本發(fā)明涉及核譜學(xué)和核探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于反符合的用于探測(cè)正電子湮沒(méi)的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

放射源發(fā)出的正電子射入待測(cè)樣品中，經(jīng)熱化擴(kuò)散后與待測(cè)樣品中的電子發(fā)生湮沒(méi)，發(fā)射出伽馬光子，伽馬光子的產(chǎn)生時(shí)間及其攜帶的動(dòng)量和能量信息，分別對(duì)應(yīng)著正電子在材料中的壽命，與之湮沒(méi)的電子動(dòng)量和能量分布信息，這些信息可以反映出待測(cè)樣品材料的微觀結(jié)構(gòu)。

如圖1所示的常規(guī)測(cè)量方法中，采用兩片相同的樣品緊密夾住放射源進(jìn)行正電子的測(cè)量。圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)示出的一種“三明治”結(jié)構(gòu)正電子湮沒(méi)測(cè)量系統(tǒng)原理框圖。如圖1所示，一種“三明治”結(jié)構(gòu)正電子湮沒(méi)測(cè)量系統(tǒng)100包括：放射源103、開(kāi)始信號(hào)探測(cè)器105、停止信號(hào)探測(cè)器107、第一恒比定時(shí)器109、延時(shí)器111、第二恒比定時(shí)器113、時(shí)間幅度轉(zhuǎn)換器115以及多道分析器117。其中圖上還示出了待測(cè)樣品101。

“三明治”結(jié)構(gòu)正電子湮沒(méi)測(cè)量系統(tǒng)工作原理為：通常情況下放射源為²²Na，放射源發(fā)出的正電子同時(shí)伴隨有1.28MeV特征伽馬光子產(chǎn)生，在正電子壽命譜測(cè)量中，選擇該特征伽馬光子作為正電子湮沒(méi)的起始信號(hào)。正電子在材料中湮沒(méi)后大部分發(fā)出2個(gè)能量范圍在0.511MeV左右的伽馬光子，兩個(gè)光子呈大概180度角方向發(fā)射，選擇該伽馬光子作為正電子湮沒(méi)的終止信號(hào)，起始信號(hào)和終止信號(hào)的時(shí)間差即為正電子的壽命，通過(guò)大量事件的統(tǒng)計(jì)形成正電子壽命譜。同時(shí)，利用同樣的測(cè)試系統(tǒng)，也可對(duì)0.511MeV伽馬光子進(jìn)行能譜測(cè)量得到多普勒展寬譜，對(duì)0.511MeV伽馬光子對(duì)的發(fā)射角分布測(cè)量統(tǒng)計(jì)得到動(dòng)量角關(guān)聯(lián)譜。

在“三明治”結(jié)構(gòu)正電子湮沒(méi)測(cè)量系統(tǒng)中，正電子由放射源103產(chǎn)生，放射源103夾在兩片相同的樣品101之間，并置于開(kāi)始信號(hào)探測(cè)器105與停止信號(hào)探測(cè)器107這兩個(gè)探測(cè)器中間。開(kāi)始信號(hào)探測(cè)器105、停止信號(hào)探測(cè)器107由BaF2晶體(或塑料閃爍體)、光電倍增管組成。第一恒比定時(shí)器109與第二恒比定時(shí)器113可以對(duì)所探測(cè)的光子進(jìn)行能量選擇，也可以在探測(cè)到光子時(shí)產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)。第二恒比定時(shí)器113連接延時(shí)器111，延時(shí)器111將第二恒比定時(shí)器113接收到的信號(hào)進(jìn)行延遲。時(shí)間幅度轉(zhuǎn)換器115將第一恒比定時(shí)器109傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)與延時(shí)器111傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)之間的時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換為一個(gè)高度與之成正比的脈沖信號(hào)，此脈沖信號(hào)輸入多道分析器117，進(jìn)而得到正電子的壽命譜。

如圖1所示的常規(guī)方法由于結(jié)構(gòu)受限，無(wú)法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)材料檢測(cè)和液態(tài)樣品測(cè)量，對(duì)樣品所處環(huán)境改變受限，應(yīng)用范圍受到限制。

有鑒于此，β+-γ符合正電子湮沒(méi)方法被研制出來(lái)，如圖2所示。β+-γ符合正電子湮沒(méi)方法，利用塑料閃爍體直接檢測(cè)正電子的產(chǎn)生時(shí)刻，通過(guò)檢測(cè)正電子穿過(guò)閃爍體的時(shí)刻與湮沒(méi)對(duì)放出的伽馬射線時(shí)刻的時(shí)間差，測(cè)得正電子的湮沒(méi)壽命。

圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)示出的一種“β+-γ”符合正電子湮沒(méi)測(cè)量系統(tǒng)原理框圖。如圖2所示，一種“β+-γ”符合正電子湮沒(méi)測(cè)量系統(tǒng)200包括：放射源203、閃爍片205、開(kāi)始信號(hào)探測(cè)器207、停止信號(hào)探測(cè)器209、第一定時(shí)器211、第二定時(shí)器213、光電倍增管215、第三定時(shí)器217、時(shí)間幅度轉(zhuǎn)換器219、符合電路221以及多道分析器223。其中圖上還示出了待測(cè)樣品201。

β⁺-γ符合正電子湮沒(méi)測(cè)量系統(tǒng)工作原理為：利用塑料閃爍體直接檢測(cè)正電子的產(chǎn)生時(shí)刻，通過(guò)檢測(cè)正電子穿過(guò)閃爍體的時(shí)刻與湮沒(méi)對(duì)放出0.511MeV伽馬射線時(shí)刻的時(shí)間差，測(cè)得正電子的湮沒(méi)壽命。β⁺-γ正電子壽命測(cè)量以β⁺直接穿過(guò)閃爍片產(chǎn)生的脈沖信號(hào)作為時(shí)間起始信號(hào)，為了保證正電子有足夠能量穿透閃爍片在樣品上湮沒(méi)，因而選用正電子能量高(1.89MeV)，半衰期較長(zhǎng)(276d)的⁶⁸Ge作為測(cè)量用放射源。在探頭外面裝有厚約2cm的Pb屏蔽以起到準(zhǔn)直和阻擋光導(dǎo)中湮沒(méi)伽馬射線對(duì)停止探頭以及符合探頭的影響。

在β⁺-γ符合正電子湮沒(méi)測(cè)量系統(tǒng)中，正電子由放射源203產(chǎn)生，放射源203處于閃爍片205與光電倍增管215之間，放射源203、閃爍片205以及光電倍增管215作為一個(gè)整體，置于開(kāi)始信號(hào)探測(cè)器207與停止信號(hào)探測(cè)器209這兩個(gè)探測(cè)器中間。第一定時(shí)器211與第二定時(shí)器213可以對(duì)所探測(cè)的光子進(jìn)行能量選擇，也可以在探測(cè)到光子時(shí)產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)。第三定時(shí)器217對(duì)所探測(cè)的經(jīng)過(guò)光電倍增管的信號(hào)進(jìn)行能量選擇，也可以在探測(cè)到經(jīng)過(guò)光電倍增管的信號(hào)時(shí)產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)。

第一定時(shí)器211與第二定時(shí)器213將處理后的信號(hào)傳送給符合電路221進(jìn)行符合處理。經(jīng)過(guò)符合處理之后的信號(hào)與第三定時(shí)器217處理之后的信號(hào)一起傳送給時(shí)間幅度轉(zhuǎn)換器219。時(shí)間幅度轉(zhuǎn)換器219將快符合電路221傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)與第三定時(shí)器217傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)之間的時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換為一個(gè)高度與之成正比的脈沖信號(hào)。此脈沖信號(hào)輸入多道分析器223，進(jìn)而得到正電子的壽命譜。

如圖2所示的正電子湮沒(méi)測(cè)量方法能實(shí)現(xiàn)樣品和放射源的非接觸測(cè)量。但是，首先，由于閃爍片會(huì)吸收正電子，閃爍片越厚，正電子沉積能量越多，信號(hào)強(qiáng)度越高，但是能夠穿過(guò)閃爍片的正電子數(shù)目越少，另外正電子穿透鋁箔和空氣過(guò)程中也有正電子湮沒(méi)損失，樣品與放射源距離越遠(yuǎn)，在樣品上湮沒(méi)的正電子數(shù)越少，并且要求正電子能量高，限制了源的選擇；其次，使用鉛屏蔽準(zhǔn)直器吸收不在樣品中湮沒(méi)的正電子，以及湮沒(méi)產(chǎn)生的伽馬射線，會(huì)減少有效正電子數(shù)；最后，通過(guò)兩個(gè)氟化鋇探測(cè)器符合的方式選通有效伽馬射線，探測(cè)效率和符合比例在很大程度上限制了計(jì)數(shù)效率，以上三個(gè)因素導(dǎo)致符合測(cè)量方法犧牲了正電子的計(jì)數(shù)效率，使得β+-γ符合正電子湮沒(méi)測(cè)量譜儀的計(jì)數(shù)效率低。

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于反符合的用于探測(cè)正電子湮沒(méi)的方法及系統(tǒng)。

在所述背景技術(shù)部分公開(kāi)的上述信息僅用于加強(qiáng)對(duì)本發(fā)明的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于反符合的用于探測(cè)正電子湮沒(méi)的方法及系統(tǒng)，去除無(wú)效的伽馬信號(hào)。

本發(fā)明的其他特性和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)下面的詳細(xì)描述變得顯然，或部分地通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐而習(xí)得。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種基于反符合的用于探測(cè)正電子湮沒(méi)的方法，其特征在于，包括：利用放射源產(chǎn)生正電子，正電子包括進(jìn)入樣品的第一正電子和進(jìn)入閃爍片的第二正電子；獲取正電子湮沒(méi)產(chǎn)生的伽馬光子信號(hào)，伽馬光子信號(hào)包括第一正電子湮沒(méi)產(chǎn)生的第一伽馬光子信號(hào)以及第二正電子湮沒(méi)產(chǎn)生的第二伽馬光子信號(hào)；獲取第二正電子通過(guò)閃爍片時(shí)閃爍片產(chǎn)生的第一信號(hào)；根據(jù)第一信號(hào)，從伽馬光子信號(hào)中去除第二伽馬光子信號(hào)。

在本公開(kāi)的一種示例性實(shí)施例中，第一信號(hào)為第二正電子在經(jīng)過(guò)閃爍片時(shí)產(chǎn)生的熒光信號(hào)。

在本公開(kāi)的一種示例性實(shí)施例中，上述方法還包括：獲取放射源產(chǎn)生的特征伽馬光子信號(hào)，作為正電子湮沒(méi)的起始信號(hào)。

在本公開(kāi)的一種示例性實(shí)施例中，從伽馬光子信號(hào)中去除第二伽馬光子信號(hào)包括：如果所述伽馬光子信號(hào)的獲取時(shí)刻與所述熒光信號(hào)的獲取時(shí)刻在預(yù)設(shè)時(shí)間范圍內(nèi)，則將所述伽馬光子信號(hào)排除。。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種基于反符合的用于探測(cè)正電子湮沒(méi)的系統(tǒng)，包括：閃爍片，用于在正電子進(jìn)入時(shí)產(chǎn)生熒光；反符合探測(cè)系統(tǒng)，與閃爍片耦接，用于探測(cè)在進(jìn)入閃爍片的第二正電子通過(guò)閃爍片時(shí)閃爍片產(chǎn)生的第一信號(hào)；伽馬光子探測(cè)系統(tǒng)，用于獲取正電子湮沒(méi)產(chǎn)生的伽馬光子信號(hào)作為正電子湮沒(méi)的停止信號(hào)、以及放射源產(chǎn)生的特征伽馬光子信號(hào)作為正電子湮沒(méi)的起始信號(hào)；以及符合系統(tǒng)，用于根據(jù)第一信號(hào)、起始信號(hào)和停止信號(hào)獲取有效伽馬光子信號(hào)。

在本公開(kāi)的一種示例性實(shí)施例中，其中反符合探測(cè)系統(tǒng)包括：光電倍增管，用于獲取放射源發(fā)出的正電子穿過(guò)閃爍片時(shí)產(chǎn)生的第一信號(hào)，閃爍片置于放射源與光電倍增管之間；前放大器，用于將第一信號(hào)放大；主放大器，用于將經(jīng)過(guò)前放大器放大的第一信號(hào)繼續(xù)放大；單道分析器，用于將主放大器輸出的信號(hào)進(jìn)行能量選擇，然后將信號(hào)轉(zhuǎn)換成邏輯信號(hào)；以及第一延時(shí)器，用于將單道分析器輸出信號(hào)進(jìn)行延時(shí)。

在本公開(kāi)的一種示例性實(shí)施例中，在閃爍片與光電二極管之間還包括光導(dǎo)。

在本公開(kāi)的一種示例性實(shí)施例中，閃爍片厚度在0.2-10mm之間，包括原子序數(shù)小于20的材料構(gòu)成。

在本公開(kāi)的一種示例性實(shí)施例中，其中伽馬光子探測(cè)系統(tǒng)包括：起始信號(hào)探頭，用于獲取放射源產(chǎn)生的特征伽馬光子信號(hào)作為正電子湮沒(méi)的起始信號(hào)；停止信號(hào)探頭，用于獲取正電子湮沒(méi)產(chǎn)生的伽馬光子信號(hào)作為正電子湮沒(méi)的停止信號(hào)；第一恒比定時(shí)器，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)正電子湮沒(méi)起始信號(hào)的判斷；第二恒比定時(shí)器，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)正電子湮沒(méi)停止信號(hào)的判斷；第二延時(shí)器，用于將第一恒比定時(shí)器輸出的信號(hào)進(jìn)行延遲；以及第三延時(shí)器，用于將第二恒比定時(shí)器輸出的信號(hào)進(jìn)行延遲。

在本公開(kāi)的一種示例性實(shí)施例中，其中符合系統(tǒng)包括：符合單元，用于接受第一信號(hào)與正電子湮沒(méi)的開(kāi)始信號(hào)以及正電子湮沒(méi)的停止信號(hào)，并對(duì)第一信號(hào)、開(kāi)始信號(hào)以及所述信號(hào)進(jìn)行判斷。時(shí)間幅度轉(zhuǎn)換器，用于將第二延時(shí)器傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)與第三延時(shí)器傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)之間的時(shí)間差值轉(zhuǎn)換為一個(gè)高度與所述時(shí)間差之成正比的脈沖信號(hào)；以及多道分析器，用于對(duì)時(shí)間幅度轉(zhuǎn)換器傳送的脈沖信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的基于反符合的用于探測(cè)正電子湮沒(méi)的方法及系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)放射源和樣品的分離，還可盡量縮短樣品與放射源的間距。

根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的基于反符合的用于探測(cè)正電子湮沒(méi)的方法及系統(tǒng)，能夠至少部分排除非樣品正電子湮沒(méi)成分。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性的，并不能限制本發(fā)明。

附圖說(shuō)明

通過(guò)參照附圖詳細(xì)描述其示例實(shí)施例，本發(fā)明的上述和其它目標(biāo)、特征及優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見(jiàn)。

圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)示出的一種“三明治”結(jié)構(gòu)正電子湮沒(méi)測(cè)量系統(tǒng)原理框圖。

圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)示出的一種“β+-γ”符合正電子湮沒(méi)測(cè)量系統(tǒng)原理框圖。

圖3是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種基于反符合的用于探測(cè)正電子湮沒(méi)的方法的流程圖。

圖4是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的再一種基于反符合的用于探測(cè)正電子湮沒(méi)的方法的流程圖。。

圖5是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種基于反符合的用于探測(cè)正電子湮沒(méi)的系統(tǒng)的框圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

“三明治”結(jié)構(gòu)正電子湮沒(méi)測(cè)量系統(tǒng) 100

放射源 103 開(kāi)始信號(hào)探測(cè)器 105 停止信號(hào)探測(cè)器 107

第一恒比定時(shí)器 109 延時(shí)器 111 第二恒比定時(shí)器 113

時(shí)間幅度轉(zhuǎn)換器 115 多道分析器 117 待測(cè)樣品 101

“β+-γ”符合正電子湮沒(méi)測(cè)量系統(tǒng) 200

放射源 203 閃爍片 205 開(kāi)始信號(hào)探測(cè)器 207

停止信號(hào)探測(cè)器 209 第一定時(shí)器 211 第二定時(shí)器 213

光電倍增管 215 第三定時(shí)器 217 時(shí)間幅度轉(zhuǎn)換器 219

符合電路 221 多道分析器 223 待測(cè)樣品 201

基于反符合的用于探測(cè)正電子湮沒(méi)的系統(tǒng) 500

閃爍片 502 光電倍增管 504 前放大器 506

主放大器 508 單道分析器 510 延時(shí)器 512

起始信號(hào)探頭 514 停止信號(hào)探頭 516 第一恒比定時(shí)器 518

第二恒比定時(shí)器 520 第二延時(shí)器 522 第三延時(shí)器 524

符合單元 526 時(shí)間幅度轉(zhuǎn)換器 528 多道分析器 530

放射源 505 待測(cè)樣件 501

具體實(shí)施例

現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實(shí)施例。然而，示例實(shí)施例能夠以多種形式實(shí)施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的范例；相反，提供這些實(shí)施例使得本發(fā)明將更加全面和完整，并將示例實(shí)施例的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。附圖僅為本發(fā)明的示意性圖解，并非一定是按比例繪制。圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類(lèi)似的部分，因而將省略對(duì)它們的重復(fù)描述。

此外，所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一個(gè)或更多實(shí)施例中。在下面的描述中，提供許多具體細(xì)節(jié)從而給出對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的充分理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，可以實(shí)踐本發(fā)明的技術(shù)方案而省略所述特定細(xì)節(jié)中的一個(gè)或更多，或者可以采用其它的方法、組元、裝置、步驟等。在其它情況下，不詳細(xì)示出或描述公知結(jié)構(gòu)、方法、裝置、實(shí)現(xiàn)、材料或者操作以避免喧賓奪主而使得本發(fā)明的各方面變得模糊。

圖3是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種基于反符合的用于探測(cè)正電子湮沒(méi)的方法的流程圖。

在步驟S302中，利用放射源產(chǎn)生正電子，正電子包括進(jìn)入樣品的第一正電子和進(jìn)入閃爍片的第二正電子。

物質(zhì)是由原子組成的，而原子由原子核和一定數(shù)量的電子組成。原子核在中心，帶正電。電子繞著原子核在特定的軌道上運(yùn)動(dòng)，帶負(fù)電。整個(gè)原子的正負(fù)電荷相等，是中性的。原子核是由一定數(shù)量的質(zhì)子和中子組成。中子數(shù)比質(zhì)子數(shù)稍多一些。兩者數(shù)目具有一定的比例。如果質(zhì)子的數(shù)目過(guò)多或過(guò)少，也即中子數(shù)目過(guò)少或過(guò)多。原子核往往是不穩(wěn)定的，它能夠自發(fā)地發(fā)生變化，同時(shí)放出射線和能量。在本實(shí)施例中，正電子由放射源產(chǎn)生，例如放射源可為²²Na。

放射源向空間中發(fā)射正電子，在本實(shí)施例中，正電子的運(yùn)行軌跡沒(méi)有指向性，正電子向空間四散發(fā)射。放射源發(fā)射出的正電子一部分進(jìn)入了待測(cè)樣品中，與待測(cè)樣品發(fā)生反應(yīng)，另一部分進(jìn)入了閃爍片中，與閃爍片發(fā)生反應(yīng)。

在步驟S304中，獲取正電子湮沒(méi)產(chǎn)生的伽馬光子信號(hào)，伽馬光子信號(hào)包括第一正電子湮沒(méi)產(chǎn)生的第一伽馬光子信號(hào)以及第二正電子湮沒(méi)產(chǎn)生的第二伽馬光子信號(hào)。

放射源產(chǎn)生高能正電子的同時(shí)產(chǎn)生伽馬光子。放射源發(fā)射出的高能正電子射入物質(zhì)中后，首先在極短時(shí)間內(nèi)通過(guò)一系列非彈性碰撞減速，損失絕大部分能量，這一過(guò)程稱(chēng)為注入與熱化。熱化后的正電子將在樣品中進(jìn)行無(wú)規(guī)擴(kuò)散熱運(yùn)動(dòng)，最后將在物質(zhì)內(nèi)部與電子發(fā)生湮沒(méi)。其中，正電子與電子相遇，兩者同時(shí)消失而產(chǎn)生伽馬射線的過(guò)程成為正電子湮滅過(guò)程。從正電子射入待測(cè)樣品一直到發(fā)生湮沒(méi)所經(jīng)歷的時(shí)間一般稱(chēng)為正電子壽命。由于正電子湮沒(méi)是隨機(jī)發(fā)生的，正電子湮沒(méi)壽命只能從大量湮沒(méi)事件統(tǒng)計(jì)得出。

正電子經(jīng)熱化擴(kuò)散后與待測(cè)樣品中的電子發(fā)生湮沒(méi)，發(fā)射出伽馬光子信號(hào)，例如，本實(shí)施例中的伽馬光子信號(hào)包括第一正電子湮沒(méi)產(chǎn)生的第一伽馬光子信號(hào)以及第二正電子湮沒(méi)產(chǎn)生的第二伽馬光子信號(hào)。

例如放射源²²Na在產(chǎn)生高能正電子的同時(shí)，產(chǎn)生1.28MeV伽馬光子，正電子在待測(cè)樣品中湮沒(méi)后大部分發(fā)出2個(gè)能量范圍在0.511MeV左右的伽馬光子，兩個(gè)光子呈大概180度角方向發(fā)射。

在步驟S306中，獲取第二正電子通過(guò)閃爍片時(shí)閃爍片產(chǎn)生的第一信號(hào)。

當(dāng)伽馬光子射入閃爍片內(nèi)部時(shí)，發(fā)生康普頓效應(yīng)，康普頓效應(yīng)是指短波電磁輻射(例如：X射線，伽馬射線)的光子跟物質(zhì)相互作用，因失去能量而導(dǎo)致發(fā)射出的散射射線中，具有比入射射線波長(zhǎng)更長(zhǎng)的射線產(chǎn)生。在本實(shí)施例中，當(dāng)伽馬光子通過(guò)閃爍片時(shí)發(fā)生康普頓效應(yīng)，康普頓效應(yīng)所產(chǎn)生的反沖電子的能量被閃爍體吸收而發(fā)生第一信號(hào)(在本實(shí)施例中，可將此信號(hào)稱(chēng)之為反符合信號(hào))，也即是說(shuō)，康普頓效應(yīng)使得第二正電子通過(guò)閃爍片的時(shí)候，閃爍片產(chǎn)生第一信號(hào)，例如：熒光信號(hào)。

在步驟S308中，根據(jù)第一信號(hào)，從伽馬光子信號(hào)中去除第二伽馬光子信號(hào)。

如上文所述，²²Na放射源產(chǎn)生正電子和1.28MeV伽馬光子，一部分正電子在待測(cè)樣品中湮沒(méi)產(chǎn)生第一伽馬光子信號(hào)，而不在待測(cè)樣品中湮沒(méi)的正電子進(jìn)入閃爍片，在閃爍片中湮沒(méi)產(chǎn)生第二伽馬光子信號(hào)。在本實(shí)施例中，進(jìn)入待測(cè)樣品中的正電子和進(jìn)入閃爍片中的正電子湮沒(méi)時(shí)，均會(huì)產(chǎn)生0.511MeV的伽馬光子信號(hào)。而進(jìn)入閃爍片中的正電子在產(chǎn)生0.511MeV的伽馬光子信號(hào)的同時(shí)產(chǎn)生第一信號(hào)，例如熒光信號(hào)。根據(jù)接收到的第一信號(hào)，可以通過(guò)時(shí)間上的排除法在接收到0.511MeV的伽馬光子信號(hào)中去除來(lái)自閃爍片的0.511MeV的伽馬信號(hào)。

如上文所述，放射源為²²Na，放射源發(fā)出的正電子在待測(cè)樣品中湮沒(méi)后大部分發(fā)出2個(gè)能量范圍在0.511MeV左右的伽馬光子，兩個(gè)光子呈大概180度角方向發(fā)射，在一些實(shí)施例中，選擇0.511MeV左右的伽馬光子作為正電子湮沒(méi)的終止信號(hào)。起始信號(hào)和終止信號(hào)的時(shí)間差即為正電子的壽命，通過(guò)大量正電子在待測(cè)樣品中的壽命時(shí)間的統(tǒng)計(jì)，最后形成正電子壽命譜。

本發(fā)明實(shí)施例的基于反符合的用于探測(cè)正電子湮沒(méi)的方法，通過(guò)閃爍片中產(chǎn)生的信號(hào)，將不在待測(cè)樣品中湮沒(méi)的伽馬信號(hào)排除，得到在樣品中湮沒(méi)的伽馬信號(hào)。

應(yīng)清楚地理解，本發(fā)明描述了如何形成和使用特定示例，但本發(fā)明的原理不限于這些示例的任何細(xì)節(jié)。相反，基于本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容的教導(dǎo)，這些原理能夠應(yīng)用于許多其它實(shí)施例。

根據(jù)另一示例性實(shí)施例示出的另一種基于反符合的用于探測(cè)正電子湮沒(méi)的方法中，獲取放射源產(chǎn)生的特征伽馬光子信號(hào)，作為正電子湮沒(méi)的起始信號(hào)。

放射源放射出正電子的同時(shí)伴隨特征伽馬光子產(chǎn)生。例如，放射源22Na放射出正電子的同時(shí)伴隨有1.28MeV特征伽馬光子產(chǎn)生。在本實(shí)施例中的正電子壽命譜測(cè)量中，例如可以選擇1.28MeV該特征伽馬光子作為正電子湮沒(méi)的開(kāi)始信號(hào)。

圖4是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的另一種基于反符合的用于探測(cè)正電子湮沒(méi)的方法的流程圖。圖4中的步驟是對(duì)圖3中步驟S308“根據(jù)第一信號(hào)，從伽馬光子信號(hào)中去除第二伽馬光子信號(hào)”的進(jìn)一步說(shuō)明。如果所述伽馬光子信號(hào)的獲取時(shí)刻與所述熒光信號(hào)的獲取時(shí)刻在預(yù)設(shè)時(shí)間范圍內(nèi)，則將所述伽馬光子信號(hào)排除。

在步驟S402中，獲取伽馬光子信號(hào)產(chǎn)生時(shí)刻與熒光信號(hào)產(chǎn)生時(shí)刻。

如上文所述，²²Na放射源產(chǎn)生正電子和1.28MeV伽馬光子，一部分正電子在待測(cè)樣品中湮沒(méi)產(chǎn)生第一伽馬光子信號(hào)，而不在待測(cè)樣品中湮沒(méi)的正電子進(jìn)入閃爍片，在閃爍片中湮沒(méi)產(chǎn)生第二伽馬光子信號(hào)。正電子在待測(cè)樣品中湮沒(méi)后大部分發(fā)出2個(gè)能量范圍在0.511MeV左右的伽馬光子，兩個(gè)光子呈大概180度角方向發(fā)射，在一些實(shí)施例中，可以選擇能量范圍在0.511MeV左右的伽馬光子作為正電子湮沒(méi)的終止信號(hào)，在本實(shí)施例中，獲取第二伽馬光子信號(hào)產(chǎn)生的時(shí)間與0.511MeV左右的伽馬光子產(chǎn)生的時(shí)刻。

在步驟S404中，判斷時(shí)刻是否在預(yù)設(shè)的時(shí)間范圍內(nèi)。

如果第二伽馬光子信號(hào)產(chǎn)生的時(shí)間與0.511MeV左右的伽馬光子產(chǎn)生的時(shí)刻在預(yù)設(shè)的時(shí)間范圍內(nèi)，則進(jìn)入步驟S406；否則進(jìn)入步驟S408。

在步驟S406中，不記錄該時(shí)刻的伽馬光子信號(hào)。

如果第二伽馬光子信號(hào)產(chǎn)生的時(shí)間與0.511MeV左右的伽馬光子產(chǎn)生的在預(yù)設(shè)的時(shí)間范圍內(nèi)，則不記錄該時(shí)刻的伽馬光子信號(hào)。如上文所述，根據(jù)接收到的第一信號(hào)，可以通過(guò)時(shí)間上的排除法在接收到0.511MeV的伽馬光子信號(hào)中去除來(lái)自閃爍片的0.511MeV的伽馬信號(hào)。在本實(shí)施例中，通過(guò)反符合電路實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)功能。反符合電路在探測(cè)到第一信號(hào)，例如：熒光信號(hào)的同時(shí)，不記錄當(dāng)前時(shí)刻接收到的0.511MeV的伽馬光子信號(hào)。從而，將在閃爍片中湮沒(méi)的正電子信號(hào)排除出去。

在本實(shí)施例中，例如，不在樣品中湮沒(méi)的正電子會(huì)在經(jīng)過(guò)閃爍片時(shí)產(chǎn)生光信號(hào)，然后再湮沒(méi)產(chǎn)生0.511MeV伽馬光子，這個(gè)過(guò)程瞬時(shí)發(fā)生，根據(jù)時(shí)間關(guān)聯(lián)性，若探測(cè)器探測(cè)到0.511MeV光子信號(hào)時(shí)，反符合探測(cè)單元的PMT也有信號(hào)輸出，則該伽馬光子信號(hào)不被記錄，如此將不在樣品中湮沒(méi)產(chǎn)生的伽馬光子信號(hào)進(jìn)行排除。

在步驟S408中，記錄該時(shí)刻的伽馬光子信號(hào)。

如果第二伽馬光子信號(hào)產(chǎn)生的時(shí)間與0.511MeV左右的伽馬光子產(chǎn)生的時(shí)刻不在預(yù)設(shè)的時(shí)間范圍內(nèi)，則記錄該時(shí)刻的伽馬光子信號(hào)。

在本實(shí)施例中，在接受到0.511MeV的伽馬光子信號(hào)的同時(shí)，反符合電路沒(méi)有探測(cè)到第一信號(hào)，例如：熒光信號(hào)，則記錄當(dāng)前時(shí)刻接收到的0.511MeV的伽馬光子信號(hào)。

下述為本發(fā)明系統(tǒng)實(shí)施例，可以用于執(zhí)行本發(fā)明方法實(shí)施例。在下文對(duì)系統(tǒng)的描述中，與前述方法相同的部分，將不再贅述。

圖5是根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種基于反符合的用于探測(cè)正電子湮沒(méi)的系統(tǒng)的框圖。該系統(tǒng)可例如用于如圖3或4所示的基于反符合的用于探測(cè)正電子湮沒(méi)的方法，但本發(fā)明不限于此。

如圖5所示，基于反符合的用于探測(cè)正電子湮沒(méi)的系統(tǒng)500包括：

閃爍片502，用于在正電子進(jìn)入時(shí)產(chǎn)生熒光。在本實(shí)施例中，例如：閃爍片厚度在0.2-1mm之間，由原子序數(shù)小于20的材料構(gòu)成。在閃爍片502與所述光電倍增管504之間還包括光導(dǎo)。

如圖所示，反符合探測(cè)系統(tǒng)與閃爍片502耦接，用于探測(cè)在進(jìn)入所述閃爍片的第二正電子通過(guò)閃爍片502時(shí)閃爍片502產(chǎn)生的第一信號(hào)。反符合探測(cè)系統(tǒng)包括：光電倍增管504、放大器，單道分析器510以及第一延時(shí)器512，其中放大器包括：前放大器506與主放大器508，但本發(fā)明不限于此。

如圖所示，伽馬光子探測(cè)系統(tǒng)，用于獲取正電子湮沒(méi)產(chǎn)生的伽馬光子信號(hào)作為正電子湮沒(méi)的停止信號(hào)、以及放射源產(chǎn)生的特征伽馬光子信號(hào)作為正電子湮沒(méi)的起始信號(hào)；伽馬光子探測(cè)系統(tǒng)包括：起始信號(hào)探頭514、停止信號(hào)探頭516、第一恒比定時(shí)器518、第二恒比定時(shí)器520、第二延時(shí)器522以及第三延時(shí)器524，但本發(fā)明不限于此。

如圖所示，符合系統(tǒng)，用于根據(jù)所述第一信號(hào)、所述起始信號(hào)和所述停止信號(hào)獲取有效伽馬光子信號(hào)。符合系統(tǒng)包括：符合單元526、時(shí)間幅度轉(zhuǎn)換器528以及多道分析器530，但本發(fā)明不限于此。

在反符合系統(tǒng)中，光電倍增管504，用于獲取放射源發(fā)出的正電子穿過(guò)閃爍片時(shí)產(chǎn)生的第一信號(hào)，閃爍片502置于放射源505與光電倍增管504之間。前放大器506，用于將第一信號(hào)放大。主放大器508，用于將經(jīng)過(guò)前放大器506放大的第一信號(hào)繼續(xù)放大。單道分析器510，用于將主放大器506輸出的信號(hào)進(jìn)行能量選擇，然后將信號(hào)轉(zhuǎn)換成邏輯信號(hào)。第一延時(shí)器512，用于將所述單道分析器輸出信號(hào)進(jìn)行延時(shí)。

在伽馬光子探測(cè)系統(tǒng)中，起始信號(hào)探頭514，用于獲取放射源505產(chǎn)生的特征伽馬光子信號(hào)作為正電子湮沒(méi)的起始信號(hào)。停止信號(hào)探頭516，用于獲取正電子湮沒(méi)產(chǎn)生的伽馬光子信號(hào)作為正電子湮沒(méi)的停止信號(hào)。第一恒比定時(shí)器518，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)正電子湮沒(méi)起始信號(hào)的判斷。第二恒比定時(shí)器520，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)正電子湮沒(méi)停止信號(hào)的判斷。第二延時(shí)器522，用于將所述第一恒比定時(shí)器輸出的信號(hào)進(jìn)行延遲。第三延時(shí)器524，用于將所述第二恒比定時(shí)器輸出的信號(hào)進(jìn)行延遲。

在符合系統(tǒng)中，符合單元526，用于接受第一信號(hào)與正電子湮沒(méi)的開(kāi)始信號(hào)以及正電子湮沒(méi)的停止信號(hào)，并對(duì)第一信號(hào)、開(kāi)始信號(hào)以及停止信號(hào)進(jìn)行判斷。時(shí)間幅度轉(zhuǎn)換器528，用于將第二延時(shí)器522傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)與第三延時(shí)器524傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)之間的時(shí)間差值轉(zhuǎn)換為一個(gè)高度與所述時(shí)間差之成正比的脈沖信號(hào)。多道分析器530，用于對(duì)所述時(shí)間幅度轉(zhuǎn)換器傳送的所述脈沖信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

圖5中還示出了待測(cè)樣品501。

在本發(fā)明提供的實(shí)施例中，放射源505放射出的正電子，一部分正電子(第一正電子)進(jìn)入待測(cè)樣品中，另一部分正電子(第二正電子)進(jìn)入閃爍片502中。進(jìn)入閃爍片502中的正電子使得閃爍片產(chǎn)生熒光信號(hào)。

停止信號(hào)探頭514探測(cè)到的信號(hào)經(jīng)第一恒比定時(shí)器518定時(shí)和粗略的能量選擇以及經(jīng)由第二延時(shí)器522適當(dāng)?shù)难訒r(shí)后輸入時(shí)間幅度轉(zhuǎn)化器528。起始信號(hào)探頭514探測(cè)到的信號(hào)經(jīng)第二恒比定時(shí)器520定時(shí)和粗略的能量選擇以及經(jīng)由第三延時(shí)器524適當(dāng)?shù)难訒r(shí)后輸入時(shí)間幅度轉(zhuǎn)化器528。第一恒比定時(shí)器與第二恒比定時(shí)器自帶的單道分析功能進(jìn)行能量選擇，實(shí)現(xiàn)對(duì)起始信號(hào)(例如：1.28MeV的伽馬光子信號(hào))和停止信號(hào)(例如：0.511MeV的伽馬光子信號(hào))的判斷。

光電倍增管504獲取閃爍片502產(chǎn)生的熒光信號(hào)，光電倍增管504輸出信號(hào)經(jīng)前放大器506及主放大器508放大，經(jīng)單道分析器510進(jìn)行適當(dāng)?shù)哪芰窟x擇后(例如：去除噪聲信號(hào))，并將主放大器508輸出波形轉(zhuǎn)換成邏輯信號(hào)。之后將信號(hào)輸入符合單元526實(shí)現(xiàn)反符合判選。符合單元526輸出信號(hào)經(jīng)由時(shí)間幅度轉(zhuǎn)換器528進(jìn)行選通，選通的時(shí)間幅度轉(zhuǎn)化器528將起始信號(hào)探頭514和停止信號(hào)探頭516得到的起始時(shí)間信號(hào)與停止時(shí)間信號(hào)的時(shí)間差轉(zhuǎn)化成信號(hào)幅值，輸入給多道分析器630進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到反符合正電子湮沒(méi)壽命。

根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的基于反符合的用于探測(cè)正電子湮沒(méi)的系統(tǒng)，不僅適用于常規(guī)情況下的測(cè)量，也適用于只能進(jìn)行單樣品的測(cè)量(例如：非采樣現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，放射性樣品非接觸測(cè)量，液態(tài)樣品表面測(cè)量)，以及改變樣品的測(cè)量環(huán)境(例如：改變樣品的溫度，改變樣品所處環(huán)境的氣氛，或?qū)悠肥┘訅毫?等應(yīng)用范圍。

如前所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于反符合的用于探測(cè)正電子湮沒(méi)的方法和系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)中的至少一種。

根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的基于反符合的用于探測(cè)正電子湮沒(méi)的方法及系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)放射源和樣品的分離，還可盡量縮短樣品與放射源的間距。

根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的基于反符合的用于探測(cè)正電子湮沒(méi)的方法及系統(tǒng)，能夠至少部分排除非樣品正電子湮沒(méi)成分。

需要注意的是，上述附圖中所示的框圖是功能實(shí)體，不一定必須與物理或邏輯上獨(dú)立的實(shí)體相對(duì)應(yīng)?？梢圆捎密浖问絹?lái)實(shí)現(xiàn)這些功能實(shí)體，或在一個(gè)或多個(gè)硬件模塊或集成電路中實(shí)現(xiàn)這些功能實(shí)體，或在不同網(wǎng)絡(luò)和/或處理器裝置和/或微控制器裝置中實(shí)現(xiàn)這些功能實(shí)體。

以上具體地示出和描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。應(yīng)可理解的是，本發(fā)明不限于這里描述的詳細(xì)結(jié)構(gòu)、設(shè)置方式或?qū)崿F(xiàn)方法；相反，本發(fā)明意圖涵蓋包含在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效設(shè)置。