CN102353976B - 闪烁体性能测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种闪烁体性能测量装置，该装置包括机械盒体、供电设备、光探测器件、前置放大模块、数字采集板和闪烁体装配架，所述闪烁体装配架装载待测量闪烁体，该闪烁体装配架放置于所述光探测器件上；所述光探测器件探测待测量闪烁体；所述前置放大模块将所述光探测器件获得信号进行放大；所述数字采集板将放大的信号数字化，根据该数字化后的信号获得每个待测量闪烁体相对于所述标定闪烁体的光输出。通过上述装置就能够单次完成大量闪烁体性能的测量，并可以完成由多个闪烁体组成的阵列中每个闪烁体性能的测量，测量结果更加精确，且操作方便，占用空间小，易于携带和搬运，大大节省了测试时间。
Description
技术领域
本发明涉及核辐射探测器技术领域，尤其涉及一种闪烁体性能测量装置。
背景技术
目前，核辐射探测器是记录和检测核辐射事件的装置，核辐射探测器已经广泛应用于很多领域，如核物理实验、粒子天体物理、核医学、地质探测和工业检测等等。闪烁体探测器是最为常用的核辐射探测器之一，闪烁体探测器一般由闪烁体、光探测器件和电子学组件组成。作为闪烁体探测器重要组成部分的闪烁体，其发光光输出等性能和探测器的性能直接相关，在研制和生产闪烁体探测器时，对所用闪烁体的性能进行测量是至关重要的工作，在某些应用中，需要使用大量闪烁体，如正电子发射断层扫描仪，常常需要使用上万个闪烁体，对这些闪烁体的性能测量是非常繁重的任务。
因此，对于大批量的闪烁体，无论最终的使用是否组成闪烁体阵列，都需要对其发光光输出等性能进行测量，选出可以满足使用要求的闪烁体。如何方便、快速、精确的测量大量闪烁体的光输出或者闪烁体阵列中每个闪烁体的光输出成为一个技术难点。
现有技术方案每次只能测试一个闪烁体性能，如果需测量大量闪烁体，则工作效率很低；而且现有技术方案也无法一次性完成由多个闪烁体组成的阵列中各闪烁体的性能测量，整个检测装置集成度不佳、结构复杂、操作繁琐、体积较大，携带和搬运也不方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种闪烁体性能测量装置，能够单次完成大量闪烁体性能的测量，并可以完成由多个闪烁体组成的阵列中每个闪烁体性能的测量，测量结果更加精确，且操作方便，占用空间小，易于携带和搬运，大大节省了测试时间。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种闪烁体性能测量装置，该装置包括机械盒体、供电设备、光探测器件、前置放大模块、数字采集板和闪烁体装配架，其中：
所述机械盒体装载各个部件；
所述供电设备包括高压电源、高压调节器和低压电源，与各个部件电连接，并给各个部件供电；
所述闪烁体装配架装载待测量闪烁体，且该闪烁体装配架每个位置上的光输出已使用标定闪烁体进行预先标定，该闪烁体装配架放置于所述光探测器件上；
所述光探测器件探测待测量闪烁体，得到每个待测量闪烁体在所述闪烁体装配架上能量信息；
所述前置放大模块将所述光探测器件获得信号进行放大；
所述数字采集板将放大的信号数字化，根据该数字化后的信号获得每个待测量闪烁体相对于所述标定闪烁体的光输出。
所述闪烁体装配架和所述光探测器件紧凑连接，使待测量闪烁体位置固定；
且所述闪烁体装配架包括顶盖，在放置完待测量闪烁体后盖上所述顶盖。
所述待测量闪烁体包括一定数量的单个闪烁体或由一定数量闪烁体组成的闪烁体阵列。
若所述待测量闪烁体为大尺寸闪烁体阵列，则根据该大尺寸闪烁体阵列的面积和形状将多个光探测器件拼接，对该大尺寸闪烁体阵列进行测量。
若所述待测量闪烁体为为块状闪烁体，则将该块状闪烁体划分为多个区域，并获得每个划分区域的位置信息；
所述光探测器件探测该待测量闪烁体，根据所获得的位置信息得到每个划分区域的能量信息和相对于所述标定闪烁体的光输出。
所述光探测器件包括如下之一：
单通道光电倍增管、位置灵敏型光电倍增管、光电二极管或硅光电二极管。
所述闪烁体装配架所采用的材质为聚四氟乙烯，或采用高反光效率材质制作，或涂有高反光率材质的涂层。
所述装置还包括气动弹簧，该气动弹簧一端连接所述机械盒体上盖，另一端连接所述机械盒体下盖，在打开或关闭所述机械盒体的过程中，为所述机械盒体提供支撑。
所述装置还包括垫圈，该垫圈阻隔所述机械盒体盒盖的缝隙。
由上述本发明提供的技术方案可知，该装置包括机械盒体、供电设备、光探测器件、前置放大模块、数字采集板和闪烁体装配架，其中所述机械盒体装载各个部件；所述供电设备包括高压电源、高压调节器和低压电源，与各个部件电连接，并给各个部件供电；所述闪烁体装配架装载待测量闪烁体，且该闪烁体装配架每个位置上的光输出已使用标定闪烁体进行预先标定，该闪烁体装配架放置于所述光探测器件上；所述光探测器件探测待测量闪烁体，得到每个待测量闪烁体在所述闪烁体装配架上能量信息；所述前置放大模块将所述光探测器件获得信号进行放大；所述数字采集板将放大的信号数字化，根据该数字化后的信号获得每个待测量闪烁体相对于所述标定闪烁体的光输出。通过上述装置就能够单次完成大量闪烁体性能的测量，并可以完成由多个闪烁体组成的阵列中每个闪烁体性能的测量，测量结果更加精确，且操作方便，占用空间小，易于携带和搬运，大大节省了测试时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例所提供的闪烁体性能测量装置的结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的闪烁体装配架的主视图；
图3为本发明实施例所提供的闪烁体装配架的俯视图；
图4为本发明实施例所提供的测量中所得到的闪烁体阵列的散点图；
图5为本发明实施例所提供的两个光探测器件拼接和测量的结构示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例所提供的闪烁体性能测量装置的结构示意图，图1中包括：
机械盒体1；气动弹簧2；数字采集板3；待测量闪烁体4；光探测器件5；前置放大模块6；供电设备7；闪烁体装配架8，其中：
机械盒体1装载图中的各个部件，并用于避光。
供电设备7包括高压电源、高压调节器和低压电源，与各个部件电连接，并为各个部件供电；在本实施例中，供电设备7的高压电源和数字采集板3共同放置在一个盒子里，这样节省了部件在机械盒体1内的空间，在实际应用中也可以单独放置。
闪烁体装配架8装载待测量闪烁体4，并放置于光探测器件5上，且该闪烁体装配架每个位置上的光输出已使用标定闪烁体进行预先标定，上述标定闪烁体为已知光输出的闪烁体。
在具体实施过程中，预先标定的过程可以是：采用放射源激活，再使用已知光输出的闪烁体(标定闪烁体)对闪烁体装配架8的每个位置的光输出进行标定并记录。举例来说，假设选取一根标定闪烁体，其光输出已知为4000/MeV，选取高压为-800v，且闪烁体装配架的规格为3x3数量，其位置信息编号如下表1所示：
| 1 | 2 | 3 |
| 4 | 5 | 6 |
| 7 | 8 | 9 |
表1
将该标定闪烁体依次放入编号1-9的位置，测量后得到该标定闪烁体在闪烁体装配架每个位置的道址，道址即每个位置的能峰值，分别记为N1，N2，N3，N4，N5，N6，N7，N8，N9。上述过程就是预先标定的过程。
光探测器件5探测待测量闪烁体4，得到每个待测量闪烁体4在所述闪烁体装配架8上的能量信息；
前置放大模块6再将光探测器件5获得信号进行放大；
再由数字采集板3将该放大的信号数字化，从而就可以根据该数字化后的信号获得每个待测量闪烁体4相对于所述标定闪烁体的光输出。具体来说，由于闪烁体装配架8每个位置上的道址已使用标定闪烁体进行了预先标定，那么根据每个待测量闪烁体4在所述闪烁体装配架8上的能量信息，就可以通过计算获得每个待测量闪烁体4相对于所述标定闪烁体的光输出。具体计算操作可以通过计算机终端或其他处理终端来完成。
举例来说，按照上述所举的例子，将闪烁体装配架每个位置的能峰标定为N1，N2，N3，N4，N5，N6，N7，N8，N9之后，进一步可以计算得到每个位置相对于该标定闪烁体的单位道址的光输出，并将每个位置单位道址的光输出编辑成能量表，如下表2所示：
| 4000/N1 | 4000/N2 | 4000/N3 |
| 4000/N4 | 4000/N5 | 4000/N6 |
| 4000/N7 | 4000/N8 | 4000/N9 |
表2
将待测量闪烁体放入闪烁体装配架，通过光探测器件探测待测量闪烁体，获得每个待测量闪烁体在闪烁体装配架上的能量信息，记为M1，M2，M3，M4，M5，M6，M7，M8，M9。在根据上述表2计算得出待测量闪烁体在每个位置上相对于标定闪烁体的光输出，具体可以用下表3表示：
| 4000/N1*M1 | 4000/N2*M2 | 4000/N3*M3 |
| 4000/N4*M4 | 4000/N5*M5 | 4000/N6*M6 |
| 4000/N7*M7 | 4000/N8*M8 | 4000/N9*M9 |
表3
值得注意的是，上述具体例子只是实现本发明测量过程的手段之一，在具体实现过程中，表1、表2和表3都不是必须的，只是为了清楚说明本发明的测量过程；本领域技术人员在知道闪烁体装配架每个位置上的道址已使用标定闪烁体进行了预先标定，且在获得每个待测量闪烁体在闪烁体装配架上的能量信息的情况下，通过其他的技术手段同样也可以获得每个待测量闪烁体相对于标定闪烁体的光输出。
通过上述装置就能够单次完成大量闪烁体性能的测量，并可以完成由多个闪烁体组成的阵列中每个闪烁体性能的测量，测量结果更加精确，且操作方便，占用空间小，易于携带和搬运，大大节省了测试时间。
在具体实施过程中，如图2和3所示为闪烁体装配架的局部放大图，图2为闪烁体装配架的主视图，图3为闪烁体装配架的俯视图，图2和3中：9为隔光的反射材料；10为放置待测量闪烁体的空格。该闪烁体装配架8和光探测器件5紧凑连接，使待测量闪烁体位置固定，从而提供更为准确的位置信息，且隔光性、整体的紧密性也能满足需求。
另外，所述闪烁体装配架8还可以包括顶盖，在放置完待测量闪烁体后盖上所述顶盖，从而减少光损失。
上述待测量闪烁体可以是一定数量的单个闪烁体，也可以是由一定数量闪烁体组成的闪烁体阵列。对于由一定数量闪烁体组成的闪烁体阵列来说，其测量过程为：先用放射源激活，使用和待测量闪烁体同种尺寸的标定闪烁体组成和待测量闪烁体相同行列数的闪烁体阵列，放置于光探测器件上进行预先标定。再将待测量的闪烁体阵列按相同方式放置于相同位置，用放射源激活，开始测量，即可获得待测量的闪烁体阵列中每个闪烁体的相对光输出。
举例来说，待测量闪烁体是由一定数量闪烁体组成的闪烁体阵列，假设高压-800v，闪烁体阵列为3x3，如下表4所示：
| 1 | 2 | 3 |
| 4 | 5 | 6 |
| 7 | 8 | 9 |
表4
取9个与被测闪烁体阵列中各闪烁体单元相同尺寸的已知光输出的闪烁体，做成3*3的标定闪烁体阵列，其光输出分别为X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，X8，X9；并测得每个位置上的道址为Y1，Y2，Y3，Y4，Y5，Y6，Y7，Y8，Y9。则可得到每个位置上的单位道址的光输出，并通过下表5表示：
| X1/Y1 | X2/Y2 | X3/Y3 |
| X4/Y4 | X5/Y5 | X6/Y6 |
| X7/Y7 | X8/Y8 | X9/Y9 |
表5
然后再将该待测量的闪烁体阵列放置于与标定闪烁体阵列在光探测器件上相同的位置，并得到每个位置上的能峰值Z1，Z2，Z3，Z4，Z5，Z6，Z7，Z8，Z9；然后在通过上述的表5自动计算出待测量的闪烁体阵列中每个闪烁体的相对光输出，并通过下表6进行表示：
| X1/Y1*Z | X2/Y2*Z2 | X3/Y3*Z3 |
| X4/Y4*Z4 | X5/Y5*Z5 | X6/Y6*Z6 |
| X7/Y7*Z7 | X8/Y8*Z8 | X9/Y9*Z9 |
表6
同时，还可以通过观察散点图，对该闪烁体阵列的整体性能和封装工艺做出一定的评价，如图4所示为测量中得到的闪烁体阵列的散点图，图4中的黑点代表组成闪烁体阵列的各个闪烁体，通过观测上述散点图，就可以一定程度的评价组成该阵列的闪烁体的光输出和整个阵列的封装工艺。
另外，若待测量闪烁体为大尺寸闪烁体阵列，则可以根据该大尺寸闪烁体阵列的面积和形状将多个光探测器件拼接，然后对该大尺寸闪烁体阵列进行测量。
上述的大尺寸闪烁体阵列指的是闪烁体阵列和光探测器件接触面的面积大于所测环境下单个光探测器件的有效探测器面积。在这种情况下，就可以通过多个光探测器件的拼接来完成测量过程，如图5所示为两个光探测器件拼接和测量的结构示意图，图5中包括：大尺寸闪烁体阵列11；两个光探测器件12；放大及数字采集处理部分13。
根据大尺寸闪烁体阵列11的面积和形状将两个光探测器件12拼接，从而完成对大尺寸闪烁体阵列11的测量。在具体实现过程中，多个光探测器件的数量、形状和拼接方式是根据所测闪烁体阵列面积和形状来决定的。
另外，在研制和生产闪烁体或者闪烁体探测器中，常常需要对块状闪烁体的多局部性能进行测量和评价。若所述待测量闪烁体为块状闪烁体，则可以先通过软件将该块状闪烁体划分为多个区域，并获得每个划分区域的位置信息；在通过光探测器件探测该待测量闪烁体，根据所获得的位置信息得到每个划分区域的能量信息和相对于所述标定闪烁体的光输出，从而实现对该被测闪烁体的多个局部区域性能做出测量和评价。
在具体实现过程中，光探测器件可以通过多种方式实现，例如可以为单通道光电倍增管、位置灵敏型光电倍增管、光电二极管或硅光电二极管。
闪烁体装配架所采用的材质可以为聚四氟乙烯，也可以采用高反光效率材质制作，或是在闪烁体装配架上涂有高反光率材质的涂层。
另外，如图1所示，该装置还可以包括气动弹簧2，该气动弹簧2一端连接所述机械盒体1的上盖，另一端连接所述机械盒体1的下盖，在打开或关闭所述机械盒体1的过程中，为所述机械盒体1提供支撑，通过该气动弹簧2可以使操作更为省力。
上述装置还可以包括垫圈，该垫圈阻隔所述机械盒体盒盖，，在盒盖闭合时起到机械缓冲和光密闭作用。上述待测量闪烁体和光探测器件之间可以采用空气耦合方式或其他多种耦合方式，也可以采用硅油或其他透光性较高的材质进行耦合连接。
综上所述，通过上述装置就能够单次完成大量闪烁体性能的测量，并可以完成由多个闪烁体组成的阵列中每个闪烁体性能的测量，测量结果更加精确，且操作方便，占用空间小，易于携带和搬运，大大节省了测试时间。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种闪烁体性能测量装置，其特征在于，该装置包括机械盒体、供电设备、光探测器件、前置放大模块、数字采集板和闪烁体装配架，其中：
所述机械盒体装载供电设备、光探测器件、前置放大模块、数字采集板和闪烁体装配架；
所述供电设备包括高压电源、高压调节器和低压电源，与光探测器件、前置放大模块、数字采集板和闪烁体装配架电连接，并给所述光探测器件、前置放大模块、数字采集板和闪烁体装配架供电；
所述闪烁体装配架装载待测量闪烁体，且该闪烁体装配架每个位置上的光输出已使用标定闪烁体进行预先标定，该闪烁体装配架放置于所述光探测器件上；
所述光探测器件探测待测量闪烁体，得到每个待测量闪烁体在所述闪烁体装配架上能量信息；
所述前置放大模块将所述光探测器件获得信号进行放大；
所述数字采集板将放大的信号数字化，根据该数字化后的信号获得每个待测量闪烁体相对于所述标定闪烁体的光输出。
2.如权利要求1所述的闪烁体性能测量装置，其特征在于，
所述闪烁体装配架和所述光探测器件紧凑连接，使待测量闪烁体位置固定；
且所述闪烁体装配架包括顶盖，在放置完待测量闪烁体后盖上所述顶盖。
3.如权利要求1所述的闪烁体性能测量装置，其特征在于，所述待测量闪烁体包括一定数量的单个闪烁体或由一定数量闪烁体组成的闪烁体阵列。
4.如权利要求3所述的闪烁体性能测量装置，其特征在于，若所述待测量闪烁体为大尺寸闪烁体阵列，则根据该大尺寸闪烁体阵列的面积和形状将多个光探测器件拼接，对该大尺寸闪烁体阵列进行测量。
5.如权利要求1所述的闪烁体性能测量装置，其特征在于，若所述待测量闪烁体为块状闪烁体，则将该块状闪烁体划分为多个区域，并获得每个划分区域的位置信息；
所述光探测器件探测该待测量闪烁体，根据所获得的位置信息得到每个划分区域的能量信息和相对于所述标定闪烁体的光输出。
6.如权利要求1所述的闪烁体性能测量装置，其特征在于，所述光探测器件包括如下之一：
单通道光电倍增管、位置灵敏型光电倍增管或光电二极管。
7.如权利要求1所述的闪烁体性能测量装置，其特征在于，所述闪烁体装配架所采用的材质采用高反光效率材质制作，或涂有高反光率材质的涂层。
8.如权利要求1所述的闪烁体性能测量装置，其特征在于，所述装置还包括气动弹簧，该气动弹簧一端连接所述机械盒体上盖，另一端连接所述机械盒体下盖，在打开或关闭所述机械盒体的过程中，为所述机械盒体提供支撑。
9.如权利要求1所述的闪烁体性能测量装置，其特征在于，所述装置还包括垫圈，该垫圈阻隔所述机械盒体盒盖的缝隙。
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2011
- 2011-07-13 CN CN 201110195923 patent/CN102353976B/zh active Active
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|---|---|---|---|---|
| US9696434B2 (en) | 2015-06-04 | 2017-07-04 | Toshiba Medical Systems Corporation | Scintillator array test method, apparatus, and system |
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