CN115079245A - 一种探测器阵列灵敏度一致性校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种探测器阵列灵敏度一致性校正方法，属于辐射探测及射线成像技术领域，该方法包括以下步骤：S1、将探测器阵列放置在离放射源合适距离的位置；S2、测量放射源不同剂量率下探测器阵列中各个晶体条的计数率；S3、根据不同剂量率下各个晶体条的计数率数据，得到各个晶体条的增长率和平均增长率；S4、根据各个晶体条的增长率和平均增长率，得到各个晶体条的校正系数；S5、根据校正系数对探测器阵列中各个晶体条的计数进行矫正，得到探测灵敏度一致性校正后的数据。本发明提供的方法能够在获取探测器阵列的数据以后实时进行探测器灵敏度的校正，操作简单便捷，稳定性和品质可控。
Description
技术领域
本发明属于辐射探测及射线成像技术领域，具体为一种探测器阵列灵敏度一致性校正方法。
背景技术
核科学与技术在工业、医疗等领域得到了广泛的应用，为人类社会带来了巨大利益，不过这也伴随着一定的风险。
射线成像技术是核辐射探测领域的新技术，能够远距离探测到视野范围内的放射性物质以及给出二维分布图像，并配合光学摄像头直观地指示热点位置。在射线成像技术中，编码孔径成像技术由于具有较好的位置分辨能力，可以对多个较近放射物进行准确地定位和区分，对一定能量范围内的放射性物质均可定位，以应对较为复杂的辐射环境，以及探测效率较高等优点而广泛应用于辐射探测领域。
对于编码孔径成像系统来说，其探测器系统是它的核心部件，对整体系统性能的优劣起决定性作用的就是其探测器系统。一般编码孔径成像系统的探测器系统为探测器阵列(一般由阵列型闪烁晶体和感光器件组成)，而在探测器阵列中，单根晶体条的探测灵敏度不一致，导致编码孔径成像效果较差，甚至严重的会导致伪影的出现。传统的探测灵敏度一致性校正方法是通过单根晶体条的一一测试，寻找探测灵敏度相近的晶体来组建整个探测器阵列，使其在硬件上达到近似一致的灵敏度，然而该种方法不仅需要消耗大量的时间、物力以及人力，还需要后期应用人员自己将单根晶体条组装成晶体阵列，与晶体厂商直接在生产过程中直接做成的晶体相比，其稳定性和品质可控性较差。
发明内容
为解决现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种探测器阵列灵敏度一致性校正方法，通过该方法能够在获取探测器阵列的数据以后实时进行探测器灵敏度的校正。
为达到以上目的，本发明采用的一种技术方案是：
一种探测器阵列灵敏度一致性校正方法，包括以下步骤：
S1、将探测器阵列放置在离放射源合适距离的位置；
S2、测量所述放射源不同剂量率下所述探测器阵列中各个晶体条的计数率；
S3、根据不同剂量率下各个晶体条的计数率数据，得到各个晶体条的增长率和平均增长率；
S4、根据各个晶体条的增长率和所述平均增长率，得到各个晶体条的校正系数；
S5、根据所述校正系数对所述探测器阵列中各个晶体条的计数进行矫正，得到探测灵敏度一致性校正后的数据。
进一步，如上所述的探测器阵列灵敏度一致性校正方法，所述探测器阵列由闪烁晶体耦合SiPM而成。
进一步，如上所述的探测器阵列灵敏度一致性校正方法，步骤S1中所述合适距离的位置具体为：将探测器阵列放置在沿放射源轴向离所述放射源较远的地方，且探测器阵列的中心与放射源中心相对，使得放射源距离各个晶体条的相对距离差小于万分之一，以此表示伽玛射线近似平行入射，保证其误差在可接受范围之内。
进一步，如上所述的探测器阵列灵敏度一致性校正方法，步骤S2中所述剂量率低于10μSv/h。
进一步，如上所述的探测器阵列灵敏度一致性校正方法，步骤S2具体为：分别测量放射源在不同剂量率下在设定时间内探测器阵列中各个晶体条的计数，将各个晶体条的计数除以设定时间，得到各个晶体条在不同剂量率下的计数率。
进一步，如上所述的探测器阵列灵敏度一致性校正方法，步骤S3具体为：对不同剂量率下每个晶体条的计数率数据分别进行线性拟合，得到每个晶体条的拟合直线，拟合直线的斜率即为对应晶体条的增长率，对各个晶体条的增长率求平均即得到探测器阵列的平均增长率。
进一步，如上所述的探测器阵列灵敏度一致性校正方法，步骤S4具体为：将平均增长率除以各个晶体条的增长率得到各个晶体条的校正系数。
进一步，如上所述的探测器阵列灵敏度一致性校正方法，步骤S5具体为：将得到的探测器阵列各个晶体条的计数分别与对应的校正系数相乘，得到探测灵敏度一致性校正后的数据。
采用本发明所述的探测器阵列灵敏度一致性校正方法，具有以下显著的技术效果：
本发明通过测量探测器阵列在不同剂量率下各个晶体条的计数，获取各个晶体条的校正系数，进而存储在软件的文档中，随后对于不同剂量率下各个晶体条的计数进行矫正，得到探测灵敏度一致性校正后的数据应用到成像。该灵敏度一致性矫正方法能够在获取探测器阵列的数据以后实时进行探测器灵敏度的校正，操作简单便捷，稳定性和品质可控，在辐射探测以及成像领域(尤其是编码孔径成像)具有重要的应用价值和意义。
附图说明
图1是本发明实施例中提供的一种探测器阵列灵敏度一致性校正方法流程图；
图2是校正前(左)和矫正后(右)的剂量率关系图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例与说明书附图对本发明进行进一步的描述。
为解决探测器阵列中各个晶体条的探测器灵敏度不同，以及使用传统硬件方法较为繁琐的问题，本发明提出了一种基于软件计算的校正方法，可以实时快速进行探测灵敏度的校正。
图1示出了本发明实施例中提供的一种探测器阵列灵敏度一致性校正方法流程图，该方法包括以下步骤：
S1、将探测器阵列放置在离放射源合适距离的位置。
将探测器阵列放置在距离放射源较远的地方，且放射源在探测器阵列的轴向位置，使其中心与放射源中心相对。这样做的目的是为了尽量保证放射源与探测器上各个晶体条的距离相近。理论上来说在无穷远处是相等，但是这不符合实际应用，因此保证放射源距离各个晶体条的相对距离差小于万分之一，以此表示伽玛射线近似平行入射，保证其误差在可接受范围之内。
S2、测量放射源不同剂量率下探测器阵列各个晶体条的计数率。
设置多组剂量率(剂量率低于10μSv/h)条件，分别测量放射源在不同剂量率下在设定时间(例如10分钟)内探测器阵列中各个晶体条的计数，将各个晶体条的计数除以设定时间，由此得到各个晶体条在不同剂量率下的计数率。
S3、根据不同剂量率下各个晶体条的计数率数据，使用线性拟合得到各个晶体条的增长率和平均增长率。
对不同剂量率下每个晶体条的计数率数据分别进行线性拟合，得到每个晶体条的拟合直线，拟合直线的斜率即为对应晶体条的增长率，对各个晶体条的增长率求平均即得到探测器阵列的平均增长率。
S4、根据平均增长率和各个晶体条的增长率，得到各个晶体条的校正系数。
将平均增长率除以各个晶体条的增长率得到各个晶体条的校正系数，并将该校正系数存储起来，以备后续使用。
S5、根据所述校正系数对探测器阵列各个晶体条的计数进行矫正，得到探测灵敏度一致性校正后的数据。
将得到的探测器阵列各个晶体条的计数分别与校正系数相乘即可得到探测灵敏度一致性校正后的数据，校正后的投影数据即可应用到成像。
下面以某LaBr3(Ce)探测器系统为例介绍本发明所述方法的操作步骤。
本实施例中，整个LaBr3(Ce)探测器阵列为8×8，单根晶体条的尺寸为 6mm×6mm×20mm，通过与SiPM耦合构成整个探测器系统。将探测器系统放置在移动滑轨上，调整其位置，使其中心与放射源中心相对，并且保证放射源距离各个晶体条的相对距离差小于万分之一，以保证其误差在可接受范围之内。
分别测量剂量率为1.28μSv/h、3μSv/h、4μSv/h、5μSv/h以及8μSv/h 的Cs-137点源在10分钟内各个晶体条的计数，由此得到64个晶体条的在不同剂量率下的计数率，通过线性拟合出64根晶体条的增长率，并得到平均增长率，将平均增长率除以各个晶体条的增长率进而可以得到64个晶体条的校正系数。后续的测试可根据各个晶体条的校正系数对测量到的数据进行灵敏度校正。
如图2所示，校正前探测器阵列中各个晶体条的探测灵敏度差异较大，在3μSv最大和最小的相对偏差已经达到了67.5％，而校正后的相对偏差为 4.6％。这对于编码孔径成像来说是非常有意义的，可以提高成像的信噪比以及抑制伪影的出现。
本发明提供的一种探测器阵列灵敏度一致性校正方法，通过测量探测器阵列在不同剂量率下各个晶体条的计数，获取各个晶体条的校正系数，进而存储在软件的文档中，随后对于不同剂量率下各个晶体条的计数进行矫正，得到探测灵敏度一致性校正后的数据应用到成像。该灵敏度一致性矫正方法能够在获取探测器阵列的数据以后实时进行探测器灵敏度的校正，操作简单便捷，稳定性和品质可控，在辐射探测以及成像领域(尤其是编码孔径成像)具有重要的应用价值和意义。
上述实施例只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。
Claims (8)
1.一种探测器阵列灵敏度一致性校正方法，包括以下步骤：
S1、将探测器阵列放置在离放射源合适距离的位置；
S2、测量所述放射源不同剂量率下所述探测器阵列中各个晶体条的计数率；
S3、根据不同剂量率下各个晶体条的计数率数据，得到各个晶体条的增长率和平均增长率；
S4、根据各个晶体条的增长率和所述平均增长率，得到各个晶体条的校正系数；
S5、根据所述校正系数对所述探测器阵列中各个晶体条的计数进行矫正，得到探测灵敏度一致性校正后的数据。
2.根据权利要求1所述的探测器阵列灵敏度一致性校正方法，其特征在于，所述探测器阵列由闪烁晶体耦合SiPM而成。
3.根据权利要求1或2所述的探测器阵列灵敏度一致性校正方法，其特征在于，步骤S1中所述合适距离的位置具体为：将探测器阵列放置在沿放射源轴向离所述放射源较远的地方，且探测器阵列的中心与放射源中心相对，使得放射源距离各个晶体条的相对距离差小于万分之一，以此表示伽玛射线近似平行入射，保证其误差在可接受范围之内。
4.根据权利要求1所述的探测器阵列灵敏度一致性校正方法，其特征在于，步骤S2中所述剂量率低于10μSv/h。
5.根据权利要求4所述的探测器阵列灵敏度一致性校正方法，其特征在于，步骤S2具体为：分别测量放射源在不同剂量率下在设定时间内探测器阵列中各个晶体条的计数，将各个晶体条的计数除以所述设定时间，得到各个晶体条在不同剂量率下的计数率。
6.根据权利要求5所述的探测器阵列灵敏度一致性校正方法，其特征在于，步骤S3具体为：对不同剂量率下每个晶体条的计数率数据分别进行线性拟合，得到每个晶体条的拟合直线，拟合直线的斜率即为对应晶体条的增长率，对各个晶体条的增长率求平均即得到探测器阵列的平均增长率。
7.根据权利要求6所述的探测器阵列灵敏度一致性校正方法，其特征在于，步骤S4具体为：将平均增长率除以各个晶体条的增长率得到各个晶体条的校正系数。
8.根据权利要求7所述的探测器阵列灵敏度一致性校正方法，其特征在于，步骤S5具体为：将得到的探测器阵列各个晶体条的计数分别与对应的校正系数相乘，得到探测灵敏度一致性校正后的数据。
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