FR3032281A1

FR3032281A1 - METHOD AND SYSTEM FOR STABILIZING A SPECTROMETRIC PULSE DETECTION CHAIN BY CORRELATION BETWEEN SPECTRA

Info

Publication number: FR3032281A1
Application number: FR1550695A
Authority: FR
Inventors: Dominique Chambellan; Philippe Reverchon
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2015-01-29
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2016-08-05

Abstract

L'invention porte sur un procédé de compensation de dérive du gain d'une chaîne de détection d'impulsions issues d'une source, comprenant les étapes suivantes : - acquisition (ACQ) d'un premier spectre d'impulsions issues de la source ; - détermination du degré de corrélation (CORR) du premier spectre avec un spectre de référence ; - fixation d'une variation de gain (MOD-EXP) de la chaîne de détection ; - maximisation du degré de corrélation (CORR) d'un second spectre d'impulsions avec le spectre de référence, dans lequel le second spectre correspond directement ou indirectement (CAL) à une acquisition d'un spectre d'impulsions issues de la source après modification du gain de la chaîne de détection de ladite variation de gain. Elle s'applique à un système de détection spectroscopique d'impulsions issues d'une source, comprenant un module d'étalonnage configuré pour la mise en œuvre de ce procédé.The invention relates to a method for compensating the drift of the gain of a pulse detection chain originating from a source, comprising the following steps: - acquisition (ACQ) of a first spectrum of pulses from the source ; determination of the correlation degree (CORR) of the first spectrum with a reference spectrum; - setting a gain variation (MOD-EXP) of the detection chain; - maximizing the degree of correlation (CORR) of a second spectrum of pulses with the reference spectrum, in which the second spectrum corresponds directly or indirectly (CAL) to an acquisition of a spectrum of pulses from the source after changing the gain of the detection chain of said gain variation. It applies to a spectroscopic detection system of pulses from a source, comprising a calibration module configured for the implementation of this method.

Description

PROCÉDÉ ET SYSTÈME DE STABILISATION D'UNE CHAÎNE DE DÉTECTION SPECTROMÈTRIQUE D'IMPULSIONS PAR CORRÉLATION ENTRE SPECTRES DOMAINE TECHNIQUE Le domaine de l'invention est celui de la mesure de l'activité d'un radioélément. L'invention correspond plus particulièrement à un procédé et à un système visant à s'affranchir de la dérive du gain d'une chaîne de détection spectrométrique d'impulsions issues d'une source de rayonnements ionisants, de lumière ou de vibrations mécaniques lorsque le spectre est invariant et que la mesure utilise l'intensité du signal. Elle trouve notamment application dans le domaine de la médecine nucléaire pour permettre de connaître avec précision l'activité d'un radio élément contenu dans une seringue. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Un système de production de radiotraceurs «à la demande» pour l'imagerie moléculaire TEP (Tomographie par Emission de Positons) intégrant une chaîne complète et automatisée de production et de préparation des radiotraceurs est actuellement en cours de développement. Un tel système est destiné à une installation in situ sans contraintes majeures de radioprotection au sein de centres de recherche et d'hôpitaux. Un tel système nécessite une chaîne de détection de spectrométrie impulsionnelle à même de réaliser un comptage d'impulsions issues d'une source de radioéléments, par exemple pour fournir une information sur l'activité d'un radioélément contenu dans une seringue. Une telle chaîne de détection comprend un scintillateur, un photomultiplicateur et un amplificateur. L'utilisation d'un scintillateur en bromure de lanthane associé à une photodiode à avalanche en silicium permet de fournir un détecteur compact, rapide, disposant d'une bonne résolution énergétique et un bon rendement (densité et numéro atomiques élevés). Mais un tel détecteur est très sensible à la température. A titre d'exemple, un spectre réalisé à 20,6°C présente un pic à 662 keV. Ce pic se retrouve à 780 keV lorsque le spectre est réalisé à 18,4°C, soit une augmentation de 18% quand la température baisse de 2,2°C. On relèvera que les variations de gain et de taux de comptage sont à peu près linéaires en fonction de la température Dès lors, afin de rendre possible une mesure d'activité avec une précision de l'ordre du pourcent, une stabilisation efficace de ce détecteur s'avère nécessaire pour compenser les variations de gain et le rendre notamment indépendant de la température. On connaît du brevet FR 2 626 121 un dispositif électronique de compensation de dérive du gain par égalisation d'un comptage des impulsions au sein de deux fenêtres adjacentes dont une première est délimitée entre un premier et un deuxième seuil homothétiques et dont la deuxième a pour borne inférieure le deuxième seuil. Un tel dispositif ne s'avère pas suffisamment performant, notamment en termes de précision et de robustesse aux bruits, pour répondre aux besoins actuels.FIELD OF THE INVENTION The field of the invention is that of measuring the activity of a radioelement. The invention corresponds more particularly to a method and a system for overcoming the gain drift of a spectrometric detection chain of pulses from a source of ionizing radiation, light or mechanical vibrations when the spectrum is invariant and the measurement uses signal strength. It finds particular application in the field of nuclear medicine to allow to know precisely the activity of a radio element contained in a syringe. STATE OF THE PRIOR ART An "on-demand" radio-tracer production system for PET (Positron Emission Tomography) molecular imaging integrating a complete and automated chain of production and preparation of radiotracers is currently under development. Such a system is intended for in situ installation without major radiation protection constraints in research centers and hospitals. Such a system requires a pulse spectrometric detection chain capable of counting pulses from a source of radioelements, for example to provide information on the activity of a radioelement contained in a syringe. Such a detection chain comprises a scintillator, a photomultiplier and an amplifier. The use of a scintillator lanthanum bromide associated with a silicon avalanche photodiode provides a compact detector, fast, having a good energy resolution and good performance (high density and atomic number). But such a detector is very sensitive to temperature. By way of example, a spectrum produced at 20.6 ° C. has a peak at 662 keV. This peak is found at 780 keV when the spectrum is carried out at 18.4 ° C, an increase of 18% when the temperature drops by 2.2 ° C. It will be noted that the variations of gain and counting rate are approximately linear as a function of the temperature Therefore, in order to make possible a measurement of activity with a precision of the order of one percent, an effective stabilization of this detector is necessary to compensate for variations in gain and make it particularly independent of temperature. Patent FR 2 626 121 discloses an electronic device for compensating for the drift of the gain by equalizing a count of the pulses within two adjacent windows, a first of which is delimited between a first and a second threshold and the second of which has lower bound the second threshold. Such a device is not sufficiently powerful, particularly in terms of accuracy and robustness to noise, to meet current needs.

EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention vise à répondre au besoin suscité d'une stabilisation efficace d'une chaîne de détection de spectrométrie impulsionnelle, et propose pour ce faire un procédé de compensation de dérive du gain d'une chaîne de détection d'impulsions issues d'une source, comprenant les étapes suivantes : acquisition d'un premier spectre d'impulsions issues de la source ; détermination d'un degré de corrélation du premier spectre avec un spectre de référence fixation d'une variation de gain de la chaîne de détection ; détermination d'un degré de corrélation d'un second spectre d'impulsions avec le spectre de référence, dans lequel le second spectre correspond directement ou indirectement à une acquisition d'un spectre d'impulsions issues de la source après modification du gain de la chaîne de détection de ladite variation de gain.PRESENTATION OF THE INVENTION The aim of the invention is to respond to the need arisen for an effective stabilization of an impulse spectrometric detection chain, and proposes for this purpose a method for compensating the drift of the gain of a detector detection chain. pulses from a source, comprising the steps of: acquiring a first spectrum of pulses from the source; determining a degree of correlation of the first spectrum with a reference spectrum setting a gain variation of the detection chain; determining a degree of correlation of a second pulse spectrum with the reference spectrum, wherein the second spectrum corresponds directly or indirectly to an acquisition of a pulse spectrum from the source after changing the gain of the detection chain of said gain variation.

Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce procédé sont les suivants : les étapes de fixation d'une variation de gain et de détermination d'un degré de corrélation du second spectre avec le spectre de référence sont réitérées jusqu'à identifier une variation de gain permettant d'atteindre un degré de corrélation donné, typiquement le degré de corrélation maximal, du second spectre avec le spectre de référence ; l'étape de détermination d'un degré de corrélation d'un second spectre d'impulsions avec le spectre de référence comprend la modification du gain de la chaîne de détection de ladite variation de gain et l'acquisition du second spectre à l'aide de la chaîne de détection à gain modifié ; l'étape de détermination d'un degré de corrélation d'un second spectre d'impulsions avec le spectre de référence comprend la détermination d'un coefficient d'expansion à partir de ladite variation de gain et le calcul du second spectre par compression ou dilation du premier spectre conformément au coefficient d'expansion. L'invention porte également sur un module d'étalonnage d'un système de détection spectroscopique configuré pour mettre en oeuvre le procédé, ainsi que sur un produit programme d'ordinateur apte à mettre en oeuvre le procédé.Some preferred but nonlimiting aspects of this method are the following: the steps of setting a gain variation and determining a degree of correlation of the second spectrum with the reference spectrum are repeated until a gain variation is identified making it possible to reach a given degree of correlation, typically the degree of maximum correlation, of the second spectrum with the reference spectrum; the step of determining a degree of correlation of a second pulse spectrum with the reference spectrum comprises changing the gain of the detection chain of said gain variation and acquiring the second spectrum using the modified gain detection chain; the step of determining a degree of correlation of a second pulse spectrum with the reference spectrum comprises determining an expansion coefficient from said gain variation and computing the second spectrum by compression or expansion of the first spectrum according to the coefficient of expansion. The invention also relates to a calibration module of a spectroscopic detection system configured to implement the method, as well as to a computer program product capable of implementing the method.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : les figures la et lb sont des ordinogrammes représentant deux modes de réalisation possible de l'invention ; la figure 2 est un schéma d'un module d'étalonnage configuré pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention ; les figures 3a et 3b illustrent une dilatation, respectivement une compression, de spectre ; les figures 4a, 5a, 6a et 7a illustrent, pour différentes valeurs de gain de la chaîne de détection, le second spectre et le spectre de référence ; les figures 4b, 5b, 6b et 7b illustrent, pour les différentes valeurs de gain de la chaîne de détection, le degré de corrélation entre le second spectre et le spectre de référence ; la figure 8 est un schéma représentant le degré de corrélation en fonction du gain, autour du gain de référence ; la figure 9 est un schéma illustrant la variation de comptage en réponse à une variation brutale de gain ; la figure 10 illustre un filtrage de spectre pouvant être mis en oeuvre dans un mode de réalisation possible de l'invention.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other aspects, objects, advantages and characteristics of the invention will appear better on reading the following detailed description of preferred embodiments thereof, given by way of non-limiting example, and made in reference to the accompanying drawings in which: Figs. 1a and 1b are flowcharts showing two possible embodiments of the invention; Figure 2 is a diagram of a calibration module configured to implement the method according to the invention; Figures 3a and 3b illustrate a dilation, respectively a compression, of spectrum; FIGS. 4a, 5a, 6a and 7a illustrate, for different gain values of the detection chain, the second spectrum and the reference spectrum; FIGS. 4b, 5b, 6b and 7b illustrate, for the different gain values of the detection chain, the degree of correlation between the second spectrum and the reference spectrum; Fig. 8 is a diagram showing the degree of correlation versus gain around the reference gain; Figure 9 is a diagram illustrating the counting variation in response to a sudden change in gain; FIG. 10 illustrates a spectrum filtering that can be implemented in a possible embodiment of the invention.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS L'invention porte sur un procédé de compensation de dérive du gain d'une chaîne de détection d'impulsions issues d'une source. Elle s'étend à un système de détection spectroscopique des impulsions issues de la source, le système comprenant un module d'étalonnage configuré pour mettre en oeuvre le procédé. Elle porte également sur un produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code pour l'exécution des étapes du procédé, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur L'invention n'est pas limitée à un système mono-détecteur, mais trouve également application dans des systèmes multi-détecteurs, en permettant la mise en coïncidence des différentes chaînes de détection, ce qui permet d'en réaliser la sommation afin d'être plus robuste au bruit. Le système de détection est plus précisément configuré pour réaliser un comptage des impulsions selon leur amplitude en correspondance avec l'énergie détectée. Le signal incident est collecté sur plusieurs canaux à la fois, chaque canal correspondant à une division de l'échelle d'énergie. Le nombre d'impulsions pour chaque canal est appelé « nombre de coups », le taux de comptage correspondant au nombre de coups par seconde. D'une manière générale, l'invention propose d'avoir recours à un spectre de référence et lors des mesures suivantes de corriger le gain de la chaîne de détection de telle sorte que le spectre acquis vienne se superposer au spectre de référence. Les dérives liées notamment à la température sont ainsi compensées par modification du gain de manière à ce que les deux spectres, réalisés à des températures différentes, se superposent. La corrélation est plus particulièrement utilisée dans le cadre de l'invention pour mettre en coïncidence les deux spectres décalés l'un de l'autre du fait de la dérive du gain de la chaîne de détection. La méthode proposée utilise plus particulièrement la corrélation entre deux spectres homothétiques selon l'axe des amplitudes (correspondant aux énergies). Il est ainsi possible de déterminer le coefficient d'homothétie (gain de la chaîne de détection) le plus probable par le maximum de corrélation avec le coefficient d'homothétie comme paramètre. Généralement, la corrélation est utilisée pour mettre en coïncidence deux signaux semblables mais décalés dans le temps. Il est ainsi possible de déterminer le décalage en temps le plus probable entre eux par la recherche du maximum de corrélation avec le temps comme paramètre. Une mesure d'un degré de corrélation pouvant être utilisée est le coefficient de corrélation Bravais-Pearson. Il a l'avantage d'être adimensionnel (ne dépend pas de l'amplitude des signaux) et de varier entre 0 et 1 (ou -1). Les deux séries de mesures sont d'autant mieux corrélées que le coefficient est loin de zéro.DETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS The invention relates to a method for compensating the drift of the gain of a pulse detection chain from a source. It extends to a spectroscopic detection system pulses from the source, the system comprising a calibration module configured to implement the method. It also relates to a computer program product comprising code instructions for executing the steps of the method, when said program is executed on a computer. The invention is not limited to a single-detector system, but also finds application in multi-detector systems, allowing the coincidence of the different detection chains, which makes it possible to summate them in order to be more robust to noise. The detection system is more precisely configured to count the pulses according to their amplitude in correspondence with the detected energy. The incident signal is collected on several channels at once, each channel corresponding to a division of the energy scale. The number of pulses for each channel is called "number of strokes", the count rate corresponding to the number of strokes per second. In general, the invention proposes to use a reference spectrum and during subsequent measurements to correct the gain of the detection chain so that the acquired spectrum is superimposed on the reference spectrum. The drifts related in particular to the temperature are thus compensated by changing the gain so that the two spectra, made at different temperatures, are superimposed. The correlation is more particularly used in the context of the invention to coincide the two spectra offset from each other due to the drift of the gain of the detection chain. The method proposed uses more particularly the correlation between two homothetic spectra along the axis of amplitudes (corresponding to energies). It is thus possible to determine the most probable homothetic coefficient (gain of the detection chain) by the maximum of correlation with the coefficient of homothety as a parameter. Generally, the correlation is used to match two similar but time-shifted signals. It is thus possible to determine the offset in the most probable time between them by the search for the maximum correlation with time as a parameter. A measure of a degree of correlation that can be used is the Bravais-Pearson correlation coefficient. It has the advantage of being dimensionless (does not depend on the amplitude of the signals) and to vary between 0 and 1 (or -1). The two series of measurements are all the better correlated as the coefficient is far from zero.

L'expression de ce coefficient rp vaut : r = où o-xy désigne la covariance entre les variables x et y, et o-x ,ay leur écart type. Pour deux séries de mesures x, et y, avec 1 N : r = Avec la moyenne de X: et la moyenne de y: Dans le cadre de l'invention, la même méthode est utilisée avec, pour séries de mesures, les deux spectres et comme paramètre le gain de la chaîne de détection à la place du temps. Selon l'invention, on vient ainsi acquérir un spectre d'impulsions issues d'une source, et modifier le gain de la chaîne de détection pour atteindre un degré de corrélation donné, typiquement le degré de corrélation maximal, du spectre acquis avec un spectre de référence d'impulsions issues de la source. A cet effet, et en référence aux figures 1 et 2 qui en illustrent deux modes de réalisation possibles, le procédé selon l'invention comprend les étapes suivantes : acquisition « ACQ » d'un premier spectre d'impulsions issues de la source ; 15 détermination d'un degré de corrélation « CORR » du premier spectre avec un spectre de référence ; fixation d'une variation de gain « MOD-GAIN » de la chaîne de détection ; détermination d'un degré de corrélation « CORR » d'un second spectre d'impulsions avec le spectre de référence, dans lequel le second spectre 20 correspond directement ou indirectement à une acquisition « ACQ » d'un spectre d'impulsions issues de la source après modification du gain de la chaîne de détection de ladite variation de gain. La comparaison des degrés de corrélation ainsi déterminés permet de déterminer lequel du premier spectre ou du second spectre est statistiquement le plus proche du spectre de référence, et donc de vérifier si l'effet de la variation de gain est positif en ce sens qu'il permet d'augmenter le degré de corrélation avec le spectre de référence. On a représenté sur la figure 2 un module d'étalonnage 1 configuré pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. Un tel module comprend une unité de corrélation 2 permettant de déterminer le degré de corrélation du premier spectre Si, respectivement du second spectre S2, avec le spectre de référence, une unité de fixation d'une variation de gain 3 et une unité de détermination du second spectre S2 soit par acquisition, soit par calcul comme cela sera décrit par la suite. La fixation de la variation de gain peut consister à réaliser une variation incrémentale, par exemple selon un pas de 2.10-4 pour des spectres de 105 impulsions. La variation de gain peut également être mise en oeuvre selon une méthode dichotomique qui présente l'avantage d'être plus rapide, mais l'inconvénient d'être moins robuste (courbe en cloche). Les figures 4a, 5a, 6a et 7a illustrent, pour différentes valeurs de gain G de la chaîne de détection, le second spectre S2 et le spectre de référence Sref (représentés sous la forme d'un nombre de coups Co par canal Ca) tandis que les figures 4b, 5b, 6b et 7b illustrent, pour ces différentes valeurs de gain G de la chaîne de détection, le degré de corrélation Dc entre le second spectre S2 et le spectre de référence Sref. Le gain G est plus précisément de : 0,5 sur les figures 4a et 4b, 0,9 sur les figures 5a et 5b, 1 sur les figures 6a et 6b, 2 sur les figures 7a et 7b. Dans cet exemple, c'est le gain G égal à 1 qui correspond au plus haut degré de corrélation Dc (figure 6a) et qui permet de mettre en coïncidence les spectres. C'est ce gain qui sera retenu pour les mesures suivantes. Dans un mode de réalisation, les étapes de fixation d'une variation de gain et de détermination d'un degré de corrélation du second spectre avec le spectre de référence sont réitérées jusqu'à identifier une variation de gain permettant d'atteindre un degré de corrélation donné du second spectre avec le spectre de référence. Il s'agit par exemple d'atteindre un degré de corrélation supérieur à un seuil, ou encore d'atteindre le degré de corrélation maximal. La réitération de ces étapes forme une boucle qui, dans un premier mode de réalisation possible illustré par la figure la, est mise en oeuvre en faisant varier le gain et en venant acquérir un nouveau spectre. Cette boucle consiste à répéter les étapes suivantes jusqu'à atteindre le degré de corrélation donné « MAX? »: détermination du degré de corrélation « CORR » du spectre acquis avec le spectre de référence ; modification « MOD-GAIN » du gain de la chaîne de détection; acquisition « ACQ » d'un nouveau spectre (second spectre) d'impulsions issues de la source à l'aide de la chaîne de détection à gain modifié. Une fois le degré de corrélation donné atteint, tel que vérifié à l'opération « MAX? », le procédé s'achève lors d'une étape « END ». Dans ce premier mode de réalisation, le second spectre correspond donc directement à une acquisition « ACQ » d'un spectre d'impulsions issues de la source après modification du gain de la chaîne de détection de ladite variation de gain. L'étape de détermination d'un degré de corrélation d'un second spectre d'impulsions avec le spectre de référence comprend ainsi la modification du gain de la chaîne de détection de ladite variation de gain et l'acquisition d'un nouveau spectre d'impulsions issues de la source à l'aide de la chaîne de détection à gain modifié. Dans un second mode de réalisation possible illustré par la figure lb, la réitération de ces étapes forme une boucle qui est mise en oeuvre en venant compresser/dilater le premier spectre, l'effet de cette compression/dilatation étant semblable à une variation du gain de la chaîne de détection. La modification du gain « MOD- GAIN » est ainsi réalisée après mise en oeuvre d'une boucle consistant à répéter les étapes suivantes : - calcul « CAL)> d'un spectre à partir du spectre acquis lors de l'étape « ACQ » (premier spectre), le spectre calculé correspondant à une compression ou une dilatation du spectre acquis conformément à un coefficient d'expansion dont l'effet est semblable à une modification de gain de la chaîne de détection ; détermination du degré de corrélation « CORR » du spectre calculé avec le spectre de référence ; modification du coefficient d'expansion « MOD-EXP »; jusqu'à atteindre le degré de corrélation donné « MAX ? » entre le spectre calculé et le spectre de référence. Dans ce second mode de réalisation, le second spectre est un spectre calculé pour simuler une modification du gain et qui correspond donc indirectement à une acquisition « ACQ » d'un spectre d'impulsions issues de la source après modification du gain de la chaîne de détection de ladite variation de gain. L'étape de détermination d'un degré de corrélation d'un second spectre d'impulsions avec le spectre de référence comprend ainsi la détermination d'un coefficient d'expansion à partir de ladite variation de gain et le calcul du second spectre par compression ou dilation du premier spectre conformément au coefficient d'expansion. Le coefficient d'expansion correspond typiquement au ratio du nombre de canaux du second spectre et du nombre de canaux du premier spectre. Ainsi à partir d'un spectre d'origine (canaux Ni, N2, etc.), on vient créer un spectre calculé (canaux n1, n2, etc.) qui comporte plus (dilatation) ou moins (compression) de canaux que le spectre d'origine et dont la somme des canaux est identique à celle du spectre d'origine. Les figures 3a et 3b illustrent à ce propos une dilatation de spectre de coefficient d'expansion 0,75, respectivement une compression de coefficient d'expansion 1,25. L'effet d'une telle dilatation/compression est semblable à une variation de gain de la chaîne de détection spectrométrique, comme cela est d'ailleurs est visible sur les figures 4a, 5a, 6a et 7a où une réduction de gain est synonyme de compression et où une augmentation de gain est synonyme de dilatation. Une méthode de calcul du contenu des canaux du second spectre résultant de la compression ou dilation du premier spectre selon un coefficient d'expansion a est la suivante.The expression of this coefficient rp is: r = where o-xy denotes the covariance between the variables x and y, and o-x, ay their standard deviation. For two series of measurements x, and y, with 1 N: r = With the mean of X: and the mean of y: In the context of the invention, the same method is used with, for series of measurements, both spectra and as parameter the gain of the detection chain instead of time. According to the invention, a spectrum of pulses originating from a source is thus acquired, and the gain of the detection chain is modified to reach a given degree of correlation, typically the degree of maximum correlation, of the spectrum acquired with a spectrum. of pulses from the source. For this purpose, and with reference to FIGS. 1 and 2 which illustrate two possible embodiments thereof, the method according to the invention comprises the following steps: acquisition "ACQ" of a first spectrum of pulses from the source; Determining a correlation degree "CORR" of the first spectrum with a reference spectrum; setting a gain variation "MOD-GAIN" of the detection chain; determining a correlation degree "CORR" of a second pulse spectrum with the reference spectrum, wherein the second spectrum corresponds directly or indirectly to an "ACQ" acquisition of a pulse spectrum from the source after modification of the gain of the detection chain of said gain variation. The comparison of the correlation degrees thus determined makes it possible to determine which of the first spectrum or the second spectrum is statistically closest to the reference spectrum, and therefore to verify whether the effect of the gain variation is positive in the sense that it allows to increase the degree of correlation with the reference spectrum. FIG. 2 shows a calibration module 1 configured to implement the method according to the invention. Such a module comprises a correlation unit 2 making it possible to determine the degree of correlation of the first spectrum Si, respectively of the second spectrum S2, with the reference spectrum, a unit for fixing a gain variation 3 and a unit for determining the second spectrum S2 either by acquisition or by calculation as will be described later. The setting of the gain variation may consist in performing an incremental variation, for example in a pitch of 2.10-4 for spectra of 105 pulses. The variation of gain can also be implemented according to a dichotomous method which has the advantage of being faster, but the disadvantage of being less robust (bell curve). FIGS. 4a, 5a, 6a and 7a illustrate, for different gain values G of the detection chain, the second spectrum S2 and the reference spectrum Sref (represented as a number of strokes Co per channel Ca) while FIGS. 4b, 5b, 6b and 7b illustrate, for these different gain values G of the detection chain, the degree of correlation Dc between the second spectrum S2 and the reference spectrum Sref. The gain G is more precisely: 0.5 in Figures 4a and 4b, 0.9 in Figures 5a and 5b, 1 in Figures 6a and 6b, 2 in Figures 7a and 7b. In this example, it is the gain G equal to 1 which corresponds to the highest degree of correlation Dc (FIG. 6a) and which allows the spectra to be in coincidence. It is this gain that will be retained for the following measures. In one embodiment, the steps of setting a gain variation and determining a degree of correlation of the second spectrum with the reference spectrum are reiterated to identify a gain variation to achieve a degree of given correlation of the second spectrum with the reference spectrum. It is for example to reach a degree of correlation higher than a threshold, or to reach the degree of maximum correlation. The reiteration of these steps forms a loop which, in a first possible embodiment illustrated by FIG. 1a, is implemented by varying the gain and coming to acquire a new spectrum. This loop consists of repeating the following steps until reaching the given degree of correlation "MAX? ": Determination of the correlation degree" CORR "of the spectrum acquired with the reference spectrum; "MOD-GAIN" modification of the gain of the detection chain; "ACQ" acquisition of a new spectrum (second spectrum) of pulses from the source using the modified gain detection chain. Once the given degree of correlation is reached, as verified in the operation "MAX? The process ends in an "END" step. In this first embodiment, the second spectrum therefore corresponds directly to an "ACQ" acquisition of a spectrum of pulses originating from the source after modification of the gain of the detection chain of said gain variation. The step of determining a degree of correlation of a second pulse spectrum with the reference spectrum thus comprises the modification of the gain of the detection chain of said gain variation and the acquisition of a new spectrum of pulses from the source using the modified gain detection chain. In a second possible embodiment illustrated in FIG. 1b, the reiteration of these steps forms a loop which is implemented by compressing / expanding the first spectrum, the effect of this compression / expansion being similar to a variation of the gain. of the detection chain. The modification of the gain "MOD-GAIN" is thus performed after implementation of a loop consisting of repeating the following steps: - calculation "CAL"> of a spectrum from the spectrum acquired during the step "ACQ" (first spectrum), the calculated spectrum corresponding to a compression or an expansion of the spectrum acquired in accordance with an expansion coefficient whose effect is similar to a change in gain of the detection chain; determining the correlation degree "CORR" of the calculated spectrum with the reference spectrum; modification of the expansion coefficient "MOD-EXP"; until reaching the degree of correlation given "MAX? Between the calculated spectrum and the reference spectrum. In this second embodiment, the second spectrum is a spectrum calculated to simulate a modification of the gain and which therefore corresponds indirectly to an "ACQ" acquisition of a spectrum of pulses originating from the source after modification of the gain of the channel. detecting said gain variation. The step of determining a degree of correlation of a second pulse spectrum with the reference spectrum thus comprises determining an expansion coefficient from said gain variation and computing the second spectrum by compression. or diluting the first spectrum according to the coefficient of expansion. The coefficient of expansion typically corresponds to the ratio of the number of channels of the second spectrum and the number of channels of the first spectrum. Thus starting from an original spectrum (channels Ni, N2, etc.), one comes to create a calculated spectrum (channels n1, n2, etc.) which comprises more (dilation) or less (compression) of the channels than the original spectrum and whose sum of channels is identical to that of the original spectrum. Figures 3a and 3b illustrate in this connection an expansion coefficient spectrum expansion 0.75, respectively an expansion coefficient compression 1.25. The effect of such expansion / compression is similar to a gain variation of the spectrometric detection chain, as is moreover visible in FIGS. 4a, 5a, 6a and 7a where a gain reduction is synonymous with compression and where an increase in gain is synonymous with dilatation. A method of calculating the content of the channels of the second spectrum resulting from the compression or expansion of the first spectrum according to an expansion coefficient a is as follows.

Le contenu des canaux du spectre dilaté ou compressé est la somme (ou une partie) du contenu des canaux du spectre d'origine. Pour un canal i du spectre calculé, on calcule le début et la fin des canaux concernés dans le spectre d'origine. Le début du canal i se situe à (i-1).a et la fin à i.a (dans l'échelle des canaux du spectre d'origine). Dans le spectre d'origine, le canal de début correspond à la partie entière de (i-1),a et le canal de fin à la partie entière de isa. La somme des canaux se décompose en : - le reste du premier canal, soit le contenu de ce canal multiplié par [1-partie décimale de (i-1).a] ; 10 - la somme des contenus d'un certain nombre de canaux entiers. Ce nombre est déterminé par la différence entre le canal de fin et celui du début ; - Le début du dernier canal, soit le contenu de ce canal multiplié par la partie décimale de /*a. Ainsi, le contenu ni d'un canal d'indice i du second spectre correspond à: 15 - ni = a.ND si = 0 - n = ND. (1 - partie décimale [i - 1] ) + NF. (partie décimale i. a) si à = 1 - ni = ND. (1 - partie décimale [i - 1]. a) + ND+k 20 N. (partie décimale i. a) si A k 2 avec : i un entier compris entre 1 et la partie entière de N*a, où N désigne le nombre de canaux du premier spectre ; Ni le contenu du canal d'indice j du premier spectre ; 25 - D le canal du premier spectre au sein duquel débute le canal d'indice i du second spectre : il s'agit du canal du premier spectre dont l'indice correspond à la partie entière de (i-1).a ; - F le canal du premier spectre au sein duquel s'achève le canal d'indice i du second spectre: il s'agit du canal du premier spectre dont l'indice correspond à 30 la partie entière de i.a ; - =F-D.The content of the expanded or compressed spectrum channels is the sum (or part) of the content of the original spectrum channels. For a channel i of the calculated spectrum, the beginning and the end of the involved channels are calculated in the original spectrum. The beginning of channel i is at (i-1) .a and the end at i.a (in the channel scale of the original spectrum). In the original spectrum, the start channel corresponds to the integer part of (i-1), a and the end channel to the integer part of isa. The sum of the channels breaks down into: - the remainder of the first channel, ie the content of this channel multiplied by [1-decimal part of (i-1) .a]; 10 - the sum of the contents of a number of whole channels. This number is determined by the difference between the end channel and the beginning channel; - The beginning of the last channel, the contents of this channel multiplied by the decimal part of / * a. Thus, neither the content nor a channel of index i of the second spectrum corresponds to: 15 - ni = a.ND si = 0 - n = ND. (1 - decimal part [i - 1]) + NF. (decimal part i.a) if at = 1 - ni = ND. (1 - decimal part [i - 1]. A) + ND + k 20 N. (decimal part i. A) if A k 2 with: i an integer between 1 and the integer part of N * a, where N denotes the number of channels of the first spectrum; Neither the content of the index channel j of the first spectrum; D is the channel of the first spectrum in which the channel of index i of the second spectrum begins: it is the channel of the first spectrum whose index corresponds to the integer part of (i-1) .a; F the channel of the first spectrum in which the channel of index i of the second spectrum ends: this is the channel of the first spectrum whose index corresponds to the integer part of i.a; - = F-D.

On a vu précédemment qu'une variation incrémentale sur le gain selon un pas de 2.104 pouvait être mise en oeuvre. Un tel pas est significatif car il entraîne sur le coefficient de corrélation une variation importante, très supérieure au bruit. La figure 8 illustre à ce propos le degré de corrélation en fonction du gain, autour du gain de référence.We previously saw that an incremental variation on the gain in a step of 2.104 could be implemented. Such a step is significant because it involves on the correlation coefficient a significant variation, much higher than the noise. FIG. 8 illustrates in this connection the degree of correlation as a function of the gain, around the reference gain.

La forme de cette courbe est très pointue. De sorte qu'une variation de gain de 1/1000 par exemple entraînerait une variation de 2% sur le degré de corrélation, soit 20 fois plus que la variation du gain. C'est ce qui donne à la méthode selon l'invention une si grande sensibilité. Dans un mode de réalisation possible, la durée d'acquisition du spectre de référence est supérieure à celle du premier spectre. On peut par exemple prévoir une durée d'acquisition du spectre de référence de 100s et une durée d'acquisition du premier spectre de 10s. On bénéficie ainsi d'un spectre de référence moins bruité, ce qui permet d'améliorer les résultats de la corrélation. On relèvera que les degrés de corrélation couramment obtenus par les mesures réalisées par les inventeurs sont supérieurs à 0,999.The shape of this curve is very sharp. So a gain variation of 1/1000 for example would result in a 2% change in the degree of correlation, which is 20 times more than the variation in gain. This gives the method according to the invention so great sensitivity. In one possible embodiment, the acquisition time of the reference spectrum is greater than that of the first spectrum. For example, a reference spectrum acquisition duration of 100s and an acquisition duration of the first spectrum of 10s can be provided. This benefits from a less noisy reference spectrum, which improves the results of the correlation. It will be noted that the degrees of correlation commonly obtained by the measurements made by the inventors are greater than 0.999.

La conséquence d'une telle sensibilité est une stabilité extrêmement élevée sur les taux de comptages obtenus. On a représenté sur la figure 9 la variation de comptage Vco en réponse à une variation brutale de température se traduisant par une variation sur le gain G de 27%. Après l'acquisition d'un spectre de durée 10 secondes et un calcul de quelques secondes, le gain est recalé et le système est prêt pour réaliser un comptage. La figure 9 illustre que la variation brutale de gain n'entraîne pas de variation de comptage Vco perceptible sur les différentes mesures Nm réalisées. On a par ailleurs représenté sur la figure 10 un filtrage de spectre pouvant être mis en oeuvre dans un mode de réalisation possible de l'invention qui comprend avant détermination du degré de corrélation avec le spectre de référence, une étape de filtrage du ou des spectres (spectre de référence, premier spectre, et seconds spectres dans le premier mode de réalisation) acquis par un filtre en rampe. Ce filtrage vise à accroître la robustesse du procédé au bruit de la chaîne de spectrométrie à basse énergie et diminuer l'influence du seuil de coupure dans le calcul du coefficient de corrélation. L'application d'un filtre en rampe (passe haut) se traduit par la multiplication du contenu de chaque canal par son numéro de canal. Ensuite, pour normaliser, l'ensemble est divisé par la moitié du nombre de canaux du spectre. En effet, la partie haute du spectre apporte à l'unité de corrélation plus d'informations que la partie basse. Le bruit en partie basse est sérieusement affaibli. On relèvera que sur la figure 10, la normalisation n'a pas été réalisée telle que précédemment décrite, mais pour mettre en coïncidence le pic présent autour du canal 890 dans le spectre acquis Sa et le spectre acquis filtré Saf. Un seuillage peut par ailleurs être mis en oeuvre pour ignorer le contenu des canaux de plus basses énergies.The consequence of such a sensitivity is an extremely high stability on the counting rates obtained. FIG. 9 shows the variation of count Vco in response to a sudden change in temperature resulting in a variation on the G gain of 27%. After acquiring a spectrum of duration 10 seconds and a calculation of a few seconds, the gain is reset and the system is ready to perform a count. FIG. 9 illustrates that the sudden change in gain does not lead to a perceptible VCO count variation on the different measurements Nm made. FIG. 10 also shows a spectrum filtering which can be implemented in a possible embodiment of the invention, which comprises, before determining the degree of correlation with the reference spectrum, a step of filtering the spectrum or spectra. (reference spectrum, first spectrum, and second spectra in the first embodiment) acquired by a ramp filter. This filtering aims to increase the robustness of the process to the noise of the low energy spectrometry chain and to reduce the influence of the cutoff threshold in the calculation of the correlation coefficient. The application of a ramp filter (high pass) results in the multiplication of the content of each channel by its channel number. Then, to normalize, the set is divided by half the number of channels in the spectrum. Indeed, the upper part of the spectrum gives the correlation unit more information than the lower part. The noise at the bottom is seriously weakened. It will be noted that in FIG. 10, the normalization has not been performed as previously described, but to coincide the peak present around the channel 890 in the acquired spectrum Sa and the filtered acquired spectrum Saf. Thresholding can also be implemented to ignore the content of the lower energy channels.

Une étape préalable de détermination du gain de la chaîne de détection peut par ailleurs être mise en oeuvre pour gagner du temps et diminuer la dynamique du procédé. Ce gain peut tout simplement correspondre au gain recalé lors de la précédente utilisation du système de détection spectroscopique. Il peut également s'agir d'un gain déterminé selon un autre procédé de mesure, tel que par exemple suivant la méthode de suiveur de pics présentée dans le brevet suscité FR 2 626 121 et qui consiste à réaliser une égalisation du comptage des impulsions au sein de deux fenêtres adjacentes dont une première est délimitée entre un premier et un deuxième seuil homothétiques, et la deuxième a pour borne inférieure le deuxième seuil. Une comparaison des performances du procédé selon l'invention avec deux autres méthodes de stabilisation a été réalisée. Ces deux méthodes sont la méthode de suiveur de pic, et la méthode du barycentre du pic d'absorption. Selon cette dernière méthode, on cherche dans le pic d'absorption totale le canal qui a le comptage le plus élevé et nous calculons le barycentre dans une fenêtre qui se situe à ±5 % de la position de ce canal (voir spectre ci-dessous). Le numéro du canal correspondant à la position du EY(c-xx.) barycentre est la suivante : X = ' où N est le nombre de canaux dans la fenêtre Ei' ci du pic, x, le numéro d'un canal et c, le comptage qui lui est associé. La position du barycentre est proportionnelle au gain.A preliminary step of determining the gain of the detection chain can also be implemented to save time and reduce the dynamics of the process. This gain may simply correspond to the gain recalibrated during the previous use of the spectroscopic detection system. It may also be a gain determined according to another measurement method, such as for example according to the method of peak follower presented in the patent raised FR 2,626,121 and which consists in performing an equalization of the pulse count at within two adjacent windows, a first is delimited between a first and a second threshold homothetic, and the second is for lower limit the second threshold. A comparison of the performances of the process according to the invention with two other stabilization methods was carried out. These two methods are the peak follower method, and the barycenter method of the absorption peak. According to this last method, we search in the peak of total absorption the channel which has the highest counting and we calculate the barycentre in a window which is at ± 5% of the position of this channel (see spectrum below ). The number of the channel corresponding to the position of the EY (c-xx.) Barycenter is as follows: X = 'where N is the number of channels in the window E i' ci of the peak, x, the number of a channel and c , the counting associated with it. The position of the center of gravity is proportional to the gain.

Variation du comptage pour une variation de deux fois l'écart-type sur le gain Temps de mesure (s) 0,1 1 10 Nombre de photons comptés 11300 13000 130000 Méthode par barycentre du pic instable 0.04% 0.02% Méthode par seuils suiveurs de pic 2% 0.65% 0.20% Méthode par corrélation entre spectres 0.11% 0.06% 0.03% On relèvera qu'une variation de gain entraîne une variation trois fois plus petite sur le comptage (avec le seuil bas de la fenêtre de comptage placé à 20% de la position du pic). Par ailleurs, la variation du temps d'acquisition permet de faire varier le bruit des comptages du spectre. Ce bruit suit la loi de Poisson et est inversement proportionnel à la racine carrée du temps. La méthode par corrélation est peu sensible au nombre de canaux du spectre, ce qui est un avantage car il est possible d'utiliser un spectromètre peu résolutif.Variation of the count for a variation of twice the standard deviation on the gain Time of measurement (s) 0.1 1 10 Number of photons counted 11300 13000 130000 Method by barycenter of the unstable peak 0.04% 0.02% Method by following thresholds of peak 2% 0.65% 0.20% Method by correlation between spectra 0.11% 0.06% 0.03% It should be noted that a gain variation causes a variation three times smaller on the counting (with the low threshold of the counting window set at 20% the position of the peak). Moreover, the variation of the acquisition time makes it possible to vary the noise of the counts of the spectrum. This noise follows the Poisson's law and is inversely proportional to the square root of time. The correlation method is not very sensitive to the number of channels of the spectrum, which is an advantage because it is possible to use a spectrometer that is not very resolutive.

La méthode par corrélation apparaît être la meilleure car elle est très précise et très peu sensible aux bruits (parasites, bruits électroniques et bruits statistiques de comptage).15The correlation method appears to be the best because it is very precise and very insensitive to noise (noise, electronic noise and statistical noise counting).

Claims

REVENDICATIONS1. A method of compensating for drift of the gain of a pulse detection chain from a source, comprising the following steps: - acquisition (ACQ) of a first spectrum of pulses from the source; determining a correlation degree (CORR) of the first spectrum with a reference spectrum - setting a gain variation (MOD-GAIN, MOD-EXP) of the detection chain; determining a degree of correlation (CORR) of a second pulse spectrum with the reference spectrum, wherein the second spectrum corresponds directly or indirectly to an acquisition of a pulse spectrum from the source after modification of the gain of the detection chain of said gain variation.

The method of claim 1, wherein the steps of setting a gain variation (MOD-GAIN, MOD-EXT) and determining a correlation degree (CORR) of the second spectrum with the reference spectrum are reiterated to identify a gain variation (MAX?) to achieve a given degree of correlation of the second spectrum with the reference spectrum.

The method of claim 2, wherein the step of determining a degree of correlation of a second pulse spectrum with the reference spectrum comprises changing the gain of the detection chain (MOD-GAIN) of said gain variation and the acquisition (ACQ) of the second spectrum using the modified gain detection chain.

The method of claim 2, wherein the step of determining a degree of correlation of a second pulse spectrum with the reference spectrum comprises determining an expansion coefficient (MOD-EXP) to from said gain variation and the calculation (CAL) of the second spectrum by compression or expansion of the first spectrum according to the coefficient of expansion.

The method of claim 4, wherein the expansion coefficient corresponds to the ratio of a number of channels of the second spectrum and a number of channels of the first spectrum.

6. The method of claim 5, wherein the content ri of an index channel of the second spectrum corresponds to: o = a.ND if A = 0 o ni = ND. (1 - decimal part [i -1] .a) + NF. (decimal part i.a) if A = 1 o ni = ND. (1 - decimal part [i a) + EL1 N D + k NF. (decimal part i.a) if A> 2 with: i an integer between 1 and the integer part of N * a, where N is the number of channels of the first spectrum; Nj the content of the index channel] of the first spectrum; D the channel of the first spectrum in which the channel of index i of the second spectrum begins: it is the channel of the first spectrum whose index corresponds to the integer part of (i-1) * a; F the channel of the first spectrum in which the channel of index i of the second spectrum ends: this is the channel of the first spectrum whose index corresponds to the integer part of i * a; - A = F-D.

7. Method according to one of claims 1 to 6, wherein the acquisition time of the reference spectrum is greater than that of the first spectrum.

8. Method according to one of claims 1 to 7, comprising, before determining the degree of correlation with the reference spectrum, a step of filtering the first spectrum and the reference spectrum by a ramp filter.

9. Method according to one of claims 1 to 8, comprising a preliminary step of determining the gain of the detection chain by equalizing a count of pulses within two adjacent windows, a first is delimited between a first and a second homothetic thresholds, and the second is for the lower limit the second threshold.

10. A spectroscopic detection system of pulses from a source, comprising a calibration module (1) configured to implement the method according to one of claims 1 to 9.

11. Computer program product comprising code instructions for executing the steps of the method according to one of claims 1 to 9, when said program is executed on a computer.