CN111624646B - 多模块辐射探测器的重复事件甄别和处理方法 - Google Patents

多模块辐射探测器的重复事件甄别和处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多模块辐射探测器的重复事件甄别和处理方法，所述方法包括：按时间先后排序辐射探测器探测到的各核粒子事件或辐射粒子事件；以时间阈值t为步长，依序取出时间差不超过t的各核粒子事件或辐射粒子事件，每一次依序取出的所述重复核粒子事件或重复辐射粒子事件为一簇；对于每一簇所述重复核粒子事件或重复辐射粒子事件，基于能量加权计算原始核粒子或原始辐射粒子的作用位置。所述方法实现了多模块辐射探测器内的重复事件的甄别，提高核粒子或辐射粒子如伽马粒子在辐射探测器内的位置分布信息的探测精度，从而提高最终的核粒子源或辐射粒子源的空间分布的重建精度。

Description

多模块辐射探测器的重复事件甄别和处理方法
技术领域
本发明属于辐射探测技术领域，特别涉及一种多模块辐射探测器的重复事件甄别和处理方法。
背景技术
利用辐射探测器对核粒子的位置、时间和能量进行探测对于了解所述核粒子的种类和获取所述核粒子的分布图像具有重要意义。所述探测的一个重要的应用是辐射成像仪，是利用辐射探测器捕获入射核粒子的位置信息，从而通过获取大量核粒子在所述辐射探测器内的位置分布信息来重建所述大量核粒子的空间分布信息。
在辐射成像仪中，为了捕获更多的核粒子，提高所述成像仪的探测效率和成像灵敏度，通常会把多个辐射探测器模块拼接到一起以增大探测面积。这种增大探测面积的方式存在一个问题，如在高能的伽马射线探测中，由于此时伽马射线与探测器发生作用时康普顿散射占主导因素，导致在进行所述伽马射线探测时普遍发生的情况是所述伽马射线在某一个辐射探测器中发生康普顿散射，同时相关的散射光子被临近的辐射探测器探测，而所述散射光子的探测过程同样可发生上述康普顿散射，如图1所示，原始伽马光子γ入射至右侧的辐射探测器后，在其中发生康普顿散射，产生康普顿散射光子γ1，而γ1又被相邻的左侧辐射探测器探测而同样可以发生康普顿散射。上述现象等效于一个伽马光子可能被探测了至少两次，使得在多个辐射探测器中都形成了有效计数，同时对应的探测位置也各不相同，这样就引入了重复计数，导致辐射探测器交界处的伽马粒子事件计数不正常地增大，从而影响了对核粒子在辐射探测器内的位置分布信息的测量精度，最终影响到对核粒子的空间分布信息的重建精度。尽管由于每个散射伽马光子的能量均小于原始伽马光子能量，从而可以通过能量信息剔除重复计数事件，但这一剔除过程会不可避免地将多个伽马光子计数剔除掉，以致于造成探测计数的缺失，相当于损失了一部分伽马光子计数，影响了最终的伽马源的空间分布重建的精度。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种多模块辐射探测器的重复事件甄别和处理方法，所述方法根据辐射探测器探测的核粒子事件或辐射粒子事件的时间信息，判定多模块辐射探测器探测到的多个核粒子事件或多个辐射粒子事件是否源自于同一个原始核粒子或同一个原始辐射粒子，并进一步地，在判断多个核粒子事件或多个辐射粒子事件为重复事件的前提下，基于能量加权对原始核粒子或辐射粒子的位置进行计算。
本发明提供的多模块辐射探测器的重复事件甄别和处理方法包括步骤：
(S1)根据辐射探测器探测到的各核粒子事件或辐射粒子事件的时间信息，按时间先后排序所述各核粒子事件或辐射粒子事件；
(S2)设定时间阈值t；
(S3)将已排序的所述各核粒子事件或辐射粒子事件，以所述时间阈值t为步长，依序取出时间差不超过t的所述各核粒子事件或辐射粒子事件，即重复核粒子事件或重复辐射粒子事件，每一次依序取出的所述重复核粒子事件或重复辐射粒子事件为一簇；
(S4)对于每一簇所述重复核粒子事件或重复辐射粒子事件，基于能量加权计算原始核粒子或原始辐射粒子的作用位置。
进一步，
在所述步骤(S1)中，记录每个所述核粒子事件或辐射粒子事件发生位置、时间和能量值。
进一步，
所述记录每个核粒子事件或辐射粒子事件发生位置，包括记录所述与核粒子或辐射粒子发生作用的辐射探测器模块的位置或编号及所述核粒子或辐射粒子在所述探测器模块中发生作用的位置。
进一步，
根据所述辐射探测器的时间分辨率、所述核粒子或辐射粒子的计数率和所述核粒子或辐射粒子的类型调整所述时间阈值t。
进一步，
所述时间阈值t不小于所述辐射探测器的时间分辨率。
进一步，
所述时间阈值t不小于所述辐射探测器的时间分辨率的2-3倍。
进一步，
所述时间阈值t≤500ns。
进一步，
所述时间阈值t≤100ns。
进一步，
所述原始核粒子或原始辐射粒子的近似作用位置
Figure BDA0002534885640000031
可按下式计算：
Figure BDA0002534885640000032
其中，Ei为所述重复核粒子事件簇或重复辐射粒子事件簇中的第i个所述核粒子事件或辐射粒子事件的能量；
Figure BDA0002534885640000033
为所述第i个所述核粒子事件或辐射粒子事件的作用位置；N为所述重复核粒子事件簇或重复辐射粒子事件簇中重复核粒子事件或重复辐射粒子事件的个数。
本发明的多模块辐射探测器的重复事件甄别和处理方法，实现了多模块辐射探测器内的重复事件的甄别，提高核粒子或辐射粒子如伽马粒子在辐射探测器内的位置分布信息的探测精度，从而提高最终的核粒子源或辐射粒子源的空间分布的重建精度。本发明的其它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可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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例，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示出了现有技术中一个伽马光子可能被探测至少两次原理图。
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清楚、完整地说明，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。
本发明公开了一种多模块辐射探测器的重复事件甄别和处理方法，所述重复事件甄别和处理方法包括如下基本步骤:
根据辐射探测器探测到的各核粒子事件或辐射粒子事件的时间信息，按时间先后排序所述各核粒子事件或辐射粒子事件；
设定时间阈值t；
将所述排序的所述各核粒子事件或辐射粒子事件，以所述时间阈值t为步长，依序取出时间差不超过t的各核粒子事件或辐射粒子事件，即重复核粒子事件或重复辐射粒子事件，每一次依序取出的所述重复核粒子事件或重复辐射粒子事件为一簇；
对于每一簇所述重复核粒子事件或重复辐射粒子事件，基于能量加权计算原始核粒子或原始辐射粒子的作用位置。
下面以伽马光子作为核粒子为例进一步公开本发明的多模块辐射探测器的重复事件甄别和处理方法，本方法也可用于其它种类的粒子探测或辐射粒子探测时的重复事件甄别和处理。
本发明的多模块辐射探测器的重复事件甄别和处理方法包括：
根据辐射探测器探测的伽马光子事件的时间信息，按探测时间先后排序伽马光子事件，记录每个伽马光子的位置(所属辐射探测器模块及其在该探测器模块中的探测器位置)、时间和能量值，其中，记录每个伽马光子事件发生的位置，包括记录所述与伽马光子发生作用的辐射探测器模块的位置或编号(如可将图1中的两个辐射探测器模块进行编号)、及所述伽马光子在所述探测器模块中发生作用的位置；
设定时间阈值t，将已排序的所述各伽马光子事件以所述时间阈值t为步长，依序取出时间差不超过t的各所述伽马光子事件，每一次依序取出的所述伽马光子事件为一簇。所述取出的时间差不超过t的伽马光子事件，即重复伽马光子事件。可根据辐射探测器的时间分辨率、伽马光子的计数率和伽马光子的类型调整所述时间阈值t，时间阈值t不小于探测器时间分辨率、优选所述时间阈值t不小于探测器时间分辨率的2-3倍，且所述时间阈值t不大于500ns、优选不大于100ns；
对于每一簇重复伽马光子事件，计算原始伽马光子的作用位置如下：
Figure BDA0002534885640000051
其中，Ei为所述重复伽马光子事件簇或重复辐射粒子事件簇中的第i个伽马光子事件或辐射粒子事件的能量；
Figure BDA0002534885640000052
为所述第i个伽马光子事件或辐射粒子事件的作用位置；N为所述重复伽马光子事件簇或重复辐射粒子事件簇中重复伽马光子事件或重复辐射粒子事件的个数。
由上述实施例可知，本发明的多模块辐射探测器的重复事件甄别和处理方法，实现了多模块辐射探测器内的重复事件的甄别，提高核粒子或辐射粒子如伽马粒子在辐射探测器内的位置分布信息的探测精度，从而提高最终的核粒子源或辐射粒子源的空间分布的重建精度。
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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，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精神和范围。

Claims (7)

1.一种多模块辐射探测器的重复事件甄别和处理方法，其特征在于，所述重复事件甄别和处理方法包括步骤：
(S1)根据辐射探测器探测到的各核粒子事件或辐射粒子事件的时间信息，按时间先后排序所述各核粒子事件或辐射粒子事件；
(S2)设定时间阈值t；可根据辐射探测器的时间分辨率、核粒子或辐射粒子的计数率和核粒子或辐射粒子的类型调整所述时间阈值t，所述时间阈值t不小于辐射探测器时间分辨率；
(S3)将已排序的所述各核粒子事件或辐射粒子事件，以所述时间阈值t为步长，依序取出时间差不超过t的所述各核粒子事件或辐射粒子事件，即重复核粒子事件或重复辐射粒子事件，每一次依序取出的所述重复核粒子事件或重复辐射粒子事件为一簇；
(S4)对于每一簇所述重复核粒子事件或重复辐射粒子事件，基于能量加权计算原始核粒子或原始辐射粒子的作用位置。
2.根据权利要求1所述的多模块辐射探测器的重复事件甄别和处理方法，其特征在于，
在所述步骤(S1)中，记录每个所述核粒子事件或辐射粒子事件发生位置、时间和能量值。
3.根据权利要求2所述的多模块辐射探测器的重复事件甄别和处理方法，其特征在于，
所述记录每个核粒子事件或辐射粒子事件发生位置，包括记录所述与核粒子或辐射粒子发生作用的辐射探测器模块的位置或编号及所述核粒子或辐射粒子在所述探测器模块中发生作用的位置。
4.根据权利要求1所述的多模块辐射探测器的重复事件甄别和处理方法，其特征在于，所述时间阈值t不小于所述辐射探测器的时间分辨率的2-3倍。
5.根据权利要求1所述的多模块辐射探测器的重复事件甄别和处理方法，其特征在于，所述时间阈值t≤500ns。
6.根据权利要求5所述的多模块辐射探测器的重复事件甄别和处理方法，其特征在于，所述时间阈值t≤100ns。
7.根据权利要求1-6任一所述的多模块辐射探测器的重复事件甄别和处理方法，其特征在于，
所述原始核粒子或原始辐射粒子的近似作用位置
Figure FDA0003110280800000021
可按下式计算：
Figure FDA0003110280800000022
其中，Ei为所述重复核粒子事件簇或重复辐射粒子事件簇中的第i个所述核粒子事件或辐射粒子事件的能量；
Figure FDA0003110280800000023
为所述第i个所述核粒子事件或辐射粒子事件的作用位置；N为所述重复核粒子事件簇或重复辐射粒子事件簇中重复核粒子事件或重复辐射粒子事件的个数。
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