CN103339528A

CN103339528A - 辐射检测系统及其使用方法

Info

Publication number: CN103339528A
Application number: CN2011800615763A
Authority: CN
Inventors: A·杜拉; P·R·蒙格
Original assignee: Saint Gobain Industrial Ceramics Inc
Current assignee: Saint Gobain Ceramics and Plastics Inc
Priority date: 2010-11-12
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2031-11-11
Also published as: EP2638414A2; US8866092B2; US20120126127A1; CN103339528B; EP2638414A4; EP2638414B1; WO2012065130A2; WO2012065130A3

Abstract

一种辐射检测系统可以包括能够响应于捕获不同类型的靶向辐射而发射闪烁光的一个闪烁器以及光学联接到该闪烁器的一个光敏感器、以及电联接到该光敏感器上的一个控制模块。该控制模块可以被配置成分析该辐射检测系统的状态信息并且选择一个第一技术来确定由该闪烁器所捕获的是何种类型的靶向辐射，其中该第一技术是确定由闪烁器捕获的是何种靶向辐射的多种技术中的一种特定的技术，并且该选择是至少部分地基于该分析。在一个实施例中，该辐射检测系统可以用于实时地或者近实时地从一种技术变换到另一种技术以便允许该辐射检测系统响应于该不同的条件。

Description

辐射检测系统及其使用方法

披露领域

本披露是针对辐射检测系统以及使用此类辐射检测系统的方法。

背景

辐射检测系统用于多种应用。例如，辐射检测系统可以包括多种闪烁体阵列，这些闪烁体阵列可以用于成像应用，如医疗诊断装置、安全检查装置，军事应用或类似应用。辐射检测系统的进一步改进是所希望的。

附图简要说明

多个实施例通过实例展示但不限于这些附图。

图1包括根据在此描述的多个实施例的辐射检测系统的描绘。

图2包括使用图1的根据在此描述的多个实施例的辐射检测系统的工艺流程图。

熟练的技术人员理解，在这些图中的元件被简单并且清楚地展示且并非一定是按比例绘制的。例如，在这些图中的某些元件的尺寸可以相对于其他元件被放大以帮助提高对本发明的实施例的理解。

详细说明

提供了与这些图示组合的以下说明来帮助理解在此披露的传授内容。以下讨论将集中在这些传授内容的具体实现方式和实施例上。提供这种集中用来帮助描述这些传授内容，并且不应该被解释为对这些传授内容的范围或可应用性的一种限制。

如在此所用的，术语“包括（comprises）”、“包括了（comprising）”、“包含（includes）”、“包含了（including）”、“具有（has）”、“具有的（having）”或它们的任何其他变形均旨在覆盖一种非排他性的包含。例如，包括一列特征的一种工艺、方法、物品或器具不一定仅限于那些特征，而是可以包括对于这种工艺、方法、物品或器具没有明确列出或固有的其他特征。另外，除非在相反意义上明确陈述，“或者”指的是一种包含性的或者而不是一种排他性的或者。例如，条件A或B符合以下任一项：A是真（或存在）并且B是假（或不存在），A是假（或不存在）并且B是真（或存在），以及A和B两者都是真（或存在）。

使用“一种/一个”（a/an）来描述在此说明的要素和组成部分。这样做仅是为了方便并且给出本发明范围的一种概括性意义。除非清楚地指的是其他情况，否则本说明书应该被解读为包括一个或至少一个，并且单数也包括复数，或反之亦然。

除非另外定义，在此使用的所有的技术性和科学性术语具有如在本发明所属领域的普通技术人员所理解的相同的意义。这些材料、方法以及实例仅是说明性的并且并无意对其进行限制。就在此未经说明之范围而言，关于具体材料和加工行为的许多细节是常规的并且可以在教科书以及闪烁和辐射检测领域之内的其他原始资料中找到。

图1包括了一种辐射检测器系统10的一个实施例的图示。该辐射检测器系统可以是一种医学成像装置、一种测井装置、一种安全检查装置、或类似装置。在一个具体实施例中，该辐射检测系统可以用于γ射线分析，诸如单正电子发射计算机断层扫描摄影术（SPECT）或者正电子发射断层扫描（PET）分析。

在这个展示的实施例中，辐射检测系统10包括一个闪烁器12、一个波长变换材料13、一个光敏感器14、一个控制模块16、以及一个辐射计数器18。光敏感器14可以光学联接到闪烁器12上。波长变换材料13是任选的并且当存在时光学联接至闪烁器12和光敏感器14上。无论波长变换材料13是否存在，都可以在闪烁器12与光敏感器14之间布置一个窗口。控制模块16可以电子联接到光敏感器14上并且双向地联接到辐射计数器18上。在另一个实施例中，控制模块16可以联接到辐射计数器18之外的或者代替其的其他设备上。

闪烁器12包括一种材料，这种材料能够响应于捕获靶向辐射而发射闪烁光。在一个实施例中，闪烁器12可以包括：NaI:Tl；CsI:Tl；Bi₄Ge₃O₁₂；LaBr₃:Ce；LaCl₃:Ce；CaF₂:Eu；Gd₂SiO5:Ce；GdI₃:Ce；Lu_2.xY_xSiO₅，其中x是在0到2的范围内；ZnS:Ag；ZnS:Cu；Y₂SiO₅:Ce；ZnO:Ga；ZnCdS:Cu；Cs₂LiYCl₆:Ce；Cs₂LiYCBr₆:Ce Cs₂LiLaCl₆:Ce；Cs₂LiGdCl₆(Ce)；Cs₂LiLaBr₆:Ce；LiF(Ti)；Li₆(Eu)；Li₆Gd(BO₃)₃；或者一种有机液体闪烁器，这种液体闪烁器包括一种有机溶剂，诸如甲苯、二甲苯、苯、苯基环己烷、三乙基苯、十氢化萘、苯基二甲苯基乙烷（PXE）。另外，该液体闪烁器材料可以包括一种中子吸收剂，诸如一种包括中子响应元素（诸如¹⁰B、⁶Li、¹¹³Cd、¹⁵⁷Gd、或者它们的任一组合）的化合物。

在一个具体实施例中，闪烁器12可以包括ZnS:Ag、ZnS:Cu、Y₂SiO₅:Ce、ZnO:Ga、ZnCdS:Cu、Cs₂LiYCl₆:Ce、Cs₂LiYCBr₆:CeCs₂LiLaCl₆:Ce、Cs₂LiGdCl₆(Ce)、Cs₂LiLaBr₆:Ce、LiF(Ti)、LiI(Eu)、Li₆Gd(BO₃)₃、或者一种有机液体闪烁器，这种液体闪烁器包括一种有机溶剂，诸如甲苯、二甲苯、苯、苯基环己烷、三乙基苯、十氢化萘、苯基二甲苯基乙烷（PXE）。另外，该液体闪烁器材料可以包括一种中子吸收剂，诸如一种包括中子响应元素（诸如¹⁰B、⁶Li、¹¹³Cd、¹⁵⁷Gd、或者它们的任一组合）的化合物。在一个更具体的实施例中，该中子吸收剂可以包括⁶LiF。包括⁶LiF和ZnS的闪烁器是可商购的，如来自美国俄亥俄州的希兰圣戈班晶体（Saint-Gobain Crystals of Hiram）的BC-704^TM-牌和BC-705^TM-牌闪烁器产品。当闪烁器包括⁶LiF和ZnS时，闪烁器12在γ辐射或一个热中子被闪烁器12捕获到后可以发出闪烁光。因此，只是从闪烁器12发出的闪烁光不能够不经进一步的分析而分离为γ辐射或者热中子。

尽管未展示，在闪烁器12周围可以布置一个反射体或一个中子改性器。当该辐射检测系统被设计成检测热中子时，该中子改性器可以用于将快中子转换成热中子。

当存在时，波长变换材料13可以用于将该闪烁光从其原始波长（这可以或者可以不是在该可见光谱之外）变换成光敏感器14响应更大的波长。例如，在光敏感器14更响应于蓝光或绿光时，该波长变换材料可以将该闪烁光的原始波长改变成蓝光或者绿光。可替代地，波长变换材料13可以用于将闪烁光引导至一个更加希望的几何形状中，诸如引导至一个光学纤维中。波长变换材料13可以包括聚乙烯基甲苯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、或者它们的任一组合。BC-704^TM-牌或BC-705^TM-牌闪烁器产品包括波长变换器。

光敏感器14可以接受闪烁光或者其派生物，诸如波长变换的光，并且响应于闪烁光或者其派生物产生电子信号，诸如电子脉冲。光敏感器14可以包括一个光电倍增器，诸如一个光电倍增管或者一个基于半导体的光电倍增器。尽管图1中未展示，一个放大器可以用于将来自光敏感器14的电子信号在其达到控制模块16之前放大。

控制模块16可以包括控制逻辑，该控制逻辑可以在辐射检测系统10的工作过程中使用。该控制逻辑可以处于硬件、软件、固件、或者其组合之中。在一个具体的实施例中，该控制逻辑可以是在一个集成电路中或者在一个印刷电路板，一个可以接受编码指示的中央处理单元、一个场可编程门阵列（“FPGA”）的组合，用于操作辐射检测系统10的另一种适合的装置，或者它们的任一组合上处于电路的形式。控制模块16还可以包括一个临时储存数据的缓冲器，在数据被分析、写到存储器、阅读、转移到另一个部件或者装置之前，可以在数据上进行另一个适当的行动，或者它们的任一组合。在一个具体实施例中，该缓冲器可以包括一个第一-进-第一-出（“FIFO”）缓冲存储器。

控制模块16的控制逻辑可以配置成执行多个任务。在此列出的一些任务旨在是示例性的并且是非限制性的。该控制逻辑可以配置为分析辐射检测系统10（包括其任何一部分）的状态信息。状态信息可以包括一个辐射计数速率（诸如来自辐射计数器18的）、来自光敏感器14的呈电子信号形式的一个入射数据状态速率；该缓冲器有多满；该缓冲器的数据累积速率（例如，缓冲器上数据接受速率减去数据传输速率），闪烁光或者其派生物的幅度（例如，如通过分析来自光敏感器14的电子信号而确定的），靠近闪烁器12的辐射检测区域的辐射源的数量和类型；穿过该闪烁器12的辐射检测区域的物体的尺寸和速度；闪烁器12和光敏感器14的温度；影响辐射检测的其他适合信息，或者它们的任一组合。因此，该状态信息可以在宽范围内。

该控制逻辑还可以配置成选择一种特殊类型的技术，这种技术被用于确定正在通过辐射检测系统10感测的靶向辐射的类型。该控制逻辑可以进一步配置为确定所检测到的辐射的具体类型以及对应于所检测到的辐射的辐射计数器的增量。

该控制逻辑可以配置为在多种技术之间切换。该切换可以响应于状态信息的改变来执行，它可以包括改变在靠近闪烁器12和光敏感器14的环境中的不同条件。适合于改变这些不同条件的能力是显著超过常规辐射检测系统的进步。关于可以触发切换的物质和切换可以发生的时间的更多的细节稍后关于使用辐射检测系统10的方法进行叙述。

图2包括使用辐射检测系统10的示例性方法的流程图。该方法将相对于在辐射检测系统10内的部件进行描述，如图1中所展示的。在阅读这个说明之后，熟练的业内人士将认识到相对于具体部件描述的活动，可以通过另一个部件来进行。此外，相对于具体部件所描述的活动可以结合到一个单一部件中，并且相对于一个单一部件描述的活动可以在不同的部件之间分布。

该方法可以通过在图2中的方框202和204处捕获辐射并且发射闪烁光而开始。该辐射可以通过闪烁器12进行捕获，并且该闪烁光可以通过闪烁器12响应于捕获该辐射而发出。该方法可以进一步包括在方框206处变换闪烁光的波长。在一个实施例中，由闪烁器12发射的闪烁光可以通过波长变换材料13变换成不同的波长。波长变换的光是闪烁光派生物的光的一个实例。与闪烁光的原始波长相比较，光敏感器14可以是对于波长变换的光响应更大的（例如，具有一个更高的量子效率）。该波长变换活动在光敏感器14具有对于原始波长处的闪烁光而言适当的量子效率时是不需要的。可替代地，波长变换材料13可以用于将该派生物光传输到光敏感器中，例如一个波长变换光学纤维。该方法还可以包括在方框208处产生一个电子信号。光敏感器14可以响应于接受该闪烁光或其派生物而产生一种呈电子脉冲信号形式的电子信号。在一个具体的实施例中，该闪烁光或者其派生物在光敏感器14的阴极处被接受，并且电子从该阴极中发射出来。这些电子可以被增倍来提供电子信号，这个电子信号是从光敏感器14的阳极中传输的。该电子信号可以在它达到控制模块16时或前被增倍。

该方法还可以包括分析状态信息以及选择一种用于确定在图2中的方框222和224处捕获到的辐射的类型的技术。辐射检测系统10可以包括或者使用用于确定所捕获到的辐射类型的不同技术，例如中子或者γ辐射。可以用于确定所捕获到的辐射是中子还是γ辐射的不同技术的一个表在本段落之后。在该表中列出的参考文献更详细地描述了这些技术，并且这些参考文献中的每一个是通过引用它们的针对此类技术的传授内容而结合在此的。该表中的这些技术是示例性的并且没有限制本发明的范围。在阅读本说明书之后，熟练的业内人士将会理解可以使用其他技术。

表

这些技术中的一些可能比其他进行得更快，而还有其他技术可能比其他的更精确，在信噪比很低（例如，闪烁光或者高背景噪音的低幅度）时另外的技术可能相对更好。控制模块16可以分析状态信息并且选择用于该具体的状态信息的技术。

例如，辐射计数速率可能很低，并且因此可以使用一个相对更正确的且更慢的技术。如果该辐射计数速率很高，那么该技术可能并不精确，并且于是选择一种不同的技术。在另一个实例中，闪烁光或其派生物如由光敏感器14感测的幅度可能是相对较低的。因此，信噪比可以是很低的，并且因此在信噪比是很低时可选择使用一种相对更精确的技术。沿着相似的路线，闪烁器12和光敏感器14的温度或震动速率可以影响对这种技术的选择。另外，关于入射数据速率（从光敏感器14到控制模块16）的状态信息或者缓冲器的状态可以影响该技术的选择。例如，如果该入射数据速率是过高的或者该缓冲器是过满或者过快积累数据的（接受比传输数据更多的入射数据），可以选择一种相对较快的技术。

在还其他实例中，可以使用多个参数的组合。例如，在辐射计数速率是很低时并且闪烁光或者其派生物的幅度是很低时可以选择一种特殊的技术，并且在辐射计数速率是很低时并且闪烁光或者其派生物的幅度是很高时可以选择另一种特殊的技术。在辐射计数速率是很高时并且闪烁光或者其派生物的幅度是很低时可以选择又另一种特殊的技术，并且在辐射计数速率是很高时并且闪烁光或者其派生物的幅度是很高时可以选择另外一种特殊的技术。在另一个实施例中，可以选择多于一种的技术。基于该状态信息，控制模块16可以选择将会用于确定检测是哪种辐射类型的一个子集的技术。

在阅读本说明书之后，熟练的业内人士将会认识到在此描述的方法是灵活的并且可以允许选择一种特殊的技术，这种技术是基于任一条状态信息或者多条状态信息的组合，包括状态信息的趋势。

在已经选择了这种技术之后，该方法可以进一步包括在图2的方框226处确定辐射的类型。在一个实施例中，闪烁器12在它捕获了中子和γ辐射两者时可以能够发射闪烁光。可以使用所选择的技术来确定所捕获的辐射是否对应于中子或者γ辐射。

当选择了多于一种的技术的时候，这些技术可以并行或者顺序地进行。可以使用这些技术基于所获得的这些结果来做出确定。如果来自这些技术的结果是相同的（所捕获的辐射是一种中子或者γ辐射），则辐射类型确定的结果通过一致的结果进行表示。在另一种情况下，这些技术中的一种或一些可以产生一个结果，并且一种或多种其他的技术可以产生一种不同的结果。在一个具体的实施例中，该确定可以通过一个简单的多数来获得。例如，三种技术可以指出所捕获的辐射是中子，而另一种技术可以指出所捕获的辐射是γ幅射。可以做出所捕获的辐射是中子的确定，因为更多的技术这样鉴别了这种所捕获的辐射。

在另一个实施例中，可以使用一种不同的方法来解决不一致的结果。例如，一种技术可以指出所捕获的辐射是中子，而另一种技术可以指出所捕获的辐射是γ幅射。还可以产生与各个结果相对应的置信级。具有更高置信级的结果可以用于确定辐射的类型。

参见图2中的流程图，尽管正在或者不久此后做出确定，但是在菱形242处做出了是否继续的决定。如果该方法将继续（“是”分支），则如果这并未发生该确定就完成，并且该方法可以进一步包括在方框262处使辐射计数增量。例如，当做出所捕获的辐射将是中子的确定时，中子计数器就增量，并且当所捕获的辐射是γ辐射时，γ辐射计数器就增量。

参见图2中的流程图，尽管正在或者不久此后做出确定，但是该控制方法可以确定该方法应该不继续（图2中菱形242的“否”分支）。关于中断的原因对于辐射检测系统10而言可以是关于状态信息的变化。

在一个实施例中，辐射检测系统可以使用一种相对较慢且高精确的技术用于中子计数。在闪烁器12的辐射检测区域附近可以放置一种γ辐射源。如果闪烁器12可以检测到中子和γ辐射两者，由于存在γ辐射源如果辐射计数速率由于γ辐射而过高的话，也许不能够使用相对较慢且高精确的技术。控制模块16的入射数据速率、由数据占据的缓冲器的分数仍然需要进行分析，可以使用正在被缓冲器接受的数据的速率、辐射计数速率、或者其任何组合被用作由辐射检测系统分析的状态信息。控制模块16可以确定应该使用另一种更佳适合于条件改变（鉴于更新的状态信息）的技术。

在另一个实施例中，该辐射检测系统可以使用一种的特殊技术用于计数靶向辐射。控制模块16可能正有着确定正在被检测的是中子还是γ幅射的困难。这样一种条件可以按一种较低幅度的闪烁光或者派生物光（波长变换的光）、低的信噪比、需要确定辐射类型的相对较长的时间、或者它们的任何组合来证明。鉴于这种状态信息，控制模块16可以确定应该使用另一种技术。从一种技术到另一种技术的切换可以在已经分析了来自光敏感器14的电子信号而发生。可替代地，目前的分析可以在完成之前终止，并且可以使用另一种技术来分析该信号。

此外，该辐射检测系统可以关于环境条件进行表征。例如，如果在户外使用该辐射检测系统，它可能需要在约-40°C到+50°C的温度范围上进行工作。类似地，为了测井，该温度可以超过100°C并且甚至200°C，并且闪烁器12和光敏感器14可以在使用过程中经受到振动。这些变化的条件会影响由闪烁器12产生的闪烁光的量值或者由光敏感器14发出的电子。随着操作条件的变化，在该辐射检测系统内的传感器可以发射关于传感器读数的信号到控制模块16。控制模块16可以随着工作条件的变化而在多种技术之间切换。

在一个实施例中，在多种技术之间的切换可以实时或者近实时地进行。在一个具体的实施例中，该切换可以在控制模块16正常工作时很快发生，并且典型地将是小于一秒。该切换可以在完全分析了来自光敏感器14的电子信号之前发生。因此，如先前在图2的方框226中描述的确定活动可以在获得结果之前就终止。使用其他技术来进行该确定，并且该计数器将基于其他技术获得的结果而增量。这样的一个程序对应于实时执行。在另一个实施例中，该切换可以在完成原始技术的确定活动之后发生。在这个实施例中，该计数器也许不会增量。进行了到其他技术的切换，并且使用其他技术来确定辐射的类型。基于其他技术获得的结果该计数器增量了。在一个正在进行的不再需要（例如，使用该原始技术进行确定）的活动允许继续走向完成之后该切换发生时，这样一个程序对应于一种近实时的执行。

在另一个实施例中，在已经做出了状态信息和选择的分析之后，但是在做出到另一种技术的切换之前（作用于这种选择）也许经过了一个时间段。这个时间段可以用于允许操作员调整该辐射检测系统或者准备接受来自该辐射检测系统的信息的设备。在另一个实施例中，控制模块16可以包括针对新近选择的技术来调整该辐射检测系统的逻辑。在还另一个实施例中，该时间段可以允许操作员废弃由控制模块16做出的选择，这样新近选择的技术不被启动。例如，该操作员可以宁可选择超过新近选择的技术的当前技术，或者操作员可以命令辐射检测系统使用又另一种技术。在一个实施例中，该时间段可以不大于约9分钟，而在另一个实施例中，不大于约1分钟。在一个进一步的实施例中，该时间段可以是不大于约15分钟。尽管不存着对该时间段的最小限制，但是该时间段可以至少是约0.05秒。

如在此说明的多个实施例可以帮助一个辐射检测系统选择一种技术来确定检测的辐射的类型。控制模块16可以选择至少部分地基于该辐射检测系统的状态信息的一种不同技术。因此，该辐射检测系统可以更容易适应于当前的或者不同的条件。

实例

将在以下实例中进一步描述在此所描述的概念，这并不限制在权利要求中所描述的本发明的范围。以下这些实例展示了在此描述的这些方法可以如何用来确定所捕获的辐射是中子还是γ辐射。在上表中列出的这些技术被用于以下实例中，并且该辐射检测系统用于进入端口，诸如一个边境通道、机场、海港处、等等。由该辐射检测系统正在分析的对象是车辆。这些实例描述了该辐射检测系统如何确定物体是在发射中子、γ辐射、两者或者还是一个都没有。

实例1

实例1展示了可以使用更佳适合于低辐射计数和低幅度技术的技术分析一个相对较低的预兆靶。在该对象靠近闪烁器12时，进行一个预备的辐射计数速率和幅度核查。例如，在做出一个第一辐射计数之后，控制模块16确定在先前的辐射计数发生之后在一个预定的时间段中是否做出对另一个辐射的计数。如果在预定的时间中没有其他辐射计数发生，那么该辐射检测系统就确定：该辐射计数速率是相对较低的。在进行一个预备的辐射计数速率的同一个时间段中或者就在其之前或之后，该辐射检测系统分析来自光敏感器14的电子信号以确定闪烁光的最大幅度或者被光敏感器14接受的波长变化的光。在该最大幅度是低于一个预定的值时，控制模块16选择更佳地适合于低辐射计数速率和低幅度的技术。参见上表，控制模块16使用了预备的辐射计数和幅度（这些是特殊类型的状态信息）并且选择了RTD和CC技术，因为这些技术已经先前被鉴别了，如与其他技术相比较时这些更佳地适合于低辐射计数和低幅度。

在这个具体的实例中，两种技术产生了指出所捕获的辐射是从该对象中发射的γ辐射的结果。因此，控制模块16做出了所捕获的辐射是γ辐射的确定并且使该γ辐射计数器增量。

实例2

实例2证明了可以使用该辐射检测系统分析并未发出任何靶向辐射的对象。控制模块16可以默认一个特定组的条件，诸如低的辐射计数速率以及低的幅度，如实例1中所描述的。未检测到辐射计数，并且因此该辐射检测系统确定该对象未发射中子或者γ辐射。无论中子计数器还是γ辐射计数器都没有发生增量。

实例3

实例3类似于实例2，除了不需要选择一个特定的技术之外。例如，可以使用一种暂停（time-out）技术。当该对象靠近闪烁器12时，在一个预定的时间段中未检测到辐射计数。该辐射检测系统确定该对象未发射中子或者γ幅射。无论中子计数器还是γ辐射计数器都没有发生增量。

实例4

实例4证实了在多种技术之间的非一致的结果可以使用与这些结果相关联的置信级来解决。包括天然放射性物质的对象被放置在闪烁器12附近。在该对象靠近闪烁器12时，进行一个预备的辐射计数速率和幅度核查，如关于实例1说明的。在实例4中，辐射计数速率是很低的，并且其幅度是很高的。控制模块16选择了更佳地适合于低辐射计数速率和高幅度的技术。参见上表，控制模块16使用了预备的辐射计数和幅度并且选择了CFD和ZC技术，因为这些技术已经先前被鉴别了，如与其他技术相比较时这些更佳地适合于低辐射计数和低幅度。

在这个具体的实例中，CFD技术产生了指出一种特殊的辐射计数是中子的一个结果，并且ZC技术产生了指出同一特殊的辐射计数是γ幅射的结果。关于确定辐射类型的阀值，CFD技术具有与用于ZC的对应值相比更远离确定阀值（用于区分中子与γ幅射）的一个值。控制模块16确定了与用于特殊辐射计数的CFD技术相关联的置信级是更高的，并且因此确定这种特殊辐射计数对应于中子。因此，控制模块16做出了所捕获的辐射是中子的确定并且使该中子计数器增量。

实例5

实例5展示了在多种技术之间的非一致结果可以使用一种投票的技术来解决。包括天然放射性物质的对象被放置在辐射检测系统的闪烁器12附近。在该对象靠近闪烁器12时，进行一个预备的辐射计数速率和幅度核查，如关于实例1说明的。在实例5中，辐射计数速率是很高的，并且其幅度是很高的。控制模块16选择了更佳地适合于高辐射计数速率和高幅度的技术。参见上表，控制模块16使用了预备的辐射计数和幅度（这些是特殊类型的状态信息）并且选择了CFD+B、FSR、以及FIT技术，因为这些技术已经先前被鉴别了，如与其他技术相比较时这些更佳地适合于高辐射计数和高幅度。

在这个具体的实例中，CFD+B和FIT技术产生了指出一个特殊的辐射计数是γ辐射的结果，而FIT技术产生了指出同一特殊的辐射计数是中子的结果。控制模块16确定出更多的技术指出该特殊的辐射计数是γ辐射，并且因此确定该特殊的辐射计数是γ辐射。因此，控制模块16做出了所捕获的辐射是γ辐射的确定并且是使γ辐射计数器增量。

实例6

实例6证实包括可以分析特定放射性物质的对象例如²⁴¹Am、²⁵²Cf、²³⁹Pu、²³²U、²³⁵U。在该对象靠近闪烁器12时，进行一个预备的辐射计数速率和幅度核查，如关于实例1说明的。在实例6中，辐射计数速率是很高的，并且其幅度是很低的。控制模块16选择了更佳地适合于高辐射计数速率和低幅度的技术。参见上表，控制模块16使用了预备的辐射计数和幅度并且选择了FFT和FUZ技术，因为这些技术已经先前被鉴别了，如与其他技术相比较时这些更佳地适合于高辐射计数和低幅度。

在这个具体的实例中，两种技术产生了指出一种特殊的计数是从该对象中发射的中子的结果。因此，控制模块16做出了所捕获的辐射是中子的确定并且是使中子计数器增量。

实例7

实例7证实了可以分析包括不同的放射性物质源的对象。在该对象靠近闪烁器12时，进行一个预备的辐射计数速率和幅度核查，如关于实例1说明的。在实例7中，辐射计数速率是很高的，并且其幅度是很高的。控制模块16选择了更佳地适合于高辐射计数速率和高幅度的技术。此外，控制模块16可以确定在该缓冲器内的数据是过满的或者入射数据速率（从光敏感器14到该缓冲器）是过高的。仍然需要分析的数据和入射数据速率占据的缓冲器的分数是状态信息的另外的实例。参见上表，控制模块16使用了预备的辐射计数和幅度并且选择了CFD+B和FSR技术，因为这些技术已经先前被鉴别了，如与许多其他技术相比较时这些更佳地适合于高辐射计数、高幅度。

因为该缓冲器过慢或者入射数据速率过高，所以控制模块16将各个电子脉冲分配给仅一种技术。一种特殊的电子脉冲仅被分配给CFD+B技术，并且一种不同的电子脉冲被仅分配给该FSR技术。分配不同的电子脉冲在做出了特殊电子脉冲的分配之后并且在针对特殊电子脉冲做出辐射类型的确定之前发生。因此，这些不同的技术平行地处理这些电子脉冲。在这个具体的实例中，CFD+B技术产生了指出一种特殊的电子脉冲对应于中子的一个结果，并且ZC技术产生了指出不同电子脉冲对应于γ幅射的一个结果。控制模块16做出了该特殊电子脉冲对应于中子的确定并且使该中子计数器增量，以及该不同的电子信号对应于γ辐射并且使该中子计数器增量。因此，控制模块16确定该对象发射了中子和γ幅射两者。

许多不同方面和实施例是可能的。在此描述了那些方面和实施例中的一些。在阅读本说明书以后，熟练的业内人士将了解到，那些方面和实施例仅仅是说明性的，并且不限制本发明的范围。此外，本领域的普通技术人员将理解包括模拟电路的一些实施例可以通过使用数字电路实施，并且反之亦然。

在一个第一方面，一种辐射检测系统可以包括一个能够响应于捕获不同类型的靶向辐射而发射闪烁光的闪烁器以及一个光学联接到该闪烁器的光敏感器。该辐射检测系统可以进一步包括一个电联接到该光敏感器上的一个控制模块，其中该控制模块被配置成分析该辐射检测系统的状态信息并且选择一个第一技术来确定由该闪烁器所捕获的是何种类型的靶向辐射，其中该第一技术是确定由闪烁器捕获的是何种靶向辐射的多种技术中的一种特定的技术，并且该选择至少是部分地基于该分析。

在该第一方面的一个实施例中，该状态信息包括一个辐射计数速率，一个入射数据速率、一个与该辐射检测系统的硬件限制相关联的参数、闪烁光或者该闪烁光的派生物的幅度，或者它们的任一组合。在一个具体的实施例中，与该硬件限制相关联的参数包括由并未完全分析的缓冲数据所占据的一个缓冲器的分数。

在该第一方面的另一个实施例中，分析该状态信息包括确定一个辐射计数速率、在该辐射计数速率是低于一个预定速率时选择该第一技术，并且在该辐射计数速率至少是该预定的速率时该控制模块被进一步被配置成选择一种第二技术，其中该第二技术是该多种技术中的另一种特殊的技术。在还另一个实施例中，分析该状态信息包括确定一个辐射计数速率、在该辐射计数速率是低于一个预定速率时选择该第一技术，并且在该辐射计数速率至少是该预定的速率时该控制模块被进一步被配置成选择一种第二技术，其中该第二技术是该多种技术中的另一种特殊的技术。在还另一个实施例中，分析该状态信息包括确定一个闪烁光或其衍生物的幅度、在该幅度是低于一个预定幅度时选择该第一技术，并且在该幅度至少是该预定的幅度时该控制模块被进一步被配置成选择一种第二技术，其中该第二技术是该多种技术中的另一种特殊的技术。

在该第一方面的另外一个实施例中，分析该状态信息包括确定一个辐射计数速率并且确定该闪烁光或该闪烁光的派生物的幅度，并且在该辐射计数速率是低于一个预定的速率时并且该幅度是低于一个预定的幅度时选择该第一技术。在该辐射计数速率是低于该预定速率并且该幅度至少是该预定幅度时该控制模块被进一步配置成选择一种第二技术，在该辐射计数速率至少是该预定速率并且该幅度是低于该预定幅度时选择一种第三技术，并且在该辐射计数速率至少是该预定的速率并且该幅度至少是该预定的幅度时选择一种第四技术，其中该第二、第三、和第四技术是多种技术的其他特殊技术。

在该第一方面的还另外一个实施例中，该辐射检测系统进一步包括布置在该闪烁器与该光敏感器之间的一种波长变换材料。在这些前述实施例中的任一个中，该控制模块被配置成确定检测是何种类型的辐射。在一个具体的实施例中，该控制模块被配置成使对应于检测到的辐射类型的计数器增量。在一个更具体的实施例中，该控制模块被配置成响应于该状态信息的变化从该第一技术切换到另一种技术。在一个甚至更具体的实施例中，该切换是在实时或者近实时进行的。在另一个甚至更具体的实施例中，该切换是在选择了该第一技术之后进行的，并且检测何种类型辐射的确定是由其他技术进行的，并且该计数器响应于使用其他技术的检测而有了增量。

在一个第二方面，使用辐射检测系统的方法可以包括在一个闪烁器处捕获辐射、响应于捕获辐射而发射闪烁光、并且在一个光敏感器处响应于接受闪烁光或者该闪烁光的派生物而产生电子信号。该方法可以进一步包括分析该辐射检测系统的状态信息并且选择一种第一技术确定何种类型的靶向辐射对应于该捕获到的辐射。该第一技术可以是多种技术中的一种特殊技术来确定所捕获的是何种类型的靶向辐射，并且选择至少是部分地基于该分析。

在该第二方面的一个实施例中，该状态信息包括一个辐射计数速率，一个入射数据速率、一个与该辐射检测系统的硬件限制相关联的参数、闪烁光的幅度，或者它们的任一组合。在一个更具体的实施例中，与该硬件限制相关联的参数包括由并未完全分析的缓冲数据所占据的一个缓冲器的分数。在另一个实施例中，分析该状态信息包括确定一个辐射计数速率并且选择该第一技术或者一种第二技术，其中该第二技术是该多种技术中的另一种特殊的技术，在该辐射计数速率是低于一个预定的速率时选择该第一技术，并且在该辐射计数速率至少是该预定的速率时选择该第二技术。在还另一个实施例中，分析该状态信息包括确定一个入射数据速率并且选择该第一技术或者一种第二技术，其中该第二技术是该多种技术中的另一种特殊的技术，在该入射数据速率是低于一个预定的速率时选择该第一技术，并且在该辐射计数速率至少是该预定的速率时选择该第二技术。在又另一个实施例中，分析该状态信息包括确定该闪烁光或者该闪烁光派生物的一个幅度并且选择该第一技术或者一种第二技术，其中该第二技术是该多种技术中的另一种特殊的技术，在该幅度是低于一个预定的速率时选择该第一技术，并且在该辐射计数速率至少是该预定的速率时选择该第二技术。

在另外一个实施例中，分析该状态信息包括确定一个辐射计数速率以及该闪烁光或者其派生物的一个幅度并且选择该第一技术、一种第二技术、一种第三技术、或者一种第四技术，其中该第二技术、第三技术、以及第四技术是该多种技术中的其他特殊的技术，在该辐射计数速率是低于一个预定的速率并且该幅度是低于一个预定的幅度时选择该第一技术，在该辐射计数速率是低于该预定的速率并且该幅度至少是该预定的幅度时选择该第二技术，在该辐射计数速率至少是该预定的速率并且该幅度是低于该预定的幅度时选择该第三技术，并且在该辐射计数速率至少是该预定的速率并且该幅度至少是该预定的幅度时选择该第四技术。

在该第二方面的前述实施例中任一个实施例的一个具体的实施例中，该方法进一步包括将该闪烁光的波长变换成一个不同的波长以便在该光敏感器处产生电子信号之前形成该闪烁光的派生物。在该第二方面的前述实施例中任一个实施例的另一个具体的实施例中，该方法进一步包括确定所检测的是何种辐射类型。在一个更具体的实施例中，在选择一种特殊的技术之后来进行所检测的是何种辐射的确定。在该第二方面的前述实施例中任一个实施例的另一个具体的实施例中，该方法进一步包括使对应于所检测辐射类型的计数器增量。在一个更具体的实施例中，该方法进一步包括响应于该状态信息的变化从该第一技术切换到另一种技术。在一个甚至更具体的实施例中，响应于状态信息的变化而实时或者近实时地进行切换。在另一个甚至更具体的实施例中，该切换是在选择了该第一技术之后进行的，检测何种类型辐射的确定是由其他技术进行的，并且响应于使用其他技术的检测而进行增量。在该第二方面的前述实施例中任一个实施例的还另外一个具体的实施例中，在使用该第一技术检测了是何种类型辐射的确定完成之后使用其他技术来进行检测是何种类型辐射的确定。在该第二方面的前述实施例中任一个实施例的还另外一个具体的实施例中，该方法进一步包括在完成使用该第一技术进行确定之前就中断使用该第一技术来检测是何种辐射类型的确定。

在前述实施例和方面中任一个实施例和方面的一个具体实施例中，不同的辐射类型包括中子辐射和γ幅射。在前述实施例和方面中任一个实施例和方面的一个具体实施例中，闪烁器包括NaI:Tl；CsI:Tl；Bi₄Ge₃Oi₂；LaBr₃:Ce；LaCl₃:Ce；CaF₂:Eu；Gd₂SiOs:Ce；GdI₃:Ce；Lu_2.xY_xSiO₅，其中x是在0到2的范围内；ZnS:Ag；ZnS:Cu；Y₂SiO₅:Ce；ZnO:Ga；ZnCdS:Cu；Cs₂LiYCl₆:Ce；Cs₂LiYCBr₆:Ce Cs₂LiLaCl₆:Ce；Cs₂LiGdCl₆(Ce)；Cs₂LiLaBr₆:Ce；LiF(Ti)；Lil(Eu)；Li₆Gd(BO₃)₃；一种有机液体闪烁器；或者它们的任一组合。在前述实施例和方面中任一个实施例和方面的一个具体实施例中，闪烁器包括ZnS:Ag；ZnS:Cu；Y₂SiO₅:Ce；ZnO:Ga；ZnCdS:Cu；Cs₂LiYCl₆:Ce；Cs₂LiYCBr₆:CeCs₂LiLaCl₆:Ce；Cs₂LiGdCl₆(Ce)；Cs₂LiLaBr₆:Ce；LiF(Ti)；Lil(Eu)；Li₆Gd(B0₃)₃；一种有机液体闪烁器，这种液体闪烁器包括甲苯、二甲苯、苯、苯基环己烷、三乙基苯、十氢化萘、或苯基二甲苯基乙烷（PXE）；或者前述化合物中任一种化合物的任何组合。在前述实施例和方面中任一个实施例和方面的又另一个具体实施例中，该光敏感器显著响应于蓝光或者绿光。在前述实施例和方面中任一个实施例和方面的另外一个具体实施例中，该光敏感器包括一种光电倍增器。在一个更具体的实施例中，该光电倍增器包括一个光电倍增管或者一种基于半导体的光电倍增器。

应注意，不是所有的以上在整个说明或实例中描述的活动都是必需的，特定活动的一部分可以不是必需的，并且除了描述的那些之外还可以进行一种或多种另外的活动。再进一步地，活动所列的顺序不一定是执行它们的顺序。

为了澄清而在独立的实施例的上下文中在此描述的某些特征也可以在单个的实施例中以组合方式提供。与此相反，为简洁起见，在一个单一的实施例的情形下描述的不同特征也可以分别地或以任何子组合的方式提供。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。

在以上已经相对于具体实施例描述了益处、其他优点、以及问题解决方案。但是，这些益处、优点、问题解决方案、以及可以导致任意益处、优点、或解决方案出现或变得更显著的任意一种或多种特征不应被解释为任何或所有权利要求的关键性的、必需的、或必要的特征。

Claims

1.一种辐射检测系统，包括：

一个闪烁器，该闪烁器能够响应于所捕获的不同类型的靶向辐射而发射闪烁光；

一个光敏感器，该光敏感器光学联接到该闪烁器上；以及

一个控制模块，该控制模块电联接到该光敏感器上，其中该控制模块是被配置成：

分析该辐射检测系统的状态信息；并且

选择一种第一技术来确定由该闪烁器所捕获到的是何种类型的靶向辐射，其中：

该第一技术是确定由该闪烁器所捕获的是何种类型靶向辐射的多种技术中一种特殊的技术；并且

该选择是至少部分地基于该分析。

2.如权利要求1所述的辐射检测系统，其中，该状态信息包括一个辐射计数速率，一个入射数据速率、一个与该辐射检测系统的硬件限制相关联的参数、闪烁光或者该闪烁光的派生物的幅度，或者它们的任一组合。

3.如权利要求2所述的辐射检测系统，其中，与该硬件限制相关联的参数包括由并未完全分析的缓冲数据所占据的一个缓冲器的分数。

4.如权利要求1所述的辐射检测系统，其中：

被配置成分析该状态信息的控制模块包括被配置成确定一个辐射计数速率的控制模块；

该控制模块被配置成在该辐射计数速率是低于一个预定的速率时选择该第一技术；并且

该控制模块进一步被配置成在该辐射计数速率至少是一个预定的速率时选择一种第二技术，其中该第二技术是该多种技术中另一种特殊的技术。

5.如权利要求1所述的辐射检测系统，其中：

被配置成分析该状态信息的控制模块包括被配置成确定一个入射数据速率的控制模块；

该控制模块被配置成在该入射数据速率是低于一个预定的速率时选择该第一技术；并且

该控制模块进一步被配置成在该入射数据速率至少是一个预定的速率时选择一种第二技术，其中该第二技术是该多种技术中另一种特殊的技术。

6.如权利要求1所述的辐射检测系统，其中：

被配置成分析该状态信息的控制模块包括被配置成确定该闪烁光或者其派生物的幅度的控制模块；

该控制模块被配置成在该幅度是低于一个预定的幅度时选择该第一技术；并且

该控制模块进一步被配置成在该幅度至少是一个预定的幅度时选择一种第二技术，其中该第二技术是该多种技术中另一种特殊的技术。

7.如权利要求1所述的辐射检测系统，其中：

被配置成分析该状态信息的控制模块包括被配置成确定一种辐射计数速率并且确定该闪烁光或者该闪烁光派生物的幅度的控制模块；

该控制模块被配置成在该辐射计数速率是低于一个预定的速率并且该幅度是低于一个预定的幅度时选择该第一技术；并且该控制模块被进一步配置成：

在该辐射计数速率是低于该预定的速率并且该幅度至少是该预定的幅度时选择一种第二技术；

在该辐射计数速率至少是该预定的速率并且该幅度是低于该预定的幅度时选择一种第三技术；并且

在该辐射计数速率至少是该预定的速率并且该幅度至少是该预定的幅度时选择一种第四技术；

其中该第二、第三、以及第四技术是该多种技术中的其他特殊的技术。

8.如权利要求1所述的辐射检测系统，进一步包括布置在该闪烁器与该光敏感器之间的一种波长变换材料。

9.如以上权利要求中任一项所述的辐射检测系统，其中，该控制模块被配置成确定所检测的是何种类型的辐射。

10.如权利要求9所述的辐射检测系统，其中，该控制模块被配置成使对应于所检测的辐射类型的计数器有增量。

11.如权利要求10所述的辐射检测系统，其中，该控制模块被配置成响应于该状态信息的变化而从该第一技术切换到一种第二技术，其中该第二技术不同于该第一技术。

12.如权利要求11所述的辐射检测系统，其中，该切换是实时或者近实时地进行的。

13.如权利要求11所述的辐射检测系统，其中：

在选择了该第一技术之后进行该切换；

由该第二技术进行所检测的是何种类型辐射的确定；并且

该计数器响应于该检测使用该第二技术而有增量。

14.一种使用辐射检测系统的方法，包括：

在一个闪烁器上捕获辐射；

响应于捕获该辐射而发射闪烁光；

响应于接受闪烁光或者该闪烁光的派生物而在一个光敏感器上产生一个电子信号；

分析该辐射检测系统的状态信息；并且

选择一种第一技术来确定何种类型的靶向辐射对应于该捕获到的辐射，其中：

该第一技术是确定所捕获的是何种类型靶向辐射的多种技术中一种特殊的技术；并且

选择是至少部分地基于该分析。

15.如权利要求14所述的方法，其中，该状态信息包括一个辐射计数速率、一个入射数据速率、一个与该辐射检测系统的硬件限制相关联的参数、闪烁光的幅度，或者它们的任一组合。

16.如权利要求15所述的方法，其中，与该硬件限制相关联的参数包括由并未完全分析的缓冲数据所占据的一个缓冲器的分数。

17.如权利要求14所述的方法，其中：

分析该状态信息包括确定一个辐射计数速率；并且

选择该第一技术或者一种第二技术，其中：

该第二技术是该多种技术中的另一种特殊的技术；在该辐射计数速率是低于一个预定的速率时选择该第一技术；并且

在该辐射计数速率至少是该预定的速率时选择该第二技术。

18.如权利要求14所述的方法，其中：

分析该状态信息包括确定一个入射数据速率；并且

选择该第一技术或者一种第二技术，其中：

该第二技术是该多种技术中的另一种特殊的技术；

在该入射数据速率是低于一个预定的速率时选择该第一技术；并且

在该入射数据速率至少是该预定的速率时选择该第二技术。

19.如权利要求14所述的方法，其中：

分析该状态信息包括确定该闪烁光或者该闪烁光的派生物的幅度；并且

选择该第一技术或者一种第二技术，其中：

该第二技术是该多种技术中的另一种特殊的技术；

在该幅度是低于一个预定的速率时选择该第一技术；并且

在该幅度至少是该预定的速率时选择该第二技术。

20.如权利要求14所述的方法，其中：

分析该状态信息包括确定一个辐射计数速率以及该闪烁光或者其派生物的幅度；并且

选择该第一技术、一种第二技术、一种第三技术、或者一种第四技术，其中：

该第二技术、该第三技术、以及该第四技术是该多种技术中的其他特殊的技术；

在该辐射计数速率是低于一个预定的速率并且该幅度是低于一个预定的幅度时选择该第一技术；

在该辐射计数速率是低于该预定的速率并且该幅度至少是该预定的幅度时选择该第二技术；

在该辐射计数速率至少是该预定的速率并且该幅度是低于该预定的幅度时选择该第三技术；并且

在该辐射计数速率至少是该预定的速率并且该幅度至少是该预定的幅度时选择该第四技术。

21.如权利要求14到20中任一项所述的方法，进一步包括将该闪烁光的波长变换成一种不同的波长以便在该光敏感器上产生该电子信号之前就形成该闪烁光的派生物。

22.如权利要求14到21中任一项所述的方法，进一步包括确定所检测的是何种辐射类型。

23.如权利要求22所述的方法，其中，在选择一种特殊技术之后进行所检测的是何种辐射类型的确定。

24.如权利要求14到23中任一项所述的方法，进一步包括使对应于所检测的辐射类型的计数器有增量。

25.如权利要求14到19中任一项所述的方法，进一步包括响应于该状态信息的变化而从该第一技术切换到一种第二技术，其中该第二技术不同于该第一技术。

26.如权利要求25所述的方法，其中，响应于状态信息的变化而实时或者近实时地进行切换。

27.如权利要求25所述的方法，其中：

在选择了该第一技术之后进行切换；

确定由该第二技术进行所检测的是何种辐射类型；并且响应于该检测使用该第二技术进行增量。

28.如权利要求27所述的方法，其中，在使用该第一技术检测了何种辐射类型的确定完成之后进行使用第二技术检测是何种辐射类型的确定。

29.如权利要求27所述的方法，进一步包括在使用该第一技术进行确定完成之前就终止使用该第一技术检测是何种辐射类型的确定。

30.如以上权利要求中任一项所述的辐射检测系统或方法，其中，这些不同的辐射类型包括中子辐射和γ辐射。

31.如以上权利要求中任一项所述的辐射检测系统或方法，其中，该闪烁器包括：NaI:Tl；CsI:Tl；Bi₄Ge₃O₁₂；LaBr₃:Ce；LaCl₃:Ce；CaF₂:Eu；Gd₂SiO₅:Ce；GdI₃:Ce；Lu_2.xY_xSiO5，其中x是在0到2的范围内；ZnS:Ag；ZnS:Cu；Y₂SiOs:Ce；ZnO:Ga；ZnCdS:Cu；Cs₂LiYCl₆:Ce；Cs₂LiYCBr₆:CeCs₂LiLaCl₆:Ce；Cs₂LiGdCl₆(Ce)；Cs₂LiLaBr₆:Ce；LiF(Ti)；Lil(Eu)；Li₆Gd(BO₃)₃；一种有机液体闪烁器；或者它们的任一组合。

32.如以上权利要求中任一项所述的辐射检测系统或方法，其中，该闪烁器包括：ZnS:Ag；ZnS:Cu；Y₂SiO₅:Ce；ZnO:Ga；ZnCdS:Cu；Cs₂LiYCl₆:Ce；Cs₂LiYCBr₆:Ce Cs₂LiLaCl₆:Ce；Cs₂LiGdCl₆(Ce)；Cs₂LiLaBr₆:Ce；LiF(Ti)；Lil(Eu)；Li₆Gd(B0₃)₃；一种有机液体闪烁器，这种液体闪烁器包括甲苯、二甲苯、苯、苯基环己烷、三乙基苯、十氢化萘、或苯基二甲苯基乙烷；或者前述化合物中任一种化合物的任何组合。

33.如以上权利要求中任一项所述的辐射检测系统或方法，其中，该光敏感器显著响应于蓝光。

34.如以上权利要求中任一项所述的辐射检测系统或方法，其中，该光敏感器显著响应于绿光。

35.如以上权利要求中任一项所述的辐射检测系统或方法，其中，该光敏感器包括一种光电倍增器。

36.如权利要求35所述的辐射检测系统或方法，其中，该光电倍增器包括一种光电倍增管。

37.如权利要求35所述的辐射检测系统或方法，其中，该光电倍增器包括一种基于半导体的光电倍增器。