CN103675886A

CN103675886A - 闪烁探测器增益控制

Info

Publication number: CN103675886A
Application number: CN201310417031.2A
Authority: CN
Inventors: 武孝; A.J.埃辛; 卢嘉铭
Original assignee: Thermo Fisher Scientific Inc
Current assignee: Thermo Fisher Scientific Inc
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2033-09-13
Also published as: US9091772B2; GB2507863B; GB201316339D0; US20140077073A1; CN103675886B; GB2507863A; DE102013015199A1

Abstract

一种用于控制闪烁探测器中的增益的方法、装置及计算机程序产品。从一个光电倍增管获得多个校准计数比，每个校准计数比代表高于一个不同阈值的一个整体计数比。如果对校准计数比关系的评估结果不同于对在辐射源的能量谱中的参考峰的基于整体计数比VS阈值的预期结果，则调整光电倍增管增益。当结果表明这些校准计数比不是来自该参考峰时，还可以评估一个附加的、不同的关系，并且执行一个附加的增益调整。一个相同的辐射源可以被用于收集试验计数以及校准计数。

Description

闪烁探测器增益控制

领域

本发明总体上涉及闪烁探测。

背景技术

闪烁探测器是众所周知的且被用来探测电离辐射，比如由一个辐射源产生的伽玛或x射线。应用包括探测容器中多种材料的密度和水平，以及基于发射光谱识别元件或形成该电离辐射穿过的多个物件的图像（例如，医学或工业成像）。此类闪烁探测器包括一个闪烁器以及一个光探测器，该闪烁器响应于接收到该电离辐射的一个量子而发出光，该光探测器响应于来自该闪烁器的光而产生一个电信号。这些闪烁器可以是透明晶体，比如NaI或CsI晶体，通常是掺杂的（例如，掺杂铊），尽管许多其他材料是已知的（例如，锗酸铋、钆硅酸盐以及其他的）。而多种光探测器也是已知的，鉴于其相对低的成本、易于操作、以及灵敏度，PMT是常用的。由多个PMT产生的电脉冲是可以例如用电子计数器进行计数。通过对由电离辐射造成的脉冲进行计数，可以评估一个物件在一个位置的密度，该电离辐射已经穿过该物件或从该物件被散射。同样，在其他的应用中，可以分析这些输出脉冲，并且，可以在不同能量处获得一个脉冲分配（一个“能量谱”）。通常，这将是在每个能量（或振幅）处的一个脉冲计数谱。可以评估在每个能级处的不同峰，并且，基于该能量谱对多个元件进行识别。前述类型的应用是公知的。

该PMT是高度灵敏的探测装置，用于将光转化成放大的电信号。一个典型的PMT包括一个抽空的玻璃管以及布置在该管内的一系列电极。这一系列电极包括一个光电阴极（一个辐射源从该光电阴极进入该管）、一个聚焦电极、多个倍增电极（该多个倍增电极起电子倍增器的作用）、以及一个阳极（成倍的电荷在该阳极处积聚）。操作中，一个高电压源被用来在比之前的倍增电极更高的电压处保持每个连续的倍增电极，该阳极位于最高电位处。当多个入射光子（入射光）撞击该PMT的光电阴极时，由于光电效应，这些光子射出多个光电子。从该光电阴极射出的这些光电子被一个电场加速，并且被该聚焦电极指向该电子倍增器（该系列倍增电极）。通过二次发射过程该电子倍增器使这些光电子倍增。当这些倍增的光电子到达阳极时，它们作为一个电信号被输出。

更具体地，当这些加速的光电子撞击该第一倍增电极时，多个二次电子通过二次发射被射出。这些二次电子加入首批光电子并且向下一个倍增电极加速。此过程在连续的倍增电极中重复。二次发射的这种级联效应引起在每个连续的倍增电极处产生的电子数量的增加。换言之，电荷在每个连续的倍增电极处放大。当这些电子到达阳极时，它们作为一个放大的电信号被输出。由于以上过程，即使来自该光电阴极的一个小的光电流也可以在该PMT的阳极处提供一个大的输出电流。可以被称作“增益”的这种放大取决于倍增电极的数量、加速电压、温度等。

PMT提供了多个优势，比如高内部增益、高灵敏度、快速响应、低噪声、以及高频响应。然而，多个闪烁器和多个光探测器（比如该PMT）的增益可能由于各种因素而波动（比如温度和年限）。这可导致PMT输出随着时间而变化，即使是来自相同的接收到的电离辐射，这反过来可导致对结果的错误判断。

发明内容

本发明提供了用于控制闪烁探测器增益的多种方法、装置及计算机程序。该闪烁探测器可以包括一个闪烁器和一个从该闪烁器接收光的探测器。尽管PMT通常被用作探测器，应该理解的是本发明的任何实施例可以使用具有可调增益的任何其他类型的探测器来取代PMT。因此，无论“PMT”被用在任何所述的实施例中，其他实施例可以具有相同的构造，但“PMT”更为普遍地由“具有可调增益的探测器”取代。

在一些实施例中，本发明提供了一种用于控制闪烁探测器中的增益的方法，该闪烁探测器包括一个闪烁器和一个从该闪烁器接收光的PMT。该方法可以包括：将该闪烁器暴露于一个辐射源，并且，从该PMT获得多个校准计数比，每个校准计数比代表高于一个不同阈值的一个整体计数比。执行这些校准计数比中的至少一些校准计数比的一个第一比较以及这些校准计数比的一个第二比较，该第二比较与该第一比较不同。当该第一比较的结果表明这些校准计数比（即，所有校准计数比被用于该第一比较）与该辐射源的能量谱中的一个参考峰不对应时，该方法可以包括执行该PMT增益的一个第一调整，直到该结果表明这些校准计数比与该参考峰相对应。当该第二比较的结果不同于由该参考峰产生的整体计数比VS能量阈值的关系时，该方法可以包括执行PMT增益的一个第二调整，以便减少变化。通过在此背景下引用“不同的”比较，不同的数学函数得以使用，不仅仅是函数功能中的值。

本发明的方法的其他实施例中提供了一种用于控制闪烁探测器中的增益的方法，该闪烁探测器具有如前所述的一个闪烁器以及一个PMT。在这些实施例中，该方法可以包括：将该闪烁器暴露于一个辐射源，并且，从该PMT中获得多个校准计数比，每个校准计数比代表高于一个不同阈值的一个整体计数比。执行该多个校准计数比中至少一些校准计数比的一个比较，并且，当该比较的结果不同于一个参考峰的整体计数比VS能量阈值的关系时，执行PMT增益的一个调整，以便减少变化。这些实施例还可以包括当被暴露于相同辐射源时，从该PMT获得一个试验计数比，该试验计数比代表具有一个能量阈值的一个整体计数比，该能量阈值位于整体计数比VS阈值的一个平台上。

在一些实施例中，进一步提供了多个闪烁探测器以及一个处理器，该闪烁探测器包括如前所述的一个闪烁器和PMT。在该闪烁器暴露到一个辐射源后，该处理器可以执行本发明的任何方法。在本发明的实施例中进一步提供了多个计算机程序产品，这些计算机程序产品携带一个计算机程序，当被加载到一个可编程处理器中时，该计算机程序可以执行本发明的任何方法。

附图说明

现在将参考附图描述本发明的实施例，在附图中：

图1示出了在伽玛射线谱中具有一个单峰的Cs137的能量谱，该能量谱是通过一个NaI闪烁器以及PMT获得的。

图2展示了由图1中能量谱中的该单峰产生的Cs137的整体计数比VS阈值的直线关系。

图3是与图2相同的绘图，但是，图3用标号标注来展示一个具体比较作为在本发明的一个实施例中对PMT增益进行调整的基础。

图4展示了该比较的应用如何给用来对PMT增益进行调整的Cs137提供一个唯一解决方案。

图5示出了通过一个NaI闪烁器以及PMT获得的Co60的能量谱，并且示出了在伽玛射线谱中的两个相对接近的峰。

图6是对Co60的整体计数VS阈值的一个谱，并且展示了一个附加第一比较和PMT增益的一个第一调整是如何先于该第二调整被使用，以便避免该第二比较和调整锁定到该能量谱中错误的峰上。

图7是一个与图2相似的曲线图，并且展示了在本发明的方法中获得的多个试验计数。

图8是根据本发明的一个实施例的闪烁探测器的框图。

图9是展示了本发明的一种方法的状态图。

本发明一些实施方案的详细描述

本发明的实施例认识到随着温度或其他环境条件变化，一个闪烁探测器的增益将趋于改变。这导致了在该闪烁探测器看来，来自相同试验物件的试验计数比随着时间而变化，虽然事实上没有任何改变。结果，可以获得来自多个不同试验物件的多个不准确的试验计数比。通过调整增益对此进行补偿是可能的，比如通过调整PMT电压。在辐射源的能量谱中的一个参考峰可以对调整该增益充当一个适当的参考，从而使得从该参考峰获得一致的读数。本发明的实施例进一步认识到许多辐射源在其能量谱中具有一个峰，这个峰可被用作一个参考峰，并且产生的整体计数比VS阈值的关系是线性的且在给定的闪烁探测器中有固定斜率。因此，调整该增益以确保这些校准计数比保持在该线性区域上可以提供增益控制的一个相对简单的实现方式的基础。此类整体计数比被称作“校准计数比”，因为它们通常在该辐射源和该闪烁器之间不需要任何试验物件便得以获取，而“多个试验计数比”是通过现有的试验物件执行的。如将进一步讨论的，确保多个校准计数比落到该线性区上的多个相对简单的实现方式可以根据各种公式通过比较这些计数比来获得（即，对它们彼此进行比较）。

然而，本发明的一些实施例进一步认识到可能会出现困难，其中在该能量谱中的该辐射源具有紧挨在一起的多个峰，比如在20%或30%之内（与分母一样是使用最低能量峰所测定的）或在彼此的200 keV至300 keV之内。例如，Co60在1.33 MeV处展现了可以被用作参考峰的一个高能量峰，而在1.17 MeV处还具有接近该高能量参考峰的一个低能量峰。在理想的操作条件下，来自Co60的多个校准计数比的一个比较可以产生与整体计数比VS能量阈值的关系相适合的一个结果，该能量阈值与该高能量参考峰相对应。例如，结果可以显示这些校准计数比落在计数比VS阈值的绘图的线性部分上。随着PMT增益由于环境变化或在仪器启动期间而改变，这个绘图将趋向于向左或向右移动。当该辐射源在该能量谱中仅具有该参考峰时，或具有与预定峰很好地分离的其他峰时，该方法可以简单地执行PMT增益的一个调整，直到该比较结果显示这些校准计数比回到了该绘图的线性部分上。然而，在该绘图可以移动的足够远从而使得这些校准计数比则落在该绘图的对应于那个低能量峰而不是该高能量参考峰的那一部分上的意义上，接近于该高能量参考峰的Co60中的低能量峰可以“干扰”该参考峰及前述调整。在这种情况下，取决于用于前述调整的这个比较，该方法可能不正确地假设这些计数比来自对应于该参考峰的整体计数比VS阈值的绘图的线性部分。为此，该方法可以包括基于一个第一比较的一个第一增益调整，该第一比较与用于该前述调整的比较不同，且该第一比较可以帮助确保这些校准计数比事实上与该参考峰相对应（而例如与该能量谱中的另一个峰不对应）。以下进一步描述本发明实施例的操作的这些方面。

在一些实施例中，由该参考峰产生的整体计数比VS能量阈值的关系可以是线性的。在这种情况下，该第一比较可以确定这些校准计数比中至少一些校准计数比所位于的一条线是否符合预定的斜率要求（例如，大于某个最小斜率）。对此进行确定的一个方式是通过计算这些校准计数比中的至少一些校准计数比的一个比率。在一个实施例中，这些校准计数比可以包括在上限、中间、以及下限阈值处所获得的三个计数比（比如，一个上限阈值、从整体计数比VS阈值的基线附近所取得的一个下限阈值、以及在这两个值中间的一个阈值）。该第二比较可以包括对在该上限和中间阈值处的这些校准计数比之间的差异与在该中间和下限阈值处的这些校准计数比之间的差异进行比较。在这种情况下，当这两个差异不代表一条直线时（例如，这两个差异不在所使用的上限、下限、以及中间阈值处的相等容差之内），执行PMT增益的该第二调整。这种第二比较在硬件和/或软件中的实现相对容易。然而，当在该能量谱中使用具有一个附近峰的多个辐射源时（比如，Co60），这种第二比较本身未必能保证这些校准计数比与该参考峰相对应。

本发明的多种方法可以进一步包括从该PMT获得一个试验计数比，该试验计数比具有位于整体计数比VS阈值的一个平台上的一个能量阈值。该辐射源可以是与获得该多个校准计数比相同的辐射源。这些试验计数比可以通过该试验物件进行收集，该试验物件以任何适当方式被插入在该辐射源与该闪烁探测器之间，以便使得通过透射探测到穿过该试验物件的来自该辐射源的辐射。

在本发明的任何实施例中，通过该辐射源与该闪烁器之间设置的一个试验物件可以获得该多个校准计数比。

在本发明的任何实施例中，通过该辐射源与该闪烁器之间设置的一个试验物件可以执行该光电倍增管增益调整。

进一步地，在本发明的任何实施例中，在收集多个试验计数比期间的相同时间段中，可以重复地收集多个校准计数比，并且，重复地进行该增益调整。

如以上所指出，本发明的装置可以包括如已描述的一个闪烁器和PMT，以及用于执行本发明任何方法的一个处理器。在具体实施例中，该闪烁器可以包括一个NaI、CsI或其他晶体，其中任何一个可以具有如闪烁器技术领域中众所周知的适当掺杂剂。

在任何实施例中，也想到了任何操作或序列的多次重复。例如，可以连续地收集这些校准计数比，并且重复地执行该第一比较和第一调整，直到这些校准计数比与该参考峰相对应。类似地，可以重复地执行PMT增益的多次第二比较和第二调整。另外，当该闪烁探测器运行时，随着连续地收集多个校准计数比，获得多个校准计数比、执行该第一比较和第一调整、以及执行该第二比较和第二调整的整个序列可以被重复多次并且甚至是连续地。

在本申请中，除非一个相反的指示出现，如所描述的使用以下术语。“识别”或“识别存在性”或类似术语包括一个定性评价（例如，该物质存在或不存在）以及一个定量评价（即，存在多少）的两者之中任一个或两者。“适当的”是指某物（比如，一个表面）不符合任何预定的指标，比如不符合预定的性能指标或表明该表面未经授权与一个特定仪器一起使用的指标。“可以”在本申请指的是某物是可选的，例如，如果一个物件“可以”存在，那么意味着该物件或者存在或者不存在。类似地，当一种装置、方法或计算机程序的要素或特征被说成“可能”存在，这指的是其可能或可能不被用作本发明任何实施例的部分。在本申请中，“或”包括所指的多个物件的任何单个物件，以及所指多个物件的任何组合。例如，“使用A或B”意思是以下任何一个：使用A；使用B；A和B一起使用。术语“至少”涉及一些特征，比如“至少三个校准计数比”仅用来在此具体情况中强调一个最小数目，并且，应该理解的是“一个”和“该”等涉及一个实施例中的其他特征，这些特征具有或包括多种要素，还允许将要使用的多个所指的特征，除非另外明确地指出相反情况。例如，“一个辐射源”允许多个辐射源的存在。

在此使用的一个“处理器”可以是任何硬件或硬件/软件的结合，该处理器可以执行其要求的多个步骤。例如，一个处理器可能是适当地程控的微处理器或特定用途集成电路。一个处理器还可以包括任何已知类型的一个存储器，比如一个只读或读写存储器，该存储器为如在此描述的光谱仪操作保存指令和数据。本申请中所描述的任何方法的这些操作或序列可以用所描述的顺序或以任何其他逻辑上可能的顺序被执行。尽管通常PMT增益的一个第二调整可以跟随任何第一调整。比如“第一”和“第二”被用作标记词，以便区别类似地多个命名的事件或部件，并且，没有必然暗示必须一起使用的已标记的多个事件或该多个事件或多个物件的任何顺序。而短语比如“至少一些”被用在一些实例中，以便指定一组中的一个或多个，甚至用在该短语的使用不比一个组少的情况下。例如，当“一个PMT”指的是可以有多个PMT存在，但是本发明的方法中所使用的仅有一个或另一些数目。计算机程序“产品”是有形的、非暂时性的媒质，其可以以非暂时性的但是潜在地临时性的形式承载本发明的计算机程序（例如，磁的、光的或固态的存储器）。“线性的”代表一条直线。然而，通过代表任何关系的“线性的”、相等的、或其他术语，将理解的是这种关系不需要是确切的关系，而是可以允许存在一些容差同时仍获得了本发明的益处。例如，“线性的”可以与精确直线具有一些预定的小变化。偶然地，可以明确地阐明一种关系，以包括一个容差来强调。然而，将理解的是当可以使用零容差时，在任何所述关系中通常将允许有一些预定的容差。“整体计数比”指高于一个阈值能量水平所探测的全部脉冲的总计数比，其中该能量水平可以由源于该PMT的信号幅度所代表。其合计的最高能量水平将通常成为最高能量水平，该最高能量水平可以被特定仪器所探测，该闪烁探测器是该特定仪器的一部分，或在从一个给定辐射源处没有探测出进一步计数的一条基线上。“阈值”和“能量阈值”在此可互换使用。当多个整体计数比“对应”于该能量谱中的一个峰时，这指的是这些计数比的能量阈值产生于该峰存在于其上的该能量谱上的一个能量水平。

本申请中所引用的任何参考通过引用以其整体与本申请相结合，除可能与本申请相冲突的程度，这种情况下，本申请占优势。

现在参照图1，示出了伽玛射线区域中的Cs137的能量谱，该能量谱通过使用掺杂NaI晶体和PMT的一个闪烁探测器获得。可以看出，Cs137在661.7 keV处展现了一个高能量单峰以及在32 keV处的另一个低能量峰（未示出），该高能量单峰可以被用作参考峰。图2示出了在典型的操作条件下（即，温度和其他环境）在图1中的661.7 keV峰的区域周围的计数比（在这些图中的“多个计数”）VS阈值的绘图，并且具有该闪烁探测器的正常增益。利用以下过程累计图2和图6的数据：

来自该闪烁探测器的Cs137的8μC或Co60被放置在2”。

一个函数发生器被用来建立具有每100秒0.007 V侧步的从-1.8 V到-1.2 V的一个上斜面。

该函数发生器的输出被用来设置鉴别器阈值电压。

PMT HV被设置在890 V。

虚拟仪器程序累计100秒的计数，并且然后记录这些累计的计数以及鉴别器阈值电压。

在图2和图6中示出了多个结果。

注意在图2中（区域50）在1、2和3之间的区域中多个计数比与阈值的关系是一种线性的关系。就是说，整体计数比VS阈值的这个绘图在该区域50中展现了一种线性关系，这种线性关系与该能量谱中的661.7 keV峰的参考峰相对应。随着温度变化，闪烁探测器增益将变化，并且图2的绘图将趋向于向左或向右移动。然而，已经发现该绘图的形状（包括线性区域50的斜率）随着温度变化和时间推移将趋向于相同。Cs137在32 keV处还展现了另一个峰（未示出）。然而，这个另外的峰并未靠近该高661.7 keV峰。事实上，这两个峰相隔较远，由温度或其他环境变化造成的在该闪烁探测器中的任何增益变化将不会将图2的绘图移动的足够远，从而使得对于该低能量峰的该整体计数比VS阈值可以移动到图2的阈值1、2和3之间的区域。结果，在以上所述的意义上，该低能量峰不能干扰该高能量峰以及增益调整，并且可以被忽略。

通过参考图3，现在将展示用于增益调整的一个比较。有时，这些将被称作一个“第二比较”以及“第二调整”，特别是当与如与图6相关的以下所述的一个“第一比较”以及“第一调整”一起使用时。然而，在一些实施例中，在没有任何“第一”比较和调整时，可以使用该“第二”比较以及调整。现在参照图3，阈值电压V1、V2、以及V3可以被各自设置在位置1、2、以及3处，代表一个上限阈值（V1）、接近该绘图的基线的一个下限阈值（V3）、以及在V2与V3之间中途的一个中间阈值（V2）。各自将具有一个对应的计数比Ct、Cc、或Cb（它们将被称作校准计数比），该计数比在典型的操作条件下由该闪烁探测器的正常增益产生。人们可以选择V1、V2、V3，从而使得：

V1-V2 = V2-V3 (I)

因为在图3的绘图中，在V1到V3之间的区域是线性的，那么将符合以下条件：

(Ct – Cc)/(V1-V2) = (Cc – Cb)/(V2 – V3) (II)

来自 (I) 和 (II)：

(Ct – Cc) = (Cc – Cb) (III)

通过设置：

A = Ct – Cc (IIIa)

B = Cc – Cb (IIIb)

那么，在正常增益时A = B，或用另一种方式阐释这两个差异在正常增益处应该相等。这个结果还可以从图4中看出，其中绘出了A和B VS阈值。如可以从图4看出，在正常增益时对A = B仅有一个唯一解决方案。如果由 (III) 提供的这三个校准计数的比较结果应该不相等，那么该闪烁探测器增益已不正常。在图3中，这导致该绘图向左或向右移动。在这种情况下，可以通过调整PMT电压来执行PMT增益的一个第二调整，直到 (III) 再一次正确时（该绘图被带回到图3所示的那个位置）。更具体地：

如果A = B，那么增益是正常的，并且当前PMT电压保持不变。

如果A > B，该增益减少，并且应该通过增加该PMT电压而增加。

如果A < B，该增益增加，并且应该通过减少该PMT电压而减少。

实际上，要求A = B将允许某一预定的容差，以便避免连续尝试对小的增益波动进行补偿。

前述用于获得PMT增益的一个第二调整的方法通过一个辐射源是有效的，比如Cs137，该Cs137在该能量谱中仅有该参考峰，或至少其中任何其他峰不接近于该参考峰。然而，如之前提及的，当使用在该能量谱中具有接近于该参考峰的另一个峰的一个辐射源时，这个另外的峰可能“干扰”前面的方法。基于与 (III) 不同的这些校准计数比的一个比较，使用PMT增益的一个第一调整可以通过识别这些校准计数比何时与该参考峰不对应来帮助解决此类辐射源的这个问题。可以参照一个Co60辐射源理解上述内容，该辐射源的能量谱在图5中示出，并且，该辐射源在1.33 MeV峰（80）处展现了一个低能量峰以及可以被用作该参考峰的一个1.17 MeV高能量峰（90）。整体计数比VS阈值的对应绘图在图6中示出。在图6中，该区域140对应于该高能量峰，并且展现了如固定斜率的实线所示的一种线性关系，而该区域120对应于该低能量峰，并且展现了并非完全线性的一种关系，如与区域140的实线相同斜率的实线所示。已经发现图6的绘图的斜率（包括区域140的斜率）将趋向于随时间推移和温度变化保持不变，尽管该绘图位置将趋向于向左或向右移动。

在图6中，在区域140周围的上限、中间、以及下限（具体地，基线）电压上设置V1、V2、以及V3是可能的，并且，以如以上所描述的与Cs137的图2和图3相关的相同的方式利用一个比较（比如，在 (III) 中）作为PMT增益的一个调整的基础。然而，随着温度变化，图6的绘图可以右移，并且然后区域120可以占领之前被区域140所占领的区域的至少一部分，或该绘图可以左移。因此，(III) 的比较可以在区域120中开始操作，而不是在区域140中，或向区域140的右侧，从而导致一个不正确的增益设置。对此的另一种观点是，不像Cs137的情况，(III) 的比较对于Co60具有多于一个解决方案。例如，该比较在图6中沿着线140是正确的，在这条线上所有的校准计数与该参考峰相对应。然而，该比较在图6中沿着一条线（比如线150）也可以是正确的，该比较不再使用多个校准计数，所有校准计数与该参考（高能量）峰相对应。类似地，随着该绘图向左移动，(III) 的该比较也可以是正确的。

为了帮助避免前述情况，这些校准计数比的另一个比较（一个“第一比较”）被用来确定在这些校准计数比是否与该能量谱中的该参考峰相对应。具体地，该第一比较可以将多个校准计数比进行比较，以便确定它们是否落在具有一个斜率的线上，该斜率符合预定斜率的要求，比如落在具有基本上小于区域140的斜率的一个斜率的线上。对于一个给定的闪烁探测器，完成这一点的一个简单方式是找到一个比率“K”，其中对于区域140是：

K = Ct/Cb (IV)

那么，可以为一个给定的闪烁探测器预定一个K值，其中该值基本上比前面的值小，这表明这些校准计数比不是来自区域140。在所述低于K的特定装置中，该装置被设置在一个整数“m”处，其中m = 2。然后在操作中，每当K < 2时，那么执行PMT的一个第一调整，直到K ≥ 2时，然后以与对Cs137的相似方式基于 (III) 的比较结果，接着执行一个第二调整。

当采用所述多种方法控制闪烁探测器增益时，可以获得多个试验计数比，该多个试验计数比由来自一个辐射源穿过一个试验物件后的伽玛辐射而得到。该试验物件可以是一个室或容器，其中密度或水平将受监控。此类方法已被描述，例如在US7469033和美国公开专利US 20120033792中。计数比的变化可以表明一个液面的密度或位置的变化。可以用本发明的多种方法、装置和计算机程序产品在此类方法中或有待监测多个计数比的任何方法中来控制闪烁探测器增益。在任何此类申请中，在穿过一个试验物件后（有时称作“试验计数比”），对来自一个辐射源的多个整体计数比进行测量。可以在一个能量阈值处收集此类试验计数比，该能量阈值位于整体计数比VS阈值的一个平台区上。这种情况在图7中展示出，这是与图2和图3类似的Cs137的整体计数比VS阈值的绘图，但是示出了获得多个试验计数比的一个平台区160。该平台区具有最好的信噪比（SNR），该信噪比提供了来自一个给定的辐射源的最高有效幅值，并且受到的闪烁探测器增益中的微弱变化的影响最小。这使高重复性以及高精确度成为可能。对于这些试验计数比而言，本发明的多种方法可以使用与这些校准计数比相同的辐射源。因为可以将本发明的闪烁探测器运往偏远位置的用户，同时无需运送参考辐射源，这是特别方便的。这避免了在运送辐射源时的任何许可要求。此外，在许多申请中，对于许多试验物件，整体计数比VS阈值的这些绘图的形状是相同的（尽管计数比可能变化）。例如，对于利用透射的大部分液面或密度测量，这是正确的。因此，该试验物件在该辐射源与闪烁探测器之间的位置时，可以连续地执行这些校准计数比以及增益调整，并且同时收集试验计数（尽管当该校准关闭时，收集的多个试验计数可能被拒绝）。

如在图8展示的硬件中，可以相对容易地实现以上详述的具体实施例。在图8中，所示的该闪烁探测器具有一个掺杂的NaI闪烁晶体200以及从晶体200接收光的PMT 220。将来自PMT 220的多个电压脉冲馈送到一个处理器230，该处理器包括一个放大器234、校准比较器240t、240m、240b、试验比较器250、以及一个微控制器270。放大器234将来自PMT 220的信号放大，并且产生多个电压脉冲，该多个电压脉冲取决于闪烁器晶体200所探测的伽玛射线的能量。使这些电压脉冲对于试验计数比较器250而言是可用的，对于三个校准比较器240t、240c、240b同样可用。试验计数比较器250具有设置在整体计数比VS阈值的平台区中的一个阈值，如前面与图7的区域160相关描述的。比较器240t、240c、240b具有分别地设置在V1、V2、以及V3处的多个阈值，如上面与图3相关描述的。微控制器270继续生成多个校准计数比Ct、Cm、Cb以及一个试验计数比，各自被测量超过1秒，并且执行前面与 (III) 和 (IV) 相关描述的该第一和第二比较。微控制器270执行这些校准，并且通过控制线270将调整到PMT 220的高电压（且因此控制增益），如现在将关于图9的状态图描述的。微控制器270可以是硬件/软件的任何结合，以便执行这些功能，例如结合一个高电压控制电路的可编程微处理器。

参照图9，当该仪器被打开或重新设置（300），然后接着初始化例程Ct、Cb、和Cc被读出（330）以及K被计算（340）每 (IV) 的该第一比较，即，K = Ct/Cb。如果K不是至少等于代表图2的区域50的（Cs137）或图6的区域140（Co60）中的斜率m的一个最小预选值，那么增益太低且到PMT 220的该高电压增加（350），并且按照秒数（360）（例如，1到10秒）在某一延迟后再次获得（370）Ct、Cb、Cc读数，以便在电压升高后允许该管稳定（这可以按mV，例如1到20 mV或1到100 mV）并且重复该循环。如之前所提及，实践中已发现可以采用K ≥ 2。一旦满足了（340）的这个条件，则这些校准计数比来自区域50（图2的Cs137）或区域140（图6的Co60），并且然后根据以上 (IIIa) 和 (IIIb) 计算A和B并且根据该第二比较进行比较（380）以查看是否A = B。如果在一个预定的可接受容差（420，390）中A等于B，则在适当延迟（430，410）后再次读取（440，410）Ct、Cb、Cc，且连续地重复该序列。要是来自（380）的结果显示A > B超过了该预定容差，则该增益太低，且然后通过增加该PMT电压（450）使其增加，并且接着适当延迟（460）进一步获得Ct、Cb、以及Cc的读数，且重复序列340-380。类似地，如果结果（380）显示A < B超过一个预定容差（390），则增益太高，且然后通过减少PMT电压（480）使其减小，并且接着适当延迟（490）再次读取（500）Ct、Cb、Cc，且重复序列340-380。

以上详细描述了本发明的具体实施例。然而，明显的是所描述实施例的变化和修改是可能的。因此，本发明不受以上所描述的实施例的限制。

Claims

1. 一种用于控制闪烁探测器中的增益的方法，该闪烁探测器包括一个闪烁器以及从该闪烁器接收光的一个光电倍增管，该方法包括：

将该闪烁器暴露于一个辐射源；

从该光电倍增管获得多个校准计数比，每个校准计数比代表高于一个不同阈值的一个整体计数比；

执行这些校准计数比中的至少一些校准计数比的一个第一比较，并且，当该第一比较的结果表明这些校准计数比与在该辐射源的能量谱中的一个参考峰不对应时，执行该光电倍增管增益的一个第一调整，直到该结果表明这些校准计数比与该参考峰相对应；并且

执行这些校准计数比中的至少一些校准计数比的一个第二比较，该第二比较与该第一比较不同，并且，当该第二比较的结果不同于由该参考峰产生的整体计数比VS阈值的关系时，执行该光电倍增管增益的一个第二调整，以便减少变化。

2. 根据权利要求1所述的方法，其中，来自该参考峰的整体计数比VS阈值的这种关系是线性的。

3. 根据权利要求2所述的方法，其中，该第一比较包括确定该至少一些校准计数比所位于的一条线是否符合一个预定的斜率要求。

4. 根据权利要求3所述的方法，其中，该确定包括计算这些校准计数比中的至少一些校准计数比的一个比率。

5. 根据权利要求3所述的方法，其中，

该多个校准计数比包括在上限、中间以及下限阈值处获得的三个整体计数比；

该第二比较包括对在该上限和中间阈值处的这些校准计数比之间的差异与在该中间和下限阈值处的这些校准计数比之间的差异进行比较；并且

当这两个差异不表示一条直线时，执行光电倍增管增益的该第二调整。

6. 根据权利要求3所述的方法，其中，该辐射源在该能量谱中展现两个峰，且该参考峰是这些峰中的一个。

7. 根据权利要求5所述的方法，此外，包括当被暴露于用于这些校准计数比的相同辐射源时，在一个阈值处从该光电倍增管获得一个试验计数比，该阈值位于整体计数比VS阈值的一个平台区上。

8. 根据权利要求1所述的方法，其中，该辐射源包括Cs137或Co60。

9. 根据权利要求8所述的方法，其中，该闪烁器包括一个NaI晶体。

10. 根据权利要求1所述的方法，其中，一个相同的辐射源被用来提供这些校准计数比和试验计数比。

11. 一种用于控制闪烁探测器中的增益的方法，该闪烁探测器包括一个闪烁器以及从该闪烁器接收光的一个光电倍增管，该方法包括：

将该闪烁器暴露于一个辐射源；

执行该多个校准计数比的一个比较，并且当比较结果不同于由一个参考峰产生的整体计数比VS阈值的关系时，执行光电倍增管增益的一个调整，以便减少变化；并且

当被暴露于相同辐射源时，从该光电倍增管获得一个试验计数，该试验计数代表具有一个能量阈值的一个整体计数比，该能量阈值位于整体计数比VS阈值的一个平台上。

12. 根据权利要求11所述的方法，其中，通过在该辐射源与该闪烁器之间放置的一个试验物件获得这些校准计数比。

13. 根据权利要求11所述的方法，其中，通过在该辐射源与该闪烁器之间放置的该试验物件执行该这些光电倍增管增益调整。

14. 根据权利要求11所述的方法，其中，来自该参考峰的整体计数比VS阈值的这种关系是线性的。

15. 根据权利要求14所述的方法，其中，

该多个校准计数比包括在上限、中间以及下限阈值处所获得的三个整体计数比；

该比较包括对在该上限和中间阈值处的这些校准计数比之间的差异与在该中间和下限阈值处的这些校准计数比之间的差异进行比较；并且

当这两个差异不在相等的容差内时，执行光电倍增管增益的该调整。

16. 根据权利要求15所述的方法，其中，该试验计数比具有一个能量阈值，该能量阈值在位于整体计数比VS阈值的一个平台区上的一个阈值处。

17. 一种闪烁探测器，包括：

一个闪烁器；

从该闪烁器接收光的一个光电倍增管；以及

一个处理器，在该闪烁器暴露到一个辐射源后，该处理器执行以下方法：

执行这些校准计数比中的至少一些校准计数比的一个第一比较，并且，当该第一比较的结果表明这些校准计数比与该辐射源的能量谱中的一个参考峰不对应时，执行该光电倍增管增益的一个第一调整，直到该结果表明这些校准计数比与该参考峰相对应；并且

执行这些校准计数比的一个第二比较，该第二比较与该第一比较不同，并且，当该第二比较的结果不同于由该参考峰产生的整体计数比VS阈值的关系时，执行光电倍增管增益的一个第二调整，以便减少变化。

18. 根据权利要求17所述的闪烁探测器，其中，来自该参考峰的整体计数比VS能量阈值的这种关系是线性的。

19. 根据权利要求18所述的闪烁探测器，其中，该第一比较包括计算多个校准计数比的一个比率。

20. 根据权利要求17所述的闪烁探测器，其中，该辐射源在该能量谱中展现两个峰，且该参考峰是这些峰中的一个。

21. 根据权利要求17所述的闪烁探测器，其中：

当这两个差异不在相等的容差内时，执行光电倍增管增益的该第二调整。

22. 一种闪烁探测器，包括：

一个闪烁器；

从该闪烁器接收光的一个光电倍增管；以及

执行该多个校准计数比的一个比较，并且当比较结果不同于由该参考峰产生的整体计数比VS阈值的关系时，执行光电倍增管增益的一个调整，以便减少变化；并且

当被暴露于相同辐射源时，从该光电倍增管获得一个试验计数，该试验计数代表具有一个阈值的一个整体计数比，该阈值位于整体计数比VS阈值的一个平台上。

23. 根据权利要求22所述的闪烁探测器，其中，来自该参考峰的整体计数比VS阈值的这种关系是线性的。

24. 根据权利要求23所述的闪烁探测器，其中：

当这两个差异不在相等的容差之内时，执行光电倍增管增益的该调整。

25. 根据权利要求24所述的闪烁探测器，其中，该处理器包括四个鉴别器/计数器，这些鉴别器/计数器获得这些校准计数比和该试验计数比中的多个对应的比。

26. 根据权利要求21所述的闪烁探测器，其中，该闪烁器包括一个NaI或CsI晶体。

27. 一种承载计算机程序的计算机程序产品，当被加载到一个可编程的处理器中时，该计算机程序执行以下方法：

从暴露于一个辐射源的一个闪烁探测器的光电倍增管获得多个校准计数比，每个校准计数比代表高于一个不同阈值的一个整体计数比；

执行这些校准计数比中的至少一些校准计数比的一个第一比较，并且，当该第一比较的结果表明这些校准计数比与该辐射源的能量谱中的一个参考峰不对应时，执行该光电倍增管增益的一个第一调整，直到该结果表明这些校准计数比与该参考峰相对应；然后

28. 根据权利要求27所述的计算机程序产品，其中，来自该参考峰的整体计数比VS能量阈值的这种关系是线性的。

29. 根据权利要求28所述的计算机程序产品，其中，该第二比较包括计算这些校准计数比中的两个校准计数比的比率。