CN110988967A - 环境X、γ辐射探测器剂量率量程的扩展方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种环境X、γ辐射探测器剂量率量程的扩展方法，该方法包括：获取环境X、γ辐射探测器的预设光电倍增管电压和与所述光电倍增管电压对应的计数率；对所述光电倍增管电压和计数率所述进行拟合处理，得到所述计数率和所述光电倍增管电压的拟合关系；根据所述计数率和所述拟合关系，得到响应系数、光电倍增管电压和所述探测器的剂量率之间的对应关系，根据所述对应关系对所述探测器的现有量程进行扩展，得到所述环境X、γ辐射探测器的多个剂量率量程。本发明可以有效提高环境X、γ辐射探测器的测量范围。

Description

环境X、γ辐射探测器剂量率量程的扩展方法

技术领域

本发明涉及测量技术领域，尤其是涉及一种环境X、γ辐射探测器剂量率量程的扩展方法。

背景技术

目前，随着诸如X射线或γ射线等射线的应用领域不断拓展，用于测量射线的探测器也在逐步发展，例如，用于测量X射线和γ射线的探测器主要包括硅半导体探测器、闪烁体探测器和GM(盖革-弥勒)计数管探测器等，但是现有的探测器的测量范围有限，无法满足射线测量的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种环境X、γ辐射探测器剂量率量程的扩展方法，可以有效提高环境X、γ辐射探测器的测量范围。

第一方面，本发明实施例提供了一种环境X、γ辐射探测器剂量率量程的扩展方法，包括：获取环境X、γ辐射探测器的预设光电倍增管电压和与所述预设光电倍增管电压对应的计数率；对所述光电倍增管电压和所述计数率进行拟合处理，得到所述计数率和所述光电倍增管电压的拟合关系；根据所述计数率和所述拟合关系，得到响应系数、光电倍增管电压和所述探测器的剂量率之间的对应关系，根据所述对应关系对所述环境X、γ辐射探测器的现有量程进行扩展。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述根据所述对应关系对所述环境X、γ辐射探测器的现有量程进行扩展，得到所述探测器的多个剂量率量程的步骤，包括：根据所述对应关系，比对不同剂量率且同一所述光电倍增管电压对应的所述响应系数，得到比对结果；基于所述比对结果将所述环境X、γ辐射探测器的现有量程进行扩展。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，在所述根据所述对应关系，比对不同剂量率且同一所述光电倍增管电压对应的所述响应系数，得到比对结果的步骤之前，所述方法还包括：计算各所述量程下同一所述光电倍增管电压对应的响应系数的平均值；基于所述平均值更新各所述量程下同一所述光电倍增管电压对应的响应系数，得到各所述量程下的所述光电倍增管电压和所述响应系数之间的对应关系。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述光电倍增管电压为负高压；所述光电倍增管电压与所述剂量率量程的上限值呈反比。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，在所述根据所述对应关系对所述环境X、γ辐射探测器的现有量程进行扩展的步骤之后，所述方法包括：获取所述环境X、γ辐射探测器的测量计数率；根据所述测量计数率从扩展后的所述环境X、γ辐射探测器的剂量率量程中选取目标量程；在预设时长内根据所述测量计数率调整所述环境X、γ辐射探测器的测量光电倍增管电压；根据所述目标量程和所述测量光电倍增管电压，确定所述环境X、γ辐射探测器的测量的剂量率。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述在预设时长内根据所述测量计数率调整所述探测器的测量光电倍增管电压的步骤，包括：如果所述测量计数率小于第一预设阈值，增加所述环境X、γ辐射探测器的测量光电倍增管电压，确定与增加后的测量光电倍增管电压对应的测量响应系数，以提高所述环境X、γ辐射探测器的灵敏度；如果所述测量计数率大于第二预设阈值，减小所述环境X、γ辐射探测器的测量光电倍增管电压，确定与减小后的测量光电倍增管电压对应的测量响应系数，以降低所述环境X、γ辐射探测器的灵敏度。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述根据所述目标量程和所述测量光电倍增管电压，确定所述环境X、γ辐射探测器测量的剂量率的步骤，包括：根据所述目标量程和所述测量光电倍增管电压，确定所述环境X、γ辐射探测器的测量响应系数；计算所述测量计数率和所述测量响应系数的乘积，得到所述环境X、γ辐射探测器测量的剂量率。

第二方面，本发明实施例还提供一种探测器包括：依次连接的闪烁晶体、光导、光电倍增管、放大电路和信号处理模块；其中，所述闪烁晶体用于探测当前环境的射线，并将所述射线转换为光子，经所述光导将所述光子输入至所述光电倍增管；其中，所述射线包括X射线或γ射线；所述光电倍增管用于将所述光子转换为电流信号输入至所述放大电路；所述放大电路用于根据所述电流信号为所述光电倍增管提供光电倍增管电压；所述放大电路还用于将所述光电倍增管电压传输至所述信号处理模块；所述信号处理模块用于对所述环境X、γ辐射探测器剂量率量程进行扩展。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述放大电路采用电流积分型电路。

第三方面，本发明实施例还提供一种计算机存储介质，用于储存为第一方面至第一方面的第六种可能的实施方式任一项所述方法所用的计算机软件指令。

本发明实施例提供的一种环境X、γ辐射探测器剂量率量程的扩展方法，首先获取探测器的预设光电倍增管电压和与该预设光电倍增管电压对应的计数率，并对计数率和光电倍增管电压进行拟合处理以得到拟合关系，得到响应系数、光电倍增管电压和所述探测器的剂量率之间的对应关系，根据所述对应关系对进而基于拟合关系和计数率对探测器的现有量程进行扩展，得到探测器的多个剂量率量程。本发明实施例基于计数率和拟合关系可以对探测器的量程进行扩展，进而有效提升环境X、γ辐射探测器的测量范围。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种环境X、γ辐射探测器剂量率量程的扩展方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种环境X、γ辐射探测器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种剂量率的测量方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种信号处理模块的结构示意图。

图标：202-闪烁晶体；204-垫片；206-PMT；208-分压电路；210-信号处理模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前常用的测量X、γ射线的探测器主要有硅半导体探测器、闪烁体探测器和GM计数管等，其中便携式X、γ剂量率仪主要包括防护级仪器和环境级仪器两种，防护级剂量率仪的测量区间通常要求包括10μSv/h～100mSv/h，环境级剂量率仪为0.01μGy/h～10μGy/h。环境级剂量率仪为了达到较高的灵敏度，往往使用大体积的电离室或者闪烁晶体探测器，其灵敏度很高，导致测量范围很窄仅为0.01μSv/h到250μSv/h，不能满足高剂量范围检测需要，一般用来测试本底辐射的微弱变化。为了得到较宽的测量范围，现有技术中可以使用大体积的闪烁晶体的探头与GM管两种探测器配合使用组成双探头探测器，但是GM管对γ射线有很低的探测效率；同时，盖革管灵敏度低，无法测量1μSv/h～10μSv/h范围内接近自然本底的剂量当量率水平；另外，其工作时死时间较长，不能实时反馈真实的环境辐射水平，在实际应用中不能及时准确地将辐射场的危险情况反映给使用者。综上，现有的环境X、γ辐射探测器的测量范围有限，无法满足射线测量的需求，为改善上述问题，本发明实施提供的环境X、γ辐射探测器剂量率量程的扩展方法，可以有效提高环境X、γ辐射探测器的测量范围。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种环境X、γ辐射探测器剂量率量程的扩展方法进行详细介绍，其中，环境X、γ辐射探测器又可称之为探头，参见图1所示的一种环境X、γ辐射探测器剂量率量程的扩展方法的流程示意图，该方法可以包括以下步骤：

步骤S102，获取环境X、γ辐射探测器的预设光电倍增管电压和与预设光电倍增管电压对应的计数率。

其中，计数率可以理解为探测器接收射线的频率，光电倍增管电压为探测器中的光电倍增管(PMT，photomultiplier tube)的电压值，通常情况下PMT电压为负压，且PMT电压会影响探测器的计数率。

步骤S104，对光电倍增管电压和计数率进行拟合处理，得到计数率和光电倍增管电压的拟合关系。

考虑到PMT电压会对探测器的计数率产生影响，因此对计数率和PMT电压进行拟合处理，以确定计数率和PMT电压之间的拟合关系，在一种实施方式中，可以通过拟合曲线表征计数率和PMT电压之间的拟合关系，也可以通过幂函数表征计数率和PMT电压之间的拟合关系。

步骤S106，根据计数率和拟合关系，得到响应系数、光电倍增管电压和探测器的剂量率之间的对应关系，根据对应关系对环境X、γ辐射探测器的现有量程进行扩展。

因为探测器的剂量率与计数率之间存在线性关系，即剂量率等于响应系数乘计数率，所以根据计数率和拟合关系，可以确定剂量率、响应系数和PMT电压之间的关系，通过确定现有量程外不同剂量率与响应系数和PMT电压之间的关系，可在实际测量时确定量程对应的响应系数和PMT电压，实现对剂量率的准确测量，也即实现了对探测器的现有量程进行扩展，得到探测器的多个剂量率量程。例如，现有量程的剂量率测量范围时1μSv/h至10mSv/h，通过上述方法确定10mSv/h至100mSv/h之间各剂量率与响应系数和PMT电压之间的关系，即可将现有量程从1μSv/h至10mSv/h扩展至1mSv/h至100mSv/h。

本发明实施例提供的上述环境X、γ辐射探测器量程的扩展方法，首先获取探测器的预设光电倍增管电压和与该预设光电倍增管电压对应的计数率，并对计数率和光电倍增管电压进行拟合处理以得到拟合关系，得到响应系数、光电倍增管电压和所述探测器的剂量率之间的对应关系，根据所述对应关系对进而基于拟合关系和计数率对探测器的现有量程进行扩展，得到探测器的多个剂量率量程。本发明实施例基于计数率和拟合关系可以对探测器的量程进行扩展，进而有效提升环境X、γ辐射探测器的测量范围。

考虑到现有技术中闪烁体探测器受到探测器灵敏度、系统死时间、信号处理系统能力等因素的影响，很难实现具有较宽剂量率范围的同时在环境本底辐射场下保持较高的灵敏度，因此本发明实施例提供了一种探测器量程的扩展方法，用以在闪烁体探测器具有较高灵敏度的同时提高闪烁体探测器的测量范围。为便于对前述实施例提供的探测器量程的扩展方法进行理解，本发明实施例还提供了一种探测器，该探测器为闪烁体探测器(也即，前述环境X、γ辐射探测器)，剂量率包括剂量率，参见图2所示的一种环境X、γ辐射探测器的结构示意图，图2示意出了闪烁体探测器包括依次连接的闪烁晶体202、垫片204、PMT206、分压电路208和信号处理模块210。

其中，闪烁晶体202用于探测当前环境的射线，并将射线转换为光子，经光导将光子输入至光电倍增管，其中，射线包括X射线或γ射线，闪烁晶体202的直径为2英寸，高度为2英寸，且闪烁晶体202外包裹着银激活的硫化锌(ZnS：Ag)反射材料，ZnS：Ag反射材料有助于提高闪烁体探测器的测量准确率，闪烁晶体202的输入为X射线或γ射线，输出为光子；垫片204为硅油或光学垫片；PMT206用于将光子转换为电流信号输入至放大电路，本发明实施提供的PMT采用硅油耦合滨松，且为了防止环境中磁场和电场对探测器的影响,PMT206外包裹有非晶合金，PMT206的输入为光子，输出为电流信号，其尺寸与塑闪晶体出光口大小一致，且该电流信号与闪烁体探测器的计数率成正比，PMT206是探头中重要的光学传感器，当PMT工作电压确定时其增益确定，一定范围内剂量率与探头计数率之间保持线性关系，探头的响应系数k为确定值，由探头计数率和响应系数k的乘积得到准确的剂量率测试值；分压电路208也即放大电路，用于根据电流信号为光电倍增管提供负高压的光电倍增管电压，还用于将光电倍增管电压传输至信号处理模块，信号处理模块210用于执行前述实施例提供的环境X、γ辐射探测器剂量率量程的扩展方法，还用于基于上述电流信号计算闪烁体探测器的计数率，进而由相应的函数关系式将计数率转换成X射线或γ射线对应的剂量率，在一种实施方式中，可用I-F转换电路或电流积分型作为上述分压电路208和信号处理模块210。另外，为了防止PMT漏光而损坏闪烁体探测器，将闪烁晶体202、PMT206和分压电路208作为一个整体封装在黑盒中，只引出信号线和电源线，并通过信号线和电源线与信号处理模块210相连。

本发明实施例还提供另一种环境X、γ辐射探测器，该探测器主要包括2英寸的塑料闪烁晶体、光导(也即，上述垫片)、光电倍增管、前置放大电流、高压模块、信号处理模块和显示屏组成，其中，塑料闪烁体除出光面外表面包裹反射层，并做遮光处理。使用光电倍增管，其尺寸与塑闪晶体出光口大小一致，用于将采集到的信号转化为电流信号。前置放大电路采用电流积分型，高压模块为PMT提供负高压。探头显示屏提供计数率和剂量率数据。

在图2的基础上，本发明实施例提供了一种步骤S106的实施方式，参见如下述步骤1至步骤3：

步骤1，根据计数率和拟合函数，计算探测器的剂量率、光电倍增管电压和响应系数之间的对应关系。

其中，计算探测器的剂量率、光电倍增管电压和响应系数之间的对应关系，也即计算不同PMT高压下探测器对不同剂量率的响应系数k，其中，探测器的计数率乘以对应PMT高压下的响应系数k得到剂量率值。经实验发现，闪烁体探测器的计数率与测量的剂量率之间存在线性关系，也即前述剂量率等于响应系数乘计数率，当闪烁体探测器的计数率达到上限值之后，闪烁体探测器的剂量率测量范围也将达到上限，另外，随着剂量率的增大，闪烁体探测器的计数率与剂量率之间无法继续保持线性关系，导致测量得到的剂量率与实际值之间存在较大误差，进而限制了闪烁体探测器量程的扩展，也即辐射场剂量率与探头计数率之间的线性关系是限制探头剂量率量程的主要因素。因此，为了扩展闪烁体探测器的测量范围，需要提高闪烁体探测器的计数率上限值，同时保持计数率与剂量率之间的线性关系，以使闪烁体探测器在高测量范围内仍能准确测量剂量率。考虑到闪烁体探测器的计数率随着PMT电压的变化而变化，因此通过调整闪烁体探测器的PMT电压，可以提高闪烁体探测器的计数率的上限值，进而可以提高闪烁体探测器的测量范围，其中，PMT为负高压，PMT电压与剂量率量程的上限值呈反比。另外通过调节PMT电压还可以使计数率与剂量率之间保持良好的线性关系，从而使闪烁体探测器在任何测量范围下均能较为准确的对剂量率进行测量。在具体实现时，需要计算不同剂量率场(诸如Cs-137)下探测器的剂量率、光电倍增管电压和响应系数之间的对应关系，并在实际测量时基于剂量率的测量范围确定闪烁体探测器的PMT电压和响应系数，例如，在剂量率含量较低时根据上述对应关系确定较高的PMT电压，提高闪烁体探测器的灵敏度，并根据上述对应关系确定响应系数，以使剂量率与计数率之间保持较好的线性关系；在剂量率逐渐增加时，根据上述对应关系阶段性地降低PMT的工作电压，降低闪烁体探测器的灵敏度，减少计数率来避免闪烁体探测器计数率过大，并根据上述对应关系确定响应系数，以使剂量率与计数率之间保持较好的线性关系。

闪烁晶体对X、γ射线有较高的灵敏度，在一定剂量率范围内，探测器计数率与剂量率保持线性关系，但是随着剂量率的增大探测器计数率与剂量率无法保持线性，通过计算得到的剂量率值与实际值误差较大，所以需要保证探测器工作于计数率与剂量率线性范围内。当探测器的计数率上限确定后，对应探头测试的剂量率上限也受到限制。为了提高探测器的剂量率上限，需要降低探测器在较大的剂量率场下的灵敏度，使探测器在高剂量率水平下仍然保持与计数率线性关系。

PMT作为探头中重要的光电转换器件，决定着探测器性能。PMT的工作电压可以从几百伏特到一千伏特，增益变化在10⁴～10⁵，且增益随着电压的变化而变化且范围比较大。在低剂量率环境中，PMT较高的工作电压可以保证探头由较高的灵敏度，可以对微弱的辐射射线有响应；当探头工作再在高剂量率环境中，可以通过降低PMT的工作电压减小增益，降低探测器灵敏度，减小探测器计数率，使得计数率在较大剂量率水平下仍保持较好的线性关系，再根据相应的函数关系准确地计算出剂量率。

步骤2，比对同一光电倍增管电压对应的响应系数，得到比对结果。

经数据分析后发现，当剂量率处于某一测量范围内时，相同PMT高压对应的k值基本一致，可以用其中某个剂量率下PMT高压对应的k值作为该测量范围内PMT高压对应的K值。在另一种实施方式中，在根据对应关系，比对不同剂量率且同一光电倍增管电压对应的响应系数，得到比对结果的步骤之前，还可以计算各量程下同一光电倍增管电压对应的响应系数的平均值，并基于平均值更新各量程下同一光电倍增管电压对应的响应系数，得到各量程下的光电倍增管电压和响应系数之间的对应关系，即计算该测量范围内同一PMT高压对应的所有K值的平均值，并将该K值平均值作为该测量范围内与该PMT高压对应的K值。通过确定各量程、各PMT电压和K值之间对应关系，可在实际测量时基于测量范围确定闪烁体探测器的PMT电压和K值，并通过计算响应系数和探头计数率二者的乘积，进而在误差范围内准确测量剂量率。

步骤3，基于比对结果将探测器的现有量程进行扩展，得到探测器的多个剂量率量程。

考虑到闪烁体探测器的测量准确度受闪烁体探测器的能量响应曲线的影响，能量响应曲线平坦将有效提高闪烁体探测器的测量准确率。以闪烁体探测器在Cs-137源刻度下进行能量响应测试，通过改变闪烁体探测器与射线源之间的距离的到不同剂量率，测量不同剂量率下计数率与PMT高压之间的对应关系。不同剂量率下相同PMT高压对应的K值进行对比，发现在一定测量范围内PMT高压对应K值接近，计算该测量范围内的高压对应K值平均值，用PMT高压对应K值平均值代替该PMT高压对应的原始K值。

在一种实施方式中，当辐射场剂量率较低时，选择较大的PMT高压，保证探测器具有较高的灵敏度。在另一种实施方式中，当辐射场剂量率增大后，计数率与剂量率将无法保持线性，可以通过降低PMT高压，以降低探头的灵敏度，此时不同剂量率下探头的响应计数均减小，当计数率上限不变的情况下，对应的剂量率上限增大，最终使计数率可以在较大剂量率范围内与之保持线性，若继续降低PMT高压，还可以继续提高剂量率线性范围的上限，直到高压无法降低，或者满足剂量率测量范围需求，其中，PMT高压降低后，探测器的响应系数增大。在降低PMT高压的过程中，将导致探测器灵敏度降低，需要通过测试探测器在一定范围剂量率的计数率响应，得到剂量率与计数率保持线性的范围，其中，剂量率线性范围受到探头计数率和PMT高压的影响，尤其受PMT高压的影响。在实际应用中，上述PMT高压可通过高压模块(也即，前述分压电路)调整。

考虑到现有的探测器的测量范围有限，且测量准确度较低的问题，本发明实施例还提供了一种剂量率的测量方法，参见图3所示的一种剂量率的测量方法的流程示意图，该方法应用于环境X、γ辐射探测器，在根据对应关系对所述环境X、γ辐射探测器的现有量程进行扩展的步骤之后，该方法还可以包括以下步骤：

步骤S302，获取环境X、γ辐射探测器的测量计数率。其中，测量计数率也即在实际测量过程中环境X、γ辐射探测器的计数率。在实际应用中，计数率设置有计数上限和下限，如果获取的计数率小于下限，说明探测器在该剂量率下计数率较小，即剂量率较小，选择提高PMT高压，提高探头灵敏度；如果过去的计数率大于上限，说明探测器在该剂量率下计数率较大，即剂量率较大，选择降低PMT高压，降低探头灵敏度。

步骤S304，根据测量计数率从扩展后的环境X、γ辐射探测器的剂量率量程中选取目标量程。

其中，探测器的剂量率量程是采用如前述实施例提供的探测器量程的扩展方法得到的。通过前述实施例可以将探测器的计数率扩展至40kcps至280kcps，进而扩展了探测器的量程。本发明实施例还提供了在计数率范围为40kcps至280kcps内，不同PMT电压所能达到的测量范围，如表1所示。其中，探测器可以切换的PTM高压U包括-800V、-500V、-300V、-200V；PMT高压对应的响应系数k分别为0.0064、0.1574、5.7666、28.832；四个PMT高压下探测器对应的剂量率范围为：10nGy/h～256μGy/h，256μGy/h～6.29mGy/h，6.29～230mGy/h，230mGy/h～1.15Gy/h。另外，探测器在低剂量下的灵敏度为216cps/μGy/h，剂量率范围为10nGy/h～1.15Gy/h。若探测器默认工作在低剂量率本底状态，则PMT高压为-800V。

表1

步骤S306，在预设时长内根据测量计数率调整环境X、γ辐射探测器的测量光电倍增管电压。

其中，测量光电倍增管电压也即在实际测量过程中环境X、γ辐射探测器的光电倍增管电压。在一种实施方式中，探头计数率可以选择的上下限阈值分别为40000cps和1000cps，当计数率超过40000cps或计数率低于1000cps，软件执行高压和响应系数切换。在一种实施方式中，当闪烁体探测器的计数率小于1000cps时，需要增大PMT高压并切换低量程；当闪烁体探测器的计数率大于40000cps时，需要降低PMT高压并切换高量程。

步骤S308，根据目标量程和光电倍增管电压，确定环境X、γ辐射探测器测量的剂量率。探测器在不同PMT高压下，剂量率测量范围不同，响应系数不同，需要在切换高压的同时，将探测器的响应系数进行切换。例如，因为某一PMT高压下，探测器对一定范围内的剂量率，响应系数k1固定，当PMT电压降低后，相同剂量率下探头的计数率降低，探头响应系数改变，需要将探头响应系数切换为PMT电压对应的响应系数k2，并计算测量计数率和测量响应系数k2的乘积，得到环境X、γ辐射探测器测量的剂量率。

本发明实施例提供的上述方法，首先获取探测器的计数率，并根据计数率从上述探测器量程的扩展方法得到的多个剂量率量程中选取目标量程，在预设时长内根据计数率调整光电倍增管电压，以根据量程和光电倍增管电压确定响应系数，进而基于计数率和响应系数测量剂量率。本发明实施例能够在经扩展得到的多个剂量率量程中选取目标量程，在较好的测量范围下选取量程可有助于使选取到的目标量程更为精确，而且根据计数率依次确定探测器的目标量程、光电倍增管电压和响应系数，并在此基础上对剂量率进行测量，可以使探测器在目标量程下具有较高的测量准确度。

为便于对上述步骤S308进行理解，本发明实施例提供了一种在预设时长内根据所述计数率调整所述探测器的光电倍增管电压的具体实施方式，如果测量计数率小于第一预设阈值，增加环境X、γ辐射探测器的测量光电倍增管电压，确定与增加后的测量光电倍增管电压对应的测量响应系数，以提高环境X、γ辐射探测器的灵敏度；如果测量计数率大于第二预设阈值，减小环境X、γ辐射探测器的测量光电倍增管电压，确定与减小后的测量光电倍增管电压对应的测量响应系数，以降低环境X、γ辐射探测器的灵敏度。

探头默认工作在本底低剂量率环境下，此时PMT高压值最大。当探头计数率增大且大于切换上限时，说明辐射场剂量率较高，已经超出了探头此高压下的剂量率测量范围，需要降低PMT高压，扩展探头的剂量率测量范围，同时切换PMT高压对应的响应系数k。探头计数率继续增大，再次超过切换阈值时，继续降低高压，切换剂量率量程，切换对应的响应系数。

切换高压具体的实现过程需要根据计数率的变化情况，当探头计数率减小且小于切换下限时，说明辐射场剂量率较低，需要提高PMT高压，增大探头灵敏度，同时切换PMT高压对应的响应系数k；计数率继续降低，小于切换下限时，再次切换高压和响应系数，如此反复。

综上所述，本发明实施例提供的探测器剂量率量程的扩展方法，对不同剂量率场下探头计数率和PMT高压进行拟合处理，得到不同PMT高压下探头计数率与辐射场剂量率之间的函数关系(即响应系数)，可以通过不同PMT高压下的响应系数和探头计数率得到准确的剂量率值。本发明可以有效地扩展环境X、γ辐射探测器的剂量率量程到1Gy/h，并保证测量范围内剂量率测试值的相对固有误差保持在±20％内。另外，本发明实施例使用单个闪烁晶体耦合PMT作为探头，结构简单，能够保证探头对低剂量率辐射场中X、γ射线的灵敏度；探测器自带的剂量率量程切换功能，不用配合GM管测量高剂量率，避免了GM管探头对伽玛射线探测效率低、灵敏度低、死时间长等问题。

对于X、γ辐射探测器中的信号处理模块，具体的，该信号处理模块包括处理器和存储装置；存储装置上存储有计算机程序，计算机程序在被所述处理器运行时执行如上所述实施方式的任一项所述的方法。

图4为本发明实施例提供的一种信号处理模块的结构示意图，该信号处理模块210包括：处理器40，存储器41，总线42和通信接口43，所述处理器40、通信接口43和存储器41通过总线42连接；处理器40用于执行存储器41中存储的可执行模块，例如计算机程序。

其中，存储器41可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口43(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。

总线42可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

其中，存储器41用于存储程序，所述处理器40在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器40中，或者由处理器40实现。

处理器40可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器40中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器40可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器41，处理器40读取存储器41中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

本发明实施例所提供的可读存储介质的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见前述方法实施例，在此不再赘述。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种环境X、γ辐射探测器剂量率量程的扩展方法，包括：

获取环境X、γ辐射探测器的预设光电倍增管电压和与所述预设光电倍增管电压对应的计数率；

对所述光电倍增管电压和所述计数率进行拟合处理，得到所述计数率和所述光电倍增管电压的拟合关系；

根据所述计数率和所述拟合关系，得到响应系数、光电倍增管电压和所述探测器的剂量率之间的对应关系，根据所述对应关系对所述环境X、γ辐射探测器的现有量程进行扩展。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述对应关系对所述环境X、γ辐射探测器的现有量程进行扩展的步骤，包括：

根据所述对应关系，比对不同剂量率且同一所述光电倍增管电压对应的所述响应系数，得到比对结果；

基于所述比对结果将所述环境X、γ辐射探测器的现有量程进行扩展。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述根据所述对应关系，比对不同剂量率且同一所述光电倍增管电压对应的所述响应系数，得到比对结果的步骤之前，所述方法还包括：

计算所述量程下同一所述光电倍增管电压对应的响应系数的平均值；

基于所述平均值更新所述量程下同一所述光电倍增管电压对应的响应系数，得到各所述量程下的所述光电倍增管电压和所述响应系数之间的对应关系。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光电倍增管电压为负高压；所述光电倍增管电压与所述剂量率量程的上限值呈反比。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述对应关系对所述环境X、γ辐射探测器的现有量程进行扩展的步骤之后，所述方法包括：

获取所述环境X、γ辐射探测器的测量计数率；

根据所述测量计数率从扩展后的所述环境X、γ辐射探测器的剂量率量程中选取目标量程；

在预设时长内根据所述测量计数率调整所述环境X、γ辐射探测器的测量光电倍增管电压；

根据所述目标量程和所述测量光电倍增管电压，确定所述环境X、γ辐射探测器测量的剂量率。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在预设时长内根据所述测量计数率调整所述探测器的测量光电倍增管电压的步骤，包括：

如果所述测量计数率小于第一预设阈值，增加所述环境X、γ辐射探测器的测量光电倍增管电压，确定与增加后的测量光电倍增管电压对应的测量响应系数，以提高所述环境X、γ辐射探测器的灵敏度；

如果所述测量计数率大于第二预设阈值，减小所述环境X、γ辐射探测器的测量光电倍增管电压，确定与减小后的测量光电倍增管电压对应的测量响应系数，以降低所述环境X、γ辐射探测器的灵敏度。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标量程和所述测量光电倍增管电压，确定所述环境X、γ辐射探测器测量的剂量率的步骤，包括：

根据所述目标量程和所述测量光电倍增管电压，确定所述环境X、γ辐射探测器的测量响应系数；

计算所述测量计数率和所述测量响应系数的乘积，得到所述环境X、γ辐射探测器测量的剂量率。

8.一种环境X、γ辐射探测器，其特征在于，包括：依次连接的闪烁晶体、光导、光电倍增管、放大电路和信号处理模块；其中，

所述闪烁晶体用于探测当前环境的射线，并将所述射线转换为光子，经所述光导将所述光子输入至所述光电倍增管；其中，所述射线包括X射线或γ射线；

所述光电倍增管用于将所述光子转换为电流信号输入至所述放大电路；

所述放大电路用于根据所述电流信号为所述光电倍增管提供光电倍增管电压；所述放大电路还用于将所述光电倍增管电压传输至所述信号处理模块；

所述信号处理模块用于对所述环境X、γ辐射探测器剂量率量程进行扩展。

9.根据权利要求8所述的探测器，其特征在于，所述放大电路采用电流积分型电路。

10.一种计算机存储介质，其特征在于，用于储存为权利要求1至7任一项所述方法所用的计算机软件指令。

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