CN105204060B - 辐射探测、测量、识别、成像系统的定时装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种辐射探测、测量、识别、成像系统的定时装置，其包括高能光子探测器、光脉冲发生器和光纤，高能光子探测器包括闪烁晶体和光电转换倍增器件，高能光子探测器都设有透光孔，光脉冲信号经过透光孔传播到闪烁晶体，然后通过闪烁晶体传播到光电转换倍增器件的表面，被光电转换倍增器件所转换倍增，并被电子电路所处理和读取，互相独立的高能光子探测器从光脉冲发生器产生的光脉冲信号获取绝对时间，并在各个独立的光能光子探测器之间进行定时和校准。本发明取消了全局时钟，通过各个光电倍增器件接收到光脉冲信号的时间完成定时，可实现高能光子探测器之间的解耦，保证了高能光子探测器的独立性，使得系统使用或增减高能光子探测器更加方便。
Description
技术领域
本发明涉及辐射探测领域，尤其涉及一种辐射探测、测量、识别、成像系统的定时装置及方法。
背景技术
现有技术中的PET系统有一个全局时钟，由一个总体的时钟向各个高能光子探测器发送时间指令信息，此种方式，破坏了各个高能光子探测器的解耦和独立性，一旦需要增加探测器或者减少探测器，需要对系统重新进行电路布置及其他设置，程序复杂，且缺乏便利性。
因此，有必要提供一种新的辐射探测、测量、识别、成像系统的定时装置及方法，以便解决高能光子探测器的解耦和独立性问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种辐射探测、测量、识别、成像系统的定时装置及方法，该装置及方法能保证高能光子探测器的解耦与独立性。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种辐射探测、测量、识别、成像系统的定时装置，其包括若干高能光子探测器，所述每一高能光子探测器包括闪烁晶体、光电转换倍增器件和电子电路，所述定时装置还包括用以发射光脉冲信号的光脉冲发生器和用以传递光脉冲信号的光传导器，每一高能光子探测器都设有用以接收光脉冲信号的透光孔，光脉冲信号经过透光孔传播到闪烁晶体，然后通过闪烁晶体传播到光电转换倍增器件的表面，被光电转换倍增器件所转换倍增，并被电子电路所处理和读取，互相独立的高能光子探测器从光脉冲发生器产生的光脉冲信号获取绝对时间，并在各个独立的光能光子探测器之间进行定时和校准。
一种辐射探测、测量、识别、成像系统的定时装置，其包括若干高能光子探测器，所述每一高能光子探测器包括闪烁晶体、光电转换倍增器件和电子电路，所述定时装置还包括用以发射光脉冲信号的光脉冲发生器、用以传递光脉冲信号的光传导器以及将光脉冲信号发生器发出的光脉冲信号转换为电信号的光电转换装置，转换后的电信号被电子电路所处理和读取，互相独立的高能光子探测器从光脉冲发生器产生的光脉冲信号获取绝对时间，并在各个独立的光能光子探测器之间进行定时和校准。
一种辐射探测、测量、识别、成像系统的定时方法，其包括步骤：
S1：一光脉冲信号发生器发射光脉冲信号，光脉冲信号通过光传导器传递到若干高能光子探测器，每一高能光子探测器都设有用以接收光脉冲信号的透光孔，光脉冲信号经过透光孔传播到高能光子探测器中的闪烁晶体；
S2：光脉冲信号经由闪烁晶体传递给高能光子探测器中的光电转换倍增器件，并被电子电路所处理和读取；
S3：互相独立的高能光子探测器从此光脉冲发生器产生的光脉冲信号获取绝对时间，并在各个独立的光能光子探测器之间进行定时和校准。
一种辐射探测、测量、识别、成像系统的定时方法，其包括步骤：
S1：一光脉冲信号发生器发射光脉冲信号，光脉冲信号通过光传导器传递到一光电转换装置，光电转换装置将光脉冲信号发生器发射的光脉冲信号转换为电信号；
S2：转换后的电信号直接传输给电子电路进行处理和读取，或者是经过高能光子探测器中的光电转换倍增器件传输给电子电路进行处理和读取；
S3：互相独立的高能光子探测器从此光脉冲发生器产生的光脉冲信号最终获取绝对时间，并在各个独立的光能光子探测器之间进行定时和校准。
从上述几种技术方案可以看出，本发明取消了全局时钟，一种是采用一个可为不同系统定制的独立部件(含光传导器和光脉冲发生器)与各个高能光子探测器连接，通过各个光电倍增器件接收到光脉冲信号的时间完成定时，可实现高能光子探测器之间的解耦，另一种是采用一个光电转换装置将光脉冲信号转换为电信号，然后再传输给后面电子电路进行处理，此两种方案保证了高能光子探测器的独立性，使得系统使用或增减高能光子探测器更加方便，且此种结构与高能光子探测器的实际位置没有关联，即可以随意的变动高能光子探测器的位置，使用更加灵活。
附图说明
图1为本发明辐射探测、测量、识别、成像系统的定时装置中采用光纤实施例的示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种辐射探测、测量、识别、成像系统的定时装置，其包括若干高能光子探测器，所述每一高能光子探测器包括闪烁晶体、光电转换倍增器件和电子电路。所述定时装置还包括用以发射光脉冲信号的光脉冲发生器和用以传递光脉冲信号的光传导器，每一高能光子探测器都设有用以接收光脉冲信号的透光孔，光脉冲信号经过透光孔传播到闪烁晶体，然后通过闪烁晶体传播到光电转换倍增器件的表面，跟高能光子与闪烁晶体反应产生的在光电转换倍增器件的接收频谱内的光子一样，被光电转换倍增器件所转换倍增，并被电子电路所处理和读取，互相独立的高能光子探测器从光脉冲发生器产生的光脉冲信号获取绝对时间，并在各个独立的光能光子探测器之间进行定时和校准。用于一个辐射探测、测量、识别、成像系统需要进行绝对时间定时、校准和各个独立高能光子探测器之间需要进行时间符合等场合。
透光控可以被盖住不透光，如果不使用本发明的定时方式的时候，或者部分用本发明的定时方式的时候。
所述透光孔的位置在闪烁晶体不耦合光电转换倍增器件的任何一面上或闪烁晶体不耦合光电转换倍增器件的任何一面的旁侧。即透光孔可以直接设置在闪烁晶体上，也可以设置在闪烁晶体外，比如，一般情况下，高能光子探测器包括壳体，所述闪烁晶体设于壳体中，所述透光孔可以设置于壳体上。当然，正如上面所说，为了进一步保证闪烁晶体接收到的光信号的强度，也可以将透光孔直接设置在闪烁晶体上。
本发明的定时装置中，光传导器可以为光纤或玻璃或水晶或闪烁晶体等等。只要是能够传递光信号的材料均属于本发明的保护范围。
光传导器的一端连接光脉冲发生器，光传导器的另一端具有多个分支，每个分支与一个高能光子探测器连接，光脉冲发生器发出的一次光脉冲能够被该多个分支接收并传递给与各个分支连接的高能光子探测器。该多个分支可以为同一个光传导器自身设计形成的一个分支，也可以是外接的一个分支元件。不管是哪种分支设计形式，旨在起到传递光脉冲信号的作用。光传导器的排布设置根据装置的实际情况确定，以美观且连接方便为宗旨。
本发明还公开了一种辐射探测、测量、识别、成像系统的定时方法，其包括步骤：
S1：一光脉冲信号发生器发射光脉冲，光脉冲信号通过光传导器传递到高能光子探测器，每一高能光子探测器都设有用以接收光脉冲信号的透光孔，光脉冲信号经过透光孔传播到高能光子探测器中的闪烁晶体；
S2：光脉冲信号经由闪烁晶体传递给高能光子探测器中的光电转换倍增器件，并被电子电路所处理和读取；
S3：互相独立的高能光子探测器从此光脉冲发生器产生的光脉冲信号获取精确的绝对时间，并在各个独立的光能光子探测器之间进行定时和校准。
所述步骤S1中，所述透光孔的位置在闪烁晶体不耦合光电转换倍增器件的任何一面。
所述步骤S1中，所述高能光子探测器包括壳体，所述闪烁晶体设于壳体中，所述透光孔设置于壳体上。
所述步骤S1中，所述光传导器为光纤或玻璃或水晶或闪烁晶体。
所述步骤S3中，所述光脉冲信号获取及处理方法为采用多电压阈值获取处理方法或恒比甄别器或单电压阈值触发比较方法或者直接采用高速模拟/数字转换器直接采样。
所述步骤S1中，所述光脉冲信号的波长范围为300nm～1550nm，通常采用的光脉冲信号的波长集中在某些波长范围附近，这些波长范围习惯上又称为窗口，目前常用的有850nm、1310nm和1550nm为中心的三个低损耗窗口，所述光脉冲信号的光脉冲宽度范围为10ps～100ns。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细地描述。
本发明实施例中，为了保证定时的准确度，且光脉冲信号不影响PET系统本身γ光子在高能光子探测器中的沉积时的位置、时间、能量信息，所述光脉冲信号采用不与高能光子探测器发生反应的光脉冲信号，所述光脉冲信号是直接穿过高能光子探测器传递到光电倍增器。
本发明实施例中的辐射探测、测量、识别、成像系统的定时装置可以设置一个光脉冲信号放大器。该光脉冲信号放大器可以将微弱的光脉冲信号放大，然后充分保证光电倍增器能够接收到该光脉冲信号。所述光脉冲信号放大器最好是设置于光传导器与高能光子探测器衔接的地方，即设置在透光孔的外部附近，接收到光纤传输过来的光脉冲信号后直接将光脉冲信号放大，然后放大后的光脉冲信号再通过透光孔传输给闪烁晶体，然后光脉冲信号经过闪烁晶体传递给光电倍增器。也可以是将光脉冲信号放大器设置于透光孔的内侧附近，光脉冲信号先是入射到透光孔，然后再由光脉冲信号放大器将光脉冲信号放大，然后放大后的光脉冲信号再通过闪烁晶体传输给光电倍增器；当然也可以将光脉冲信号放大器设置于闪烁晶体和光电倍增器之间，光脉冲信号经过闪烁晶体后被放大，然后再传递给光电倍增器。
为了保证光脉冲信号能够准确传递到光电倍增器，所述光脉冲信号的波长范围为300nm～1550nm。所述光脉冲信号的波长可以选择300nm、400nm、450nm、500nm、550nm、600nm、650nm、700nm、850nm、1310nm和1550nm。
为了保证光脉冲信号能够准确传递到光电倍增器，所述光脉冲信号的光脉冲宽度范围为10ps～100ns。所述光脉冲宽度可以选择10ns、20ns、30ns、40ns、50ns、60ns、70ns、80ns、90ns、100ns。
实施例一：
本发明公开的辐射探测、测量、识别、成像系统的定时装置，其包括若干高能光子探测器100及若干光电倍增器。所述辐射探测、测量、识别、成像系统的定时装置包括根据系统设计的围绕该若干高能光子探测器100的光纤200及给该光纤200提供光脉冲信号的光脉冲信号发生器300，所述每一高能光子探测器100上设有用以接收光脉冲信号的透光孔400，所述光脉冲信号直接经过透光孔400传递到光电倍增器。
实施例二：
本发明公开的辐射探测、测量、识别、成像系统的定时装置，其包括若干高能光子探测器100及光电倍增器。所述辐射探测、测量、识别、成像系统的定时装置包括根据系统设计的围绕该若干高能光子探测器的光纤200及给该光纤200提供光脉冲信号的光脉冲信号发生器300。所述每一高能光子探测器配套设有一将光脉冲信号发生器300发出的光脉冲信号转换为电信号的光电转换装置，光电转换装置将转换后的电信号直接传输给电子电路，当然，光电转换装置也可以将转换后的电信号先传输到光电倍增器后，再由光电倍增器传输给电子电路。
本实施例与第一实施例的区别是设置一个光电转换装置，不设置透光孔，将光脉冲信号转换成电信号后再传递给光电倍增器后者直接传递给电子电路处理。
本实施例中的光电转换装置可以设置于高能光子探测器的旁侧，也可以设置于光电倍增器的旁侧，具体光电转换装置的设置位置根据PET系统的布局情况来定。
上述陈述的两个实施例中，对光纤的长度不进行限定，具体采用的光纤长度需要根据高能光子探测器的排布进行合理设置，光纤的长度设置同时要考虑光电倍增器接收到光脉冲信号的时间信息的准确性。
本发明对光纤的排布方式没有具体的限定，光纤的实际排布根据系统中高能光子探测器的排布来定。比如，当所述若干高能光子探测器呈环形布局时，所述光纤可以绕着若干高能光子探测器也成环形布置。
本发明上述两个实施例是以光纤为例，当然，里面的光纤还可以替换为玻璃或水晶或闪烁晶体等等。
本发明取消了全局时钟，一种是采用一个可为不同系统定制的独立部件(含光传导器和光脉冲发生器)与各个高能光子探测器连接，通过各个光电倍增器件接收到光脉冲信号的时间完成定时，可实现高能光子探测器之间的解耦，另一种是采用一个光电转换装置将光脉冲信号转换为电信号，然后再传输给后面电子电路进行处理，此两种方案保证了高能光子探测器的独立性，使得系统使用或增减高能光子探测器更加方便，且此种结构与高能光子探测器的实际位置没有关联，即可以随意的变动高能光子探测器的位置，使用更加灵活。
Claims (8)
1.一种辐射探测、测量、识别、成像系统的定时装置，其包括若干高能光子探测器，所述每一高能光子探测器包括闪烁晶体、光电转换倍增器件和电子电路，其特征在于：所述定时装置还包括用以发射光脉冲信号的光脉冲发生器和用以传递光脉冲信号的光传导器，每一高能光子探测器都设有用以接收光脉冲信号的透光孔，透光孔的位置在闪烁晶体不耦合光电转换倍增器件的任何一面上或闪烁晶体不耦合光电转换倍增器件的任何一面的旁侧，光脉冲信号经过透光孔传播到闪烁晶体，然后通过闪烁晶体传播到光电转换倍增器件的表面，被光电转换倍增器件所转换倍增，并被电子电路所处理和读取，互相独立的高能光子探测器从光脉冲发生器产生的光脉冲信号获取绝对时间，并在各个独立的高能光子探测器之间进行定时和校准。
2.根据权利要求1所述的辐射探测、测量、识别、成像系统的定时装置，其特征在于：所述高能光子探测器包括壳体，所述闪烁晶体设于壳体中，所述透光孔设置于壳体上。
3.根据权利要求1所述的辐射探测、测量、识别、成像系统的定时装置，其特征在于：所述光传导器为光纤或玻璃或水晶或闪烁晶体。
4.一种辐射探测、测量、识别、成像系统的定时方法，其特征在于，包括步骤：
S1：一光脉冲信号发生器发射光脉冲信号，光脉冲信号通过光传导器传递到若干高能光子探测器，每一高能光子探测器都设有用以接收光脉冲信号的透光孔，透光孔的位置在闪烁晶体不耦合光电转换倍增器件的任何一面上或闪烁晶体不耦合光电转换倍增器件的任何一面的旁侧，光脉冲信号经过透光孔传播到高能光子探测器中的闪烁晶体；
S2：光脉冲信号经由闪烁晶体传递给高能光子探测器中的光电转换倍增器件，并被电子电路所处理和读取；
S3：互相独立的高能光子探测器从此光脉冲发生器产生的光脉冲信号获取绝对时间，并在各个独立的高能光子探测器之间进行定时和校准。
5.根据权利要求4所述的辐射探测、测量、识别、成像系统的定时方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述透光孔的位置在闪烁晶体不耦合光电转换倍增器件的任何一面上或闪烁晶体不耦合光电转换倍增器件的任何一面的旁侧。
6.根据权利要求4所述的辐射探测、测量、识别、成像系统的定时方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述高能光子探测器包括壳体，所述闪烁晶体设于壳体中，所述透光孔设置于壳体上。
7.根据权利要求4所述的辐射探测、测量、识别、成像系统的定时方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述光传导器为光纤或玻璃或水晶或闪烁晶体。
8.根据权利要求4所述的辐射探测、测量、识别、成像系统的定时方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述光脉冲信号获取及处理方法为采用多电压阈值获取处理方法或恒比甄别器或单电压阈值触发比较方法或者直接采用模拟/数字转换器直接采样。
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