CN102906598A - 用于有机和/或塑料闪烁装置的自动增益稳定和温度补偿 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种检测器和相关方法，包括：具有光产量温度依赖性和处于第一能级的输出的第一闪烁材料40；具有类似于第一材料的光产量温度依赖性和处于第二能级的输出的第二闪烁材料42；以及检测电路72、76、78、82、84、100、102。第一和第二输出响应于从电离辐射源68发射的辐射。检测电路包括光电倍增管72，配置为将来自第一和第二闪烁材料40、42的光子输出转换成电脉冲；计数器电路，配置为对第一和第二材料在光电倍增管72中生成的电脉冲进行计数；以及增益控制电路102，配置为监测第二材料42在光电倍增管72中生成的电脉冲，并且在检测到第二材料42的输出中的漂移时调节检测器的增益。

Description

用于有机和/或塑料闪烁装置的自动增益稳定和温度补偿
技术领域
本发明总体涉及辐射测量装置，并且尤其涉及一种用于在这种装置中进行自动增益稳定和温度补偿的方法。
背景技术
在典型的核测量装置中，核检测器基于闪烁材料。闪烁材料在暴露于核辐射时产生光。产生的光的量与撞击在闪烁材料上的电离辐射的量相关。在伽玛辐射的情况下，产生的光谱取决于能量是否经由康普顿散射（Compton scattering）或光电吸收效应而耗散。原子数小于25的闪烁材料主要经受康普顿散射，而原子数大于25的闪烁材料经受康普顿散射和光电吸收。康普顿散射产生宽的光谱，并且总体没有可区分的特性或光峰。相反地，光电效应基于所吸收的伽玛辐射的能量而产生可区分的光峰。
通过使用光电倍增管（“PMT”）来检测光，光电倍增管（“PMT”）将入射光子转换成电流脉冲。耦合至闪烁材料一端的PMT检测从闪烁材料发出的光。PMT产生指示撞击在材料上的辐射量的信号，其表示装置的特定测量结果。在美国专利No.3884288、4481595、4651800、4735253、4739819和5564487中讨论了这种类型的传感器，于此通过引用并入了所述文献的全部。在核类型的检测器中也已经使用了其它核辐射检测技术，例如在美国专利No.3473021中示出了盖格计数管，于此通过引用并入了所述文献的全部。还存在利用两种不同闪烁材料的闪烁检测器，其称为叠层闪烁体检测器。叠层闪烁体（“磷夹层结构”）是彼此光耦合并且光耦合至共用PMT（或多个PMT）的具有不同脉冲形状特性的闪烁体的组合。脉冲形状分析区分来自两个闪烁体的信号，识别在哪个闪烁体中发生事件。
不幸的是，常规电离辐射测量装置具有数个缺点，尤其是使用闪烁材料作为辐射检测器的那些装置。PMT的增益随着温度而漂移，并且一般地，闪烁材料的光产量通常也随着温度而改变。诸如暗电流脉冲的其它因素可能是问题，但是闪烁装置的主要缺点与温度相关。
在呈现光峰，例如NaI，的高原子数（Z）闪烁体的情况下，补偿影响PMT增益的温度和归因于温度的闪烁体光产量改变并且基于在光峰光谱中追踪漂移的方法，是众所周知的，并且易于获得。然而，在低Z有机和/或塑料闪烁检测器的情况下，如果存在光峰，则光峰不可区分。因此，基于用于NaI闪烁的光峰检测方法的温度补偿和/或自动增益稳定不可应用于塑料或有机闪烁装置。
在从-60℃至40℃的温度范围上，塑料和有机闪烁材料通常具有相对稳定的光产量。然而，随着温度的PMT增益漂移仍然足以是要求温度补偿的问题。归因于温度改变的此温度漂移可以影响增益达每摄氏度百分之一的一半。
用于使得这些增益漂移无效的温度补偿的目前方法通常是开环的，使用近似光产量与温度的关系和PMT增益与温度的关系的函数。可以基于此函数对PMT增益进行调节。例如可以获取温度读数，而后可以基于该读数而调整电子器件和/或高电压增益。此外，其它现行的温度补偿方法可以包括点亮闪烁材料下方的发光二极管（LED）。在理想温度情况下，在闪烁对象的另一侧检测来自LED的光的一定百分比。然而，随着温度上升，检测到较少的光。对检测到的LED的光的量进行测量，并且随后可以对增益进行补偿调节。
因而，本领域中需要一种基于PMT和闪烁材料的温度依赖性的用于PMT的增益控制的更好的方法。
发明内容
本发明的实施例提供一种检测器，包括：第一闪烁材料，具有光产量温度依赖性以及响应于从电离辐射源发射的辐射的输出；第二闪烁材料，具有与所述第一闪烁材料类似的光产量温度依赖性，以及响应于从电离辐射源发射的辐射的输出；以及检测电路。所述第一闪烁材料的所述输出处于第一能级，且所述第二闪烁材料的所述输出处于比所述第一能级高的第二能级。所述检测电路包括：光电倍增管，配置为将来自所述第一和第二闪烁材料的光子输出转换成电脉冲；计数器电路，配置为对所述第一和第二闪烁材料在所述光电倍增管中生成的所述电脉冲进行计数；以及增益控制电路。所述增益控制电路配置为监测所述第二闪烁材料在同一光电倍增管中生成的电脉冲，并且在所述第二闪烁材料的所述输出中检测到漂移时调节所述检测器的增益。
在一些实施例中，所述第二闪烁材料可以嵌入在所述第一闪烁材料中。在其它实施例中，所述第二闪烁材料可以与所述第一闪烁材料相邻。在这些实施例的一些中，所述第一和第二闪烁材料的所述输出可以通过光导传输至公共PMT。在一些其它实施例中，所述第二闪烁材料可以在所述第一闪烁材料和所述光电倍增管之间，且所述第一闪烁材料的所述输出通过所述第二闪烁材料来引导。其它实施例可以包括彼此不接触的所述第一和第二闪烁材料，并且来自所述第一和第二闪烁材料的所述输出通过光导来引导至同一PMT。
在一些实施例中，所述第一闪烁材料可以是塑料闪烁材料，而所述第二闪烁材料可以是无机闪烁材料。在特定实施例中，所述无机闪烁材料可以是YSO、YAP、LSO或LYSO。此外，在一些实施例中，所述第二能级可以比所述第一能级高。
本发明的实施例还提供了一种控制检测器增益的方法。从电离辐射或放射源发出辐射。响应于由具有光产量温度依赖性的第一闪烁材料接收的所发射的辐射而生成第一输出。所述第一输出处于第一能级。同时，响应于由具有与所述第一闪烁材料类似的光产量温度依赖性的第二闪烁材料接收的所发射的辐射而生成第二输出。所述第二输出处于与所述第一能级不同且高于所述第一能级的第二能级。确定与所述第一和第二输出相关的电脉冲的数量。然后可以根据所述第二输出确定所述检测器的增益调节。
在一些实施例中，确定与所述第一输出相关的电脉冲的所述数量包括：将所述第一输出转换成一系列电脉冲；以及对所述电脉冲进行计数。在一些实施例中，根据所述第二输出确定所述检测器的所述增益调节包括：识别所述第二输出中的光峰或光谱特性；追踪所述光峰或光谱特性中归因于温度改变的漂移变；以及调节所述检测器的所述增益以补偿所述归因于所述温度改变的漂移。
在一些实施例中，当所述第二闪烁材料是诸如LYSO或LSO的镥化合物时，所述第二输出还可以响应于高能贝塔和伽玛电离辐射的自然发生源。
附图说明
并入于说明书中并且构成其一部分的附图，示例了本发明的实施例，并且与上述本发明的总体描述以及下文将给出的详细描述一同用于解释本发明。
图1示例了不同温度下脉冲计数和通道数（channel number）之间的关系的三个范例；
图2示例了相关光输出的百分比和闪烁晶体1的温度之间的关系；
图3示例了经由光电效应而吸收能量的闪烁材料的光峰；
图4A-4E示例了第一闪烁材料、第二闪烁材料和光电倍增管之间的多个潜在配置以及关系；
图5示例了使用闪烁塑料光1纤束的范例核能级感测计，以及用于检测由与本发明实施例一致的光纤束产生的闪烁光的相应电子元件。
应当理解，附图并非必须按比例绘制，示出了表示本发明基本原理的各个特征的略简化图示。如于此所公开的操作序列的具体设计特征，包括例如各个所示例部件的具体尺寸、取向、位置和形状，将部分地由特定预期应用和使用环境而确定。所示例实施例的某些特征已经相对于其它实施例放大或扭曲，以有助于可视化和更易于理解。尤其是，例如为了清楚或示例，薄特征可能被加厚。
具体实施方式
便宜的塑料闪烁体较受欢迎，因为它们易于机械加工成几乎任何形状，包括光纤、条棒等。而且，生产鲁棒且可靠的光电倍增管的技术的改进，有助于使得用于在困难的环境条件下进行测量的闪烁检测器的应用成为更具吸引力的替代方案。然而，已知闪烁探针无增益控制时非常不稳定。为了解决稳定性问题，可以使用自动增益控制电路以协助实现可接受的测量稳定性。当在困难的环境情况下实施持续在线测量时，例如，可能发生宽
                      
1在http://www.scionix.nl/crystals.htm(2010年2月9日最后访问)的图3.3中能够找到用于NaI(TI)、CsI(Na)、CsI(TI)、和BGO的数据曲线的源。
范围的温度改变时，这可能尤为重要。
塑料闪烁体，诸如聚苯乙烯，便宜且易于形成条棒、光纤或其它配置。不幸的是，这些塑料闪烁体不产生任何可识别的峰或光谱分布，可以对该可识别的峰或光谱分布进行追踪以协助确定如何在自动增益控制中调节增益。除了闪烁体中的变化，塑料闪烁体耦合至光电倍增管，其也呈现归因于温度的变化。
例如，图1示例了闪烁探针中对于不具有增益控制的具体通道数的探针，温度对脉冲计数的影响。示出了该关系的三个范例。“脉冲计数”是每单位时间的脉冲数量，而曲线图上的“通道数”是增益测量的位置。为了示例温度影响，在图1中作为遍及每个曲线的虚线示出了通道数10。第一曲线图12示出了理想条件下的关系，其中基于参考增益水平选择通道数10。随着温度升高，如曲线14中所示例，参考增益从通道数10漂移开。类似地，如曲线图16中所示，随着温度下降，参考增益从通道数10漂移开。如果仅监测通道数10，通道数10产生了不切实际的脉冲计数，因为参考已经移动远离通道。
为了协助调节增益，本发明的实施例利用第二闪烁材料，其可以添加至塑料闪烁体（条棒、光纤或液体），以便于提供追踪归因于温度的任何漂移或其它变化的手段，并且协助稳定检测器。第二闪烁材料可以是大量不同的材料。例如，第二闪烁体可以是另一塑料，但是该闪烁体应当具有至少约1.5至2倍的光输出，并且具有能够被追踪的一些可测量能量峰。替代地，第二闪烁体可以是能够提供将用于增益控制的辐射的光峰的无机闪烁体，并且类似于上述，光峰应当至少约为塑料材料的光输出的1.5至2倍，使得它们与第一闪烁材料分开和相区别。
通常，塑料闪烁体从约-60℃至约+50℃操作，具有归因于塑料自身的温度的小于1%的光产量的改变。第二闪烁材料应当如检测中使用的塑料闪烁体那样对温度具有类似的光产量依赖性。由于塑料是非吸湿性的，所以第二闪烁材料也可以是非吸湿性的，但是在其它实施例中可以使用吸湿性材料。
当选择用于第二闪烁体的材料时，由于其出众的光产量，NaI看似良好的替代。然而，如图2中所看到的NaI 20以及CsI、BGO和PbWS04的光产量温度依赖性使得，当与也如图2中所可看到的具有很少或没有光产量温度依赖性的其它无机闪烁体材料相比，其为较不合适的替代。替代地，例如氧化钇正硅酸盐（“YSO”）、钇铝钙钛矿（“YAP”）、氧化镥正硅酸盐（“LSO”）、氧化镥钇正硅酸盐“LYSO”），以及例如LaBr(Ce)的其它高光产量无机闪烁体，与NaI相比具有相当低的光产量温度依赖性，可能更适于增益控制方法。例如，所有这些闪烁体在宽操作温度范围上，从约-20℃至约50℃，具有小于约1%的光产量改变。用于第二闪烁体的其它潜在材料还可以包括GSO、LGSO、LI、LF、LaCl3、WAG和SrI。
图2还示例了相关光输出的百分比和闪烁晶体的温度之间的关系。尤其是，此图附加地示例了塑料闪烁材料22和LYSO 24之间的关系。如图2中能够看到的，与塑料闪烁材料22相比，LYSO 24具有高得多的相对光输出。同样地，随着温度改变，LYSO 24和塑料22的光输出均维持相对恒定。
由于上述无机闪烁体是具有高Z元素（原子数大于25）的材料，它们基本上提供区别的光峰，并且因而它们很适于提供适于自动增益稳定的光谱特性。将无机闪烁体的光谱特性与塑料闪烁体的光谱特性组合的效果，提供了通常仅对NaI检测器发现的，用于精确、准确自动增益控制的手段。该方法可以应用于或使用所有类型的塑料检测器，包括光纤、条棒型和液体。增益控制的此手段取决于无机闪烁体的光产量，其大于（例如，约1.5至2倍大）塑料闪烁体的光产量，并且对温度的光产量依赖性对于塑料和无机闪烁体基本上相同。无机材料的光峰位于塑料闪烁体的能量范围之外，其于是可以用于追踪如图1中看到的漂移，并且用于相应地调节增益。
在其它实施例中，第二闪烁材料，例如LYSO，可能未提供可使用的光峰，而是提供了位于塑料闪烁体的能量范围之外的参考或稳定光谱输出。该输出与上述光峰相同，可以被追踪并且随后用于解决闪烁探针中的任何漂移，适当地调节增益。
图3示例了两种类型的闪烁材料的脉冲计数和通道数的关系。诸如塑料22的第一闪烁材料经由康普顿散射吸收能量。诸如LYSO 24的第二闪烁材料经由康普顿散射和光电效应吸收能量。应当注意，第二闪烁材料24的光峰30距第一闪烁材料22的任何相关峰具有大的距离。这有助于定位第二闪烁材料的光峰，以及避免对第一闪烁材料的任何干扰。一旦已经定位了此光峰，就可以进行对于温度的增益调节。由于第一和第二闪烁材料之间的温度依赖性的相似性，针对第二闪烁材料进行的解决系统中的漂移的任何调节，自动地校正第一闪烁材料中的漂移。
用于增益控制的第二闪烁材料24的量需要充足，以能够定位和测量光峰或其它能量峰，以追踪漂移。然而，第二闪烁材料24的量不必类似于塑料闪烁材料22的量，来自塑料闪烁材料22的光子对于计数非常重要。通常，与第一闪烁体材料相比，第二闪烁体材料尺寸非常小。
现在参考图4A，第一闪烁材料40可以例如是晶体形式，而第二闪烁材料42可以嵌入在第一闪烁材料40中。第一和第二闪烁材料40、42均将光子传输至同一PMT 44中。嵌入在第一闪烁材料40中的第二闪烁材料42的量应当足以能够产生能够被追踪的能量或光峰。
在替代实施例中，如图4B中所看到的，第一闪烁材料40可以例如是成束的光纤的形式，而第二闪烁材料42可以是成束的光纤之一。于是，第一和第二闪烁材料40、42可以再如上所述地耦合至同一PMT 44，其中第一闪烁材料40所产生的光子通过第一闪烁材料40的光纤传输，而第二闪烁材料42的光子通过第二闪烁材料42的光纤传输。在光纤束布置中，第一闪烁材料40的光纤数量将可能远远超过第二闪烁材料42的光纤数量，因为第二闪烁材料42中的光子数量并不重要。然而，第二闪烁材料42的光纤数量应当足以能够产生能够被追踪的能量或光峰。在替代实施例中，第二闪烁材料可以仅是光纤端部处或附近的光纤一部分。替代地，在图4B中，第一和第二闪烁材料40、42也可以是不同的形式，诸如条棒，例如，第一闪烁条棒邻近第二闪烁条棒。
图4C示出了替代实施例，其中闪烁材料40、42与图4B的配置类似，其中例如，闪烁材料可以是光纤或者是条棒形式。图4C示出了第一和第二闪烁材料40、42和PMT 44之间的居间光导46。光导46将光子从第一和第二闪烁材料40、42传输至同一PMT 44，允许PMT 44具有比第一和第二闪烁材料40、42的终端的总面积小的输入端，但是仍然允许两个闪烁材料直接耦合至PMT 44。
在图4D中所示例的另一实施例中，可以将第二闪烁材料42放置在第一闪烁材料40和PMT 44之间。在此实施例中，第一闪烁材料40中生成的光子通过第二闪烁材料42传输至PMT 44。居间第二闪烁材料42的量应当足以能够产生能够被追踪的能量或光峰。此外，第二闪烁材料应当足够透明以能够允许将光子从第一闪烁材料40通过第二闪烁材料42传输至共用PMT 44。
图4E示例了另一实施例，其中第一和第二闪烁材料40、42并无接触关系。可以将从第一和第二闪烁材料40、42输出的光子分别通过光导48和50而引导至同一PMT 44。在此实施例的替代配置中，第一或第二闪烁材料40、42中之一可以直接连接至同一PMT 44，而将闪烁材料40、42中的另一个可以通过光导连接，如图4E中所示。此配置可能很适于如上所述通过使用第二闪烁材料实现增益控制的远程传感器安装。
现在参考图5，例如可以在核能级感测计60中实施上述的自动增益调节方法。核能级感测计60可以包括光纤束62，光纤束62布置在填充有将进行能级感测的产品66的处理容器64的外周周围。核辐射源68照射容器中的产品。此范例中的塑料闪烁检测器62可以是闪烁光纤的形式，但是可以替代地使用任何其它类型的塑料或有机闪烁。塑料和/或有机闪烁材料可以以气体、液体或固体形式存在。
还可以在本发明的实施例中使用具有与塑料闪烁光纤的热特性类似的热特性的第二闪烁材料70，用于与上述的实施例一致的增益控制。示出了第二闪烁材料70的一个可能位置，但是例如以上对图4A-4E中的实施例中所述，还预期了第二闪烁材料的替代位置。在大部分实施例中，第二闪烁材料70可以比第一闪烁材料小得多。如上述的方法中所述，第二闪烁材料还可以具有高得多的光产量，以位于塑料闪烁体或者使用的不具有限定的光峰的任何闪烁材料的范围之外。
束62中的闪烁光纤的端部通常直接耦合入光电倍增管（“PMT”）72中。PMT 72利用例如约1000伏DC的高电压，其由高压电源76提供。在图5所示例的范例中，将从PMT 72输出的电流传送至前置放大器电路78，用于将信号线74上的电流输出转换成信号线80上的电压输出。在一些实施例中，前置放大器78可以利用超低失真、宽带宽电压反馈运算放大器，以捕获闪烁光纤62产生的50-100纳秒脉冲。
前置放大电路78在信号线80上的输出馈送至超快精确比较器82的非反相输入端。比较器的反相输入端可以连接至信号线86上的参考电压84。除了对闪烁体光纤62产生的脉冲进行计数，也可以追踪100发生第二闪烁材料70的光峰的能级。比较器82在信号线88上的输出可以馈送至线路驱动器98。
在使用中，穿过产品66的来自源68的发射辐射部分撞击在闪烁光纤束62上，其通过产生闪烁光而进行响应。束62中所产生的闪烁光光子由于光纤的几乎全内反射特性而沿着各个光纤运送，并且撞击在PMT 72上，在PMT 72，这些光子被放大并且转换成信号线74上的电流波形。得到的电流波形的特性在于随机分布的各种高度的尖峰，每一个对应于由撞击在光纤束62上的辐射产生的光脉冲。
前置放大器将此电流波形转换成信号线路80上的电压波形，其具有分布的各种高度的尖峰，每一个对应于信号线路74上的电流波形的尖峰。比较器82将这些电压尖峰与参考84所建立的阈值进行比较，以生成数字脉冲串。每个数字脉冲反应电压波形中高于阈值的尖峰。在此情况下，随后可以使用数字脉冲来确定容器中的材料66的能级（level）。此外，可以测量和追踪100高于第二能级或从第二闪烁体70的闪烁光光子得到的第二光输出能级的附加尖峰的光峰。于是，PMT 72的增益控制102可以相应地调节PMT 72的增益，以解决系统内的任何漂移。
虽然已经通过描述本发明的一个或多个实施例而示例了本发明，并且虽然已经相当详细地描述了这些实施例，但是它们并不是意在限定或以任何方式限制所附权利要求的范围于这样的细节。而且，虽然已经在能级测量应用中示出了自动增益控制方法，但是此方法同样可应用于密度测量、放射性检测、重量测量等。而且，该方法不局限于塑料或有机闪烁体。该方法适用于不具有可检测光峰或任何其它可区分的光谱特性的任何闪烁材料，其与提供不同且较高能级的第二闪烁材料一起使用，其中两个闪烁材料在操作范围上至少具有相同的温度特性。对于本领域技术人员而言，附加优点和修改将是容易的。因而，本发明在其较宽的方面并不限制于具体细节、典型设备和方法以及所示和所描述的示例性范例。因此，可以对这种细节进行改变，而不脱离总体创新概念的范围。

Claims (19)

1.一种检测器，包括：
第一闪烁材料，具有光产量温度依赖性以及响应于从电离辐射源发射的辐射的输出，所述第一闪烁材料的所述输出处于第一能级；
第二闪烁材料，具有与所述第一闪烁材料类似的光产量温度依赖性，以及响应于从电离辐射源发射的辐射的输出，所述第二闪烁材料的所述输出处于与所述第一能级不同的第二能级；以及
检测电路，包括：
光电倍增管，配置为将来自所述第一和第二闪烁材料的光子输出转换成电脉冲；
计数器电路，配置为对所述第一和第二闪烁材料在所述光电倍增管中生成的所述电脉冲进行计数；以及
增益控制电路，配置为监测所述第二闪烁材料在所述光电倍增管中生成的超过所述第一闪烁材料的电脉冲的电脉冲，并且还配置为在所述第二闪烁材料的所述输出中检测到漂移时调节所述检测器的增益。
2.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述第二闪烁材料嵌入在所述第一闪烁材料中。
3.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述第二闪烁材料与所述第一闪烁材料相邻。
4.根据权利要求3所述的检测器，其中，所述第一和第二闪烁材料的所述输出通过光导传输。
5.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述第二闪烁材料在所述第一闪烁材料和所述光电倍增管之间，且所述第一闪烁材料的所述输出通过所述第二闪烁材料来引导。
6.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述第一和第二闪烁材料彼此不接触，并且来自所述第一和第二闪烁材料的所述输出通过光导来引导。
7.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述第一闪烁材料是塑料闪烁材料和有机闪烁材料之一。
8.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述第二闪烁材料是闪烁光产量大于所述第一闪烁材料的闪烁光产量的无机闪烁材料。
9.根据权利要求8所述的检测器，其中，所述无机闪烁材料选自下列构成的组：YSO、YAP、LSO和LYSO。
10.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述第二闪烁材料包含选自下列构成的组的元素：GSO、LGSO、LI、LF、LaCl3、WAG、SrI及其组合。
11.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述第二能级高于所述第一能级。
12.根据权利要求1所述的检测器，其中，所述光电倍增管具有共用于所述第一闪烁材料的所述输出和所述第二闪烁材料的所述输出的输入端。
13.一种控制检测器增益的方法：
从电离辐射源发射辐射；
响应于由具有光产量温度依赖性的第一闪烁材料接收的所发射的辐射而生成第一输出，所述第一输出处于第一能级；
同时响应于由具有与所述第一闪烁材料类似的光产量温度依赖性的第二闪烁材料接收的所发射的辐射而生成第二输出，所述第二输出处于与所述第一能级不同的第二能级；
确定与所述第一输出相关的电脉冲的数量；以及
根据所述第二输出确定所述检测器的增益调节。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，确定与所述第一输出相关的电脉冲的所述数量包括：
将所述第一输出转换成一系列电脉冲；以及
对所述电脉冲进行计数。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，根据所述第二输出确定所述检测器的所述增益调节包括：
识别所述第二输出中的可区分光谱特性；
追踪所述可区分光谱特性中归因于温度改变的改变；以及
调节所述检测器的所述增益以补偿所述可区分光谱特性中所述归因于所述温度改变的改变。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述可区分光谱特性是光峰。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述可区分光谱特性是操作能量范围。
18.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第二输出响应于来自镥的自然发生辐射源。
19.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第二能级高于所述第一能级。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104035123A (zh) * 2014-06-27 2014-09-10 中国电子科技集团公司第八研究所 一种基于闪烁体与光纤耦合的β表面污染探测装置及方法
CN104570043A (zh) * 2014-12-18 2015-04-29 中国科学院高能物理研究所 硅光电倍增管的增益控制装置、系统及增益控制方法
CN105190257A (zh) * 2013-03-13 2015-12-23 Vega美洲公司 分段的基于光纤的核料位测量仪
CN105353400A (zh) * 2015-11-13 2016-02-24 中国计量科学研究院 用于闪烁晶体探测器增益自动控制的镶嵌源装置
CN105572715A (zh) * 2015-12-18 2016-05-11 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 海洋放射性测量传感器的温漂自校正方法及传感器
CN109154671A (zh) * 2016-03-11 2019-01-04 赫尔大学 放射性检测

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6012475B2 (ja) * 2011-02-02 2016-10-25 浜松ホトニクス株式会社 放射線検出器、放射線検出器の製造方法及び放射線検出方法
US9372271B2 (en) * 2011-05-17 2016-06-21 Schlumberger Technology Corporation System and method for gain regulation
US8969813B2 (en) * 2011-06-08 2015-03-03 Baker Hughes Incorporated Apparatuses and methods for detection of radiation including neutrons and gamma rays
DE102012100768A1 (de) * 2012-01-31 2013-08-01 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Szintillationdetektor
US9618629B2 (en) 2014-11-25 2017-04-11 Jens Hovgaard Apparatus and method for monitoring performance of radiation detector
CN105182402B (zh) 2015-09-29 2018-08-03 沈阳东软医疗系统有限公司 一种闪烁晶体探测器增益的校正方法和装置
KR101780240B1 (ko) * 2016-11-30 2017-10-10 (주) 뉴케어 방사선 검출기의 안정화 방법
CN108956650B (zh) * 2017-05-25 2021-09-24 北京君和信达科技有限公司 探测器增益自动配置方法、装置、系统及存储介质
EP3714293B8 (en) * 2017-11-24 2023-11-15 Luxium Solutions, LLC Substrate including scintillator materials, system including substrate, and method of use
EP3567404A1 (en) * 2018-05-09 2019-11-13 Target Systemelektronik GmbH & Co. KG Method and device for the measurement of high dose rates of ionizing radiation
DE102018215675B4 (de) 2018-09-14 2022-10-06 Vega Grieshaber Kg Fremdstrahlungserkennung mit Gamma-Modulator
EP3742132B1 (de) * 2019-05-24 2023-06-21 VEGA Grieshaber KG Radiometrisches füllstandmessgerät mit referenzszintillator
US10834345B1 (en) 2019-06-20 2020-11-10 Semiconductor Components Industries, Llc Temperature and non-uniformity compensation circuitry for silicon photomultiplier
US11143785B2 (en) * 2019-09-27 2021-10-12 Halliburton Energy Services, Inc. Temperature compensated sensor gain calibration
CN112099072B (zh) * 2020-08-19 2024-03-08 复旦大学 高通量抗电磁干扰质子能谱和强度探测器
CN112099073B (zh) * 2020-09-16 2023-08-11 北京华力兴科技发展有限责任公司 一种核素识别谱仪
CN112711060B (zh) * 2020-12-18 2022-10-04 兰州大学 一种多层闪烁体β-γ混合场探测器探头
CN112684485B (zh) * 2021-03-22 2021-06-18 武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司 一种光纤辐照监测装置及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0125024A1 (en) * 1983-04-08 1984-11-14 Halliburton Company Gain stabilized natural gamma ray detection of casing thickness in a borehole
EP0189645A1 (en) * 1985-01-10 1986-08-06 The Harshaw Chemical Company Pulsar-stabilized radiation detectors
DE4114030C1 (zh) * 1991-04-29 1992-09-17 Laboratorium Prof. Dr. Rudolf Berthold Gmbh & Co, 7547 Wildbad, De

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3089955A (en) * 1959-08-17 1963-05-14 Serge A Scherbatskoy Stabilized radiation detector
US3473021A (en) * 1966-06-27 1969-10-14 Us Air Force Radioactive sensor for measuring liquid levels
US3884288A (en) * 1973-02-22 1975-05-20 Southwire Co Method and apparatus for tundish level control
US4481595A (en) * 1981-06-19 1984-11-06 Hans Schiessl Method and apparatus for determining the fill level of containers
SE441502B (sv) * 1984-03-19 1985-10-14 Asea Ab Nivametare vid kokiller for strenggjutning
SE454146B (sv) * 1985-01-07 1988-04-11 Asea Ab Anordning for nivametning vid kokiller for kontinuerlig gjutning
EP0209059A3 (de) * 1985-07-16 1989-01-25 Concast Service Union Ag Verfahren und Vorrichtung zum Antreiben eines gegossenen Stranges in einer Stranggiessanlage
US4918314A (en) * 1989-01-06 1990-04-17 Halliburton Logging Services, Inc. Gain stabilization circuit for photomultiplier tubes
US5532122A (en) * 1993-10-12 1996-07-02 Biotraces, Inc. Quantitation of gamma and x-ray emitting isotopes
US5564487A (en) * 1993-12-17 1996-10-15 Ronan Engineering Company Continuous casting mold having radiation source for level measurement
US6087656A (en) * 1998-06-16 2000-07-11 Saint-Gobain Industrial Cermaics, Inc. Radiation detector system and method with stabilized system gain
DE10238398A1 (de) * 2002-08-22 2004-02-26 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Vorrichtung zur Erzeugung von Bildern und/oder Projektionen
US7173247B2 (en) * 2003-09-24 2007-02-06 Radiation Monitoring Devices, Inc. Lu1-xI3:Cex—a scintillator for gamma ray spectroscopy and time-of-flight PET
CN101292174A (zh) * 2005-10-17 2008-10-22 皇家飞利浦电子股份有限公司 使用镥本底辐射的pmt增益和能量校准
US7544927B1 (en) * 2006-08-28 2009-06-09 Thermo Fisher Scientific Inc. Methods and apparatus for performance verification and stabilization of radiation detection devices

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0125024A1 (en) * 1983-04-08 1984-11-14 Halliburton Company Gain stabilized natural gamma ray detection of casing thickness in a borehole
EP0189645A1 (en) * 1985-01-10 1986-08-06 The Harshaw Chemical Company Pulsar-stabilized radiation detectors
DE4114030C1 (zh) * 1991-04-29 1992-09-17 Laboratorium Prof. Dr. Rudolf Berthold Gmbh & Co, 7547 Wildbad, De

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
S.A.SCHERBATSKOY: "Stabilized Scintillation Counter", 《THE REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS》, vol. 32, no. 5, 1 May 1961 (1961-05-01), pages 599, XP001442336 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105190257A (zh) * 2013-03-13 2015-12-23 Vega美洲公司 分段的基于光纤的核料位测量仪
CN104035123A (zh) * 2014-06-27 2014-09-10 中国电子科技集团公司第八研究所 一种基于闪烁体与光纤耦合的β表面污染探测装置及方法
CN104570043A (zh) * 2014-12-18 2015-04-29 中国科学院高能物理研究所 硅光电倍增管的增益控制装置、系统及增益控制方法
CN105353400A (zh) * 2015-11-13 2016-02-24 中国计量科学研究院 用于闪烁晶体探测器增益自动控制的镶嵌源装置
CN105572715A (zh) * 2015-12-18 2016-05-11 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 海洋放射性测量传感器的温漂自校正方法及传感器
CN105572715B (zh) * 2015-12-18 2018-10-26 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 海洋放射性测量传感器的温漂自校正方法及传感器
CN109154671A (zh) * 2016-03-11 2019-01-04 赫尔大学 放射性检测
CN109154671B (zh) * 2016-03-11 2022-10-04 赫尔大学 放射性检测

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