CN104382611B - 光电倍增管输出能量的校正方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光电倍增管输出能量的校正方法和装置，所述方法包括：分别输入第一计数率下和第二计数率下的一系列能量值以及与所述能量值对应的电脉冲信号数目，以分别得到第一计数率下和第二计数率下的能量分布图；所述第二计数率高于所述第一计数率；根据所述第二计数率下的能量分布图与所述第一计数率下的能量分布图的差别，获取在第二计数率下的能量校正函数；根据在第二计数率下的能量校正函数获取在第二计数率下输出的各个能量值的能量校正值；根据在第二计数率下输出的各个能量值和与之对应的各个能量校正值，计算所述光电倍增管在第二计数率下的校正后的输出能量。该方法使得长时间使用的光电倍增管输出能量的效率保持稳定。

Description

光电倍增管输出能量的校正方法和装置

技术领域

本发明涉及医疗器械控制领域，尤其涉及一种光电倍增管输出能量的校正方法和装置。

背景技术

PET(Positron Emission Tomograph，正电子发射断层扫描装置)是采用一系列成对排列的γ闪烁探测器，利用光子准直原理和复合探测技术，在体外探测示踪剂所产生湮没辐射的光子，采集的信息通过计算机处理后显示在靶器官的断层图像并给出定量生理参数。

PET探测器由晶体、光导、光电倍增管PMT以及相关电子电路组成。其探测过程如下：在正电子核素示踪剂与人体内的负电子结合发生正电子湮灭事件时产生传播方向相反的一对γ光子，产生的γ光子经晶体生成微弱的可见光，可见光经光导传输到光电倍增管PMT上，经PMT将光信号转换成电脉冲信号，并将电脉冲信号放大，电脉冲信号经过脉冲高度分析器，最后以计数的形式记录。

然而，随着电脉冲信号计数率的升高，光电倍增管输出能量的效率会降低。光电倍增管输出能量的效率降低的结果是：在能量变化曲线上做积分计算时的零点基准会随之升高，其得到的能量值则会随之变小。这种能量变小的情形在晶体的能量分布图上的表现是：边缘计数随着计数率的升高而升高。

为了使得光电倍增管输出能量的效率保持稳定，现有技术中通常采用硬件校正的方法，例如，通过修改光电倍增管的电路设计，用稳压二极管稳定极间输出电压，减小光电倍增管的工作电压。这种硬件校正方法均是采用输出能量前的校正方法，对输出后的能量不做处理，因而，随着使用时间的延长、元器件的老化，光电倍增管输出能量的效率仍然会存在随着计数率升高而降低的问题。

发明内容

发明人研究发现，光电倍增管在低计数率下时，不会出现输出能量效率降低的问题，基于该发现，本发明的发明人以光电倍增管在低计数率下输出的能量分布为基准，来校正光电倍增管在高计数率下的输出能量。

有鉴于此，本发明提供了一种光电倍增管输出能量的校正方法和装置，以使光电倍增管输出的能量始终保持相同的能量分布。

为了解决该技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种光电倍增管输出能量的校正方法，包括：

分别输入第一计数率下和第二计数率下的一系列能量值以及与所述能量值对应的电脉冲信号数目，以分别得到第一计数率下和第二计数率下的能量分布图；所述第二计数率高于所述第一计数率范围的上限值，所述第一计数率范围在10-20kcps之间；

根据所述第二计数率下的能量分布图与所述第一计数率下的能量分布图的差别，获取光电倍增管在第二计数率下的能量校正函数；

根据所述光电倍增管在第二计数率下的能量校正函数获取光电倍增管在第二计数率下输出的各个能量值的能量校正值；

根据所述光电倍增管在第二计数率下输出的各个能量值和与之对应的所述各个能量校正值，计算所述光电倍增管在第二计数率下的校正后的输出能量。

可选地，所述根据所述第二计数率下的能量分布图与所述第一计数率下的能量分布图的差别，获取光电倍增管在第二计数率下的能量校正函数，具体包括：

根据所述第二计数率下的能量分布图与所述第一计数率下的能量分布图的差别，拟合所述第二计数率下的能量校正规律；所述能量校正规律对应的函数包括至少一个系数；

设置所述系数的初始值，所述系数的初始值为能量校正规律对应函数的系数的当前值；

将所述系数的当前值代入到所述第二计数率下的能量校正规律对应的函数中，计算得到第二计数率下各个能量的校正值；

将校正后的能量值代入到目标函数T中，计算所述目标函数T的函数值；所述目标函数T为归一化后的第一计数率下能量分布图对应的函数与归一化后的第二计数率下能量分布图对应的函数的差异函数；

判断所述目标函数T的函数值是否小于预设阈值，如果是，确定设置的系数的当前值为能量校正规律对应函数的系数，从而获取到光电倍增管的能量校正函数；如果否，更新所述系数的值，将更新后的系数作为系数的当前值，返回执行所述将所述系数的当前值代入到所述第二计数率下的能量校正规律对应的函数中，以得到第二计数率下各个能量的校正值的步骤，直到所述目标函数T的函数值小于预设阈值；确定更新后的系数为能量校正规律对应的函数的系数，从而获取到光电倍增管的能量校正函数。

可选地，所述更新所述系数的值，具体为通过迭代优化方法更新所述系数的值。

可选地，所述迭代优化方法为单纯形法。

可选地，所述第二计数率下的能量校正规律对应的函数为多项式函数。

可选地，所述多项式函数为3阶多项式函数。

可选地，所述目标函数T的解析式具体为：

$T=\underset{x}{\mathrm{\Σ}}{(E_1\left(x\right)-E_2\left(x\right))}^2;$

其中，E₁(x)为第一计数率下归一化后的能量分布图对应的函数，E₂(x)为第二计数率下归一化后的能量分布图对应的函数。

一种光电倍增管输出能量的校正装置，包括：

输入单元，用于分别输入第一计数率下和第二计数率下的一系列能量值以及与所述能量值对应的电脉冲信号数据，以分别得到所述第一计数率下和第二计数率下的能量分布图；所述第二计数率高于第一计数率范围的上限值，所述第一计数率的范围在10-20kcps之间；

第一获取单元，用于根据所述第二计数率下的能量分布图与所述第一计数率下的能量分布图的差别，获取光电倍增管在第二计数率下的能量校正函数；

第二获取单元，用于根据所述光电倍增管在第二计数率下的能量校正函数获取光电倍增管在第二计数率下输出的各个能量值的能量校正值；

计算单元，用于根据所述光电倍增管在第二计数率下输出的各个能量值和与之对应的所述各个能量校正值，计算所述光电倍增管在第二计数率下的校正后的输出能量。

可选地，所述第一获取单元具体包括：

拟合子单元，用于根据所述第二计数率下的能量分布图与所述第一计数率下的能量分布图的差别，拟合所述第二计数率下的能量校正规律；所述能量校正规律对应的函数包括至少一个系数：

设置子单元，用于设置所述系数的初始值，所述系数的初始值为能量校正规律对应函数的系数的当前值；

第一计算子单元，用于将所述系数的当前值代入到所述第二计数率下的能量校正规律规律的函数中，计算得到第二计数率下各个能量的校正值；

第二计算子单元，用于将校正后的能量值代入到目标函数T中，计算所述目标函数T的函数值；所述目标函数T为归一化后的第一计数率下能量分布图对应的函数与归一化后的第二计数率下能量分布图对应的函数的差异函数；

判断子单元，用于判断所述目标函数T的函数值是否小于预设阈值，如果是，确定设置的系数的当前值为能量校正规律对应函数的系数，从而获取到光电倍增管的能量校正函数；

更新子单元，用于在所述判断子单元的判断结果为否时，更新所述系数的值，将更新后的系数作为系数的当前值，并将更新后的系数发送至所述第一计算子单元。

可选地，所述第二计数率下的能量校正规律对应的函数为多项式函数。

可选地，所述多项式函数为3阶多项式函数。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的光电倍增管输出能量的校正方法中，以第一计数率下的能量分布图为基准，比较第二计数率下的能量分布图和第一计数率下的能量分布图的差异，获取光电倍增管在第二计数率下的能量校正函数，根据该第二计数率下的能量校正函数以及光电倍增管输出的各个能量值得到第二计数率下的每个能量值的校正值，然后根据输出的各个能量值和校正值计算出光电倍增管校正后的输出能量。因此，在本发明实施例中，通过第二计数率下的能量校正函数可以实现对光电倍增管输出能量的校正。通过这种方法无需对光电倍增管的硬件结构进行变动，方便可靠。而且，该方法可以随时更新能量校正函数，这种随时更新能量校正函数的方法能够解决由于器件老化带来的光电倍增管输出能量效率降低的问题，因而可以使得长时间使用的光电倍增管输出能量的效率保持稳定，因此，不会出现长时间使用的光电倍增管输出能量的效率随着计数率升高而降低的现象。通过该校正方法可以使得光电倍增管输出的能量始终保持相同的能量分布。

附图说明

为了清楚地理解本发明的技术方案，下面将描述本发明的具体实施方式时用到的附图做一简要说明。显而易见地，这些附图仅是本发明的部分实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的光电倍增管输出能量的校正方法流程示意图；

图2是本发明实施例提供的获取能量校正函数的方法流程示意图；

图3是本发明实施例提供的光电倍增管输出能量的校正装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的第一获取单元的具体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的发明目的、技术效果更加清楚，技术方案更加完整，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述。

需要说明的是，光电倍增管在计数率较低的情况下，不会出现增益升高的现象，也就是说，在计数率较低时，光电倍增管输出的能量不会减少。然而，在高计数率下时，由于器件的老化，光电倍增管输出能量的效率降低，导致其输出的能量减少。为了校正光电倍增管在高计数率下的输出能量，本发明提供了一种通过能量校正函数来校正光电倍增管在高计数率下的输出能量。具体参见以下实施例。

图1是本发明实施例提供的光电倍增管输出能量的校正方法的流程示意图。如图1所示，该校正方法包括以下步骤：

S11、分别输入第一计数率下和第二计数率下的一系列能量值以及与所述能量值对应的电脉冲信号的计数，以得到第一计数率下和第二计数率下的能量分布图：

需要说明的是，所述第一计数率低于第二计数率，并且，光电倍增管在第一计数率下的增益没有升高，而光电倍增管在第二计数率下的增益升高，输出能量的效率降低。在本发明实施例中，第一计数率范围在10-20kcps之间，并且所述第二计数率高于所述第一计数率范围的上限值。为了校正光电倍增管在第二计数率下输出的能量，本发明实施例以第一计数率下输出的能量为基准进行校正。

具体地，输入光电倍增管在第一计数率下的一系列能量值以及与各个能量值对应的电脉冲信号数目，得到第一计数率下的能量分布图。由于光电倍增管输出能量值的大小与γ光子打到晶体上的位置有关，所以，根据能量值的大小可以推算出γ光子打到晶体上的具体位置。所述能量分布图为三维立体图，该三维立体图的x轴坐标和y轴坐标确定γ光子打到晶体上的位置，z轴坐标为电脉冲信号数目。由于电脉冲信号数目与能量值对应，所以，根据电脉冲信号数目的多少可以判断能量的多少。由于得到的能量值与γ光子打到晶体上的位置相关，所以，一个能量值对应γ光子打到晶体上的一个位置。

需要说明的是，第一计数率下的一系列能量值和第二计数率下的一系列能量值是在PET扫描过程中进行数据采集得到的。

S12、根据所述第二计数率下的能量分布图与所述第一计数率下的能量分布图的差别，获取光电倍增管在第二计数率下的能量校正函数：

需要说明的是，通过本发明提供的能量校正函数能够计算出光电倍增管输出的各个能量的校正值。

S13、根据所述光电倍增管在第二计数率下的能量校正函数获取光电倍增管在第二计数率下输出的各个能量值的能量校正值：

将光电倍增管在第二计数率下输出的各个能量值代入到上述得到的第二计数率下的能量校正函数中，获取光电倍增管的各个能量值的能量校正值。

S14、根据所述光电倍增管在第二计数率下输出的各个能量值和与之对应的所述各个能量校正值，计算所述光电倍增管在第二计数率下的校正后的输出能量：

具体地，将光电倍增管输出的各个能量值加上与其对应的各个能量校正值，得到光电倍增管校正后的输出能量。

以上为本发明实施例提供的光电倍增管输出能量的校正方法的具体实施方式。本实施例利用能量校正函数对光电倍增管输出的能量进行校正，无需对光电倍增管的硬件进行改动，因此，操作较为简单。另外，当光电倍增管长时间使用导致器件老化，需要对输出能量进行校正时，只需更新一下能量校正函数。因此，本发明提供的能量校正方法可以避免由于器件老化导致的能量输出效率降低的问题。另外，由于本发明提供的能量校正方法是对光电倍增管输出的能量进行校正，所以弥补了现有技术中无法对输出后的能量进行处理的不足。

另外，本发明提供的能量校正方法由于可以随时更新校正曲线，所以，当计数率升高时，也可以及时更新校正曲线，所以，本发明提供的能量校正方法也适用于高计数率下输出能量的校正，其用于高计数率下输出能量的校正。

作为本发明的一个具体实施例，如图2所示，所述根据所述第二计数率下的能量分布图与所述第一计数率下的能量分布图的差别，获取光电倍增管在第二计数率下的能量校正函数可以具体包括以下步骤：

S1101、根据所述第二计数率下的能量分布图与所述第一计数率下的能量分布图的差别，拟合所述第二计数率下的能量校正规律；所述能量校正规律对应的函数包括至少一个系数：

以第一计数率下的能量分布图为基准，分析第二计数率下的能量分布图相较于第一计数率下的能量分布图的变化规律，根据该变化规律，拟合出第二计数率下的能量分布相较于第一计数率下的能量分布的能量校正规律。所述能量校正规律对应的函数包括至少一个系数。

具体地，可以通过以下方法得到第二计数率下的能量校正规律：用第二计数率下的能量分布图与第一计数率下的能量分布图中各个相同能量值对应的电脉冲信号的数目作差，得到第二计数率下的能量分布图与第一计数率下的能量分布图中的各个能量值下的电脉冲信号的差值，分析该各个能量值下的电脉冲信号的差值的变化趋势，得出的规律即为第二计数率下的能量校正规律。

优选地，该第二计数率下的能量校正规律为多项式函数规律。该多项式函数的表达式可以为： $y=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{x}^i=a_n{x}^n+a_{n-1}{x}^{n-1}+a_{n-2}{x}^{n-2}+......+a_{1}x+a_0.$ 其中，y为第二计数率下的能量校正值，x为第二计数率下光电倍增管输出的能量值，a_i为各个单项式的系数。

进一步优选地，所述多项式函数为3阶多项式函数，此时，第二计数率下的光电倍增管输出能量的校正函数的表达式为：

y＝a₃x³+a₂x²+a₁x+a₀。

S1102、设置所述能量校正规律对应函数的系数的初始值，设置的初始值为能量校正规律对应函数的系数的当前值。

S1103、将所述系数的当前值代入到所述第二计数率下的能量校正规律对应的函数y中，以得到第二计数率下各个能量的校正值。

具体地，第二计数率下的各个能量值x₁、x₂、x₃…x_i…x_n对应的能量校正值分别为y₁、y₂、y₃…y_i…y_n。

S1104、根据光电倍增管输出的各个能量值和各个能量的校正值，得到校正后的能量值：

第二计数率下的能量校正的通式为x＝x+y。其中，x为光电倍增管输出的能量值，y为能量校正值。当光电倍增管输出的一个能量值为x₁时，则该能量值的校正值为y₁，其校正后的能量值x₁＝x₁+y₁。

S1105、将校正后的各个能量值代入到目标函数T中，计算所述目标函数T的函数值：

需要说明的是，所述目标函数T为归一化后的第一计数率下能量分布图对应的函数与归一化后的第二计数率下能量分布图对应的函数的差异函数。其中，作为一个示例，所述目标函数T的解析式为：

$T=\underset{x}{\mathrm{\Σ}}{(E_1\left(x\right)-E_2\left(x\right))}^2.$

其中，E₁(x)为归一化后的第一计数率下能量分布图对应的函数，E₂(x)为归一化后的第二计数率下的能量分布图对应的函数。其中，归一化后的第一计数率下的能量分布图对应的函数可以通过拟合归一化后的第一计数率下的能量分布图得到，归一化后的第二计数率下的能量分布图对应的函数可以通过拟合归一化后的第二计数率下的能量分布图得到。

作为本发明的一个示例，目标函数T的获取方法可以包括以下步骤：

首先，分别获取归一化后的第一计数率和第二计数率下的能量分布图：

以归一化后的第一计数率下的能量分布图为例，说明能量分布图的归一化方法，其包括以下步骤：

A、输入第一计数率下的一系列能量值以及与该各个能量值相对应的电脉冲信号的数目，生成第一计数率下的能量分布图：

设定第一计数率下能量值共有n个，每个能量值分别为x₁、x₂、x₃、…x_i、…x_n，则与该每个能量值对应的电脉冲信号的数目分别为 输入该n个能量值以及分别与这n个能量值对应的电脉冲信号的数目。

B、对第一计数率下的能量分布图归一化，生成归一化后的第一计数率下的能量分布图：

需要说明的是，归一化后的第一计数率下的能量分布图的z轴为每个能量值对应的电脉冲信号的数目占所有能量值对应的电脉冲信号总数的比例。

具体的计算公式为：其中，i的取值范围为1-n中的任一整数。其中， $\mathrm{sum}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{E}_1^0\left(x_i\right)=E_1^0\left(x_1\right)+E_1^0\left(x_2\right)+E_1^0\left(x_3\right)+...+E_1^0\left(x_i\right)+E_1^0\left(x_n\right).$

C、根据各个能量值对应的电脉冲信号的数目占所有能量值对应的电脉冲信号总数的比例，获取归一化后的第一计数率下的能量分布图对应函数E₁(x)。

采用上述归一化的方法，同样能够获取归一化后的第二计数率下的能量分布图对应的函数E₂(x)。

然后，根据上述方法得到的归一化后的第一计数率下的能量分布图对应的函数E₁(x)和第二计数率下的能量分布图对应的函数E₂(x)，获取到目标函数T。将各个具体的能量值x代入到目标函数T中就可以得到目标函数T的函数值。

S1106、判断所述目标函数T的函数值是否小于预设阈值，如果是，确定设置的系数的当前值为能量校正规律对应函数的系数，从而获取到光电倍增管的能量校正函数；如果否，执行步骤S1107：

需要说明的是，当目标函数T的函数值小于预设阈值时，表示归一化后的第一计数率下的能量分布图对应的函数与归一化后的第二计数率下的能量分布图对应的函数的相近程度达到一定要求，此时，可以近似看作归一化后的第一计数率下的能量分布图与归一化后的第二计数率下的能量分布图相同，因而也就实现了光电倍增管在第二计数率下输出的能量分布与第一计数率下输出的能量分布基本相同。因而，也就保证了光电倍增管在第一计数率下和第二计数率下的增益相同，进而实现了光电倍增管增益稳定抑制边缘计数高的目的。

S1107、更新所述系数的值，将更新后的系数作为系数的当前值：

优选地，本发明可以采用迭代优化方法更新所述系数的值。更进一步地，所述迭代优化方法为单纯形法。

S1108、将所述系数的当前值代入到所述第二计数率下的能量校正规律对应的函数y中，以得到第二计数率下各个能量的校正值。

S1109、根据光电倍增管输出的各个能量值和各个能量的校正值，得到校正后的能量值。

S1110、将校正后的各个能量值代入到目标函数T中，计算所述目标函数T的函数值。

S1111、判断所述目标函数T的函数值是否小于预设阈值，如果是，确定设置的系数的当前值为能量校正规律对应函数的系数，从而获取到光电倍增管的能量校正函数。

步骤S1107至步骤S1111的具体实现方式与步骤S1102至步骤S1106的具体实现方式相同。实际上，步骤S1107至步骤S1111是步骤S1102至步骤S1106到的循环过程。

上述实施例中仅示出了两个循环过程，实际上，作为本发明的实施例还可以更多个循环过程，直到得到的目标函数值小于预设阈值。此时，以更新后的系数值作为第二计数率下的能量校正规律函数对应的系数。

基于上述实施例提供的光电倍增管输出能量的校正方法，本发明实施例还提供了光电倍增管输出能量的校正装置。具体参见如下实施例。

图3是本发明实施例提供的光电倍增管输出能量的校正装置，如图3所示，所示校正装置包括以下单元：

输入单元31，用于分别输入第一计数率下和第二计数率下的一系列能量值以及与所述能量值对应的电脉冲信号数据，以分别得到所述第一计数率下和第二计数率下的能量分布图；所述第二计数率高于第一计数率范围的上限值，所述第一计数率范围在10-20kcps之间；

第一获取单元32，用于根据所述第二计数率下的能量分布图与所述第一计数率下的能量分布图的差别，获取光电倍增管在第二计数率下的能量校正函数；

第二获取单元33，用于根据所述光电倍增管在第二计数率下的能量校正函数获取光电倍增管在第二计数率下输出的各个能量值的能量校正值；

计算单元34，用于根据所述光电倍增管在第二计数率下输出的各个能量值和与之对应的所述各个能量校正值，计算所述光电倍增管在第二计数率下的校正后的输出能量。

本实施例提供的校正装置利用能量校正函数对光电倍增管输出的能量进行校正，无需对光电倍增管的硬件进行改动，因此，操作较为简单。另外，当光电倍增管长时间使用导致器件老化，需要对输出能量进行校正时，只需更新一下能量校正函数。因此，本发明提供的能量校正装置可以避免由于器件老化导致的能量输出效率降低的问题。另外，由于本发明提供的能量校正装置是对光电倍增管输出的能量进行校正，所以弥补了现有技术中无法对输出后的能量进行处理的不足。

另外，本发明提供的能量校正装置由于可以随时更新校正曲线，所以，当计数率升高时，也可以及时更新校正曲线，所以，本发明提供的能量校正装置也适用于高计数率下输出能量的校正，其用于高计数率下输出能量的校正。

作为本发明的一个具体实施例，如图4所示，所述第一获取单元32具体包括：

拟合子单元321，用于根据所述第二计数率下的能量分布图与所述第一计数率下的能量分布图的差别，拟合所述第二计数率下的能量校正规律；所述能量校正规律对应的函数包括至少一个系数：

设置子单元322，用于设置所述系数的初始值，所述系数的初始值为能量校正规律对应函数的系数的当前值；

第一计算子单元323，用于将所述系数的当前值代入到所述第二计数率下的能量校正规律规律的函数中，计算得到第二计数率下各个能量的校正值；

第二计算子单元324，用于将校正后的能量值代入到目标函数T中，计算所述目标函数T的函数值；所述目标函数T为归一化后的第一计数率下能量分布图对应的函数与归一化后的第二计数率下能量分布图对应的函数的差异函数；

判断子单元325，用于判断所述目标函数T的函数值是否小于预设阈值，如果是，确定设置的系数的当前值为能量校正规律对应函数的系数，从而获取到光电倍增管的能量校正函数；

更新子单元326，用于在所述判断子单元的判断结果为否时，更新所述系数的值，将更新后的系数作为系数的当前值，并将更新后的系数发送至所述第一计算子单元。

进一步地，所述更新子单元包括通过迭代优化方法更新所述系数值的子单元。

进一步地，所述第二计数率下的能量校正规律对应的函数为多项式函数。

进一步地，所述多项式函数为3阶多项式函数。

进一步地，所述目标函数T的解析式具体为：

$T=\underset{x}{\mathrm{\Σ}}{(E_1\left(x\right)-E_2\left(x\right))}^2;$

需要说明的是，当目标函数T的函数值小于预设阈值时，表示归一化后的第一计数率下的能量分布图对应的函数与归一化后的第二计数率下的能量分布图对应的函数的相近程度达到一定要求，此时，可以近似看作归一化后的第一计数率下的能量分布图与归一化后的第二计数率下的能量分布图相同，因而也就实现了光电倍增管在第二计数率下输出的能量分布与第一计数率下输出的能量分布基本相同。因而，也就保证了光电倍增管在第一计数率下和第二计数率下的增益相同，进而实现了光电倍增管增益稳定抑制边缘计数高的目的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种光电倍增管输出能量的校正方法，其特征在于，包括：

分别输入第一计数率下和第二计数率下的一系列能量值以及与所述能量值对应的电脉冲信号数目，以分别得到第一计数率下和第二计数率下的能量分布图；所述第二计数率高于所述第一计数率范围的上限值，所述第一计数率范围在10-20kcps之间；

根据所述第二计数率下的能量分布图与所述第一计数率下的能量分布图的差别，获取光电倍增管在第二计数率下的能量校正函数；

根据所述光电倍增管在第二计数率下的能量校正函数获取光电倍增管在第二计数率下输出的各个能量值的能量校正值；

根据所述光电倍增管在第二计数率下输出的各个能量值和与之对应的所述各个能量校正值，计算所述光电倍增管在第二计数率下的校正后的输出能量。

2.根据权利要求1所述的校正方法，其特征在于，所述根据所述第二计数率下的能量分布图与所述第一计数率下的能量分布图的差别，获取光电倍增管在第二计数率下的能量校正函数，具体包括：

根据所述第二计数率下的能量分布图与所述第一计数率下的能量分布图的差别，拟合所述第二计数率下的能量校正规律；所述能量校正规律对应的函数包括至少一个系数；

设置所述系数的初始值，所述系数的初始值为能量校正规律对应函数的系数的当前值；

将所述系数的当前值代入到所述第二计数率下的能量校正规律对应的函数中，计算得到第二计数率下各个能量的校正值；

将校正后的能量值代入到目标函数T中，计算所述目标函数T的函数值；所述目标函数T为归一化后的第一计数率下能量分布图对应的函数与归一化后的第二计数率下能量分布图对应的函数的差异函数；

判断所述目标函数T的函数值是否小于预设阈值，如果是，确定设置的系数的当前值为能量校正规律对应函数的系数，从而获取到光电倍增管的能量校正函数；如果否，更新所述系数的值，将更新后的系数作为系数的当前值，返回执行所述将所述系数的当前值代入到所述第二计数率下的能量校正规律对应的函数中，以得到第二计数率下各个能量的校正值的步骤，直到所述目标函数T的函数值小于预设阈值；确定更新后的系数为能量校正规律对应的函数的系数，从而获取到光电倍增管的能量校正函数。

3.根据权利要求2所述的校正方法，其特征在于，所述更新所述系数的值，具体为通过迭代优化方法更新所述系数的值。

4.根据权利要求3所述的校正方法，其特征在于，所述迭代优化方法为单纯形法。

5.根据权利要求2-4任一项所述的校正方法，其特征在于，所述第二计数率下的能量校正规律对应的函数为多项式函数。

6.根据权利要求5所述的校正方法，其特征在于，所述多项式函数为3阶多项式函数。

7.根据权利要求2-4任一项所述的校正方法，其特征在于，所述目标函数T的解析式具体为：

$T=\underset{x}{\mathrm{\Σ}}{\left(E_1\right(x)-E_2(x\left)\right)}^2;$

其中，E₁(x)为第一计数率下归一化后的能量分布图对应的函数，E₂(x)为第二计数率下归一化后的能量分布图对应的函数，x为能量值。

8.一种光电倍增管输出能量的校正装置，其特征在于，包括：

输入单元，用于分别输入第一计数率下和第二计数率下的一系列能量值以及与所述能量值对应的电脉冲信号数据，以分别得到所述第一计数率下和第二计数率下的能量分布图；所述第二计数率高于第一计数率范围的上限值，所述第一计数率的范围在10-20kcps之间；

第一获取单元，用于根据所述第二计数率下的能量分布图与所述第一计数率下的能量分布图的差别，获取光电倍增管在第二计数率下的能量校正函数；

第二获取单元，用于根据所述光电倍增管在第二计数率下的能量校正函数获取光电倍增管在第二计数率下输出的各个能量值的能量校正值；

计算单元，用于根据所述光电倍增管在第二计数率下输出的各个能量值和与之对应的所述各个能量校正值，计算所述光电倍增管在第二计数率下的校正后的输出能量。

9.根据权利要求8所述的校正装置，其特征在于，所述第一获取单元具体包括：

拟合子单元，用于根据所述第二计数率下的能量分布图与所述第一计数率下的能量分布图的差别，拟合所述第二计数率下的能量校正规律；所述能量校正规律对应的函数包括至少一个系数：

设置子单元，用于设置所述系数的初始值，所述系数的初始值为能量校正规律对应函数的系数的当前值；

第一计算子单元，用于将所述系数的当前值代入到所述第二计数率下的能量校正规律规律的函数中，计算得到第二计数率下各个能量的校正值；

第二计算子单元，用于将校正后的能量值代入到目标函数T中，计算所述目标函数T的函数值；所述目标函数T为归一化后的第一计数率下能量分布图对应的函数与归一化后的第二计数率下能量分布图对应的函数的差异函数；

判断子单元，用于判断所述目标函数T的函数值是否小于预设阈值，如果是，确定设置的系数的当前值为能量校正规律对应函数的系数，从而获取到光电倍增管的能量校正函数；

更新子单元，用于在所述判断子单元的判断结果为否时，更新所述系数的值，将更新后的系数作为系数的当前值，并将更新后的系数发送至所述第一计算子单元。

10.根据权利要求9所述的校正装置，其特征在于，所述第二计数率下的能量校正规律对应的函数为多项式函数。

11.根据权利要求10所述的校正装置，其特征在于，所述多项式函数为3阶多项式函数。