CN113777134B - 一种定位方法、读出电极及微结构气体探测器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种定位方法、读出电极及微结构气体探测器，读出电极为按照伪希尔伯特曲线在阻性层上排布阻性条得到的。

Description

一种定位方法、读出电极及微结构气体探测器

技术领域

本申请涉及探测器领域，尤其涉及一种定位方法、读出电极及微结构气体探测器。

背景技术

微结构气体探测器由于其良好的空间分辨、高增益、抗辐射、结构简单等优点，在粒子物理实现、核探测、X射线成像等方面应用广泛。为了拥有良好的位置分辨，微结构气体探测器中需要集成大量的电子学通道，特别是对于具有大面积定位需求的大型粒子物理实验，医疗，安防等方面。而集成的多通道电子学系统通常比较昂贵。

目前，为了解决电子学通道数不足带来的定位不准确的问题，可使用四角读出或者延迟线读出等微结构气体探测器读出方法。但是会导致解码效率低或者位置重建形变的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种定位方法、读出电极及微结构气体探测器，能够提高解码效率并避免位置重建形变。

本申请的技术方案是这样实现的：

本申请实施例提出一种读出电极，所述读出电极为按照伪希尔伯特曲线阻性层上排布阻性条得到的。

在上述读出电极中，所述读出电极包括两端，其中，每一端包括一路电子学通道。

在上述读出电极中，所述阻性条按照N阶希尔伯特曲线在所述阻性层进行排布，N为大于或等于1的正整数。

本申请实施例提出一种微结构气体探测器，所述微结构气体探测器包括：原初电离转换漂移区、雪崩放大区和上述任一项所述的读出电极。

本申请实施例提出一种定位方法，应用于上述微结构气体探测器，所述方法包括：

通过所述读出电极两端的电子学通道收集感应电荷；

确定出所述感应电荷在所述阻性层的位置信息。

在上述方法中，所述确定出所述感应电荷在所述阻性层的位置信息，包括：

确定所述感应电荷相对于所述阻性条两端的第一位置；

利用希尔伯特曲线的二维映射对所述第一位置进行位置映射，得到所述感应电荷在所述阻性层的位置信息。

在上述方法中，所述确定所述感应电荷相对于所述阻性条两端的第一位置，包括：

采用电荷重心法，确定所述感应电荷相对于所述阻性条两端的第一位置。

在上述方法中，所述通过所述读出电极两端的电子学通道收集感应电荷之前，所述方法还包括：

入射带电粒子或光子在所述原初电离转换漂移区与工作气体相互作用，对通过电离激发，产生原初电子离子对；

所述原初电子离子对中的电子在电场作用下进入雪崩放大区发生雪崩放大。

本申请实施例提供了一种定位方法、读出电极及微结构气体探测器，读出电极为按照伪希尔伯特曲线在阻性层上排布阻性条得到的。采用上述读出电极实现方案，采用伪希尔伯特曲线的特点排布阻性条，可以无缝铺满无限大平面与立体空间，进而提高收集到的感应电荷的电荷量，避免了位置重建形变同时提高了解码效率。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种读出电极的结构图；

图2为本申请实施例提供的一种前六阶希尔伯特曲线的设计图；

图3为本申请实施例提供的一种定位方法的流程图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本申请实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本申请实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本申请实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。还需要指出，本申请实施例所涉及的术语“第一\第二\第三”仅是用于区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

目前，针对于延迟线读出方法，是在不同读出条之间加入固定的延迟，相当于搭建了一个有n个延迟单元的延迟线，通过测量延迟线两端脉冲到达的时间差来确定信号击中的位置。如此，四路电子学可以实现两维的位置探测。该方法可以减少电子学通道数，但是会导致系统死时间过大，进而导致解码效率低的问题。

针对四角读出法，是在PCB读出上覆盖阻性材料，形成多个正方形读出单元，每个读出单元由高电阻平面和低电阻边界构成，通过其分布在正方向读出单元的四个顶点的四个电极收集到的电荷量重建入射位置。该方法可以使用较少的电子学通道但是分辨率较低，事例率较低，进而导致位置重建形变的问题。

为解决上述问题，本申请实施例提出一种读出电极1，所述读出电极1为按照伪希尔伯特曲线在阻性层2上排布阻性条得到的。

需要说明的是，希尔伯特曲线为通过把一个正方形不断分成4个小正方形，再把小正方形的中心点连接起来的得到的曲线，希尔伯特曲线的构造方式为将前一阶的曲线复制四份，将左下角和右下角的曲线做一个沿对角线的翻转，然后增加三条线将这四份连接在一起。具体的前六阶希尔伯特曲线的示意图如图2所示，可以看出，随着希尔伯特曲线的阶数的增加，希尔伯特曲线可以尽可能的铺满整个平面。

本申请实施例中，阻性条按照N阶希尔伯特曲线在所述阻性层上进行排布，N为大于或等于1的正整数。

需要说明的是，希尔伯特曲线的阶数可以根据阻性条长度、定位精度等情况进行确定，本申请实施例不对希尔伯特曲线的阶数做具体的限定。其中，希尔伯特曲线的阶数越高，则阻性条长度越长、由阻性条铺成的平面越满，则定位精度越高；希尔伯特曲线的阶数越低，则阻性条长度越短，由阻性条铺成的平面的空白处越多，则定位精度越低。

可以理解的是，采用伪希尔伯特曲线的阻性条排布方式能够无缝铺满无限大平面与立体空间，进而提高读出电极的定位精度。

可选的，读出电极包括两端，其中，每一端包括一路电子学通道。此时，读出电极只需要两路电子学通道，相对于现有的应用在阻性板探测器上的延迟线读出的方式，面积为1m*1m的情况下使用延迟线读出最少需要4路电子学实现1cm*1cm的位置分辨。本申请提出的一种读出电极的设计方式极大的节省了电子学通道的数量。

可以理解的是，利用希尔伯特曲线的特点来实现阻性条的排序，能够无缝铺满无限大平面与立体空间；同时，低阶图像的定位孔与高阶图像的算法兼容，可连通不同的探测平面；还能够极大地节省了电子学通道数量；且可与pad(像素)阵列读出或者条读出方式兼容。

基于上述读出电极，本申请实施例还提出一种微结构气体探测器，其特征在于，所述微结构气体探测器包括：原初电离转换漂移区、雪崩放大区和上述读出电极。

本申请实施例中，微结构气体探测器主要用于带电粒子的径迹测量，通过对电荷信息的测量，获取带电粒子的击中位置信息。

可选的，微结构气体探测器可以包括微网格气体探测器、气体电子倍增探测器、厚型气体倍增器、阻性板探测器等，具体的可以根据实际情况进行选择，本申请实施例不对具体的微结构气体探测器的类型做具体的限定。

本申请实施例中，入射带电粒子或光子进入微结构气体探测器之后，在原初电离转换漂移区与工作气体相互作用，通过电离激发，产生原初电子离子对；在漂移电场的作用下，原初电子离子对中的电子进入雪崩放大区产生雪崩放大，从而被读出电极收集。

需要说明的是，针对不同的类型的微结构气体探测器，其具体的原初电离转换漂移区和雪崩放大区的实现形式不同，具体的如何实现初电离转换漂移区和雪崩放大区，本申请实施例对其做具体的限定。

基于上述微结构气体探测器，本申请实施例还提出一种定位方法，该方法包括：

S101、通过读出电极两端的电子学通道收集感应电荷。

需要说明的是，在通过读出电极两端的电子学通道收集感应电荷之前，入射带电粒子或光子先进入微结构气体探测器，并在所述原初电离转换漂移区与工作气体相互作用，对通过电离激发，产生原初电子离子对；原初电子离子对中的电子在电场作用下进入雪崩放大区发生雪崩放大，电子和离子会向读出电极偏移，并产生感应电荷，此时读出电极两端的电子学通道收集感应电荷。

S102、确定出感应电荷在阻性层的位置信息。

本申请实施例中，确定出感应电荷在阻性层的位置信息的过程包括：确定感应电荷相对于阻性条两端的第一位置；利用希尔伯特曲线的二维映射对第一位置进行位置映射，得到感应电荷在阻性层的位置信息。该位置信息即为入射带电粒子或光子的击中位置信息。

本申请实施例中，确定感应电荷相对于阻性条两端的第一位置的过程包括：采用电荷重心法，确定感应电荷相对于阻性条两端的第一位置。

具体的，根据两个电子学通道所测得的信号幅值比值，进行电荷重分配和插值，进而确定出感应电荷相对于阻性条两端的第一位置。

可以理解的是，采用伪希尔伯特曲线的特点排布阻性条，可以无缝铺满无限大平面与立体空间，进而提高收集到的感应电荷的电荷量，避免了位置重建形变同时提高了解码效率。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本申请所提供的几个方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。

本申请所提供的几个产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。

本申请所提供的几个方法或设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或设备实施例。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献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(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台图像显示设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本公开各个实施例所述的方法。

以上所述，仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种读出电极，其特征在于，所述读出电极为按照N阶希尔伯特曲线在阻性层上排布阻性条得到的，所述N为大于或等于1的正整数。

2.根据权利要求1所述的读出电极，其特征在于，所述读出电极包括两端，其中，每一端包括一路电子学通道。

3.一种微结构气体探测器，其特征在于，所述微结构气体探测器包括：原初电离转换漂移区、雪崩放大区和权利要求1-2任一项所述读出电极。

4.一种定位方法，其特征在于，应用于权利要求3所述的微结构气体探测器，所述方法包括：

通过所述读出电极两端的电子学通道收集感应电荷；

确定出所述感应电荷在所述阻性层的位置信息。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定出所述感应电荷在所述阻性层的位置信息，包括：

确定所述感应电荷相对于所述阻性条两端的第一位置；

利用希尔伯特曲线的二维映射对所述第一位置进行位置映射，得到所述感应电荷在所述阻性层的位置信息。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定所述感应电荷相对于所述阻性条两端的第一位置，包括：

采用电荷重心法，确定所述感应电荷相对于所述阻性条两端的第一位置。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通过所述读出电极两端的电子学通道收集感应电荷之前，所述方法还包括：

入射带电粒子或光子在所述原初电离转换漂移区与工作气体相互作用，通过电离激发，产生原初电子离子对；

所述原初电子离子对中的电子在电场作用下进入雪崩放大区发生雪崩放大。

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