一種閃爍探測器系統及其方法
2023-10-10 01:53:59
專利名稱：一種閃爍探測器系統及其方法
技術領域：
本發明涉及放射性物質射線探測領域，具體涉及一種用於放射性 物質射線探測用的閃爍探測器系統的性能穩定及儀器的自檢測和自 刻度的技術。
背景技術：
閃爍探測器系統是探測放射性物質射線劑量、能譜、計數率等最 常用的設備之一。在特殊核材料檢測、放射性物質檢測、低劑量環境 檢測、射線能譜測量等領域，由於其探測效率高、測量靈敏度高、能 譜響應廣等特點，使它成為這些領域的首選技術。由於閃爍晶體、光電倍增管、電子學線路等受環境溫溼度變化、 自身長期老化等因素的影響，儀器的靈敏度、準確度、穩定性會改變， 因而該類儀器必須定時進行校正和刻度。目前通常是將該類儀器送權 威部門，用標準的放射源進行定時校正、刻度，此處的"刻度"指 計量儀器與標準器具的定標。美國SAINT-GOBAIN公司，在其網頁上建議可利用LED的發光特性，模擬射線在晶體中的發光過程，對閃爍體的物理性能進行檢驗， 但該建議未提及如何利用此技術可以為閃爍體探測器系統進行儀器 的自刻度和校正；以及如何結合數字前放、數字設閾等技術，用以克 服現有技術中閃爍探測器系統因閃爍晶體、光電倍增管、電子學線路 等隨環境溫度、溼度變化及長期老化，儀器的靈敏度、穩定度會改變 的不足。目前國內該類儀器未見報導釆用LED自檢、自穩定、自刻度的 技術。
發明內容
為了克服前述現有技術中為了解決閃爍探測器系統因閃爍晶體、 光電倍增管、電子學線路等，由於環境溫度、溼度變化和長時間老化等原因，導致儀器的增益、閾值、解析度等出現漂移變化，使系統極 限靈敏度、穩定度等指標出現波動的技術問題，本發明提供一種用於閃爍探測器系統的自檢、自穩定、自刻度技術，該系統包括LED發 光器件和環境溫度傳感器單元、控制計算單元和數字前放電路單元，各單元之間通過485總線進行通信連接。優選的，LED發光器件和環境溫度傳感器單元包括LED控制和通 信組件、溫度傳感器、LED、閃爍體和光電倍增管；控制計算單元包 括上層測量、計算、控制組件和數據釆集卡；數字前放電路單元包括 數字增益電路和數字設閾電路；LED發光器件和環境溫度傳感器單元 緊貼探測器表面，並與閃爍體光耦合。本發明還提供一種閃爍探測器系統的自檢查、自刻度方法，包括 如下步驟1)由控制計算單元開啟系統進入自檢狀態；2)溫度傳感 器測量環境溫度、探測器測量本底劑量、能譜、計數；3)LED控制 單元觸發LED發光，並根據溫度傳感器參數自動調整LED發光量； 4)探測器探測LED的發光數量和發光強度位置，扣除環境本底劑量、 能譜和計數；5)由控制計算單元計算探測器系統參數的變化量；6) 觸發數字前放電路的數字增益、數字設閾電路，使整個系統恢復到正 常狀態；7)系統實現自刻度，退出自檢測狀態。優選的，所述LED和環境溫度傳感器集成在一起緊貼探測器表 面，並與閃爍體6光耦合。本發明的技術適用於閃爍探測器系統探測放射性物質射線的劑 量、能譜、計數率的各種儀器開發製造技術領域，同現有技術相比， 本發明能夠實現閃爍探測器系統定時和非定時的自檢測、自刻度，使 系統實現高度的自穩定；同時本發明具有設計合理、兼容性好，適應 範圍廣，不需配複雜設備，佔地小，運行成本低等特點，能夠方便地
應用於各種目的的閃爍探測器系統。
圖l為本發明的邏輯關係示意圖； 圖2為本發明的整體結構示意圖； 圖3為本發明的工作流程圖。圖中1、上層測量、計算、控制單元；2、 485通信線路；3、 LED 控制器；4、溫度傳感器；5、 LED; 6、閃爍體；7、光電倍增管；8、 數字前放電路；9、數據釆集卡。
具體實施方式
以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。 本發明利用發光二極體(LED)發光光譜與閃爍體、光電倍增管 的發射、傳導和吸收光譜相匹配的特性，通過控制LED的發光時間、 導通電流大小來模擬射線在晶體內的發光特性和發光量；配以高精度 的數字增益、數字設閾前放電路；依據系統接收到的LED光子劑量 譜的特性，確定系統參數的漂移量，通過邏輯計算，觸發數字前放電 路的數字增益、數字設閾電路，使整個系統恢復到正常狀態，從而實 現整個探測器系統的定時和非定時自檢測、自刻度，使系統高度的自 穩定。本發明提供的閃爍探測器邏輯關係圖和系統結構分別如圖1和圖 2所示，閃爍探測器系統由三部分組成，分別是LED發光器件和環境 溫度傳感器單元、控制計算單元和數字前放電路單元8，各單元之間 通過485總線2進行通信連接。其中LED發光器件和環境溫度傳感器單 元包括LED控制和通信組件3、溫度傳感器4、 LED5、閃爍體6和光電 倍增管7;控制和計算單元包括上層測量、計算、控制組件和數據釆 集卡9;數字前放電路單元8包括數字增益電路和數字設閎電路。在本實施例中，溫度傳感器4和LED5集成於一個小盒子中，緊貼 探測器表面，並且與閃爍體光耦合。此處的探測器為閃爍體加光電倍 增管，在別處也可能是閃爍體加矽二極體。當LED5發光時，光子可 以通過閃爍體6傳導至光電倍增管7，並轉換成電信號被正比放大，從而模擬了一個射線被探測器探測到的過程。在控制和計算單元中，可以根據需要控制LED5的發光強度、數量，並根據溫度傳感器4的參數，對LED5的發光強度進行自動補償。 在數字前放電路單元8中，配置高精度的數字增益、數字設閩電 路，根據探測器探測到的LED發光數量和發光強度位置，與正常探測 器系統應該得到的數量和強度位置比較，通過比較所得的差值可以計 算出探測器系統各參數的變化量，然後通過系統自動調節數字前放電 路8的數字增益和數字設閾量，使整個系統恢復到正常狀態，從而實 現系統的自檢測和自刻度。如圖3所示，本發明所述閃爍探測器系統一個完整的工作流程如下Sl:由控制和計算單元開啟系統進入自檢狀態； S2:測量環境溫度、本底劑量、能譜、計數； S3: LED控制單元觸發LED發光，並根據溫度傳感器參數自動調 整LED發光量；S4:探測器探測LED的發光數量和發光強度位置，扣除環境本底 劑量、能譜和計數；S5:上層測量、計算、控制單元計算探測器系統參數的變化量；S6:觸發數字前放電路的數字增益、數字設閩電路，使整個系統 恢復到正常狀態；S7:系統實現自刻度，退出自檢測狀態。雖然本發明是具體結合一個優選實施例示出和說明的，但熟悉該 技術領域的人員可以理解，其中無論在形式上還是在細節上都可以作 出各種改變，這並不背離本發明的精神實質和專利保護範圍。
因此，按照上述的技術方案，所有閃爍探測器系統利用LED發 光二極體進行自檢、自穩定、自刻度的應用，均屬於本發明的保護範 圍。並且，按照上述的技術方案，如果將LED發光控制改為非自動， 非485總線式、非數字前放電路的閃爍探測器系統自檢、自穩定、自 刻度應用，也屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1. 一種閃爍探測器系統，其特徵在於該閃爍探測器系統包括LED發光器件和環境溫度傳感器單元、控制計算單元和數字前放電路單元(8)三部分，各單元之間通過485總線(2)進行通信連接。
2、 如權利要求l所述的閃爍探測器系統，其特徵在於所述LED 發光器件和環境溫度傳感器單元包括LED控制和通信組件(3)、溫 度傳感器(4)、 LED (5)、閃爍體(6)和光電倍增管(7)。
3、 如權利要求1所述的閃爍探測器系統，其特徵在於所述控制 計算單元包括上層測量、計算、控制組件(1)和數據採集卡(9)。
4、 如權利要求1所述的閃爍探測器系統，其特徵在於所述數字 前放電路單元包括數字增益電路和數字設閾電路。
5、 如權利要求2所述的閃爍探測器系統，其特徵在於所述LED 發光器件和環境溫度傳感器單元緊貼探測器表面，並與閃爍體(6) 光耦合。
6、 一種閃爍探測器系統的自檢測、自刻度方法，其特徵在於該 方法包括如下步驟1) 由控制計算單元開啟系統進入自檢狀態；2) 測量環境溫度、本底劑量、能譜、計數；3) LED控制單元觸發LED發光，並根據溫度傳感器參數自動調 整LED發光量；4) 探測器探測LED的發光數量和發光強度位置，扣除環境本底 劑量、能譜和計數；5) 由控制計算單元計算探測器系統參數的變化量；6) 觸發數字前放電路單元的數字增益、數字設閾電路，使整個 系統恢復到正常狀態；7) 系統實現自刻度，退出自檢測狀態。
7、 如權利要求6所述的閃爍探測器系統的自檢測、自刻度方法， 其特徵在於所述LED和環境溫度傳感器集成在一起緊貼探測器表面，並與閃爍體(6)光耦合。
全文摘要
本發明涉及用於放射性物質射線探測用閃爍探測器系統的性能穩定及儀器的自檢測和自刻度技術。本發明提供一種閃爍探測器系統及其方法，所述系統包括LED發光器件和環境溫度傳感器單元、控制計算單元以及數字前放電路單元，各單元之間通過485總線進行通信連接。其中LED發光器件和環境溫度傳感器單元包括LED控制和通信組件、溫度傳感器、LED、閃爍體以及光電倍增管；控制計算單元包括上層測量、計算、控制組件和數據採集卡；數字前放電路單元包括數字增益電路和數字設閾電路。本發明設計合理、兼容性好、佔地小、運行成本低，能夠方便地應用於各種目的的閃爍探測器系統，實現其定時和非定時的自檢測、自刻度，使系統實現高度的自穩定。
文檔編號G01T1/00GK101210970SQ20061017157
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月30日 優先權日2006年12月30日
發明者李建華, 簡應榮, 苗高峰, 宇 賀, 崑 趙, 明 阮 申請人:同方威視技術股份有限公司