本發(fā)明涉及成像探測器性能測試，尤其涉及一種用于二維成像探測器的快速標定測試方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代科學與核技術(shù)的不斷發(fā)展，放射性物質(zhì)的使用量逐年增加，在促進現(xiàn)代科學與國民經(jīng)濟快速發(fā)展的同時，對核安全與輻射安全也提出了新的挑戰(zhàn)。研究人員對精準、便攜和高效的輻射成像定位技術(shù)的需求日益增長。因此，各種輻射成像技術(shù)應(yīng)運而生，如x/γ射線透射成像、背散射成像、ct成像、中子照相和共振照相等技術(shù)。本發(fā)明主要針對輻射成像領(lǐng)域的成像系統(tǒng)標定技術(shù)。

2、標定是定量輻射測量的基礎(chǔ)，其目的是將探測器的響應(yīng)值(輸出值)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的有實際物理意義的測量值。對于成像系統(tǒng)而言，每個基本像素單位的響應(yīng)值通常表示為幅度，而相應(yīng)的物理量則為射線能量，測量每條射線的能量或者統(tǒng)計超過某個能量閾值的射線數(shù)量進行成像，都需要將探測器的輸出幅度轉(zhuǎn)換為射線能量，即給出能量標定曲線。隨著探測器、核電子學和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，一個成像系統(tǒng)一般由幾個至幾千個探測器單元通道組成，各通道的響應(yīng)率需要通過標定實驗獲取。由于探測器通道數(shù)較多，且通道一致性及精度要求高，因此給它的標定帶來了挑戰(zhàn)。

3、成像區(qū)域內(nèi)的響應(yīng)均勻性是確保成像效果的基礎(chǔ)。盡管多通道成像系統(tǒng)的發(fā)展擴大了成像面積，但由于閃爍體、光電器件的材料、生產(chǎn)工藝及電子學系統(tǒng)存在差異，導(dǎo)致不同區(qū)域的響應(yīng)可能不一致，即存在非均勻性。這種響應(yīng)的非均勻性會嚴重影響成像質(zhì)量。因此，對成像系統(tǒng)進行均勻性測試是必要的，以便對探測器進行校正，使所有區(qū)域具有相同的響應(yīng)。

4、目前的標定方法主要關(guān)注能量標定，通過使用各種放射源產(chǎn)生的單能伽馬射線進行標定。通過對成像探測器的每個區(qū)域進行能量標定來完成對整個系統(tǒng)的標定以及均勻性測試，對于通道數(shù)較多的探測器，工作量極大，效率較低，速度較慢。本發(fā)明提出一種用于二維成像探測器的快速標定測試方法及系統(tǒng)以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提出一種用于二維成像探測器的快速標定測試方法及系統(tǒng)，能夠快速而精確地測試系統(tǒng)所有通道的量程、線性和均勻性，適用于各種類型的成像探測器，具有通用性，能解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種用于二維成像探測器的快速標定測試方法及系統(tǒng)，包括：

3、放射源組件，所述放射源組件在陣列探測器上提供近似均勻分布的伽馬射線；

4、陣列探測器，所述陣列探測器包括輻射敏感閃爍體和光電器件陣列，在接收到伽馬射線后，被閃爍體吸收并轉(zhuǎn)化為大量可見光，可見光在閃爍體內(nèi)擴散傳輸?shù)焦怆娖骷嚵校晦D(zhuǎn)換為電信號后輸出到控制模塊；

5、控制模塊，用于接收陣列探測器產(chǎn)生的電信號，進行后續(xù)的信號處理、數(shù)字化和分析。

6、進一步改進在于：所述控制模塊包括數(shù)據(jù)采集卡和軟件程序，所述數(shù)據(jù)采集卡將多通道電信號進行處理和數(shù)字化，并傳輸至軟件程序，所述軟件程序?qū)邮盏降男盘栠M行處理、記錄和顯示。

7、一種用于二維成像探測器的快速標定測試系統(tǒng)的快速標定測試方法，包括以下步驟：

8、步驟一：通過調(diào)節(jié)放射源的入射位置使得射線可覆蓋整個待標定的成像區(qū)域；

9、步驟二：通過調(diào)節(jié)閃爍體和光電器件的尺寸、耦合方式、反射層等，來改變閃爍體內(nèi)可見光的擴散輸運方式，進而調(diào)節(jié)可見光在光電器件陣列上的分配方式。由探測器采集整個成像區(qū)域的射線引起的信號，并獲得各電子學通道的原始數(shù)據(jù)，最后使得每個光電器件既有單光子和多光子引起的低量程信號，又有大量光子同時擊中產(chǎn)生的高量程信號，實現(xiàn)寬量程范圍的標定，并通過多通道數(shù)據(jù)評估系統(tǒng)的線性和均勻性。

10、進一步改進在于：所述步驟二中，從每個電子學通道的脈沖幅度譜中得到光子峰信息的具體步驟為：

11、步驟s201：根據(jù)原始數(shù)據(jù)填充各通道的脈沖幅度譜，從脈沖幅度譜中得到光子峰信息，其中包括由單個光子到大量光子依次產(chǎn)生的單光子峰、雙光子峰、三光子峰等，使用尋峰函數(shù)得到各光子峰中心值，得到光子數(shù)量與光子峰脈沖幅度的關(guān)系，獲得低量程標定曲線。

12、進一步改進在于：所述步驟二中，寬量程范圍標定的具體步驟為：

13、步驟s202：將每個事例在所有電子學通道上產(chǎn)生的信號求和，得到測試用的伽馬源的能譜，根據(jù)能譜中全能峰、康普頓截止特征量對應(yīng)的幅度，結(jié)合所用伽馬源的射線能量，獲得特定射線能量與脈沖幅度的對應(yīng)關(guān)系，得到高量程標定曲線；

14、步驟s203：綜合步驟s201得到的低量程標定曲線和步驟s202得到的高量程標定曲線，計算得到探測器的寬量程標定曲線。

15、進一步改進在于：所述步驟二中，分析具體步驟為：

16、步驟s204：將每個事例中產(chǎn)生最大輸出信號的光電器件位置認定為射線的實際入射位置，進而得到射線入射到每個光電器件所在區(qū)域的特征事例，根據(jù)步驟s202方法，獲得射線入射每個光電器件區(qū)域時的能譜，根據(jù)步驟s203得到每個光電器件的刻度曲線，根據(jù)每個光電器件刻度曲線的差異來分析獲得成像探測器的均勻性。

17、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明提供了一種用于二維成像探測器的快速標定測試方法及系統(tǒng)，在二維成像探測器的調(diào)試標定環(huán)節(jié)中，使用放射源產(chǎn)生近似均勻的輻射場，覆蓋整個待標定的成像區(qū)域，射線打入閃爍體后產(chǎn)生大量可見光，通過調(diào)節(jié)光學輸運系統(tǒng)使其可分散到多個光電器件；使每個光電器件既有單光子和多光子引起的低量程信號，又有大量光子同時擊中產(chǎn)生的高量程信號；通過獲得所有光電器件和電子學通道的低量程和高量程信號，利用數(shù)據(jù)分析獲得寬量程標定曲線、線性和均勻性，實現(xiàn)對整個成像系統(tǒng)的快速標定，本發(fā)明可以有效地提高成像系統(tǒng)的標定效率，為各種成像設(shè)備的性能評估和校準提供了一種便捷的解決方案。

技術(shù)特征：

1.一種用于二維成像探測器的快速標定測試系統(tǒng)，其特征在于：包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于二維成像探測器的快速標定測試方法，其特征在于：所述控制模塊包括數(shù)據(jù)采集卡和軟件程序，所述數(shù)據(jù)采集卡將輸入的電信號進行處理和數(shù)字化后，傳輸至軟件程序，所述軟件程序用于對接收到的數(shù)字信號進行處理，完成數(shù)據(jù)分析、記錄以及顯示。

3.應(yīng)用于權(quán)利要求1所述的一種用于二維成像探測器的快速標定測試系統(tǒng)的快速標定測試方法，其特征在于：包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于二維成像探測器的快速標定測試系統(tǒng)的快速標定測試方法，其特征在于：所述步驟二中，從每個電子學通道的脈沖幅度譜中得到光子峰信息的具體步驟為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于二維成像探測器的快速標定測試系統(tǒng)的快速標定測試方法，其特征在于：所述步驟二中，寬量程范圍標定的具體步驟為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于二維成像探測器的快速標定測試系統(tǒng)的快速標定測試方法，其特征在于：所述步驟二中，分析具體步驟為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出一種用于二維成像探測器的快速標定測試方法及系統(tǒng)，涉及成像探測器性能測試技術(shù)領(lǐng)域，包括步驟一：通過調(diào)節(jié)放射源的入射位置使得射線快速覆蓋整個待標定的成像區(qū)域；步驟二：從每個電子學通道的脈沖幅度譜中得到光子峰信息，實現(xiàn)寬量程范圍的標定，給出標定曲線，并評估系統(tǒng)的線性性能；步驟三：通過多通道數(shù)據(jù)分析評估整個成像系統(tǒng)的均勻性；本發(fā)明在二維成像探測器的調(diào)試標定環(huán)節(jié)中，使用放射源產(chǎn)生近似均勻的輻射場，覆蓋整個待標定的成像區(qū)域，繼而獲得所有光電器件和電子學通道的低量程信號和高量程信號，通過數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計，實現(xiàn)對整個成像系統(tǒng)的快速寬量程范圍標定。

技術(shù)研發(fā)人員：韓紀鋒,龍逸洋,汪鵬輝,曲國峰
受保護的技術(shù)使用者：四川大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30