CN109407140A - 一种pet探测器使用的多路光电倍增管调平装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种PET探测器使用的多路光电倍增管调平装置；本发明在包括位于外部高压输入点和PET探测器中每一路光电倍增管之间的电路转接板，所述电路转接板上设置有至少一个用于调整一路光电倍增管的输入电压的电阻调平板；在PET探测器输入电压时，经由每一路光电倍增管对应的电阻调平板的分压，所述PET探测器中各路光电倍增管的增益平衡；本发明装置可独立用于调节PET探测器的多路光电倍增管的增益，避免了现有技术中采用表贴方式的多次焊接，生产效率低的缺陷，或在PET探测器中采用变阻器调节分压，成本高，长期稳定性差；本发明的装置方便调节精确度，且能够反复使用，提高了探测器的性能，成本低，效率高。

Description

一种PET探测器使用的多路光电倍增管调平装置

技术领域

本发明涉及正电子断层呈像探测器测量领域，尤其涉及一种PET探测器使用的多路光电倍增管调平装置。

背景技术

正电子断层呈像(Positon Emission Tomography，简称PET)探测器是基于多路光电倍增管读出信号的探测器，光电倍增管的本身的放大增益往往差别很大，为了探测器有较好的性能，保证多路光电倍增管处于相同增益水平，通常有效的方法是通过调节光电倍增管供电电压方式，确保各路增益平衡。调节供电电压的方式是在探测器电压输入端串联一个电阻分压，精确控制光电倍增管实际输入电压，从而达到多路增益一致状态。

探测器测量图像的能量是业内人士用于衡量光电倍增管的主要参数，增益灵敏地影响能量峰位，通过能量峰位的差异，计算出需要补偿的增益大小，判断探测器各个光电倍增管的增益的平衡，定性地可以通过泛源图像的是否均匀、对称、方方正正来判断，定量的判断则通过特殊区域的能谱的能量峰位置是否一致来判断；通常多个光电倍增管的信号会叠加，具有非线性，探测器电压影响泛源图像形状而影响所选事件，进而影响能谱的准确性。

目前，通过串联的电阻值的方法可以调整探测的光电倍增管的增益，该电阻值确定有以下三种方法，第一种是提前测量的光电倍增管电压增益曲线，即光电倍增管的增益与光电倍增管的输入电压的关系；该方法根据电压增益曲线计算出补偿的电压大小；第二种是提前测得光电倍增管的服侍电路相关的电流-电压关系(I-V曲线)；该方法根据光电倍增管的服侍电路的电流-电压关系(I-V曲线)计算出补偿分压电阻的阻值；第三种是在调平现场测得的PET探测器响应得到泛源图像(flood image)，根据图像特殊区域的事件能谱的能量峰位判断各路增益是否是一致状态。

当前的PET探测器中是将电阻器件采用表贴方式直接焊接在光电倍增管的电路中。基于上述的增益调整原理，在实际应用中，需要多次测量、计算和迭代等方式调整探测器内各光电倍增管的增益。由此，导致PET探测器的生产过程极为复杂，效率降低；或者该定值电阻使用微型变阻器替代减少PET探测器焊接过程，但是变阻器价格远高于贴边电阻，由于要求调整精度高，变阻器的可靠性也大大低于定值贴片电阻。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种PET探测器使用的多路光电倍增管调平装置，本发明的多路光电倍增管调平装置独立于PET探测器，且与PET探测器的光电倍增管连接，实现对PET内各光电倍增管的增益的平衡。

(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：

位于外部高压输入点和PET探测器中每一路光电倍增管之间的电路转接板，所述电路转接板上设置有至少一个用于调整一路光电倍增管的输入电压的电阻调平板；

在PET探测器输入电压时，经由每一路光电倍增管对应的电阻调平板的分压，所述PET探测器中各路光电倍增管的增益平衡。

可选地，电路转接板通过绝缘盒绝缘设置。

可选地，每一电阻调平板包括：至少一个定值电阻和至少一个滑动变阻器；

每一电阻调平板中定值电阻的两端连接一根与该定值电阻并联的跳线，所述跳线上设置有可导通或关闭的跳线口，所述跳线口设置在所述绝缘盒外部，且通过绝缘跳线帽绝缘设置；

所述定值电阻和所述滑动变阻器、跳线均位于所述绝缘盒内，且绝缘盒外部设置有用于调整所述滑动变阻器的阻值的电位器旋钮。

可选地，

所述绝缘盒外部设置有一个用于测量任意所述电阻调平板分压电阻值的公共电阻测量孔和对应每一个电阻调平板的电阻测量孔。

可选地，

所述电路转接板上设置有n个电阻调平板，所述电阻调平板的数量和PET探测器内光电倍增管的数量一致，n为大于2的自然数。

可选地，所述绝缘盒外部设置有用于提示所述电路转接板上接入电压的LED指示灯。

可选地，

每一定值电阻的阻值均为100KΩ，滑动变阻器的最大阻值为50KΩ。

一种PET探测器，所述PET探测器包括多路光电倍增管，还包括所述的调平装置；

所述调平装置位于外部高压输入点和PET探测器中每一路光电倍增管之间，并对PET探测器中每一路光电倍增管的输入电压进行调整。

一种PET探测器的调整方法，包括：

S1、基于PET探测器中每一路光电倍增管的电压增益曲线，确定每一路光电倍增管需要补偿的补偿电压；

S2、根据确定的补偿电压，依据所述光电倍增管的服侍电路的电流-电压关系，计算补偿电压对应的电阻值；

S3、依据计算的电阻值，调整每一路光电倍增管对应的调平装置中电阻调平板的电阻值；

S4、在输入电压后，判断PET探测器中每一路光电倍增管输出的图像中能量峰位是否一致。

可选地，还包括：

若能量峰位不一致，则重复上述步骤S1至S4的调整过程，直至PET探测器中每一路光电倍增管输出的图像中能量峰位一致。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明装置可独立用于调节PET探测器的多路光电倍增管的增益，避免了现有技术中采用表贴方式的多次焊接，生产效率低的缺陷，或者在PET探测器中采用变阻器调节分压，成本高，长期稳定性差。本发明的装置方便调节精确度，且能够反复使用，提高了探测器的性能，成本低，效率高。

附图说明

图1为本发明一实施例题提供的一种PET探测器使用的多路光电倍增管调平装置结构图；

图2为本发明一实施例提高的调平装置任意电阻调平板示结构意图；

图3a为本发明一实施例提供的PET探测器调平前的图像；

图3b为本发明一实施例提供的PET探测器调平后的图像。

【附图标记说明】

1：电路转接板；2：电阻调平板。

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。

实施例一

如图1所示，本发明装置包括：

位于外部高压输入点和PET探测器中每一路光电倍增管之间的电路转接板1，所述电路转接板1上设置有至少一个用于调整一路光电倍增管的输入电压的电阻调平板2，其中电路转接板通过绝缘盒绝缘设置；

举例来说，本实施例中，PET探测器中包含n路光电倍增管，相应的电路转接板上可设置有n个电阻调平板2，其中n是大于等于2的自然数；在本实施例中以四路光电倍增管的PET探测器为例，四路光电倍增管分别是A、B、C、D路光电倍增管；其中，每一路光电倍增管通过电路转接板接口与四个电阻调平板连接，以使外部高压输入点为每一路光电倍增管供电；

如图2所示，每一电阻调平板2包括：至少一个定值电阻和至少一个滑动变阻器，其中定值电阻可以根据需求设置0-m个，其中m是正整数，定值电阻用来调节阻值的高位，滑动变阻器用于调节阻值的末位。

举例来说，每一定值电阻的阻值为100KΩ，滑动变阻器的最大阻值为50KΩ，在具体实施过程中定值电阻值以及滑动变阻器的值可根据实际测量的需求进行选择。

每一电阻调平板2中定值电阻的两端连接一根与该定值电阻并联的跳线，所述跳线上设置有可导通或关闭的跳线口，所述跳线口设置在所述绝缘盒外部，且通过绝缘跳线帽绝缘设置；

相应的，所述定值电阻和所述滑动变阻器、跳线均位于所述绝缘盒内，且绝缘盒外部设置有用于调整所述滑动变阻器的阻值的电位器旋钮；通过上述设置，本实施例中通入高压的部分均位于绝缘盒内，绝缘跳线帽和绝缘盒能够保证操作安全，操作人员在绝缘盒外部可根据不同的跳线方案和调节滑动变阻器以改变每一电阻调平板的阻值；

进一步地，所述绝缘盒外部设置有一个用于测量任意所述电阻调平板分压电阻值的公共电阻测量孔和对应每一个电阻调平板的电阻测量孔；既有一个用测量电阻值的公共测量孔和对应每一路电阻串的测量孔；

在本实施例中公共电阻测量孔和电阻调平板上的电阻测量孔的设置用于使得操作人员配合使用万用表以实现精准的测量和调整电阻值。

进一步地，在本实施例中，所述绝缘盒外部设置有用于提示所述电路转接板上接入电压的LED指示灯，当本电路转接板通入高压后LED指示灯可以起到警示作用，以提示操作人员。

在PET探测器输入电压时，经由每一路光电倍增管对应的电阻调平板的分压，所述PET探测器中各路光电倍增管的增益平衡。

实施例二

本实施例提供了一种PET探测器，所述PET探测器包括多路光电倍增管，还包括实施例一中的所述调平装置；

所述调平装置位于外部高压输入点和PET探测器中每一路光电倍增管之间，并对PET探测器中每一路光电倍增管的输入电压进行调整。

例如，PET探测器任意一路光电倍增管的电压需要调节，若预期调节的阻值为314.3KΩ，可以将具有四个定值电阻为100KΩ的任意一个定值电阻通过跳线口短路掉，并使用精度为四位半的万用表便测量边调节电阻，以使该电阻分压板的整个电阻串可以精确到该阻值，进一步的使得A、B、C和D路光电倍增管的增益平衡。

特别的，在本实施例中，PET探测器有四路光电倍增管仅用于举例说明，本发明并不对其进行限定，其中PET探测器可包含n个光电倍增管，同理，本实施例中电阻调平板上的定值电阻的数量和阻值仅用于举例说明。

实施例三

基于上述实施例二，本实施例提供了一种PET探测器的调整方法，包括以下步骤：

S1、基于PET探测器中每一路光电倍增管的电压增益曲线，确定每一路光电倍增管需要补偿的补偿电压；

S2、根据确定的补偿电压，依据所述光电倍增管的服侍电路的电流-电压关系，计算补偿电压对应的电阻值；

S3、依据计算的电阻值，调整每一路光电倍增管对应的调平装置中电阻调平板的电阻值；

在具体实施过程中，可以根据计算的电阻值，确定通跳线方案以调节高位的电阻值，并调节滑动变阻器以调节低位电阻值，并配合使用公共电阻测量孔和电阻测量孔边调节边测量直至达到需求的精度。

S4、在输入电压后，判断PET探测器中每一路光电倍增管输出的图像中能量峰位是否一致；

若能量峰位不一致，则重复上述步骤S1至S4的调整过程，直至PET探测器中每一路光电倍增管输出的图像中能量峰位一致。

举例来说，经过多次调整后，记录各电阻调平板每一路的电阻值，并将每一路电阻值之和用两个定值电阻串联替代，且用于替代的两个定值电阻阻值尽量接近调平装置实测值，将用于替代的两个定值电阻焊接在调平时使用的PET探测器对应的每一路预留位置，该PET探测器调平完成。

在具体实施过程中，在PET探测器的光电倍增管后接入服侍电路，探测器工作后，获取图像，根据图像状态，敏感区域事件能谱的能量峰位来判断当前光电倍增管的工作电压确定各光电倍增管的增益是否平衡；举例来说，如图3a所示，在没有经过调整前，四路光电倍增管的PET探测器得到的不对称且存在扭曲图像；

经过步骤S2-S4多次调整后，四路的增益差异减小，结合实际操作需求的效率问题确定调节的次数，获得如图3b所示的调整后的图像，该图像对称且无扭曲，经过调整四路光电倍增管具有较好的一致性。

本发明的有益效果是：本发明装置可独立用于调节PET探测器的多路光电倍增管的增益，避免了现有技术中采用表贴方式的多次焊接，生产效率低的缺陷，或者在PET探测器中采用变阻器调节分压，成本高，长期稳定性差。本发明的装置方便调节精确度，且能够反复使用，提高了探测器的性能，成本低，效率高。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种PET探测器使用的多路光电倍增管调平装置，其特征在于，包括：

位于外部高压输入点和PET探测器中每一路光电倍增管之间的电路转接板，所述电路转接板上设置有至少一个用于调整一路光电倍增管的输入电压的电阻调平板；

在PET探测器输入电压时，经由每一路光电倍增管对应的电阻调平板的分压，所述PET探测器中各路光电倍增管的增益平衡。

2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，电路转接板通过绝缘盒绝缘设置。

3.根据权利要求2所述装置，其特征在于，每一电阻调平板包括：至少一个定值电阻和至少一个滑动变阻器；

每一电阻调平板中定值电阻的两端连接一根与该定值电阻并联的跳线，所述跳线上设置有可导通或关闭的跳线口，所述跳线口设置在所述绝缘盒外部，且通过绝缘跳线帽绝缘设置；

所述定值电阻和所述滑动变阻器、跳线均位于所述绝缘盒内，且绝缘盒外部设置有用于调整所述滑动变阻器的阻值的电位器旋钮。

4.根据权利要求3所述装置，其特征在于，

所述绝缘盒外部设置有一个用于测量任意所述电阻调平板分压电阻值的公共电阻测量孔和对应每一个电阻调平板的电阻测量孔。

5.根据权利要求1至4任意一项所述装置，其特征在于，

所述电路转接板上设置有n个电阻调平板，所述电阻调平板的数量和PET探测器内光电倍增管的数量一致，n为大于2的自然数。

6.根据权利要求5所述装置，其特征在于，所述绝缘盒外部设置有用于提示所述电路转接板上接入电压的LED指示灯。

7.根据权利要求6所述装置，其特征在于，

每一定值电阻的阻值均为100KΩ，滑动变阻器的最大阻值为50KΩ。

8.一种PET探测器，所述PET探测器包括多路光电倍增管，其特征在于，还包括上述权利要求1至7任一所述的调平装置；

所述调平装置位于外部高压输入点和PET探测器中每一路光电倍增管之间，并对PET探测器中每一路光电倍增管的输入电压进行调整。

9.一种基于权利要求8所述的PET探测器的调整方法，其特征在于，包括：

S1、基于PET探测器中每一路光电倍增管的电压增益曲线，确定每一路光电倍增管需要补偿的补偿电压；

S2、根据确定的补偿电压，依据所述光电倍增管的服侍电路的电流-电压关系，计算补偿电压对应的电阻值；

S3、依据计算的电阻值，调整每一路光电倍增管对应的调平装置中电阻调平板的电阻值；

S4、在输入电压后，判断PET探测器中每一路光电倍增管输出的图像中能量峰位是否一致。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：

若能量峰位不一致，则重复上述步骤S1至S4的调整过程，直至PET探测器中每一路光电倍增管输出的图像中能量峰位一致。