专利名称：一种提取闪烁脉冲信息的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于高能物理探测器和信号处理领域，具体涉及一种提取闪烁脉冲信息方法及装置，可应用于高能粒子探测、核医疗影像设备等。
背景技术：
在大部分的高能粒子探测领域，以及计算机断层成像(Computed Tomography,以下简称CT)、正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography，以下简称PET)、单光子发射计算机断层成像(Single Photon Emission Computed Tomography,以下简称 SPECT) 等医疗影像领域，数据获得系统所采集、处理的闪烁脉冲信号均是由高能粒子(如Y射线、 X射线等)经闪烁晶体转换成可见光，再经光电转换器件转换得到可以观测的电信号，典型的闪烁脉冲波形如
图1所示。闪烁脉冲的时间信息是通过测量脉冲上相对固定某点的具体时间值获得的；闪烁脉冲的能量信息是通过计算所带电荷总量、即脉冲波形面积获得的； 闪烁脉冲的位置信息，是比较探测器产生的四个“角信号”之间相对大小来获得闪烁脉冲在探测器上的相对位置(X，Y)的。传统的闪烁脉冲数据获得系统中信息提取方法是基于模拟电路或者模拟-数字混合电路的，处理快速的闪烁脉冲信号需要通过模拟放大、滤波、积分等步骤，模拟电路会随温度、时间的改变性能发生漂移的特性，使得将探测器性能保持在最佳状态是一件很困难的事情。此外，模拟放大、滤波、积分过程针对特定探测器的特性进行设定，因此传统闪烁脉冲信息提取方法在不同探测器的适应性上存在很大的限制。目前存在的数字化闪烁脉冲信息提取方法，绝大多数基于模数转化器件 (Analog-to-Digital Convertor，以下简称ADC)的闪烁脉冲信息提取方法。由于闪烁脉冲的上升时间通常在Ins IOns之间，衰减时间常数通道在IOns 300ns之间(取决于探测器类型)，如果使用ADC对闪烁脉冲直接采样，这就要求ADC的采样速度在IGHz以上才能获得可以接受的时间分辨率，在200MHz以上才能获取可以接受的能量分辨率和空间分辨率。 高采样率要求高处理速度和高传输带宽，会对数据获得系统设计带来巨大的困难。目前数字化闪烁脉冲获得系统仍需要使用一部分滤波、整形的模拟电路，将快速的闪烁脉冲变为较为慢速的信号后，使用较低速度的ADC进行采样。因此，以目前的技术，并不能实现基于 ADC的全数字化闪烁脉冲数据获得系统。目前在伽马光子探测上存在一种方法和装置(US 7199370 B2)，该方法在不使用 ADC的情况下可获得脉冲能量、峰值时间和余辉时间常数。该方法具体做法是，预先设置两个参考电压V”\，Vj < Vi测量脉冲下降沿电压处于Vi和Ni之间的时间差t…通过公式T = tij/In (ViAj)可计算得到该闪烁脉冲的余辉时间常数T ；之后，预先设置两个参考电压VpV1,分别测量脉冲电压幅值大于Vk的时间tk，和脉冲电压幅值大于V1的时间、，通过公式
权利要求
1.一种提取闪烁脉冲信息的方法，包括以下步骤(1)获得闪烁脉冲在一定能量谱范围的平均峰值，并根据该峰值设定至少三个阈值电压；(2)确定闪烁脉冲电压穿过每个阈值电压的时刻，其中，每个时刻值与其对应的阈值电压即组成一个采样点；(3)选择多个采样点作为重建采样点，重建脉冲波形；(4)利用重建的所述脉冲波形，即可获取原始的闪烁脉冲的数据。
2.根据权利要求1所述的提取闪烁脉冲信息的方法，其特征在于步骤(1)中设定阈值电压的具体原则为(1. 1)最高阈值电压不超过峰值，但不低于峰值的0. 7倍；(1. 2)最低阈值电压不超过峰值的0. 1倍，但不低于0 ；(1. 3)值在峰值的0. 1倍至0. 6倍之间的阈值电压个数，不少于一个。
3.根据权利要求1或2所示的提取闪烁脉冲信息的方法，其特征在于，所述步骤(3)中选取重建采样点的具体原则为若脉冲触发的阈值电压个数N多于三个，则选择触发的最高阈值电压与最低阈值电压之间的、至少两个阈值电压所产生的采样点作为重建采样点；否则，选择全部被触发的阈值电压所述产生的采样点为重建采样点。
4.根据权利要求1-3之一所述的提取闪烁脉冲信息的方法，其特征在于，所述重建脉冲波形的具体过程为(a)根据闪烁脉冲模型，使用脉冲上升沿产生的重建采样点重建闪烁脉冲上升沿；(b)根据闪烁脉冲模型，使用脉冲下降沿产生的重建采样点重建闪烁脉冲下降沿。
5.根据权利要求1所述的提取闪烁脉冲信息的方法，其特征在于，步骤(4)中所述的闪烁脉冲数据包括时间信息、能量信息、位置信息和衰减时间常数，其中，所述重建脉冲波形的上升沿与0电平交点的时刻即为时间信息； 所述能量信息通过对所述重建脉冲波形进行数字积分获得；所示位置信息通过获取四个角脉冲重建波形各自的能量，比较他们之间大小关系获得；衰减时间常数通过计算所述重建脉冲波形下降沿的衰减指数获得。
6.一种提取闪烁脉冲信息的装置，包括阈值电压设置�？�(100)，作为模拟接口与前端探测器相连接，用于根据闪烁脉冲在一定能量谱范围的平均峰值，设定至少三个阈值电压；时间采样�？镺00)，分别获取闪烁脉冲上升沿和下降沿的电压达到各个阈值电压的时刻值，并组成多个采样点，其中每个采样点由一个时刻值与其对应的阈值电压组成；脉冲重建�？�(300)，从所述时间采样模块O00)的多个采样点中选择部分采样点作为重建采样点，依据脉冲模型，重建所述闪烁脉冲波形；信息获取模块G00)，其根据所述重建的闪烁脉冲波形获取原始闪烁脉冲的脉冲数据。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述阈值电压设置�？�(100)包括电压设置模块(110)和甄别器�？�(120)，其中，所示电压设置�？�(110)根据闪烁脉冲在一定能量谱范围的峰值设定出阈值电压；所示甄别器模块(120)用于比较闪烁脉冲电压与阈值电压之间大小关系，并在脉冲电压到达阈值电压时产生触发信号。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述脉冲重建�？�(300)包括采样点选择�？�(310)和拟合重建模块(320)，其中，所述采样点选择�？�(310)用于根据产生触发信号的阈值电压个数选择合适的采样点传送至拟合重建�？�320 ；所述拟合重建�？�(320)用于重建所述闪烁脉冲模型，具体过程为(a)根据闪烁脉冲模型，使用脉冲上升沿产生的重建采样点重建闪烁脉冲上升沿；(b)根据闪烁脉冲模型，使用脉冲下降沿产生的重建采样点重建闪烁脉冲下降沿。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述采样点选择�？�(320)中选取重建采样点的具体原则为若脉冲触发的阈值电压个数N多于三个，则选择触发的最高阈值电压与最低阈值电压之间的、至少两个阈值电压所产生的采样点作为重建采样点；否则，选择全部被触发的阈值电压所述产生的采样点为重建采样点。
10.根据权利要求6-9之一所述的装置，其特征在于，所述的信息获取模块(400)包括脉冲时间信息获取�？�010)，脉冲能量信息获取模块020)，脉冲位置信息获取�？� (430)和脉冲余辉时间常数获取�？镚40)，其中，所述脉冲时间信息获取模块(410)用于通过重建闪烁脉冲波形获取原始闪烁脉冲的时间信息；所述脉冲能量信息获取�？�(420)用于通过重建闪烁脉冲波形获取原始闪烁脉冲的言旨量信息；所示脉冲位置信息获取模块(430)用于通过重建闪烁脉冲波形获取原始闪烁脉冲的位置信息；所述脉冲余辉时间常数获取�？�(440)用于通过重建闪烁脉冲波形获取原始闪烁脉冲的余辉时间常数。
全文摘要
本发明公开了一种提取闪烁脉冲信息的方法，具体包括以下步骤(1)获得闪烁脉冲在一定能量谱范围的峰值，根据该峰值设定至少三个阈值电压；(2)确定闪烁脉冲电压穿过每个阈值电压的时刻，其中，每个时刻值与其对应的阈值电压即组成一个采样点；(3)选择多个采样点作为重建采样点，重建脉冲波形；(4)利用重建的所述脉冲波形，即可获取原始的闪烁脉冲的数据。本发明还公开了一种提取闪烁脉冲信息的装置，包括阈值电压设置�？�、时间采样�？�、脉冲重建�？�、信息获取�？�。本发明能够实现全数字化的闪烁脉冲数据获取和处理，能够有效的提高闪烁脉冲数据获得系统的稳定性，和对不同类型探测器的适应性。
文档编号G01T1/36GK102262238SQ20111009742
公开日2011年11月30日 申请日期2011年4月19日 优先权日2011年4月19日
发明者刘伟, 李娜, 王希, 谢庆国, 陈源宝 申请人:苏州瑞派宁科技有限公司
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