CN102640015B - 用于分析由辐射检测器输出的电脉冲的辐射检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种辐射检测系统可包括一个光电传感器从而经一个输入端从一个闪烁体接收光，并响应于接收光在一个输出端发送一个电脉冲。辐射检测系统也可包括一个脉冲分析器，该脉冲分析器可基于电脉冲的一个具体部分的积分对电脉冲的一个衰减部分和一个上升部分的组合的积分的比率，确定电脉冲是否对应一个中子感生脉冲。这些积分各自都可在时间上被积分。在一个具体实施方案中，脉冲分析器可被配置为比较该比率与一个预定值，并在比率至少是预定值时将电脉冲识别为一个中子感生脉冲。

Description

用于分析由辐射检测器输出的电脉冲的辐射检测系统和方法

技术领域

本披露针对用于分析由辐射检测器输出的电脉冲的辐射检测系统和方法。

背景技术

辐射检测器用于各种工业应用中。例如，闪烁器可用于医学成像和在油气工业中用于测井。通常，闪烁器具有由活性碘化钠或对检测伽马射线或中子有用的其它材料制作的闪烁体。一般，闪烁器晶体被包裹在壳体或套管中，该壳体或套管包括一个窗口从而容许辐射感生的闪烁光离开晶体包装。光传播到感光装置，例如光电倍增管。光电倍增管将从晶体发出的光子转换为电脉冲。电脉冲可被关联的电子设备处理，并可寄存为传输到分析设备的计数。

发明内容

在一个方面，本申请提供一种辐射检测系统。该辐射检测系统可包括：光电传感器，该光电传感器用于经输入端从闪烁体接收光，并响应于接收光在输出端发送电脉冲；以及脉冲分析器，该脉冲分析器用于基于该电脉冲的一具体部分的积分对该电脉冲的衰减部分和上升部分的组合的积分的比率，确定该电脉冲是否对应中子感生脉冲，其中这些积分各自都在时间上积分，并且其中所述衰减部分和所述上升部分在一阈值处或高于所述阈值。

在另一方面，本申请提供一种方法。该方法可包括：在脉冲分析器处从辐射检测装置的光电传感器接收一个电脉冲；基于该电脉冲的一个具体部分的积分对该电脉冲的一个衰减部分和一个上升部分的组合的积分的比率，确定该电脉冲是否对应一个中子感生脉冲或一个伽马辐射感生脉冲，其中这些积分各自都在时间上被积分，并且该衰减部分和该上升部分在一个阈值处或高于该阈值；以及发送一个指示符到一个脉冲处理装置，该指示符将该电脉冲识别为对应一个中子感生脉冲或一个伽马辐射感生脉冲。

附图说明

通过参考附图可以更优理解本披露，并使其许多特征和优点对于本领域的普通技术人员变得清楚。

图1包括展示一种辐射探测系统的一个具体实施方案的框图。

图2包括展示图1中展示的脉冲分析器的一个实例实施方案的框图。

图3包括展示一个伽马射线感生电脉冲的波形的一个具体实施方案的图表。

图4包括展示一个中子感生电脉冲的波形的一个具体实施方案的图表。

图5和图6包括展示一个中子感生电脉冲的波形的另一具体实施方案的图表。

图7包括展示一个中子感生电脉冲的波形的另一具体实施方案的图表。

图8包括展示了一种用于分析由辐射检测器输出的电脉冲的方法的一个具体实施方案的流程图。

图9包括展示了一种用于分析由辐射检测器输出的电脉冲的方法的一个具体实施方案的流程图。

在不同的图中使用相同的参考符号表示相似的或相同的事项。

具体实施方式

提供与这些附图组合的下面说明从而帮助理解在此披露的传授内容。下面讨论将集中在传授内容的具体实现方式和实施方案上。提供该集中从而帮助描述传授内容并且不应该解释为对传授内容的范围或适用性的一种限制。

如在此所用，术语“包括（comprises）”、“包括了（comprising）”、“包含（includes）”、“包含了（including）”、“具有（has）”、“具有了（having）”或其任何其它变形都旨在覆盖一种非排它性的涵盖意义。例如，包括一列特征的一种工艺、方法、物品或装置不必需仅限于那些特征，而是可以包括对于这样的工艺、方法、物品或装置的未明确列出或固有的其它特征。进一步地，除非有相反意义的明确陈述，“或”是指一种包括性的或而不是一种排他性的或。例如，一个条件A或B通过下面的任一项而得到满足：A是真（或存在）且B是假（或不存在），A是假（或不存在）且B是真（或存在），并且A和B均为真（或存在）。

同样，使用“一个”或“一种”（a/an）来描述在此描述的元素和部件。这样做仅是为了方便并且给出本发明范围的一般性意义。该描述应该被阅读为包括一个或至少一个，并且单数还包括复数，或反之亦然，除非它清楚地是另有所指。例如，当在此描述的是一个单独装置时，可以使用多于一个的装置代替一个单独装置。相似地，当在此描述的是多于一个的装置时，可用单独装置来代替该一个装置。

图1展示一种辐射检测系统100的一个具体实施方案。辐射检测系统100可包括连接到一个光电传感器105的一个闪烁体101。在一个实施方案中，辐射检测系统100可包括一个光管103。尽管闪烁体101、光管103和光电传感器105被展示为相互分离，但闪烁体101和光电传感器105可相互直接连接或经光管103连接。在一个实施方案中，可使用光凝胶、粘合剂、配合结构部件或其任意组合将闪烁体101和光电传感器105连接到光管103。

闪烁体101包括容纳在一个壳体113内的一种闪烁材料107。闪烁材料107可包括用于检测中子、伽马辐射、其它定向辐射或其任意组合的一种材料。例如，闪烁材料107可包括适合与两用伽马/热中子检测器一起使用的一种材料。在一个实施方案中，闪烁材料107可包括有机材料，例如在有机不闪烁介质内的闪烁物质。例如，闪烁材料可在有机液体、凝胶或聚合物内包括6Li、10B或natGd。在另一实例中，闪烁材料107可包括一个荧光屏，该荧光屏包括ZnS、6Li、一层波长偏移光纤或其任意组合。在另一实施方案中，闪烁材料107可包括无机材料，例如Cs2LiYCl6、Cs2LiYBr6、Rb2LiYCl6、另一钾冰晶石晶体或另一类晶体。

在一个具体实施方案中，闪烁体101可包括热化剂或中子减速剂从而将快中子减速为6Li或10B具有更高相互作用截面的热中子。中子减速剂可包括例如包围闪烁体101的聚乙烯。在另一实施方案中，6Li或10B可被溶解在充当热化剂的烃溶剂中，从而将快中子减慢到与包括6Li或10B的闪烁材料相容的速度。

闪烁体101也可包括一个反射器109。在一个实施方案中，壳体113可包括布置在壳体113和反射器109之间的一个减震构件111。进一步地，壳体113可包括被连接到闪烁材料107的末端的一个输出窗口115。输出窗口115可包括适合允许由闪烁体101发射的光子向光电传感器105传播的玻璃或另一透明或半透明材料。在一个示意性实施方案中，光学界面例如透明硅橡胶可布置在闪烁材料107和输出窗口115之间。光学界面可被极化从而校准闪烁材料107和输出窗口115的反射系数。

如所展示，光管103可布置在光电传感器105和闪烁体101之间，并且可促进光电传感器105和闪烁体101之间的光耦合。在一个实施方案中，光管103可包括一个石英光管、塑料光管或另一种光管。在另一实施方案中，光管103可包括一个硅酮橡胶界面，该界面将闪烁体101的输出窗口115与光电传感器105的输入端108在光学上连接。在一些实施方案中，可将多个光管布置在光电传感器105和闪烁体101之间。

光电传感器105可包括光电二极管、光电倍增管（PMT），或包括光电阴极和半导体电子传感器的混合PMT。光电传感器105可被容纳在管或壳体中，该管或壳体由一种能够保护与光电传感器105关联的电子设备的材料制成，例如金属、金属合金、其它材料、或其任意组合。

光电传感器105可包括一个输入端108和一个输出端110，例如用于接收同轴电缆或其它物品从而传输电信号的界面。光电传感器105可经输入端108从闪烁体101、其它源或其组合接收光。光电传感器105可被配置为响应于光电传感器105接收的光从输出端110发送电脉冲到脉冲分析器120。脉冲分析器120及其操作在本说明中在后面进一步详细描述。脉冲分析器120可被耦合到一个脉冲计数器130，该脉冲计数器基于由光电传感器105输出到脉冲分析器120的电脉冲对在光电传感器105接收的光子进行计数。脉冲分析器120也可连接到另一脉冲处理装置140。例如，计数器130可包括一个中子计数器，并且脉冲处理装置140可包括一个伽马辐射计数器。

在一个具体示意性实施方案中，光电传感器105可被配置为经输入端108从闪烁体101接收光。包括在光中的光子可撞击光电传感器105的光电阴极118，并传递能量到在光电阴极118的价带中的电子。电子可被激励，直到它们作为电子从与输入端108相反的光电阴极118的表面发射。在一个具体实施方案中，光电阴极118的表面可包括可促进电子从光电阴极118的表面发射的一层正电性材料。

由光电阴极118发射的电子可在光电传感器105的阳极被收集，并且电脉冲或信号可经输出端110被发送到脉冲分析器120。在一个实例中，一个第一电压121例如电源电压或其它电压可被施加到光电阴极118。从光电阴极118的表面发射的电子可由第一电压121累积，从而撞击电子检测器119的表面。另外，一个第二电压122例如反向偏压或其它电压可被施加到电子检测器119的表面。来自进入电子检测器的电子的能量可产生载流子，这些载流子由反向偏压122从电子检测器119去除，创造了一个电脉冲。

在一个具体实施方案中，由于闪烁材料107接收伽马辐射、中子、其它定向辐射或其任意组合，因此光电传感器105可接收由闪烁体101发射的光。光电传感器105可在接收这样的光之后发送一个电脉冲到脉冲分析器120。脉冲分析器120可被配置为分析电脉冲并确定电脉冲是否对应一个伽马辐射感生电脉冲或一个中子感生电脉冲。

在一个具体实施方案中，脉冲分析器120可包括一个模块或装置，例如现场可编程门阵列、另一数字电路、模拟电路或其任意组合，从而基于电脉冲的波形将电脉冲识别为对应一个中子感生电脉冲或一个伽马辐射感生电脉冲。图3和图4展示了一个伽马辐射感生电脉冲和一个中子感生电脉冲之间波形差别的实例。图3展示了一个伽马辐射感生电脉冲300的一个具体实施方案。脉冲300可具有一个相对快的上升部分304，其从阈值302延伸到电脉冲300的峰值305。脉冲300可具有一个相对慢的衰减部分306，其从电脉冲300的峰值305延伸下降到阈值302。

另一方面，图4展示了一个中子感生电脉冲400的一个具体实施方案。脉冲400可具有一个相对快的上升部分404，其从阈值402延伸到电脉冲400的峰值405。然而，脉冲400可具有与伽马辐射感生电脉冲300的衰减部分306相比而更逐渐衰减的部分406。

在一个具体实施方案中，脉冲分析器120可利用电脉冲波形的差别，并基于电脉冲的一个具体部分在时间上的积分对一个总脉冲在时间上的积分的比率，将电脉冲识别为对应一个中子感生电脉冲或一个伽马辐射感生电脉冲。该具体部分可包括例如衰减部分、上升部分、另一部分或包括小于总脉冲的其任意组合。如在此所用，短语“总脉冲”是指在一个阈值处或高于该阈值的电脉冲的衰减部分和上升部分的组合。衰减部分和上升部分的组合可包括电脉冲的峰值、在电脉冲的最高读数周围的积分窗口，或其组合。

作为所计算的积分的一个实例，图5和图6展示了一个中子感生电脉冲500的另一具体实施方案。在该实例中，脉冲分析器120可计算衰减部分508在时间上的积分，从而确定在图5中展示的在衰减部分508下面并在阈值502处或高于阈值502的面积506。积分可在从最高读数504延伸下降到阈值502的时间被计算，或从最高读数504之后降至阈值502的一个预定时间计算。另外，脉冲分析器120可计算在阈值502处或高于阈值502的总脉冲在时间上的积分，从而确定在图6中展示的在电脉冲的波形下面，并在阈值502或高于阈值502的面积510。

尽管在图5中展示峰值504，但及时找到峰值504在哪里发生的困难可导致确定有待求积分的衰减部分508的一个起点的困难（无论是在峰值504或在峰值504之后）和将在阈值502或高于阈值502的总电脉冲积分的困难。结果，逼近峰值的各种技术可用于对总脉冲求积分从而发现面积510。

例如，如在图7中展示，电子脉冲具有峰值704。除在峰值704之外，由开始时间和结束时间之间的电脉冲定义的总面积可通过使用每对两个直接邻接读数的平均数并将平均数乘以这样读数对之间的对应时间差来逼近。在峰值704，因为在峰值704自身没有测量值可取得，因此这样的逼近可能是不精确的。因为峰值704可高于获得的最高读数，所以使用两个读数乘以时间差的平均数通常低估了包括峰值704的面积。

为确定峰值704附近的面积，脉冲分析器120可定义在最高读数（例如读数720）之前、之后或其组合延伸某个时间量的一个峰值积分窗口706。可分析对应电脉冲的读数从而确定读数720是最高读数。峰值704可（1）在最高已知读数发生，或（2）在最高测量值和最高已知读数直接之前或直接之后的测量值之间发生。因为一般已知电脉冲的总体波形（与较慢衰减时间相比较快的上升时间），所以可确定峰值704在读数720（最高读数）和读数718（最高读数直接之前的读数）之间发生，而不是在读数720和读数722（最高读数直接之后的读数）之间发生。因此，积分窗口706可由在读数718和720之间的时间定义。在一个具体实施方案中，积分窗口706可以最多2ns宽。脉冲分析器120或脉冲处理装置140可在逼近积分窗口706内的面积时由其自身使用最高读数720以至一个更高值。因此，当确定在阈值702或高于该阈值的总脉冲在时间上的积分时，积分窗口706可与仅使用直接邻接读数对的平均数（例如读数718和720的平均数）相比而更精确估计总面积。

在另一实例中，可通过计算从阈值702到与上升一致的一个最高已知读数的上升712的范围，并通过计算从阈值702到与衰减708一致的一个最高已知读数的衰减708的范围来逼近峰值。上升712和衰减708可各自都根据其范围延伸，并且该两者的交点可逼近为电脉冲的峰值。其它技术可用来说明电脉冲的峰值，例如逼近峰值发生时间的光滑函数。

在计算积分之后，脉冲分析器120可计算电脉冲的具体部分在时间上的积分对在阈值或高于该阈值的总电脉冲在时间上的积分的比率。脉冲分析器120可将该比率作为一个变量返回并将其与一个预定值比较。如果该比率至少是该预定值，则电脉冲可对应一个中子感生电脉冲。如果该比率小于该预定值，则电脉冲可对应一个伽马射线感生电脉冲。熟练技术人员将认识到相对于阈值的比率的其它部分可表示一个电脉冲是否对应一个中子感生电脉冲或一个伽马射线感生电脉冲。

脉冲分析器120可被适配为发送一个指示符到脉冲计数器130或脉冲处理装置140，该指示符表示电脉冲对应一个伽马射线感生电脉冲或一个中子感生电脉冲。在一个实例中，在电脉冲对应一个中子感生电脉冲时，该指示符可以是一或零，并且在电脉冲对应一个伽马射线感生电脉冲时可以是一或零中的另一个。脉冲分析器120可经输出端132发送一个一并经另一输出端134发送一个零。在一个非限制实施方案中，脉冲计数器130和脉冲处理装置140，或与该两者通信的另一装置可基于从脉冲分析器120接收的指示符生成分离的中子和伽马辐射频谱。

在另一实施方案中，指示符可以是电脉冲的一个复制。例如，脉冲分析器120可在电脉冲对应中子感生电脉冲时经输出端132发送一个模拟输出，例如电脉冲的模拟复制或另一模拟信号。脉冲分析器120可在电脉冲对应伽马辐射感生电脉冲时经另一输出端134发送电脉冲的复制或另一模拟信号。

在一个非限制实施方案中，阈值、峰值积分窗口、预定值、另一参数或其任意组合可以是在脉冲分析器120可调整的。例如，可基于闪烁材料107的性质来调整参数。在一个实例中，可根据与伽马辐射感生脉冲的相对衰减时间相比而言中子感生脉冲的相对衰减时间针对中子和伽马辐射敏感的具体闪烁材料来调整阈值。如果阈值设定过低，那么可能难以为具有相对较高噪声级的闪烁材料或应用来分析脉冲波形。然而，如果阈值设定过高，那么脉冲波形可能不以识别从而为由不太强烈的电脉冲表征的闪烁材料将中子感生电脉冲从伽马辐射感生电脉冲区分开。因此，阈值的调整可通过将噪声降低与正确识别不同闪烁材料的脉冲波形的精度和速度平衡来辅助脉冲识别。

在另一实例中，脉冲分析器120可包括一个基于现场可编程门阵列（FPGA）的系统，该系统被适配为在用户定义窗口内计算具体部分和总脉冲的积分。例如，基于FPGA的系统可分别在一个尾窗口内计算电脉冲衰减在时间上的积分，并在一个总窗口内计算在阈值或高于该阈值的总电脉冲在时间上的积分。尾窗口和总窗口的开始和结束可以是其值可由用户在运行时间设定的变量。

基于所计算的积分的比率，从多个输出端的一个具体输出端输出电脉冲、另一模拟信号或另一指示符的脉冲分析器的许多实施方案是可能的。脉冲分析器120可包括与光电传感器输出端202通信的信号分配器204。分配器204被连接到脉冲分析装置206和模拟延迟电路208。在一个具体实施方案中，脉冲分析装置206可包括FPGA或另一数字电路、逻辑从而执行与分析电脉冲的波形或其它特征或其任意组合关联的功能。在一个实例中，脉冲分析装置206可包括一个基于FPGA的数字多通道分析器。延迟电路208可包括例如与一个晶体管或运算放大器一起延迟的一个电阻器。可使用其它延迟电路。脉冲分析装置206和延迟电路208被连接到一个输出控制电路210，该输出控制电路被连接到输出端212和另一输出端214。脉冲分析装置206、延迟电路208、输出控制电路210、输出端212和214或其任意组合可包括在一个单独壳体内。

在一个具体实施方案中，分配器204可从光电传感器输出端202接收一个电脉冲。分配器204可发送电脉冲的一个复制到脉冲分析装置206，并且分配器可发送电脉冲的另一复制到模拟延迟电路208。脉冲波形分析装置206可计算电脉冲的一个具体部分在时间上的积分，并可计算在一个阈值或高于该阈值的一个总脉冲在时间上的积分。脉冲分析装置206可计算具体部分在时间上的积分对总脉冲在时间上的积分的一个比率，并可比较该比率与一个预定值，以便确定电脉冲是否对应中子感生电脉冲或伽马辐射感生电脉冲。例如，如果该比率至少是该预定值，那么电脉冲可对应中子感生电脉冲。然而如果该比率小于该预定值，那么电脉冲可对应伽马射线感生电脉冲。

在一个具体实施方案中，脉冲分析装置206可在电脉冲对应中子感生电脉冲时发送一个逻辑脉冲到输出控制电路210。在另一实施方案中，脉冲分析装置206可在电脉冲对应伽马辐射感生电脉冲时发送一个逻辑脉冲到输出控制电路210。输出控制电路210可在脉冲分析装置206确定电脉冲是否对应中子感生电脉冲或伽马辐射感生电脉冲之后，从模拟延迟电路208接收电脉冲的其它复制。输出控制电路210可基于逻辑脉冲确定是否发送电脉冲到输出端212或输出端214。例如，当输出控制电路210接收一个逻辑脉冲时，它可发送电脉冲的其它复制到输出端212。在输出控制电路210没有接收到一个逻辑脉冲时，它可发送电脉冲的其它复制到输出端214。脉冲分析器120可因此基于电脉冲是否对应中子感生电脉冲或伽马辐射感生电脉冲经输出端212和214之一输出从光电传感器输出端202接收的电脉冲的一个模拟复制。

图8展示了一种对由辐射检测器输出电脉冲进行分析的方法的一个具体实施方案。在800，脉冲分析器从在脉冲检测器的光电传感器的输出端接收一个电脉冲。移动到802，脉冲分析器将电脉冲复制。进展到804，脉冲分析器发送电脉冲的一个复制到脉冲分析装置，并发送另一复制到模拟延迟电路。继续到806，脉冲分析电路确定电脉冲的一个具体部分在时间上的积分对在一个阈值或高于阈值的一个总脉冲的组合在时间上的积分的比率。前进到808，脉冲分析电路比较该比率与一个预定值。

在810，脉冲分析装置确定电脉冲是否对应一个中子感生脉冲。若如此，那么方法可移动到812，并且脉冲分析装置可发送一个逻辑脉冲到输出控制电路。前进到814，脉冲分析器可经一个输出端将电脉冲的一个模拟复制输出。返回810，如果脉冲分析装置确定电脉冲不对应中子感生脉冲，那么方法可移动到816，并且脉冲分析装置可发送无逻辑脉冲到输出控制电路。方法可进展到818，并且脉冲分析器可经另一输出端将电脉冲的一个模拟复制输出。方法可在820结束。

图9展示了一种对由辐射检测器输出的电脉冲进行分析的方法的另一具体实施方案，例如由图2中在120展示的脉冲分析装置执行的并参考图6中展示的电脉冲参考的分析。在902，脉冲分析装置可接收电脉冲的一个复制。移动到904，脉冲分析装置可识别在一个阈值或高于该阈值的一个总脉冲。例如，脉冲分析装置可识别在阈值或高于该阈值的电脉冲的一个最早读数和一个最晚读数。脉冲分析装置也可确定相对于电脉冲峰值的积分窗口。

进展到906，脉冲分析装置可计算电脉冲一个具体部分在一个具体时间段上的积分脉冲分析装置也可计算在更大时间段上的另一积分从而包括总脉冲的大部分。对于每个积分，仅可使用在阈值或高于阈值的电脉冲的这些部分。在更大时间段上的其它积分可包括先前所描述的峰值积分窗口。在一个具体实施方案中，从电脉冲减去背景噪声。可替代地，脉冲偏移可在计算积分前被设定为零。继续到908，脉冲分析装置可确定积分的比率并比较该比率与一个预定值。前进到910，脉冲分析装置可确定电脉冲是否对应一个中子感生脉冲。若如此，那么在912脉冲分析装置可发送一个逻辑脉冲到输出控制电路。否则，在914脉冲分析装置可以不发送一个逻辑脉冲到输出控制电路。

在916，在一个非限制实施方案中，脉冲分析装置可确定它是否已接收改变脉冲分析的参数的输入。例如，阈值、预定值、峰值积分窗口、另一参数或其任意组合可在脉冲分析装置可调整。如果脉冲分析装置已接收改变脉冲分析的参数的输入，那么方法可进展到918，并且脉冲分析可基于输入改变阈值、预定值、峰值积分窗口、其它参数或其任意组合。方法在920结束。

根据在此披露的具体实施方案和结构，提供了一种辐射检测系统，该系统可包括一个脉冲分析器，从而通过比较一个预定值与电脉冲一个具体部分在时间上的积分对在时间上的阈值或高于阈值的一个总脉冲在时间上的积分的比率（尾部对全部积分比），将由光电传感器输出的电脉冲识别为一个中子感生脉冲或一个伽马辐射感生脉冲。中子感生脉冲通常具有更长衰减部分，例如比伽马辐射感生脉冲更长，导致与伽马辐射感生脉冲的比率相比的一个更大比率。因此，如果该比率至少是该预定值，那么电脉冲可对应中子感生脉冲，并且如果该比率小于该预定值，那么电脉冲可对应伽马辐射感生脉冲。

熟练技术人员将认识到可使用在阈值或高于阈值的总脉冲在时间上的积分对具体部分在时间上的积分的比率。例如，可使用全部对尾部积分比率，在此情况下至少是一个预定值的比率可表示电脉冲对应伽马辐射感生脉冲。

在一个具体实施方案中，脉冲分析器可基于电脉冲是否对应一个中子感生脉冲或一个伽马辐射感生脉冲，经一个输出端或另一输出端将电脉冲的一个模拟复制输出。

在一个具体实施方案中，脉冲分析器可被调整为与对中子和伽马辐射灵敏的任何有机或无机闪烁体事实上相容。例如，使用CLYC（铈掺杂铯锂钇氯冰晶石（Cs2LiYCl6(Ce)））闪烁材料的辐射检测器可针对中子感生脉冲发射具有约1μs的衰减部分的电脉冲，并为伽马辐射感生电脉冲发射具有约100ns的衰减部分的电脉冲。另一方面，使用基于作为闪烁材料的ZnS(Ag)和6Li的荧光屏的辐射检测器可针对中子感生脉冲发射具有约40ns的衰减部分的电脉冲，并针对伽马辐射感生电脉冲发射具有约20ns的衰减部分的电脉冲。

在一个具体实施方案中，用户可在确定积分或其比率之前调整开始时间、结束时间、衰减部分、上升部分、总脉冲或其任意组合。预定值可被调整从而确定积分的比率是否表示电脉冲对应一个中子感生脉冲或一个伽马辐射感生电脉冲。例如，利用CLYC作为闪烁体的用户可选择计算在电脉冲的峰值开始或在该峰值周围开始的衰减的300ns部分上的尾部积分。中子感生电脉冲的样本尾部对全部积分可以是约0.94mV.ns/4.71mV.ns，或约0.20。然而，伽马辐射感生电脉冲的样本尾部对全部积分可以是0.30mV.ns/0.56mV.ns，或约0.54。因此，在该实例中，用户可选择设定预定值在0.35，从而确定积分的比率是否表示电脉冲对应一个中子感生脉冲或一个伽马辐射感生电脉冲。

在另一实例中，利用6Li和ZnS作为闪烁材料的用户可选择计算在电脉冲的峰值开始或在该峰值周围开始的衰减的10ns部分上的尾部积分。中子感生电脉冲的样本尾部对全部积分可以是约0.019mV.ns/0.082mV.ns，或约0.236。然而，伽马辐射感生电脉冲的样本尾部对全部积分可以是0.00163mV.ns/0.00485mV.ns，或约0.3371。因此，在该实例中，用户可选择设定预定值在0.28，从而确定积分的比率是否表示电脉冲对应一个中子感生脉冲或一个伽马辐射感生电脉冲。

在上面描述的实例积分值和比率仅旨在展示与伽马辐射相反的由中子感生的电脉冲之间比率的示范差值，并且不限制在此描述的概念。由于用户改变闪烁材料并调整衰减部分、上升部分、总脉冲或其任意组合在其积分的时间窗口，因此积分值和比率可显著变化。因此，用户调整预定值从而估计比率的能力向用户提供了解决闪烁材料并解决用户期望的灵活性，从而在确定电脉冲是否对应一个中子感生脉冲、一个伽马辐射感生电脉冲、一个噪声脉冲或另一脉冲类型时包括或排斥各种电脉冲部分。

许多不同方面和实施方案是可能的。下面描述这些方面和实施方案的一些。在阅读本说明书之后，熟练技术人员将理解，这些方面和实施方案仅是展示并且不限制本发明的范围。另外，本领域技术人员将理解可使用数字电路简单实施包括模拟电路的一些实施方案，并且反之亦然。

在一个第一方面中，辐射检测系统可包括一个光电传感器从而经一个输入端从一个闪烁体接收光，并响应于接收光在一个输出端发送一个电脉冲。辐射检测系统也可包括一个脉冲分析器，该脉冲分析器可基于电脉冲的一个具体部分的积分对电脉冲的一个衰减部分和一个上升部分的组合的积分的比率，确定电脉冲是否对应一个中子感生脉冲。这些积分各自都可在时间上积分。在第一方面的一个实施方案中，具体部分可基本上由衰减部分构成。脉冲分析器可被配置为比较该比率与一个预定值，并在该比率至少是该预定值时将电脉冲识别为一个中子感生脉冲。

在第一方面的一个实施方案中，具体部分基本上由衰减部分构成。在另一实施方案中，脉冲分析器被配置为比较该比率与一个预定值，并在该比率至少是该预定值时将电脉冲识别为一个中子感生脉冲。在一个具体实施方案中，脉冲分析器被配置为比较该比率与该预定值，并在该比率小于该预定值时将电脉冲识别为一个伽马辐射感生脉冲。在另一具体实施方案中，脉冲分析器被配置为将该比率返回为一个变量，并比较该变量与该预定值。在仍另一实施方案中，衰减部分和上升部分包括在一个阈值或高于该阈值的电脉冲的多个部分。在一个具体实施方案中，阈值在脉冲发生器可调整。

在第一方面的另一个实施方案中，衰减部分和上升部分的组合包括电脉冲的一个峰值。在仍另一个实施方案中，衰减部分和上升部分的组合包括由一个第一时间和一个第二时间定义的一个峰值积分窗口，该第一时间对应电脉冲的一个最高读数，并且该第二时间对应在最高读数直接之前或直接之后的一个读数。在一个具体实施方案中，峰值积分窗口具有在脉冲分析器可调整的宽度。在仍另一个实施方案中，脉冲分析器包括一个FPGA。在一个具体实施方案中，脉冲分析器包括一个基于FPGA的多通道分析器。

在第一方面的另一实施方案中，脉冲分析器被配置为发送一个指示符到脉冲处理装置，其中该指示符表示电脉冲是否对应中子感生脉冲或伽马辐射感生脉冲。在一个具体实施方案中，脉冲分析器被配置为在电脉冲对应中子感生脉冲时经一个第一输出端发送指示符，并在电脉冲对应伽马辐射感生脉冲时经一个第二输出端发送指示符。在一个更具体的实施方案中，在电脉冲对应中子感生脉冲时指示符是一或零，并且在电脉冲对应伽马辐射感生脉冲时指示符是一或零中的另一个。在另一更具体的实施方案中，指示符包括电脉冲的一个第一复制。在一个甚至更具体的实施方案中，第一复制包括电脉冲的一个模拟复制。

在第一方面的另一甚至更具体的实施方案中，脉冲分析器包括一个分配器从而复制电脉冲和发送第一复制到延迟电路并发送一个第二复制到脉冲分析装置，并且包括一个输出控制电路从而在脉冲分析装置计算积分之后从延迟电路接收第一复制，其中输出控制电路被配置为在从脉冲分析装置接收一个逻辑脉冲之后发送第一复制到第一输出端，并在未从脉冲分析装置接收到一个逻辑脉冲不之后发送第一复制到第二输出端。在一个仍甚至更具体的实施方案中，脉冲分析装置被配置为当该比率至少是一个预定值时发送逻辑脉冲。在另一仍甚至更具体的实施方案中，脉冲分析装置和输出控制电路在一个单独壳体内。

在一个第二方面中，一种该方法可包括在脉冲分析器处从辐射检测装置的光电传感器接收一个电脉冲。该方法也可包括基于电脉冲的一个具体部分的积分对电脉冲的一个衰减部分和一个上升部分的组合的积分的比率，确定电脉冲是否对应一个中子感生脉冲或一个伽马辐射感生脉冲。这些积分各自都可在时间上求积分，并且衰减部分和上升部分可高于一个阈值。该方法也可包括发送一个指示符到脉冲处理装置，该指示符将电脉冲识别为对应一个中子感生脉冲或一个伽马辐射感生脉冲。在第二方面的一个实施方案中，具体部分可基本上由衰减部分构成。

在第二方面的一个实施方案中，具体部分基本上由衰减部分构成。在另一实施方案中，该方法进一步包括比较该比率与一个预定值，并在该比率至少是该预定值时将电脉冲识别为一个中子感生脉冲。在一个更具体实施方案中，该方法进一步包括比较该比率与该预定值，并在该比率小于该预定值时将电脉冲识别为一个伽马辐射感生脉冲。在仍另一实施方案中，该方法进一步包括定义一个峰值积分窗口从而包括电脉冲的一个最高读数和最高读数直接之前或直接之后的另一读数。在一个具体实施方案中，峰值积分窗口具有最多2ns的宽度。在仍另一实施方案中，该方法进一步包括将该比率作为一个变量返回并比较该变量与一个预定值。在一个具体实施方案中，该方法进一步包括在脉冲分析器接收表示一个值的输入并将预定值改变为所表示的值。

在第二方面的另一个实施方案中，该方法进一步包括发送一个指示符到脉冲处理装置，其中该指示符表示电脉冲是否对应中子感生脉冲或一个伽马辐射感生脉冲。在一个具体实施方案中，该方法进一步包括在电脉冲对应中子感生脉冲时从脉冲分析器经一个第一输出端发送指示符，并在电脉冲对应伽马辐射感生脉冲时经一个第二输出端发送指示符。在一个更具体的实施方案中，在电脉冲对应一个中子感生脉冲时指示符包括一或零，并且在电脉冲对应一个伽马辐射感生脉冲时指示符是一或零中的另一个。在一个甚至更具体的实施方案中，该方法进一步包括基于从脉冲分析器接收的多个一、多个零或其任意组合在脉冲处理器生成一个中子频谱、一个伽马辐射频谱或其任意组合。

在第二方面的另一具体实施方案中，指示符包括一个模拟输出。在一个具体实施方案中，该方法进一步包括在脉冲分析器复制第一电脉冲从而形成一个第二脉冲，发送第一和第二电脉冲之一到脉冲分析器的脉冲分析装置，并发送第一和第二电脉冲中的另一个到脉冲分析器的延迟电路，以及在该比率至少是一个预定值时从脉冲分析装置发送一个逻辑脉冲到输出控制电路。在一个更具体实施方案中，该方法进一步包括在脉冲分析装置计算积分之后在输出控制电路接收第一和第二电脉冲中的另一个，并在从脉冲分析装置接收逻辑脉冲之后发送第一和第二电脉冲中的另一个到一个第一输出端，以及在未从脉冲分析装置接收逻辑脉冲时发送第一和第二电脉冲中的另一个到第二输出端。

注意，并非需要在一般描述或实例中上面描述的这些活动的全部，即可以不需要一项特定活动的一部分，并且除所描述的这些之外可以执行一种或更多进一步活动。仍进一步地，列出这些活动的顺序不必需是其中它们执行的顺序。

在一个具体实施方案中，一种方法可在一连串连续动作中描述。动作的顺序和执行动作的参与者可在不背离传授内容范围的情况下改变，除非相反明确陈述。动作可被添加、删除或更改。同样，一个具体动作可以被重复。进一步地，在被披露为并行执行的方法内的动作可被连续执行，并且在在被披露为连续执行的方法内的动作可被并行执行。

上面已经关于具体实施方案描述了益处、其它优点和问题的解决方案。然而，益处、优点、问题的解决方案，以及可导致任何益处、优点或解决方案发生或变得更突出的任何特征不得被解释为任何或全部权利要求中的一个关键的、需要的或基本的特征。

在此描述的实施方案的说明和展示旨在提供各种实施方案的结构的一般理解。说明和展示不旨在作为使用在此描述的结构或方法的设备和系统的全部元件和特征的一个全面的和综合的描述。分离的实施方案也可以在一个单独实施方案中组合提供，并且与此相反，为简洁起见，在一个单独实施方案的背景中描述的各种特征还可以分离地或以任何子组合的方式来提供。进一步地，所提及的以范围陈述的值包括在该范围之内的每个值。对于熟练技术人员，仅在阅读本说明书之后可以清楚许多其它实施方案。其它实施方案可以被使用并且从本披露衍生，这样可以在不背离本披露的范围的情况下做出一个结构代换、逻辑代换或另一改变。因此，本披露应被认为是说明性的而不是限制性的。

Claims (15)

1.一种辐射检测系统，包括：

光电传感器，该光电传感器用于经输入端从闪烁体接收光，并响应于接收光在输出端发送电脉冲；以及

脉冲分析器，该脉冲分析器用于基于该电脉冲的一具体部分的积分对该电脉冲的衰减部分和上升部分的组合的积分的比率，确定该电脉冲是否对应中子感生脉冲，其中这些积分各自都在时间上积分，并且其中所述衰减部分和所述上升部分在一阈值处或高于所述阈值。

2.如权利要求1所述的辐射检测系统，其中该脉冲分析器被配置为发送指示符：

到脉冲处理装置，其中该指示符表示该电脉冲是否对应该中子感生脉冲或伽马辐射感生脉冲；以及

在该电脉冲对应该中子感生脉冲时经第一输出端，或在该电脉冲对应该伽马辐射感生脉冲时经第二输出端。

3.如权利要求2所述的辐射检测系统，其中该指示符包括该电脉冲的第一复制。

4.如权利要求2所述的辐射检测系统，其中该脉冲分析器包括：

分配器，该分配器用于复制该电脉冲并发送该第一复制到延迟电路且发送第二复制到脉冲分析装置；以及

输出控制电路，该输出控制电路用于在该脉冲分析装置计算这些积分之后从该延迟电路接收该第一复制，其中该输出控制电路被配置为在从该脉冲分析装置接收逻辑脉冲之后发送该第一复制到该第一输出端，并在未从该脉冲分析装置接收到逻辑脉冲时发送该第一复制到该第二输出端。

5.如以上权利要求中任何一项所述的辐射检测系统，其中该衰减部分和该上升部分的组合包括峰值积分窗口，该峰值积分窗口由第一时间和第二时间定义，该第一时间对应该电脉冲的最高读数并且该第二时间对应在该最高读数直接之前或直接之后的读数。

6.如权利要求5所述的辐射检测系统，其中峰值积分窗口具有在该脉冲分析器可调整的宽度。

7.如权利要求1到4中任何一项所述的辐射检测系统，其中该具体部分基本上由该衰减部分构成。

8.如权利要求1到4中任何一项所述的辐射检测系统，其中该脉冲分析器被配置为：

比较该比率与预定值；以及

在该比率至少是该预定值时将该电脉冲识别为中子感生脉冲，或在该比率小于该预定值时将该电脉冲识别为伽马辐射感生脉冲。

9.如权利要求1到4中任何一项所述的辐射检测系统，其中该衰减部分和该上升部分包括该电脉冲的在一阈值处或高于该阈值的多个部分。

10.如权利要求1到4中任何一项所述的辐射检测系统，其中该衰减部分和该上升部分的组合包括该电脉冲的一峰值。

11.一种方法，包括：

在脉冲分析器处从辐射检测装置的光电传感器接收电脉冲；

基于该电脉冲的一具体部分的积分对该电脉冲的衰减部分和上升部分的组合的积分的比率，确定该电脉冲是否对应中子感生脉冲或伽马辐射感生脉冲，其中这些积分各自都在时间上被积分，并且该衰减部分和该上升部分在一阈值处或高于该阈值；以及

发送指示符到脉冲处理装置，该指示符将该电脉冲识别为对应中子感生脉冲或伽马辐射感生脉冲。

12.如权利要求11所述的方法，进一步包括：

在该脉冲分析器处复制该第一电脉冲从而形成第二电脉冲；

发送该第一和第二电脉冲之一到该脉冲分析器的脉冲分析装置，并发送该第一和第二电脉冲中的另一个到该脉冲分析器的延迟电路；以及

在该比率至少是一预定值时从该脉冲分析装置发送逻辑脉冲到输出控制电路。

13.如权利要求12所述的方法，进一步包括：

在该脉冲分析装置计算这些积分之后在该输出控制电路处接收该第一和第二电脉冲中的另一个；以及

在从该脉冲分析装置处接收该逻辑脉冲之后发送该第一和第二电脉冲中的另一个到第一输出端，并在未从该脉冲分析装置接收该逻辑脉冲时发送该第一和第二电脉冲中的另一个到该第二输出端。

14.如权利要求11到13中任意一项所述的方法，进一步包括：

比较该比率与一预定值；以及

在该比率至少是该预定值时将该电脉冲识别为中子感生脉冲，并在该比率小于该预定值时将该电脉冲识别为伽马辐射感生脉冲。

15.如权利要求11到13中任意一项所述的方法，进一步包括定义一峰值积分窗口从而包括该电脉冲的最高读数和在该最高读数直接之前或直接之后的另一读数。