脉冲数x1，并将该数据记录为Nn；
步骤S3：将DAC4的阈值设置为En-1＝En-LSB，其中，LSB(least significant bit)为DAC4的最低有效位，将计数器3清零后记录T时间段内闪烁脉冲1的幅值超过En-1的脉冲数x2，并将该数据记录为Nn-1＝x2-Nn；
步骤S4：将DAC4的阈值设置为En-2＝En-1-LSB，将计数器3清零后记录T时间段内闪烁脉冲1的幅值超过En-2的脉冲数x3，并将该数据记录为Nn-2＝x3-Nn-1；
步骤S5：重复步骤S4，直至Em＝0。
在上述步骤S1中，DAC的阈值可根据需要设置为0-J毫伏之间的任何值。在本领域的具体实践中，优选地将En设置为不小于H的数值，比如，若闪烁脉冲1的幅值范围介于0-500毫伏之间，则优选地将En设置为500毫伏。
在上述步骤S2中，T的取值范围介于1毫秒和1秒之间，优选地，T取10毫秒、20毫秒、30毫秒或者40毫秒。
按照上述步骤，N将会被控制与存储单元5记录形成一个1024(2的10次方)长度的一位数组，其中Nn的数值表示单位时间内闪烁脉冲的幅值介于En和En+1范围内的脉冲数。将控制与存储单元5中记录的数据导出以后，以En为横坐标，Nn为纵坐标所画出的曲线即为能谱曲线。该能谱获取过程中以闪烁脉冲的幅值大小表征粒子的能量大小。
特别的，在进行能谱采集时，若射源半衰期较短，需要对记录下的N进行衰减系数校正。
另外，在上述能谱获取步骤中，阈值的设置也可不必等间距的逐个设置，可在感兴趣区域(比如光电沉积峰)处设置较小间隔的阈值，其它区域设置较大间隔的阈值。
根据本发明的一个具体实施例，闪烁脉冲的幅值范围为0-500毫伏，DAC为10位精度且动态范围介于0-1000毫伏之间，此时该DAC的LSB＝1000/210伏，利用上述方法和装置获取能谱的步骤如下：
步骤S1：将DAC的阈值设置为1000毫伏并将计数器清零。
步骤S2：利用计数器记录1毫秒时间段内闪烁脉冲幅值超过E的脉冲数x1，并将该数据记录为Nn；
步骤S3：将DAC的阈值设置为En-1＝(1000-1000/1024)毫伏，将计数器清零后记录1毫秒时间段内闪烁脉冲的幅值超过En-1的脉冲数x2，并将该数据记录为Nn-1＝x2-Nn；
步骤S4：将DAC的阈值设置为En-2＝En-1-LSB，将计数器3清零后记录T时间段内闪烁脉冲1的幅值超过En-2的脉冲数x3，并将该数据记录为Nn-2＝x3-Nn-1；
步骤S5：重复步骤S4，直至Em＝0。
Claims (10)
1.一种基于塑料闪烁体的伽马探测器，其特征在于，包括:
PET探测器系统模块和计算机系统模块。
PET探测器系统模块包括电源模块、输入模块、中间模块、输出模块。
计算机系统模块包括探测器配置模块、信息处理模块。
2.根据权利要求1所述的伽马探测器，其特征在于，伽马探测器中闪烁体使用塑料闪烁体。
3.根据权利要求1所述的伽马探测器，其特征在于，伽马探测器使用千兆网线连接。
4.根据权利要求1所述的伽马探测器，其特征在于，伽马探测器中输出模块可以采用交换机输出或者网线直接输出。
5.根据权利要求1所述的伽马探测器，其特征在于，伽马探测器中的消息处理模块采用FPGA对数据进行处理。
6.一种基于塑料闪烁体的伽马探测器探测校正方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤S1：接收伽马射线，该射线具有由晶体的视场所限制的角度范围之内的入射角；
步骤S2：探测一个闪烁事件；
步骤S3：对所述闪烁事件的一个坐标值进行定位；
步骤S4：产生一个校正值以校正所述坐标值的一个晶体内的平面位移；
步骤S5：把所述校正值与所述坐标值进行合并以确定所述伽马射线进入所述晶体的一个实际进入点。
步骤S6：记录并计算所得点的数据。
7.按照权利要求6所述的方法，其中定位步骤S3包括如下步骤:
步骤S1：沿所述晶体的一个横向轴视场定位一个X坐标；
步骤S2：沿所述晶体的一个轴向视场定位一个Y坐标。
8.按照权利要求6所述的方法，其中产生步骤S4包括如下步骤:
步骤S1：产生一个ΔX值，它是沿所述晶体的横向轴视场在所述伽马射线进入所述晶体的所述实际进入点与一个转变点之间的距离，所述转变点是在所述晶体内所述伽马射线最有可能转变成光脉冲的点；
步骤S2：产生一个ΔY值，它是沿所述晶体的轴向视场在所述伽马射线进入所述晶体的所述实际进入点与所述转变点之间的距离。
9.按照权利要求8所述的方法，其中产生一个ΔX的步骤S1进一步包括以下步驟:
步骤S1：沿所述晶体的所述横向轴视场测量所述伽马射线的所述入射角；
步骤S2：确定所述伽马射线和所述晶体投射到垂直于所述晶体的平面相互作用的一个平均深度；
步骤S3：产生取决于所述相互作用的所述平均深度以及所述伽马射线的所述入射角的所述ΔX值。
10.按照权利要求8所述的方法，其中产生一个ΔY的步骤S1进一步包括如下步骤:
步骤S1：沿所述晶体的所述轴向视场测量所述伽马射线的所述入射角；
步骤S2：确定所述伽马射线和所述晶体投射到垂直于所述晶体的平面相互作用一个平均深度；
步骤S3：产生由所述相互作用的所述平均深度以及所述伽马射线的所述入射角所决定的所述ΔY值。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2283059A1 (en) * | 1997-03-14 | 1998-09-24 | The University Of Alberta, Simon Fraser University, The University Of Vi Niversity, Simon Fraser University And The University Of Victoria Doing | Detector for gamma rays |
| CN1203668A (zh) * | 1995-10-12 | 1998-12-30 | 阿达克实验室 | 用于双头伽马照相机的分辨率增强 |
| EP1627239A1 (en) * | 2003-05-22 | 2006-02-22 | Aberdeen University | A detector module for detecting ionizing radiation |
| WO2006107727A2 (en) * | 2005-04-01 | 2006-10-12 | San Diego State University Foundation | Edge-on sar scintillator devices and systems for enhanced spect, pet, and compton gamma cameras |
| US20120292520A1 (en) * | 2010-01-28 | 2012-11-22 | Jun-Suhk Suh | Plastic scintillator, and scintillation detector and medical diagnostic imaging equipment using same |
| KR20130006391A (ko) * | 2012-11-21 | 2013-01-16 | 박현숙 | 섬광 검출기를 이용하는 양전자 방출 단층 촬영기 |
| CN109085634A (zh) * | 2018-08-14 | 2018-12-25 | 同济大学 | 一种基于光子晶体闪烁体的核辐射探测装置 |
| CN110772274A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-02-11 | 南昌大学 | 一种多核素的伽马成像系统与方法 |
| CN111366969A (zh) * | 2020-04-24 | 2020-07-03 | 上海联影医疗科技有限公司 | 伽马光子探测单元、探测方法、pet探测模块和pet系统 |
-
2020
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1203668A (zh) * | 1995-10-12 | 1998-12-30 | 阿达克实验室 | 用于双头伽马照相机的分辨率增强 |
| CA2283059A1 (en) * | 1997-03-14 | 1998-09-24 | The University Of Alberta, Simon Fraser University, The University Of Vi Niversity, Simon Fraser University And The University Of Victoria Doing | Detector for gamma rays |
| EP1627239A1 (en) * | 2003-05-22 | 2006-02-22 | Aberdeen University | A detector module for detecting ionizing radiation |
| WO2006107727A2 (en) * | 2005-04-01 | 2006-10-12 | San Diego State University Foundation | Edge-on sar scintillator devices and systems for enhanced spect, pet, and compton gamma cameras |
| US20120292520A1 (en) * | 2010-01-28 | 2012-11-22 | Jun-Suhk Suh | Plastic scintillator, and scintillation detector and medical diagnostic imaging equipment using same |
| KR20130006391A (ko) * | 2012-11-21 | 2013-01-16 | 박현숙 | 섬광 검출기를 이용하는 양전자 방출 단층 촬영기 |
| CN109085634A (zh) * | 2018-08-14 | 2018-12-25 | 同济大学 | 一种基于光子晶体闪烁体的核辐射探测装置 |
| CN110772274A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-02-11 | 南昌大学 | 一种多核素的伽马成像系统与方法 |
| CN111366969A (zh) * | 2020-04-24 | 2020-07-03 | 上海联影医疗科技有限公司 | 伽马光子探测单元、探测方法、pet探测模块和pet系统 |
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