CN102221703A - 辐射检测器诊断 - Google Patents

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Abstract

公开了一种辐射检测器诊断。本发明涉及诊断辐射检测器。由辐射检测器获得的脉冲的脉冲幅度可以被测量并临时地存储。将以这种方式确定的脉冲幅度分布与基准幅度分布相比较，从而使得能够进行误差诊断并且在可行的情况下进行测量装置的重新校准。通过这种方式，可以检测并校正温度漂移和闪烁器的损坏，EMC辐射和光敏部件的暗脉冲增加率。

Description

辐射检测器诊断
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年4月13日提交的欧洲专利申请No.EP 10 159755.7的提交日的权益，在此通过引用将其公开内容包括于此，并要求2010年4月13日提交的美国临时专利申请No.61/323,647的提交日的权益，通过引用将其内容包括于此。
技术领域
本发明涉及辐射装料高度测量，辐射密度测量和辐射通过量测量。本发明尤其涉及用于辐射检测器，特别是用于辐射装料高度检测器、辐射密度检测器和/或辐射通过量检测器的诊断装置。进一步地，本发明涉及具有诊断装置的辐射装料高度测量装置、具有诊断装置的辐射密度测量装置和具有诊断装置的辐射通过量测量装置，以及用于诊断辐射检测器的方法。
背景技术
辐射测量装置使用比较器以便对脉冲计数。幅度的改变(这可能是由温度漂移引起的)可能致使所测量的脉冲的频率分布的改变。这可能导致测量结果错误。
发明内容
描述了用于辐射检测器，尤其是用于装料高度测量装置、密度测量装置和/或通过量测量装置的诊断装置；具有这种诊断装置的辐射装料高度测量装置、具有这种诊断装置的辐射密度测量装置、具有这种诊断装置的辐射通过量测量装置；以及用于根据独立权利要求的特征来诊断辐射检测器的方法。在从属权利要求和随后的说明中描述了本发明的示例性实施例。
所说明的示例性实施例同样涉及诊断装置、完整的测量装置及方法。换言之，如下的特征是例如，与诊断装置相关联地说明的，但也可以在测量装置和方法中实现这些特征，反之亦然。
根据本发明的第一方面，描述了一种用于辐射检测器的诊断装置，该诊断装置包括幅度测量单元和比较器单元。幅度测量单元被设计成获取与检测器所测量的脉冲的幅度相关的信息，而比较器单元被设计成把以这种方式获得的信息与基准值进行比较，并且例如，根据该比较进行误差诊断。
这可以改善辐射检测器的测量结果的准确度。
例如，测量闪烁器的每个单独的脉冲的幅度。这可以使得能够执行可检测如下状况的诊断：
-光敏部件(光电倍增器或光电二极管等)的暗脉冲的增加率；
-EMC辐射；
-温度漂移；
-闪烁器的损坏。
因此能够更快、更准确并且更可靠地执行对任何测量误差的补偿。
根据本发明的另一方面，描述了一种具有辐射检测器和在上文和下文中说明的诊断装置的辐射装料高度测量装置。
根据本发明的另一方面，描述了一种具有辐射检测器和在上文和下文中说明的诊断装置的辐射密度测量装置。
根据本发明的另一方面，描述了一种具有在上文和下文中说明的诊断装置以及辐射检测器的辐射通过量测量装置。
根据本发明的另一方面，描述了一种用于诊断辐射检测器的方法，借助该方法，能够检测测量值的错误。在该方法中，获取与检测器所测量的脉冲的幅度相关的信息。由于将获取的信息与例如，已经在工厂中被存储了的基准值进行比较，因而能够从该获取的信息中提取出与任何的测量值错误有关的推断。
被测量到的、其幅度要被分析的脉冲可被看作是本发明的一个关键方面。以这种方式获取的幅度分布然后与基准分布比较，之后可以执行误差诊断以及故障检修(如果可行的话)。对于故障检修，能够例如，执行测量值通道中的触发器阈值的自动偏移或测量装置的自动重新校准。
下面，参照附图说明本发明的示例性实施例。
附图说明
在附图中：
图1A示出根据本发明的示例性实施例的测量装置。
图1B示出由测量装置测量的可能的脉冲。
图2示出闪烁器，例如有机塑料闪烁器的幅度分布。
图3示出低的脉冲幅度的频率增加(即产生)的闪烁器的幅度分布。
图4示出闪烁器的幅度分布，该幅度分布向低的高度漂移。
图5示出闪烁器的幅度分布，在该幅度分布中高的脉冲幅度增加。
图6示出闪烁器的幅度分布，在该幅度分布中脉冲幅度的频率总体上增加。
图7示出具有展宽的光峰的闪烁器的幅度分布。
图8示出根据本发明的示例性实施例的方法的流程图。
图9示出根据本发明的示例性实施例的辐射测量装置。
图10示出根据本发明的示例性实施例的诊断装置的一部分。
具体实施方式
附图中的示图是图示性的并且未按照比例。
在随后对附图的说明中，相同的附图标记被用于相同或相似的元件。
图1示出根据本发明的示例性实施例的辐射测量装置。该测量装置是例如，辐射装料高度测量装置、辐射密度测量装置和/或辐射通过量测量装置，该测量装置包括穿过容器102(其包含例如，给送材料)传送辐射的放射性辐射源101。在容器后面存在有辐射检测器(其为闪烁器103)、连接至闪烁器103的光电倍增器104，以及放大器105。
闪烁器103将伽玛射线转换成强度可变的光脉冲。可以通过康普顿效应或光电效应来触发闪烁器处理。以这种方式得到的光脉冲的强度分布由闪烁器材料决定因而是已知的。
在放大器105的下游，可以抽取并分析所得到的脉冲的信号行为。这由箭头109表示。在放大器105的测量值通道下游，存在有用于扫描脉冲的采样和保持部件106。
在借助采样和保持部件106扫描脉冲之后，借助模拟-数字转换器107执行模拟-数字转换，其中模拟-数字转换器107将得到的数字信号给送至微处理器108。此外，可以设置存储单元116，其连接至例如，微处理器108。
图1B示出测量的脉冲的示例。五个脉冲中的每一个包括脉冲幅度110，111，112，113或114。轴115表示时间轴。
如果在辐射测量装置中使用具有不同触发器阈值的两个比较器，则能够检查是否出现了期望数量的高的脉冲。从而从脉冲的幅度分布得知两个点。这使得能够检测并补偿脉冲幅度的改变，只要所述改变由单纯的放大改变(温度漂移)引起。然而，达成进一步的诊断需要额外的测量。
图2示出有机塑料闪烁器的典型的幅度分布，其中主要由康普顿效应引发闪烁。轴201表示脉冲幅度，而轴202表示相应的脉冲幅度的频率。曲线203示出幅度分布。
根据本发明的示例性实施例，诊断装置可以获取与检测器所测量的脉冲的幅度相关的信息，然后将该信息与在工厂中存储的基准值进行比较。
这些基准值对应于例如，基准幅度分布。
尤其是，能够使获取的信息对应于由检测器测量的脉冲的测量幅度。从而例如，诊断装置(或包括诊断装置的辐射测量装置)测量每个脉冲的幅度并存储该幅度。因此，可以快速且简单地显示脉冲的幅度分布。
尤其是，诊断装置可以被设计成确定由检测器测量的脉冲的幅度是否高于预设的阈值。在简单的情况下，可以由此能够检测是否低的脉冲幅度出现得更频繁，如图3的情况中所示。替代评估所有的脉冲幅度，在该示例中，将触发器阈值设置在点302处可能就足够了，对脉冲幅度高于触发器阈值302的脉冲进行计数，并进一步对幅度低于触发器阈值302的脉冲进行计数。在这种情况下，可以不必测量精确的脉冲幅度分布301。
借助于将实际脉冲分布302与已经在例如，工厂中存储的脉冲分布203进行比较，能够实现诊断动作。此外，还能够例如，在测量装置已经被安装在为其分配的测量地点之后，由用户在本地存储基准分布203。另外，还可以存储对应于各种测量脚本的各种基准分布203。然后用户自己可以选择合适的基准分布。
低的脉冲幅度的大量增加可能是由光电倍增器(PMT)的自生成脉冲，由所谓的暗脉冲引起的。电扰动，例如EMC影响的结果，也可能造成这种情况。可以通过增大测量值通道的触发器阈值来屏蔽掉(mask out)这些脉冲。由于触发器阈值增加的结果，测量的计数率减小，并且装置的测量的值减少。然而，可以借助存储的脉冲分布203来对此进行补偿。因此能够持续以有限的准确率进行测量。
脉冲幅度的总体减小，换言之，脉冲幅度向低的高度的漂移，可能是由老化或光电倍增器或闪烁器的损坏所引起的。图4中示出了这种漂移(参见幅度分布401)。
由于PMT和许多闪烁器这两者都受到温度的影响，因此脉冲幅度的总体减小还可能是由环境温度的改变引起的。装置可以由于放大器105的放大率增加，或者由于光敏部件(例如，光电倍增器104)的放大率增加，而抵消这种脉冲幅度的减小。这可以通过例如，增加其高电压来实现。此外，可以降低触发器阈值以便补偿脉冲幅度的减小。如果脉冲幅度的减小到不再能由环境条件引起脉冲幅度的程度，则这意味着光电倍增器或闪烁器老化或损坏。随后装置可以借助错误消息来显示出这种情况。
图5示出脉冲幅度分布501，其中当与基准分布203比较时高的脉冲幅度的频率增加。高的脉冲幅度的增加可能是由于当背景辐射包含高能伽玛射线时背景辐射增强而产生的。由于高的信号电平不被用于测量，或者由于较高的高度的数量被从整体数量中减去，因而这种效果可以被降低。换言之，具有高的脉冲幅度的脉冲可以被排除或删除。
图6示出脉冲幅度总体增加的脉冲幅度分布601。由于光电倍增器或光电二极管和许多闪烁器是受温度影响的，因此环境温度的改变可能引起脉冲幅度总体上较小程度的增加。较大的改变可能表示电器件的缺陷。作为用于光电倍增器或用于光电二极管的电压源的不受控制的增加的结果，脉冲幅度通常会变得更大。装置可以由于放大器105的放大率被减小，或者由于光敏部件(例如，光电倍增器104)的放大率被减小而抵消这种脉冲幅度的增加。这可以通过例如，减小其高电压来实现。此外，可以增加触发器阈值以便补偿脉冲幅度的增加。如果脉冲幅度的增加到不再能由环境条件引起脉冲幅度的程度，则这意味着电器件损坏。随后装置可以借助错误消息来显示出这种情况。
图7示出当与基准曲线203比较时光峰702被展宽的脉冲幅度分布701。许多非有机闪烁器，包括例如，NaJ，相对频繁地产生高的脉冲幅度。该光峰是由于伽玛量子将其全部能量释放到闪烁器材料的光电效应而产生的。如果闪烁器被损坏，则出现明显的光峰展宽。可能由于例如，可能使闪烁器材料断裂的热冲击而发生这种情况。
如果检测到光峰展宽，则可以进行例如，重新校准。如果展宽非常显著，则这可能表示有缺陷的闪烁器。随后装置可以借助错误消息来显示出这种情况。
应当注意，可以以如下方式设计测量装置：借助于以预定的时间间隔(例如，每周或每天)与基准值进行比较，来实现脉冲测量和随后的对脉冲幅度的评估。这种诊断还可以由定义的事件，例如由强烈的温度波动或测量环境中一些其它强烈(即急剧)的改变来触发。
图8示出根据本发明的示例性实施例的方法的流程图。在步骤801中，由放射源101在容器的方向上辐射伽玛量子。在步骤802这些伽玛量子遇到闪烁器并被转换为闪光(light flashes)，闪光被光电倍增器转换为电脉冲。在步骤803测量这些脉冲的幅度，并且在步骤804将脉冲的幅度与基准脉冲幅度分布相比较。这通过例如，比较器单元来实现。在步骤805实现测量数据的校正或测量装置的重新校准。从而以此提供校正单元。
图9示出具有源101、检测器901和诊断装置900的辐射测量装置。诊断装置900包括运算单元108。存储单元116连接至控制单元108，在该存储单元116中存储测量的幅度和基准分布。此外，设置有同样连接至控制单元108的幅度测量单元106，比较器单元902和校正单元903。
比较器单元902用于基于由比较器单元执行的与基准值的比较来生成诊断数据。由于例如，增加检测器测量值通道的触发器阈值，校正单元903能够借助于生成的诊断数据，校正检测器901的测量结果。还可以排除或减去信号幅度高于预设阈值的脉冲。类似地，可以基于比较来执行检测器的重新校准。
为了检测放射性辐射，辐射传感器901，900可以使用在下游具有光电倍增器或光电二极管的闪烁器。借助于诊断装置900，还可以对盖革-米勒(Geiger-Müller)计数管执行诊断。
应当注意，还可以在模块(例如，CPU 108)中包含各种部件(控制装置108，幅度测量单元106，比较器单元902和/或校正单元903)。
图10示出根据本发明示例性实施例的诊断装置的一部分。图10中描绘的诊断装置的该部分1001包括两个透明片1002、1004，其间布置有液晶层1003。例如，配置1001还可以被称为可转向光阻断器并且可以以液晶显示器的形式适用。
例如玻璃的透明片1002和1004中的每一个包括偏振滤波器，其中两个偏振滤波器的偏振面相同，以使得光可以从闪烁器103通过配置1001到达光电倍增器104。
通过向液晶层1003的上侧和下侧施加电压1005，传播过液晶层的光的偏振被旋转。在光的偏振面被旋转90°的情况下大部分甚至全部光不能通过上部偏振滤波器。
因此，通过将配置1001设置在辐射检测器的闪烁器103和光电倍增器104之间，能够基本上阻断从闪烁器传播到光电倍增器的光。
在配置1001阻断来自闪烁器的光的情况下，仅有暗脉冲(其可以由光电倍增器产生)被传送至电路105、106、107、108、116(参见图1A)以进行进一步处理和/或评估。基于该评估，可以执行误差诊断和/或校正。
在已经这样检测了暗脉冲的实际比率之后，可以关断电压1005，由此允许光从闪烁器103通过可转向光阻断器1001传播至光电倍增器1004，从而允许例如，继续进行装料高度判断。
除此以外，应当指出“包括”并不排除其它元件或步骤，并且“一个”并不排除多个。此外，应当指出，已参照上述示例性实施例中的一个说明的特征或步骤还可以与其它示例性实施例的其它特征或步骤结合使用。权利要求书中的附图标记并不作为限定来解释。

Claims (16)

1.一种用于辐射检测器的诊断装置，所述诊断装置包括：
幅度测量单元(106)，其被设计为用于获取与检测器所测量的脉冲的幅度相关的信息；
比较器单元(108，902)，其被设计为用于将获取的信息与基准值进行比较，并用于基于所述比较执行误差诊断。
2.根据权利要求1所述的诊断装置，
其中，所述基准值对应于基准幅度分布。
3.根据前述权利要求中的一项所述的诊断装置，
其中，所述获取的信息对应于由所述检测器测量的脉冲的测量幅度。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的诊断装置，
其中，所述幅度测量单元(106)被设计成确定由所述检测器测量的每个脉冲的幅度。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的诊断装置，
其中，所述幅度测量单元(106)被设计成确定由所述检测器测量的脉冲的幅度是否高于预设阈值。
6.根据前述权利要求中任意一项所述的诊断装置，还包括：
存储单元(116)，用于存储所述基准值。
7.根据前述权利要求中任意一项所述的诊断装置，还包括：
校正单元(108，903)；
其中所述比较器单元(108，902)被设计成基于由所述比较单元(108，902)执行的所述比较来生成诊断数据；以及
其中所述校正单元(108，903)被设计成基于所述诊断数据来校正所述检测器的测量结果。
8.根据权利要求7所述的诊断装置，
其中，所述校正单元(108，903)被设计成改变所述检测器的测量值通道的触发器阈值。
9.根据权利要求7或8所述的诊断装置，
其中，所述校正单元(108，903)被设计成排除信号幅度高于预设阈值的脉冲。
10.根据权利要求7到9中任意一项所述的诊断装置，
其中，所述校正单元(108，903)被设计成重新校准所述检测器。
11.根据权利要求1所述的诊断装置，还包括：
可转向光阻断器(1001)，其布置在所述检测器的闪烁器(103)和光电倍增器(104)之间。
12.一种辐射装料高度测量装置，包括：
辐射检测器(103，104)；
根据权利要求1到10中任意一项所述的诊断装置(900)。
13.一种辐射密度测量装置，包括：
辐射检测器(103，104)；
根据权利要求1到10中任意一项所述的诊断装置(900)。
14.一种辐射通过量测量装置，包括：
辐射检测器(103，104)；
根据权利要求1到10中任意一项所述的诊断装置(900)。
15.一种用于诊断辐射检测器的方法，所述方法具有如下步骤：
获取与检测器所测量的脉冲的幅度相关的信息；
将获取的信息与基准值进行比较；
基于所述比较执行误差诊断。
16.根据权利要求15所述的方法，包括如下步骤：
基于由比较器单元(108)执行的比较来生成诊断数据；以及
基于所述诊断数据来校正所述检测器的测量结果。
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