CN108983282A - 一种硅光电倍增管测试平台 - Google Patents

一种硅光电倍增管测试平台 Download PDF

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Abstract

本发明属于光电子测试技术领域，尤其涉及一种硅光电倍增管测试平台。硅光电倍增管测试平台包括光源系统、硅光电倍增管系统、电压控制系统和采集分析控制系统；硅光电倍增管系统的电路板上设置有与硅光电倍增管相对应的限位框，限位框的限位空间的底部设置有具有压缩行程的触点；在硅光电倍增管测试过程中，将硅光电倍增管装设在限位框内，实现了每次硅光电倍增管重复放入确定位置，便于快速地更换硅光电倍增管、重复测量、形成批量测试，硅光电倍增管通过具有压缩行程的触点与电路板连接，实现了硅光电倍增管与电路板之间的柔性连接，保证了两者之间连接的可靠性，避免了硅光电倍增管不会在该过程中被压碎或划伤。

Description

一种硅光电倍增管测试平台
技术领域
本发明属于光电子测试技术领域，尤其涉及一种硅光电倍增管测试平台。
背景技术
正电子发射断层成像(PositronEmissionTomography，以下简称PET)探测器是PET成像设备中的关键装置，其主要功能是获得PET系统中γ光子沉积时的位置、时间和能量信息。PET探测器的性能直接决定了整个PET成像系统的性能，为了提高系统成像性能，希望所使用的正电子发射断层成像探测器具有高空间分辨率、好的时间分辨率、好的能量分辨率、高计数率等特性。
PET探测器中光电转换器的功能是将前端闪烁晶体输出的闪烁光子转化为对应的电脉冲，并进行倍增放大得到电子学系统可以处理的电脉冲信号。现有的PET探测器，其中光电转换器件通常采用光电倍增管。
硅光电倍增管由大量雪崩二极管(APD)单元组成。在硅光电倍增管的动态范围内，它输出电流的大小就和发生雪崩的微元数成正比。
硅光电倍增管的增益及探测效率随偏压增高而增高，但同时暗计数率及像素单元间的串扰也会随之提高。
当大量硅光电倍增管并联使用，希望在一定范围内使用的硅光电倍增管具有较一致的增益性能。
针对上述问题，在硅光电倍增管使用过程中，需要对硅光电倍增管的增益性能进行测试，但是现有的测试装置存在效率低，容易对硅光电倍增管造成损坏的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对现有存在的技术问题，本发明提供一种硅光电倍增管测试平台，能够解决现有的测试装置存在的效率低，容易对硅光电倍增管造成损坏的问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种硅光电倍增管测试平台，其包括光源系统、硅光电倍增管系统、电压控制系统和采集分析控制系统；
其中，硅光电倍增管系统包括电路板、夹持工装和光导；
电路板上设置有与硅光电倍增管相对应的限位框，限位框形成限位空间，并且在限位空间的底部设置有具有压缩行程的触点；
在硅光电倍增管测试过程中，硅光电倍增管装设在限位框内，硅光电倍增管的触点与具有压缩行程的触点连接；
光导位于夹持工装的一端，电路板插接在夹持工装的另一端。
优选的，所述具有压缩行程的触点包括伸缩探针或者导电硅胶垫。
优选的，所述夹持工装包括第一板、第二板和第三板；
第二板和第三板平行设置，第一板的两端分别连接在第二板和第三板的中间位置；
第二板、第三板和第一板的一侧面形成第一夹持空间，第二板、第三板和第一板的二侧面形成第二夹持空间，光导被夹持在第一夹持空间被，电路板插接在第二夹持空间内。
第一板上设置有与光源系统相对设置的槽孔。
优选的，所述光导为柔性硅胶光导，柔性硅胶光导通过粘贴的方式与夹持工装连接。
优选的，所述光源系统包括LED和混光腔；
所述混光腔包括相对设置的第一侧壁和第二侧壁，LED设置在第一侧壁上、第二侧壁上设置有出光口；
混光腔的侧壁上设置有黑色的吸光、避光层；
在混光腔的侧壁的外表面设置有多个定位凸起。
优选的，所述光源系统还包括与采集分析控制系统连接的LED控制电路；
所述LED控制电路产生模拟脉冲信号作为LED的输入信号，用于驱动LED产生光脉冲。
优选的，所述LED为与LYSO晶体发光峰值波长相同的蓝紫光二极管，其发光峰值波长为420nm。
优选的，所述混光腔的侧壁的外表面设置有三个定位凸起。
优选的，所述电压控制系统包括AD/DA转化卡和供电电压模块；
AD/DA转化卡与采集分析控制系统连接，供电电压模块与硅光电倍增管系统连接；
电压控制系统通过AD/DA转化卡控制供电电压模块输出电压大小，同时AD/DC转化卡通过分压可以读出当前供电电压值。
优选的，采集分析控制系统包括ADC采集卡采集，以及与ADC采集卡采集连接的计算机；
硅光电倍增管系统的电路板与ADC采集卡连接，硅光电倍增管生成的电流信号通过整形放大后直接由高速ADC采集卡采集，ADC采集卡将采集的数据传输给计算机；
计算机可以控制信号采集的开始与停止，并离线分析储存数据。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：本发明提供的硅光电倍增管测试平台，在硅光电倍增管测试过程中，将硅光电倍增管装设在限位框内，实现了每次硅光电倍增管重复放入确定位置，便于快速地更换硅光电倍增管、重复测量、形成批量测试，硅光电倍增管通过具有压缩行程的触点与电路板连接，实现了硅光电倍增管与电路板之间的柔性连接，保证了两者之间连接的可靠性，避免了硅光电倍增管不会在该过程中被压碎或划伤。
附图说明
图1为本发明具体实施方式提供的硅光电倍增管测试系统的结构示意图；
图2为本发明具体实施方式提供的硅光电倍增管测试流程图；
图3为本发明具体实施方式提供的光源系统的主视意图；
图4为本发明具体实施方式提供的光源系统的侧视示意图；
图5为本发明具体实施方式提供的硅光电倍增管增益与过电压关系图。
【附图标记说明】
1：光源系统；2：硅光电倍增管系统；3：电压控制系统；4：采集分析控制系统；
11：LED；12：混光腔；13：出光口；14：LED光导；15：吸光、避光层；16：定位凸起；17：LED控制电路；
21：电路板；22：夹持工装；23：光导；24：硅光电倍增管；25：触点。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
如图1至图4所示，本发明公开了一种硅光电倍增管测试平台，其包括光源系统1、硅光电倍增管系统2、电压控制系统3和采集分析控制系统4。
其中，硅光电倍增管系统2包括电路板21、夹持工装22和光导23。
电路板21上设置有与硅光电倍增管24相对应的限位框，限位框形成限位空间，并且在限位空间的底部设置有具有压缩行程的触点25。
在硅光电倍增管测试过程中，硅光电倍增管24装设在限位框内，硅光电倍增管24的触点25与具有压缩行程的触点连接，光导位于夹持工装22的一端，电路板21插接在夹持工装22的另一端。
在本实施方式中，在硅光电倍增管测试过程中，将硅光电倍增管24装设在限位框内，实现了每次硅光电倍增管24重复放入确定位置，便于快速地更换硅光电倍增管、重复测量、形成批量测试，硅光电倍增管24通过具有压缩行程的触点与电路板连接，实现了硅光电倍增管与电路板之间的柔性连接，保证了两者之间连接的可靠性，避免了硅光电倍增管不会在该过程中被压碎或划伤。
电路板21上的限位框确保每次放入的硅光电倍增管24位置误差小于100微米，增加了硅光电倍增管24的测试精度。
具体的，具有压缩行程的触点25包括伸缩探针或者导电硅胶垫。
夹持工装22包括第一板、第二板和第三板。
第二板和第三板平行设置，第一板的两端分别连接在第二板和第三板的中间位置。
第二板、第三板和第一板的一侧面形成第一夹持空间，第二板、第三板和第一板的二侧面形成第二夹持空间，光导被夹持在第一夹持空间被，电路板插接在第二夹持空间内。
第一板上设置有与光源系统1相对设置的槽孔。
光导23为柔性硅胶光导，柔性硅胶光导通过粘贴的方式与夹持工装连接。
光源系统包括LED11和混光腔12。
混光腔12包括相对设置的第一侧壁和第二侧壁，LED11设置在第一侧壁上、第二侧壁上设置有出光口13。
LED11的外侧设置有表面进行磨砂处理的LED光导14，LED发出的光经LED光导14混光后光线相对均匀，向前光各向基本同性。
混光腔12的侧壁上设置有黑色的吸光、避光层15，通过吸光、避光层15的设置，减少多次反射后的拖尾光。
LED11发的光经过空气耦合后由出光口13发出，出光口13对应硅光电倍增管24尺寸。
在混光腔12的侧壁的外表面设置有多个定位凸起16。优选的，混光腔12的侧壁的外表面设置有三个定位凸起16。
光源系统1与硅光电倍增管系统2连接时，采用直接空气耦合，通过三个定位凸起16进行3点定位，确保每次摆放光源，其位置误差在±100μm以内。
光源系统1还包括与采集分析控制系统连接的LED控制电路17，LED控制电路产生模拟脉冲信号作为LED的输入信号，用于驱动LED产生光脉冲。
LED11为与LYSO晶体发光峰值波长相同的蓝紫光二极管。
电压控制系统3包括AD/DA转化卡和供电电压模块。
AD/DA转化卡与采集分析控制系统连接，供电电压模块与硅光电倍增管系统连接。
电压控制系统3通过AD/DA转化卡控制供电电压模块输出电压大小，同时AD/DC转化卡通过分压可以读出当前供电电压值。
电压控制系统3作用是在测试过程中提供精确的不同电压，可以通过一次测试得到一条硅光电倍增管增益与电压的曲线，如图5所示。由计算机端控制AD/DA模块，可以精确控制输出电压大小，同时AD/DC模块通过测量分压返回电路读出当前电压值。
采集分析控制系统4包括ADC采集卡采集，以及与ADC采集卡采集连接的计算机。
硅光电倍增管系统的电路板与ADC采集卡连接，硅光电倍增管生成的电流信号通过整形放大后直接由高速ADC采集卡采集，ADC采集卡将采集的数据传输给计算机。
计算机可以控制信号采集的开始与停止，并离线分析储存数据。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硅光电倍增管测试平台，其特征在于：包括光源系统、硅光电倍增管系统、电压控制系统和采集分析控制系统；
其中，硅光电倍增管系统包括电路板、夹持工装和光导；
电路板上设置有与硅光电倍增管相对应的限位框，限位框形成限位空间，并且在限位空间的底部设置有具有压缩行程的触点；
在硅光电倍增管测试过程中，硅光电倍增管装设在限位框内，硅光电倍增管的触点与具有压缩行程的触点连接；
光导位于夹持工装的一端，电路板插接在夹持工装的另一端。
2.根据权利要求1所述的硅光电倍增管测试平台，其特征在于，所述具有压缩行程的触点包括伸缩探针或者导电硅胶垫。
3.根据权利要求1所述的硅光电倍增管测试平台，其特征在于，所述夹持工装包括第一板、第二板和第三板；
第二板和第三板平行设置，第一板的两端分别连接在第二板和第三板的中间位置；
第二板、第三板和第一板的一侧面形成第一夹持空间，第二板、第三板和第一板的二侧面形成第二夹持空间，光导被夹持在第一夹持空间被，电路板插接在第二夹持空间内。
第一板上设置有与光源系统相对设置的槽孔。
4.根据权利要求3所述的硅光电倍增管测试平台，其特征在于，所述光导为柔性硅胶光导，柔性硅胶光导通过粘贴的方式与夹持工装连接。
5.根据权利要求1所述的硅光电倍增管测试平台，其特征在于，所述光源系统包括LED和混光腔；
所述混光腔包括相对设置的第一侧壁和第二侧壁，LED设置在第一侧壁上、第二侧壁上设置有出光口；
混光腔的侧壁上设置有黑色的吸光、避光层；
在混光腔的侧壁的外表面设置有多个定位凸起。
6.根据权利要求5所述的硅光电倍增管测试平台，其特征在于，所述光源系统还包括与采集分析控制系统连接的LED控制电路；
所述LED控制电路产生模拟脉冲信号作为LED的输入信号，用于驱动LED产生光脉冲。
7.根据权利要求5所述的硅光电倍增管测试平台，其特征在于，所述LED为与LYSO晶体发光峰值波长相同的蓝紫光二极管。
8.根据权利要求5所述的硅光电倍增管测试平台，其特征在于，所述混光腔的侧壁的外表面设置有三个定位凸起。
9.根据权利要求1所述的硅光电倍增管测试平台，其特征在于，所述电压控制系统包括AD/DA转化卡和供电电压模块；
AD/DA转化卡与采集分析控制系统连接，供电电压模块与硅光电倍增管系统连接；
电压控制系统通过AD/DA转化卡控制供电电压模块输出电压大小，同时AD/DC转化卡通过分压可以读出当前供电电压值。
10.根据权利要求1所述的硅光电倍增管测试平台，其特征在于，采集分析控制系统包括ADC采集卡采集，以及与ADC采集卡采集连接的计算机；
硅光电倍增管系统的电路板与ADC采集卡连接，硅光电倍增管生成的电流信号通过整形放大后直接由高速ADC采集卡采集，ADC采集卡将采集的数据传输给计算机；
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